Bruno Navarini

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UNIVERSIDADE DE PASSO FUNDO 
FACULDADE DE ENGENHARIA E ARQUITETURA 
CURSO DE ENGENHARIA AMBIENTAL 
Bruno Navarini 
PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTE DE 
CERVEJARIA POR ULTRAFILTRAÇÃO 
Passo Fundo, 2013. 
 
1 
 
Bruno Navarini 
 
PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTE DE 
CERVEJARIA POR ULTRAFILTRAÇÃO 
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao 
curso de Engenharia Ambiental, como parte 
dos requisitos exigidos para obtenção do título 
de Engenheiro Ambiental. 
Orientador: Prof. Vandré Barbosa Brião, 
Doutor. 
 
 
 
 
 
 
 
Passo Fundo , 2013. 
 
2 
 
 
3 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
4 
 
 
Á DEUS, pelo dom da vida, sabedoria e caminho iluminado; 
A meus pais, Rogério e Lourdes, e a meus irmãos, Ronaldo e Guilherme, pelo apoio, 
carinho, incentivo e compreensão. Obrigado pela paciência, pelo sorriso, pelo abraço, pela 
mão que sempre se estendia quando eu precisava; 
Ao meu orientador, Prof. Dr. Vandré Barbosa Brião, que com muita paciência e 
atenção dedicou parte de seu tempo para me orientar, ensinar e sempre me ajudar, obrigado 
pelo apoio e pela amizade; 
Aos Profs. Jeferson S. Piccin e Marcelo Hemkemeier por aceitarem em participar da 
banca; 
A todos meus colegas de curso. Obrigado por todos os momentos em que fomos 
estudiosos, brincalhões, divertidos e cúmplices. Esta caminhada não seria a mesma sem 
vocês; 
A todos os meus amigos que mesmo distante, estavam presentes em minha vida de 
alguma forma; 
Ao pessoal da Microcervejaria em estudo, que desde o início liberaram o meu acesso 
à fábrica sem qualquer restrição; 
Ao curso de Engenharia Ambiental e de Alimentos pelo suporte de laboratórios e dos 
equipamentos utilizados; 
A funcionária Marilda e a estagiária Deise, que me aguentaram e me ajudaram por 
semanas no laboratório; 
A Universidade de Passo Fundo, em especial ao Curso de Engenharia Ambiental e a 
Faculdade de Engenharia e Arquitetura; 
A todos que me ajudaram e me apoiaram durante essa caminhada, meu MUITO 
OBRIGADO! 
 
 
5 
 
RESUMO 
 
 
Palavras-chaves: Processo de separação por membranas. Ultrafiltração. Efluente de cervejaria. 
O objetivo do trabalho é utilizar a ultrafiltração para realizar o pós-tratamento do efluente de 
uma microcervejaria, visando ajustar a qualidade do mesmo de modo que esse efluente seja 
passível de reúso urbano para fins não potáveis. O método consistiu em coletar o efluente 
tratado da ETE existente na microcervejaria e submetê-lo ao processo de ultrafiltração 
submersa, avaliando as condições operacionais de pressão e intervalos de retrolavagens para 
maximizar o fluxo permeado e a qualidade físico-química e microbiológica deste efluente. 
Foi utilizado um equipamento piloto que utiliza membranas de ultrafiltração de fibra oca 
submersas, permitindo a passagem do permeado, o qual então foi caracterizado de acordo 
com as recomendações da NBR 13967/97 e da FIESP (2005), verificando se sua qualidade é 
compatível com aquela de reúso não potável. O fluxo do permeado com pressão 0,2 bar 
iniciou com valores elevados e com cerca de 30 minutos de filtração o fluxo caiu 
consideravelmente, necessitando do processo de retrolavagem para recuperar o seu fluxo 
normal. A taxa de rejeição para os ensaios de cor, turbidez e SST atingiram valores acima de 
85%, enquanto para os ensaios microbiológicos os coliformes termotolerantes não foram 
detectados, confirmando assim a eficiência do processo de ultrafiltração para estes 
parâmetros. O permeado de UF poderá ser passível de reúso como classe 2, como aplicações 
para lavagem de pisos, calçadas, e como classe 3, cuja aplicação é descarga em bacias 
sanitárias, necessitando apenas de uma regulação no seu pH. 
6 
 
ABSTRACT 
 
 
Key-word: Membrane Separation Process. Ultrafiltration. Brewery effluent. 
The objective is to use ultrafiltration to perform the post-treatment of the effluent from a 
microbrewery, in order to adjust the quality of it so that effluent is subject to urban reuse for 
non-potable purposes. The method consisted in collecting the treated effluent from the 
existing ETE microbrewery and submit it to the submerged ultrafiltration process, evaluating 
the operational conditions and pressure ranges backwashes to maximize the permeate flux and 
the physico-chemical and microbiological this effluent. Pilot equipment was used which uses 
ultrafiltration membranes submerged hollow fiber, allowing the passage of permeate, which 
was then characterized according to the recommendations of NBR 13967/97 and FIESP 
(2005), checking its quality is compatible with that of non-potable reuse. The flow of the 
permeate pressure 0.2 bar started with high values and with about 30 minutes of filtration 
flow has fallen considerably, requiring backwashing process to recover its normal flow. The 
rejection rate for testing color, turbidity and TSS reached values above 85%, while for the 
microbiological testing coliforms were not detected, thus confirming the efficiency of 
ultrafiltration for these parameters. The UF permeate can be reused as liable to Class 2, as 
applications for washing floors, sidewalks, and class 3, which is applied discharge toilets, 
requiring only a regulation in its pH. 
 
7 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1: Etapas genéricas da produção de cerveja .................................................................. 14 
Figura 2: Esquematização de membranas PSM ....................................................................... 18 
Figura 3: Representação esquemática da seção transversal dos diferentes tipos de morfologias 
de membranas sintéticas ........................................................................................................... 20 
Figura 4: Características de rejeição de membranas de ultrafiltração que apresentam curva de 
retenção estreita e curva de retenção espalhada ....................................................................... 21 
Figura 5: Classificação e parâmetros do efluente conforme o tipo de reúso ............................ 31 
Figura 6: Imagens internas da cervejaria em estudo................................................................. 32 
Figura 7: Etapas do tratamento realizado pela ETE ................................................................. 33 
Figura 8: Entrada e saída da ETE e recipientes utilizados nas coletas ..................................... 34 
Figura 9: Diagrama esquemático do sistema piloto de filtração .............................................. 37 
Figura 10: Equipamento de filtração por membranas submersas ............................................. 38 
Figura 11: Painel de controle do equipamento de filtração submersa ...................................... 38 
Figura 12: Visão detalhada de um fio da membrana ................................................................ 39 
Figura 13: Deposição de contaminantes na parede externa da membrana em operação .......... 40 
Figura 14: Fluxo do permeado ao longo do ensaio de ultrafiltração ........................................ 42 
Figura 15: Efluente bruto e tratado da ETE e permeado obtido através do processo de filtração
 .................................................................................................................................................. 44 
 
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8 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1: Características do efluente final de cervejarias ........................................................ 16 
Tabela 2: Valores preliminares do efluente tratado na ETE .....................................................41 
Tabela 3: Parâmetros característicos do efluente bruto e tratado da ETE, do permeado e as 
concentrações especificas para água de reúso .......................................................................... 45 
Tabela 4: Parâmetros do permeado em comparação com a CONSEMA 128/06 ..................... 46 
 
9 
 
LISTA DE QUADROS 
 
Quadro 1: Composição qualitativa dos principais efluentes de cervejaria ............................... 15 
Quadro 2: PSM que utilizam pressão como força motriz ......................................................... 18 
Quadro 3: Principais materiais utilizados no preparo das membranas ..................................... 22 
Quadro 4: Principais características das membranas utilizadas ............................................... 39 
Quadro 5: Características da membrana para UF de acordo com o fabricante ........................ 40 
 
10 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 11 
2 DESENVOLVIMENTO .................................................................................................... 13 
2.1 Revisão Bibliográfica ................................................................................................ 13 
2.1.1 Microcervejarias ................................................................................................. 13 
2.1.2 Produção da cerveja e geração dos efluentes ao longo do processo produtivo .. 13 
2.1.3 Parâmetros de caracterização do efluente ........................................................... 16 
2.1.4 O processo de separação por membranas ........................................................... 17 
2.1.5 Ultrafiltração ....................................................................................................... 20 
2.1.6 Materiais para membranas .................................................................................. 21 
2.1.7 Seletividade do sistema de filtração ................................................................... 23 
2.1.8 Mecanismos de rejeição de solutos por membranas ........................................... 24 
2.1.9 Colmatação das membranas ............................................................................... 24 
2.1.10 Polarização de concentração, colmatação e incrustação da membrana .............. 25 
2.1.11 Limpeza da membrana........................................................................................ 26 
2.1.12 Processos de separação por membranas aplicados no reúso de efluentes .......... 26 
2.1.13 Vantagens e desvantagens dos processos de separação por membranas ............ 27 
2.1.14 O reúso da água .................................................................................................. 28 
2.1.15 Padrões para reúso de água ................................................................................. 29 
2.2 Material e métodos ..................................................................................................... 31 
2.2.1 Caracterização da empresa ................................................................................. 31 
2.3 Métodos e técnicas ..................................................................................................... 33 
2.3.1 Coleta e preparo das amostras ............................................................................ 33 
2.3.2 Caracterização das amostras ............................................................................... 34 
2.3.3 Processo de ultrafiltração.................................................................................... 36 
2.3.4 Caracterização da membrana .............................................................................. 39 
2.3.5 Aplicação da água de reúso ................................................................................ 41 
2.4 Resultados e discussões ............................................................................................. 41 
2.4.1 Caracterização do efluente.................................................................................. 41 
2.4.2 Ensaios de permeação da membrana de UF ....................................................... 42 
2.4.3 Ensaios físico-químicos ...................................................................................... 44 
2.4.4 Avaliação da qualidade do permeado ................................................................. 47 
3 CONCLUSÃO ................................................................................................................... 48 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ..................................................................................... 49 
 
11 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
A cerveja é uma das bebidas alcoólicas mais consumidas no mundo, tendo grande 
participação na economia de vários países. O Brasil encontra-se entre os quatro maiores 
fabricantes de cerveja do mundo superando 10 bilhões de litros por ano. Segundo o site 
“Brasil Econômico” no ano de 2011 o faturamento do seguimento chegou a R$ 20 bilhões. O 
setor cervejeiro emprega direta e indiretamente mais de 150 mil pessoas. A cerveja tem a 
maior arrecadação de tributos indiretos entre todos os setores da economia com dedicação a 
bens de consumo, participando com 5,1% de toda a arrecadação deste tipo de tributo 
(ABRALATAS, 2012). 
A água é a matéria-prima, importante para a fabricação de cerveja, pois a cerveja é 
constituída basicamente de água, assim sendo as suas características físicas e químicas serão 
de fundamental importância para se obter uma cerveja de boa qualidade. Em média, uma 
indústria cervejeira ocupa até 10 litros de água, para cada litro de cerveja produzido. 
Sendo a água um fator essencial para o desenvolvimento socioeconômico de uma 
região, deve ser considerado um recurso estratégico e estruturante, tendo necessariamente que 
se garantir uma eficiência do seu uso. Além da legislação que se torna cada vez mais rígida, 
em relação à proteção ambiental dos recursos hídricos, o custo a ser pago pela disponibilidade 
deste recurso e a constante escassez da água natural, são motivos de preocupação para as 
indústrias e a sociedade de modo geral. O desenvolvimento de processos eficientes de 
tratamento que conduzam ao reúso e ao reciclo das águas residuárias se torna cada vez mais 
necessário. Técnicas que conduzam a abordagem da prevenção da poluição devem ser 
consideradas. 
A produção de cervejas em microcervejarias gera um efluente com carga orgânica 
elevada e com presença de sólidos em suspensão. Sendo assim necessária a busca por 
soluções que visem à otimização do processo de tratamento de efluentes, e que ao final do 
processo atinja os limites impostos pela legislação. Dentre as técnicas emergentes utilizadas 
para tratamento de efluentes, destacam- se os processos de separação por membranas. 
Comparado a outros processos de tratamento de águas residuárias industriais, sistemas 
de filtração por membrana são considerados de fácil operação. São processos práticos e 
confiáveis e o tratamento produz efluentes de boa qualidade para reutilização em indústrias 
(TAY; JEYASEELAN, 1995). 
O termo ultrafiltração é utilizado quando o tamanho dos poros da membrana situa-se 
entre 0,001 µm e 0,05 µm. A ultrafiltração obstrui a passagem da grande maioria das 
12 
 
macromoléculas, mas permite a permeação através da membrana de outras substâncias 
orgânicas e inorgânicas. Sendo assim, apresenta potencial para a separação e purificação de 
águas, aplicados ao pós-tratamento de efluentes. 
A ultrafiltração se apresenta como uma possibilidade técnica para o pós-tratamento de 
efluentes provindos de ETEs, devido a mesma possuir uma rejeição a substâncias de menor 
peso molecular, e assim é possível obter-se uma eficiência de remoção para o pós-tratamento 
de efluentes. Complementar a isto, uma alternativa de reúso deste efluente polido seria emlavagens dos equipamentos, uma vez que estas consomem uma grande parcela no uso de 
água, respeitando o ajuste de parâmetros técnicos claramente definidos pelas normas técnicas. 
Com isso, o trabalho segue esta perspectiva de propor uma alternativa de preparação do 
efluente do pós-tratamento realizado na ETE, atingindo o seu reúso dentro do processo 
produtivo. 
13 
 
2 DESENVOLVIMENTO 
 
2.1 Revisão Bibliográfica 
 
2.1.1 Microcervejarias 
 
Segundo estimativa da Associação dos Cervejeiros Artesanais Paulistas, nos últimos 
três anos, o número só de microcervejarias profissionais no Brasil foi de 70 para 250. Como 
em outros países, a distribuição é limitada e regionalizada atendendo desde um único bar ou 
restaurante até alguns estados. O crescimento das microcervejarias não é um fenômeno só 
brasileiro, aliás chegamos atrasados nesse negócio. Nos Estados Unidos já existem mais de 
1500 microcervejarias espalhadas por todo o continente, respondendo por uma rentável fatia 
de mercado. A Alemanha, o país com a maior tradição cervejeira do mundo, possui pelo 
menos uma microcervejaria em cada cidade. 
As microcervejarias apresentam-se como alternativa para explorar um mercado que 
não interessa às grandes marcas, ou seja, aquele consumidor que procura produtos 
diferenciados, de alto valor agregado e sempre inovador. 
 
2.1.2 Produção da cerveja e geração dos efluentes ao longo do processo produtivo 
 
A cerveja é obtida pela fermentação da cevada, que consiste na conversão em álcool 
dos açúcares presentes nos grãos de cevada. A fermentação é a principal etapa do processo 
cervejeiro e sua efetividade depende de várias operações anteriores, incluindo o preparo das 
matérias-primas. Após a fermentação são realizadas etapas de tratamento da cerveja, para 
conferir as características organolépticas (sabor, odor, textura) desejadas no produto final. 
A Figura 1 apresenta as etapas gerais da produção de cerveja. 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 
 
 
Para a produção de cerveja são necessários diversos insumos, tais como: vapor, 
energia elétrica, amônia nem todas utilizam este composto para resfriamento, gás carbônico, 
ar comprimido e água, produtos químicos para limpeza de equipamentos. 
A indústria cervejeira gera quantidades significativas de efluentes, principalmente por 
conta da necessidade de frequentes operações de limpeza, seja de equipamentos, pisos ou 
garrafas. A composição destes efluentes é fortemente influenciada pelo tipo de cerveja 
fabricado, tipo de levedura utilizada, qualidade dos processos de filtração, tipo de aditivos 
eventualmente acrescentados e eficiência dos processos de limpeza de equipamentos. 
Por conta destes fatores e da já citada variabilidade de condições operacionais do 
processo cervejeiro, tanto a composição como a taxa de geração dos rejeitos deste setor 
produtivo é muito variável. 
Os efluentes líquidos são gerados principalmente nas etapas de lavagem de garrafas, 
linhas e equipamentos. Os principais pontos de geração são relacionados a seguir: 
 
a) Operações de limpeza de: 
i. Caldeiras de caldas, mostura e lúpulo; 
ii. Tubulações; 
iii. Filtros; 
Obtenção do 
malte 
Preparo do mosto 
Fermentação 
Processamento da cerveja 
Envase 
Figura 1: Etapas genéricas da produção de cerveja 
15 
 
iv. Trocadores de calor; 
v. Tanque de leveduras; 
vi. Garrafas de vidro, barris de aço ou madeira e latas de alumínio; 
vii. Caixas plásticas, e pisos. 
b) Envase: 
viii. Extravasamento e quebras no envase; 
c) Domésticos: 
ix. Refeitório, vestiários, sanitários, etc.; 
 
A divisão da geração de efluentes em cada etapa do processo varia intensamente em 
volume e características. Por exemplo, a lavagem de garrafas gera grandes volumes de 
efluente, mas com reduzida carga orgânica. No entanto, a fermentação e filtragem geram 
apenas 3% do volume de efluentes, mas são responsáveis por 97% da carga orgânica total. 
No que diz respeito à composição, os efluentes da indústria cervejeira apresentam, 
usualmente, alto potencial de poluição pela sua carga orgânica, teor de sólidos em suspensão e 
presença de fósforo e nitrogênio. 
Conforme disponibilizado pela CETESB, a composição qualitativa do efluente de cada 
fonte principal e demonstrado no Quadro 1. 
 
Quadro 1: Composição qualitativa dos principais efluentes de cervejaria 
Etapa do 
processo 
Origem Composição 
Maltaria Impurezas nas matérias-prima 
Restos de grãos, sólidos sedimentáveis, 
proteínas e açúcares. 
Cozimento do 
mosto 
Resto de mosto e lavagem dos 
equipamentos 
Açúcares, proteínas, taninos e resinas. 
Fermentação Lavagem das dornas 
Álcool, ácidos, aldeídos, cetonas, ésteres 
e levedura. 
Maturação Fundo das cubas Proteínas e produtos de sua degradação. 
 
Há que se considerar que cerca de 45% da água usada em uma cervejaria se destina ao 
enxágue, o que condiciona a quantidade e concentração dos efluentes gerados à eficiência 
desta operação. Além disso, cerca de 1 a 5% da cerveja é perdida na purga de tubulações, 
fundo de tanques e na geração de rejeitos no envase (garrafas quebradas, mal preenchidas, 
16 
 
etc), o que agrega muitas vezes importantes cargas orgânicas ao efluente. Estes motivos, entre 
a diversidade de condições operacionais já citadas, provoca grande variabilidade nas 
características do efluente das cervejarias. 
A Tabela 1 apresenta alguns exemplos de características do efluente final de três 
cervejarias, sendo duas Brasileiras e uma Americana. 
 
Tabela 1: Características do efluente final de cervejarias 
Parâmetros Cervejaria A 
(Brasil) 
Cervejaria B 
(EUA) 
Cervejaria C 
(Brasil) 
DQO (mg/L) 3258 80000 1290 
Nitrogênio Kjedahl - 110 - 220 23 
SST 1707 100 - 150 212 
Fósforo - 90 - 100 9 
pH 6,1 5,5 5 a 10 
Fonte: BRAILE E CAVALCANTI, 1993. 
 
2.1.3 Parâmetros de caracterização do efluente 
 
Os parâmetros de maior importância para a caracterização dos efluentes gerados no 
processo produtivo da cerveja são aqueles referentes à matéria orgânica e sólidos, dentre os 
quais podemos descrever: 
a) Matéria orgânica: A matéria orgânica presente em um efluente determina sua 
capacidade poluente, já que define o consumo de oxigênio que ocorrerá na 
estação de tratamento de efluentes ou no corpo receptor se for lançado direto 
sem tratamento. A matéria orgânica presente no efluente é conhecida através 
da DQO (Demanda Química de Oxigênio), que é expressa em mg/l. 
b) DQO (Demanda química de oxigênio): é a quantidade de oxigênio necessária 
para oxidar a matéria orgânica presente em uma amostra por via química. 
Determina a matéria orgânica total da amostra, utilizando um agente oxidante. 
c) Sólidos Totais: Indica a presença total de matéria orgânica presente em um 
efluente, seja na forma de substâncias dissolvidas, em estado coloidal ou em 
suspensão. 
d) Temperatura: A temperatura do efluente é de grande importância devido a seu 
efeito na vida aquática. A legislação determina como temperatura máxima para 
17 
 
lançamento no curso de água 40° C, sendo que a elevação da temperatura do 
corpo receptor não deverá exceder 3° C. 
e) pH: O pH é um parâmetro importante dos efluentes industriais para a 
manutenção da qualidade dos cursos de água. Este parâmetro indica se o meio 
está ácido, alcalino ou neutro. O pH do efluente nas indústrias de cerveja é na 
sua grande maioria alcalino devido a descarga das lavadoras onde é utilizado 
soda caustica. 
f) Nitrogênio e Fósforo: São considerados nutrientes para os processos 
biológicos. Se não estiverem presentes em quantidade suficiente no efluente é 
necessário complementar através da dosagem de produtos químicos até valores 
ótimos que variam de acordo com o tipo do processo aeróbio ou anaeróbio 
(VON SPERLING, 1995). Os produtos químicos mais utilizados são uréia e 
ácido fosfórico. A presença destes nutrientes em quantidades suficientes no 
processo de tratamento garante a maioreficiência do processo. 
 
2.1.4 O processo de separação por membranas 
 
Os processos de separação por membranas (PSM) utilizam diferentes modos de 
operação, empregam diversas forças motrizes para o transporte dos permeantes, com 
características em comum que os tornam atrativos. Em muitos casos, os PSM são mais 
rápidos, eficientes e econômicos quando comparados a processos convencionais de separação 
(PEISINO, 2009). A fração da corrente de alimentação que permeia através da membrana é 
denominada de permeado e fração retida de concentrado, conforme Figura 2. 
 
18 
 
 
 
 
 
 
Fonte:Adaptado de MULDER (1996). 
 
Para que ocorra o transporte de uma espécie através de uma membrana é necessária a 
existência de uma força motriz agindo sobre a mesma. Os PSM utilizam como força motriz o 
gradiente de potencial químico, associado ou não com o gradiente de potencial elétrico. Em 
geral, o gradiente de potencial químico pode ser expresso em termos de gradiente de pressão e 
de concentração. Os PSM que utilizam a pressão como força motriz podem ser classificados 
de acordo com o Quadro 2. A técnica mais comercializada é a que utiliza o gradiente de 
pressão como força motriz (SERGINA, 2005). 
 
Quadro 2: PSM que utilizam pressão como força motriz 
Processo Força Motriz Aplicações 
Microfiltração 
(MF) 
∆P (0,5 - 2 bar) 
Retenção de microrganismos, clarificação de vinhos e 
cervejas, concentração de células, tratamento de 
efluentes. 
Ultrafiltação 
(UF) 
∆P (1 - 7 bar) 
Fracionamento e concentração de proteínas, 
recuperação de pigmentos e óleos. 
Nanofiltração 
(NF) 
∆P (5 - 25 bar) 
Purificação de enzimas, biorreatores a membrana, 
recuperação de aminoácidos. 
Fase	1:	ALIMENTAÇÃO	-	
Contém	os	componentes	a	
serem	removidos	ou	
concentrados	
Fase	2:	PERMEADO	/	FILTRADO	
–	Contém	os	componentes	que	
passam	através	da	membranas.	
Fase	1	 Fase	2	
Membrana	
Alimentação	 Permeado	
Figura 2: Esquematização de membranas PSM 
19 
 
Osmose 
Inversa (OI) 
∆P (15 - 80 bar) 
Dessalinização de águas, concentração de sucos de 
frutas, tratamentos de efluentes. 
Fonte: Adaptado de SERGINA (2005). 
 
Em função da morfologia da membrana e o tipo de força motriz empregada, o 
transporte das diferentes espécies através da membrana pode ocorrer tanto pelo mecanismo de 
convecção, como pelo mecanismo de difusão. A morfologia da membrana define, também, os 
princípios em que se baseiam a sua capacidade seletiva (HABERT et. al., 2006). 
Parâmetros de natureza morfológica e parâmetros relativos às suas propriedades de 
transporte são normalmente empregados para caracterizar as membranas. Para membranas 
porosas, características como distribuição de tamanho de poros, porosidade superficial e 
espessura, são parâmetros importantes. Para membranas densas, as características físico-
químicas envolvendo o polímero utilizado e as substancias a serem separadas e a espessura do 
filme polimérico são os parâmetros mais importantes. 
Em relação à morfologia, as membranas podem ser isotrópicas (simétricas) ou 
anisotrópicas (assimétricas). Membranas isotrópicas possuem estrutura unicamente densa ou 
porosa com poros de diâmetros regulares ao longo da espessura da membrana. As membranas 
anisotrópicas ainda podem ser classificadas em integrais, quando essas duas regiões são 
compostas pelo mesmo material, ou compostas quando um material diferente da matriz 
polimérica é usado para a formação da pela (PEISINO, 2009). A Figura 3 mostra a morfologia 
da seção transversal dos diferentes tipos de membranas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
20 
 
Figura 3: Representação esquemática da seção transversal dos diferentes tipos de 
morfologias de membranas sintéticas 
 
Fonte: HABERT et. al., (2005). 
 
As membranas ainda podem ser fabricadas sob duas formas geométricas: planas ou 
cilíndricas: Membranas cilíndricas ainda são divididas em tubular capilar e de fibra oca 
(BRAGA, 2009). 
 
2.1.5 Ultrafiltração 
 
A ultrafiltração (UF) é um processo de separação por membranas, utilizado quando se 
deseja fracionar soluções contento macromoléculas. Apresentam poros na faixa entre 1 e 100 
nm, portanto mais fechadas do que as membranas de microfiltração (MF) que apresentam 
poros entre 100 e 10.000 nm. Soluções contendo solutos em uma ampla faixa de massa molar 
(10
3 
- 10
6
 Dalton) podem ser tratadas por esse processo. Como os poros das membranas de 
ultrafiltação são menores, uma força motriz maior é necessária para obter fluxos permeados 
elevados o suficiente para o processo possa ser utilizado. Por esse motivo as diferenças de 
pressão através da membrana variam na faixa de 2 bar a 10 bar (HABERT et. al., 2006). 
Tendo em vista que as membranas apresentam uma distribuição de tamanho de poros 
elas são caracterizadas através da chamada curva de retenção nominal, que relaciona o 
coeficiente de rejeição em função da massa molar do soluto. A Figura 4 apresenta curvas de 
retenção típicas de membranas de ultrafiltração. 
 
21 
 
Figura 4: Características de rejeição de membranas de ultrafiltração que apresentam curva de 
retenção estreita e curva de retenção espalhada 
 
Fonte: HABERT et. al., 2006 
 
As membranas, normalmente, são especificadas através da retenção nominal (cut off). 
A retenção nominal é definida como sendo o valor da massa molar para a qual a membrana 
apresenta um coeficiente de rejeição de 95%. Assim, uma membrana com retenção nominal 
de 15 kDa (membrana B na figura) é aquela capaz de rejeitar 95% das moléculas presentes em 
uma solução de soluto com massa molar de 15000 Dalton. 
Os fluxos permeados estão, em geral, na faixa de 150 l/h.m
2 
a 250 l/h.m
2
. Fluxos 
permeados bem menores podem ser obtidos em função da polarização de concentração e da 
incrustação, em função da natureza da solução a ser tratada e das condições de operação do 
sistema. 
 
2.1.6 Materiais para membranas 
 
As membranas sintéticas comerciais são produzidas a partir de duas classes distintas 
de material: os materiais orgânicos, em sua grande maioria polímeros, e os inorgânicos, como 
metais e cerâmicos. Normalmente as membranas da natureza orgânica apresentam menor 
custo de produção do que as inorgânicas. No entanto, essas últimas apresentam uma maior 
vida útil e permitem limpezas mais eficientes. 
No Quadro 3 são apresentados alguns dos materiais mais empregados no preparo de 
membranas comerciais. 
 
22 
 
Quadro 3: Principais materiais utilizados no preparo das membranas 
POLIMÉRICOS 
 
 
Polímeros para pele densa de membranas compostas 
 Acetato de Celulose 
 Poli(sulfona)  Poli(álcool vinílico) 
 Poli(éter sulfona)  Poli(dimetilsiloxano) 
 Poli(acrilonitrila)  Poli(uretana) 
 Poli(éter imida) Epdm 
 Poli(carbonato)  Eva 
 
NÃO POLIMÉRICOS 
 
 
Ceramicas 
 Carbono 
 Óxidos metálicos 
 Metais 
Fonte: Adaptado de HABERT et. al., (2006). 
 
Como alguns dos materiais podem ser empregados tanto para gerar estruturas densas 
quanto porosas, é importante ressaltar que nas densas as moléculas que permeiam o fazem por 
difusão após uma absorção e mistura homogênea. Já nas porosas, sistemas pelo menos 
bifásicos desde a sua origem, as moléculas ou partículas interagem pouco com o material. E 
trafegam exclusivamente pelos poros, por difusão e/ou convecção. 
Os polímeros orgânicos são mais empregados em membranas. Os sistemas 
poliméricos são formados por macromoléculas (usualmente com massa molar acima de 
20.000 Dalton), com forças intermoleculares, que garantem coesão, facilidade em formar 
filmes auto suportáveis e boas propriedades mecânicas (HABERT et. al., 2006). 
 
2.1.6.1 Diferenças operacionais entre os sistemas de filtração 
 
Na operação de sistemas de membranas, é usada bomba para pressurizar o efluente, 
direcionando ao canal de alimentação do módulo. É usada uma válvula no canal do 
concentrado com o intuito de regular a pressão no canalde alimentação. O canal para a coleta 
do permeado é recolhido a pressão atmosférica. Para a remoção dos sólidos que se acumulam 
na superfície da membrana, são implementados diferentes tecnologias de acordo com o tipo 
de módulo e limpeza requerida (VIDAL, 2006). 
Em sistemas de ultrafiltração por sucção, uma bomba centrífuga cria pressão negativa 
no canal de permeado e a filtração é impulsionada pelo diferencial de pressão do líquido no 
canal de alimentação e a pressão negativa no interior do canal permeado. 
23 
 
O efluente pode ser bombeado através do módulo em direção paralela (filtração 
tangencial) ou perpendicular (filtração frontal) a superfície da membrana. Quando o sistema 
de filtração é operado em escoamento tangencial, a formatação do fouling é limitada, ou 
quase completamente suprimida devido ao efeito de arraste gerado pela velocidade tangencial. 
Isto confere vantagem e comparação a sistema de filtração convencional (filtração frontal), 
cuja colmatação ocorre em curto período de tempo. 
De acordo com Metcalf e Eddy (2003) os sistemas de membranas filtrantes podem ser 
operados de três formas distintas, de acordo com o fluxo de permeado e pressão da 
transmembrana aplicada. Os sistemas podem ser operados a fluxo constante e pressão variável 
(aumento durante o período de operação). No segundo modo, a pressão é mantida constante, 
sendo permitida a variação do fluxo (diminuição ao longo do período de operação). A última 
alternativa é permitir a variação tanto no fluxo, como da pressão. 
Em geral, o fluxo do permeado se eleva com o aumento da velocidade tangencial e da 
frequência de retrolavagem, devido ao efeito de controle da formação do depósito (fouling) na 
superfície da membrana. Maiores pressões de operação costumam aumentar a vazão 
produzida do permeado, no entanto, é sempre importante a investigação dessa variável 
operacional para o tipo de efluente que deseja tratar, pois o aumento de pressão pode 
ocasionar a compactação do fouling levando a diminuição da permeabilidade da membrana. 
 
2.1.7 Seletividade do sistema de filtração 
 
A seletividade pode ser expressa pela retenção (R) ou pelo fator de separação (a). 
Geralmente, a seletividade é representada pela retenção para misturas líquidas aquosas em que 
o soluto é retido parcialmente ou completamente pela membrana. O fator de separação é 
usualmente utilizado para misturas gasosas e de líquidos orgânicos, onde o soluto passa 
preferencialmente pela membrana (BARBOSA, 2009). A retenção é dada pela Equação 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 (1) 
 
Na equação 1, Ca é a concentração de soluto na alimentação e Cp é a concentração de 
soluto no permeado. 
 
24 
 
2.1.8 Mecanismos de rejeição de solutos por membranas 
 
De acordo com Schneider e Tsutiya (2001) a remoção de solutos por membranas é 
influenciada por diversos fatores, dentre eles: 
 
a) Dimensão e morfologia dos solutos 
b) Tamanho dos poros da membrana 
c) Carga elétrica da membrana e do soluto 
d) Rugosidade e propriedades químicas da superfície da membrana; 
e) Propriedades químicas da água de alimentação; 
f) Fatores hidrodinâmicos (tensão de arraste e forças de cisalhamento na superfície da 
membrana); 
g) Grau da compactação do filtro (fouling). 
 
A retenção física de material particulado é o principal mecanismo de rejeição em 
membranas de ultrafiltração. Tal fato é explicado pela deposição de materiais na superfície e 
no interior das membranas, ou mesmo devido ao efeito de compactação ou degradação 
química de constituintes químicos que compõem a estrutura da membrana. 
O mais comum é a diminuição do tamanho dos poros causada pela deposição de 
partículas em sua superfície ou em suas paredes laterais, diminuindo o seu tamanho efetivo, 
de modo a contribuir em geral pra maior rejeição de componentes da água de alimentação. 
 
2.1.9 Colmatação das membranas 
 
O termo colmatação é utilizado para descrever o potencial de deposição de 
constituintes nas membranas provenientes dos efluentes. A colmatação interfere em diversos 
aspectos relativos ao desempenho do sistema, como: permeabilidade da membrana (taxa de 
aplicação), vida útil das membranas, necessidade de pré-tratamento, métodos de limpeza, 
dentre outros. 
As partículas se depositam nas membranas segundo três mecanismos principais: 
 
a) Estreitamento dos poros; 
b) Obstrução dos poros; 
c) Formatação do depósito (fouling) 
25 
 
 
No mecanismo de estreitamento de poros, os sólidos se acumulam na parede interna 
dos poros (adsorção). Quando as partículas se alojam ao longo de toda área do poro, o 
mecanismo é denominado de obstrução. Já a formatação do depósito é caracterizada pelo 
acumulo de sólidos na superfície da membrana. Esse último mecanismo ocorre quando as 
partículas do efluente apresentam tamanho superior aos poros da membrana (VIDAL, 2006). 
 
2.1.10 Polarização de concentração, colmatação e incrustação da membrana 
 
Um fator chave na determinação do desempenho das membranas de ultrafiltração é a 
polarização de concentração, o que provoca incrustações de membrana, devido à deposição de 
material coloidal na superfície da membrana. 
Quando as membranas são utilizadas para separar macromoléculas ou soluções 
coloidais, o fluxo cai dentro de segundos, tipicamente a 0,1 cm
3
/cm
2
.min. Esta queda imediata 
no fluxo é causada pela formação de uma camada de gel de solutos retidos sobre a superfície 
da membrana, devido a polarização de concentração (BAKER, 2004). 
Esta camada de gel forma uma barreira secundária para o fluxo através da membrana, 
esta primeira queda no fluxo é determinada pela composição da solução de alimentação e seus 
fluidos hidrodinâmicos. A maior parte desta segunda diminuição no fluxo é causada pela lenta 
consolidação da camada secundária formado por polarização de concentração na superfície da 
membrana. 
Outro fator importante é a colmatação, o termo indica particularmente, a obstrução 
progressiva dos poros da membrana como resultado da penetração de solutos presentes em 
soluções macromoleculares ou em suspensão coloidal. 
As técnicas de controle incluem a limpeza da membrana, retrolavagem, ou utilização 
de membranas com características superficiais que minimizem a aderência. 
O efeito da camada de gel sobre o fluxo através de uma membrana de ultrafiltração com 
pressões de alimentação diferentes sugerem. 
A uma pressão muito baixa, o fluxo é baixo, de modo que o efeito de polarização da 
concentração é pequeno, e uma camada de gel não se forma sobre a superfície da membrana. 
À medida que a pressão aplicada é aumentada a pressão, o maior fluxo faz com que a 
polarização de concentração aumente, e a concentração do material de superfície da 
membrana também aumente. Se a pressão for aumentada ainda mais, a polarização de 
26 
 
concentração se torna suficiente para os solutos retidos na superfície da membrana formem 
uma camada de barreira secundária (BAKER, 2004). 
 
2.1.11 Limpeza da membrana 
 
Vários métodos de limpeza são utilizados para remover a camada de gel compactada 
de material retido a partir da superfície da membrana. A maneira mais fácil é fazer circular 
uma solução de limpeza adequada através dos módulos de membrana por 1 ou 2 horas. A 
limpeza regular é necessária para manter o desempenho de todas as membranas de 
ultrafiltração, podendo variar de 1 dia ou uma vez a cada 30 dias. 
Além de uma limpeza regular, com as soluções químicas, a limpeza mecânica da 
membrana pode ser usado, particularmente se a limpeza química não restaurar o fluxo de 
membrana. 
Por causa do ambiente difícil em que as membranas de ultrafiltração são operadas e os 
ciclos de limpeza periódica, o tempo de vida da membrana é significativamente mais curta, 
em torno de 2 a 3 anos (BAKER, 2004). 
 
2.1.12 Processos de separação por membranas aplicados no reúso de efluentesArévalo (2012) analisou a eficiência de sistemas de PSM no reúso de efluentes, e 
constatou que o permeado obtido foi adequado para ser reutilizado sem restrições (de acordo 
com normas espanholas e da OMS), independentemente dos tipos de membranas utilizadas. 
No entanto, o efluente a partir do processo de ultrafiltração é mais seguro, tendo em conta a 
sua qualidade físico-química e microbiológica. 
Um dos principais problemas relacionados com a reutilização do permeado a partir 
dos sistemas de ultrafiltração é a sua estética (cor aparente), devido a cor amarelo-castanho 
desta água, poder levar à rejeição por parte dos consumidores que reutilizarão a água. 
Beal e Monteggia (2003) apud Barbosa (2009) descrevem em escala piloto, o 
tratamento anaeróbio de efluente de curtume de acabamento auxiliado com membranas de 
ultrafiltração. As eficiências médias relativas de a remoção de DQO variaram de 68% a 82%. 
Verificou-se que o processo de tratamento apresentou uma eficiência acima do esperado para 
diversos parâmetros, possibilitando a utilização do efluente tratado em alguns banhos no 
processo de curtimento e outras finalidades como limpeza de pisos e pátios. 
27 
 
O primeiro passo para a definição de um processo terciário de tratamento de efluente 
visando ao reúso, é conhecer as características qualitativas almejadas pelo usuário para o fim 
específico. Uma vez estabelecidos esses padrões, e conhecendo-se as características 
qualitativas do efluente tratado da Estação de Tratamento de Efluentes (ETE), é possível 
definir o processo de tratamento mais adequado (BARBOSA, 2009). 
 
2.1.13 Vantagens e desvantagens dos processos de separação por membranas 
 
Os PSM atingiram o status de processos comerciais devido a uma série de vantagens 
inerentes a esta tecnologia. Algumas dessas vantagens, segundo Habert et. al.; (2006) são 
comentadas a seguir: 
 
a) Economia de Energia - Os PSM, em sua grande maioria, promovem a 
separação sem que ocorra mudança de fase. Neste sentido são processos 
energeticamente favoráveis. Esta é uma das razões pela qual seu 
desenvolvimento coincide com a crise energética dos anos 70, devido ao 
grande aumento do preço do petróleo. 
 
b) Seletividade - A seletividade é outra característica importante dos PSM. Em 
algumas aplicações estes processos se apresentam como a única alternativa 
técnica de separação. 
 
c) Separação de Compostos Termolábeis - Como via de regra, os PSM são 
operados à temperatura ambiente, podendo ser aplicados no fracionamento de 
misturas envolvendo substâncias termossensíveis. Por este motivo eles tem 
sido amplamente empregados na indústria farmacêutica e de alimentos e, mais 
recentemente, como uma alternativa na purificação de produtos ou recuperação 
de células em biotecnologia. 
 
d) Simplicidade de Operação e Escalonamento - Ao contrário da maioria dos 
processos de separação, os PSM apresentam, ainda, a vantagem de serem 
extremamente simples do ponto de vista operacional e em termos de 
escalonamento ("scale up"). Os sistemas são modulares e os dados para o 
dimensionamento de uma planta podem ser obtidos a partir de equipamentos 
28 
 
pilotos operando com módulos de membrana de mesma dimensão daqueles 
utilizados industrialmente. Além disso, a operação dos equipamentos com 
membranas é simples e não intensiva em mão de obra. 
 
Além das inerentes vantagens destes processos, o aumento da rigidez imposta pelas 
regulamentações ambientais nas últimas décadas também contribuiu decisivamente para o 
crescente emprego da tecnologia de separação por membranas. 
As desvantagens dos PSM segundo Viana (2004) apud Barbosa (2009): 
 
a) Custo elevado: É uma tecnologia com custo elevado. Porém, os custos 
associados à aplicação desta tecnologia vêm sendo consideravelmente 
reduzidos, uma vez que as membranas estão sendo produzidas em maior 
escala, mais empresas estão entrando no mercado e, se bem operadas, as 
membranas vêm apresentando maior vida útil e fluxo permeado mais estável e 
elevado. 
 
b) A necessidade de troca periódica dos módulos. Porém, com as pesquisas na 
área de desenvolvimento de membranas, a frequência de substituição dos 
módulos vem diminuindo. 
 
2.1.14 O reúso da água 
 
O reúso de efluentes tratados, para fins não potáveis tem sido cada vez mais aceito. A 
viabilidade desta alternativa tem sido comprovada. Enquanto o tratamento de efluente 
convencional tem como objetivo natural atender aos padrões de lançamento a motivação para 
o reuso é a redução de custos e muitas vezes a asseguração do abastecimento de água. 
 ( 005 , 
 
causados pelo lançamento de esgotos sem tratamento no 
 
poluentes a níveis aceitáveis, tornando a água apropriada para usos específicos através de 
operações e processos de tratamento. 
A primeira etapa a ser definida é a especificação da qualidade da água requerida. Deve 
ser compatibilizada a vazão a ser reutilizada com a vazão do efluente tratado. Para implantar 
29 
 
um sistema de reúso, deve-se complementar o sistema de tratamento de efluentes existente. A 
complementação do tratamento tem como objetivo garantir a qualidade do efluente tratado 
com a do uso a que estiver destinado. 
 
2.1.15 Padrões para reúso de água 
 
Segundo Hespanhol (2003), os sistemas de reúso, quando são planejados, 
implementados e operados adequadamente, trazem uma série de melhorias ambientais e das 
condições de saúde. Pode-se citar: 
 
a) Minimização da descarga de efluentes nos corpos hídricos; 
b) P , 
grandes índices de utilização de aquíferos; 
c) P , , 
erosão. 
 
Cabe ainda ressaltar que a implementação de práticas de reúso de forma negligente 
traz inúmeros riscos a saúde e ao meio ambiente, o que pode colocar também em risco a 
credibilidade e a viabilidade de sua implantação. 
Os riscos associados às práticas de reúso têm relação com os contaminantes presentes 
na água recuperada, uma vez que o efluente sanitário possui produtos químicos tóxicos e 
microrganismos patogênicos em níveis muito acima dos suportados pelo homem 
(FERNANDES, 2012). 
Os padrões ambientais ou os padrões microbiológicos para o lançamento de efluentes 
 ’ B , à , inidos pela 
Resolução CONAMA 430/2011. 
No Rio Grande do Sul, a FEPAM autoriza o lançamento de efluentes de acordo com a 
Resolução CONSEMA 128/2006, que estabelece os critérios e padrões de emissão de 
efluentes líquidos a serem observados por todas as fontes poluidoras, existentes ou a serem 
 , ’ 
N x NBR 13 969/97 BNT, “T 
- Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líqui - P , 
 ”, , 
 
30 
 
e racional para minimizar o custo de implantação e de operação. Para tanto, devem ser 
definidos: 
 
a) Os usos previstos para esgoto tratado; 
b) Volume de esgoto a ser reutilizado; 
c) Grau de tratamento necessário; 
d) 
e) Manual de operação e treinamento dos responsáveis. 
 
Os usos previstos para o esgoto tratado são os de lavagens de pisos, calçadas, irrigação 
de jardins e pomares, manutenção das águas nos canais e lagos dos jardins, nas descargas das 
bacias sanitárias, entre outros.O volume de esgoto a ser reutilizado, deve ser quantificado de acordo com os usos 
definidos para todas as áreas. Para tanto, devem ser estimados os volumes para cada tipo de 
reúso, considerando as condições locais tais como: clima, frequência de lavagem e de 
irrigação, volume de água para descarga das bacias sanitárias, sazonalidade de reúso 
(FERNADES, 2012). 
Nos casos simples de reúso menos exigentes (por exemplo, descarga de bacias 
sanitárias) pode-se prever o uso da água de enxague das máquinas de lavar, apenas 
desinfetando, reservando aquelas águas e recirculando para as bacias sanitárias, em vez de 
envia-las para o sistema de esgoto para posterior tratamento. Em termos gerais, podem ser 
definidos as seguintes classificações e respectivos valores de parâmetros para esgotos, 
conforme o reuso, de acordo com a NBR 13.969/97, como mostra a Figura 5. 
 
31 
 
Figura 5: Classificação e parâmetros do efluente conforme o tipo de reúso 
 
Fonte: ABNT – NBR 13.969/97. 
 
 NBR 13 969/97 
reú 
 , uição para reuso deve 
ser identificado de modo claro e inconfundível para não ocorrer uso errôneo ou mistura com o 
sistema de água potável ou outros fins. 
 
2.2 Material e métodos 
 
2.2.1 Caracterização da empresa 
 
A microcervejaria em estudo produz em média 40 m³/mês de cerveja, gerando em 
média 1,7 m³ de efluente para cada metro cubico de cerveja produzido. A Figura 6 apresenta 
imagens internas da fábrica de cerveja, destacam-se os tanques de maturação e fermentação. 
 
32 
 
Figura 6: Imagens internas da cervejaria em estudo 
 
 
A microcervejaria possui uma estação de tratamento de efluente (ETE) composta por 
processos físicos e biológicos, como a grande maioria dos tratamentos realizados nas 
cervejarias do país. O tratamento físico é composto por um decantador na entrada da estação 
de tratamento, enquanto o tratamento biológico é realizado por uma série de quatro filtros 
biológicos preenchidos com materiais de diferentes porosidades. A Figura 7 exemplifica o 
tratamento realizado pela estação de tratamento de efluentes. 
 
33 
 
 
 
2.3 Métodos e técnicas 
 
2.3.1 Coleta e preparo das amostras 
 
Para os ensaios de ultrafiltração o efluente é coletado na saída da estação de tratamento 
de efluentes de uma microcervejaria, localizada no estado do Rio Grande do Sul, a coleta 
seguiu as instruções da NBR 9898/87, da ABNT. A coleta da amostra se deu na forma 
composta, realizada em um intervalo de 11 horas durante o processo produtivo da fábrica. 
Foram coletados 1 litro de amostra para cada intervalo de uma hora, totalizando uma amostra 
de 11 litros de efluente tratado. A Figura 8 apresenta (1) a entrada do efluente na estação de 
tratamento de efluentes, (2) a saída da estação de tratamento de efluentes e (3) os recipientes 
utilizados para a coleta. 
 
Entrada 
Decantador 
Filtro Biológico 
Brita #4 
Filtro Biológico 
Brita #2 
Filtro Biológico 
Brita #1 
Filtro de Areia 
Saída 
Corpo Hídrico 
Receptor 
Figura 7: Etapas do tratamento realizado pela ETE 
34 
 
Figura 8: Entrada e saída da ETE e recipientes utilizados nas coletas 
 
 
 
O efluente coletado foi encaminhado para o Laboratório de Operações Unitárias, para 
ser submetido ao processo de filtração por membrana de ultrafiltração, obtendo-se ao final do 
processo o permeado, que junto com uma amostra do efluente tratado pela empresa era 
submetido às analises físico-químicas e microbiológicas. Em posse dos resultados das 
análises, é feito uma comparação com a legislação, avaliando-se é possível esse permeado ser 
passível de reúso. 
 
2.3.2 Caracterização das amostras 
 
A caracterização do efluente e do permeado foram realizadas avaliando-se os 
parâmetros DQO, coliformes, sólidos suspensos, nitrogênio kjeldahl, fósforo total, óleos e 
graxas, cor e turbidez. Esta qualidade do efluente tratado será confrontada com os parâmetros 
citados na NBR 13969/97, a qual apresenta a qualidade necessária de águas para reúso 
doméstico não potável. A caracterização das amostras foi realizada nos Laboratórios de 
ensino do curso de Engenharia Ambiental – UPF. 
 
1 2
 
 
1 
3 
35 
 
2.3.2.1 DQO 
 
A DQO foi quantificada pelo método micrométrico segundo American Public Health 
Association (APHA, 2005), através do método colorimétrico. 
 
2.3.2.2 Coliformes 
 
Os coliformes totais e coliformes termotolerantes foram quantificados seguindo a 
metodologia da American Public Health Association (APHA, 2005) pelo método dos tubos 
múltiplos. 
 
2.3.2.3 Sólidos Suspensos Totais 
 
A quantificação de sólidos suspensos foi realizada pelo método gravimétrico descrito 
por APHA (2005), filtrando-se a amostra através de papel filtro de fibra de vidro. 
 
2.3.2.4 Nitrogênio Kjeldahl 
 
Foi quantificado através da digestão ácida da amostra, destilação e titulação, de acordo 
com APHA (2005). 
 
2.3.2.5 Fósforo Total 
 
A amostra foi acidificada pela adição de ácido nítrico e ácido sulfúrico e digerida para 
a conversão do fósforo para a forma de fosfato. 
 
2.3.2.6 Óleos e Graxas 
 
A concentração de óleos e graxas foi realizada pela acidificação da amostra, extraindo-
se as gorduras pela adição de éter de petróleo e determinação gravimétrica, segundo 
procedimento descrito em APHA (2005). 
 
 
36 
 
2.3.2.7 Cor 
 
Descrita conforme APHA (2005), através dos padrões de cor Hazen. 
 
2.3.2.8 Turbidez 
 
A turbidez foi quantificada pelo método Espectrofotométrico, segundo a American 
Public Health Association (APHA, 2005). 
 
2.3.2.9 Condutividade elétrica 
 
Descrita conforme APHA (2005), através do método 2510B. 
 
2.3.3 Processo de ultrafiltração 
 
O efluente coletado foi submetido ao processo de ultrafiltração durante uma hora, em 
um equipamento piloto de filtração submersa utilizando-se membranas de fibra oca. Para o 
ensaio de ultrafiltração foram utilizados cerca de 10 litros de efluente. 
Inicialmente a membrana de ultrafiltração foi colocada no tanque de efluente, o qual 
foi preenchido até que a membrana estivesse totalmente submersa. Em seguida, o vácuo foi 
ajustado para 0,2 bar com o auxílio de uma bomba de vácuo e uma válvula de agulha. Com o 
vácuo ajustado, haverá sucção na parte interna das membranas, promovendo a passagem do 
permeado para o tanque de vácuo e retendo material particulado e coloidal no tanque de 
efluente. 
Foi estimado um intervalo de uma hora para que o processo de ultrafiltração ocorresse, 
após os 30 (trinta) minutos iniciais foi realizada a retrolavagem. Desligou-se a bomba de 
vácuo, e com a abertura das válvulas esfera na linha de retrolavagem, a bomba centrífuga foi 
acionada, invertendo o fluxo e retornando parte do permeado em contracorrente, fazendo a 
remoção do material suspenso que porventura tenha colmatado à membrana. Ao final do 
experimento, coletou-se o permeado para realização das análises físico-química e 
microbiológica, assim como o efluente de entrada e saída da estação de tratamento de 
efluentes. 
37 
 
A Figura 9 mostra um diagrama esquemático do funcionamento do equipamento, a 
Figura 10 apresenta o equipamento de filtração submersa e enquanto a Figura 11 demonstra o 
painel de operação. 
 
Figura 9: Diagrama esquemático do sistema piloto de filtração 
 
 
bomba 
de vácuo 
válvula 
agulha 
vacuômetro 
bomba 
centrífuga 
Tanque 
de 
vácuo 
válvula esfera 
rotâmetro 
Alimentação 
linha de 
retrolavagem 
linha de 
permeado 
Tanque para 
efluente 
Membrana 
submersa 
linha de vácuo 
38 
 
Figura 10: Equipamento de filtração por membranas submersas 
 
 
Figura 11: Painel de controle do equipamento de filtração submersa 
 
 
O painel de controle é composto porum sistema onde direcionando-se a esquerda 
ocorre o processo de filtração e a direita a retrolavagem, seguido de um controlador de vazão. 
 
39 
 
2.3.4 Caracterização da membrana 
 
A membrana foi adquirida juntamente com o equipamento de bancada de ultrafiltração 
submersa, através da empresa PAM – Membranas Seletivas Ltda. 
A membrana é constituída na configuração de fibra oca para trabalhar submersa. O 
Quadro 4 apresenta informações das membranas utilizadas. 
 
Quadro 4: Principais características das membranas utilizadas 
Membrana Configuração Poros 
Área de Filtração 
(m²) 
UF Polietersulfona 
Fibra Oca – 
outside/inside 
50 kDa de cut-
off 
0,12 
Fonte: PAM – Membranas Seletivas Ltda 
 
A Figura 12 apresenta uma visão detalhada do fio de uma membrana, enquanto a 
Figura 13 ilustra uma membrana em operação com a deposição de contaminantes na parte 
externa da membrana. 
 
Figura 12: Visão detalhada de um fio da membrana 
 
Fonte: PAM – Membranas Seletivas Ltda 
 
40 
 
Figura 13: Deposição de contaminantes na parede externa da membrana em operação 
 
Fonte: PAM – Membranas Seletivas Ltda 
 
O Quadro 5 mostra as características das membranas fornecidas pela fabricante PAM 
– Membranas Seletivas Ltda. 
 
Quadro 5: Características da membrana para UF de acordo com o fabricante 
Processo Ultrafiltração 
Configuração Submersa 
Comprimento total (m) 0,25 
Diâmetro externo do módulo (m) 0,075 
Empacotamento (m²/m³) 919 
Área de filtração (m²) 0,22 
Decaimento de pressão (0,5 bar à 5 min.) 0,5 
Permeabilidade hidráulica (l/hm²bar) 67 
Rejeição 99,99 
pH 2 – 13 
Temperatura ≤ 55° 
Fonte: PAM – Membranas Seletivas Ltda 
 
 
 
 
41 
 
2.3.5 Aplicação da água de reúso 
 
Após as análises dos dados foi realizado um estudo comparando os resultados obtidos 
com a legislação vigente e com os índices desejados para reúso na indústria, para definir em 
qual área da empresa seria possível o reúso local do efluente tratado. 
 
2.4 Resultados e discussões 
 
A fim de expor os resultados obtidos neste trabalho, a primeira etapa constituiu na 
caracterização do efluente coletado na estação de tratamento de efluentes, seguido pela 
caracterização do permeado obtido através do processo de ultrafiltração por membranas 
submersas e posteriormente análises físico-químicas e microbiológicas do efluente e do 
permeado. 
 
2.4.1 Caracterização do efluente 
 
A 
Tabela 2 mostra os resultados das análises feitas com o efluente coletado na saída da 
ETE da fábrica de cervejas em comparação com os padrões exigidos pela resolução 
CONSEMA nº 128/2006. 
 
Tabela 2: Valores preliminares do efluente tratado na ETE 
Parâmetros Valor/Unidade Resolução 
CONSEMA nº 128/2006 
Cor (Hz) 191 Ausência de alteração no 
corpo receptor 
Turbidez (NTU) 74 < 100 
pH 4,4 6 < 9 
Temperatura (°c) 22 < 40 
Condutividade (µS/cm) 0,2 - 
Sólidos Suspensos (mg/L) 132 128 
Óleos e Graxas (mg/L) 40 30 
Fósforo (mg/L) 3,95 4 
Nitrogênio (mg/L) 4,43 20 
42 
 
DQO (mg/L) 1857,98 400 
Coliformes Totais (NMP/100 ml) 7 1600 
Coliformes Termotolerantes (NMP/100 ml) 4 1600 
 
Seguindo a RESOLUÇÃO CONSEMA N º 128/2006 que dispõe sobre a fixação de 
Padrões de Emissão de Efluentes Líquidos para fontes de emissão que lancem seus efluentes 
em águas superficiais no Estado do Rio Grande do Sul é possível visualizar que para as 
parâmetros pH, SST, óleos e graxas, fósforo e DQO, a empresa encontra-se fora dos padrões 
exigidos pela resolução. Isto indicou a necessidade de uma melhoria no seu sistema de 
tratamento existente. 
 
2.4.2 Ensaios de permeação da membrana de UF 
 
A Figura 14 apresenta os valores do fluxo médio obtido no ensaio de permeação com 
efluente na membrana de ultrafiltração. Para este ensaio foi utilizada uma pressão de 0,2 bar, 
no intervalo de 30 minutos, após esse tempo foi realizado uma retrolavagem de 2 minutos. 
 
Figura 14: Fluxo do permeado ao longo do ensaio de ultrafiltração 
 
 
Os valores obtidos mostram um decaimento do fluxo em relação ao longo do tempo 
em que o ensaio era realizado. Isso se deve a colmatação da membrana pelos sólidos contidos 
no efluente. O fluxo do permeado para a pressão 0,2 bar teve início em 4 L/h.m
2
, ocorrendo 
um decréscimo de cerca de 75% para os primeiros 30 minutos de filtração. A partir da 
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Fl
u
xo
 d
o
 P
e
rm
e
ad
o
 (
L/
h
) 
Tempo (minutos) 
43 
 
retrolavagem de 2 minutos, o tanque de alimentação foi reabastecido com efluente, e 
novamente o processo de filtração foi iniciado. Para a segunda parte do ensaio, percebeu-se 
que o decaimento permaneceu semelhante ao ensaio inicial, apresentando cerca de 72,5% de 
decréscimo. 
Com a aplicação da retrolavagem, a qual é necessário devido à colmatação da 
membrana, uma vez que essa camada estaria atuando como uma segunda membrana, 
diminuindo seu fluxo ao longo do tempo. Esperou-se que o fluxo voltasse à fase inicial, o que 
acabou se concretizando, indicando assim, que a retrolavagem recupera o fluxo permeado 
para valores próximos ao fluxo inicial. 
Vidal e Campos (2006) realizaram a coagulação prévia nos efluentes de três ETEs de 
tratamento de esgoto, e afirmaram que o processo foi essencial para obtenção de maiores 
valores de fluxo de permeado na unidade de filtração. Isso se deve ao fato do qual a fração 
coloidal, compreende faixa de tamanho de partícula próximo aos poros das membranas de 
ultrafiltração, assim torna-se a principal responsável pelo efeito de colmatação nas 
membranas. O processo de coagulação permite a transformação de grande parte do material 
colidal e dissolvido em fração particulada a qual é mais eficientemente removida nas 
membranas de ultrafiltração, de modo que os fenômenos de colmatação são minimizados. 
Pode-se observar que o fluxo do permeado nos ensaios com pressão 0,2 bar, embora 
iniciem com valores elevados nos primeiros 10 minutos, caem rapidamente, estabilizando em 
patamares inferiores. O efluente em estudo apresenta uma elevada concentração de sólidos 
suspensos ( 
Tabela 2: Valores preliminares do efluente tratado na ETE), podendo assim, 
caracterizar o problema de colmatação das membranas. 
 A Figura 15 mostra o efluente bruto coletado na ETE e o permeado após passagem na 
membrana filtrante. 
 
44 
 
Figura 15: Efluente bruto e tratado da ETE e permeado obtido através do processo de filtração 
 
 
2.4.3 Ensaios físico-químicos 
 
Os parâmetros analisados como a concentração de sólidos, temperatura e pH, bem 
como as concentrações de DQO, nitrogênio, fósforo, podem fornecer indicativos quanto a 
natureza e característica do efluente a ser lançado no corpo hídrico. Os resultados das análises 
efetuadas podem fornecer elementos seguros para se verificar essa condição, e também são 
analisados os parâmetros para o permeado, importante indicativo para o reúso do mesmo. A 
Tabela 3 apresenta os valores encontrados para o efluente bruto, para o efluente pós-
tratamento da ETE e para o permeado pós-filtração, os mesmos são confrontados com os 
padrões exigidos para águas passíveis de reúso. 
 
 
 
45 
 
Tabela 3: Parâmetros característicos do efluente bruto e tratado da ETE, do permeado e as 
concentrações especificas para água de reúso 
Parâmetros Bruto Tratado Permeado Legislação 
DQO (mg/L) 3799,8 1857,98 967,47 NA** 
Fósforo
1
 (mg/L) 4,36 3,95 3,00  0,1 mg/L* 
SST (mg/L) 900 132 18  5 mg/L* 
Óleos e Graxas (mg/L) 47 40 22  1 mg/L* 
Nitrogênio Kjeldahl (mg/L) 5,83 4,43 4,01  20 mg/L* 
Turbidez (NTU) 12 74 1,75  2 UT* 
Coliformes totais 
(NMP/100 ml) 
14 7 0 Não detectáveis* 
Coliformes termotolerantes
2 
(NMP/100 ml) 
14 4 0 Não detectáveis* 
Cor (Hz) 85 191 24  10 UH* 
pH 4,43 4,4 4,18 Entre 6,0 e 9,0* 
Condutividade (μ / ) 0,3 0,2 0,4 NA** 
1. O controle de formas de nitrogênio e fósforo visa evitar a proliferação dealgas e filmes biológicos, que podem 
formar depósitos em tubulações, peças sanitárias, reservatórios, tanques etc. 
2. Esse parâmetro é prioritário para os usos considerados. 
* ANA, FIESP e SINDUSCON-SP (2005). 
** NA, Não Aplicável. 
 
Baseada no manual de Conservação e Reúso da Água em Edificações (ANA, FIESP, 
SINDUSCON-SP, 2005) é necessário realizar a regularização do pH no processo de 
tratamento do efluente, para que o valor do mesmo esteja entre 6,0 e 9,0, resultando num 
estado próximo da neutralidade. Assim, conforme indicado pela NBR 13.969/97 o permeado 
de ultrafiltração se enquadraria nas exigências da classe 2 (cujas aplicações são lavagem de 
pisos, calçadas e irrigação de jardins, manutenção de lagos e canais paisagísticos, exceto 
chafarizes) e da classe 3 (cuja aplicação é descarga em bacias sanitárias). 
Além de encontrar-se entre os padrões exigidos pela legislação, outro fator de grande 
importância relativo aos usos benéficos em consideração diz respeito aos aspectos estéticos da 
água de reúso. Neste caso, o reú “ ô ”, x 
transparência, ausência de odor, cor, escuma ou quaisquer formas de substâncias ou 
componentes flutuantes (ANA, FIESP, SINDUSCON-SP, 2005). Após o processo de 
ultrafiltração, parâmetros como cor e turbidez, atingiram elevadas eficiências de remoção. 
46 
 
A Tabela 4 apresenta os parâmetros do efluente tratado pela ETE existente na fábrica 
de cerveja, o permeado obtido pelo processo de filtração e o coeficiente de rejeição calculado 
através da Equação 1. Os parâmetros são confrontados com os padrões exigidos pela 
resolução CONSEMA n° 128/2006, o qual visa a qualidade requerida para o lançamento em 
corpos hídricos. 
 
Tabela 4: Parâmetros do permeado em comparação com a CONSEMA 128/06 
Parâmetros Alimentado Permeado 
Coeficiente de 
Rejeição (%) 
CONSEMA 
128/06 
DQO (mg/L) 1857,98 967,47 47,93 400 
Fósforo (mg/L) 3,95 3,00 23,92 4 
SST (mg/L) 132 18 86,36 128 
Óleos e Graxas (mg/L) 40 22 45 30 
Nitrogênio Kjeldahl (mg/L) 4,43 4,01 9,41 20 
Turbidez (NTU) 74 1,75 97,64 12 
Coliformes totais 
(NMP/100 ml) 
7 0 100 1600 
Coliformes termotolerantes
 
(NMP/100 ml) 
4 0 100 1600 
Cor (Hz) 191 24 87,43 
Ausência de 
alteração 
pH 4,4 4,18 5 6 – 9 
Condutividade (μ / ) 0,2 0,4 - - 
 
Cabe ressaltar que os filtros biológicos estavam com o seu processo de limpeza 
atrasado, podendo assim haver uma concentração de biomassa acumulada entre o seu meio. 
Isso, associado ao fato de que como o volume do filtro biológico onde a biomassa está mais 
concentrada é reduzido, há uma diminuição do tempo de contato entre a maior quantidade de 
biomassa e o substrato. Esse fato, aliado à baixa velocidade ascensional faz com que a taxa de 
transferência de massa seja menor, podendo comprometer a eficiência do reator. 
Analisando o permeado obtido e confrontando as suas características com os padrões 
de lançamento estipulados pelos órgãos ambientais (CONSEMA), verifica-se que a maioria 
dos parâmetros encontra-se dentro das especificações. As exceções são, DQO, cor e pH. 
Mesmo assim é possível destacar a grande eficiência do pós-tratamento realizado, mesmo 
47 
 
para parâmetros como a DQO em que não se conseguiu atingir o padrão ideal para 
lançamentos em corpos hídricos, observou-se uma eficiência de remoção próxima aos 50%. 
 
 
2.4.4 Avaliação da qualidade do permeado 
 
O bom desempenho da membrana de utrafiltração na remoção de turbidez e SST, está 
ligado à grande capacidade de rejeição de sólidos em suspensão e do material coloidal 
presente no efluente e a unidade de UF. 
Os parâmetros pH, nitrogênio, fósforo e condutividade não apresentaram mudanças 
significativas. Este fato já era esperado, já que esses parâmetros estão relacionados ao fato dos 
íons serem permeáveis pela membrana de UF. Vidal e Campos (2006) propuseram a 
coagulação como uma alternativa preliminar de tratamento de efluente ao processo de 
ultrafiltralção, e de acordo com os experimentos realizados, a remoção de fósforo atingiu uma 
eficiência maior que 90% nas amostras coaguladas em comparação com os demais ensaios, 
evidenciando-se a necessidade do processo de coagulação associado à ultraflitração na 
remoção de fósforo. 
No mesmo principio, Kochenborger (2012) propôs a utilização de 0,14 mg/L de 
cloreto férrico no processo de coagulação para o tratamento de efluente de uma 
microcervejaria, obtendo uma remoção de 68% para DQO, 75% para Fósforo e 84% para 
Nitrogênio. O tratamento proposto por Kochenborger (2012) apresentou boa eficiência de 
remoção em praticamente todos os parâmetros, evidenciando assim que é viável a utilização 
da coagulação como tratamento preliminar de efluentes de microcervejarias. 
De acordo com Fane (1996), quando unidades de filtração são implantadas no 
tratamento avançado de efluentes, o efluente produzido é ausente de particulados e 
parcialmente desinfetado, com eficiência de remoção de coliformes usualmente superiores a 
99,99%. As análises bacteriológicas promoveram uma redução de 100% confirmando que o 
processo de ultrafiltração é eficaz na desinfecção de águas residuais. 
 
48 
 
3 CONCLUSÃO 
 
A caracterização do efluente tratado da ETE mostra a necessidade de um pós-
tratamento, devido a alguns parâmetros se encontrarem fora dos padrões exigidos legalmente. 
O fluxo do permeado demonstra um decréscimo ao longo do tempo, atingindo valores 
entre 75 e 72,5% em comparação com o fluxo inicial. Mesmo se tratando de um efluente com 
boas características, os valores obtidos são relativamente baixos, caracterizando o problema 
de colmatação das membranas. O procedimento de limpeza (retrolavagem) recuperou a 
permeabilidade, confirmando que havia obstrução dos poros. 
O permeado obtido do ensaio de UF, poderá ser enquadrado nas exigências da classe 2 
(cujas aplicações são lavagem de pisos, calçadas e irrigação de jardins, manutenção de lagos e 
canais paisagísticos, exceto chafarizes) e da classe 3 (cuja aplicação é descarga em vasos 
sanitários), necessitando de uma regulação no seu pH. 
Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir que a associação de uma 
unidade de ultrafiltração aumenta consideravelmente a eficiência em processos de tratamento 
de efluentes, e com o aporte de um tratamento de efluentes preliminar pode-se obter um 
permeado com qualidade considerável e plausível de reaproveitamento do mesmo. 
Para estudos futuros, pode-se estudar mais a fundo a utilização do processo de 
coagulação em conjunto com o processo de ultrafiltração, objetivando avaliar a melhora no 
fluxo de permeado e a remoção de nutrientes. 
 
 
49 
 
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