aula14-tratamentosbiolgicos-27-10-120814184109-phpapp02

Tratamento de 

Água e Efluentes 

2º. Sem./2010 

Eng.Ambiental

2

Métodos de 

Tratamento 

Biológicos

Retorno sobrenadante 

Sistema Convencional 

Entrada 

ETE 

grades 

Destino final do 

efluente tratado (lago, 

rio, corpo d´água) 

Caixa de 

areia 

Legenda: 

• Fase liquida sendo clarificada 

• Sobrenadante retorno a ETE 

• Lodo (sólido) remoção e 

tratamento 

Destino final do 

lodo desidratado 

(aterro sanitário) 

Decantador 

primário 

Remoção 

especial 

Reator 

biológico 

Recirculação de lodo 

Espessador 

de lodo 

Decantador 

secundário 

Flotador 

Bomba 

de lodo 

Condicionamento e 

secagem de lodos 

Digestor de lodo

Tratamento de Efluente 

Tratamentos Biológicos 

5



Processos Biológicos 

Biomassa suspensa 

Biomassa aderida 

6



Qual a finalidade dos Tratamentos Biológicos? 

Remoção da MO biodegradável contida nos 

sólidos dissolvidos, ou finamente particulados 

e, eventualmente ... 

... de nutrientes (nitrogênio e fósforo), através 

de processos biológicos aeróbios (oxidação) ou 

anaeróbios seguidos de sedimentação final 

(secundária). 

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Qual a eficiência dos Tratamentos Biológicos? 

Eficiência de Remoção 

DBO 

Coliformes 

Nutrientes 

60 a 

99% 

60 a 

99% 

10 a 

50% 

8



Como é feita a remoção ? 

Através de reações bioquímicas, realizadas por 

microrganismos aeróbios (tanque de aeração), 

ou por microrganismos anaeróbios 

... nas condições operacionais desejáveis 

(regra dos 3 T´s), pH de 6 a 8, DBO:N:P = 

100:5:1 (processos aeróbios); 

... Processos anaeróbios: DQO:N:P = 350:7:1 

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Reações bioquímicas (aeróbio): 

MO + Microrganismos + O 2 CO 2 + H 2 O + LODO 

Substrato 

• Bactérias 

• Fungos 

• Protozoários 

Material 

celular 

Produção sólidos ≈ descarte sólidos 

10



Para que servem os decantadores secundários ? 

São responsáveis pela separação dos sólidos 

em suspensão presentes no tanque de 

aeração, permitindo a saída de um efluente 

clarificado e ... 

... um aumento do teor de sólidos em 

suspensão no fundo do decantador. 

É gerado o “lodo ativado” (parte recirculado e 

outra descartado) 

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Métodos 

Processos Aeróbios 

Processos Anaeróbios 

Lodos ativados 

Lagoas de estabilização 

Filtros biológicos 

Contactores biológicos 

rotativos (biodiscos) 

RAFA 

FAFA (doméstico) 

Fossas sépticas 

(doméstico) 

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Como escolher o método mais adequado ? 

Vai depender dos objetivos ou a qualidade 

pretendida do efluente, ... 

Deve-se considerar: 

A vazão e a carga orgânica do efluente; 

A qualidade final a ser alcançada; 

A área disponível para implantação do projeto; 

Disponibilidade econômica (viabilidade técnica 

econômica). 

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Vazão x Carga orgânica 

Efluente DBO 5,20 (mg/L) 

Esgoto sanitário 200 a 600 

Alimentos enlatados 500 a 2.000 

Alimentos óleo comestível 15.000 a 20.000 

Destilaria álcool (vinhaça) 15.000 a 20.000 

Aterro sanitário (chorume) 15.000 a 20.000 

Laticínio 30.000 

Matadouro 30.000 

Carga Orgânica = DBO x Vazão do Efluentes 

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Vazão x Carga orgânica - Exemplo 

Um efluente de uma Refinaria de açúcar chega 

a ter uma DBO (demanda bioquímica de 

oxigênio) de 6.000 mg/L, o que significa que a 

cada litro despejado num rio, fará com que 

6.000 mg, ou seja, 6 g do OD (oxigênio 

dissolvido) na água do rio seja consumido ou 

desapareçam. 

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Vazão x Carga orgânica - Exemplo 

Exemplo: 

• DBO5,20 = 6.000 mg/L 

• Vazão efluente = 5.000 L/s 

• Carga Orgânica = 6.000 mg/L x 5.000 L/s 

• Carga Orgânica = 30.000.000 mg/s = 2.592.000 

Kg/dia ou 2.592 ton/dia 

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Limites legais para o OD nos corpos d’água 

Parâmetros 

Padrão de qualidade dos corpos d’água 

conforme suas classes (Conama 357/2005) 

Classe 1 Classe 2 Classe 3 Classe 4 

OD (mg/L) ≥ 6 ≥ 5 ≥ 4 ≥ 2 

Para águas de classe especial não é permitido lançamento 

de efluentes mesmo tratado 

Nas águas naturais de superfície o índice OD varia de 0 a 

19 mg/L, mas um teor de 5 a 6 mg/L já é o suficiente para 

suportar uma população variada de peixes 

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Conhecendo um pouco mais sobre os 

microrganismos (vídeo CETESB – 7 min) 

18


Processos Aeróbicos 

Quando são adequados ? 

a quase todos os tipos de efluentes, e dentre os 

tipos de sistemas aeróbios podemos citar: 

Lodos ativados 

Filtros Biológicos 

Lagoa de estabilização 

Biodiscos 

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Lodos Ativados 

O que ? 

É o método mais utilizado mundialmente para 

remoção de carga orgânica dos efluentes. 

Foi desenvolvido na Inglaterra por Arden e 

Lockett em 1914 sendo composto basicamente 

por duas unidades: tanque de aeração e 

decantador. 

20



21



22



Quais os tipos de tratamento ? 

Quanto a idade do lodo 

• Lodo ativado convencional 

• Aeração prolongada 

Quanto ao fluxo 

• Fluxo contínuo 

• Fluxo intermitente 

Quanto ao afluente 

• Efluente bruto 

• Efluente de decantador primário 

• Efluente de reator anaeróbico 

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Classificação dos sistemas em 

função da idade do lodo: 

Aeração modificada: inferior a 3 dias 

Convencional: 4 a 10 dias 

Intermediária: 11 a 17 dias 

Aeração prolongada: 18 a 30 dias 

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Sistema Convencional - O que ? 

Possuem decantador primário para que a MO 

sedimentável seja retirada antes do tanque de 

aeração (economia de energia) 

Tempo de detenção hidráulico baixo (6 a 8 horas) 

Idade do lodo em torno de 4 a 10 dias 

Remoção contínua do lodo biológico excedente 

Lodo não é estabilizado no processo 

Fornecimento de O 2 (aeradores mecânicos ou ar 

difuso) 

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Sistema Convencional - O que ? 

Decantador primário: remove os SS 

sedimentáveis e MO suspensa 

Decantador secundário: sedimenta a biomassa e 

o efluente sai clarificado 

Lodo secundário (parte) retorna para o tanque de 

aeração – aumento de eficiência do processo 

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Decantadores Primários 

Circulares 

Retangulares 

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Aeração Prolongada - O que ? 

A diferença para o sistema convencional é que a 

biomassa permanece mais tempo no reator (18 a 30 

dias – idade do lodo) 

Bactérias consumem toda MO, gerando lodo 

estabilizado não necessita do digestor de lodo e 

decantador primário) 

Maior consumo de energia, porém maior eficiência de 

remoção de DBO 

Mais eficiente na remoção de MO (muito utilizado em 

tratamento de despejos industriais) 

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Aeração Prolongada 

tanque de 

aeração 

decantador 

secundário 

linha de recirculação 

lodo secundário 

adaptado de VON SPERLING, 1996 

30



31



32



Reator Aeróbico 

Aeração Mecânica 

Ar Difuso 

33



Decantador Secundário 

Retangular (manual) 

Circular (mecanizado) 

34



Fluxo intermitente - O que ? 

Todas as etapas do tratamento ocorrem dentro do reator 

Ciclos definidos: enchimento com ou sem aeração, 

aeração, sedimentação, drenagem do lodo tratado e 

repouso; 

A biomassa permanece no reator não havendo 

necessidade do sistema de recirculação de lodo; 

Exige a construção de mais de uma unidade do reator 

principal (uso intercalado / manutenção) 

É considerado um sistema de aeração prolongada (lodo já 

sai estabilizado) 

35



Fluxo intermitente - O que ? 

tanque de 

aeração 

decantador 

secundário 


36



37



O que ? 

Trata-se de um leito de percolação onde a biomassa 

permanece aderida no material de enchimento 

Eficiência em torno de 75 a 90% de remoção de DBO; 

São tanques circulares de diâmetros compatíveis com a 

vazão a ser tratada; 

Meio filtrante: pedra de brita ou material plástico; 

No meio filtrante forma-se uma película de biomassa 

aderida, de forma que ao passar o efluente pelo leito em 

direção ao dreno de fundo, essa biomassa adsorve a MO e 

as bactérias promovem sua digestão 

38



Ilustração 


39


Lagoa Estabilização 

O que ? 

São reservatórios escavados diretamente no solo, 

com a proteção de taludes e do fundo variando de 

acordo com o tipo de terreno 

É recomendado para tratar esgoto de pequenas 

comunidades ou efluentes de pequena vazões 

É considerado um sistema de tratamento biológico 

muito eficiente; 

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bactérias 

CO 2 

O 2 

algas 

zona aeróbia 

Reação aeróbica, 

presença: 

O 2 + MO Lodo 

+ CO 2 

zona facultativa (fotossíntese) 

zona anaeróbia 

Reação anaeróbica, 

quase ausência: 

O 2 e produz: 

Pouco lodo + energia 

41



Tipos de lagoas 

Geralmente o sistema é compostos de vários tipos 

de lagoas: lagoas facultativas, sistema de lagoas 

anaeróbias seguidas de lagoas facultativas, lagoas 

aeradas facultativas, sistema de lagoas aeradas de 

mistura completa seguida por lagoas de 

sedimentação; e lagoas de maturação 

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Lagoas Facultativas 

DBO particulada se sedimenta – lodo de fundo 

(decomposto anaerobiamente) 

DBO solúvel – permanece dispersa na massa líquida 

(decomposição se dá por bactérias facultativas) 

TDH > 20 dias 

Fotossíntese – O 2 para as bactérias – requer 

elevada área de exposição 

Retirada do lodo de fundo > 20 anos 

Simplicidade operacional 

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Lagoas Aeradas 

Funcionamento – lagoa 

facultativa 

Fornecimento de O 2 – artificial 

(aeradores mecânicos) 

TDH entre 5 e 10 dias 

Menor requisito de área 

Requerimento de energia 

elétrica 

Retirada do lodo de fundo < 5 

anos 

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Lagoas Aeradas de mistura completa 

seguidas por lagoas de sedimentação 

Elevado nível de aeração – biomassa em suspensão na 

massa líquida 

Maior eficiência do sistema 

TDH – 2 a 4 dias 

Biomassa sai com o efluente líquido – necessidade de uma 

lagoa de decantação (sedimentação dos sólidos – TDH de 2 

dias) 

Requer menor área entre as lagoas de estabilização 

Retirada do lodo – 2 a 5 anos 

45



Lagoa com macrófitas - 

Wetlands 

46



Principais Vantagens 

Baixo custo de implantação, operação e manutenção; 

Baixo gasto energético; 

Eficientes na remoção de matéria orgânica (70% - 

90%); 

Melhor adequação ao meio natural; 

Maior diversidade biológica -melhor ciclagem; 

Excelente remoção de patógenos; 

Produção de biomassa algal, a qual pode ser utilizada 

para a produção de proteína para consumo humano - 

reúso na psicultura 

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Elevados requisitos de área; 

Principais Desvantagens 

Performance variável com as condições climáticas; 

Efluentes com elevadas concentrações de nutrientes e 

sólidos em suspensão (algas); 

Possibilidade de geração de maus odores e 

proliferação de insetos; 

Possibilidade de produção de toxinas (algas) 

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Biodiscos 

O que é ? 

Neste sistema um conjunto de discos (plástico) 

gira em torno de eixo horizontal, metade do disco 

é imerso no efluente a ser tratado e a outra fica 

exposta ao ar; 

Similar ao filtro biológico (biomassa cresce 

aderida ao meio suporte) 

Bactérias formam uma película aderida a disco 

que, quando exposta ao ar, é oxigenada e depois 

quando novamente entra em contato com o 

efluente contribui para a oxigenação deste 

49


Biodiscos 

Ilustração 

50


Processos Anaeróbicos 

Quando são adequados ? 

Nas industrias que geram efluentes sem grandes 

variações em suas características, ex: 

Cervejeiras 

Molho de Tomate 

Refrigerantes 

Em geral, no que diz respeito a remoção de carga 

orgânica, tem eficiência média e devem ser 

complementados. 

Tem custos de implantação e operação inferiores 

aos sistemas aeróbios 

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Como é a bioquímica do processo? 

A digestão anaeróbia é um processo bioquímico complexo 

composto por várias reações sequenciais, cada uma com sua 

população bacteriana específica; 

Os microrganismos, que atuam na ausência de oxigênio 

molecular, promovem a transformação de compostos orgânicos 

complexos (carboidratos, proteínas e lipídios) em produtos mais 

simples como o metano e gás carbônico; 

Grande parte dos produtos da digestão anaeróbia é constituída 

por gases, que se desprendem da água residuária, formando 

uma fase gasosa = o Biogás. 

Fases: Hidrólise; Acidogênese; Acetogênese e Metanogênese 

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Quais os tipos? 

Efluentes Industriais 

RAFA (Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente) 

Efluentes Domésticos 

FAFA (Filtros Anaeróbios de Fluxo Ascendente) 

Fossa séptica 

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O que é? 

RAFA / UASB 

RAFA (Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente) ou 

UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) 

Também chamado de reator anaeróbio de manta de 

lodo (conc. de bactérias elevadas) 

No reator a biomassa cresce dispersa no meio, 

formando pequenos grânulos 

O efluente entra por baixo em fluxo ascendente 

No topo há uma estrutura cônica que possibilita a 

separação dos gases (CO 2 e metano) da biomassa 

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RAFA / UASB 

Considerações 

Área requerida para instalação é reduzida : 0,05 a 

0,10 m 2 /hab 

Baixa produção de lodo e já sai estabilizado; 

Maior controle sobre os maus odores 

Custos de implantação: 30,00 a 40,00 R$/hab. 

Custos operacionais: 1,50 a 2,00 R$/hab x ano 

Apesar das grandes vantagens, encontram 

dificuldades em produzir efluentes que se enquadrem 

aos padrões ambientais (pós-tratamento) 

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RAFA / UASB 

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RAFA e Biogás 

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Tratamentos Anaeróbio 

Sistemas Anaeróbios 

Há necessidade de Pós-Tratamento ? 

Esgoto Bruto 

(Afluente) 

Eficiências Típicas p/ 

Remoção de Poluentes 

Esgoto Tratado 

(Efluente) 

Legislação Ambiental 

(Padrão de Lançamento) 

Matéria Orgânica 

350 mg DBO/L 

40 a 85% 

Matéria Orgânica 

40~160 mg DBO/L 

60 mg DBO/L ou 

Eficiência > 60% 

Nutrientes 

30 mg NH 3 /L 

Baixa ou Nula 

Nutrientes 

30 mg NH 3 /L 

5 mg NH 3 /L 

Microrganismos 

10 5 ~ 10 8 

Baixa ( 1 log) 

Microrganismos 

10 4 ~ 10 7 

Não existe 

CF /100mL 

CF /100mL 

58


Anaeróbio + Aeróbio 

Aeróbios: 

Oxigênio é o aceptor final dos elétrons; 

Gera CO 2 , água e biomassa, 

Anaeróbios: 

Compostos químicos atuam como aceptor final dos 

elétrons 

Gera CH 4 , álcool, ácidos orgânicos e biomassa 

Obs: Em decorrência da alta quantidade de energia 

dos produtos finais dos processos anaeróbios, 

geralmente é necessário um posterior tratamento 

aeróbio 

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60



Reator RAFA + lodos ativados 

Vantagens: 

Substancial redução da produção de lodo 

Substancial redução no consumo de energia 

Pequena redução no volume total das unidades 

Redução no consumo de produtos químicos para desidratação 

Menor número de unidades diferentes a serem implementadas 

Menor necessidade de equipamentos 

Maior simplicidade operacional 

Desvantagem: 

Menor capacitação para remoção biológica de nutrientes (N e P) 

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Comparação 

Item Parâmetros / 

Unidades 

Convencional 

Aeração 

prolongada 

RAFA + 

lodo 

Idade do lodo Dias 4 a 10 18 a 30 6 a 10 

Eficiência de 

remoção 

DBO 

DQO 

SS(%) 

Amônia(%) 

N (%) 

P (%) 

Coliformes (%) 

85 – 95 

85 – 90 

85 – 95 

85 – 95 

25 – 30 

25 – 30 

60 – 90 

93 – 98 

90 – 95 

85 – 95 

90 – 95 

15 – 25 

10 – 20 

70 – 95 

85 – 95 

83 – 90 

85 – 95 

75 – 90 

15 – 25 


70 – 95 

Área requerida Área (m 2 /hab) 0,2 – 0,3 0,25 – 0,35 0,2 – 0,3 

Massa do lodo 

Custo 

(g ST/hab.dia) - antes 

(g ST/hab.dia) - depois 

Implantação (R$/hab) 

Operação (R$/hab.ano) 

60 – 80 

30 – 45 

80 – 150 


40 – 45 

40 – 45 

70 – 120 


20 – 30 

20 – 30 

60 – 100 

7 – 12 

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Sistemas combinados: Reator RAFA + lagoas 

de Polimento 

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Sistemas combinados: Reator RAFA + 

aplicação no solo 

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Onde Estudar a Aula de Hoje 

Nos Livros 

• Cavalcanti, José Eduardo W. de A. – Manual de 

Tratamento de Efluentes Industriais – ABES – 

Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e 

Ambiental ( Cap. 12 – Tratamento Biológicos) 

• Telles, Dirceu D´Alkmin & Costa, Regina Hellena 

Pacca Guimarães – Reúso da Água – Conceitos, 

Teorias e Práticas – Cap 6 (Tratamento de 

Efluentes)

Contato 

66

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