Projeto de dimensionamento de uma ETE idustrial de uma Usina de álcool

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Projeto de Estação de Efluentes - 
 Usina de álcool a partir da cana de açúcar em Goianésia 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Goiânia / Goiás 
2020
INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE GOIÁS 
CÂMPUS GOIÂNIA 
 
DEPARTAMENTO DE ÁREAS ACADÊMICAS II - COORDENAÇÃO DE 
ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA 
 
Débora Souza 
Kamilla de Paula Gonçalves 
Sarah Caroline 
Ronny José de Morais
 
 
 
 
 
 
 
Projeto de Estação de Efluentes: 
 Usina de álcool a partir da cana de açúcar em Goianésia 
 
 
 
 
Orientador: Marlon Capanema 
 
 
 
 
Projeto apresentado à Coordenação de Curso de 
Engenharia Ambiental e Sanitária do Instituto 
Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de 
Goiás, Campus Goiânia, como requisito para 
aprovação na disciplina de Tratamento de 
Efluentes Industriais. 
 
 
 
 
 
Goiânia / Goiás 
2020
3 
 
 
Sumário 
DADOS GERAIS 5 
1.1. Identificação do Empreendimento 5 
1.2. Identificação do Empreendedor 5 
1.3. Equipe Técnica 5 
1. Introdução 6 
2. Caracterização do processo industrial 8 
2.2 Fluxograma da indústria 13 
3. Caracterização do esgoto industrial afluente à ETE 13 
Produtividade média da usina 16 
Consumo de água no processo e geração de efluentes 16 
3.1 Identificação de todas unidades geradoras 16 
3.2 Parâmetros físicos, químicos e microbiológicos 16 
3.3 Concentração dos parâmetros de interesse 17 
3.4 Equivalente populacional 17 
4. Caracterização do corpo receptor 18 
4.1. Nome, localização, classificação do rio 18 
4.2. Padrões de lançamento de efluentes e legislação 21 
5. Identificação de potenciais tecnologias para o tratamento do esgoto industrial 22 
6. Alternativas de tratamento 31 
7. Memorial descritivo 33 
7.1 Fluxograma do tratamento 33 
7.2 Caracterização das unidades de tratamento 34 
8. Memorial de cálculo 36 
8.1 Dados de entrada 36 
8.2 Dimensionamento das unidades de tratamento 36 
8.2.2 Caixa de areia 39 
Velocidade de Sedimentação (Vs) = 0,02 m/s Largura (B) = 0,3 m. 39 
8.2.3 Calha Parshall 40 
8.2.4 Tanque de equalização 42 
8.2.5 Reator UASB 44 
8.2.7 Filtro Biológico 53 
8.2.8 Decantador Secundário 56 
9. Perfil hidráulico 58 
4 
 
 
10. Plantas 59
 59 
11. Estudo das cargas poluidoras no ponto de lançamento e atendimento à legislação 59 
12. Conclusão 60 
13. Referências bibliográficas 61 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
 
▪ DADOS GERAIS 
1.1. Identificação do Empreendimento 
Razão Social Sociedade Açucareira Brasil LTDA 
 
CNPJ 08.528.467 / 0001-10 
Endereço Goianésia (GO) 
CEP 74350-570 
Telefone (62) 3254-3566 
Porte 1 ton/dia 
Funcionamento 
8 horas/dia 
Nº de funcionários 100 
Funcionamento (ETE) 
8 horas 
1.2. Identificação do Empreendedor 
Razão Social Éden Engenharia e Consultoria Ambiental 
CNPJ 01.568.879/0001-58 
Pessoa de Contato Kamilla de Paula Gonçalves 
Endereço Rua elo 7, qd. 11 lote 02 
CEP 74490285 
E-mail edenconsultoria@gmail.com 
Telefone (62) 3954-0067 
1.3. Equipe Técnica 
Responsáveis Formação 
N° do Registro no 
Conselho de Classe 
Kamilla de Paula Gonçalves 
Eng. Ambiental e 
Sanitarista 
34959-D 
6 
 
 
Débora Lima 
Eng. Ambiental e 
Sanitarista 
34955-D 
Ronny José de Morais 
Eng. Ambiental e 
Sanitarista 
38903-D 
Sarah Caroline 
Eng. Ambiental e 
Sanitarista 
67502- D 
 
 1. Introdução 
Com crescimento populacional, aliado ao aumento das atividades industriais os problemas 
ambientais tornam-se cada vez mais críticos e frequentes. Os impactos gerados podem ser 
observados pelas alterações na qualidade do solo, do ar e da água. Devido à grande diversidade 
das atividades industriais e seus mais variados processos produtivos a geração de efluentes líquidos 
é eminente. Estes, por sua vez, possuem características químicas, físicas e biológicas que 
discernem conforme o ramo da atividade industrial. 
De acordo com a Norma Brasileira – NBR n° 9800/1987, efluente líquido industrial é o 
despejo líquido proveniente do estabelecimento industrial, compreendendo emanações de 
processos industrial, águas de refrigeração poluídas, águas pluviais poluídas e esgoto doméstico. 
A cultura do uso da cana de açúcar teve origem por volta do século XVI durante o período 
conhecido como Brasil Colônia, o que levou o país a se tornar a primeira riqueza agrícola e 
industrial tornando-se a principal base para economia através da agricultura da cana de açúcar. Foi 
também um dos instrumentos utilizados pela colônia portuguesa para firmar sua colonização com 
grandes latifúndios, assim como o conceito de plantation - sistema agrícola baseado na 
monocultura de exportação. 
Até nos dias atuais a cana de açúcar fomenta milhões para economia do país, possui a 
mesma origem do milho, sorgo, arroz e outras gramíneas. Entretanto, a cana usada para produção 
de açúcar e etanol é resultado de vários cruzamentos. Após a Revolução Industrial o processamento 
da cana teve um grande salto tecnológico, com a modernização de equipamentos que substituíram 
a força motriz, animal ou gravitacional, por energia a vapor. Apesar de uma certa resistência dos 
produtores brasileiros em aderir às novas tecnologias, no início do século XX, os principais 
engenhos brasileiros transformaram-se em “Usinas de Açúcar”, caracterizadas pela utilização de 
equipamentos modernos, e produção em larga escala (ANA, 2009). 
7 
 
 
 O sistema agroindustrial da cana-de-açúcar tem uma subdivisão que agrega a etapa 
agrícola, industrial e de transporte, ao qual se pode acrescentar a produção de bioenergia, onde 
parte da produção retorna ao sistema de produção e a parcela excedente é escoada (Figura 1). 
 
Figura 1. Sistema agroindustrial da cana-de-açúcar. Fonte: ANA, 2009. 
Dessa forma, o uso e os modos como são tratadas e lançadas aos corpos receptores, o 
Decreto Estadual n° 1745/1978 e as resoluções CONAMA n° 430/2011 e n° 357/05 estabelecem 
algumas condições 7 que devem ser obedecidas para que possa ocorrer o descarte correto de águas 
residuais em corpos d’água. 
Considerando à vasta gama de alternativas a serem adotadas para o tratamento dos despejos 
líquidos, há a necessidade de avaliar qual apresentar maior eficiência de remoção de carga orgânica 
e poluente, aliada ao melhor custo-benefício para o tratamento das águas residuais do processo de 
produção do etanol. 
 Sendo assim, o objetivo do trabalho foi projetar uma estação de tratamento de efluente 
industrial para uma empresa do ramo da cana-de- açúcar, mais especificamente para a fabricação 
de etanol. Visando atender as legislações ambientais vigentes de modo a preservar o corpo receptor 
e a água tratada para fins mais nobres, minimizando os impactos ambientais. 
Objetivo Geral 
O objetivo deste trabalho é conhecer o processamento da cana de açúcar em uma indústria 
de elaboração de Etanol e açúcar, os resíduos gerados deste processo e os sistemas de tratamento 
de efluentes líquidos das indústrias sucroalcooleira mediante a extração da cana-de-açúcar. A partir 
disso propor a Elaboração do projeto hidráulico-sanitário da estação de tratamento de efluentes 
para uma usina de álcool a partir da cana de açúcar localizada no Município de Goianésia. 
Objetivos específicos 
8 
 
 
▪ Fornecer elementos técnicos de caracterização do esgoto industrial afluente à Estação de 
Tratamento de Esgoto – ETE; 
▪ Identificar as unidades geradoras de efluentes líquidos; 
▪ Identificar os parâmetros físicos, químicos e biológicos; 
▪ Identificar as concentrações dos parâmetros de interesse; 
▪ Caracterizar o corpo receptor desse efluente e apresentar as principais tecnologias para o 
tratamento desse esgoto industrial. 
▪ 2. Caracterização do processo industrial 
2.1 Recepção e preparo da cana-de-açúcar 
A etapa de recepção da cana envolve a pesagem, amostragem e análise laboratorialda 
matéria prima para obtenção de informações necessárias para a caracterização desse insumo. Esta 
etapa é importante para o controle operacional da usina. Os principais parâmetros determinados 
são: Brix – porcentagem de sólidos solúveis no caldo; Pol – percentagem de sacarose aparente no 
caldo; Pureza; Fibra residual (RIBEIRO, 2011). 
Baseado nesses parâmetros, a indústria obterá os dados para o controle da qualidade do 
produto desde a sua produção até o beneficiamento final. Após esta etapa, o material segue para o 
descarregamento que é realizado em mesa alimentadora com peneira e fundo falso para retirada 
de impurezas minerais. Em seguida o material passa por um soprador para remoção de pequenas 
partículas e segue para a etapa de lavagem. Nesta etapa a cana é submetida a uma lavagem por 
meio de um sistema do tipo cascata. O processo de lavagem é realizado num sistema fechado para 
garantir o reaproveitamento da água durante todo o período de funcionamento. A água de resultante 
da lavagem retorna à mesa alimentadora após se submetida ao tratamento em uma unidade de 
decantação, onde os resíduos sólidos se sedimentam e a água retorna mais limpa para a lavagem 
da cana. O processo de recirculação desta água num circuito fechado tem duração de três a quatro 
dias. Após este período, a água se torna imprópria para o uso e deve ser direcionada ao tanque de 
mistura, juntando-se ao vinhoto e demais águas residuais. Este efluente pode ser reaproveitado na 
fertirrigação das lavouras de cana também (RIBEIRO, 2011; MARQUES & ZIN, 2016). 
Após a lavagem a cana segue em esteiras e são submetidas a um picador, constituído por 
navalhas, que a fatia em pedaços de diferentes tamanhos. Os pedaços da cana passam então por 
um desfibrador que torna o material mais homogêneo e com fibras longas, facilitando a etapa 
posterior de extração do caldo. O desfibrilador é formado por um conjunto de martelos oscilantes 
9 
 
 
e rotativos que realizam essa ação em diferentes sentidos para garantir completa homogeneização 
do material (RIBEIRO, 2011; MARQUES & ZIN, 2016). 
2.1.1.1 Extração do caldo 
Logo após o preparo, a cana é encaminhada para a extração do caldo em moendas. A cana 
passa por um conjunto de três rolos de esmagamento, que constituem um terno. Esta etapa promove 
a separação do material fibroso e do líquido (caldo). Após passar pelo primeiro terno, de onde se 
extrai o caldo primário, a cana segue para os ternos seguintes, sendo lavada em contracorrente para 
favorecer a extração da sacarose, o que se chama de embebição, obtendo-se o caldo misto. O 
processo de embebição aumenta a eficiência de extração do caldo. O resíduo que sobra deste 
processo é o bagaço da cana (MARQUES & ZIN, 2016). 
O caldo misto, é composto por uma grande porcentagem (96%) de açúcares da cana, o que 
implica dizer que esta é uma etapa muito importante do processo. Sendo assim, esta etapa precisa 
passar por um controle rigoroso na indústria (MARQUES & ZIN, 2016). 
2.1.1.2 Tratamento do caldo 
O caldo extraído da cana pode conter impurezas solúveis e insolúveis, que são removidas 
por meio de processos de tratamento físico-químicos, que consistem na coagulação, floculação e 
precipitação destas impurezas. Para garantir maior eficiência, inicia-se o processo de sulfitação, 
no qual adiciona-se SO2 (anidrido sulfuroso), para produzir o açúcar branco. Em seguida, ocorre 
o processo de caleação, com adição de hidróxido de cálcio, Ca(OH)2. Este processo visa aumentar 
o pH do caldo (6,8 a 7,2) para garantir a eliminação dos ácidos orgânicos. Em contrapartida, 
durante esta etapa formam-se o sulfito e fosfato de cálcio, agentes precipitadores das impurezas 
que se deseja retirar do caldo (MARQUES & ZIN, 2016). 
Essa mistura segue para etapa de aquecimento com vapor de escape ou vegetal, que 
favorece a decantação dos sedimentos. Em seguida, ocorre a etapa de clarificação, que consiste na 
separação da mistura em um decantador, na qual as impurezas se sedimentam no fundo do 
decantador. O caldo decantado e limpo sai na parte superior das bandejas do decantador. O material 
sedimentado, segue para a etapa de filtragem, que é obtida por meio de filtros rotativos a vácuo. O 
material sedimentado proveniente da etapa de decantação e filtragem, conhecido como torta de 
filtro, por ser rico em matéria orgânica e sais minerais (principalmente P) é encaminhado para as 
lavouras para fertilizar o solo (MARQUES & ZIN, 2016). 
10 
 
 
O caldo clarificado segue para a etapa de concentração, realizada em evaporadores em série 
(múltiplo efeito). No primeiro evaporador, o caldo clarificado é aquecido pelo vapor de escape das 
turbinas de geração de energia elétrica. Desta maneira, o caldo evapora, promovendo o aumento 
de sua concentração, e gera o chamado vapor vegetal. O vapor remanescente passa por um 
condensador barométrico sob vácuo gerando um caldo concentrado (conhecido como xarope ou 
mosto) e segue para as etapas seguintes da produção de etanol (MARQUES & ZIN, 2016). 
2.1.2. Produção do etanol 
A produção do álcool etílico, anidro ou hidratado é obtida por meio de um processo que 
envolve duas etapas fundamentais: a fermentação e a destilação, descritas a seguir. 
2.1.2.1 Preparo do mosto 
O mosto é uma solução açucarada utilizada no processo de fermentação para produção do 
etanol. Consiste em uma mistura do melaço, água, caldo primário e misto. A etapa de preparação 
do mosto tem como finalidade ajustar o Brix a um ponto que favoreça o teor alcoólico desejado, a 
ser atingido pela fermentação desta misturam (MARQUES & ZIN, 2016). 
2.1.2.2 Fermentação 
O processo de fermentação transforma os açúcares do mosto em etanol e CO2, através da 
ação das leveduras, e seu processo industrial ocorre em tanques chamados de dornas de 
fermentação. Por tratar-se de reações exotérmicas, ocorre grande liberação de energia na forma de 
calor, o que torna necessário o resfriamento das dornas para que se mantenha a temperatura 
adequada para a ação microbiológica (por volta de 34°C). Nesta etapa, procura-se converter os 
açúcares em álcool. Para tanto, tem-se que adequar a matéria-prima para as condições ideais 
requeridas pelas leveduras, como concentração de açúcares e controle da temperatura (36°C). A 
mistura fermentada tem o nome de vinho fermentado, e seu teor de etanol gira em torno de 7° a 
11°GL. O CO2 produzido no processo arrasta consigo vapores de etanol, que são recuperados após 
a mistura gasosa ser encaminhada para as torres de absorção (MARQUES & ZIN, 2016). 
 
2.1.2.3 Destilação 
A destilação consiste na separação dos elementos que compõem o vinho (água, etanol, 
aldeídos e ácido acético, basicamente), através dos diferentes pontos de ebulição destes elementos. 
Nesta etapa objetiva-se retirar, quando possível, 100% do álcool presente no vinho. Para tanto, o 
vinho é encaminhado para torres de destilação em série onde se adiciona vapor, gerando três 
11 
 
 
produtos: a vinhaça, que é o principal resíduo da destilação; o etanol de cabeça, mistura 
hidroalcóolica impura, cujo teor alcoólico varia de 92° a 94°GL; e o flegma, que é uma mistura de 
vapores que contém resquícios de etanol de 45° a 50°GL (MARQUES & ZIN, 2016). 
A primeira operação consiste na purificação do vinho, livrando-se de algumas impurezas, 
realizada em uma coluna de destilação. Desta operação, além do vinho, resulta a fração 
denominada de álcool de segunda, bruto ou de cabeça (mistura hidroalcoólica impura, cujo teor 
alcoólico varia de 92 a 94GL-porcentagem de álcool, em volume) (MARQUES & ZIN, 2016). 
O vinho é então submetido a uma segunda operação de destilação, em uma coluna de 
destilação propriamente dita, de onde resultam duas frações: o flegma (produto principal de 
destilação) uma mistura hidroalcoólica impura, com teor alcoólico variando de 45 a 50 GL, e a 
vinhaça, vinhoto ou restilo (resíduo aquoso da destilação) que contém todas as substânciasnão 
voláteis e algumas voláteis do vinho. Em seguida, o flegma é submetido a uma nova destilação 
especial, a retificação, sofrendo uma operação complexa de purificação e concentração. Esta 
operação é efetuada em uma coluna de retificadora constituída de duas zonas: esgotamento e 
concentração (MARQUES & ZIN, 2016). 
O produto principal de retificação é o álcool retificado (mistura hidroalcoólica de elevada 
pureza, com uma graduação alcoólica variando de 96 a 97GL. Resultam ainda três outras frações: 
flegmaça (resíduo aquoso da retificação do flegma) devendo estar isenta de álcool; o óleo de fúsel 
(mistura concentrada das impurezas do flegma) e o álcool de segunda. A operação final é a 
desidratação, onde determinados artifícios são introduzidos aos processos normais de destilação, 
com a finalidade de desidratar o álcool retificado (MARQUES & ZIN, 2016). 
O álcool retificado é conduzido à coluna de desidratação, na qual é introduzida uma 
substância desidratante, o ciclohexano, resultando o álcool anidro com riqueza alcoólica entre 99,5 
a 99,8GL. A mistura de água-ciclohexano, é conduzida ao conjunto recuperador de álcool e 
ciclohexanol, constituído de um decantador e uma coluna de recuperação do solvente, sendo os 
seus produtos reconduzidos no processo (MARQUES & ZIN, 2016). 
2.1.2.4 Geração de energia 
A cogeração de energia é feita pela queima do bagaço da cana (biomassa), que produz vapor 
em caldeiras. Este vapor é então expandido em turbinas, onde parte da sua energia é convertida 
em energia mecânica para movimentar equipamentos, e outra parte é convertida em energia elétrica 
por geradores acoplados à turbina (MARQUES & ZIN, 2016). 
12 
 
 
Quando há interesse em utilizar a energia térmica dos vapores de escape das turbinas, 
utilizam-se geradores de contrapressão, que expelem os vapores a uma pressão maior que a 
atmosférica, posteriormente sendo condensados e retornados à caldeira após sua utilização em 
processos térmicos. Em certos casos, utiliza-se turbogeradores de extração, também chamados de 
geradores de condensação (que trabalham com pressão negativa), nos quais não se utiliza o vapor 
de escape para processos térmicos sendo esta parcela aproveitada também para geração de energia 
elétrica. Nestes casos, as torres de resfriamento para condensar os gases de escape necessitam de 
volume de água ainda maior para seu resfriamento (MARQUES & ZIN, 2016). 
As caldeiras são equipadas com sistema de precipitação e coleta de fuligem por via úmida 
para atender os padrões de controle ambiental. As caldeiras possuem lavadores de gases, que 
consistem em tanques cilíndricos, onde ocorre o tratamento dos gases que são lançados na 
atmosfera. Para melhor eficiência no processo de coleta de fuligem deve haver um sistema de 
separação e recirculação da água de lavagem dos gases. Esse sistema é realizado por um tanque de 
decantação que conterá o material sedimentado. Esse resíduo será destinado à fertilização do solo 
dada à sua composição (MARQUES & ZIN, 2016). 
 A energia gerada por todo o processo pode ser usada para suprir a demanda da própria 
indústria. No entanto, a indústria manterá contrato com a concessionária de energia do estado de 
Goiás – ENEL, para suprimento de energia em outras etapas não relacionadas à produção, 
principalmente em períodos de paradas programadas e eventuais interrupções de safra ou 
entressafra. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
 
 2.2 Fluxograma da indústria 
 
 
 
 Figura 2. Processo produtivo simplificado de uma indústria sucroalcooleira. Fonte: Adaptado 
de. 
 3. Caracterização do esgoto industrial afluente à ETE 
Ao analisar cada uma das atividades realizadas nas etapas do processo de produção da 
indústria é possível indicar quais são as etapas geradoras de efluentes contaminados com algum 
tipo de substância. Os principais produtos no processo de fabricação da usina em estudo é o álcool, 
também durante o processo de fabricação do álcool há a geração de energia elétrica a partir da 
queima do bagaço e produção de vapor nas caldeiras. Os principais efluentes líquidos observados 
no processo produtivo do álcool e seus sistemas de tratamentos são detalhados a seguir (Quadro 
1). 
14 
 
 
Quadro 1. Principais efluentes líquidos no processo produtivo do álcool. 
Efluente Características Tratamento 
Água de lavagem de cana 
Médio potencial poluidor e 
alta concentração de sólidos 
Decantação e lagoas de 
estabilização para o caso de 
lançamentos em corpos 
d’água. Na reutilização, o 
tratamento consiste em 
decantação e correção de 
pH. 
Água de multijatos e 
condensadores 
barométricos 
Baixo potencial poluidor e 
alta temperatura 
Tanques aspersores ou 
torres de resfriamento, com 
recirculação ou lançamento. 
Águas de resfriamento de 
dornas e de condensadores 
de álcool 
Alta temperatura 
Torres de resfriamento ou 
tanques aspersores, para 
retorno ou lançamento. 
Vinhaça e águas residuárias 
Grande volume e carga 
orgânica elevada 
Aplicação na lavoura de 
cana, conjuntamente com as 
águas residuárias 
 
O setor que reutiliza a água é o setor da evaporação do caldo, pois neste há a recirculação 
dos condensados gerados, onde são reaproveitados dentro da usina. Os principais resíduos e 
efluentes da indústria de álcool são as águas de lavagem de cana, o bagaço, a torta de filtro, a água 
condensada dos evaporadores, água condensada das colunas barométricas e o restilo, também 
conhecido como vinhaça ou vinhoto. No Brasil, onde a maioria da colheita ainda é manual, o 
volume de água de lavagem ainda é bastante grande, ele gira em torno de 5 m³ por tonelada de 
cana (CETESB). 
▪ Água de lavagem 
 Antes de ser processada a cana precisa ser lavada para a remoção de impurezas, como areia, 
palha e insetos, que são encaminhadas para a sedimentação no decantador. A água contendo todos 
esses resíduos passa por um separador para remoção partículas grosseiras como a palha. Devido 
ao grande volume de areia arrastado durante o processo, a água segue para um decantador de areia 
para sedimentação dos sólidos. Em seguida, o efluente, isento de areia passa a recircular por meio 
do bombeamento para os aspersores situados sobre a mesa alimentadora. A água de lavagem não 
apresenta poluente preocupante, desde que não tenha contato com outros resíduos, o maior 
problema desse efluente são os sólidos suspensos e dissolvidos, além de alguma matéria orgânica 
que é carreada na lavagem. 
15 
 
 
 Após alguns dias (3 a 4) de uso ou a depender do volume de sedimentos presentes na cana-
de-açúcar, a água de lavagem torna-se imprópria, e, portanto, deve ser conduzida para o tanque de 
mistura, onde se junta ao vinhoto. A areia acumulada no tanque desarenador é retirada com auxílio 
de pá mecânica e caminhão-caçamba e pode ser utilizada na recuperação de estradas vicinais. O 
material orgânico composto por palha e bagacilho retornam ao campo para recuperação de áreas 
arenosas e menos férteis. 
▪ Bagaço 
 A produção de bagaço é de aproximadamente 0,3 toneladas por tonelada de cana esmagada. 
O bagaço não gera problemas quanto à sua disposição final, ele é composto por material celulósico 
com 5% a 10% de garapa e 40% a 50% de água, tem valor calórico alto (média de 4640 cal/g ) e 
por isso ele já é bem utilizado na geração de vapor e energia dentro das próprias usinas. O bagaço 
é utilizado nos sistemas de geração e cogeração, gerando energia elétrica e vapor de processo. 
▪ Torta de filtro 
 A torta é oriunda da filtração do lodo gerado nos clarificadores, é composta de resíduos 
solúveis e insolúveis originados na fase de calagem. O volume varia com as condições da usina, a 
média brasileira está em torno de 0,04 toneladas por tonelada de cana moída. 
A torta tem aproximadamente 0,2% de sucrose e altos valores de DBO. 
▪ Água condensada dos evaporadores 
 A água que condensa dos evaporadores carreia matéria orgânica da matéria prima da usinae por isso tem DBO elevada. Apesar disso, sua geração tem um pequeno volume. 
▪ Água condensada das colunas barométricas 
 Este efluente é um dos menos problemáticos da usina, ele não tem nenhum parâmetro que 
cause preocupação excessiva, tem DQO e DBO mais baixas e nenhum dos outros parâmetros 
atinge valores que chegam a causar problemas mais graves no tratamento e disposição, apesar de 
carrear uma quantidade considerável de matéria orgânica este efluente não causa grandes 
problemas. 
▪ Vinhaça 
 A vinhaça é o principal efluente das indústrias de álcool. Apesar de não ser o maior volume 
é o mais problemático por suas características: seu pH é baixo, gira em torno de 4,5; sua 
temperatura chega perto dos 100°C; a quantidade de nutrientes (fósforo e nitrogênio) é bastante 
elevada e principalmente a quantidade de matéria orgânica é muito alta, o que pode ser observado 
pela elevada DQO e DBO. 
16 
 
 
 Produtividade média da usina 
Produtividade 
Álcool - 7 L/t 
 
 Consumo de água no processo e geração de efluentes 
Plantio, colheita e transporte Consumo de água para a irrigação 
Pesagem e estocagem provisória Não há consumo de água 
Lavagem Consumo de água de lavagem 
Picagem e desfibramento Não há consumo de água 
Moagem Água para refrigeração dos mancais; 
Água para “embebição”; 
Água para complementação da caldeiraria. 
Estimativa de acordo com a Cetesb 
 
 3.1 Identificação de todas unidades geradoras 
Os resíduos e subprodutos gerados pelo processo agroindustrial de cana-de-açúcar 
têm uma caracterização específica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3.2 Parâmetros físicos, químicos e microbiológicos 
Considerando que o efluente advindo dos banheiros possui rede independente para sua 
disposição, será abordado no presente projeto o tratamento dos efluentes advindos dos processos 
de produção da Indústria. 
17 
 
 
 Os parâmetros mais relevantes a serem analisados no efluente bruto dos processos de 
produção da indústria são: pH, Oxigênio dissolvido, Temperatura, DQO, DBO, Sólidos totais, 
Sólidos suspensos, Fósforo total, Nitrogênio total. 
 3.3 Concentração dos parâmetros de interesse 
Com os parâmetros de análise do efluente estabelecidos, pode ser encontrado as 
concentrações dos mesmos. Esses dados são essenciais para análise das características e 
comportamentos do efluente, para assim definir qual o melhor tipo de tratamento e realizar um 
dimensionamento das etapas do mesmo. Abaixo segue o quadro com os parâmetros encontrados: 
Parâmetros/Ponto Montante Água de lavagem Jusante (aproximado) 
pH 6,6 6,0 6,3 
Temperatura (ºC) 22,7 39 29,8 
Oxigênio Dissolvido 
(mg/L) 
5,72 2,5 2 
DBO (mg/L) 4,30 388 66,4 
 
 3.4 Equivalente populacional 
O Equivalente populacional (E.P.) traduz a equivalência entre potencial poluidor de uma 
indústria (comumente em termos de matéria orgânica) e uma determinada população a qual produz 
essa mesma carga poluidora. A seguir são apresentados os dados obtidos para a usina em questão 
(Quadro 2). 
Dados - 
DBO (mg/l) 388 
Vazão efluente (m3/h) 600 
Carga de DBO (kg DBO/dia) 4800 
Contribuição per capita (kg DBO/hab.dia) 0,054 
Funcionamento da indústria 8 horas/dia 
 
 
 
 
18 
 
 
• Carga Total 
▪ 𝑫𝑩𝑶 𝒈/𝒎³ × 𝒗𝒂𝒛ã𝒐 𝒆𝒇𝒍𝒖𝒆𝒏𝒕𝒆(𝒅𝒊𝒂) ÷ 𝟏𝟎𝟎𝟎 
Carga = 388 * 4800 / 1000 
Carga = 1, 862 ( kg / DBO. dia) 
 
• Equivalente Populacional (E.P): 
 
𝐸. 𝑃 =
𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 (
𝑘𝑔
𝑑
)
𝐶𝑜𝑛𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖çã𝑜 𝑝𝑒𝑟 𝑐𝑎𝑝𝑖𝑡𝑎 𝑑𝑒 𝐷𝐵𝑂 (𝑘𝑔/ℎ𝑎𝑏. 𝑑)
 
 
Valor de contribuição per capita de DBO frequentemente utilizado: 54 kg DBO/hab.d 
(NBR 12.209/1992 – Projeto de ETE Sanitário). 
 
E. P = 1862/ 0,054 g DBO/hab.d• 
E. P. = 34,481 habitantes 
 
▪ 4. Caracterização do corpo receptor 
 4.1. Nome, localização, classificação do rio 
A Indústria utilizada como objeto de estudo no presente artigo tem como Nome Fantasia 
‘Sociedade Açucareira Brasil LTDA’ e Razão Social ‘Açucareira brasil indústria de produção 
de etanol e açúcar ltda’. Está localizada no município de Goianésia, no Estado de Goiás. 
19 
 
 
 
Figura 3. Localização da Cidade de Goianésia - Goiás. Fonte: Google Imagens (2020). 
 
O corpo receptor selecionado para o lançamento do efluente da ETE da indústria de cana 
de açúcar e etanol foi o Rio forquilha está localizado no bioma Cerrado, conhecido com berços 
das águas, responsável por abrigar três nascentes muito importantes para o Brasil, são as bacias 
do Araguaia/Tocantins, São Francisco e a Bacia do Rio da Prata, passa por Goianésia sendo 
um rio de curso hídrico da bacia hidrográfica do Rio Tocantins-Araguaia. O empreendimento 
será instalado na cidade de Goianésia – GO coordenadas geográficas lat 15°18’47"S long 
49°03'58.18"O conforme georreferenciamento realizado abaixo na figura 2: 
20 
 
 
 
Figura 4. Localização da Instalação da Indústria e ponto de lançamento. Fonte: Google Earth 
(2020). 
 
Sua bacia de drenagem abrange uma área, sendo ocupada principalmente por propriedades de 
uso agrícola e pecuário. A vazão média do rio Forquilha é de aproximadamente 290 e encontra-se 
classificado como Classe II. A bacia encontra-se em estado bastante antropizado, de forma que sua 
vegetação nativa vem sendo substituída, principalmente, por culturas e pastagens. 
 
21 
 
 
Figura 5. Vista aérea da localização da indústria obtida por meio do Google Maps. 
O corpo receptor sendo considerado um corpo hídrico Classe II, ambiente lótico, e de 
acordo com a tabela abaixo, temos os seguintes valores (Quadro 3): 
Parâmetros Dados 
Vazão ( m³/h) 290 
DBO (mg/L) 4,30 
 pH 6,6 
Fósforo (mg/L) 0,05 
Classe 2 
OD (mg/L) 5,72 
Nitrogênio (mg/L) 2,33 
Temperatura 22,7 
 
O horário de funcionamento da indústria é de 08 horas, de segunda a sexta-feira das 8:00 
às 16:00. 
4.2. Padrões de lançamento de efluentes e legislação 
Segundo RESOLUÇÃO No 430, DE 13 DE MAIO DE 2011 que dispõe sobre as 
condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 
de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA, Seção 
II Das Condições e Padrões de Lançamento de Efluentes 
Art. 16. Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser lançados 
diretamente no corpo receptor desde que obedeçam às condições e padrões previstos neste artigo, 
resguardadas outras exigências cabíveis: 
I - Condições de lançamento de efluentes: 
a) pH entre 5 a 9; 
b) temperatura: inferior a 40°C, sendo que a variação de temperatura do corpo receptor não 
deverá exceder a 3°C no limite da zona de mistura; 
c) materiais sedimentáveis: até 1 mL/L em teste de 1 hora em cone Inmhoff. Para o 
lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade de circulação seja praticamente nula, os materiais 
sedimentáveis deverão estar virtualmente ausentes; 
22 
 
 
 d) regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vez a vazão média do período de 
atividade diária do agente poluidor, exceto nos casos permitidos pela autoridade competente; 
 f) ausência de materiais flutuantes; 
 g) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO 5 dias a 20°C): remoção mínima de 60% de 
DBO sendo que este limite só poderá ser reduzido no caso de existência de estudo de 
autodepuração do corpo hídrico que comprove atendimento às metas do enquadramento do corpo 
receptor; 
Art. 17. O órgão ambiental competente poderá definir padrões específicos para o parâmetro 
fósforo no caso de lançamento de efluentes em corpos receptores com registro histórico de floração 
de cianobactérias, em trechos onde ocorra a captação para abastecimento público. 
Art. 18. O efluente não deverá causar ou possuir potencial para causar efeitos tóxicos aos 
organismos aquáticos no corpo receptor, de acordo com os critérios de ecotoxicidade estabelecidos 
pelo órgão ambiental competente. 
§ 2o Cabe ao órgão ambiental competente a especificação das vazões de referênciado 
efluente e do corpo receptor a serem consideradas no cálculo da Concentração do Efluente no 
Corpo Receptor- CECR, além dos organismos e dos métodos de ensaio a serem utilizados, bem 
como a frequência de eventual monitoramento. 
Art. 28. O responsável por fonte potencial ou efetivamente poluidora dos recursos hídricos 
deve apresentar ao órgão ambiental competente, até o dia 31 de março de cada ano, Declaração de 
Carga Poluidora, referente ao ano anterior. 
De acordo com a RESOLUÇÃO No 357, DE 17 DE MARÇO DE 2005 
Art. 15. Aplicam-se as águas doces de classe 2 as condições e padrões da classe 1 previstos 
no artigo anterior, a exceção do seguinte: 
III - Cor verdadeira: até 75 mg Pt/L; 
IV - Turbidez: até 100 UNT; 
V - DBO 5 dias a 20°C até 5 mg/L O2; 
 5. Identificação de potenciais tecnologias para o tratamento do esgoto 
industrial 
O tipo de tratamento a ser empregado está intimamente ligado à característica e tipo de 
processo produtivo instalado. Em cada situação, estudos específicos devem ser feitos e podem 
23 
 
 
resultar em tratamentos diferentes mesmo sendo um efluente proveniente de um mesmo processo 
produtivo em outra localidade. Estas diferenças ocorrem em função da qualidade de água de 
entrada, condições climáticas da região, nível de qualificação da mão de obra local, disponibilidade 
hídrica e disponibilidade de recursos técnicos e legislação local. 
5.1 Definição da característica de lançamento (legislação) 
 A partir do momento em que a água utilizada no processo foi contaminada com uma 
substância agressiva ao processo ou adquiriu elementos que a tornaram corrosiva ou incrustante, 
deverá passar por algum tipo de descontaminação para atendimento aos requisitos legais e evitar 
danos ao meio ambiente. 
 Conforme o tipo de contaminação no efluente existirá um padrão de tratamento a ser 
seguido que é definido conforme a legislação vigente nas diversas esferas do Estado brasileiro, 
característica da empresa (por exemplo: empresas multinacionais eventualmente trazem padrões 
ou restrições de sua matriz), mercado comprador ou exigência adicional do órgão ambiental. 
 Na esfera Federal podemos citar o Decreto nº. 24.643 de 10 de julho de 1934, Código de 
Águas, que definiu os vários tipos de água no território nacional, abordando também a 
contaminação dos corpos de água. 
 Consultando-se a Resolução CONAMA nº. 357, de 17 de março de 2005 obtém-se a 
classificação das águas doces, salobras e salinas de acordo com suas utilizações e respectivos 
padrões de qualidade, regulamentando procedimentos para lançamento de efluentes e 
concentrações máximas de poluentes. 
 Em referência padrão de emissão do processo estudado, deve-se cumprir a Lei nº. 977, de 
31 de maio de 1973, regulamentada pelo Decreto nº. 8468, de 8 de setembro de 1976, do Estado 
de São Paulo. 
 Outra lei federal importante é a Lei de Crimes Ambientais, nº. 9.605, de 12 de fevereiro de 
1998, que dispõe sobre as sanções penais e administrativas de condutas e atividades lesivas ao 
meio ambiente. Define o crime ambiental com possibilidade de pena de reclusão inafiançável sobre 
os envolvidos (administrador, operador, engenheiros, órgãos fiscalizadores, etc.) e multas. 
5.2 Tecnologias de Tratamento de Efluentes 
O tratamento de efluentes da indústria sucroalcooleira pode ser dividido em duas etapas 
principais (SILVEIRA, 2010): 
24 
 
 
 Tratamento Preliminar: Nesta etapa ocorre o recolhimento residual do bagaço 
de cana que possa se encontrar no efluente. Ela é composta, geralmente pelas seguintes etapas: 
peneiramento, desarenador e calha Parshall. 
 Tratamento Biológico: Esta etapa consiste em submeter o efluente líquido a dois tipos de 
tratamentos: anaeróbio e aeróbio com a utilização de microrganismos visando à degradação da 
matéria orgânica. Objetivo desta etapa é reduzir a carga orgânica e para viabilizar o lançamento do 
efluente no corpo receptor. Esta etapa do tratamento é composta a equalização e os tratamentos 
anaeróbio e aeróbio. 
 
5.1 Tratamento preliminar 
5.1.1 Gradeamento 
O gradeamento possui como principais objetivos a separação de materiais grosseiros em 
suspensão e a proteção das bombas e tubulações de transporte dos efluentes. O material utilizado 
para a confecção das grades pode ser o ferro ou o aço, dependendo da ação corrosiva do efluente. O 
espaçamento entre as barras varia entre 0,5 e 2 cm. Existem 2 tipos de grades mais comuns: grades 
simples e mecanizadas. As grades simples são utilizadas quando o volume de sólidos a ser 
removido não é muito grande. Neste caso, opta-se pela limpeza é manual. Já nas grades 
mecanizadas, os detritos são removidos por meio de um rastelo, que se desloca por trilhos. 
Portanto, a limpeza é mecânica (SILVEIRA, 2010; MARQUES & ZIN, 2016). 
 
5.1.2 Desarenador (Caixa de areia) 
O Desarenador tem a função de separar sólidos grosseiros, como areia e terra. A 
importância dessa remoção é evitar que essas partículas agridam as estruturas e causem 
entupimentos nas tubulações e a interferência negativa nos processos biológicos. Esta etapa é 
implementada logo após o gradeamento. É formada por dois canais paralelos, de maneira que as 
partículas sedimentam em seu interior durante o percurso. Os dois canais operam 
independentemente, de tal modo que, enquanto um está em funcionamento, o outro recebe 
manutenção e limpeza (SILVEIRA, 2010). 
5.1.3 Calha Parshall 
As calhas Parshall são dispositivos usados para medir a vazão de entrada e saída de água. 
Através de estrangulamento e ressaltos, estabelecem, para uma determinada seção vertical a 
montante, uma relação entre a vazão do fluxo e a lâmina d’água naquela região. Elas possuem 
pouca perda de carga e são bastante precisas na leitura das vazões (SILVEIRA, 2010). 
25 
 
 
5.2 Tanque de equalização 
O Tanque de equalização atua na homogeneização do efluente. A sua implantação é muito 
importante pois evita que haja picos de vazão, o que facilita o dimensionamento dos equipamentos 
a jusante. Além disso, ele promove a estabilização do pH, minimiza os problemas operacionais 
causados pela variação das características do efluente, reduz a incidencia de choques causados 
pela sobrecarga no sistema, promove a diluição de substâncias inibidoras, promove melhora no 
tratamento biológico e, consequentemente promove a melhora na qualidade final do efluente 
tratado (SILVEIRA, 2010; GEHRING, 2014; MARQUES & ZIN, 2016). 
5.3 Tratamento biológico 
Esta etapa do tratamento é muito importante, pois objetiva promover a redução da carga 
orgânica e propiciar o lançamento do efluente no corpo receptor. Considerando que a característica 
principal do efluente da indústria de produção de etanol é a alta carga orgânica, que pode variar de 
30.000 a 40.000 mg/L, o tratamento biológico que degrada a matéria orgânica pela ação de 
microrganismos pode ser bem útil nesse processo (SILVEIRA, 2010). 
O tratamento biológico é constituído pela associação do tratamento anaeróbio e tratamento 
aeróbio, através de biodigestores (tipo UASB) e pelos filtros biológicos, respectivamente. As 
principais vantagens desse tipo de tratamento são simplicidade operacional, necessidade de pouco 
espaço para a construção, baixo custo operacional e de implementação, geração do biogás e 
redução na geração de lodo (SILVEIRA, 2010). 
 
5.3.1 Tratamento anaeróbio – biodigestor UASB 
 
Nesta etapa do tratamento, ocorre a biodigestão anaeróbia, que é um processo de 
decomposição da matéria orgânica que ocorre na ausência de oxigênio gerando um resíduo líquido 
que pode ser utilizado como biofertilizante e o biogás. O biogás é composto principalmente 
por metano e gás carbônico, que podem ser utilizados em outras etapas na indústria 
(CHERNICHARO, 1997; SILVEIRA, 2010; GEHRING, 2014). 
O processo de biodigestão ocorre em um biodigestor do tipo fluxo ascendente com leito de 
lodo conhecido como reatorUASB (Upflow Anerobic Slude Blanket). Estes biodigestores possuem 
um separador trifásico que possibilita a separação do efluente líquido, do biogás e do lodo 
biológico que contém os microrganismos. O líquido, ao passar pelo separador, atinge as calhas 
dentadas e circula para a próxima etapa do tratamento. O lodo, por ser mais denso, permanece no 
fundo do reator, enquanto o biogás é coletado pelo sistema de cobertura instalado na superfície dos 
26 
 
 
reatores (LETTINGA et al. 1996;CHERNICHARO, 1997; GRANATO, 2003; SILVEIRA, 
2010). 
Para garantir melhor eficácia nesta etapa precisamso levar em considração os parâmetros 
que controlam o processo de biodigestão anaeróbia, como o tempo de retenção hidráulica, a carga 
orgânica e a remoção de matéria orgânica (SILVEIRA, 2010; GEHRING, 2014). 
O tempo de retenção hidráulica (TRH) é definido pela relação (GEHRING, 2014): 
 
𝑇𝑅𝐻 =
𝑉
𝑄
 
 
Em que: 
 
TRH = tempo de retenção hidráulica, em dias, 
V = volume do reator (m³) 
Q = vazão hidráulica (m³/dia) 
 
A carga orgânica e a remoção de matéria orgânica são, em conjunto, os parâmetros mais 
adequados para se avaliar o desempenho de um sistema. A quantidade de matéria orgânica de um 
substrato é normalmente quantificada pelo valor de sua demanda bioquímica de oxigênio (DBO) 
ou sua demanda química de oxigênio (DQO), que determinam o oxigênio necessário para a 
degradação biológica e química, respectivamente, da matéria orgânica presente no substrato. 
Para efeito de legislação, os órgãos de meio ambiente utilizam normalmente a determinação 
de DBO; em relação ao acompanhamento de operação, por ser uma análise mais rápida, usa-se a 
DQO. Ambas são expressas em kg DQO (ou DBO)/m3 dia. A remoção de matéria orgânica é a 
diferença no teor de DQO ou DBO antes e após o tratamento. Outro parâmetro de interesse é a 
produção de biogás, que varia geralmente entre 8 a 10 litros de biogás por litro de vinhoto em 
função de sua origem e da eficiência de produção do sistema anaeróbio (SILVEIRA, 2010). 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
 
5.3.1.1 Modelos de reatores anaeróbios aplicáveis ao vinhoto 
 
 
 
 
 
Figura 6. Representação do reator de fluxo ascendente UASB. 
Fonte: Adaptado de GEHRING, 2014. 
 
5.3.2 Filtro biológico 
 Os filtros biológicos constituem-se de tanques com uma massa de sólidos, denominada 
meio de suporte, onde a biomassa fica aderida realizando a função de degradação da matéria 
orgânica do esgoto. Os componentes básicos de um FBP são o mecanismo de distribuição, o meio 
de suporte e o sistema de drenagem do efluente (SILVEIRA, 2010). O mecanismo de tratamento 
consiste na alimentação e percolação contínua do esgoto através do meio de suporte, promovendo 
o crescimento da massa biológica no meio de suporte. Quando em contato com o esgoto a matéria 
orgânica é adsorvida pelos microrganismos, sendo degradadas pelo processo de oxidação química. 
Uma vez que se atinge o equilíbrio bioquímico, ocorre a remoção da matéria orgânica, através da 
transformação das substâncias coloidais e dissolvidas presentes no esgoto, em sólidos estáveis na 
forma de flocos, que por sua vez possuem fácil sedimentação (JORDÃO E PESSÔA, 2014). 
O licor é enviado continuamente a um decantador secundário, destinado a separar o efluente 
tratado do lodo. O lodo passa por um processo de recirculação no tanque de aeração a fim de 
manter a concentração de microrganismos dentro de certa proporção em relação à carga orgânica 
28 
 
 
afluente. O sobrenadante do decantador é o efluente tratado, pronto para descarte no corpo 
receptor. O excesso de lodo, decorrente do crescimento biológico, é extraído do sistema sempre 
que a concentração do licor ultrapassar os valores de projeto. Este lodo pode ser espessado e 
desidratado, tendo como aplicação o uso em agricultura (SILVEIRA, 2010). 
No meio de suporte observa-se duas camadas de degradação: uma aeróbia e uma anaeróbia. 
A ventilação através dos interstícios mantém o suprimento de oxigênio necessário à reação 
bioquímica aeróbia. Uma vez que a biomassa aumenta, a passagem de oxigênio através para as 
camadas mais internas do filtro é prejudicada, ocasionando assim a oxidação anaeróbia. Os gases 
acumulados provenientes da atividade anaeróbia provocam o desprendimento da massa biológica 
aderida no meio de suporte, facilitando o transporte desta biomassa pelo fluxo de esgoto. Forma-
se assim o lodo desta unidade de tratamento, que é removido por uma unidade de decantação 
secundária (JORDÃO E PESSÔA, 2014). 
A distribuição de esgoto é realizada por aspersores fixos ou móveis instalados na parte 
superior do filtro. Os distribuidores fixos são compostos de um sistema de canalização com bocais 
aspersores, que são alimentados intermitentemente por uma câmara de dosagem. Já os 
distribuidores móveis podem possuir movimento de translação ou de rotação, sendo o distribuído 
por rotação mais eficiente. O sistema de drenagem do FPB é composto de blocos ou calhas pré-
moldados de concreto, plástico ou barro dispostos em toda extensão do fundo do tanque. Uma vez 
no sistema de drenagem o esgoto é conduzido ao canal efluente desta unidade (JORDÃO E 
PESSÔA, 2014). 
O meio de suporte adotado depende da disponibilidade local de material adequado e dos 
custos de transporte e montagem. Utiliza-se cascalhos, pedregulhos, escórias de fornos de 
fundição, pedras britadas e outros materiais inertes. Existe ainda os meios de suporte plásticos. 
Deve-se considerar o peso unitário, superfície específica e coeficientes de vazios para seleção do 
meio de suporte (JORDÃO E PESSÔA, 2014). 
5.3.3. Decantador Secundário 
O Decantador Secundário promove a remoção dos sólidos suspensos através da 
sedimentação das partículas sólidas, pela diferença de densidade, executando duas funções 
importantes: clarificação e espessamento. Ou seja, fornecer um efluente clarificado, límpido, com 
baixa turbidez (sólidos suspensos), e com isso pode até ser lançado no corpo receptor (em alguns 
29 
 
 
casos) e também fornecer um lodo espesso que retorna (lodo recirculado) para o processo de 
tratamento com a finalidade de manter a concentração adequada de sólidos no processo (balanço 
de massas). Isso assegura que o tratamento possa ser alcançado em tempo hábil. Para obter maior 
eficiência do equipamento é instalado em seu interior uma ponte raspadora que realiza o arraste 
das partículas sedimentadas no fundo do decantador direcionando-as para o duto de descarga 
central, onde será removido através de bombeamento (GIORDANO, 1999). 
No decantador ocorre a separação sólido-líquido do efluente, de modo a sedimentar e 
concentrar o lodo no fundo do tanque, permitindo a clarificação do líquido a ser enviado para o 
tratamento posterior. Os decantadores podem ser circulares ou retangulares, com limpeza de fundo 
por pressão hidrostática ou com remoção de lodo mecanizada por raspagem ou sucção. O lodo 
decantado é direcionado para outras etapas, como para a centrífuga, para desidratação 
(GIORDANO, 1999). 
O desempenho do decantador secundário depende de vários fatores, como as características 
do lodo (capacidade de sedimentação), carga hidráulica, carga de sólidos, fluxo de retorno de lodo 
ativado e características físicas do decantador. 
5.3.4 Centrífuga 
Existem várias soluções disponíveis no mercado para a redução da umidade do lodo e a 
identificação do equipamento mais adequado é efetuada de acordo com o tipo de lodo, as 
características dos produtos desidratados e a disponibilidade de espaços. Entre os equipamentos 
mecânicos, que aceleram a desidratação do lodo, o mais comum e indicado é a centrífuga para 
desidratação de lodo. A água de drenagem do processo é transportada por gravidade para a 
extremidade para a estação de tratamento de água, enquanto a lama desidratada pela centrífuga 
para desidratação de lodo pode ser utilizada como fertilizante para a agriculturaou destinada ao 
aterro sanitário. 
Na centrífuga para desidratação de lodo a água é separada do lodo aplicando forças 
centrífugas, cerca de 10.000 vezes a força da gravidade. A centrífuga para desidratação de lodo é 
composta por um rotor cilíndrico cónico com um parafuso helicoidal em seu interior. Estes dois 
giram em alta velocidade e na mesma direção, o rotor gira mais rápido do que o parafuso. A lama 
é alimentada na parte central e é empurrada para a periferia graças a força centrífuga. À medida 
que a água que é mais leve, passa através do parafuso helicoidal é recolhida numa extremidade, 
30 
 
 
da centrífuga para desidratação de lodo , o lodo vai se formando nas paredes do rotor, é arrastado 
para a região cônica, saindo através de uma abertura na parte inferior oposta. O lodo desidratado 
tem normalmente uma secura entre 15% e 30% dependendo do tipo de lama e das condições de 
centrifugação. A centrífuga para desidratação de lodo é um sistema eficiente que funciona 
continuamente, é muito compacto e requer muito pouco espaço 
A centrifugação para desidratação de lodo é um processo utilizado para a redução do teor 
de água em lodos, a fim de reduzir o volume de lodo descartado, reduzir custos de transporte e 
descarte, facilitar o tratamento do lodo, eliminar o excesso de água, facilitando assim o processo 
de incineração, ajustar o teor de água antes da compostagem, reduzindo assim o uso de agentes 
estruturantes do solo e reduzir a emissão do cheiro proveniente das lamas. 
5.4 Sistema de lavagem de gases e fuligem das caldeiras 
Como os gases expelidos pela caldeira contêm poluentes atmosféricos, o tratamento mais 
indicado é o retentor de via úmida, que faz a “lavagem” dos gases, promovendo o arraste dos 
poluentes pela ação da água. A água contendo essas partículas é direcionada a um equipamento 
separador de partículas, que remove os materiais particulados por meio da decantação. A água, 
então, pode ser recirculada para o sistema, e o lodo deste separador é chamado de torta de fuligem 
(SILVEIRA, 2010). 
Além disso, a combustão da biomassa nas caldeiras gera cinzas, que devem ser retiradas 
do equipamento para evitar perda de eficiência na combustão. A limpeza do cinzeiro dos 
queimadores deve ser feita por meio da lavagem com água (SILVEIRA, 2010). 
 
5.5 Destinação do Lodo 
O lodo residual oriundo do processo de tratamento anaeróbio costuma possuir baixo 
volume e caráter estável. Dessa forma o lodo esse lodo poderá passar por tratamentos em processos 
como adensamento, estabilização e desidratação (por meio da centrifugação) para que então possa 
ocorrer a sua destinação final (GOMES, 2013). Após a desidratação, e portanto, redução do volume 
do lodo gerado pela redução do seu teor de umidade permite melhores condições de manejo do 
lodo. O lodo desidratado permanece mais estável e pode ser facilmente transportado (redução de 
custo com mão de obra e maquinário) até sua destinação final. O lodo pode ser utilizado como 
biofertilizante na agricultura, pode ser incinerado ou disposto em aterros sanitários (GOMES, 
2013). 
31 
 
 
 6. Alternativas de tratamento 
 Biodegradação 
 O uso da vinhaça em fertirrigação vem sendo ampliada e trazendo bastante resultados em 
seu reaproveitamento, mas algumas normas ambientais estão sendo mais rígidas e estão 
exigindo de seus produtores tradicionais a criação de novos tipos de tratamento e outros usos 
para os resíduos. 
 Os efluentes industriais que são lançados no meio ambiente são responsáveis pelos 
diferentes impactos provocados pelo aumento de sólidos em suspensão, a toxicidade, cor e 
odor. A cor do efluente geralmente não é considerada como forma de contaminação, mesmo 
com os danos capazes de provocar por poder ter associação na presença de compostos tóxicos 
e grupos cromóficos. Durante o tratamento de um resíduo apresentando cor, deve-se prestar 
atenção a redução ou eliminação da cor, contribuindo desta forma a reduzir o impacto sobre 
os ecossistemas onde são lançados (RODRÍGUEZ et al., 2003). 
 Com essa proposta de novos tratamentos, os processos biotecnológicos estão sendo 
considerados como uma alternativa geradora de bens e serviços pois as indústrias que 
produzem conseguem transformar seus resíduos em produtos úteis através da utilização do 
seu próprio potencial de reação por meio de bioprocessos. Seguindo essa linha, os fungos 
realizam uma importante posição no processo da bioconservação ao serem capazes de reduzir 
a quantidade de resíduos, e também minimizarem a poluição pela redução de DQO e DBO, 
além de se tornarem produtos de interesse de outras indústrias como de enzimas de interesse 
ambiental, alimentos e papel. 
 Uma das formas de reaproveitamento utilizada da vinhaça através do processo de 
biodegradação é a sua utilização no reuso da água em processos na indústria como a lavagem 
da cana, que por sua forma reduz a contaminação dos corpos hídricos e do solo pelo seu 
armazenamento em zonas de sacríficio nas regiões que tenham o lençol freático próximo a 
superfície. 
 Proposição de reuso da água residuária: 
 As águas nas usinas sucroalcooleiras podem ser utilizadas de diversas formas, como: 
mistura de produtos, lavagem das máquinas, tubulações e pisos, sistemas de refrigeração e 
geradores de vapor, e água utilizada diretamente para fins sanitários ou etapas de processos 
industriais. 
 As águas residuárias do setor sucroalcooleiro são formadas pela junção de diversos 
efluentes industriais das diversas etapas do processo de fabricação, que vão desde purgas dos 
32 
 
 
sistemas fechados de resfriamento, purgas dos retentores de material particulados 
provenientes das chaminés das caldeiras, sobra de água condensadas a água de lavagem de 
pisos e equipamentos (ANA, 2009) e para a escolha do tratamento da água residuária, deve-
se levar em consideração as características do efluente. 
 Os benefícios do reuso da água podem ser divididos nas três categorias, sendo elas a 
ambiental, econômica e social. Para o meio ambiente, o reuso da água pode ajudar a reduzir o 
lançamento de efluentes industriais nos cursos d'água, reduzir a captação de águas superficiais 
e subterrâneas e fornecer mais água para usos mais exigentes (como abastecimento público e 
hospitalar). 
 Pode ser tratado de 3 maneiras, sendo duas tecnologias de tratamento físico e uma 
biológica. Nos tratamentos físicos tem o sistema convencional que utiliza o ciclo completo, 
ou seja, coagulação, floculação, sedimentação, filtração e desinfecção com cloro. Em alguns 
processos, é utilizado também o carvão ativado que tem como finalidade a remoção de odor, 
sabor e produtos orgânicos. Nos tratamentos físicos tem também a utilização da filtração direta 
descendente que contém apenas etapas de mistura rápida, floculação e filtração. Enquanto a 
mistura rápida é a etapa destinada a dispersar produtos químicos a floculação é a etapa 
requerida para permitir a agregação de partículas desestabilizadas na mistura rápida. Já a 
tecnologia biológica, pode ser usada um tratamento separado em duas etapas, incialmente pelo 
tratamento preliminar para a remoção de sólidos grosseiros através do gradeamento e 
desarenadores e em seguida o tratamento biológico com reatores aeróbios e anaeróbios. 
 Produção + Limpa 
 Existem processos com cunho redutivo ou corretivo, para amenizar os impactos, 
quantidade e toxidade dos resíduos gerados durante a produção sucroalcooleira. Podemos 
destacar os processos de Produção Mais Limpa (P+L) e Prevenção a Poluição (P2). 
 Produção Mais Limpa se aplica em 3 etapas no fluxo da produção: no processo produtivo, 
nos produtos e nos serviços. Em processos produtivos ele visa a conservação de matéria prima, 
eliminando os itens tóxicos, reduzindo a quantidade e toxidade dos resíduos. As medidas para 
os produtos, visam a redução de impactos causados pelo produto final ao longo do ciclo devida, diminuindo seu impacto ambiental desde a matéria primas. Dentre os serviços, o que 
pode ser feito é a incorporação da sustentabilidade durante o processo de planejamento e 
também na execução de serviços. A Prevenção a Poluição se baseia em procedimentos 
preventivos, sendo adotada através de práticas, processos, técnicas e tecnologias. 
33 
 
 
 Essas técnicas se complementam, ambas com o objetivo de minimizar desde o início do 
ciclo de vida (produção) dos produtos para que seja mais sustentável, também pontuando para 
as indústrias as vantagens que ela adquire realizando um produção com menos resíduos, como 
por exemplo a economia de insumos, aproveitando-o melhor no fluxo da produção. 
 Na indústria sucroalcooleira, temos na aplicação dessas técnicas a redução e/ou reutilização 
de parte desses insumos durante o processo de produção do álcool, ou posteriormente, 
realizando reuso ou reciclagem desse material dentro ou até fora do processo produtivo. 
 Aplicando essas técnicas na produção de álcool, podemos realizar a economia de água, por 
exemplo, diminuindo a vazão da água removendo a seco parte de impurezas. Grande parte de 
resíduos gerados nesse processo possuem reutilização posterior a linha de produção, como a 
vinhaça, a água para retirada de incrustações e das dornas podem ser utilizadas como 
fertilizantes ou adicionadas durante o processo de fabricação desse tipo de produto, assim 
como o vinhoto. Dessa maneira, a emissão de resíduos é muito reduzida e o volume que ainda 
é produzido pode ser reaproveitado para fabricação de outros produtos ou utilizado como 
produto final. 
 Tecnologia para tratamento da vinhaça por fungos 
 A vinhaça especificamente, é produzida após a fermentação do mosto e destilação do vinho, 
apresenta uma composição principalmente matéria orgânica, ou seja, possui alto potencial 
poluente quando disposta em corpos hídricos. Para remediar isso, é possível aplicar fungos 
como o basidiomiceto Pleurotus sajor-caju CCB 020, que atua realizando a destoxificação, 
melhorando a qualidade e podendo utilizá-la como água de reuso. Esse processo é baseado 
em uma espécie comestível, que produz uma biomassa que pode ser reaproveitada em 
manufaturas de rações ou alimentação ou extração de produtos de interesse comercial. 
7. Memorial descritivo 
 7.1 Fluxograma do tratamento 
O fluxograma do tratamento a ser adotado na indústria é apresentado na figura abaixo: 
34 
 
 
 
Figura 7. Fluxograma do tratamento de efluentes industriais na produção do 
álcool. Fonte: Autores. 
 
 7.2 Caracterização das unidades de tratamento 
7.2.1 Gradeamento: Objetiva na retenção de materiais grosseiros em suspensão, evitando 
obstruções e danos aos equipamentos eletromecânicos como bombas e tubulações. O gradeamento 
pode ser constituído de telas e grades de ferro ou aço carbono dependendo da ação corrosiva do 
efluente e posicionada transversalmente no canal de entrada do efluente, com ângulos de 45° a 
90°. 
As grades podem ser classificadas como finas, médias e grosseiras e tem sua espessura e 
espaçamento entre grades de acordo com as características do efluente. Podem ser separadas como 
grades simples que são utilizadas quando o volume de sólidos que será retido não é grande tendo 
a limpeza manual, e as grades mecanizadas que faz a remoção dos materiais grosseiros utilizando 
um rastelo que se desloca por trilhos tendo a limpeza mecânica. 
7.2.2 Desarenador (Caixa de Areia): É o equipamento utilizado para remover substâncias 
inertes, como partículas de areias e sólidos minerais sedimentáveis, que passaram pelo passaram 
pelo processo de gradeamento, pois evitam que as mesmas causam entupimentos nas tubulações e 
interfiram negativamente nos processos biológicos. Além disso, esta etapa é muito importante para 
proteger os equipamentos, como bombas, válvulas e canalizações, evitando o entupimento e 
abrasão. Este equipamento é formado por dois canais paralelos independentes que faz com que as 
partículas se sedimentam durante o percurso. 
35 
 
 
7.2.3 Medidor Calha de Parshall: É o equipamento utilizado para medição contínua de 
vazão, através do estrangulamento e ressaltos que estabelecem uma relação entre vazão do fluxo e 
a lâmina d’água naquela seção, garantindo uma velocidade constante e precisão nas leituras. 
7.2.4 Tanque de Equalização: É o equipamento que faz com que o efluente fique 
completamente homogeneizado através de uma mistura e equalização das varrições dos fluxos do 
efluente bruto que entraram na estação de tratamento. Esse processo pode ocorrer pela passagem 
do efluente em uma lagoa ou tanque para que haja tempo de retenção suficiente para gerar um 
efluente bruto homogêneo em sua saída. É considerado um processo importante pois minimiza 
problemas de operação que são causados pela variação das características do efluente, além de 
melhorar a qualidade final do efluente que foi tratado, estabilizar o pH e diluir as substâncias 
inibidoras. 
7.2.5 Tratamento Anaeróbio (Reator UASB): O reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge 
Blanket) é um reator anaeróbio de fluxo ascendente que contem alta eficiência. Os efluentes 
líquidos, na maioria das vezes, são dirigidos por gravidade e devem passar por um sistema de 
retenção dos sólidos grosseiros. Logo após, devem fluir para o equalizador ou a elevatória. No 
tanque equalizador será realizada a correção do pH, se necessário. Em muitos casos devemos 
adicionar nutrientes para, em seguida, o líquido ser bombeado para o reator UASB de manta de 
lodo. 
No reator anaeróbio de manta de lodo o efluente entra pela parte inferior em fluxo 
ascendente. Passando através de um leito de lodo denso e de elevada atividade. O perfil de sólidos 
no reator possui grande variação. Desde muito denso e com partículas granulares de elevada 
capacidade de sedimentação, próximas ao fundo (leito de lodo). Até um lodo mais disperso e leve, 
próximo ao topo do reator (manta de lodo). 
As vantagens de utilização do reator UASB são a baixa produção de lodo, menor remoção 
e menor necessidade de nutrientes, baixo consumo de energia e alto grau de estabilização do 
efluente. Em contrapartida, necessita-se de um pós-tratamento e tem possibilidade de geração de 
maus odores e corrosão, dentre outros fatores. 
7.2.6 Filtros biológicos Os filtros são aplicados após reatores UASB, para se garantir 
efluente final com DBO < 60 mg/L, mesmo em condições operacionais que resultam um tempo de 
detenção. 
 
36 
 
 
7.2.7 Decantador Secundário 
O Decantador Secundário promove a remoção dos sólidos suspensos através da 
sedimentação das partículas sólidas. Ou seja, fornecer um efluente clarificado, límpido, com baixa 
turbidez (sólidos suspensos), e com isso pode até ser lançado no corpo receptor (em alguns casos) 
e também fornecer um lodo espesso que retorna (lodo recirculado) para o processo de tratamento 
com a finalidade de manter a concentração adequada de sólidos no processo (balanço de massas). 
7.2.8 Centrífuga 
A centrífuga é um equipamento mecânico, que acelera a desidratação do lodo. A água de 
drenagem do processo é transportada por gravidade para a extremidade para a estação de 
tratamento de água, enquanto a lama desidratada pela centrífuga para desidratação de lodo pode 
ser utilizada como fertilizante para a agricultura ou destinada ao aterro sanitário. 
 
 8. Memorial de cálculo 
 8.1 Dados de entrada 
Considerando que a usina de álcool em questão é de pequeno porte, abaixo estão os dados 
necessários para o dimensionamento das unidades de tratamento selecionadas. 
Quadro 1: dados necessários para o dimensionamento. 
Qe – Vazão média do efluente da indústria (L/s) 6 
Qr - Vazão do corpo receptor (L/s) 290 
Tempo de funcionamento da indústria (h/dia) 8 
Equivalente Populacional (habitantes) 34,481 
 
 8.2 Dimensionamento das unidades de tratamento 
Para o dimensionamento da estação de tratamento de efluentedoméstico foi necessária a 
adoção de alguns parâmetros com base na revisão bibliográfica. O memorial de cálculos do 
dimensionamento está abaixo: 
 
 
 
 
37 
 
 
 8.2.1 Gradeamento 
 
 
Vazão Média (𝑄𝑚𝑒𝑑) = 0.16 𝑚
3/𝑠 
Coeficiente de Pico = 1.95 
Profundidade (h) = 0.7 m 
Espaçamento (a) = 2 cm 
Espessura (t) = 0.64 cm 
V =1,2 m/s 
 
𝑄𝑚𝑎𝑥= 1.95*0,16= 0,312 m³/s 
 
𝐴𝑢 =
𝑄
𝑣
= 
0,312
1,2
= 0,26 m² 
 
 
 
Eficiência da grade (E) 
 E = 
𝑎
𝑎+𝑡
 = 0.75 ou 75% 
 
𝑆 =
𝐴𝑢
𝐸
= 
0,26 
0,75
= 0,34 m² 
 
𝐿 =
𝑆
ℎ
= 
0,34 
0,7
= 0,48 m 
 
Após o cálculo da Largura: 
Largura (L) = 0,5 m 
 
Seção do canal junto à grade (S) 
 
 S = L * h = 0,5 * 0.7 = 0,35 𝑚2 
 
Velocidade de aproximação (𝑣0) 
 𝑣0 𝑚𝑎𝑥 =
𝑄𝑚𝑎𝑥
𝑆
=
 0,312
0,35 
= 0.8914 m/s 
38 
 
 
𝑣0 𝑚𝑒𝑑 =
𝑄𝑚𝑒𝑑
𝑆
=
0.16
0,35 
= 0.4571 m/s 
 
Área útil (Au) 
 
 Au = S * E = 0,35 * 0.75 = 0,26 m² 
 
Velocidade de passagem (v) 
 𝑣𝑚𝑎𝑥 =
𝑄𝑚𝑎𝑥
𝐴𝑢
=
 0,312
0,26
= 1,2 m/s 
𝑣𝑚𝑒𝑑 =
𝑄𝑚𝑒𝑑
𝐴𝑢
=
0.16
0,26
= 0.6153 m/s 
 
 
 
 
 
 
 
Número de Barras (𝑁𝑏) e Número de espaçamentos (𝑁𝑒) 
 
 {
𝑁𝑒 = 𝑁𝑏 + 1
𝐿 = 𝑎 ∗ 𝑁𝑒 + 𝑡 ∗ 𝑁𝑏
 
 𝑁𝑏 = 93 𝑒 𝑁𝑒 = 94 
 
Perda de Carga (h) 
 
 ℎ𝑓 = 1.43 ∗ (
𝑣2 – 𝑣0
2
2∗𝑔
) 
 ℎ𝑓_𝑚𝑎𝑥 = 0.047 𝑚 
 ℎ𝑓_𝑚𝑒𝑑 = 0.0123 𝑚 
 
 
39 
 
 
 8.2.2 Caixa de areia 
 Velocidade de Sedimentação (Vs) = 0,02 m/s Largura (B) = 0,3 m. 
 
 Fonte: dos autores. 
Velocidade de sedimentação (𝑣𝑠) = 0.021 m/s 
Velocidade de fluxo longitudinal (𝑣ℎ) = 0.3 m/s 
Vazão Média (𝑄𝑚𝑒𝑑) = 0.16 𝑚
3/𝑠 
Largura da caixa (B) = 3 m 
Diâmetro das partículas > 0.2 mm 
Área da base da caixa de areia (𝐴𝑏) 
 𝐴𝑏 =
𝑄
𝑣𝑠
=
0.16
0.021
=7,619048 m² 
 
Comprimento da caixa de areia (L) 
 𝐴𝑏 = 𝐵 ∗ 𝐿 
 L = 2,539683 m 
 Adotar um fator de segurança de 1.5, assim: 
 L = 1.5 * 2,5396= 3,809524 m 
 
Altura da caixa de areia (h) 
 𝑣ℎ =
𝐿
t
→ 𝑡 =
𝐿
𝑣ℎ
= 8,465608 s 
𝑣𝑠 =
𝐻
t
→ 𝐻 = 𝑣𝑠 ∗ 𝑡 = 0.021 * 8,465608 = 0,1777 m → SEM O FATOR DE SEGURANÇA 
40 
 
 
 𝑣𝑠 =
𝐻
t
→ 𝐻 = 𝑣𝑠 ∗ 𝑡 = 0.021 * (8,465608*1,5) = 0,2666 m → COM O FATOR DE 
 
8.2.3 Calha Parshall 
 Para a determinação das Calhas Parshall disponível no projeto foi tomado como base a 
Tabela de dimensões de Parshall, que através das vazões máximas e mínimas é possível 
descobrirem a largura da garganta. 
Para os cálculos das vazões máximas e mínimas utilizaram-se as seguintes equações: 
 
𝑄𝑚á𝑥, 𝑄𝑚𝑒𝑑 
𝑄𝑚𝑖𝑛 , 𝑄𝑚𝑒𝑑 
Onde: K1= 1,2; K2= 1,5 e K3= 0,5 
 Tabela de dimensões da calha parshall: 
Foi adotado W= 45,7 cm 
 
 
 
𝑄𝑚𝑒𝑑 = 160 𝐿/𝑠 
41 
 
 
𝑄𝑚𝑖𝑛 = 0,8 𝐿/𝑠 
𝑄𝑚á𝑥 = 288 𝐿/𝑠 
 
 
i) Altura da lâmina (H) 
 
 
Onde: K= 1,054 e n= 1,538 
 
𝐻 𝑀á𝑥 =
0,160
1,054
(
1
1,538
)
 
Hméd = 0,29 m 
 
𝐻 𝑀á𝑥 =
0,288
1,054
(
1
1,538
)
 
 
H= 0,42 m 
 
 
𝐻 𝑀í𝑛 =
0,08
1,054
(
1
1,538
)
 
 H Mín = 0,18 m 
 
 
iv) Medidor de Vazão (Z) 
 
42 
 
 
(𝑄𝑚á𝑥 × 𝐻𝑚í𝑛) − (𝑄𝑚𝑖𝑛 × 𝐻𝑚á𝑥) 
𝑍 = 
 𝑄𝑚á𝑥 – 𝑄𝑚í𝑛 
Z = 
(0,288∗0,18)−(0,08∗0,42)
0,288−0,08
 
𝑍 = 0,087 𝑚 
 
Ao aplicar os valores na equação foi obtido um rebaixamento de calha Z = 8,7 cm. Uma 
vez que este valor foi encontrado é só reajustar a altura das lâminas máxima e mínima de esgoto, 
esse reajuste é feito calculando a diferença da lâmina pelo rebaixamento, Hmín = 18 – 8,7 = 9,3 cm 
e Hmáx = 42- 8,7 = 33,3 cm. 
 8.2.4 Tanque de equalização 
 Para o dimensionamento do tanque de equalização, tomou-se a altura útil igual a 2,0m e a 
altura do volume mínimo de 1m. Para fins de cálculo foram utilizadas as equações. 
 
 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝑒𝑚𝑝𝑟𝑒𝑠𝑎 
 𝑉𝑒𝑞 = 𝑄𝑒 ( ) 
 ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑎 𝐸𝑇𝐸 
 
 𝑉𝑒𝑞 = (𝑄𝑒 − 𝑄𝑠) × 𝑡 
 
 𝑉𝑒𝑞 
 𝑡 = ( ) 
 𝑄 
 
 𝑉𝑒𝑞 = 𝐿² × 𝐻 
 
 𝑉𝑇 = 𝑉𝑒𝑞 + 𝑉𝑚𝑖𝑛 
 
 𝐷𝑃 × 𝑉𝑡 
 𝑃 = ( ) 
 Calculo da vazão de saída 
 𝑉𝑒𝑞 = 620 ( ) 
V eq = 206 m³/h 
 
V eq mín = 300 m³/h 
43 
 
 
Volume de equalização 
 
𝑉𝑒𝑞 = (620 − 300) × 8 
 𝑉𝑒𝑞 = 2560 𝑚³ 
 
 
Tempo de detenção hidráulica 
 
𝑡 = (
2560
600
) 
𝑡 = 4,26 ℎ 
Volume Total 
 
 
𝑉𝑚𝑖𝑛 = 2 × 15 × 15 
Vmín = 450 m³ 
 
 
V eq = L² * H 
3L ² = 2560 m³ 
L ² = 853, 33 m 
𝐿 = √853,33 
L = 29, 21 m 
 
 
V eq = b * L *H 
b = 
𝑣𝑒𝑞
𝐿∗4
 
b = 
2560
29,21∗3
 
b = 29,21 m 
 
 
44 
 
 
 
 VT = (V eq + V mín ) 
VT = 2560 + 450 
VT = 3010 m³/h 
 
 
 Potência do agitador 
 
 𝑃 = (
10∗301𝑂
745
) 
 
 𝑃 = 40,40 𝐻𝑃 
 
 8.2.5 Reator UASB 
 
 8.2.5.1 Critérios técnicos de dimensionamento 
 Quadro 1. Parâmetros adotados para estimativas de cálculo. 
Parâmetros 
Carga Orgânica Variável 
(COV) 
35 kg DQO/m³.dia (JORDÃO & 
PESSOA, 1995) 
Velocidade de Escoamento 0,6 m/h (CHENICHARO, 1997) 
Concentração do substrato 
(S) 
23,8 kg DQO/m³ (JORDÃO & 
PESSOA, 1995) 
Vazão média (Q) 300 m³/dia 
Vazão máxima (Q) 360 m³/dia (8640 m³/dia) 
 
 Volume do Reator 
 Para efluentes industriais, a COV pode variar entre 25 a 35 kg DQO/m3.dia Considerando 
a característica do efluente a ser tratado na indústria em questão, adotamos a COV e 
concentração do substrato (S) de 35 kg DQO/m³.dia e 23,8kg DQO/m³, respectivamente 
(JORDÃO, PESSOA, 1995). 
 Considerando a vazão máxima do efluente como 20% maior que a vazão média a como 
20% maior que a vazão média (GEHRING, 2014), obtivemos uma vazão máxima de 360 m³/h 
(8640 m³/dia). Assim, o volume do reator UASB foi obtido por meio da seguinte equação: 
45 
 
 
 𝑽 =
𝑸 𝒙 𝑺
𝑪𝑶𝑽
 
 Em que: 
 
 V: Volume do reator (m³) 
 COV: Carga Orgânica Volumétrica (kg DQO/m³.dia) 
 S: Concentração de Substrato (kg DQO/m³) 
 Q: Vazão (m³/dia) 
 𝑽 =
8640(
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
) 𝑥 23,8 (
𝑘𝑔𝐷𝑄𝑂
𝑚3
)
35 (
𝐾𝑔𝐷𝑄𝑂
𝑚3𝑑𝑖𝑎
)
 
 𝑽 = 5875,2 𝑚³ 
 
 Adotamos quatro (4) reatores UASB com volume de 1500 m³, totalizando um volume de 6000 
m³. 
 
 
 
 
 Carga Hidráulica Volumétrica (CHV) 
 
 A carga hidráulica volumétrica é calculada dividindo-se a vazão (Q) pelo volume (V) do 
reator, por meio da seguinte relação: 
 
 𝑪𝑯𝑽 =
𝑸
𝑽
 
 Em que: 
 V: Volume do reator (m³) 
 CHV: Carga Hidráulica Volumétrica (m³/m³.dia) 
 Q: Vazão (m³/dia) 
 
 𝑪𝑯𝑽 =
8640(
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
)
6000 𝑚³
 
 
 𝑪𝑯𝑽 = 1,44 𝑚3/𝑚³. 𝑑𝑖𝑎 
 
 Tempo de Retenção Hidráulico (Ɵ) 
 
 O tempo de retenção hidráulico é o inverso da Carga Hidráulica Volumétrica, sendo obtido 
por meio da seguinte relação: 
 
 𝑻𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏çã𝒐 𝒉𝒊𝒅𝒓á𝒖𝒍𝒊𝒄𝒐 (Ɵ) =
𝑽
𝑸
 
 Em que: 
 Ɵ: Tempo de retenção hidráulico (h) 
 V: Volume do reator (m³) 
46 
 
 
 Q: Vazão (m³/dia) 
 
 𝑻𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏çã𝒐 𝒉𝒊𝒅𝒓á𝒖𝒍𝒊𝒄𝒐 (Ɵ) =
6000 𝑚³
8640 𝑚3/𝑑𝑖𝑎
 
 
 𝑻𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒅𝒆 𝒓𝒆𝒕𝒆𝒏çã𝒐 𝒉𝒊𝒅𝒓á𝒖𝒍𝒊𝒄𝒐 (Ɵ) = 0,69 𝑑𝑖𝑎 𝑜𝑢 16,6 ℎ 
 Velocidade de escoamento (v) e altura do reator (H) 
 
 A altura (H) do reator foi obtida por meio da seguinte relação: 
 
 𝑯 = 𝒗 . Ɵ 
 
 Em que: 
 Ɵ: Tempo de retenção hidráulico (h) 
 H: Altura do reator (m) 
 v: Velocidade de escoamento (m/h) 
 
 Adotamos a velocidade de escoamento sugerido por CHERNICHARO (1997): 0,6 m/h. 
 
 𝑯 = 0,6 (
𝑚
ℎ
) . 16,56(ℎ) 
 𝑯 = 9,96 𝑚 
 
 A altura do reator UASB foi maior do que a recomendada por CHERNICHARO (1997). 
Por esta razão, para efeito dos cálculos seguintes, adotamos a altura de 5 m. 
 
 Área do reator (A) 
 
 A área do reator (A) foi obtida por meio da seguinte relação: 
 
 𝑨 =
𝑽
𝑯
 
 Em que: 
 A: Área do reator (m²) 
 H: Altura do reator (m) 
 V: Volume de cada reator (m³) 
 𝑨 =
1500 (𝑚3)
5 (𝑚)
 
 𝑨 = 300 𝑚²47 
 
 
 Diâmetro do reator (D) 
 
 O diâmetro do reator (D) foi obtido por meio da seguinte relação: 
 
 𝑫 = √
𝟒 𝒙 𝑨
𝜋
 
 Em que: 
 A: Área do reator (m²) 
 D: Diâmetro do reator (m) 
 
 𝑫 = √
𝟒 𝒙 𝟑𝟎𝟎 (𝒎𝟐)
𝜋
 
 𝑫 = 19,55 𝑚 
 
 
 Número de distribuidores (ND) 
 
 O número de distribuidores pode ser calculado dividindo-se a área do reator, pela área de 
influência de cada tubo (Ai), que pode variar de 2 a 3 m² (CHERNICHARO, 2007). Sendo 
assim, no presente estudo adotamos Ai de 2,5 m², como se segue: 
 
 𝑵𝑫 =
𝑨
𝑨𝒊
 
 Em que: 
 ND: Número de distribuidores 
 Ai: Área de influência de cada tubo (m²) 
 A: Área do reator (m²) 
 𝑵𝑫 =
300 𝑚²
2,5
 
 𝑵𝑫 = 120 𝑑𝑖𝑠𝑡𝑟𝑖𝑏𝑢𝑖𝑑𝑜𝑟𝑒𝑠 
 
 Vazão de recirculação (Qr) 
 
 A vazão de recirculação é importante para manter a velocidade de escoamento de acordo 
com os valores recomendados pela literatura. Para obtenção deste parâmetro, consideramos a 
altura de 5 m para os reatores e a velocidade de escoamento de 0,6 m/h (14,4 m/dia) 
(CHERNICHARO, 1995). Para efeito de cálculo consideramos quatro reatores com área total 
de 1200 m². Obtivemos a vazão de recirculação por meio da seguinte relação: 
48 
 
 
 𝒗 =
𝑸+𝑸𝒓
𝑨
 
 Em que: 
 Qr: Vazão de recirculação (m³/dia) 
 Q: Vazão do efluente (m³/dia) 
 A: Área do reator (m²) 
 v: velocidade de escoamento (m/h) 
 14,4 (
𝑚
ℎ
) =
8640 (
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
)+𝑸𝒓
1200 (𝑚²)
 
 𝑸𝒓 = 8640 𝑚3/𝑑𝑖𝑎 
 
 Eficiência de remoção de DQO (E) 
 
 A eficiência do sistema na remoção de DQO para reatores pode ser estimada através da 
seguinte equação (CHERNICHARO, 1997): 
 𝑬𝑫𝑸𝑶 = 𝟏𝟎𝟎(𝟏 − 𝟎, 𝟔𝟖. Ɵ−𝟎,𝟑𝟓) 
 
 Em que: 
 EDQO: Eficiência de remoção de DQO (%) 
 Ɵ: Tempo de retenção hidráulica (h) 
 
 𝑬𝑫𝑸𝑶 = 100(1 − 0,68. 16,6−0,35) 
 𝑬𝑫𝑸𝑶 = 75% 
 Portanto, para um tempo de retenção hidráulica de 16,6 horas, a eficiência de remoção de 
DQO estimada é de 75%. 
 
 Carga de DQO 
 
 Para estimarmos a carga de DQO utilizamos a seguinte relação: 
 
 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒂𝒇𝒍 = 𝑸𝒎𝒆𝒅 𝒙 𝑺 
 Em que: 
 Qmed: Vazão média (m³/dia) 
 S: Concentração de DQO afluente (23,8 kg DQO/m³) 
 
 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒂𝒇𝒍 = 7200 (
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
) 𝑥 23,8 (𝑘𝑔
𝐷𝑄𝑂
𝑚3
) 
 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒂𝒇𝒍 = 171360 𝑘𝑔 𝐷𝑄𝑂/𝑑𝑖𝑎 
 
49 
 
 
 Carga orgânica removida 
 
 Para estimarmos a carga orgânica removida, utilizamos a seguinte relação: 
 
 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒐𝒓𝒈 = 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒂𝒇𝒍 𝒙 𝑬 
 Em que: 
 Carga DQOafl: Carga de DQO do afluente (kg DQO/dia) 
 E: Eficiência de remoção de DQO (%) 
 Carga DQOorg: Carga orgânica DQO removida (kg DQO/dia) 
 
 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒐𝒓𝒈 = 171360 (𝑘𝑔
𝐷𝑄𝑂
𝑑𝑖𝑎
) 𝑥 0,75 
 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒐𝒓𝒈 = 128520 𝑘𝑔 𝐷𝑄𝑂/𝑑𝑖𝑎 
 
 
 
 
 
 Carga orgânica residual 
 
 Para estimarmos a carga orgânica residual, utilizamos a seguinte relação: 
 
 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒆𝒇𝒍 = 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒂𝒇𝒍 𝒙 (𝟏 − 𝑬) 
 Em que: 
 Carga DQOafl: Carga de DQO do afluente (kg DQO/dia) 
 E: Eficiência de remoção de DQO (%) 
 Carga DQOefl: Carga orgânica DQO do efluente (kg DQO/dia) 
 
 
 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒆𝒇𝒍 = 171360 (𝑘𝑔
𝐷𝑄𝑂
𝑑𝑖𝑎
)𝑥 (1 − 0,75) 
 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒆𝒇𝒍 = 42840 𝑘𝑔 𝐷𝑄𝑂/𝑑𝑖𝑎 
 
 Produção de lodo 
 
 Adotamos o Coeficiente de produção dos sólidos (Y) de 0,18 kg SS/kg DQO conforme 
GOMES (2013). Assim, para estimarmos a produção do lodo, adotamos a seguinte relação: 
 
 𝑷𝒓𝒐𝒅𝒖çã𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒐𝒅𝒐 (𝑷𝑳) = 𝒀 𝒙 𝑪𝒂𝒓𝒈𝒂 𝑫𝑸𝑶𝒂𝒇𝒍 
50 
 
 
 Em que: 
 PL: Produção de lodo (kg SS/dia) 
 Y: Coeficiente de Produção de Sólidos (kg SS/Kg DQO) 
 Carga DQOafl: Carga de DQO afluente (kg DQO/dia) 
 
 𝑷𝒓𝒐𝒅𝒖çã𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒐𝒅𝒐 (𝑷𝑳) = 0,18 (𝑘𝑔
𝑆𝑆
𝑘𝑔
𝐷𝑄𝑂) 𝑥 171360 (𝑘𝑔
𝐷𝑄𝑂
𝑑𝑖𝑎
) 
 𝑷𝒓𝒐𝒅𝒖çã𝒐 𝒅𝒆 𝒍𝒐𝒅𝒐 (𝑷𝑳) = 30844,8 𝑘𝑔 𝑆𝑆/𝑑𝑖𝑎 
 
 
 Vazão de lodo 
 
 Adotamos o 4% de teor de sólidos secos (Ts) e densidade (ƿ) de 1020 kg/m³ (Y), conforme 
GOMES (2013). Assim, para estimarmos a vazão do lodo, adotamos a seguinte relação: 
 𝑸 𝒍𝒐𝒅𝒐 =
𝑷𝑳
𝑻𝒔 𝒙 ƿ
 
 Em que: 
 Q lodo: Vazão do lodo (m³/dia) 
 PL: Produção de lodo (kg SS/dia) 
 Ts: Teor de sólidos secos (%) 
 ƿ: Densidade (kg/m³) 
 
 
 𝑸 𝒍𝒐𝒅𝒐 =
30844,8 (𝑘𝑔
𝑆𝑆
𝑑𝑖𝑎
)
0,04 𝑥 1020 (
𝑘𝑔
𝑚3
)
 
 𝑸 𝒍𝒐𝒅𝒐 = 756 𝑚3/𝑑𝑖𝑎 
 Portanto, a vazão do lodo estimada é de 756 m³/dia. 
 
 Produção do biogás (PB) 
 
 A produção de biogás pode ser estimada da seguinte forma, considerando a vazão média 
de vinhaça: 
 𝑷𝒓𝒐𝒅𝒖çã𝒐 𝒅𝒐 𝑩𝒊𝒐𝒈á𝒔 (𝑷𝑩) = 𝑪𝑶 𝒙 𝑬 𝒙 𝑭 
 Em que: 
 PB: Produção do biogás (Nm³/dia) 
 CO: Carga Orgância (kg DQO/dia) 
 E: Eficiência de remoção (%) 
 F: Fator de conversão de biogás por kg DQO removida (0,45 Nm³/kg DQO) 
 𝑷𝑩 = 7200 (
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
) 𝑥 23,8 (𝑘𝑔
𝐷𝑄𝑂
𝑚3
) 𝑥 0,75 𝑥 0,45 (
𝑁𝑚3
𝑘𝑔
𝐷𝑄𝑂) 
 𝑷𝑩 = 57834 𝑁𝑚3/𝑑𝑖𝑎 
51 
 
 
 Portanto, é estimada uma produção diária de 57834 Nm³/dia de biogás nas condições 
normais de temperatura e pressão. 
 
 Geração de energia contida no biogás (GEN) 
 
 A quantidade de energia pode ser estimada pela seguinte equação: 
 
 𝑮𝑬𝑩 = 𝑷𝑩 𝒙 𝑷𝑪𝑰𝑩 
 Em que: 
 PB: Produção do biogás (Nm³/dia) 
 GEB: Geração de Energia contida no Biogás (kcal/dia) 
 PCIB: Poder Calorífero Inferior do Biogás (5100 kcal/Nm³; GRANATO, 2003) 
 
 
 𝑮𝑬𝑩 = 57834 (
𝑁𝑚3
𝑑𝑖𝑎
) 𝑥 5100 (
𝑘𝑐𝑎𝑙
𝑁𝑚3
) 
 𝑮𝑬𝑩 = 294.953,400 (𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑑𝑖𝑎) 
 
 Energia Elétrica Gerada 
 
 Admite-se a adoção de um sistema de geração utilizando motores de combustão interna de 
ciclo Otto (GEHRING, 2007), por apresentar elevados índices de eficiência elétrica (35 - 
45%) quando comparadas com outras tecnologias. Esse sistema possui uma eficiência na faixa 
de 20 a 60%. Assim, adotamos 40% de eficiência elétrica, considerando a seguinte equação: 
 
 𝑬 = 𝑮𝑬𝑩 𝑿 ɳ 
 
 Em que: 
 E: Energia elétrica gerada por dia (kWh/dia) 
 GEB: Quantidade de energia contida no biogás (kwh/dia) 
 ɳ: Eficiência elétrica (40%) 
 
 𝑬 = 294.953,400 (
𝑘𝑊ℎ
𝑑𝑖𝑎
) 𝑋 0,4 
 𝑬 = 117.981,36 𝑘𝑊ℎ/𝑑𝑖𝑎 
 
 Assim, estima-se que a energia gerada por dia pela usina é 117.981,36 kWh/dia ou 117,981 
MWh/dia. Para obtermos a potência de geração basta dividir a energia gerada por 24 horas. 
Portanto, a potência de geração de energia da usina equivale à 4.915,89 kW ou 4,91 MW. 
52 
 
 
 
 8.2.6 Centrífuga 
 Sistema de desidratação do lodo 
 
 O lodo contem alto teor de umidade, sendo necessária sua desidratação. Para tanto, 
adotamos o sistema de desidratação mecânico do tipo centrífuga. Consideramos que a 
centrífuga opera 8 horas/dia e coeficiente de segurança (pico) de 1,15. 
 
 Capacidade total da centrífuga 
 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒂 𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓í𝒇𝒖𝒈𝒂 =
𝑸𝒍𝒐𝒅𝒐 𝒙 𝟏,𝟏𝟓
𝒕
 
 Em que: 
 Q lodo: Vazão do lodo (m³/dia) 
 t: Tempo de operação da centrífuga (h) 
 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒂 𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓í𝒇𝒖𝒈𝒂 =
756 (
𝑚3
𝑑𝑖𝑎
) 𝑥 1,15
8 (
ℎ
𝑑𝑖𝑎
)
 
 𝑪𝒂𝒑𝒂𝒄𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒂 𝒄𝒆𝒏𝒕𝒓í𝒇𝒖𝒈𝒂 = 108,67 𝑚3/ℎ 
 
 Portanto, consideremos a capacidade da centrífuga de 110 m³/h. 
 Uso diário de polieletrólitos 
 Serão empregados polímeros para condicionar o lodo e facilitar seu desaguamento, ou 
centrifugação. Consideramos o uso de polieletrólitos na razão de 6 kg por tonelada de lodo 
afluente à centrífuga (JORDÃO e PESSÔA, 1995). Para o cálculo adotamos a seguinte 
relação: 
 𝑸𝒖𝒂𝒏𝒕𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒍𝒊𝒆𝒕𝒓ó𝒍𝒊𝒕𝒐𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒅𝒊𝒂 = 𝟔 (𝒌𝒈
𝒑𝒐𝒍𝒊𝒎𝒆𝒓𝒐
𝒕𝒐𝒏𝑺𝑺
) 𝒙 𝑷𝑳 (
𝒕𝒐𝒏𝑺𝑺
𝒅𝒊𝒂
) 
 Em que: 
 PL: produção de lodo (ton/dia) 
 t: Tempo de operação da centrífuga (h) 
 
 𝑸𝒖𝒂𝒏𝒕𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒍𝒊𝒆𝒕𝒓ó𝒍𝒊𝒕𝒐𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒅𝒊𝒂 = 6 (𝑘𝑔
𝑝𝑜𝑙𝑖𝑚𝑒𝑟𝑜
𝑡𝑜𝑛𝑆𝑆
) 𝑥 30,84 (
𝑡𝑜𝑛𝑆𝑆
𝑑𝑖𝑎
) 
 𝑸𝒖𝒂𝒏𝒕𝒊𝒅𝒂𝒅𝒆 𝒅𝒆 𝒑𝒐𝒍𝒊𝒆𝒕𝒓ó𝒍𝒊𝒕𝒐𝒔 𝒑𝒐𝒓 𝒅𝒊𝒂 = 185,04 𝑘𝑔 𝑝𝑜𝑙í𝑚𝑒𝑟𝑜/𝑑𝑖𝑎 
 
 Vazão de lodo para