Tecnicas de Tratamentpo de Esgoto

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SENAI-RJ •
Tratamento 
de esgotos
Tratamento 
de esgotos
Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro
Eduardo Eugenio Gouvêa Vieira
Presidente
Diretor Geral do Sistema FIRJAN
Augusto Cesar Franco de Alencar
Diretor
Diretor Regional SENAI-RJ
Roterdam Pinto Salomão
Diretor
Diretor Regional SENAI-RJ
Andréa Marinho de Souza Franco
Diretora
SENAI-RJ
Rio de Janeiro 
2008
Tratamento 
de esgotos
Benito Piropo Da-Rin
José Nunes Vieira Neto
Miguel Freitas Cunha
Reginaldo Ramos
Tratamento de Esgoto
2008, 2ª ed.
SENAI – Rio de Janeiro
Diretoria de Educação
FICHA TÉCNICA
1ª edição, 2006
Gerência de Educação Profi ssional Luís Roberto Arruda
Superintendência de Recursos Humanos (CEDAE) Dejair Ferreira da Silva
Gerência de Produto Bernardo Schlaepfer
Coordenação Flávia Pinto de Carvalho
Seleção de Conteúdos (CEDAE) Benito Piropo Da Rin
 José Nunes Vieira Neto
 Miguel F. Cunha
 Reginaldo Ramos
Analista de Treinamento (CEDAE) Valdeci Francisco Baracho
Revisão Pedagógica Alda Lessa Bastos
Revisão Gramatical Marcia Cristina Carvalho de Brito
Projeto Gráfi co Artae Design & Criação
Diagramação Geferson Gomes Coutinho
2ª edição, 2008
Gerência de Educação Profi ssional Regina Helena Malta do Nascimento
Gerência Executiva SESI-SENAI Tijuca Bernardo Schlaepfer
Coordenação Angela Elisabeth Denecke
 Vera Regina Costa Abreu
Atualização dos Conteúdos (CEDAE) Benito Piropo Da Rin
 José Nunes Vieira Neto
 Miguel Freitas Cunha
 Reginaldo Ramos
Coordenação de Recrutamento, Seleção, Valdeci Francisco Baracho 
Treinamento e Desenvolvimento (CEDAE)
Revisão Pedagógica Gloria Micaelo
 Nina Rosa Aguiar
Revisão Gramatical e Editorial Rosy Lamas
Colaboração Mary Cristina da Rocha
Editoração Daniela de Oliveira
Edição revista e atualizada do material didático Técnicas de Tratamento de 
Esgoto, publicado pelo SENAI-RJ, em parceria com a CEDAE, em 2006.
GEP – Gerência de Educação Profi ssional
Rua Mariz e Barros, 678 – Tijuca
20270-903 – Rio de Janeiro – RJ
Tel.:(21) 2587.1323
Fax:(21 ) 2254.2884
E-mail: GEP@rj.senai.br
http://www.rj.senai.br
Sumário
1 
2
Apresentação .................................................................... 11
Uma palavra inicial ............................................................ 13
CARACTERÍSTICAS DOS ESGOTOS SANITÁRIOS.............. 21
1.1 Características físicas ................................................... 21
1.2 Características químicas ................................................ 25
1.3 Características biológicas .............................................. 30
AUTODEPURAÇÃO DOS CORPOS DE ÁGUA ....................... 37
2.1 Zonas características .................................................... 40
2.2 Autodepuração ............................................................ 42
PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS .................... 51
3.1 Tratamento preliminar .................................................. 52
3.2 Tratamento primário ..................................................... 52
3.3 Tratamento secundário ................................................. 53
3.4 Tratamento terciário ..................................................... 53
TRATAMENTO PRELIMINAR E PRIMÁRIO ........................ 57
4.1 Tratamento preliminar .................................................. 57
4.2 Tratamento primário e sistemas conjugados .................... 64
NOÇÕES DE BIOLOGIA SANITÁRIA ................................. 73
5.1 Organismos aeróbios e anaeróbios ................................. 73
5.2 Organismos autotrófi cos e heterotrófi cos ......................... 74
5.3 Organismos de interesse para o tratamento de esgotos ..... 75
5.4 Metabolismo dos seres vivos .......................................... 82
3
4
5
7
8
6 FILTROS BIOLÓGICOS .................................................... 896.1 Composição e funcionamento dos fi ltros biológicos ........... 89
6.2 Reator biológico rotativo de contato ................................ 100
LODOS ATIVADOS ........................................................... 105
7.1 Tanques de aeração ...................................................... 105
7.2 Constituição do lodo ativado .......................................... 106
7.3 Parâmetros de dimensionamento e operação ................... 107
7.4 Controle do processo .................................................... 117
7.5 Dimensionamento do sistema de aeração ........................ 126
7.6 Fornecimento de oxigênio.............................................. 130
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO ........................................... 149
8.1 Lagoas aeradas ............................................................ 149
8.2 Lagoas anaeróbias ....................................................... 150
8.3 Lagoas aeróbias ........................................................... 151
8.4 Lagoas de maturação ................................................... 152
8.5 Lagoas facultativas ....................................................... 152
8.6 Fatores intervenientes .................................................. 158
8.7 Dimensionamento ........................................................ 162
8.8 Lagoas em série ........................................................... 172
TRATAMENTO DO LODO .................................................. 177
9.1 Produção e tipos de lodo ............................................... 177
9.2 Disposição fi nal dos resíduos ......................................... 178
9.3 Fator econômico na seleção das técnicas ......................... 179
9.4 Técnicas de tratamento de lodo...................................... 181
9.5 Disposição fi nal ............................................................ 195
NOÇÕES DE MANUTENÇÃO E OPERAÇÃO DE EQUIPAMENTOS 
PARA TRATAMENTO DE ESGOTOS ................................... 205
10.1 Instalações elétricas ................................................... 206
10.2 Equipamentos ............................................................ 208
9
10
CONTROLE DE QUALIDADE E AMOSTRAGENS EM UMA ETE . 219
11.1 Parâmetros analíticos .................................................. 219
11.2 Possíveis pontos de coleta ........................................... 222
11.3 Amostragem: preparativos, material e técnicas 
gerais de coleta ................................................................. 223
DOENÇAS DE ORIGEM E VEICULAÇÃO HÍDRICA .............. 233
12.1 Doenças causadas por agentes microbianos e parasitários 233
Anexo - siglas utilizadas ..................................................... 247
Referências ....................................................................... 249
11
12
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Distribuição típica de compostos sólidos .............................23
Figura 2.1 Consumo de OD com o tempo, após o 
 lançamento de esgoto......................................................38
Figura 2.2 Reaeração com o tempo, após o lançamento de esgoto ........39
Figura 2.3 Curva de depleção de oxigênio ..........................................40
Figura 2.4 Zonas do curso de água após lançamento de esgoto ............42
Figura 2.5 Depleção total de oxigênio ...............................................43
Figura 2.6 Modelo simplifi cado do fenômeno de autodepuração ............46
Figura 6.1 Diagrama esquemático do fi ltro biológico............................91
Figura 6.2 Esquemas de recirculação ................................................96
Figura 6.3 Reator biológico rotativo de contato – RBC (acionado a ar) ...101
Figura 7.1 Variação das massas de substrato .....................................117
Figura 8.1Lagoa facultativa.............................................................153
Figura 8. 2 Gráfi co de Marais para projetos de lagoas facultativas ..........170
Figura 11.1 Fase líquida ....................................................................222
Figura 11.2 Tratamento do lodo .........................................................223
Figura 11.3 Garrafas coletoras em profundidade ..................................226
Figura 11.4 Draga de Petersen ...........................................................226
Figura 11.5 Draga de Eckman ...........................................................226
Figura 11.6 Disco Secchi ...................................................................227
LISTA DE TABELAS
Tabela 8.1 Taxas de aplicação de carga orgânica ............................. 163
Tabela 9.1 Relação temperatura-tempo de digestão ......................... 184
Tabela 11.1 Preservação de amostras por parâmetro de interesse ....... 228
Tabela 12.1 Microorganismos causadores de doenças ........................ 241
Tabela 12.2 Grupos de doença (AMAE)............................................. 242
SENAI-RJ 11
Apresentação
SENAI-RJ 11
Tratamento de esgotos - Apresentação
A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profi ssionais atualizações constantes. 
Até mesmo as áreas tecnológicas de ponta fi cam ultrapassadas em ciclos cada vez mais curtos, o que 
gera desafi os renovados a cada dia e obriga a educação a encontrar novas e rápidas respostas.
Nesse cenário, impõe-se a educação continuada, a qual exige que os profi ssionais busquem 
atualização constante – e os docentes e participantes dos cursos do Serviço Nacional de Apren-
dizagem Industrial – Departamento Regional do Rio de Janeiro, SENAI-RJ, incluem-se nessas 
novas demandas sociais.
É preciso, portanto, promover, tanto para os docentes como para os participantes da edu-
cação profi ssional, condições que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e 
aprender, favorecendo o trabalho de equipe, a pesquisa, a iniciativa e a criatividade, entre outros 
aspectos, e ampliando suas possibilidades de atuar com autonomia e de forma competente.
Como parte desse esforço para atender às necessidades do mercado de trabalho, a Com-
panhia Estadual de Águas e Esgotos – CEDAE e o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 
Departamento Regional do Rio de Janeiro – SENAI-RJ organizaram o curso de Tratamento de 
Esgotos em conformidade com as exigências legais da política de treinamento das pessoas que 
atuam nos processos dessa área industrial. Visa-se, assim, oferecer aos profi ssionais a oportu-
nidade de desenvolver as competências técnicas fundamentais à execução de suas atividades.
Este material didático tem como fi nalidade principal servir como apoio à aprendizagem e o 
seu conteúdo básico está estruturado em 12 unidades, sendo as nove primeiras responsáveis pelos 
principais processos de tratamento de esgoto, na sequência em que eles se apresentam na estação de 
tratamento (ETE) e as três últimas responsáveis por informações complementares sobre manutenção 
de equipamentos, controle de qualidade do produto e saúde. Ao fi nal encontra-se um quadro com 
o signifi cado das siglas aqui utilizadas e mais comumente empregadas nesse tipo de operação.
A CEDAE e o SENAI-RJ esperam que você, participante, alcance excelente proveito dos con-
teúdos aqui apresentados e que, ao utilizar as novas aprendizagens no seu dia-a-dia, o resultado 
seja uma prática profi ssional mais competente e também consciente da importância do trata-
mento adequado de esgotos para a saúde da população e para a preservação do meio ambiente. 
Compreenda que seu trabalho deve ser realizado sempre com segurança e qualidade.
SENAI-RJ 13
Tratamento de esgotos - Uma palavra inicial
Uma palavra inicial
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Meio ambiente...
Saúde e segurança no trabalho...
O que é que nós temos a ver com isso?
Sabemos a resposta, mas nunca é demais refl etir sobre esses dois pontos que merecem 
destaque: a relação entre o processo produtivo e o meio ambiente, além da questão da saúde 
e da segurança no trabalho.
As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzem os bens e serviços 
necessários e dão acesso a emprego e renda, mas, para atender a essas necessidades, precisam usar 
recursos e matérias-primas. Os impactos no meio ambiente, muito freqüentemente, decorrem 
do tipo de indústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz.
É preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sem-
pre retirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que “sobra” de volta no 
ambiente natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para produzir bens, altera-se 
o equilíbrio dos ecossistemas e arrisca-se chegar ao esgotamento de diversos recursos naturais que 
não são renováveis ou, quando o são, têm sua renovação prejudicada pela velocidade da extração, 
superior à capacidade da natureza de se recompor. É necessário fazer planos de curto e longo prazo 
para diminuir os impactos que o processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias 
precisam se preocupar com a recomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos seus traba-
lhadores e da população que vive ao seu redor.
Com o crescimento da industrialização e sua concentração em determinadas áreas, o problema 
da poluição aumentou. A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa, pois as emissões 
poluentes se espalham de um ponto fi xo para uma grande região, dependendo dos ventos, do curso 
da água e das demais condições ambientais, tornando difícil localizar, com precisão, a origem do 
problema. No entanto, é importante repetir que quando as indústrias depositam no solo os resí-
duos, quando lançam efl uentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, estão 
causando danos ao meio ambiente.
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Tratamento de esgotos - Uma palavra inicial
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O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contínua acumulação de lixo mostram a 
falha básica de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas 
por meio de processos de produção desperdiçadores, que produzem subprodutos tóxicos. 
Fabricam-se produtos de utilidade limitada que, fi nalmente, viram lixo, o qual se acumula nos 
aterros. Produzir, consumir e descartar bens dessa forma obviamente não é sustentável. 
Enquanto os resíduos naturais (que não podem, propriamente, ser chamados de “lixo”) 
são absorvidos e reaproveitados pela natureza, a maioria dos resíduos deixados pelas indústrias 
não têm aproveitamento para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser 
fatal. O meio ambiente pode absorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los. Mas, da mes-
ma forma que a Terra possui uma capacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua 
capacidade de receber resíduo também é restrita e a de receber resíduo tóxico é praticamente 
inexistente.
Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que 
considerem a preservação do ambiente como uma parte de sua missão. Isto quer dizer que se 
devem adotar práticas que incluam tal preocupação, introduzindo processos que reduzam o 
uso de matérias-primas e energias, diminuam os resíduos e impeçam a poluição.
Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de 
recursos é importante. Qualquer indústria deve então ter crescente preocupação com a quali-
dade, durabilidade, possibilidade de conserto e vida útil de seus produtos.
As empresas precisam não apenas continuar reduzindo a poluição, mas também buscar novas 
formas de economizarenergia, melhorar os efl uentes, reduzir o lixo e também o uso de matérias-
primas. Reciclar e conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo.
É difícil ter uma visão única que seja útil a todas as empresas. Cada uma enfrenta desafi os 
diferentes e pode se benefi ciar de sua própria visão de futuro. Ao olhar para o futuro, podemos 
decidir quais alternativas são mais desejáveis e trabalhar com elas.
No entanto, tanto os indivíduos quanto as instituições só mudarão suas práticas quando 
acreditarem que seu novo comportamento lhes trará benefícios – sejam eles fi nanceiros, para 
sua reputação e imagem ou para sua segurança.
A mudança de hábitos não é algo que possa ser imposto. Deve ser uma escolha de pesso-
as bem-informadas a favor de bens e serviços sustentáveis. A tarefa que se impõe é a de criar 
condições que melhorem a capacidade das pessoas escolherem, usarem e disporem de bens 
e serviços de forma sustentável.
Além dos impactos causados na natureza, diversos são os malefícios à saúde humana 
provocados pela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos 
produtivos alguns riscos à saúde e à segurança do trabalhador. Atualmente, os acidentes de 
trabalho constituem uma questão que preocupa os empregadores, empregados e governantes, 
uma vez que suas conseqüências afetam a todos.
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Tratamento de esgotos - Uma palavra inicial
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De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um comportamento seguro no 
trabalho, usando os equipamentos de proteção individual e coletiva; de outro, cabe aos em-
pregadores prover a empresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fi scalizar 
as condições da cadeia produtiva e a adequação dos equipamentos de proteção.
A redução do número de acidentes só será possível à medida que cada um – empregado, 
empregador e governo – assuma, em todas as situações, atitudes preventivas capazes de res-
guardar a segurança de todos.
Devemos considerar também que cada indústria possui um sistema produtivo próprio 
e, portanto, é necessário analisá-lo em sua especifi cidade para determinar seu impacto sobre 
o meio ambiente e a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos trabalhadores, 
propondo alternativas que possam levar à melhoria das condições de vida de todos.
Da conscientização, partimos para a ação: cresce cada vez mais o número de países, empre-
sas e indivíduos que vêm desenvolvendo ações que contribuem para proteger o meio ambiente 
e cuidar da nossa saúde. Mas, isso ainda não é sufi ciente... faz-se necessário ampliar tais ações, 
e a educação é um valioso recurso que pode e deve ser usado para atingir esse objetivo. Assim, 
iniciamos nosso curso conversando sobre o meio ambiente, a saúde e a segurança no trabalho, 
lembrando que, no exercício profi ssional diário, o operador deve agir de forma harmoniosa 
com o ambiente, zelando também pela segurança e saúde de todos no trabalho.
Agora tente responder novamente à pergunta que inicia este texto. Meio ambiente, saúde 
e segurança no trabalho – o que é que eu tenho a ver com isso? Depois é partir para a ação. 
Cada um de nós é responsável. Vamos fazer a nossa parte?
POLÍTICA INSTITUCIONAL DE MEIO AMBIENTE DA NOVA CEDAE
I – Dos princípios:
1. Visão sistêmica da questão ambiental que permita o planejamento de ações integradas 
em conformidade com o conceito de desenvolvimento sustentável.
2. Obediência à legislação ambiental, que deve ser vista como instrumento para que a 
Nova Cedae atinja os seus objetivos.
3. Planejamento das ações que vise a preservação, conservação e recuperação dos re-
cursos hídricos de forma sustentável.
4. Promoção de capacitação, treinamento e participação em ações de educação ambi-
ental, no que se refere às atividades da Companhia, que visem ao aperfeiçoamento de 
processos e incorporação de novas tecnologias na busca da melhoria contínua.
5. Parceria institucional com entidades que desenvolvam atividades diretamente rela-
cionadas à conservação e preservação do meio ambiente.
16 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Uma palavra inicial
6. Consolidação e disseminação interna e externamente da cultura, conhecimentos e 
experiências relacionadas com o meio ambiente na Nova Cedae.
7. Máximo rigor com o veto a produtos e serviços aplicados em obras e atividades que 
não resguardem a qualidade ambiental.
8. Valorização e fomento à pesquisa, desenvolvimento e consolidação de tecnologia, 
voltados à conservação do meio ambiente, principalmente dos recursos hídricos.
II – Dos objetivos:
1. Estabelecer princípios, critérios, diretrizes e conceitos que orientem a Nova Cedae 
na condução das atividades e ações que tenham como meta alcançar excelência na 
prestação de serviços de saneamento ambiental e uma melhor qualidade de vida e 
bem-estar social para a população da área de atuação desta Companhia.
2. Defi nir responsabilidades, alinhar conceitos e estabelecer posturas para toda a Com-
panhia, principalmente para áreas diretamente envolvidas com a questão ambiental e 
no relacionamento com órgãos e instituições afi ns, mercado e a sociedade em geral.
3. Criar condições para disseminar e consolidar os conceitos e atividades da Companhia 
relativas ao meio ambiente junto à comunidade interna e externa, visando:
 a educação sanitária e ambiental; 
 o cumprimento da legislação pertinente; 
 o relacionamento adequado com órgãos e instituições que regulamentam a questão 
ambiental, principalmente nos assuntos relacionados com os recursos hídricos. 
III – Das diretrizes estratégicas:
1. Todos os projetos devem contemplar:
 uso racional e desenvolvimento sustentado dos recursos hídricos; 
 conservação, proteção e recuperação do meio ambiente; 
 viabilidade técnica, econômica, fi nanceira, ambiental e social; 
 atendimento à legislação ambiental; 
 envolvimento sistemático dos órgãos gerenciais regionais da Companhia no tratamen-
to e decisões das questões ambientais das suas respectivas bacias hidrográfi cas; e 
 busca da certifi cação das atividades da Companhia pela ISO 14000. 
SENAI-RJ 17
Tratamento de esgotos - Uma palavra inicial
2. O relacionamento com os órgãos ofi ciais gestores do meio ambiente, entidades da 
sociedade civil e com o mercado deve ser pautado por:
1. ética; 
2. transparência; 
3. espírito de cooperação constante e sinergia; e
4. empenho na recuperação, proteção e conservação da quantidade e qualidade dos recur-
sos hídricos e racionalização do uso de recursos naturais e combate ao desperdício. 
3. A Nova Cedae deve agir:
 pró-ativamente no sentido de marcar a sua imagem como uma Companhia que se ca-
racteriza pela preocupação com o meio ambiente e com o saneamento ambiental; 
 pró-ativamente na formulação e aperfeiçoamento da legislação ambiental. 
4. Todas as ações e iniciativas relativas ao meio ambiente devem ser executadas de forma 
descentralizada pelos órgãos gerenciais:
 seguindo diretrizes padronizadas, quando fi zerem seus contatos, de assuntos rotinei-
ros, diretamente com órgãos externos; 
 em sintonia com a diretoria colegiada, quando fi zerem seus contatos, de assuntos não 
rotineiros, diretamente com órgãos externos; 
 lembrando que o processo de verifi cação da viabilidade ambiental é parte integrante 
dos planos diretores e que os projetos devem ser elaborados no âmbito das respec-
tivas diretorias, com assessoria da Superintendência de Gestão Ambiental – SGA e 
da Assessoria Jurídica – AJUR, no que couber; 
 que devem consolidar equipe especializada para coordenar e apoiar ações na elabo-
ração dos estudos de viabilidade ambiental; e
 que terão participação direta nas atividades de licenciamento e de obtenção de outorgaexecutadas pela SGA. 
IV. Das disposições fi nais:
1. A comissão designada pela O.S. no 8.252, de 14 de abril de 2004, responsável pela 
elaboração dessa Política, passa a ser denominada Grupo Executivo de Meio Ambi-
ente – GEMA.
2. Será da competência do GEMA propor, implementar, acompanhar e avaliar a efi cá-
cia do Sistema de Gestão Ambiental, bem como o seu desempenho ambiental, em 
consonância com a Política Institucional de Meio Ambiente da Nova Cedae e o seu 
Regimento Interno.
(Aprovada na Reunião de Diretoria de 28 de junho de 2004)
1
Nesta unidade...
 
Características dos 
esgotos sanitários
Características físicas
Características químicas
Características biológicas
SENAI-RJ 21
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
1. Características 
dos esgotos sanitários
Vamos iniciar conhecendo um pouco sobre as características físicas, químicas e biológicas 
do que denominamos genericamente de esgotos sanitários. Também conhecidos como “águas 
servidas”, “águas residuárias”, “despejos líquidos”, “esgotos” ou “efl uentes líquidos”, esses efl u-
entes são resíduos líquidos resultantes da utilização doméstica ou industrial da água de abas-
tecimento. Como carregam substâncias agressivas ao meio ambiente adicionadas durante o 
próprio processo de utilização da água, devem ser encaminhados a um destino fi nal adequado 
(eventualmente após tratamento). Por conseguinte, é indispensável conhecer a natureza des-
tas substâncias e qual o efeito de seu lançamento no meio ambiente para escolher a forma de 
descarte que minimize os danos ambientais. 
Aqui vamos abordar com maior ênfase as características de um determinado tipo de 
efl uente líquido: os esgotos sanitários de origem domiciliar. Essas características variam de 
região para região, de acordo com diversos fatores como clima, hábitos da população, dis-
ponibilidade de água potável e outros, porém sem se afastarem demasiadamente de certos 
valores centrais.
Tais características decorrem de substâncias ou impurezas adicionadas à água durante 
a sua utilização e são classifi cadas em físicas, químicas e biológicas, de acordo com o agente 
introduzido no processo. 
1.1 Características físicas 
As características físicas dos esgotos sanitários de origem domiciliar a serem observadas 
são: presença de matéria sólida, temperatura, cor e odor.
22 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
1.1.1 Presença de matéria sólida 
O esgoto consiste basicamente de água. O conteúdo de matéria sólida raramente ultrapassa 
0,1 % da massa total do efl uente. Portanto, a água representa 99,9 % deste total. Contudo, a 
presença de sólidos, mesmo em porcentagem reduzida, assume grande importância sanitária 
em virtude de seus efeitos nocivos sobre o meio ambiente. Estes sólidos, além de serem adi-
cionados durante a utilização da água, podem provir de infi ltrações na rede de esgotos e de 
substâncias dissolvidas na própria água de abastecimento.
Sólidos totais 
O conteúdo total de sólidos em uma amostra de esgotos, denominado sólidos totais, é 
defi nido como o resíduo remanescente após evaporação a 105ºC da totalidade da água contida 
em um volume conhecido da amostra. Geralmente é expresso em mg/L. 
Os sólidos totais podem ainda ser subdivididos em: sólidos em suspensão ou dissolvidos 
e sólidos fi xos ou voláteis.
Na primeira subdivisão, temos:
 Sólidos em suspensão (RNF) - são aqueles que fi cam retidos no meio fi ltrante quando 
se submete um volume conhecido de amostra à fi ltragem. O meio fi ltrante é escolhido 
de forma que o diâmetro mínimo da partícula retida seja de 0,1µ. O nome “sólidos em 
suspensão”, tem sido considerado inadequado, considerando-se que a determinação 
é feita por fi ltração e que partículas sólidas de diâmetro aparente inferior a 0,1µ não 
fi cam retidas no fi ltro. Modernamente, sugere-se sua substituição pela expressão mais 
apropriada “Resíduo Não-Filtrável”, ou RNF.
 Sólidos dissolvidos - são obtidos pela diferença entre os valores das massas de sólidos 
totais e de sólidos em suspensão ou RNF. Sendo assim, e considerando a forma como 
foram determinados, os sólidos dissolvidos incluem, além das substâncias presentes 
em solução verdadeira, uma certa massa de substâncias em suspensão coloidal.
Entendemos que a denominação sólidos dissolvidos parece imprópria, 
sendo mais pertinente a designação sólidos filtráveis. Entretanto, por 
ser mais usual, vamos adotá-la em nosso estudo. 
SENAI-RJ 23
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
Na segunda maneira de subdividir os sólidos totais, e que pode ser aplicada tanto aos RNF 
quanto aos sólidos dissolvidos, temos:
 Sólidos fi xos (inertes) - são defi nidos como o resíduo remanescente após o total de 
sólidos da amostra ter permanecido em estufa aquecida à temperatura de 600 ºC por 
30 minutos. 
 Sólidos voláteis - já a massa de sólidos voláteis é obtida por diferença entre as massas 
de sólidos totais e fi xos, posto que sólidos voláteis são aqueles perdidos por volatil-
ização durante a determinação da massa de sólidos fi xos.
De uma forma geral os sólidos fi xos servem, em primeira aproximação, como indicador 
da parcela de substâncias minerais contidas na amostra, enquanto os voláteis podem servir, 
de forma grosseira, como indicação da parcela de matéria orgânica.
Observe na Figura 1.1 as concentrações de matéria sólida tipicamente encontradas em 
uma amostra de esgoto doméstico, assim como as porcentagens em que usualmente se dis-
tribuem.
Além das análises descritas para medir as concentrações em mg/L de matéria sólida pre-
sente no esgoto, usa-se ainda a determinação dos denominados sólidos decantáveis. Medidos 
em ml/L, eles são defi nidos como o volume ocupado pelos sólidos sedimentados, após decan-
tação de 1 hora, em vasilhame padrão denominado Cone Imhoff. Trata-se de análise expedita 
normalmente realizada pelo próprio operador de uma estação de tratamento de esgotos e 
também extremamente útil como ferramenta de controle de efi ciência de determinadas uni-
dades de tratamento. No entanto, apesar de tradicional, há que se notar que sua denominação 
é errônea, sendo mais correta a de sólidos sedimentáveis (posto que partículas sólidas não 
decantam, sedimentam). 
Figura 1.1 – Distribuição típica de compostos sólidosã í ó
24 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
1.1.2 Temperatura 
Em geral, a temperatura do esgoto doméstico é ligeiramente mais elevada que a da água 
de abastecimento, em virtude da adição de água quente aos despejos. No Brasil ela costuma 
variar de região para região, porém mantendo-se quase sempre na faixa entre 15ºC e 25ºC.
A temperatura é uma característica importante porque pode gerar modifi cações na biota 
do corpo receptor de um despejo que tenha temperatura muito diferente da natural do corpo 
d’água provocando aumento ou redução da rapidez das reações químicas e do metabolismo 
bacteriano. Além disso, a variação da temperatura exerce infl uência sobre a solubilidade dos 
gases, especialmente o oxigênio.
Biota: conjunto de seres vivos de um determinado ecossistema. 
Corpo receptor: qualquer coleção de água superfi cial que recebe o lança-
mento de efl uentes líquidos.
1.1.3 Cor 
A cor do esgoto doméstico serve como indicador 
de seu estado de septicidade. Em geral, o esgoto novo 
ou fresco apresenta coloração cinza claro. À proporção 
que vai envelhecendo, sua coloração se torna castanha 
ou marrom e a matéria orgânica presente começa a ser 
atacada pelas bactérias existentes no próprio esgoto, 
com a concomitante redução do teor de oxigênio dis-
solvido. Na medida em queprosseguem as reações de 
decomposição da matéria orgânica, aumenta o con-
sumo do oxigênio dissolvido e sua concentração pode 
cair a zero. Isto faz com que o esgoto entre no chamado 
estado séptico, atingindo a coloração negra.
A cor dos despejos industriais depende do tipo de 
indústria, da matéria-prima empregada e do processo 
industrial. Em geral, cada tipo de despejo apresenta cor 
peculiar, que pode variar, no mesmo despejo, em de-
corrência da natureza da operação industrial executada 
em uma dada ocasião. 
Septicidade: 
q u a l i d a d e 
ou caráter de 
séptico; que causa 
putrefação ou infecção.
Variações ines-
peradas de cor 
significam adi-
ção de um produto não-
habitual e podem impli-
car em modifi cações nas 
demais características dos 
despejos.
SENAI-RJ 25
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
1.1.4 Odor 
O odor do esgoto sanitário deve-se aos gases produzidos pela decomposição da matéria 
orgânica. O esgoto recém-produzido apresenta odor desagradável, porém não tão repulsivo 
quanto o produzido pelo esgoto séptico quando, após a queda do teor de oxigênio dissolvido 
a zero, determinados microrganismos passam a decompor a matéria orgânica com elevada 
produção de gás sulfídrico, que se desprende do líquido, provocando a corrosão dos condutos 
e um cheiro repugnante.
As considerações anteriormente apresentadas em relação à cor dos despejos 
industriais também se aplicam ao seu odor.
1.2 Características químicas 
A composição química das diversas substâncias presentes no esgoto doméstico é extrema-
mente variável, pois depende de diversos fatores que incluem os hábitos da população. Ultima-
mente, com a crescente variedade de novos produtos químicos para uso doméstico disponíveis 
no mercado, o grau de complexidade da composição química das substâncias presentes nos 
esgotos tipicamente domésticos tem aumentado signifi cativamente, sendo exemplo notório 
a presença de detergentes em concentrações cada vez maiores. 
Quanto aos despejos industriais, sua composição química também depende essencial-
mente do tipo de indústria, da matéria-prima utilizada e do processo industrial. É, portanto, 
bastante variável. Há despejos industriais com características tipicamente inorgânicas (in-
dústrias metalúrgica, siderúrgica, e outras) e orgânicas (indústrias de alimentos, frigorífi cos, 
laticínios, etc.). Existem ainda indústrias que geram efl uentes de ambos os tipos (indústria 
química, petroquímica, refi narias, etc.).
A seguir, vamos abordar apenas os compostos ou categorias de compostos que, em função 
de suas características, podem exercer alguma infl uência no corpo receptor ou nos processos 
de tratamento de esgotos.
26 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
1.2.1 Substâncias inorgânicas 
As substâncias inorgânicas presentes nos esgotos não possuem grande importância sani-
tária, exceto se forem tóxicas. 
A presença de substâncias tóxicas, freqüente nos despejos industriais, é ra-
ramente constatada nos esgotos domésticos em concentrações que possam 
afetar a biota do corpo receptor ou a saúde de pessoas ou animais.
Dentre as substâncias inorgânicas usualmente encontradas nos esgotos domésticos são 
importantes, do ponto de vista da engenharia sanitária, os compostos de nitrogênio, fósforo 
e enxofre.
Compostos de nitrogênio e fósforo 
A importância desses compostos decorre do fato de serem nutrientes básicos para as algas. 
Como tal, se forem descarregados em excesso em corpos receptores com certas características, 
tais como lagos ou estuários de pequena renovação de água, podem contribuir para que haja 
excessiva proliferação de algas, dando margem ao fenômeno denominado eutrofi zação do corpo 
líquido. Neste caso pode ser necessária a remoção de tais compostos antes do lançamento do 
efl uente sanitário ao corpo receptor.
Compostos de enxofre 
Compostos de enxofre são importantes pela facilidade que apresentam de serem reduzi-
dos bioquimicamente em condições anaeróbicas a gás sulfídrico por organismos específi cos 
(sulfobactérias). O gás sulfídrico (H
2
S), além de apresentar mau cheiro característico e ser 
extremamente tóxico em elevadas concentrações, pode ser oxidado bioquimicamente a ácido 
sulfúrico (H
2
SO
4
) e causar sérios problemas de corrosão nas galerias de esgoto.
1.2.2 Matéria orgânica 
Uma porcentagem elevada dos sólidos contidos nos esgotos domésticos e em certos despejos 
industriais é formada por matéria orgânica. Estes compostos têm enorme importância sanitária 
devido à possibilidade de serem estabilizados através da oxidação bioquímica aeróbia (ou seja: serem 
consumidos como alimento por organismos presentes no corpo receptor que fazem uso de oxigênio 
SENAI-RJ 27
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
em seu metabolismo). Em função disso o consumo de matéria orgânica pode reduzir a concentração 
de oxigênio dissolvido dos corpos receptores a níveis impróprios à vida das espécies que necessi-
tam de oxigênio livre para subsistir (organismos aeróbios), provocando assim um forte desequilíbrio 
na distribuição de espécies do ecossistema constituído pelo corpo receptor desses esgotos.
Os principais grupos de substâncias orgânicas presentes nos esgotos são:
 proteínas (40% a 60 %);
 carboidratos (25% a 50 %); e 
 matérias graxas (10 %). 
A uréia também é encontrada em proporções razoáveis, porém apenas no esgoto fresco, 
devido à sua tendência de se decompor rapidamente (e gerar compostos de nitrogênio). 
Além destas substâncias, existem outras, em menor proporção, que se apresentam sob 
forma bastante variada, ou seja, desde moléculas muito simples até aquelas de extrema com-
plexidade estrutural. Podemos citar, entre elas, algumas de importância sanitária, tais como 
fenóis, detergentes e alguns pesticidas. Nos últimos anos tem sido constatada, nos esgotos, a 
presença destas últimas substâncias em concentrações cada vez mais representativas.
Avaliação do conteúdo da matéria orgânica 
Em função da extrema variedade e da alta complexidade molecular das substâncias orgâni-
cas presentes nos esgotos, uma análise quantitativa de tais substâncias torna-se praticamente 
impossível devido à difi culdade de execução e ao seu alto custo.
Por essa razão foi desenvolvido um método prático para avaliar, ou quantifi car indireta-
mente, o conteúdo orgânico de uma amostra de esgoto. 
Ao reconhecer que o maior inconveniente causado pela presença de matéria orgânica no 
esgoto é a sua capacidade de consumir, por oxidação bioquímica, o oxigênio existente no corpo 
receptor, considera-se que uma avaliação indireta de seu conteúdo possa consistir, justamente, 
na medida da quantidade de oxigênio necessário para estabilizá-la bioquimicamente. Esse 
processo oferece dupla vantagem, ou seja:
 avaliar, apenas, a quantidade de matéria orgânica biodegradável, isto é, aquela que 
contribui diretamente para o consumo do oxigênio livre no corpo receptor; e 
 medir a quantidade de oxigênio necessária à estabilização da matéria orgânica, isto 
é, a quantidade do oxigênio do corpo receptor que será consumida.
Para compreender como tal medida se torna possível, é preciso entender o processo pelo 
qual o oxigênio é consumido no corpo receptor. Com esse objetivo, vamos então examinar, 
ainda que superfi cialmente, o metabolismo dos organismos aeróbios. 
28 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
Os organismos aeróbios utilizam o oxigênio livre (não-combinado) dos ambientes em que 
vivem para a manutenção do seu ciclo vital. Todos os animais superiores, além de muitas espé-
cies de microrganismos,são seres aeróbios, organismos que se utilizam do oxigênio disponível 
no ambiente para reagir com a matéria orgânica e fazer dela fonte de energia e matéria prima 
para gerar material celular. Sua energia vital é obtida, exatamente, pela oxidação bioquímica 
de parte da matéria orgânica. O processo bioquímico pelo qual ocorre a oxidação é muito 
complexo e se denomina metabolismo. 
Embora complexa, a produção de energia vital pelo processo metabólico pode ser com-
parada, grosseiramente, com o desempenho de um motor à combustão, no qual são introduzidos 
oxigênio e combustível (alimento, no caso do metabolismo). Através da combustão (oxidação), 
a energia é liberada e os produtos decorrentes da queima, ou seja, as substâncias oxidadas, são 
descarregadas no ambiente. No processo metabólico, a matéria orgânica (alimento) é biodegra-
dada (combinada bioquimicamente com o oxigênio livre para produzir a energia necessária 
à manutenção da vida) sendo eliminada para o ambiente na forma de produtos parcialmente 
oxidados (excrementos), ainda como matéria orgânica, porém em um estágio de estabilização 
mais elevado. 
Os fenômenos descritos ocorrem em qualquer ambiente em que coexistam alimentos, seres 
aeróbios e oxigênio livre. Por exemplo: se um despejo com alto conteúdo de matéria orgânica 
biodegradável (alimento) for lançado em um corpo de água com elevado teor natural de oxigênio 
dissolvido, os organismos aeróbios existentes no corpo líquido e no próprio despejo, encon-
trando condições ambientais propícias, vão se multiplicar rapidamente e consumir o oxigênio 
disponível. Caso as circunstâncias permitam, eles irão exaurir completamente o oxigênio livre 
do corpo receptor, causando sérios prejuízos ecológicos.
Demanda bioquímica de oxigênio (DBO) 
Um dos métodos desenvolvidos para avaliar o conteúdo orgânico de uma amostra de es-
goto, a seguir descrito de forma simplifi cada, é uma análise denominada Demanda Bioquímica 
de Oxigênio (DBO). Na verdade, a DBO possibilita a transposição para laboratório do próprio 
fenômeno que se processa na natureza. Vejamos como realizá-la:
 colher um certo volume de amostra de esgoto e diluí-la em um volume conhecido de água 
destilada, na qual foi previamente dissolvido oxigênio em uma concentração conhecida;
 incubar essa amostra por um período fi xo (usualmente cinco dias) e em temperatura 
constante (20ºC);
 transcorrido este período, medir a concentração de oxigênio dissolvido e encontrar, 
por diferença, a quantidade de oxigênio utilizada para estabilizar bioquimicamente 
a matéria orgânica contida no volume da amostra utilizada; e
SENAI-RJ 29
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
 com base na quantidade de oxigênio utilizada para estabilizar bioquimicamente a 
matéria orgânica presente no volume de amostra analisado, calcular proporciona-
lmente a quantidade necessária para estabilizar a matéria orgânica contida em um 
litro de esgoto; assim, a DBO é encontrada em mg/L.
Como os esgotos domésticos já contêm elevado número de microrganismos 
aeróbios, não é necessário semeá-los no frasco a ser incubado. Na análise 
de despejos industriais, porém, esse procedimento geralmente é imprescin-
dível.
A DBO obtida conforme acima descrito também é denominada “DBO a cinco dias” ou 
DBO5. Isso não signifi ca que o consumo de oxigênio deixe de existir depois de cinco dias. Na 
verdade, o consumo só vai cessar após um período de cerca de 20 dias. Mas, aguardar todo esse 
tempo para conhecer os resultados de uma análise de laboratório pode ser de pouca valia para 
executar, por exemplo, o controle da operação de uma estação de tratamento de esgotos. Por 
isso foi adotado o período de cinco dias como padrão, considerando que, após esse tempo, cerca 
de 2/3 do consumo total de oxigênio já foi exercido e a maior parte dos compostos orgânicos 
carbonatados já se encontra estabilizada, restando, apenas, em sua maioria, os compostos 
nitrogenados.
A Demanda Bioquímica de Oxigênio é um parâmetro de importância fun-
damental para os diversos processos de tratamento de esgoto. Portanto, é 
essencial compreender os seus princípios básicos.
Demanda química de oxigênio (DQO) 
Apesar de ser considerado como padrão, o período de cinco dias para obter o resultado 
de uma análise de DBO pode representar uma espera muito longa ou ser de pouca utilidade 
quando se pretende avaliar a necessidade de oxigênio para estabilizar a totalidade das substân-
cias orgânicas de uma amostra (e não apenas a fração biodegradável). Para enfrentar situações 
desse tipo foi então desenvolvido outro método de análise denominado Demanda Química 
de Oxigênio (DQO). 
Nesta análise utiliza-se um enérgico agente oxidante, normalmente o dicromato de po-
tássio ou permanganato de potássio, em meio ácido, para oxidar a totalidade dos compostos 
orgânicos presentes no esgoto e, assim, calcular a quantidade de oxigênio consumida. Como, 
30 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
exceto em casos muito especiais, mais compostos são oxidados por via química do que por via 
bioquímica, os resultados da DQO são, em geral, maiores do que os obtidos da DBO de uma 
mesma amostra.
 Para muitos tipos de esgoto é possível correlacionar os resultados da DBO 
com os da DQO, o que é vantajoso, pois a análise da DQO é executada em 
três horas enquanto a da DBO necessita de cinco dias de espera.
Carbono orgânico total (COT ou TOC) 
Uma avaliação direta do conteúdo orgânico de uma amostra de despejo pode ainda ser 
obtida através do parâmetro denominado Carbono Orgânico Total (COT), que mede a concen-
tração, em mg/L, do elemento carbono ligado a moléculas orgânicas. A análise é efetuada com 
o uso de equipamentos especiais que levam à combustão controlada todo o conteúdo de um 
pequeno volume de amostra e possibilitam medir a massa de gás carbônico assim gerada. Sua 
utilização é rara para esgotos sanitários, sendo mais comum em despejos industriais.
1.3 Características biológicas 
Do ponto de vista sanitário, as características biológicas são aquelas relativas aos principais 
grupos de microrganismos presentes nos esgotos, em especial os patogênicos e aqueles utilizados 
quer nos processos biológicos de tratamento de esgotos, quer como indicadores de poluição.
1.3.1 Principais grupos de microrganismos 
presentes no esgoto 
Veremos dois grupos: os protistas e os vírus.
Protistas
Os protistas constituem o grupo mais importante de microrganismos usualmente encon-
trados nos esgotos domésticos; em seguida estão os vírus. Vejamos a sua importância para a 
engenharia sanitária. Fazem parte desse grupo as bactérias, as algas e os protozoários.
SENAI-RJ 31
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
Bactérias 
Certamente são as mais importantes, não somente pelo fato de haver entre elas diver-
sas espécies patogênicas, transmissoras das chamadas doenças de veiculação hídrica, 
como também pelo extraordinário papel que desempenham nos processos de tratamento 
biológico, promovendo a estabilização da matéria orgânica. 
Entre as bactérias, encontram-se os organismos do grupo coliforme, cuja 
utilidade será discutida adiante.
Algas 
Existem em pequena quantidade nos esgotos domésticos, mas podem ser encontradas 
em elevadíssimas concentrações nos efl uentes das chamadas lagoas de estabilização. 
A presença de algas em grande quantidade em um efl uente lançado a um corpo receptor 
pode resultar sérios inconvenientes para este corpo receptor seja pelos problemas causados 
à captação eventual de água para abastecimento, seja pelo fenômeno conhecido como 
fl oração de algas, comum em corpos de água com elevada concentração de nutrientes(corpos de água eutrofi zados).
Protozoários 
Os protozoários existentes no esgoto e de interesse para a engenharia sanitária incluem 
amebas, fl agelados e ciliados livres. Esses organismos se alimentam de bactérias e outros 
parasitas; são considerados essenciais para a manutenção do equilíbrio biológico, em 
processos de tratamento biológico.
Patogenicidade: é 
a capacidade que 
um organismo 
possui de causar 
doenças em outros 
organismos.
Vírus 
A importância dos vírus para a engenharia sanitária se deve à 
patogenicidade de certas espécies. Eles são altamente resistentes ao 
tratamento biológico e aos processos usuais de desinfecção, podendo 
subsistir por longo tempo nos esgotos ou nos corpos receptores. As 
experiências têm mostrado que a sua remoção é extremamente difí-
cil; por isso, nos dias atuais, várias pesquisas estão em andamento 
com a fi nalidade de buscar soluções para o problema.
32 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
1.3.2 Organismos utilizados como indicadores 
de poluição 
Conforme mencionado, os esgotos domésticos contêm uma enorme variedade de micror-
ganismos, alguns dos quais patogênicos, que precisam ser controlados.
Quando certa vazão de esgotos é lançada em um corpo receptor, se o ambiente não for 
propício à propagação dos organismos patogênicos, sua concentração vai paulatinamente 
decrescendo seja por diluição, por morte ou decaimento bacteriano. Mas o isolamento e a 
contagem desses seres exigiriam uma técnica de laboratório demorada, acurada e onerosa. 
Procurou-se, então, encontrar um grupo de organismos, de fácil determinação e de contagem 
simples em laboratório, que pudesse ser associado à poluição fecal, para servir como indica-
dor desse tipo de degradação. Com esse propósito foi selecionado o grupo dos organismos 
coliformes. 
Embora não sendo, em geral, patogênicos, os organismos do grupo coliforme passaram a 
ser utilizados com indicadores de poluição fecal porque existem em abundância no intestino 
humano e são excretados com as fezes. Isso signifi ca que uma água com elevada contagem 
de coliformes pode também conter organismos patogênicos, enquanto uma água isenta de 
coliformes é considerada segura, do ponto de vista sanitário.
A medida da quantidade de organismos do grupo coliforme presentes em uma amostra 
denomina-se colimetria. A técnica usualmente empregada para sua determinação consiste 
no chamado teste presuntivo, baseado na capacidade dos coliformes, e apenas deles, de fer-
mentar a lactose, com produção de gás, quando incubados no meio de cultura adequado e em 
temperatura conveniente. A incubação é realizada com diferentes diluições de uma mesma 
amostra e os resultados são submetidos a uma análise estatística e expressos através da unidade 
NMPcoli/100ml (Número Mais Provável de organismos do grupo coliforme encontrados em 
100ml de amostra). 
É possível, através de técnica específi ca, determinar em laboratório o NMP de 
organismos coliformes de origem fecal cultivando-os em um meio não propí-
cio ao desenvolvimento de outras espécies. Esta determinação denomina-se 
colimetria fecal.
SENAI-RJ 33
Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
O resultado da colimetria não representa a concentração real dos organismos na amostra, 
mas apenas uma estimativa baseada em análise estatística. Portanto, trata-se apenas de um 
indicador de poluição. Caso seja desenvolvido um processo para eliminar unicamente coli-
formes, o que é possível do ponto de vista técnico, ainda assim a contaminação vai persistir, 
pois os organismos patogênicos, eventualmente presentes, lá irão permanecer. Na verdade, 
essa tentativa de eliminar uma ferramenta efi ciente de controle só serviria para “esconder” a 
contaminação. 
Nas unidades referentes a tratamento biológico de efl uentes orgânicos vol-
taremos ao estudo dos microrganismos com ênfase em seu metabolismo.
2
Nesta unidade...
 
Autodepuração dos 
corpos de água
Zonas características
Autodepuração
SENAI-RJ 37
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
2. Autodepuração dos 
corpos de água
Um corpo de água, em seu estado natural, constitui um ecossistema. Nele coexistem nu-
merosos organismos que se relacionam entre si e com o próprio ambiente. Qualquer modifi ca-
ção introduzida, seja nas espécies vivas, seja no ambiente, pode trazer conseqüências nefastas 
que podem incluir a ruptura do equilíbrio ecológico.
No ecossistema, alguns seres vivos se alimentam de substâncias existentes no ambiente. 
Outros se alimentam de organismos vivos, vegetais ou animais. Esta teia complexa de elementos 
forma a chamada “cadeia alimentar”.
Com exceção dos chamados microrganismos anaeróbios, todos os demais que vivem 
no corpo d’água necessitam de oxigênio livre (dissolvido no meio líquido) para realizar seu 
metabolismo.
O oxigênio existe em abundância na atmosfera e tem a propriedade de ser solúvel em água. 
O teor máximo (saturação) de oxigênio dissolvido (OD) na água depende de diversos fatores, 
inclusive a temperatura.
Vale destacar que a 25ºC o teor de saturação de OD em água limpa é de 
8,26 mg/L.
A existência de seres vivos no meio líquido implica o consumo de certa quantidade de OD. 
Caso não houvesse o contínuo suprimento de oxigênio, a tendência seria baixar o teor de OD 
até níveis que impossibilitassem a sobrevivência dos organismos. A morte de alguns peixes, 
por exemplo, pode ocorrer em ambientes com teores de OD iguais ou inferiores a 5mg/L. 
38 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
Por outro lado, os cursos de água têm a capacidade de absorver oxigênio da atmosfera 
(reaeração) para suprir aquele consumido no seu interior. Mas essa capacidade depende de 
diversos fatores, dentre os quais:
 a temperatura;
 o estado de agitação das águas;
 o efeito dos ventos;
 a velocidade do curso de água; e
 o próprio teor de oxigênio dissolvido no líquido (quanto mais baixo o OD, mais rapi-
damente se dá a reaeração).
 Além do oxigênio suprido diretamente pela atmosfera, o corpo líquido 
recebe oxigênio fornecido pelas plantas aquáticas através do fenômeno 
denominado fotossíntese a ser abordado adiante.
Portanto, em condições naturais, há equilíbrio entre o oxigênio consumido pelos seres vivos e o 
oxigênio fornecido ao corpo líquido. Equilíbrio este que mantém o teor de OD em um nível estável. 
Quando certa quantidade de esgoto é lançada em um corpo líquido, há uma tendência de 
rompimento do equilíbrio devido à avidez do esgoto por oxigênio (DBO). Com o consumo de OD 
pelo esgoto (a rigor, pelos organismos que se alimentam da matéria orgânica contida neste esgoto, 
como veremos adiante), o nível de OD no corpo líquido diminui. Caso não houvesse reaeração a 
tendência seria que este nível baixasse continuamente, no princípio com rapidez, depois de forma 
mais lenta, até atingir níveis extremamente baixos conforme mostra a Figura 2.1, onde a abscissa 
(t) representa o tempo decorrido após o lançamento do esgoto e a ordenada (c) a quantidade de 
oxigênio consumida. O momento do lançamento do esgoto está caracterizado na fi gura como t
0
, 
assim como a quantidade inicial de oxigênio no corpo líquido, c
0
. A linha pontilhada c
s 
representa 
a quantidade de oxigênio no ponto de saturação para esse corpo líquido.
Figura 2.1 – 
Consumo de OD com 
o tempo, após o 
lançamento de esgoto
F
C
o
l
SENAI-RJ 39
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
 O curso de água, no entanto, é capaz de recuperar oxigênio em virtude do fenômeno da 
reaeração (reposição de oxigênio). A capacidade do líquido de receber oxigênioé função, en-
tre outros parâmetros, do próprio teor de OD: quanto menor este teor, maior será a diferença 
entre ele e o teor de saturação e mais rápida será a captura de oxigênio. Como, à medida que 
o oxigênio é reposto, menor se torna essa diferença, a rapidez com que o oxigênio é capturado 
diminui quando o teor de OD cresce. Assim, a quantidade de oxigênio recuperada pelo curso 
de água varia de acordo com a Figura 2.2.
Figura 2.2 – Reaeração com o tempo, após o lançamento de esgoto
Nessas condições, o teor de OD no curso de água sofre as infl uências opostas das duas 
ações acima descritas: uma tendência a cair devido ao consumo e uma tendência a recuperar-
se devido à reaeração. 
No início do fenômeno, quando a massa de OD consumido é maior que a de OD recuperado, 
o teor de OD no corpo líquido irá cair até atingir seu valor mínimo (ponto crítico). Mas, a partir 
do momento que o consumo de OD tornar-se menor que a massa reposta por reaeração, seu 
nível no corpo líquido irá subir até, eventualmente, recuperar as condições existentes antes 
do lançamento. Portanto, o fenômeno se desenrola como a soma das duas curvas vistas ante-
riormente. No início, o teor de OD do corpo líquido cai (enquanto o consumo de OD for maior 
que o OD fornecido pela reaeração), até atingir o ponto crítico, ou seja, quando os dois valores 
se igualam. A partir deste ponto começa então a subir (quando o OD fornecido já é maior que 
o consumido), até atingir o valor existente antes do lançamento do esgoto. 
A variação do teor de OD do corpo líquido é representada esquematicamente na Figura 2.3.
Figura 2 2 Reaeração com o tempo após o lançamento de esgoto
40 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
A variação do teor de OD ao longo do curso de água causada pelo consumo de oxigênio 
devido ao lançamento de esgotos e sua recuperação devida ao fenômeno da reaeração pode 
exercer grande infl uência sobre as condições ambientais do ecossistema constituído pelo corpo 
de água. Isto porque há uma correspondência entre os diversos níveis de OD e determinados 
organismos capazes de se ambientar às condições vigentes. Assim, a situação ou circunstância 
apresentada pelo curso de água determina a formação de zonas ao longo das quais há predo-
minância de determinados organismos. 
A biota existente antes do lançamento, adaptada a um nível de OD mais elevado, começa 
a sofrer modifi cações à proporção que o OD vai caindo. E, assim, à jusante do lançamento, 
podem ser distinguidas as zonas características do estado do curso de água, que correspondem 
ao nível de OD. 
 Jusante: direção em que vaza a maré, ou para onde corre um curso 
de água. 
2.1 Zonas características 
Ao longo do curso de água, após o lançamento de uma determinada vazão de esgotos, 
dependendo da proporção entre esta vazão e a do curso de água, pode-se distinguir a forma-
ção das seguintes zonas características: degradação, decomposição ativa, recuperação e água 
limpa. Elas serão resumidamente descritas a seguir, com ênfase no que toca à sua localização, 
ao nível de OD e aos seres vivos nelas presentes.
Figura 2.3 – Curva de depleção de oxigênioFigura 2 3 Curva de depleção de oxigênio
SENAI-RJ 41
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
Zona de degradação 
Localiza-se logo após o lançamento. A água apresenta-se turva e escura. Os sólidos 
sedimentáveis do esgoto tendem a se depositar no fundo, onde entram em decomposição 
anaeróbica. O OD cai rapidamente e pode-se constatar a presença de gás carbônico e amônia 
provenientes da decomposição.
Os peixes e outras formas de vida mais complexas podem ser extintos ou expulsos. Sub-
sistem alguns fungos e grande número de bactérias.
Zona de decomposição ativa 
Localiza-se abaixo da zona de degradação e corresponde aos níveis mais baixos de OD. 
Caracteriza-se pela decomposição anaeróbica em toda a massa líquida, sendo também ob-
servada a formação de bolhas de gás. Porções de lodo podem afl orar à superfície, formando 
escuma negra. Há desprendimento de mau cheiro.
As formas de vida se limitam, em sua maioria, a microrganismos anaeróbicos; os fungos 
desaparecem. As formas de vida mais complexas são representadas por alguns vermes e larvas 
de insetos.
Na zona de decomposição ativa localiza-se o “ponto crítico”, onde o teor de 
OD pode chegar a zero em caso de poluição maciça. 
Zona de recuperação 
Localiza-se após a zona de decomposição ativa e corresponde a um lento crescimento 
do nível de OD. Como a maior parte da matéria orgânica já foi parcialmente estabilizada nas 
zonas de montante, diminui o consumo de OD, cujo nível tende então a subir em virtude da 
quantidade de oxigênio fornecida pela reaeração ser superior ao consumo.
O gás carbônico e a amônia decrescem e nota-se a presença de nitratos e nitritos, prove-
Montante: di-
reção da nas-
cente do curso 
de água. 
nientes da mineralização da matéria orgânica. O número 
de bactérias diminui devido à redução da matéria orgâni-
ca que lhes serve de alimento.
Reaparecem os fungos e algumas algas. Começam 
a reaparecer algumas plantas aquáticas e certos peixes 
mais resistentes.
42 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
Zona de água limpa 
Devido ao fenômeno da reaeração, o curso de água recupera tanto o seu teor de OD, resta-
belecendo o equilíbrio, quanto a aparência de seu estado natural. 
Os organismos aeróbios inferiores crescem em quantidade, devido à ação fertilizante da 
poluição (massa de nutrientes lançada no ecossistema) e servem de alimento às formas de 
vida mais complexas, que reaparecem. O rio retorna, então, às suas características de nor-
malidade.
A correspondência entre as zonas descritas e a curva de OD do corpo líquido é mostrada 
na Figura 2.4.
Figura 2.4 – Zonas do curso de água após lançamento de esgoto
2.2 Autodepuração 
Conforme vimos, após receber uma carga de poluição, os cursos de água, embora sofram 
modifi cações em suas características, tendem a restabelecer por processos naturais as condições 
existentes antes do lançamento dos esgotos. Este fenômeno é conhecido como autodepuração, 
isto é, a capacidade do curso de água de receber uma determinada carga poluidora e eliminá-
la, gradativamente, mediante ações naturais.
É evidente que, caso se pretenda manter o nível mínimo de OD (ponto crítico) acima de 
um dado valor, existe um certo limite na carga poluidora a ser lançada no corpo receptor. Se as 
necessidades de oxigênio para estabilizar a matéria orgânica contida no esgoto lançado forem 
demasiadamente elevadas, todo o OD do corpo receptor poderá ser consumido e, no ponto 
crítico, ocorrerá ausência total de OD. Dependendo da carga poluidora, esta situação pode se 
prolongar por um longo trecho do rio, o que é altamente indesejado. A curva de OD do corpo 
receptor terá, então, o aspecto mostrado na Figura 2.5.
Figura 2 4 – Zonas do curso de água após lançamento de esgoto
SENAI-RJ 43
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
 vazão do corpo receptor; e
 taxa de reaeração, que quantifi ca o oxigênio disponível para suprir as necessidades da carga 
poluidora.
Conhecidos esses elementos, pode-se então determinar o teor mínimo de OD no ponto 
critico.
2.2.1 Modelo de Streeter e Phelps 
O tratamento matemático do problema, descrito a seguir de forma simplifi cada, é de autoria 
de Streeter e Phelps. Esses autores consideram que o défi cit D de oxigênio (isto é, a diferença entre 
o teor de saturação de OD e o teor de OD medido num tempo t após o lançamento do despejo) 
pode ser expresso como a soma algébrica das duas tendências já mencionadas, ou seja:
 redução devida ao consumo deO
2
 correspondente à DBO exercida pelo despejo (des-
oxigenação); e 
 crescimento devido à reposição natural de O
2
 (reaeração).
O aumento do défi cit causado pela DBO exercida ao longo do tempo é diretamente 
proporcional a essa mesma DBO, sendo K
1
 o coefi ciente de proporcionalidade. Podemos, 
então, escrever:
Onde:
dD
d
 = variação (aumento) do défi cit de OD devido à desoxigenação.
L = DBO exercida após o tempo t.
K
1
 = constante de desoxigenação.
dt = variação do tempo t.
Figura 2.5 – Depleção total de oxigênio
Equação 2.1
Fi 2 5 D l ã t t l d i ênio
A carga poluidora lançada 
ao corpo de água irá determinar 
a necessidade total de oxigênio a 
ser consumido. Ela depende da 
vazão de esgoto lançado e da DBO 
deste esgoto. Já a capacidade de 
autodepuração vai depender dos 
seguintes fatores:
 teor de OD do corpo recep-
tor antes do lançamento;
dD
d
 = K
1
Ldt
44 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
A identifi cação do número da equação é importante para futuras referências 
ao longo do texto.
Por outro lado, o estudo da transferência de gases nos mostra que a rapidez com que esse 
fenômeno se processa é proporcional à diferença entre a concentração do gás no líquido e a 
concentração de saturação deste gás no líquido, ou seja, no nosso caso, a diminuição do dé-
fi cit de oxigênio devido à reaeração é diretamente proporcional ao próprio défi cit, o que nos 
permite escrever:
Equação 2.2
Onde:
dD
r
 = variação (decréscimo) do défi cit de OD devido à reaeração natural.
K
2
 = constante de reaeração.
D = défi cit de oxigênio.
A variação total do défi cit de OD ao longo do tempo será então representada pela soma 
algébrica dos dois efeitos:
Equação 2.3
Equação 2.4
Onde K
1
 assume o mesmo valor que na Equação 2.1. 
 
Na prática, para usar a (Equação 2.3), a DBO exercida deverá ser expressa em função da 
DBO de primeiro estágio da mistura despejo/água do corpo receptor (L
0
), através da conhecida 
equação da estabilização da DBO:
SENAI-RJ 45
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
Isto feito, pode-se integrar a Equação 2.3, substituindo também o valor de L pelo expresso 
na Equação 2.4, o que nos leva à expressão do défi cit de OD, aqui identifi cado pela letra D:
 
Onde:
D
0
 = défi cit inicial de OD, ou seja, défi cit de OD imediatamente à montante do lançamento 
do despejo.
A Equação 2.5 evidencia que o défi cit de OD passa por um ponto notável. Trata-se do défi cit 
máximo, que corresponde ao teor mínimo de OD encontrado no ponto crítico. O tempo gasto 
para atingir o ponto crítico, t
c
, poderá então ser obtido através da determinação da abscissa 
deste ponto notável, representada por:
 
O valor de t
c
 permitirá calcular o défi cit crítico, D
c
, ou seja, o défi cit de O
2
 encontrado no 
ponto crítico:
 
 A concentração de OD no ponto crítico (C
c
, a menor concentração a ser encontrada no 
corpo receptor) poderá então ser expressa por:
 
Onde:
C
s
 = concentração de saturação de O
2
 no corpo receptor para as condições dadas de tem-
peratura e salinidade.
Equação 2.5
Equação 2.6
Equação 2.7
Equação 2.8
46 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
A Figura 2.6, a seguir, representa grafi camente as Equações 2.1, 2.2 e 2.5, utilizadas para o 
estudo simplifi cado do fenômeno de autodepuração dos cursos de água.
Este modelo simplifi cado pode ser utilizado como uma primeira aproximação para o 
modelo matemático do fenômeno de autodepuração. Os possíveis desvios que ele apresenta 
são devidos ao fato de não serem consideradas:
 a demanda de OD causada pelo lodo orgânico, possivelmente presente no fundo do 
curso de água (demanda bentônica);
 a redução do consumo de OD, devido à possível sedimentação da parcela de matéria 
orgânica representada por sólidos em suspensão; e
 a possível introdução de oxigênio produzido por fotossíntese pelos organismos 
clorofi lados. 
Demanda bentônica: demanda advinda de animal ou vegetal que vive no 
fundo dos cursos de água. 
 As duas primeiras ações descritas tendem a se equilibrar, e a terceira é, 
geralmente, considerada desprezível, o que explica a extensa utilização do 
modelo apresentado.
Figura 2.6 – Modelo simplifi cado do fenômeno de autodepuraçãoFigura 2 6 Modelo simplificado do fenômeno de autodepuração
SENAI-RJ 47
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
2.2.2 Determinação dos coefi cientes K1 e K2 
Os coefi cientes K
1
 e K
2
 podem ser determinados experimentalmente. O valor de K
1
 depende 
tanto da velocidade das reações bioquímicas (portanto, da temperatura e da possível presença 
de substâncias tóxicas ou inibidoras) quanto da presença de uma biota adaptada ao substrato 
orgânico contido no despejo. 
Caso não se disponha de valores determinados experimentalmente, pode-se adotar para 
K
1
 o valor de 0,17dia-1 em rios que já receberam considerável carga orgânica à montante. Caso 
contrário, e quando a DBO de primeiro estágio da mistura esgoto-água do corpo receptor for 
inferior a 12mg/L, sugere-se para K
1
 o valor de 0,1dia-1. Esses valores se aplicam para tempera-
tura de 20ºC. E a variação de K
1
 com a temperatura pode ser expressa por:
 
Onde:
(K
1
)
T
 = valor de K
1
 na temperatura T.
(K
1
)
20
 = valor de K
1
 a 20ºC.
O valor de K
2
 depende, principalmente, das condições de escoamento do curso de água 
(velocidade, profundidade, turbulência), que podem facilitar ou difi cultar o fenômeno de reae-
ração natural. Alguns autores propõem formulações matemáticas que fornecem o valor de K
2
 
em função das condições de escoamento. As principais são as propostas por Owens, Edwards 
e Gebbs, para rios com velocidades entre 0,03 e 1,5m/s e profundidades entre 0,12 e 3,30m 
(conforme Equação 2.10), e por O’Connor, para rios com velocidades compreendidas entre 
0,15 e 0,5m/s e profundidades entre 0,3 e 9m (conforme Equação 2.11).
Equação 2.9
Equação 2.10 Equação 2.11
Onde:
V = velocidade de escoamento do curso de água, em m/s.
H = profundidade, em m.
48 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
As Equações 2.10 e 2.11 fornecem os valores de K
2
 para temperatura de 20ºC. Já a correção 
de temperatura poderá ser feita pela equação a seguir.
Equação 2.12
O modelo de Streeter e Phelps é de fácil aplicação e permite não apenas 
avaliar a extensão do curso de água atingido pelos efeitos do lançamento 
do despejo como também determinar os teores de OD ao longo do trecho 
afetado, com aproximação aceitável para a maioria dos casos práticos. Mas 
deve-se notar que trata-se de um modelo expedito usado apenas para estimativas. 
Atualmente existem modelos matemáticos sofi sticados, tridimensionais, que, 
com o uso de computadores, permitem avaliar com grande precisão as condições 
do corpo receptor após receber uma determinada carga de esgotos.
3
Nesta unidade...
 
Processos de 
tratamento de esgotos
Tratamento preliminar
Tratamento primário
Tratamento secundário
Tratamento terciário
SENAI-RJ 51
Tratamento de esgotos - Processos de tratamento de esgotos
3. Processos de tratamento 
de esgotos
Na literatura técnica é usual a subdivisão dos processos de tratamento de esgotos em 
fases ou estágios, a saber: 
 preliminar; 
 primário; 
 secundário; e 
 terciário. 
Embora seja amplamente utilizada, deve-se notar que esta classifi cação é inteiramente 
arbitrária e não se apóia em qualquer critério científi co. Mais racional seria adotar um critério 
que agrupasseas operações ou processos de tratamento segundo os fundamentos teóricos nos 
quais se baseia a obtenção de seus parâmetros de dimensionamento e operação, que seria:
 operações unitárias (aquelas que utilizam apenas mecanismos físicos);
 processos químicos unitários; e 
 processos biológicos unitários. 
Entretanto, como a classifi cação usual é de emprego amplo e já estabelecido, será aqui 
adotada.
Nesta unidade veremos um breve resumo de cada um dos quatro tipos de processos, 
identifi cando as operações que os compõem. Nas unidades seguintes abordaremos em mais 
detalhes os principais tratamentos de cada grupo.
52 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Processos de tratamento de esgotos
3.1 Tratamento preliminar 
Etapa inicial do tratamento de esgotos - considera-se parte da fase preliminar as operações 
destinadas à remoção de:
 sólidos grosseiros (através de grades, peneiras e desintegradores); e
 areias (através de caixas de areia e ciclones).
3.2 Tratamento primário 
O tratamento primário é defi nido como a seqüência de operações destinadas a remover 
sólidos em suspensão (quando a remoção é feita por diferença de densidade) e a realizar os 
procedimentos adicionais necessários ao tratamento dos materiais removidos. Portanto, inclui 
os seguintes processos.
 Remoção de sólidos em suspensão:
- decantação simples; 
- decantação com adição de coagulantes ou polieletrólitos;
- fl otação por ar dissolvido;
- sistemas conjugados (tanques Imhoff e fossas sépticas); e
- microgradeamento.
 Tratamento do material removido (lodo)
 Espessamento:
- espessadores por gravidade;
- espessadores por fl otação; e
- centrifugação.
 Estabilização:
- digestão aeróbia;
- digestão anaeróbia;
- tratamento químico;
- tratamento térmico; e
- compostagem.
 Condicionamento:
- condicionamento químico; 
- elutriação; e
- condicionamento térmico.
SENAI-RJ 53
Tratamento de esgotos - Processos de tratamento de esgotos
 Remoção de umidade:
- secagem natural;
- fi ltração a vácuo;
- centrifugação; e
- fi ltração à pressão (fi ltros prensa)
 Incineração:
- fornalhas de múltiplos estágios;
- leitos fl uidizados. 
 Destino fi nal:
- lançamento no oceano;
- utilização como adubo; e
- disposição no terreno.
3.3 Tratamento secundário 
Classifi cam-se como tratamento secundário os processos biológicos utilizados para 
estabilizar bioquimicamente a matéria orgânica contida no esgoto bruto ou no efl uente do 
tratamento primário, assim como para efetuar a remoção e a disposição fi nal ou reciclagem 
das substâncias formadas no processo biológico. Inclui as seguintes operações:
 Filtração biológica.
 Lagoas de estabilização (aeróbias, facultativas e anaeróbias).
 Lodos ativados e suas variantes.
 Tratamento anaeróbio de efl uentes líquidos.
3.4 Tratamento terciário 
São considerados como parte do tratamento terciário os processos destinados a remover do 
efl uente do tratamento secundário substâncias em solução, partículas fi namente divididas em 
suspensão, poluentes ou impurezas específi cas. Inclui as seguintes operações:
 Desinfecção por cloração ou ozonização.
 Filtração.
 Adsorção por carvão ativado.
 Osmose reversa.
 Deionização.
 Remoção de nutrientes.
4
Nesta unidade...
Tratamento preliminar 
e primário
 Tratamento preliminar
 Tratamento primário e 
sistemas conjugados
SENAI-RJ 57
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
4. Tratamento preliminar e 
primário
Por cuidarem essencialmente da remoção de sólidos, faremos nesta unidade uma abor-
dagem conjunta dos tratamentos preliminar e primário.
4.1 Tratamento preliminar 
O tratamento preliminar se destina à remoção de sólidos grosseiros e areias. Recebeu 
este nome em virtude de pouco ou nada alterar as principais características dos esgotos, prati-
camente não afetando a carga poluidora (já que não reduz signifi cativamente seja a DBO, a 
concentração de sólidos em suspensão ou a colimetria). 
Quando usado na cabeceira de uma estação de tratamento de esgotos, sua função é pre-
parar os esgotos para tratamento nas unidades subseqüentes evitando obstruções causadas 
pelos sólidos grosseiros em tubulações e dispositivos de tratamento e assoreamentos causados 
pelas areias em canais e unidades de tratamento. 
Quando usado imediatamente à montante de um lançamento, visa evitar inconvenientes 
estéticos devido à presença de materiais sólidos fl utuantes e prevenir o assoreamento do corpo 
líquido nas imediações do ponto de lançamento em razão da deposição de areias. 
4.1.1 Remoção de sólidos grosseiros 
A remoção de sólidos grosseiros é executada tanto à montante de uma estação de tratamento 
ou elevatória – a fi m de proteger as bombas, tubulações e demais unidades de tratamento – quanto 
à montante de um lançamento de esgotos, visando a proteção do corpo receptor apenas do 
ponto de vista estético. 
58 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
A operação pode ser realizada através de:
 Grades: retenção e posterior remoção do material retido entre as barras de uma grade 
metálica, que deve ser encaminhado ao destino fi nal (geralmente o mesmo do lixo 
urbano).
 Crivos: idem, em placas perfuradas.
 Peneiras ou microgrades: idem, em dispositivos formados por malhas ou peneiras 
metálicas.
 Trituradores (ou desintegradores): retenção, moagem e devolução do material ao 
esgoto.
Grades 
A operação de gradeamento é efetuada obrigando o fl uxo dos esgotos a atravessar uma 
grade metálica de barras paralelas. O líquido e os sólidos de dimensões inferiores ao espaça-
mento entre as barras atravessam o dispositivo enquanto os sólidos de dimensões superiores 
permanecem retidos na grade. 
A remoção do material retido pode ser feita manual ou mecanicamente. 
A remoção manual é feita por meio de um ancinho cujo espaçamento entre dentes é igual 
ao espaçamento entre as barras da grade. O operador maneja o ancinho de modo a fazê-lo 
penetrar entre as barras, junto ao fundo do canal da grade, e arrasta o material retido para 
fora do canal. 
A limpeza mecânica é realizada através de rastelo (ancinho mecânico) acionado por motor 
elétrico, comandado por meio de temporizador ou por sensor da diferença de nível entre os 
trechos de montante e jusante de grade, pois à proporção que o material vai se acumulando 
junto às barras da grade a perda de carga no canal de grades aumenta fazendo subir o nível de 
montante. Quando esse desnível atinge um valor predeterminado, o rastelo é acionado.
As grades podem ser instaladas verticalmente ou inclinadas em ângulo de 45° a 60º com 
a horizontal. 
As grades de limpeza manual devem ser inclinadas para facilitar a remoção do material.
O volume do material removido por uma grade é bastante variável, pois 
depende das características dos esgotos, dos hábitos da população e do 
espaçamento entre barras. A título de estimativa, pode-se adotar a faixa de 
0,1 litros a 0,025 litros de material por metro cúbico de esgoto tratado.
SENAI-RJ 59
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
Classifi cação das grades 
Quanto ao espaçamento entre barras, as grades se classifi cam em:
 fi nas (menor que 2cm);
 médias (de 2 a 4cm); e
 grosseiras (maior que 4cm).
Grades grosseiras em geral são usadas à montante de elevatórias ou em locais de onde 
a remoção do material retido é muito difícil. Essas grades geralmente são seguidas de grades 
médias ou fi nas situadas em um ponto mais à jusante.
Crivos 
Crivos são placas metálicas perfuradas instaladas transversalmente em um canal por onde 
fl ui o esgoto. O líquido passa pelosfuros e os sólidos, de dimensões superiores ao tamanho dos 
orifícios, são retidos na placa e se acumulam em uma caçamba situada em sua parte inferior. 
A operação de limpeza é realizada da seguinte forma:
1. uma comporta situada no canal deve ser fechada, à montante do crivo;
2. o dispositivo deve ser içado por meio de cabo de aço e manivela; 
3. os sólidos da caçamba devem ser removidos manualmente; e 
4. o dispositivo deve ser recolocado na posição de operação e abre-se a comporta.
Os crivos são pouco usados devido à difi culdade em realizar a operação de 
limpeza e à elevada perda de carga que provocam.
Peneiras 
As peneiras são telas metálicas interpostas ao fl uxo dos esgotos. Geralmente são utilizadas 
quando se deseja remover sólidos de pequenas dimensões. Podem ser montadas em discos 
rotativos, tambores giratórios ou molduras metálicas de acionamento vertical. 
A remoção do material retido se dá por meio de jato de água, sob pressão, que atravessa 
o dispositivo em sentido contrário ao fl uxo dos esgotos. O volume do material retido pode ser 
estimado entre 15 a 25 1itros por habitante, por ano.
60 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
Em casos especiais, quando há escassez de área disponível e dependendo do processo de trata-
mento subseqüente, pode-se utilizar peneiras de malhas fi nas em substituição aos decantadores 
primários, o que permite obter efi ciência de remoção de sólidos em suspensão da ordem de 20%.
Microgrades 
A operação de microgradeamento consiste em fazer o fl uxo de esgotos atravessar uma 
superfície formada por fi os de aço ligeiramente espaçados, de modo a criar uma grade de 
pequena abertura. 
O espaçamento entre fi os (ou abertura da micrograde) varia de 0,025mm a 2,5mm.
A pequena abertura da grade viabiliza a retenção de sólidos de dimensões extremamente 
reduzidas, o que permite a utilização do dispositivo para:
 substituir decantadores primários à montante da unidade de tratamento biológico 
com grande economia de área, porém com menor efi ciência de remoção de sólidos 
em suspensão (que raramente ultrapassa os 30%);
 remover sólidos fl utuantes à montante de lançamento submarino de esgotos; ou 
 remover algas do efl uente de lagoas de estabilização.
As microgrades podem ser de dois tipos: tambor rotativo e estáticas.
Tambor rotativo 
A micrograde tipo tambor rotativo consiste em um tambor de eixo horizontal cuja superfície 
curva é formada pela grade metálica. Sua operação consiste em obrigar o fl uxo de esgotos a 
atravessar transversalmente o tambor. O líquido pode atravessar inteiramente o tambor, nele 
penetrando de cima para baixo na região próxima a sua geratriz superior e dele saindo pela parte 
inferior, ou pode atravessá-lo apenas de dentro para fora, penetrando pela parte central.
No primeiro caso o material é retirado da superfície externa do tambor por meio de lâmina 
fi xa, cuja função é raspar esta superfície à proporção que o tambor executa seu movimento 
Colmatar: tapar 
fendas ou brechas, 
relacionada a 
entupimento.
de rotação. O fato da micrograde ser atravessada pelo esgoto em 
ambos os sentidos, força o fenômeno conhecido por “autolimpeza”, 
arrastando para fora as pequenas partículas, eventualmente retidas 
entre os fi os, evitando que se colmate.
No segundo caso, o material retido na região interna do tambor 
é removido por jato de água que atravessa de fora para dentro a 
superfície do tambor nas proximidades de sua geratriz superior e 
encaminha o material a canal suspenso, situado longitudinalmente, 
em seu interior.
SENAI-RJ 61
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
Em alguns países, como o Chile, peneiras ou microgrades têm sido utiliza-
das com alguma freqüência para tratamento de esgotos imediatamente à 
montante de emissários submarinos.
Trituradores 
Trituradores ou desintegradores são unidades que capturam os sólidos grosseiros do esgoto 
bruto, reduzem seu tamanho por trituração ou corte e, em seguida, devolvem o material ao 
esgoto. Geralmente utilizam lâminas giratórias que se movimentam entre as fendas horizontais 
de um tambor vertical atravessado pelo esgoto. Os sólidos retidos nas fendas sofrem redução 
de tamanho e penetram no tambor com o esgoto.
Segundo seus fabricantes, a vantagem deste tipo de dispositivo é eliminar as operações 
de remoção e destino fi nal do material retido. Entretanto, existem desvantagens que precisam 
ser também consideradas, tais como:
 produção de mau cheiro; 
 abrasão pelas areias; 
 colmatação (em virtude da retenção de materiais fi brosos como estopas e tecidos); e
 sobrecarga dos decantadores e digestores devido ao aumento da afl uência de sólidos 
a estas unidades.
Colmatação: ter-
mo muito utiliza-
do para o ato de 
colmatar, embora 
colmatagem seja o 
termo encontrado 
nos dicionários.
Estática 
As microgrades estáticas consistem de telas inclinadas que for-
mam uma superfície por onde o esgoto é obrigado a escoar. O líquido 
atravessa a superfície e é removido pela parte inferior da unidade. Os 
sólidos retidos vão rolando sobre a superfície inclinada até caírem 
em um depósito externo. 
Os fi os metálicos que formam a micrograde têm um perfi l cujo 
formato impede a acumulação de material entre os espaços visando 
evitar a colmatação do dispositivo.
Periodicamente o operador deve aplicar sobre toda a superfície 
um jato de água de alta pressão para remover partículas eventual-
mente nela retidas.
62 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
Como regra geral, recomenda-se a utilização deste tipo de dispositivo apenas em situa-
ções onde a remoção do material grosseiro retido nos demais dispositivos seja extremamente 
inconveniente.
4.1.2 Remoção de areias 
A remoção de areias é promovida à montante de uma estação elevatória ou de tratamento 
de esgotos com os seguintes objetivos:
 proteger da abrasão as bombas e tubulações;
 evitar o assoreamento de canalizações ou unidades de tratamento; e
 facilitar o transporte do material removido nos decantadores.
Como as areias removidas dos esgotos são constituídas por substâncias minerais não 
passíveis de decomposição, elas podem ser encaminhadas ao mesmo destino fi nal dos sólidos 
grosseiros removidos na grade.
Os principais tipos de dispositivos utilizados para remoção de areias dos esgotos sanitários são:
 caixas de areia; e
 ciclones.
Caixas de areia
São unidades de tratamento que promovem a separação das areias por diferença de densi-
dade (sedimentação) em virtude do fenômeno (operação unitária) denominado sedimentação 
discreta. 
Geralmente, as caixas de areia são dimensionadas para reter partículas de diâmetro médio 
igual ou superior a 0,2mm. A velocidade horizontal do fl uxo em seu interior deve se situar em 
torno dos 0,30m/s já que, acima de 0,40m/s, poderia haver o arraste de partículas de menor 
diâmetro e, abaixo de 0,20m/s, poderia ocorrer a sedimentação de partículas de matéria 
orgânica.
As caixas de areia podem ser de fl uxo horizontal ou do tipo vortex. As primeiras consistem 
em canais ou tanques de pequena profundidade e fundo horizontal, atravessados pelo esgoto, 
nos quais as partículas de areia são retidas por sedimentação. As do tipo vortex são tanques 
circulares, em planta e de fundo tronco-cônico, nos quais o esgoto penetra tangencialmente 
e a separação das areias ocorre pela centrifugação provocada pelo movimento de rotação do 
líquido no interior da unidade. Neste caso, a remoção de areias se dá pela combinação das ações 
SENAI-RJ 63
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
de sedimentação e da força centrífuga geradapelo fl uxo helicoidal no interior da unidade. O 
material retido se deposita no fundo e o líquido é removido pelo centro, junto à superfície da 
unidade.
Caixas de areia com remoção manual devem ser sempre instaladas com, no mínimo, duas 
unidades em paralelo, pois a operação de limpeza exige a paralisação de uma delas. Por isso 
deve-se prover um volume adicional no fundo da unidade com profundidade de 0,2m ocupando 
toda a extensão do canal para acumular a areia até a época de limpeza. 
O nível de areia deve ser medido periodicamente e, quando a capacidade máxima de 
acumulação for atingida, a unidade deve ser esgotada e a areia retirada por meio de pás, baldes 
ou caçambas. 
As caixas com remoção manual geralmente têm a forma de canais retangulares, com 
comprimento cerca de 15 vezes maior que a largura. 
As caixas de areia de fl uxo horizontal e com limpeza mecânica são dotadas de lâminas 
que promovem a raspagem continuada do fundo da unidade, encaminhando as partículas 
sedimentadas para poço lateral, do qual são removidas por raspador lateral tipo “vai-vem”, 
correia transportadora, caçamba ou parafuso sem-fi m. Das caixas tipo vortex o material retido 
no fundo é, em geral, removido por ejetor pneumático.
Ciclones
Ciclones são dispositivos de tratamento de formato tronco-cônico que promovem a 
separação das areias por ação da força centrífuga. O afl uente é admitido tangencialmente e 
retirado pelo centro da secção de maior área, o que imprime um movimento helicoidal à massa 
líquida. 
As partículas de areia são deslocadas para junto da parede e se dirigem, por ação da gravi-
dade, para a seção de menor área, de onde são removidas.
64 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
4.2 Tratamento primário e 
sistemas conjugados 
O tratamento primário se destina, primordialmente, à remoção de partículas em suspensão 
por diferença de densidade. Como tais partículas são constituídas predominantemente por 
matéria orgânica, sua remoção implica reduzir a DBO do esgoto em 30% a 50%. 
Caso as condições do corpo receptor suportem a carga orgânica remanescente, o efl uente 
do tratamento primário pode ser lançado diretamente nele. Caso contrário, o tratamento 
primário é utilizado como condicionamento do efl uente para submetê-lo a tratamento adicio-
nal, em geral por processos biológicos tais como a fi ltração biológica e a maioria das variantes 
dos lodos ativados.
Os sólidos removidos pelo tratamento primário constituem o chamado lodo primário 
que, devido à sua natureza predominantemente orgânica, deve ser submetido a posterior 
tratamento. 
Em função de sua importância no funcionamento da ETE, o tratamento do 
lodo será abordado detalhadamente mais adiante.
A seguir, vamos analisar as principais operações destinadas à remoção de sólidos em 
suspensão, a saber:
 decantação;
 fl otação por ar dissolvido;
 neutralização;
 equalização; e 
 sistemas conjugados (fossa séptica e os tanque Imhoff).
SENAI-RJ 65
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
4.2.1 Decantação 
A operação mais amplamente adotada para remoção de sólidos em suspensão é a decanta-
ção, seja simples, ou com adição de coagulantes ou polieletrólitos. Ambas se dão em unidades 
de tratamento denominadas decantadores.
A adição de coagulantes ou polieletrólitos aumenta a efi ciência da decantação fazendo com 
que os fl ocos formados no processo tendam a se aglutinar a partículas de pequenas dimensões 
e arrastá-las para o fundo. Como tais partículas não são removíveis pela sedimentação simples, 
este aumento de efi ciência pode ser signifi cativo, eventualmente atingindo (ou chegando 
próximo a) o patamar dos processos menos efi cientes de tratamento biológico.
Atualmente, as exigências cada vez mais rígidas de qualidade de efl uentes de estações de 
tratamento vêm tornando raro o uso exclusivo do tratamento primário. E, com isto, a coagula-
ção química ou adição de polieletrólitos ao esgoto bruto se encontra praticamente em desuso 
(mas ainda é empregada no chamado tratamento avançado ou terciário no qual se adicionam 
produtos químicos ao efl uente biológico para remover certos compostos específi cos). A exceção 
é o denominado TPQA - Tratamento Primário Quimicamente Aprimorado (ou CEPT - Chemi-
cally Enhanced Primary Treatment) onde se adicionam sucessivamente, coagulante químico 
e polieletrólito em pequenas concentrações contando com o sinergismo entre eles, o que 
aumenta signifi cativamente sua ação de coagulação. 
Os decantadores utilizados para o tratamento primário são tanques com tempo de de-
tenção variando entre 1 e 2 horas (referido à vazão máxima afl uente) nos quais os esgotos 
fl uem de forma a permitir que as partículas sedimentáveis se depositem no fundo e os sólidos 
fl utuantes se dirijam à superfície.
A remoção do lodo depositado no fundo pode ser feita por:
 simples pressão hidrostática (decantadores tipo Dortmund);
 dispositivos mecânicos, que raspam o material depositado no fundo, dirigindo-o para 
um poço central, do qual é removido por pressão hidrostática; e
 dispositivos mecânicos de remoção do lodo por sucção ou por sifonagem, geralmente 
empregados nos decantadores secundários de estações de lodos ativados.
O material fl utuante (escuma) é removido por uma lâmina acoplada ao dispositivo de 
raspagem do fundo que arrasta a escuma acumulada na superfície líquida para a periferia do 
tanque e a encaminha a um poço lateral, junto à borda do decantador, do qual é removida, por 
gravidade, e conduzida ao mesmo destino do lodo. 
66 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
Tipos 
Os decantadores primários podem ser:
 não-mecanizados; ou
 mecanizados.
Os decantadores não-mecanizados geralmente são de pequeno porte. Seu fundo, em 
formato de cone ou pirâmide invertida, tem inclinação de 45º a 60º com a horizontal. 
Os decantadores mecanizados são, em geral, de grande porte e podem ter fundo plano ou 
pouco inclinado. Neste caso, a utilização do dispositivo mecânico de remoção do lodo implica 
economia, tanto em escavação quanto em estrutura. 
Quanto à forma em planta, os decantadores podem ser:
 circulares;
 quadrados; ou 
 retangulares. 
Os decantadores circulares implicam em menor aproveitamento da área disponível, porém 
possuem mecanismos de remoção de lodo mais simples e efi cientes que os outros dois tipos.
Funcionamento 
O esgoto é admitido no decantador através de um dispositivo disciplinador de fl uxo que 
evita o turbilhonamento e facilita a sedimentação. 
Nos decantadores circulares ou quadrados a admissão é feita em geral pelo centro e a re-
tirada do efl uente pela periferia. Nos decantadores retangulares a admissão se dá por um dos 
lados de menor dimensão e a retirada do efl uente pelo lado oposto. 
Os dispositivos de entrada podem ser do tipo vertedor com dispositivo disciplinador de 
fl uxo tipo cortina simples, perfurada ou tubo central. Os de saída são, em geral, vertedores 
simples, calhas ou vertedores múltiplos.
A raspagem do lodo depositado no fundo dos decantadores deve ser feita de modo contín-
uo, sem interrupção, para evitar que esse material entre em decomposição anaeróbia dentro 
da unidade e se dirija para a superfície, arrastado pelas bolhas de gás formadas no processo. 
O lodo removido do decantador primário apresenta teor de umidade de 95% 
a 97%, contém grande quantidade de matéria orgânica putrescível, apre-
senta aspecto e odor extremamente desagradáveis e deve ser encaminhado 
imediatamente a tratamento.
SENAI-RJ 67
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
4.2.2 Flotação por ar dissolvido 
A fl otação é uma operação unitária destinadaa remover sólidos em suspensão e é pouco 
utilizada no tratamento primário de esgotos sanitários. Ocorre em tanques de fl otação que re-
cebem como afl uente esgoto saturado com ar dissolvido em alta pressão. Ao penetrar, através 
de uma válvula redutora de pressão, no tanque onde reina a pressão atmosférica, o ar passa à 
condição de supersaturação e se desprende da massa líquida, formando bolhas microscópi-
cas que, à medida que se aglutinam, sobem à superfície. Em virtude do fenômeno superfi cial 
denominado adsorção essas bolhas capturam partículas sólidas de baixa densidade que estão 
em suspensão e as arrastam para a superfície do tanque, de onde são removidas por dispositivo 
de raspagem superfi cial.
4.2.3 Neutralização 
A neutralização é o processo unitário destinado a corrigir o pH dos esgotos, sendo efetuada:
 em tanques de neutralização para despejos ácidos ou alcalinos, através da adição de 
uma substância química ácida (em geral, ácido sulfúrico ou clorídrico) ou alcalina 
(normalmente, cal, soda cáustica, carbonato de cálcio ou amônia); ou
 através da percolação em leitos de calcário (para despejos ácidos).
Como o pH dos esgotos sanitários não costuma exigir correção, a neutralização é uma 
operação unitária de uso restrito aos despejos industriais.
4.2.4 Equalização 
A equalização é a operação unitária que visa eliminar as 
variações de vazão dos esgotos afl uentes. Ocorre nos chamados 
tanques de equalização. Esses tanques são dimensionados através 
do hidrograma da vazão afl uente (curva que mostra a variação 
da vazão ao longo do tempo) e podem ser aerados para evitar a 
entrada do líquido no estado séptico e a conseqüente produção 
de mau cheiro.
Nas horas em que a vazão afl uente for maior que a vazão 
média, um determinado volume de esgoto é armazenado nos 
tanques de equalização, que o libera quando a vazão afl uente cai 
para valores inferiores à média. 
O uso de tanques de 
equalização é extre-
mamente raro em es-
tações de tratamento 
de esgotos domésticos, 
sendo mais comum 
no tratamento de des-
pejos industriais.
68 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
4.2.5 Sistemas conjugados 
Os sistemas conjugados consistem em unidades de tratamento que recebem esgoto bruto 
e promovem, em seu interior, não somente a sedimentação das partículas como também a es-
tabilização parcial do lodo sedimentado. São instalações simples, em que se procura minimizar 
a incidência das tarefas de operação e manutenção.
Se, por um lado, sua efi ciência é baixa, bastante inferior à dos processos biológicos se-
cundários, por outro sua simplicidade de construção implica em custo extremamente baixo, 
fazendo com que essas instalações sejam consideradas alternativas viáveis para o tratamento de 
esgotos em regiões não dotadas de rede de esgotos sanitários e, portanto, com vasta aplicação 
em casos de domicílios isolados ou de pequenos grupos de edifi cações.
Fossa séptica 
É uma unidade de sedimentação e digestão de fl uxo contínuo destinada ao tratamento de 
esgotos domésticos. 
Fossas podem receber o efl uente de um ou mais domicílios (fossas individuais e coletivas).
A construção e a instalação das fossas sépticas são reguladas por norma 
específi ca emitida pela ABNT (NBR 7229)
Funcionamento 
A fossa séptica consiste, essencialmente, de um reservatório cilíndrico ou prismático, 
dotado de:
 chicanas ou qualquer outro dispositivo tranqüilizador de fl uxo junto à entrada e à 
saída; e 
 uma abertura na parte superior, normalmente fechada com tampões herméticos, 
para permitir a inspeção e limpeza. 
O período de detenção dos esgotos no interior da unidade varia de 12 horas a 24 horas, 
sendo previsto, ainda, um volume adicional para armazenamento do lodo acumulado 
entre limpezas sucessivas.
Todos os despejos sanitários domiciliares devem ser encaminhados à fossa séptica que 
não deve, entretanto, receber quaisquer contribuições de águas pluviais, inclusive aquelas 
provenientes de ralos de áreas internas descobertas.
SENAI-RJ 69
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
O efl uente de uma fossa séptica deve se apresentar isento de sólidos sedimentáveis, porém 
contém uma considerável quantidade de sólidos em suspensão e microrganismos. 
A redução de DBO obtida em uma fossa é de cerca de 50%. Seu efl uente pode ser 
encaminhado a sumidouros, valas de infi ltração, galerias de águas pluviais ou lançado 
diretamente no corpo receptor.
Parte dos sólidos em suspensão que penetram na fossa são removidos por sedimenta-
ção e se dirigem para o fundo, onde são estabilizados bioquimicamente pelo processo de 
digestão anaeróbia. Os sólidos fl utuantes se dirigem para a superfície, onde permanecem 
retidos pelas chicanas colocadas em frente aos orifícios de entrada e saída. E a matéria 
orgânica remanescente no líquido sofre estabilização anaeróbia parcial, face ao elevado 
tempo de detenção no interior da unidade.
O processo de digestão anaeróbia será examinado posteriormente no tópico 
referente à estabilização do lodo.
Remoção e destino do material 
Após a estabilização, o material retido permanece no fundo da fossa e tenderia a ocupar 
todo o volume útil caso não fosse periodicamente removido. A remoção deve ser feita em 
intervalos de aproximadamente seis meses, sendo que cerca de 10% do material retido no 
fundo (lodo digerido) deve permanecer no interior da unidade após a limpeza, para servir 
como semeadura de organismos que irão continuar o processo da digestão anaeróbia do 
novo material afl uente. 
Durante a limpeza, ou em qualquer outra ocasião, o lançamento de desinfe-
tantes à fossa deve ser evitado, pois essa prática pode prejudicar o processo 
biológico anaeróbio.
Quanto à sua destinação, o lodo removido da fossa pode ser:
 encaminhado ao leito de secagem de uma estação de tratamento de esgotos que 
por acaso exista nas proximidades;
 lançado à rede de esgotos sanitários, em certos poços de visita previamente mar-
cados pela autoridade responsável; ou 
 enterrado em valetas (de pelo menos 0,60m de profundidade). 
70 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
Tipos 
Os diversos tipos de fossa séptica foram desenvolvidos a partir do modelo básico já descrito, 
no qual foram introduzidas modifi cações visando melhorar o seu funcionamento. São eles:
 fossa séptica de câmaras em série, e
 fossa séptica de câmaras sobrepostas.
A fossa de câmaras em série consiste em um tanque longo e estreito no qual foram 
introduzidos um ou mais septos verticais perfurados de forma transversal ao sentido do 
fl uxo, visando subdividir o processo em duas ou mais fases.
Já a fossa de câmaras sobrepostas é obtida a partir da construção, no interior da unidade, 
de uma câmara longitudinal ao sentido do fl uxo, dotada de fendas na parte inferior, na qual 
se processa a sedimentação. Os sólidos sedimentados se dirigem por gravidade, através 
da fenda, à câmara inferior, onde se processa a digestão. Esta modifi cação foi introduzida 
com o intuito de evitar a interferência da digestão na sedimentação, não permitindo que, 
ao se dirigir à superfície, bolhas de gás ou massas de lodo digerido arrastem partículas 
sedimentáveis que se perderiam pela tubulação efl uente.
As fossas devem 
ser instaladas 
em locais do ter-
reno da edifi cação que facilitem 
a ligação de seu efl uente à rede 
de esgotos a ser construída no 
futuro.
Tanques Imhoff 
Os tanques Imhoff são unidades de tratamento semelhantes às fossas sépticas de câmaras 
sobrepostas, delas diferindo apenas no que toca à sua maior capacidade e à possibilidade que 
apresentam de remover o lodo digerido porpressão hidrostática, sem paralisar o funcionamento 
da unidade. A remoção é feita por meio de tubulação que parte do fundo da unidade.
Tanques Imhoff podem receber a contribuição de até 5.000 habitantes e ser utilizados como 
único dispositivo de tratamento ou como estágio de tratamento primário em uma estação de 
tratamento biológico.
Em geral, o lodo removido dos Tanques de Imhoff é submetido à secagem natural em 
leitos de secagem.
Fossas sépticas devem ser construídas em local de fá-
cil acesso para permitir a limpeza e obedecer às seguintes 
distâncias mínimas: 
 20m de poço ou manancial;
 6m de construções; e 
 12m do limite de terreno.
5
Nesta unidade...
Noções de biologia 
sanitária
Organismos aeróbios e anaeróbios
Organismos autotrófi cos e heterotrófi cos
Organismos de interesse para 
o tratamento de esgotos
Metabolismo dos seres vivos
SENAI-RJ 73
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
5. Noções de biologia sanitária
Antes de abordarmos os tratamentos biológicos propriamente ditos, faremos nesta unidade 
uma apresentação dos termos que embasam esse tipo de tratamento, enfocando os diferentes 
organismos que consomem a matéria orgânica dos esgotos e alguns processos metabólicos 
desses organismos.
O tratamento biológico consiste na estabilização da matéria orgânica contida nos esgotos 
através de sua oxidação bioquímica promovida pelo metabolismo de certos microrganismos. 
O fenômeno é, basicamente, o mesmo que ocorre em condições naturais em corpos líquidos 
que recebem descargas de esgotos. O objetivo do tratamento é, portanto, propiciar condições 
para que o fenômeno transcorra de forma mais rápida e controlada no interior das unidades 
de tratamento.
5.1 Organismos aeróbios e anaeróbios
O consumo bioquímico da matéria orgânica é realizado por dois tipos de organismos: 
aeróbio e anaeróbio.
Organismos aeróbios utilizam em seu metabolismo o oxigênio livre encontrado no ambiente. 
Neste tipo de metabolismo a energia vital é gerada por meio do processo denominado respiração, 
através do qual um conjunto de complexas reações enzimáticas é empregado para transformar 
os compostos orgânicos, utilizados como alimento, em glicose, a qual, por sua vez, será oxidada 
a fi m de gerar energia. A oxidação se processa através de uma série de reações enzimáticas, po-
dendo ser representada, de modo simplifi cado, pela reação descrita na Equação 5.1:
Equação 5.1
74 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
Os organismos anaeróbios, por sua vez, dispensam o oxigênio do ambiente, já que são 
capazes de produzir energia sem o seu uso através de um procedimento denominado fermen-
tação. Nesse tipo de metabolismo os produtos fi nais não são estáveis, como no caso anterior. 
Em conseqüência disso, o rendimento energético é menor, pois os compostos instáveis ainda 
contêm alguma energia. 
O procedimento básico da fermentação pode ser expresso, de modo simplifi cado, pela 
reação química representada na Equação 5.2:
O tratamento de esgotos adota os dois procedimentos citados. Os organismos 
que os promovem são predominantemente bactérias, havendo, entretanto, 
uma grande variedade de outros organismos também participantes dos 
processos biológicos de tratamento.
5.2 Organismos autotrófi cos e 
heterotrófi cos 
Além dos seres vivos que intervêm no tratamento de esgotos promovendo o consumo 
bioquímico da matéria orgânica, nos interessa ainda os organismos utilizados como fonte de 
oxigênio no processo de tratamento denominado lagoa de estabilização. 
Tais organismos são as algas que, através da fotossíntese, utilizam o gás carbônico e a 
energia luminosa para sintetizar a matéria orgânica da qual irão se nutrir, liberando para o 
ambiente o oxigênio produzido. A fotossíntese pode ser representada de forma simplifi cada 
pela reação representada na Equação 5.3:
Equação 5.2
Equação 5.3
SENAI-RJ 75
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
As lagoas de estabilização serão discutidas em outro tópico, onde serão 
abordados a teoria do processo, os fatores intervenientes e seus critérios de 
dimensionamento.
Algas são organismos aquáticos que proliferam em grande quantidade nas chamadas lagoas 
de estabilização. Enquanto o oxigênio (produzido pela fotossíntese e liberado na massa líquida) 
é utilizado pelos organismos aeróbios presentes na lagoa para estabilizar a matéria orgânica 
dos esgotos, a glicose, resultante da reação, é usada para a nutrição das próprias algas. 
Assim, a matéria orgânica consumida pelas algas é fabricada por elas mesmas. Por serem 
capazes de sintetizar o próprio alimento a partir de compostos inorgânicos utilizando uma 
fonte de energia externa, as algas são denominadas organismos autotrófi cos. 
Além das algas e demais vegetais clorofi lados, existem outros seres autotrófi cos, 
inclusive algumas bactérias.
Os seres incapazes de sintetizar seu próprio alimento só podem se nutrir da matéria 
orgânica disponível no ambiente em que vivem, notadamente do material celular dos demais 
seres vivos. Tais seres são denominados heterotrófi cos.
5.3 Organismos de interesse 
para o tratamento de esgotos 
Existem diversos grupos de organismos envolvidos nos processos biológicos de trata-
mento de esgotos. A seguir, vamos examinar alguns deles, de forma sucinta, abordando suas 
principais características.
Rotíferos 
Os rotíferos são animais multicelulares, aeróbios e heterotrófi cos. Alimentam-se de partícu-
las de matéria orgânica e de bactérias. Sua presença nas unidades de tratamento biológico 
indica um elevado grau de efi ciência.
76 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
 Crustáceos 
Os crustáceos são animais multicelulares, aeróbios e heterotrófi cos, providos de uma 
casca ou envoltório protetor de elevada resistência. São utilizados como alimento pelos peixes, 
existindo abundantemente em certos corpos d’água naturais.
Crustáceos necessitam de oxigênio livre em concentrações mais elevadas que os protistas 
e, por isso mesmo, não costumam proliferar em estações de tratamento de esgotos, exceto em 
lagoas de estabilização que operam subcarregadas. Neste caso, certas espécies de microcrustá-
ceos, notadamente os do gênero bosmina, experimentam grande fl oração, cobrindo a superfície 
das lagoas e transmitindo-lhe uma coloração avermelhada. A presença de crustáceos indica 
um efl uente com baixa concentração de matéria orgânica e elevado teor de OD.
Vírus 
Os vírus são as estruturas biológicas mais simples. São os menores seres capazes de conter 
as informações necessárias à sua reprodução. Seu tamanho é tão diminuto que apenas podem 
ser vistos através do auxílio de um microscópio eletrônico. 
Vírus consistem, essencialmente, de uma molécula de ácido desoxirribonucléico (DNA) 
ou de ácido ribonucléico (RNA) envolta em uma cápsula protéica.
Vírus não se nutrem nem necessitam produzir energia. Sua única função é se reproduzir. 
São obrigatoriamente parasitas e se reproduzem através da invasão de uma célula, cujos 
mecanismos de reprodução se utilizam para replicar o material de que são constituídos. 
Assim, quando penetram em uma célula, os vírus se reproduzem rapidamente, destruindo 
a célula parasitada, que se rompe e libera um enorme número de novos vírus à procura de 
novas células para invadir e, assim, continuar o processo de reprodução. 
Para o tratamento de esgotos, esses organismos são importantes devido a dois aspectos:
1. Grande número de espécies de vírus são patogênicos para o homem e a sua resistência 
aos processos usuais de desinfecção é extremamente elevada. Além disso, os vírus apre-
sentam uma sobrevivência muito mais longa do queas bactérias após o lançamento aos 
corpos receptores, o que constitui sério problema sanitário.
2. Alguns vírus são parasitas específi cos de determinadas bactérias. Esse tipo é denomi-
nado bacteriófago e pode ser utilizado para o controle de certas bactérias patogênicas 
em estações de tratamento de esgotos. Este assunto encontra-se ainda em fase de pes-
quisas.
SENAI-RJ 77
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
Protistas 
Conjunto de seres que há alguns anos eram designados coletivamente por micróbios. 
Seu agrupamento em um novo reino da natureza foi proposto pelo naturalista alemão Ernst 
Haeckel em 1866. A partir de então se considera que os seres vivos da natureza se agrupam 
em três reinos: 
 vegetal;
 animal; e
 protistas.
O reino dos protistas é formado pelos protozoários, fungos, algas e bactérias. A característica 
comum a todos os protistas e que os distingue dos demais seres vivos é o fato de não apresen-
tarem diferenciação de células e tecidos, ou seja, são organismos unicelulares (formados por 
uma única célula ou por um conjunto de células idênticas). As características dos protistas de 
maior interesse para o tratamento dos esgotos serão discutidas a seguir.
Protozoários 
Os protozoários são organismos microscópicos, móveis e geralmente unicelulares. Dentre 
os protistas, são os seres mais desenvolvidos. Embora não dispondo de órgãos ou tecidos, dis-
põem de certas estruturas internas que cumprem o papel exercido pelos órgãos nos organismos 
superiores. Estas estruturas são denominadas organelas.
Em sua grande maioria os protozoários são aeróbios, havendo, entretanto, algumas espécies 
anaeróbias. São de maior porte que as bactérias e freqüentemente se nutrem delas, o que os 
torna particularmente úteis para a engenharia sanitária por contribuírem para a manutenção 
do equilíbrio biológico nas unidades de tratamento.
Existem alguns protozoários patogênicos, como a endamoeba histolítica (relacionado a 
distúrbios intestinais) e plasmodium (relacionado à malária).
A presença de protozoários nas unidades de tratamento biológico, notadamente de certos 
ciliados livres, denota bom funcionamento da unidade.
Ciliado: também denominado cilióforo, é uma espécime de organismo pro-
tista dotado de cílios para a locomoção e auxílio na alimentação.
78 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
Fungos 
Os fungos de interesse para a engenharia sanitária são organismos multicelulares (porém 
formados por agrupamentos de células idênticas) e heterotrófi cos. A grande maioria dos fungos 
é estritamente aeróbia. Suas necessidades de nitrogênio como nutriente básico são extrema-
mente baixas e podem sobreviver em ambientes muito ácidos (resistem a pH de até 2). Essas 
duas propriedades os tornam muito úteis para o tratamento de certos despejos industriais.
Podem se desenvolver em ambientes com baixa umidade, sendo extremamente atuantes 
na operação denominada compostagem de lodo e resíduos sólidos.
Algas 
São organismos uni ou multicelulares, autotrófi cos e fotossintéticos. Sua importância para 
a engenharia sanitária deriva de três características:
1. Determinadas espécies de algas segregam compostos que transmitem à água sabor e 
odor indesejáveis. Além disso, se admitidas em uma estação de tratamento de águas, 
podem colmatar rapidamente as unidades de fi ltração.
2. Em corpos líquidos ricos em nutrientes, com pouca movimentação e baixa renovação 
de águas, as algas podem se reproduzir tão intensamente que chegam a cobrir toda 
a superfície líquida, arruinando o seu valor estético e podendo até mesmo impedir a 
navegação.
3. As algas, sendo organismos fotossintéticos, são utilizadas nas lagoas de estabilização 
como fonte de oxigênio.
Além da fotossíntese, abordada anteriormente, as algas se valem do processo denomi-
nado respiração, através do qual a matéria orgânica, por elas próprias sintetizadas, é oxidada 
bioquimicamente para a produção da energia vital segundo o ciclo aeróbio. 
A respiração, ao contrário da fotossíntese, não depende de energia luminosa. Ela é exer-
cida continuamente para fornecer energia para as funções vitais dos organismos aeróbios. Por 
essa razão, corpos líquidos onde as algas contribuem signifi cativamente para a manutenção 
do OD como certos corpos naturais e particularmente as lagoas de estabilização, apresentam 
uma variação cíclica do teor de OD ao longo das 24 horas do dia devido à variação do fl uxo 
de energia luminosa. A concentração de OD aumenta durante período diurno porque nele a 
produção de oxigênio por fotossíntese é maior que o consumo pela respiração e se reduz no 
período noturno em virtude de cessar a produção de oxigênio, mas persistir o consumo.
Para sintetizar seu material celular, além do carbono (contido no CO
2
), as algas necessi-
tam de outros nutrientes básicos, notadamente nitrogênio e fósforo. A proporção desses três 
SENAI-RJ 79
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
elementos considerada ideal para a reprodução da maioria das algas é de 370 (C): 20 (N): 1 (P). 
A inexistência de um dos elementos impede a reprodução das algas, enquanto a existência de 
um deles abaixo da proporção indicada torna-se fator limitante para seu crescimento. Esse fato 
é importante sob dois aspectos:
1. Em uma lagoa de estabilização a existência de algas é fundamental para o próprio fun-
cionamento do processo. Assim sendo, é imprescindível que o esgoto afl uente contenha 
tais nutrientes básicos. O esgoto doméstico normalmente supre essas necessidades de 
nutrientes em quantidades adequadas, o que nem sempre ocorre com certos despejos 
industriais, que além da escassez de nutrientes podem conter substâncias tóxicas para 
as algas. Por isso as lagoas de estabilização não são particularmente adequadas para o 
tratamento deste tipo de despejo industrial ou para tratar efl uentes sanitários que os 
contenham em proporção signifi cativa.
2. O segundo aspecto está relacionado ao controle de proliferação de algas em corpos líqui-
dos. Aqui, a situação é exatamente a oposta, ou seja: a intenção é limitar o crescimento das 
algas através da remoção de um ou mais nutrientes básicos do efl uente lançado ao corpo 
receptor. Dada a evidente impossibilidade de se remover todos os compostos de carbono 
do efl uente de uma ETE, o que se procura fazer é remover grande parte do nitrogênio, do 
fósforo ou de ambos. Em geral, o fósforo é removido por precipitação química, enquanto 
a remoção do nitrogênio se dá por processos biológicos ou químicos.
Bactérias 
São seres unicelulares que se alimentam de substâncias dissolvidas. Isso não signifi ca que 
partículas de matéria orgânica em suspensão não possam ser utilizadas por esses organismos. 
Vejamos o que ocorre com tais partículas:
 elas são captadas pelas células por adsorção;
 em seguida são transformadas em substâncias dissolvidas por meio de reações com 
enzimas extracelulares, segregadas pelas próprias bactérias; e
 posteriormente são admitidas para o interior da célula através da membrana celular 
(por osmose). 
A absorção de compostos solúveis pela célula, assim como a adsorção das partículas, são 
fenômenos muito rápidos. Mas a solubilização (hidrólise) das partículas adsorvidas é muito 
mais lenta, fato que assume importância na variante do processo de LA (lodo ativado) denomi-
nada bioadsorção ou estabilização por contato, como veremos ao discutir as características 
das variantes de LA.
A forma (aspecto físico) das bactérias varia de acordo com a espécie. Mas embora existam 
80 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
milhares de diferentes espécies bacterianas, suas células se apresentam apenassob três formas 
básicas: 
 Bactérias esféricas - são denominadas cocos. Medem de 0,5 a 1 mícron de diâmetro e 
podem se apresentar agrupadas em cadeias (estreptococos) ou em cachos (estafi lococos).
 Bactérias cilíndricas – denominam-se bacilos. Suas dimensões variam de 0,3 a 1,5 micra 
de diâmetro e de 1 a 10 micra de comprimento, de acordo com a espécie. Bactérias 
cilíndricas encurvadas chamam-se vibriões.
 Bactérias helicoidais - são denominadas espirilos e podem atingir comprimento de 
até 50 micra.
As bactérias consistem de um plasma interior denominado citossoma contido por uma 
membrana celular que controla a passagem de nutrientes para o interior da célula e de produtos 
excretados para fora da mesma. No interior da célula encontra-se o material nuclear, que con-
trola a organização da atividade celular e contém as informações genéticas do organismo.
Algumas espécies são providas de um 
apêndice, denominado fl agelo, responsável 
por sua mobilidade. Podem ainda apresentar 
uma camada de material gelatinoso circun-
dando a membrana celular, denominada 
cápsula.
Análises da composição do material 
celular de diversas espécies bacterianas de-
monstraram que 80% desse material se cons-
titui de água; os 20% restantes constituem-se, 
principalmente, de matéria orgânica (90%) 
e poucos compostos minerais de fósforo, 
Apêndice – parte saliente do 
corpo de um animal, usada 
em diversas funções como lo-
comoção e alimentação; fi lamento.
Cissiparidade - Forma de reprodução 
assexuada em que um organismo 
unicelular (p. ex., uma bactéria) se di-
vide em dois organismos unicelulares 
semelhantes.
enxofre, sódio, cálcio, magnésio e ferro. Uma composição média para a fração orgânica seria 
C
5
H
7
O
2
N. Como todos esses elementos são obtidos do ambiente, a carência de qualquer um 
deles poderá limitar o crescimento.
Em geral, as bactérias se reproduzem assexuadamente por cissiparidade. O volume original 
da célula se expande. Ao se expandir, é formada uma constrição em sua parte média, gerando 
dois compartimentos que permanecem unidos por algum tempo. Em seguida, os comparti-
mentos se separam para constituir duas novas células.
É importante considerar que, do ponto de vista conceitual, crescimento bacte-
riano signifi ca aumento do número de organismos e não do seu tamanho. 
SENAI-RJ 81
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
O tempo requerido para que uma nova célula volte a se bipartir denomina-se tempo de 
geração e varia de 20 minutos até alguns dias em função das condições ambientais, da dispo-
nibilidade de nutrientes e de outros fatores. Isso signifi ca que, se nenhum fator limitante do 
crescimento se manifestar, a população bacteriana tende a dobrar a cada tempo de geração, 
confi gurando o chamado crescimento geométrico.
Na prática, no entanto, o crescimento bacteriano é limitado por diversos fatores. Os 
mais importantes são: temperatura, pH, tensão de oxigênio e umidade, conforme veremos a 
seguir.
Temperatura 
Cada espécie se reproduz em uma determinada faixa de temperatura; isso signifi ca 
que a temperatura pode agir como fator de seleção de espécies. Considerando as faixas 
propícias à reprodução, as bactérias, em geral, são classifi cadas em:
 psicrófi las - sobrevivem na faixa de 2°C a 20°C , sendo considerada como faixa 
ótima a que vai de 12°C a 18°C;
 mesófi las - sobrevivem na faixa de 20°C a 45°C, sendo considerada como faixa ótima 
a que vai de 28°C a 38°C; e
 termófi las - sobrevivem na faixa de 45°C a 75°C , sendo considerada como faixa 
ótima a que vai de 55°C a 65°C. 
Além de ter efeito seletivo, a temperatura infl ui fortemente sobre a taxa de crescimento 
bacteriano; esse efeito é exponencial, duplicando a taxa a cada incremento de 10°C (Lei 
de Arrhenius).
pH 
A maioria das espécies bacterianas é favorecida por um pH próximo da neutralidade 
(valor igual a 7), sendo a faixa ótima situada entre 6,5 e 7,5. 
Fora desta faixa, a taxa de crescimento se reduz drasticamente. 
A maioria das bactérias tem seu crescimento completamente inibido em 
meios de pH inferior a 4 ou superior a 9,5.
82 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
Tensão de oxigênio 
Segundo a forma pela qual utilizam o oxigênio para suas reações metabólicas, as bactérias 
podem se classifi car em: essencialmente aeróbias, essencialmente anaeróbias, ou facultativas. 
As primeiras, apenas sobrevivem na presença de oxigênio livre. As essencialmente anae-
róbias apenas sobrevivem na ausência do oxigênio, que é inibidor de seu crescimento. E as 
facultativas podem se utilizar ou não do oxigênio livre, empregando tanto o metabolismo 
aeróbio quanto o anaeróbio. No entanto, utilizam, preferivelmente, o oxigênio livre, ou 
seja, sempre que houver disponibilidade de oxigênio no ambiente, elas se comportam 
como aeróbias.
Umidade 
A água é essencial para o crescimento bacteriano. As bactérias apenas se reproduzem 
em meio líquido. A maioria das espécies é insensível à salinidade do meio. 
5.4 Metabolismo dos seres vivos 
Os processos biológicos de tratamento de esgotos se alicerçam na capacidade apresentada 
por certos organismos de estabilizar bioquimicamente um substrato orgânico. O processo em 
que um organismo se utiliza de um dado substrato para a produção de energia vital e novo 
material celular denomina-se metabolismo. A unidade de tratamento onde se promovem tais 
fenômenos é o reator biológico. 
O objetivo do tratamento biológico é reduzir a massa de substrato contida no esgoto para 
impedir que esse substrato venha a ser consumido no corpo receptor, provocando queda do 
teor de oxigênio dissolvido em suas águas. A redução da massa de substrato é efetuada pelo 
metabolismo dos organismos presentes através de reações bioquímicas extremamente com-
plexas. 
O substrato orgânico contido nos esgotos domésticos é bastante heterogêneo, constituído 
por uma enorme diversidade de compostos. A biota existente em um reator biológico também 
é complexa, sendo formada por uma grande quantidade de organismos de diversas espécies. 
Nela coexistem bactérias, fungos, algas, protozoários, rotíferos, crustáceos, etc. 
A distribuição relativa do número e das espécies de organismos oferece um quadro das 
condições de equilíbrio do sistema e de sua capacidade de reduzir o substrato. Entretanto, 
no que concerne à remoção de substrato, as bactérias são, de longe, as mais importantes nos 
processos de tratamento.
SENAI-RJ 83
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
5.4.1 Processo metabólico das bactérias aeróbias 
Algumas unidades de tratamento utilizam organismos anaeróbios. Contudo, a imensa 
maioria dos reatores biológicos emprega organismos aeróbios, dentre os quais predominam 
as bactérias; por isso, a nossa discussão vai se centrar no metabolismo aeróbio bacteriano.
O processo metabólico das bactérias aeróbias pode ser entendido, de forma simplifi cada, 
como a soma de três atividades concomitantes: osmose, síntese e respiração endógena, con-
forme veremos a seguir.
Osmose 
É um fenômeno de transporte de massa entre soluções de diferentes concentrações sepa-
radas por uma membrana com características especiais (membrana semipermeável). 
O substrato é removido do ambiente para o interior do organismo por osmose, através da 
membrana celular, dos compostos dissolvidos do meio e também dos compostos previamente 
adsorvidos e solubilizados pelas enzimas segregadas pelo organismo. O substrato introduzido 
na célula é utilizado tanto como fonte de energia quanto como matéria-prima para a fabrica-
ção (síntese) do material celular dos organismos. O acúmulo do substrato no interior da célula 
correspondea armazenamento de energia.
Síntese 
Parte do substrato armazenado é utilizada para a formação do material celular, por meio 
de uma série de reações bioquímicas extremamente complexas. Tais reações utilizam como 
reagentes determinados compostos presentes no ambiente e, como catalisadores, as enzimas 
produzidas pelas próprias células. Essas enzimas são essenciais para o metabolismo, sendo 
específi cas para o substrato, ou seja: a célula deve produzir uma enzima para cada tipo de 
substrato utilizado. É a ação das enzimas que distingue as reações bioquímicas das simples 
reações químicas. Reações bioquímicas são sempre catalisadas por enzimas.
Por meio das reações de síntese as células conseguem produzir todo o seu material celular 
a partir de compostos mais simples, presentes no ambiente. Os aminoácidos, por exemplo, são 
utilizados para produzir proteínas. 
O processo de síntese de material celular é denominado anabolismo.
Respiração endógena 
Sendo a síntese um processo que produz moléculas mais complexas a partir de moléculas 
mais simples, evidentemente impõe certo dispêndio de energia. Além da energia consumida 
nos processos anabólicos, o ser vivo necessita de energia para desempenhar certas funções 
84 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
vitais como mobilidade, transporte de massa no interior da célula, etc. Essa energia é obtida 
pela oxidação de parte do substrato previamente armazenado. O processo de produção de 
energia vital denomina-se catabolismo.
Assim, o substrato orgânico, introduzido na célula, é parcialmente utilizado para for-
mação de novo material celular (anabolismo) e o restante, usado para a produção de energia 
(catabolismo). Ao processo global de utilização de substrato, constituído por essas duas fases 
concomitantes, denomina-se metabolismo. 
Reações de oxidação geralmente liberam energia sob a forma de calor. Entretanto, como 
as bactérias não são máquinas térmicas, não poderiam utilizar a energia assim liberada. Por 
isso a energia gerada pelo catabolismo é armazenada sob a forma de compostos de elevado 
teor energético (trifosfato de adenosina, ou ATP), através de um ciclo altamente complexo de 
reações enzimáticas coordenadas, nas quais as perdas de energia térmica são minimizadas.
O composto diretamente metabolizado para a produção de energia é a glicose (C
6
H
12
O
6
). 
Como vimos, sua oxidação aeróbia pode ser representada, de modo simplifi cado, pela reação 
expressa na Equação 5.1.
Na realidade esta reação química é uma representação extremamente simplifi cada de 
uma cadeia de 21 reações bioquímicas sucessivas, cada uma delas catalisada por uma enzima 
específi ca, nas quais a glicose é, inicialmente, transformada em ácido pirúvico através do ciclo 
Emben-Meyeroff Pornas (EMP). A seguir, esse composto é oxidado através do denominado 
ciclo de Krebs, com a produção de água, gás carbônico e energia. A energia é, então, armazenada 
sob a forma de ATP e utilizada pelo organismo nas reações de síntese e demais funções vitais.
A energia vital é essencial à sobrevivência do organismo, especialmente em condições 
ambientais adversas. Assim, em certas condições, sobretudo quando há escassez de substrato 
no ambiente, a célula obtém energia da seguinte forma: 
 inicialmente, pela oxidação de substrato armazenado em seu interior; e
 a seguir, pela oxidação do próprio material celular; ou seja: a célula se utiliza como subs-
trato do próprio material previamente sintetizado por si mesma ou por outras células. 
Esse processo de utilização do material celular é denominado respiração endógena.
Conforme visto anteriormente, 90% do peso seco do material celular se constitui de ma-
téria orgânica, o que resultou na adoção dos SSV (sólidos em suspensão voláteis) como repre-
sentativos da massa de organismos presentes nos reatores biológicos. Entretanto nem toda a 
matéria orgânica é biodegradável, ou seja, pode ser utilizada pelos organismos como fonte de 
energia na respiração endógena. Vejamos por que.
Cerca de 20% da fração orgânica do material celular é constituída por sólidos voláteis 
difi cilmente biodegradáveis formados, em sua maioria, por polissacarídeos complexos oriundos 
SENAI-RJ 85
Tratamento de esgotos - Noções de biologia sanitária
da cápsula bacteriana. Isso signifi ca que 20% dos sólidos voláteis do material celular dos or-
ganismos, consumidos por respiração endógena, tendem a permanecer no sistema. 
Também já foi mencionado que a respiração endógena assume importância em condições 
de escassez de substrato. Nesta situação há uma tendência para o acúmulo no meio líquido de 
SSV não-biodegradáveis oriundos da respiração endógena. 
Esta parcela dos SSV é denominada resíduo endógeno, que se torna maior à medida que 
diminui a disponibilidade de substrato. Nestes casos a massa dos SSV já não representa a massa 
de organismos contidos no reator com um grau de aproximação razoável. Esse fenômeno as-
sume importância signifi cativa nos processos de tratamento em que o tempo de permanência 
dos organismos no sistema é elevado, como a variante do processo de LA, denominada aeração 
prolongada.
6
Nesta unidade...
Filtros biológicos
 Composição e funcionamento dos fi ltros biológicos
 Reator biológico rotativo de contato
SENAI-RJ 89
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
6. Filtros biológicos
Os fi ltros biológicos (FB) nasceram no fi nal do século passado como uma tentativa de 
aplicar aos esgotos as mesmas técnicas de fi ltração em areia utilizadas no tratamento de água. 
A experiência mostrou que adaptações precisavam ser feitas para o caso do uso desses fi ltros 
ao esgoto.
6.1 Composição e funcionamento 
dos fi ltros biológicos 
No início do seu uso, observou-se que os fi ltros de areia se colmatavam rapidamente ao 
receber os esgotos, mas ofereciam um efl uente com sensível redução da DBO, embora com 
razoável presença de sólidos em suspensão. Pesquisando a razão desse fenômeno, constatou-
se que em torno dos grãos de areia do fi ltro se formava uma película gelatinosa, constituída 
de colônias de organismos que utilizavam a matéria orgânica dos esgotos como alimento 
estabilizando-a parcialmente. Essa experiência foi então aproveitada no tratamento de esgoto, 
como uso de granulometria do meio aumentada até um ponto em que não mais houvesse a 
colmatação. Isso foi feito substituindo a areia por cascalho ou pedra britada.
O processo inicial era operado em batelada nos dispositivos denominados leitos de contato, 
constituídos por tanques cheios de pedra britada ou cascalho para os quais se encaminhavam 
os esgotos até submergir as pedras. O líquido permanecia em contato com as pedras durante 
certo período após o qual o leito era esvaziado, permanecendo em repouso por mais algum 
tempo; depois, o ciclo era reiniciado. Os ciclos duravam 12 horas das quais 6 horas eram des-
tinadas à permanência do leito em repouso.
90 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
O processo apresentava grandes limitações, dentre as quais ressaltamos:
 o fato de ser operado em batelada;
 o período prolongado de repouso necessário; 
 a pequena carga orgânica suportada; e 
 a tendência de colmatação do meio. 
Para evitar esses inconvenientes procurou-se operar o processo continuamente aspergindo 
os esgotos sobre as pedras com o uso de bocais fi xos que irrigavam a área circunjacente e 
faziam os esgotos percolarem entre as pedras, sem jamais preencher inteiramente os vazios 
onde circulava o ar atmosférico. 
Ainda hoje existem alguns poucos fi ltros biológicos utilizando bocais fi xos. Entretanto, a 
tendência à obstrução dos bocais levou à adoção dos distribuidores rotativos, hoje utilizadosquase que universalmente. 
Os distribuidores rotativos consistem de uma tubulação horizontal que gira em torno 
de um eixo vertical situado no centro do fi ltro biológico. O esgoto, introduzido por esse eixo, 
escoa através dos dois braços perfurados, formados pela tubulação horizontal. As perfurações 
são dispostas horizontalmente ao longo de cada braço, em lados opostos. Ao escoar por esses 
orifícios o líquido forma um sistema de forças tipo binário que faz a tubulação horizontal se 
movimentar, girando em torno do eixo central, em um efeito idêntico ao do molinete hidráulico, 
desta forma distribuindo homogeneamente o líquido por toda a superfície da unidade. 
A grande vantagem desse tipo de distribuição é a economia de energia, pois não é necessária 
nenhuma fonte de energia externa para acionar o mecanismo exceto a própria energia hidráu-
lica aplicada ao dispositivo. 
Na Figura 6.1 pode-se observar que fi ltros biológicos dotados de distribuidores rotativos 
são constituídos de tanques circulares cujo enchimento consiste de um meio através do qual 
o líquido percola e na superfície do qual se fi xam as colônias de organismos que efetuarão o 
tratamento de esgotos.
 
 O nome fi ltro biológico é inadequado, pois o fenômeno que nele se desenrola 
não é uma fi ltração, mas sim uma percolação. No entanto é de uso corrente 
e será aqui utilizado.
SENAI-RJ 91
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
6.1.1 Características do meio percolante 
O meio percolante pode ser constituído de qualquer material, desde que preencha as 
seguintes condições:
 não ser solúvel em água, nem ser atacado quimicamente pelas substâncias presentes 
nos esgotos;
 apresentar grande superfície livre por unidade de volume;
 apresentar um coefi ciente de vazios sufi cientemente grande para permitir que o líquido 
percole livremente através do meio e o ar atmosférico escoe facilmente pelos vazios;
 não ser sujeito à obstrução;
 ter grande durabilidade; e
 apresentar baixo custo.
Geralmente, o meio utilizado é a pedra britada, com diâmetro aparente de 2,5. a 7,5cm, 
que preenche as condições exigidas e é encontrada na maioria das regiões do país. Porém, 
em determinadas localidades onde há carência desse material ou em certos casos, quando se 
deseja diminuir o peso da unidade, outros materiais podem ser utilizados. 
Figura 6.1- Diagrama esquemático do fi ltro biológico
92 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
A literatura tem apontado o uso de vários meios percolantes como, por exemplo, lava vul-
cânica, carvão mineral, escória de alto forno, etc. Não há praticamente nenhuma restrição em 
usá-los, exceto as condições já listadas; por isso, materiais pouco convencionais como espigas 
de milho e cascas de coco têm sido também empregados. 
No Estado do Rio de Janeiro, Município de Maricá, há uma ETE na qual o 
meio percolante de pedra britada foi substituído por varas de bambu de-
vido à necessidade de reduzir o peso da unidade de tratamento que sofria 
um processo de recalque do terreno. A ETE funcionou assim por vários anos 
apresentando excelentes resultados.
Ultimamente vem se difundindo a tendência de utilizar meios percolantes de materiais 
plásticos. Neste caso o enchimento do fi ltro consiste de colméias de plástico de formato ir-
regular, cuja forma varia de acordo com o fabricante. 
Meios plásticos são fáceis de transportar, leves, simples de montar no interior da unidade 
e altamente efi cientes. Sua principal desvantagem é o custo, bem mais elevado que o dos ma-
teriais usuais.
6.1.2 Sistema de drenos 
O líquido, após atravessar o meio percolante, é removido pelo fundo da unidade através 
de um sistema de drenos formado por canais cobertos com grelhas ou por telhas drenantes, as-
sentadas no fundo da unidade. Os drenos convergem para um canal central que escoa o líquido 
para fora do fi ltro biológico, cujo fundo é ligeiramente inclinado no sentido do canal central. 
O sistema de drenos cumpre duas funções importantes: 
 propicia o escoamento do líquido para fora da unidade; e
 é responsável pela circulação do ar no interior do meio percolante.
Para cumprir as suas funções os drenos devem ser dimensionados para atuar como canais, 
sem jamais permanecer afogados mesmo ao receber a vazão máxima admissível. Devem ainda 
ser abertos em ambas as extremidades para se comunicar com a atmosfera.
O fl uxo de ar através dos drenos e do meio percolante pode ser natural ou forçado.
SENAI-RJ 93
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
Fluxo natural 
Filtros biológicos descobertos utilizam a ventilação natural. Neste caso o sentido do fl uxo 
de ar depende da diferença de temperatura entre o ar externo e o contido nos vazios do meio 
percolante. Em geral, a ventilação natural é satisfatória desde que sejam atendidas as seguintes 
condições:
 os drenos precisam ser dimensionados de forma a escoar no máximo à meia seção;
 os drenos devem ser abertos na extremidade de montante; e 
 o canal central necessita ser aberto em ambas as extremidades.
Fluxo forçado 
O fl uxo forçado de ar é utilizado em fi ltros cobertos em cuja cúpula são instalados venti-
ladores que insufl am o ar para o interior da unidade. 
Neste caso o fl uxo se dá no sentido do escoamento dos esgotos (de cima para baixo) para 
evitar que gases formados no processo biológico corroam as partes metálicas do distribuidor 
rotativo e dos ventiladores mantidos em ambiente fechado.
6.1.3 Controle da mosca de fi ltro 
Um dos inconvenientes da utilização dos FB é a proliferação da chamada mosca de fi ltro 
(psychoda alternata), pequeno inseto que se reproduz no interior do meio percolante. Seu raio 
de ação atinge apenas algumas centenas de metros, mas podem ser levadas mais longe pelo 
vento. Elas se reproduzem com tamanha rapidez que podem cobrir inteiramente as paredes 
das edifi cações vizinhas ao fi ltro. Além disso, são extremamente incômodas, penetrando na 
boca e no nariz das pessoas. Seu ciclo vital varia de 7 a 22 dias. 
A proliferação desse inseto pode ser controlada por meio do afogamento (inundação 
controlada) da unidade, que segue os seguintes passos:
1. fechar a comporta do canal de saída do fi ltro, permitindo que ele seja inundado pelo 
esgoto, de onde o líquido é removido por vertedor superfi cial;
2. remover do fi ltro, por meio de um vertedor junto à superfície, as larvas de moscas que 
tendem a fl utuar; e
3. restabelecer o funcionamento normal abrindo a comporta. 
94 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
Essa operação deve ser executada em intervalos inferiores ao ciclo vital da psychoda. Em 
casos extremos de proliferação pode-se apelar para a cloração do afl uente, de forma a pro-
duzir um residual de cloro da ordem de 0,5 a 1 mg/L ou então pode-se também fazer uso de 
inseticidas.
A prática da cloração do afl uente deve ser empregada apenas em último caso, 
pois pode prejudicar os organismos intervenientes no processo de tratamento. 
Os inseticidas também devem ser usados com cautela, já que acabam sendo 
lançados ao corpo receptor.
6.1.4 Organismos presentes no FB 
Em sua grande maioria, os organismos presentes no fi ltro biológico são bactérias da es-
pécie zooglea ramigera, o que levou ao uso da denominação genérica zooglea para a camada 
gelatinosa que recobre os elementos do meio percolante. Além de bactérias (aeróbias, an-
aeróbias e facultativas), o conjunto de organismos consiste em fungos, algas (que existem 
somente junto à superfície, onde há luz) e protozoários. É possível ainda encontrar vermes 
e larvas de insetos que, juntamente com os protozoários, alimentam-se de bactérias, 
contribuindo para o equilíbrio biológico do processo.
Os principaisagentes da estabilização da matéria orgânica são as bactérias. A zooglea que 
recobre os elementos do meio percolante apresenta, usualmente, uma espessura de alguns 
décimos de milímetros. Os organismos que se situam na superfície externa, em contato com 
o esgoto e o ar atmosférico, são predominantemente aeróbios ou facultativos. 
O oxigênio do ar pode se difundir pela camada de zooglea. Porém seu consumo é muito 
rápido e todo o oxigênio disponível pode ser consumido na zona mais externa da camada de 
zooglea. Por isto, à medida que ela aumenta de espessura, forma-se na zona mais interna, próx-
ima ao meio percolante, uma camada de organismos anaeróbios que podem sobreviver porque 
não necessitam de oxigênio e se alimentam da matéria orgânica dos esgotos que atravessa 
as camadas externas. Porém, na proporção que aumenta a espessura total da camada, os or-
ganismos anaeróbios deixam de receber alimento (que é inteiramente utilizado nas camadas 
externas). Esta falta de alimento acaba levando-os à morte, o que os faz perder a habilidade 
de aderir ao meio percolante. Como conseqüência, fragmentos de zooglea se desprendem dos 
elementos do meio percolante e são arrastados para fora da unidade. A rapidez com que a 
massa de zooglea é removida depende da massa de substrato disponível (carga orgânica sobre 
o fi ltro) e da velocidade de percolação do líquido.
SENAI-RJ 95
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
Esse fenômeno traz duas conseqüências importantes. A primeira é a sua utilização nos 
fi ltros biológicos de alta capacidade para controle da biomassa, conforme veremos mais adiante. 
A segunda é a presença, no efl uente do FB, de sólidos em suspensão, constituídos, sobretudo, 
pelos fragmentos de zooglea desprendidos. Tais sólidos, por se constituírem de matéria orgânica, 
não devem ser encaminhados ao corpo receptor, o que implica na necessidade de removê-los 
posteriormente.
A remoção desses sólidos é efetuada por simples sedimentação no denominado decan-
tador secundário (DS). 
 É importante destacar que, no processo de fi ltração biológica, a única função 
do DS é remover os sólidos em suspensão do efl uente do FB e encaminhá-los 
para fora do processo, ao contrário do que ocorre com os lodos ativados em 
que a biomassa removida pelo fundo do DS deve retornar ao processo.
Os FB exigem que os esgotos afl uentes sejam submetidos à pré-decantação a fi m de não 
somente reduzir a carga orgânica aplicada como também evitar a obstrução do meio percolante. 
Assim, na maioria dos casos, o material removido do fundo do DS (lodo biológico ou secundário) 
é bombeado para a entrada do decantador primário (DP), de onde será encaminhado para as 
unidades de tratamento do lodo.
6.1.5 Classifi cação dos FB 
De acordo com a carga orgânica e hidráulica, os fi ltros biológicos são classifi cados como 
de baixa e de alta capacidade, conforme veremos a seguir.
FB de baixa capacidade 
É um dispositivo de tratamento muito simples, resistente a variações de cargas orgânicas 
e de fácil operação. Sua principal característica é o baixo valor das cargas aplicadas, ou seja: 
 a carga orgânica deve ser inferior a 0,2kg DBO/d.m3 referida ao volume do material 
percolante; e
 as cargas hidráulicas devem se situar na faixa de 0,8 a 1,8m3/dia.m2 a referida à 
superfície do meio percolante. 
A biomassa aderida ao meio percolante recebe, então, uma massa de substrato relativa-
mente pequena e a velocidade de percolação do líquido é baixa, o que permite a biomassa 
96 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
permanecer aderida ao meio por um longo período. A permanência é tão longa que, quando a 
zooglea se desprende, é constituída predominantemente por material celular resultante da respi-
ração endógena, o que concede ao lodo removido no DS um razoável grau de estabilidade.
FB de alta capacidade 
Nos fi ltros biológicos de alta capacidade, aplicam-se cargas hidráulicas muito mais eleva-
das (de 8,5 a 28 m3/dia.m2 referida à superfície do meio percolante), obtidas pela recirculação 
do efl uente tratado. 
6.1.6 Esquemas de recirculação 
A Figura 6.2, a seguir, apresenta um esboço do processo. 
 
Observe que a recirculação consiste em retornar para um ponto situado à montante do fi ltro 
parte da vazão do líquido que já passou pelo próprio fi ltro e por isso mesmo teve a maior fração 
de sua matéria orgânica estabilizada. Com isto é possível aumentar muito a carga hidráulica 
aplicada sem que haja um acréscimo proporcional da carga orgânica. Este procedimento per-
mite aumentar signifi cativamente a velocidade de percolação do líquido, causando o aumento 
de sua capacidade de arraste da película de zooglea para fora do meio percolante, forçando a 
renovação mais rápida da biomassa. 
Como parte da matéria orgânica contida nos esgotos é incorporada ao material celular 
dos organismos, uma renovação mais rápida desses organismos implica em maior capacidade 
de remoção de carga orgânica da unidade de tratamento. Por isto a carga orgânica aplicada a 
fi ltros de alta capacidade pode se situar na faixa de 0,5 a 1,8kg DBO/dia.m3 de material perco-
lante, o que permite sensível redução no volume e na área do meio percolante e a conseqüente 
redução do porte da unidade.
Figura 6.2 – Esquemas de recirculaçãoFigura 6 2 – Esquemas de recirculação
SENAI-RJ 97
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
Vale ressaltar que a recirculação do efl uente tratado, indispensável nos FB de alta capaci-
dade, tem como principal objetivo aumentar a carga hidráulica aplicada sobre o fi ltro sem 
que haja um acréscimo proporcional da aplicação da carga orgânica para reforçar o efeito de 
lavagem da biomassa. Além disso, este procedimento traz outros benefícios, tais como:
 redução da tendência à colmatação;
 eliminação do desprendimento de maus odores; e
 diminuição da proliferação de moscas de fi ltro.
Há diferenças fundamentais entre a recirculação empregada em FB e em 
LA, ou seja: enquanto no processo de LA o lodo removido do fundo do DS é 
recirculado para o reator biológico (TA – tanque de aeração) visando o re-
torno dos organismos para esse reator, no processo de FB se recircula o líquido 
tratado com o intuito de aumentar a vazão que atravessa o reator biológico. 
Considerando que o interesse principal é simplesmente o aumento da vazão sobre o FB, a 
recirculação pode ser feita a partir de qualquer ponto de jusante para qualquer ponto à mon-
tante do FB, de acordo com certas conveniências do processo. Assim, pode se recircular:
 parte do efl uente do fi ltro para a entrada do próprio fi ltro; com isso, é possível retornar 
para o processo alguns organismos ativos removidos do fi ltro;
 parte do efl uente do DS para a entrada do fi ltro, conseguindo com isso:
- amortecer a variação de vazão devido ao volume acumulado nos decantadores; e
- remover, do líquido a ser recirculado, os SS (sólidos em suspensão) produzidos no 
fi ltro e que podem obstruir o meio fi ltrante. 
 parte do efl uente do fi ltro para a entrada do DP; com isso, é possível:
- amortecer a variação de vazões e remover os SS produzidos no FB; e
- diminuir a produção de escuma no DP, tornando mais fresco o afl uente ao FB. 
Evidentemente, quando se recircula através de um decantador, a unidade deve ser di-
mensionada levando em conta a vazão de recirculação. Essa vazão Qr é, em geral, expressa em 
função da vazão média afl uente Q, através da denominada relação de recirculação R, onde:
Equação 6.1
98 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
O valor de R depende dos valores das cargas orgânica e hidráulica aplicadas ao fi ltro e da 
concentração de DBO do esgoto bruto. Ele é estabelecido de maneira a fornecer a combinaçãodesejada de cargas hidráulica e orgânica posto que, ao aumentar R também é aumentada a 
carga hidráulica praticamente sem aumentar a carga orgânica. Os valores usuais de R variam 
na faixa de 1 a 4.
6.1.7 Distinções entre FB de baixa e de alta capacidade 
A opção entre FB de baixa ou de alta capacidade depende das características do processo 
e de fatores locais. Comparando um ao outro, destacam-se as seguintes distinções:
FB de baixa capacidade
 tem maior profundidade (2 a 6m, contra 0,9 a 2m para FB de alta capacidade);
 apresenta maior volume (5 a 10 vezes mais que os FB de alta capacidade); 
 propicia elevada incidência de moscas de fi ltro; 
 não exige recirculação e sua operação é simples; e
 oferece um efl uente nitrifi cado. 
FB de alta capacidade
 atinge as mesmas efi ciências com unidades muito mais compactas;
 apresenta poucos problemas com moscas de fi ltro;
 exige um gasto de energia da ordem de 2,5HP/1000m3 de esgotos tratados a 
15HP/1000m3 de esgotos tratados;
 apresenta maior complexidade operacional; e
 somente oferece um efl uente nitrifi cado se operado com baixas aplicações de cargas 
orgânicas.
6.1.8 Remoção do substrato orgânico 
Nos FB a remoção do substrato orgânico contido no esgoto obedece à mesma cinética 
que rege o processo dos LA. No entanto, cabe ressaltar que a avaliação da massa presente 
SENAI-RJ 99
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
de organismos ativos é praticamente impossível, pois ela se encontra aderida a uma grande 
superfície de meio percolante sem estar distribuída de modo uniforme. Na maioria dos casos 
o procedimento consiste em considerar que um determinado volume de meio percolante 
contém a massa de organismos capaz de estabilizar, na unidade de tempo, uma dada massa 
de substrato afl uente. Em geral, isso é feito através de equações empíricas.
Método do NRC 
O National Research Council dos EUA, examinando o desempenho de 34 FB utilizados em 
instalações militares americanas, durante 8 meses de operação contínua, sugere a utilização 
da seguinte relação:
Onde:
S
i
 = Concentração de DBO no afl uente (mg/L)
S = Concentração de DBO no efl uente (mg/L)
W = Carga orgânica aplicada (libra/d)
V = Volume do meio percolante (acre x pé)
F = Fator de recirculação.
O fator de recirculação F é defi nido por:
Equação 6.2
Equação 6.3
Onde: 
R = relação de recirculação (adimensional).
A fórmula do NRC em unidades métricas assume o aspecto:
Equação 6.4
Com S e S
i
 em mg/L, V em m3 e W em kg DBO5/d (F é adimensional).
100 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
Onde:
S = Concentração de DBO no efl uente (mg/L)
S
i
 = Concentração de DBO no afl uente (mg/L)
R = Relação de recirculação.
f = um expoente constituído por:`
 
Método de Eckenfelder 
Baseado na cinética de remoção de um substrato orgânico por uma cultura mista de or-
ganismos, Eckenfelder propõe o uso da seguinte expressão:
Equação 6.5
Onde:
D = Profundidade do meio percolante
Q = Taxa de aplicação hidráulica (Vazão/Área)
n = Constante característica do meio percolante
K = Constante característica do despejo (taxa de remoção de substrato).
6.2 Reator biológico rotativo de 
contato 
Nos últimos anos, vem se disseminando o uso de reatores biológicos rotativos de contato 
(RBC - rotating biological contactors) cuja constituição é mostrada esquematicamente na 
Figura 6.3. 
 
Equação 6.6
SENAI-RJ 101
Tratamento de esgotos - Filtros biológicos
Observe que o RBC é constituído de um conjunto de discos ou de um meio suporte cilín-
drico, em geral de material plástico (polietileno de alta densidade), montado em um eixo hori-
zontal. O conjunto gira lentamente (cerca de 2rpm) de forma que o meio plástico permaneça 
semi-imerso no esgoto previamente decantado. 
O princípio básico de funcionamento é o mesmo que o dos fi ltros biológicos, ou seja, a 
superfície do meio plástico, sucessivamente mergulhada no esgoto e em contato com o ar, 
serve como suporte para a biomassa que nela se forma. Os organismos recebem o substrato 
orgânico do esgoto quando imersos no líquido e o estabilizam quando emersos, utilizando o 
oxigênio do ar. A passagem pelos esgotos propicia certo efeito de lavagem do meio que causa o 
desprendimento de partes da película de zooglea, o que obriga a decantação do efl uente para 
remover esses sólidos. 
O reator deve ser coberto para evitar a proliferação de algas, a lavagem pelas chuvas, e a 
exposição direta ao sol.
Os RBC podem ser utilizados seja como único reator biológico em uma ETE, seja como 
suporte auxiliar para a biomassa no interior de tanques de aeração do processo de LA visando 
aumentar a capacidade de instalação existente. 
Em geral, os sistemas que utilizam RBC são patenteados pelos fabricantes.
Figura 6.3 – Reator biológico rotativo de contato – RBC (acionado a ar)
7
Nesta unidade...
Lodos ativados
 Tanques de aeração
 Constituição do lodo ativado
 Parâmetros de dimensionamento e operação
 Controle do processo
 Dimensionamento do sistema de aeração
SENAI-RJ 105
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
7. Lodos ativados
A possibilidade de efetuar o tratamento de esgotos através da aeração artifi cial foi cogitada 
pela primeira vez em 1914, na Inglaterra, por Ardern e Lockett, que realizaram experiências 
sobre a oxidação de esgotos sem o emprego de fi ltros. A denominação lodos ativados (LA), então 
dada ao processo, devia-se à hipótese de que o próprio lodo contido no esgoto bruto, quando 
submetido à aeração, adquiria a propriedade de estabilizar a matéria orgânica afl uente, sendo 
de alguma forma ativado com a aeração. 
A partir de 1920, o processo difundiu-se e vem sendo extensamente utilizado até os dias 
atuais tanto em sua forma original - o chamado lodo ativado convencional - quanto sob a forma 
de variantes, todas elas baseadas no processo convencional.
7.1 Tanques de aeração
O processo dos lodos ativados consiste, essencialmente, em submeter esgotos brutos 
ou pré-decantados à aeração artifi cial, em unidades de tratamento denominadas tanques de 
aeração (TA). A aeração artifi cial pode ser promovida tanto pela insufl ação de ar comprimido 
no interior do TA quanto pela agitação da superfície líquida do TA usando, para isto, pás gi-
ratórias de eixo horizontal (rotores tipo gaiola) ou vertical (cones de aeração). A ação desses 
dispositivos de aeração visa:
 dissolver, no interior do líquido, o oxigênio do ar atmosférico;
 manter a massa sob aeração em constante agitação, de forma a homogeneizar seu 
conteúdo e impedir que partículas em suspensão se depositem no fundo do TA.
106 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
7.2 Constituição do lodo ativado 
Os esgotos brutos ou pré-decantados contêm microrganismos em concentrações relativa-
mente baixas, além de matéria orgânica abundante. Os microrganismos, ao ingressarem no TA, 
encontram condições ambientais extremamente propícias ao seu desenvolvimento,ou seja, há 
alimento em abundância (matéria orgânica) e concentrações adequadas de oxigênio dissolvido 
(suprido pelos aeradores artifi ciais). Essas duas condições, aliadas à presença de nutrientes 
básicos normalmente encontrados nos esgotos domésticos e a outros fatores ambientais (como 
temperatura adequada) permitem que os organismos se reproduzam rapidamente e se agrupem 
em colônias, que permanecem em suspensão devido à turbulência causada pelos dispositivos 
de aeração. Tais colônias formam os chamados fl ocos do lodo ativado. Portanto, o lodo ativado 
é constituído por colônias de organismos em suspensão em um líquido, contendo em solução 
nutrientes básicos, oxigênio e um substrato (matériaorgânica) que lhes serve de alimento.
Os organismos, através de suas funções naturais de nutrição e reprodução, utilizam-se 
do substrato orgânico como fonte de energia promovendo sua oxidação (estabilização). Com 
isso, o conteúdo orgânico dos esgotos é drasticamente reduzido no interior do TA. Portanto, 
o efl uente do TA é formado por grande quantidade de colônias de organismos em suspensão 
em um líquido com baixa concentração de matéria orgânica. Este líquido não deve ser lançado 
diretamente ao corpo receptor por duas razões:
1. os organismos existentes no TA, sem encontrar no corpo receptor as mesmas condições de 
abundância de alimento e oxigênio ali vigentes, não sobreviverão, passando eles mesmos à 
condição de matéria orgânica (material celular) com efeitos danosos ao corpo receptor; e
2. tais organismos são os próprios agentes biológicos da estabilização da matéria orgânica 
dos esgotos e, sendo extremamente úteis ao processo, seria indesejável perdê-los com 
o efl uente.
Por isso, torna-se necessário submeter o efl uente do TA à decantação em uma unidade de 
tratamento denominada decantador secundário (DS). 
No interior do DS, os fl ocos de lodo ativado (que se mantinham em suspensão no TA, 
devido à turbulência promovida pelos dispositivos de aeração) são separados por sedimenta-
ção, dirigindo-se ao fundo da unidade de onde são removidos e bombeados de volta ao tanque 
de aeração. 
O líquido removido junto à superfície do DS (esgoto tratado) pode, na maioria 
dos casos, ser descarregado sem inconvenientes ao corpo receptor.
SENAI-RJ 107
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
O procedimento descrito constitui a linha-mestra em torno da qual se desenvolveu o pro-
cesso convencional dos lodos ativados e suas diversas variantes e pode ser resumido através 
dos seguintes passos:
1. introduzir em um tanque de aeração o esgoto bruto ou pré-decantado, juntamente com 
o lodo ativado removido do DS;
2. submeter esta mistura à aeração artifi cial, durante a qual a concentração de matéria 
orgânica do esgoto bruto é reduzida; e
3. separar, em um DS, o lodo ativado que retorna ao tanque de aeração, descarregando ao 
corpo receptor o esgoto tratado que foi removido da superfície do DS.
7.3 Parâmetros de dimensionamento 
e operação
Em decorrência da grande difusão do processo a partir de 1914, foram realizadas intensas 
pesquisas sobre o mecanismo biológico e os fundamentos que constituíram a teoria dos lodos 
ativados. Com base nos resultados obtidos, o procedimento empírico de dimensionamento 
baseado no tempo de aeração ou tempo de detenção hidráulico (R), inicialmente utilizado, 
foi sendo gradualmente abandonado na medida em que se percebeu a importância da carga 
orgânica do esgoto afl uente como substrato (fonte de energia) para os organismos atuantes 
no processo. Como a fi nalidade do processo era exatamente a estabilização do substrato, 
constatou-se a importância de sua concentração no esgoto afl uente. 
Essa constatação permitiu concluir que esgotos altamente concentrados deveriam per-
manecer mais tempo sob aeração, pois, em um mesmo volume, continham maior massa de 
substrato a ser removida. Assim, esgotos mais concentrados exigiriam uma permanência maior 
sob aeração e, portanto, um volume maior de TA para a mesma vazão afl uente (Q).
O passo seguinte foi a percepção da importância da quantidade de lodo presente no TA, 
pois, sendo esse lodo o próprio agente biológico do processo, sua massa não poderia deixar 
de ser considerada. 
Este critério, com pequenas modifi cações, vem sendo utilizado até os dias de hoje. As 
modifi cações consistiram, basicamente, em avaliar mais corretamente as massas de substrato 
e de organismos.
Isto decorre do fato da massa de substrato afl uente não espelhar a quantidade de substrato efe-
tivamente utilizada pelos organismos. Para expressarmos convenientemente a massa utilizada, deve-
mos também levar em conta a massa de substrato efl uente do sistema, e, portanto, não utilizada.
108 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Onde:
dMS/dt = variação (decréscimo) da massa de substrato no sistema no intervalo de tempo dt;
Q = vazão afl uente;
S
i
 = concentração de substrato no afl uente; e
S = concentração de substrato no efl uente.
Deve-se notar que dMS/dt, exprimindo a quantidade (massa) de substrato utilizada ao 
longo do intervalo de tempo dt, representa a quantidade de alimento consumido pelos orga-
nismos naquele intervalo. 
7.3.2 Considerações sobre os sólidos em 
suspensão afl uentes 
O lodo ativado (sólidos em suspensão no tanque de aeração) é constituído não apenas por 
células de organismos ativos como também por outras substâncias em suspensão. 
A maior parte das substâncias em suspensão contidas no lodo ativado e não constituídas 
por organismos ativos (células vivas) é introduzida no sistema juntamente com o esgoto afl uente. 
Os sólidos em suspensão afl uentes são constituídos por uma fração fi xa e uma fração volátil. 
A última é, em grande parte, formada por matéria orgânica biodegradável, que é removida 
do sistema (consumida pelos organismos ativos no TA). Assim, acaba restando apenas uma 
pequena fração dos SSV afl uentes não-biodegradáveis que, juntamente com a fração fi xa, tende 
a se acumular no sistema, já que retorna ao TA com o lodo ativado. 
O valor relativo da fração volátil não-biodegradável dos sólidos em suspensão afl uentes é 
muito pequeno se comparado com a fração fi xa. Desse modo, pode-se considerar que os sóli-
dos em suspensão contidos no lodo ativado e não constituídos por células vivas são formados, 
principalmente, por sólidos fi xos.
7.3.1 Massa de substrato utilizada 
A massa de substrato efetivamente utilizada ao longo de certo período (dMS/dt) poderá ser 
obtida da soma algébrica das massas de substrato afl uente e efl uente nesse mesmo período:
Equação 7. 1
SENAI-RJ 109
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Onde:
MX
v
 = massa de organismos presentes na câmara de aeração, em kg;
X
v
 = sólidos em suspensão voláteis, em kg/m3;
V = volume do TA, em m3.
O critério de dimensionamento consiste, então, em relacionar a massa de substrato uti-
lizado em um dado período (alimento) com a massa de sólidos em suspensão voláteis contida 
no TA (microrganismos), dando origem, assim, ao parâmetro denominado relação alimento/
microrganismos (Relação A/M ou U), defi nido pela Equação 7.3, em kg/kg.d:
7.3.3 Relação alimento/microrganismos 
Resultados de estudos extensivos sobre os organismos normalmente constituintes do lodo 
ativado demonstraram que 90% da matéria sólida de seu material celular se apresenta sob a 
forma volátil. Então, pode-se considerar com uma aproximação razoável, que a concentra-
ção de SSV no TA (SSVTA ou X
v
) representa a concentração de organismos que participam do 
processo. A massa de organismos presentes na câmara de aeração poderá então ser avaliada 
através do produto de sua concentração, medida em termos de sólidos em suspensão voláteis, 
pelo volume do TA, conforme Equação 7.2:
Equação 7. 2
A relação alimento/microrganismos acima defi nida é um parâmetro básico 
extremamente importante e bastante utilizado para dimensionamento e 
operação das instalações de lodos ativados.
Com efeito, conhecidas a vazão (Q), a concentração de substrato (Si) afl uente, e arbitrada 
a concentração de substrato efl uente (S) que é desejada para o sistema, pode-se determinar a 
massa de substrato utilizada por dia (dMS/dt). Esse valor, relacionado ao parâmetro alimento/
microrganismos (U) arbitrado (e expresso em termos de kg de substrato fornecido diariamente 
Equação 7. 3
110 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
7.3.4 Dimensionamento doTA 
O dimensionamento de um tanque de aeração para lodos ativados pelo critério de relação 
alimento/microrganismos pressupõe que tanto a vazão afl uente (Q) como a concentração 
de substrato no afl uente (Si) não irão variar consideravelmente ao longo do tempo. Dessa 
maneira, a operação será controlada mantendo-se no interior do TA a massa necessária de 
organismos (MX
v
) para consumir determinada fração da massa de alimento introduzida em 
um dado período. Como para cada instalação o volume de TA (V) é fi xo, o controle consistirá 
em manter a concentração de X
v
 tanto quanto possível próxima do valor do projeto. Assim, 
considerando constantes Q e S
i
, a manutenção de X
v
 em torno de um valor constante também 
manterá constante o valor de U, fi xando, desse modo, o valor de S e atingindo, então, a efi ciên-
cia do projeto.
A manutenção de X
v
 em torno de um dado valor implica periódico descarte, ou retirada 
do sistema, de uma determinada massa de SSV. Isso porque os organismos presentes no TA, 
recebendo constantemente certa massa de substrato (alimento) aportada pelo esgoto afl uente, 
tenderão a se multiplicar na razão direta da massa de alimento utilizada. Como conseqüência, 
há uma tendência para o contínuo aumento de X
v
. A massa de organismos descartada é denomi-
nada excesso de lodo. Assim, um sistema em operação contínua tende a aumentar, paulatina e 
continuamente, sua concentração de SSVTA em virtude da formação de excesso de lodo.
7.3.5 Avaliação do excesso de lodo 
Como a formação do excesso de lodo é proporcional à massa de alimento utilizada, 
sistemas que operam em elevadas relações alimento/microrganismos tendem a formar uma 
massa de excesso de lodo proporcionalmente maior que sistemas que operam em valores 
mais baixos dessa relação. Isto porque organismos que dispõem de alimento em abundância 
a cada kg de X
v
), fornecerá a massa necessária de sólidos em suspensão voláteis (MXv), expressa 
em kg:
Equação 7. 4
O valor de MX
v
 relacionado à concentração desejada de X
v
 irá fornecer o volume, em m3, 
necessário para o TA:
Equação 7. 5
SENAI-RJ 111
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Onde:
dMX
v
 = massa de excesso de lodo, em kg, medida em termos de SSV, produzida no inter-
valo de tempo dt;
dX
v
 = variação (aumento) da concentração de SSV no tanque de aeração, em kg/m3;
V = volume do TA, em m3;
dt = intervalo de tempo, em dias.
Assim, dMX
v
/dt é a massa de lodo ativado produzida no interior do TA no decurso de um 
intervalo de tempo dt. Massa esta que deve ser retirada do sistema a cada intervalo dt, caso se 
pretenda manter X
v
 no valor de projeto. Em outras palavras: se, no decurso de um dia, a concen-
tração de SSVTA aumentar de um valor dX
v
, deve se retirar diariamente do sistema uma certa 
massa de lodo exatamente igual a esta (a massa produzida nesse dia) visando fazer retornar a 
concentração X
v
 ao valor inicial.
7.3.6 Remoção da massa de lodo ativado 
A massa a ser descartada periodicamente, dMX
v
/dt, poderá ser retirada de qualquer ponto 
do sistema. Usualmente, a retirada é feita a partir da linha de recalque do lodo que retorna do 
fundo do DS para o TA a fi m de:
 aproveitar as mesmas bombas, isto é, a própria bomba da elevatória de retorno de 
lodo ativado é utilizada para recalcar o excesso de lodo para fora do sistema mediante 
uma simples manobra de registros; e
(elevadas relações U) tendem a transformar mais rapidamente o alimento em material celular, 
reproduzindo-se mais rapidamente e dando origem à elevada produção de excesso de lodo. Por 
outro lado, organismos que vivem em ambiente onde o alimento escasseia (baixas relações U), 
dispondo de menor quantidade de energia (substrato) tendem a utilizá-lo mais lentamente, 
dando origem à menor formação de excesso de lodo.
A produção do excesso de lodo pode ser avaliada pelo acréscimo da concentração de X
v
 
em um dado período (dX
v
/dt), referida ao volume do TA:
Equação 7. 6
112 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
 clarifi car o afl uente líquido e adensar o lodo ativado a ser retornado ao TA, pois o lodo 
removido do fundo do DS, adensado no interior do próprio DS, tem uma concentração 
de sólidos voláteis superior à apresentada no TA. Observe que o DS cumpre, assim, 
uma dupla função: unidade de clarifi cação do líquido e de adensamento do lodo.
O objetivo de retornar o lodo ativado ao TA é trazer de volta ao processo toda a massa de 
lodo ativado removida pelo fundo do DS. Desse modo, quanto mais a massa do lodo ativado 
for adensada no próprio DS, menor será a vazão recalcada pela elevatória de retorno de lodo 
ativado, o que resulta em economia para o sistema. 
A concentração de SSV no lodo que retornou ao TA será aqui representada por X
vu
. Logo, quanto 
maior X
vu
, menor deverá ser a vazão Qr a ser retornada. Assim, a remoção do excesso do lodo a partir 
da linha de retorno de lodo (com uma concentração X
vu
) implica retirar do sistema um volume menor 
de excesso de lodo se comparado ao volume necessário no caso da remoção ser feita diretamente 
do TA (com uma concentração X
v
) para descartar a mesma massa dMX
v
/dt.
Essas razões de ordem prática tornaram quase universal a retirada do excesso de lodo 
através da própria linha de retorno do lodo ativado. Como o objetivo do descarte de excesso de 
lodo é apenas manter o sistema em equilíbrio através da manutenção de X
v
 próximo ao valor 
de projeto, igual resultado seria obtido se o excesso de lodo fosse descartado diretamente do 
TA. Neste caso, bastaria remover diariamente do sistema, um volume do líquido sob aeração 
que promovesse a retirada da mesma massa de lodo em excesso.
7.3.7 Destino do lodo removido 
O destino a ser dado ao excesso de lodo removido do sistema vai depender, entre outros fatores, 
do tipo da instalação, de aspectos econômicos e das características do processo. Assim, o excesso de 
lodo removido de uma estação de lodos ativados pelo processo convencional, dotada de um decan-
tador primário onde o esgoto bruto é submetido à decantação antes de ser introduzido no TA, poderá 
ser encaminhado ao DP, onde se sedimentará novamente e de onde será removido juntamente com 
O lodo removido 
do sistema deve 
ter sempre um des-
tino fi nal adequado mas, o 
que vai ser feito com ele em 
nada infl ui no desempenho 
do sistema de tratamento do 
efl uente líquido.
o chamado lodo primário e submetido ao tratamento adequado, 
geralmente digestão anaeróbia. 
O excesso de lodo também pode ser estabilizado, em se-
parado, através da digestão aeróbia e, depois, ser encaminha-
do ao destino fi nal. Ou ainda, em certas variantes do processo 
de lodos ativados que operam em faixas de relação alimento/
microrganismos muito baixas (aeração prolongada), o excesso 
pode ser encaminhado diretamente à secagem natural, posto 
que já se apresenta razoavelmente estabilizado. 
SENAI-RJ 113
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
7.3.8 Parâmetro idade do lodo 
A necessidade de retirada periódica do excesso de lodo produzido no TA deu origem a 
um novo conceito, ou parâmetro de projeto, baseado na relação entre massa do lodo ativado 
presente no TA e massa de lodo em excesso removida diariamente.
Se a cada dia é retirada do sistema uma determinada massa dMX
v
/dt de lodo em excesso, a 
relação entre massa total (MX
v
) e massa removida diariamente (dMX
v
) fornece o tempo médio, 
em dias, que uma partícula de lodo permanece no sistema.
Vejamos o seguinte exemplo: se a cada dia é formada e removida uma massa de excesso 
de lodo dMX
v
 correspondente a 10% da massa total do lodo MX
v
, serão removidos, diariamente,10% dos organismos presentes, que deverão ser substituídos por igual porcentagem de novos 
organismos. Isso signifi ca que existe a probabilidade de todo o conteúdo do TA ser renovado 
em 10 dias. Portanto, ao longo de um certo tempo pode-se afi rmar que cada organismo per-
manece, em média, 10 dias no sistema. Logo, a idade do lodo (θc) é 10 dias.
Defi ne se, então, o parâmetro idade do lodo ou tempo médio de residência celular (θc) 
como a relação entre massa total de lodo presente no TA (MX
v
) e a massa de lodo descartada a 
cada intervalo de tempo dt (geralmente 1 dia):
Em um sistema em operação contínua, a idade do lodo pode ser controlada retirando-se 
do sistema, a cada intervalo fi xo dt (em geral dt = 1 dia), uma determinada massa de sólidos 
em suspensão voláteis dMX
v
, de tal forma que a relação entre a massa total contida no TA 
(MX
v
) e a massa dMX
v
 seja igual em valor absoluto a θ
c
, expressa em unidade dt. Isso porque, 
fazendo-se:
dt = 1, a Equação 7.7 fi ca:
Equação 7. 7
Equação 7. 8
114 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Portanto, para determinar q′, seria necessária a determinação diária de X
v
 e X
vu
; ou seja: 
quando se descarta o lodo a cada dia, a partir da linha de retorno de lodo, é necessário deter-
minar, diariamente, em laboratório, as concentrações de SSV tanto no TA quanto na linha de 
retorno do lodo.
Outra hipótese seria promover o descarte do lodo diretamente do tanque de aeração. Nesse 
caso, a massa de SSV (dMX
v
) removida do TA será na concentração X
v
. O volume v, em m3/d, a 
ser removido no intervalo dt será então:
Se o descarte é feito a partir da linha de retorno de lodo ativado (portanto, com concentra-
ção de SSV igual a X
vu
), a vazão q′ a ser descartada no intervalo dt corresponderá a um volume 
v′, em m3, tal que:
Equação 7. 9
Logo:
Equação 7. 10
E a vazão q′, em m3/d, será:
Equação 7. 11
Caso essa vazão q′ seja retirada continuamente do sistema, os intervalos dt e dt′ serão 
iguais. O caso mais comum é adotar dt = dt′ = 1 dia.
Então, a vazão q′, em m3/d, terá um valor numérico de:
Equação 7. 12
Equação 7. 13
SENAI-RJ 115
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Onde q/V está expresso em d-1. 
Isso signifi ca que uma determinada idade do lodo θ
c
 será mantida desde que se retire do 
TA, continuamente, uma vazão q, de modo que a relação entre o volume removido no intervalo 
dt e o volume do TA seja numericamente igual ao inverso da idade do lodo. 
Vamos exemplifi car: para manter uma idade do lodo de, por exemplo, 15 dias, basta retirar 
diariamente um volume v de líquido do TA igual a 1/15 do volume V do TA.
Essa técnica introduz uma evidente simplifi cação, pois torna desnecessária a determinação 
tanto de X
v
 quanto de X
vu
 para se manter uma determinada θ
c
.
7.3.9 Produção de lodo 
Conforme mencionado anteriormente, altas relações alimento/microrganismos (U) dão 
origem, proporcionalmente, a elevadas produções de excesso de lodo, enquanto menores rela-
ções alimento/microrganismos também dão origem, proporcionalmente, a baixas produções 
de excesso de lodo. Uma vez que, para efetuar o controle do sistema, o lodo descartado di-
ariamente deve corresponder ao excesso produzido ao longo do dia, pode se concluir que 
os parâmetros U e θ
c
 se correlacionam na razão inversa, ou seja, elevadas U correspondem a 
pequenas θ
c
 e vice-versa.
Para determinar a exata natureza dessa correlação - de forma que possa ser utilizada na 
construção de um modelo matemático para o processo de lodos ativados - tomamos como base 
E a vazão q, em m3/d, para retirar o volume v no intervalo dt′ será:
Equação 7. 14
Se a vazão for removida continuamente do TA (caso em que dt = dt′):
Equação 7. 15
Dividindo ambos os membros da Equação 7.15 por V, volume do TA:
Equação 7. 16
116 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Onde:
dX
v
/dt está expresso em kg/d; 
Y e b são constantes.
Dividindo os dois lados da equação 7.17 por X
v
, tem-se:
os conhecimentos acerca da natureza dos organismos intervenientes no processo e da rapidez 
com que se reproduzem, utilizando o substrato orgânico como fonte de energia. 
Tais informações foram abordadas anteriormente (item 7.3.5) e levaram ao estabelecimento 
da relação a seguir, que será a base do desenvolvimento da correlação procurada, isto é:
Equação 7. 17
Transformando as concentrações em massas, através da multiplicação pelo volume do 
reator (V), obtemos a Equação 7.19, expressa em d-1, e que pode também ter a forma das 
Equações 7.20 e 7.21:
Equação 7. 18
Substituindo-se na Equação 7.21 os valores fornecidos pelas Equações 7.3 e 7.7: 
Equação 7. 19
Equação 7. 20
Equação 7. 21
Equação 7. 22
SENAI-RJ 117
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
A Equação 7.22 exprime, então, a correlação procurada entre θ
c
 e U.
Conforme observamos nessa equação, a correlação entre U e θ
c
 não depende de nenhum 
outro fator, à exceção dos valores de Y e b, ambos constantes, característicos da população 
bacteriana e do substrato utilizado. Isso signifi ca que, para um dado sistema em operação, a 
fi xação de qualquer um dos parâmetros (U ou θ
c
) implica na automática fi xação de outro. Em 
outras palavras, podemos afi rmar que:
 ao se fi xar uma determinada relação U através da manutenção da concentração X
v
 em um 
valor estabelecido, θ
c
 fi cará automaticamente fi xada em um valor correspondente;
 ao se fi xar uma determinada θ
c
, através da remoção diária de uma fração fi xa da 
massa total de lodo presente no reator, a relação alimento/microrganismos será au-
tomaticamente ajustada em um valor correspondente, ou seja, a concentração X
v
 se 
auto-ajustará.
7.4 Controle do processo 
A fi nalidade principal do tratamento de esgotos é a redução da concentração de substrato 
no esgoto efl uente (S). O processo só manterá a sua efi ciência caso o valor de S venha se situar 
dentro dos limites desejados. Controlar o processo signifi ca, portanto, manter o valor de S 
nesses limites.
7.4.1 Variação da massa de substrato 
A concentração S poderá ser obtida a partir de considerações sobre a variação das massas 
de substrato ou de SSV no processo. Veja a Figura 7.1.
Figura 7.1 – Variação das massas de substratoFi 7 1 V i ã d d b t t
118 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
4. Massa de substrato retirada do sistema no intervalo dt, juntamente com o lodo descar-
tado diretamente do reator (em kg/d): 
A variação ao longo de um intervalo de tempo dt da massa de substrato no sistema (dMS/
dt) decorre de:
1. Massa de substrato que ingressa no sistema, no intervalo dt, trazida pelo esgoto afl uente 
(em kg/d): 
Equação 7. 23
2. Variação (decréscimo) da massa do substrato no interior do reator no intervalo dt (em 
kg/d), devido a utilização de substrato pelos organismos, obtida por meio da variação da 
concentração de substrato (em kg/m3.d): 
Equação 7. 24
portanto: 
Equação 7. 25
3. Massa de substrato retirada do sistema no intervalo dt, juntamente com o esgoto efl u-
ente (em kg/d): 
Equação 7. 26
Equação 7. 27
SENAI-RJ 119
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
A expressão do lado esquerdo da Equação 7.32, corresponde ao valor de U, conforme foi 
visto na Equação 7.3, logo (em kg/kg.d):
A variação total da massa do substrato no sistema será então (em kg/d): 
Equação 7. 28
Substituindo na Equação 7.28 os valores fornecidos pelas Equações 7.23, 7.25, 7.26 e 
7. 27 (em kg/d): 
Equação 7. 29
Quando a operação está em regime contínuo, dS/dt = 0, logo, a concentração de substrato 
pode ser expressa pelas equações a seguir, sendo as duas primeirasem kg/m3.d e a terceira em 
kg/kg.d :
Equação 7. 32
Equação 7. 30
Equação 7. 31
Equação 7. 33
 O valor de S pode então ser expresso como (em kg/m3):
Equação 7. 34
120 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
2. Variação (decréscimo) da concentração de SSV no interior do reator, no intervalo dt, 
devido à destruição de material celular por respiração endógena, (kg/m3.d): 
A Equação 7.34 exprime o fato de que S depende exclusivamente da relação U e do valor de K, 
que é uma constante do sistema. Ela demonstra que a manutenção de U em um valor constante 
fará S se manter constante, ou seja, controla o processo. 
Esta conclusão foi obtida a partir da observação da variação da massa de substrato no 
sistema, ao longo do tempo. 
Em contrapartida, a observação da variação da massa de sólidos em suspensão voláteis 
no sistema ao longo do tempo (dX
v
/dt) leva ao seguinte:
1. Variação (aumento) da concentração de SSV no interior do reator no intervalo dt devido 
à síntese de material celular, medida em kg/m3.d: 
Equação 7. 35
Para obter o valor em kg/d, multiplicamos ambos os membros da Equação 7.35 pelo vo-
lume do reator: 
Equação 7. 36
 Novamente, para obter o valor em kg/d, multiplicamos pelo volume do reator:
Equação 7. 37
3. Massa de SSV retirada do sistema (descarte do excesso de lodo), em kg/d: 
Equação 7. 38
Equação 7. 39
SENAI-RJ 121
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Quando o descarte de excesso do lodo é feito diretamente do TA, podemos fazer uso da 
Equação 7.16, substituindo o valor de q/V. Assim, chegamos às três equações seguintes, com 
valores expressos em d-1:
A variação total da massa de SSV no sistema (em kg/d) pode ser então obtida utilizando-se 
as Equações 7.36, 7.38 e 7.39: 
Equação 7. 40
Substituindo agora pelos valores fornecidos pelas Equações 7.36, 7.38 e 7.39: 
Equação 7. 41
Em regime contÍnuo, dMX
v
/dt = 0, logo, exprimindo em termos de kg/m3.d:
Equação 7. 42
Equação 7. 43
Equação 7. 44
Equação 7. 45
122 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
A Equação 7.46 exprime o fato de que S pode ser expresso somente em função de θ
c
 e dos 
valores das constantes do sistema b, Y, e K. Ela signifi ca que a manutenção de θ
c
 em um valor 
constante irá igualmente implicar na manutenção da concentração de substrato efl uente em 
um valor também constante, ou seja, demonstra que o sistema também pode ser administrado 
através do controle de θ
c
.
Como os valores de b, Y, K, e θ
c
 não dependem nem de Q nem de S
i
 (ao contrário do que 
ocorre com o valor de U), o controle do sistema através de θ
c
 pode se demonstrar efetivo mesmo 
em face de variações de Q e S
i
. De fato, conforme veremos adiante, o controle de θ
c
 torna o 
sistema auto-regulável.
7.4.2 Métodos de controle do processo 
O processo de lodos ativados pode ser controlado de duas maneiras:
1. Fixando-se uma determinada relação U através do controle de X
v
.
Esse modo implica determinar o valor de X
v
 em intervalos fi xos e descartar do sistema 
uma determinada massa de lodo correspondente ao excesso, de forma a manter essa 
concentração no valor desejado.
Se os valores de Q e S
i
 se mantiverem constantes, sendo também constante a massa de 
organismos no sistema (X
v
 constante), a produção de excesso de lodo em intervalos iguais 
será também constante. Essa situação corresponderá a uma idade de lodo igualmente 
constante e equivalente à relação U que se fi xou.
2. Fixando-se uma certa idade de lodo θ
c
, através do descarte periódico de um determinado 
volume do líquido do TA.
Conforme examinado anteriormente, a idade do lodo pode ser mantida em um valor 
constante através da retirada diária de um volume de líquido do TA igual ao inverso do 
valor da idade do lodo, expressa em dias.
Dada a correlação entre U e θ
c
, a fi xação de θc corresponde à fi xação de uma correspondente 
relação U; o que parece simples de ser entendido se considerarmos constantes os valores Q e 
S
i
. Mas, vamos examinar um pouco mais a matéria com base em algumas suposições:
O valor de S pode então ser expresso, em kg/m3, como:
Equação 7. 46
SENAI-RJ 123
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
1. Vamos considerar um sistema que opera através do controle de θ
c
, sabendo que é re-
movida diariamente do reator a massa de organismos igual a uma fração fi xa da massa 
total contida no sistema.
2. Vamos supor ainda que, por uma razão qualquer, a massa total de organismos contida 
no reator seja menor do que aquela correspondente à idade do lodo θ
c
. Podemos então 
afi rmar que, havendo relativamente poucos organismos no sistema, cada reator receberá 
uma quantidade de substrato (Q . S
i
)proporcionalmente maior se comparada àquela a ser 
recebida caso o número (ou massa) total de organismos estivesse em seu valor correto. 
Esse fato implica em:
 maior disponibilidade de substrato para cada organismo (ou unidade de massa de 
organismos) presente; 
 maior produção de organismos que a fração retirada diariamente. Com isso, a con-
centração de substrato no reator tende a subir, provocando aumento de organismos 
sintetizados; e
 elevação da concentração X
v
, até um ponto em que o lodo descartado seja exatamente 
igual ao excesso produzido.
3. Concluindo: a partir do aumento da concentração X
v
, o sistema entra em equilíbrio, 
pois sendo constantes Q e S
i
, também será constante a produção do excesso de lodo pela 
população de organismos presentes. Retirando, então, uma quantidade invariante de lodo 
do TA, podemos fi xar o valor de X
v
. Como foram considerados constantes os valores de Q 
e S
i
, o que corresponde a um valor constante de S que não varia, teremos fi xada a relação 
U, exatamente no ponto correspondente à θ
c
 desejada.
A técnica de controle do sistema pela fi xação de θ
c
 tem a vantagem de ser auto-regulável. 
Com efeito, qualquer variação de Q, S
i
 ou de ambos, ao longo do tempo, fará o sistema desequili-
brar, aumentando ou diminuindo a produção de lodo em excesso. Entretanto, este desequilíbrio 
será eliminado pelo próprio sistema através de um mecanismo idêntico ao já exposto, pois o 
valor de X
v
 irá crescer ou decrescer na exata medida do desajuste introduzido e o equilíbrio, 
então, será novamente atingido.
A opção por um ou outro método de controle deverá ser feita após o estudo comparativo 
das vantagens e desvantagens de cada um.
O controle através da relação U, extremamente difundido, implica na avaliação da massa 
de substrato utilizada e da massa de organismos presentes.
A massa de substrato utilizada dependerá tanto de Q quanto de S
i
. Esses valores sofrem 
variações ao longo do tempo, alterando, portanto, o valor da relação U. Normalmente, o que se 
faz para o estabelecimento da desejada relação U, é considerar que tanto Q quanto S
i
 variam 
em torno de valores médios. Essa consideração é válida quando a oscilação se dá de forma 
124 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
lenta e em períodos relativamente curtos. Quando isso não ocorre, o sistema pode ser levado ao 
desajuste, com o conseqüente deslocamento do valor de S para fora dos limites admissíveis.
A avaliação exata da massa de organismos ativos apresenta difi culdades técnicas incon-
tornáveis até os dias de hoje. A assunção usual de associar essa massa à massa de SSV presente 
no tanque de aeração é apenas parcialmente válida, pois, por um lado, aproxima-se da reali-
dade nos valores relativamente altos da relação U (pequenas θ
c
) e, por outro, afasta-se dela 
razoavelmente em sistemas onde o valor de U é baixo (elevadas θ
c
). 
Esta aparente discrepância ocorre porque, naproporção que os SSV permanecem mais 
tempo retidos no sistema (elevadas θ
c
), maior é a tendência de acumular resíduos em suspen-
são voláteis não constituídos por organismos ativos. Estes resíduos são trazidos com o esgoto 
afl uente ou produzidos no interior do reator por efeito da respiração endógena, formando o 
chamado resíduo endógeno. 
O resultado dessa tendência de acúmulo de SSV não-biodegradáveis (isto é, não passíveis 
de utilização pelos organismos ativos) é que, na medida em que a relação U diminui (ou θ
c
 au-
menta), o valor medido da massa de SSVTA se afasta cada vez mais do valor que se quer medir, 
ou seja, da massa de organismos ativos (células vivas) no sistema.
O acúmulo de SSV não-biodegradável (resíduo endógeno) no sistema pode ser quantifi cado 
com base no processo de formação desse resíduo gerado a partir da destruição de material 
celular.
Grande parte do material constituinte da célula dos organismos ativos é composta por 
matéria orgânica biodegradável, consumida no processo. Entretanto, certa fração f da massa 
dos organismos é composta de matéria orgânica não-biodegradável que irá formar o resíduo 
endógeno. Isto signifi ca que a formação do resíduo endógeno é proporcional à massa de organis-
mos consumida por respiração endógena, sendo f, o fator de proporcionalidade. Considerando 
X
e
 a concentração de resíduo endógeno no sistema, em kg/m3.d, temos: 
Equação 7. 47
Logo, de acordo com a defi nição da taxa específi ca de respiração endógena, como visto 
na Equação 7.37: 
Equação 7. 48
SENAI-RJ 125
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
A Equação 7.48 mostra que quanto mais pronunciadamente se manifestar a respiração 
endógena (elevadas θ
c
), maior será o acúmulo de resíduo endógeno.
Por outro lado, o controle por meio da θ
c
 se mostra mais simples. Com efeito, é possível 
manter a idade do lodo exatamente no valor desejado removendo diariamente do interior do 
TA uma fração de seu volume numericamente igual ao inverso da idade do lodo expressa em 
dias. Tudo isto sem depender dos valores de Q, S
i
 e X
v
. 
Torna-se evidente a maior exatidão da técnica de controle através da θ
c
 quan-
do consideramos a fi nalidade que temos em vista: retirar, periodicamente, 
do sistema uma determinada fração da massa de organismos ativos, seja 
qual for a concentração dos organismos e sem se importar com a proporção 
em que se apresentam em relação à massa total de sólidos em suspensão no TA. 
É certo ainda que, removendo-se um volume constante diariamente do TA, a fração 
removida da massa de organismos será sempre a mesma, considerando que o líquido 
no interior deste TA se distribui de forma homogênea por todo volume do tanque, qual-
quer que seja o volume retirado. Portanto, esse tipo de controle se mostra igualmente 
rigoroso em toda a faixa de variação da idade do lodo.
O fato de se retirar, de forma periódica, um certo volume do líquido do TA, independente-
mente da concentração de SSVTA, torna-se desnecessário determinar esta concentração para 
fi ns de controle do processo. No entanto, é preciso monitorar o desempenho do processo. Para 
isto executam-se análises de laboratório com menor freqüência. Para controlar a operação 
propriamente dita (ou seja, para manter o valor da concentração S no efl uente em seu valor 
de projeto), basta medir o volume líquido periodicamente descartado do TA. Todos os demais 
parâmetros devem ser obtidos apenas com o intuito de acompanhar o processo.
Como o controle de θ
c
 pode ser efetuado, exclusivamente, com a remoção periódica de um 
determinado volume V de líquido do TA, a vazão q desse descarte poderá ser ajustada de acordo 
com a conveniência da operação. Isto quer dizer que, sendo o volume V removido, digamos, 
diariamente, não importa se essa remoção é feita continuamente ou apenas durante parte do 
dia. Cabe ao operador da instalação fazer a opção, de acordo com as suas conveniências.
A desvantagem da técnica de controle do processo pela idade do lodo é que ela exige a 
remoção do lodo descartado diretamente do TA, ou seja, na concentração X
v
. Como a concentra-
ção X
v
 é geralmente baixa, da ordem de 1 a 4g/L, o volume do lodo descartado e encaminhado 
ao destino fi nal é relativamente alto. 
O problema poderá ser contornado ao se prover a instalação de um espessador de lodo, 
ao qual se encaminhará o descarte de lodo. O efl uente líquido dessa unidade poderá ser 
126 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
retornado para a entrada da instalação ou ser encaminhado para fora do sistema, juntamente 
com o efl uente fi nal (já que é constituído de esgoto tratado). O lodo espessado, com uma apre-
ciável redução de volume, será então encaminhado ao destino fi nal adequado. 
O espessador pode ser uma unidade por gravidade ou fl otação. Em qualquer 
caso, será de pequeno porte se comparado às demais unidades da instalação 
(em face do pequeno valor de q se comparado a Q).
7.5 Dimensionamento do sistema 
de aeração 
Sendo os organismos ativos presentes no lodo ativado a peça fundamental do processo, 
é indispensável que eles estejam presentes no TA na concentração adequada para receber e 
estabilizar a matéria orgânica afl uente. Porém, como o processo é contínuo, estes organismos 
estão constantemente deixando o TA junto com o líquido que se encaminha para o DS. 
Para o processo funcionar a contento, isto é, com a concentração de SSVTA constante, é 
preciso que o lodo retorne ao TA com a mesma rapidez com que ele é arrastado para fora do 
TA pelo afl uente ao DS. Isso signifi ca que todo o lodo sedimentado no DS deve retornar ime-
diatamente ao TA.
7.5.1 Retorno do lodo ativado 
O retorno se processa por meio de bombeamento para o TA do lodo sedimentado no 
fundo do DS. A vazão bombeada Q
r
 deverá ser capaz de levar de volta ao TA todo o lodo que 
de lá saiu transportado pela vazão (Q+Q
r
), conforme visto na Figura 7.1. Geralmente, a vazão 
de retorno de lodo, Q
r
, é expressa em função da vazão Q, afl uente ao sistema, sendo o fator de 
proporcionalidade r denominado relação de recirculação. Logo, exprimindo em m3/d: 
Equação 7. 49
SENAI-RJ 127
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Levando em conta a Equação 7.49, obtemos o valor de r, adimensional: 
O valor de r pode ser obtido em função das concentrações de SSV vigentes respectivamente 
no tanque de aeração (X
v
) e no fundo do decantador secundário (X
vu
) por meio de um balanço 
de matéria em torno do TA.
Vamos admitir as seguintes condições:
1. Todos os SSV seriam removidos pelo fundo do DS e retornados ao TA na concentração 
X
vu
 (o que equivale a desprezar a perda de SSV pelo efl uente do sistema).
2. Todos os SSV introduzidos no TA pelo esgoto afl uente seriam biodegradáveis e, por-
tanto, consumidos no processo, não interferindo no balanço da matéria.
3. A massa de SSV removida do processo com o excesso de lodo seria exatamente igual à 
produção de SSV por síntese do material celular no mesmo período. Assim, toda a massa 
de SSV introduzida no TA seria aquela trazida pela vazão Q
r
 na concentração X
vu
, e toda 
a massa de SSV removida do TA seria pela vazão (Q + Q
r
) na concentração X
v
.
Desse modo, em regime contínuo, teremos, em kg/d: 
Equação 7. 50
Equação 7. 51
A Equação 7.51 exprime o fato de que r (e portanto Q
r
) depende de X
vu
. Ela mostra também 
que o decantador secundário não é apenas uma unidade acessória, destinada meramente a 
clarifi car o efl uente, mas uma peça extremamente importante do sistema, da qual depende a 
efi ciência de todo o processo. Isso porque, caso o DS não tenha a capacidade de adensar o lodo 
até a concentração de SSV conveniente, a vazãode retorno de lodo Q
r
 não bastará para trans-
portar o lodo de volta para o TA com a mesma rapidez com que ele o deixa. Em conseqüência, 
o lodo vai se acumular no DS, até se perder pelo vertedor de saída com o efl uente fi nal, fazendo 
a massa de lodo contida no sistema cair até valores inferiores ao de projeto, o que pode levar o 
processo ao colapso (além de, naturalmente, prejudicar a qualidade do efl uente).
O valor da concentração de lodo no fundo do DS depende da capacidade dessa unidade 
para efetuar o adensamento, podendo ser avaliada pela taxa de aplicação de sólidos sobre o DS. 
Quanto maior a taxa, ou seja, quanto maior o produto X (Q + Q
r
), menor será a concentração 
128 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
de sólidos X
u
 obtida no fundo do DS. Isso signifi ca que o simples aumento de Q
r
 visando atingir 
maior rapidez no retorno dos sólidos ao TA não resolve o problema de um sistema que começou 
a perder sólidos pelo efl uente por incapacidade de adensar o lodo até o valor necessário. Caso se 
tente a solução apenas pelo aumento de Q
r
, ocorrerá o aumento da taxa de aplicação de sólidos 
sobre o DS o que implicará na redução de X
u
, voltando o sistema a se desequilibrar. 
A única forma de o sistema operar no ponto satisfatório é dimensioná-lo conveniente-
mente. Isto quer dizer que a área A do DS deve ser tal que, recebendo a taxa de aplicação de 
sólidos correspondente à vazão (Q + Q
r
) na concentração X
v
, forneça um lodo adensado até 
a concentração X
u
, de modo que a vazão Q
r
 possa transportar de volta ao TA toda a massa de 
SS admitida ao DS. Como a concentração X (da qual depende a taxa de aplicação de sólidos 
sobre o DS) depende do volume V do TA porque o processo é dimensionado para conter uma 
determinada massa constante MX de SS, as três unidades, isto é, TA, DS e ELA (Elevatória de 
Lodo Ativado) são peças de um mesmo sistema com elevado grau de interdependência.
Esta interdependência deve ser considerada ainda na fase de dimensionamento do pro-
cesso. Isto signifi ca que o projeto não deve levar em conta apenas os fenômenos que ocorrem 
no reator biológico, mas considerar, também, a sedimentação e o adensamento do lodo no DS. 
Esses fenômenos ocorrem segundo a chamada decantação zonal, cujos métodos de análise 
disponíveis, de acordo com a Coe & Clevenger e a Yoshioka, baseiam-se na teoria de Kinch e 
se destinam especifi camente ao dimensionamento de espessadores de lodo. Para o processo 
dos LA, Da Rin e Nascimento desenvolveram um método de dimensionamento integrado que 
denominaram “Curvas de Operação”.
7.5.2 Grandezas a serem calculadas 
O dimensionamento de um sistema de aeração implica, basicamente, na determinação 
de três grandezas: 
 volume V do tanque de aeração; 
 área A do decantador secundário; e 
 capacidade de recalque da ELA, representada pela vazão de retorno de lodo Q
r
.
A determinação dessas grandezas é feita, sobretudo, com base na vazão Q afl uente ao 
sistema; na concentração S
i
 do substrato afl uente; na efi ciência desejada de remoção de 
substrato; e em dados acessórios, como as características de sedimentabilidade do lodo e as 
constantes do processo.
Usualmente, a determinação do volume V do TA é feita através do dimensionamento 
da massa de lodo ativado que deverá ser contida no TA, necessária à estabilização da carga 
SENAI-RJ 129
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
A Equação 7.52 evidencia que o projetista pode variar o valor de V dentro de certa margem 
sem alterar as características do processo, desde que varie igualmente X pois, como o valor de 
MX é fi xo, a variação de X implica variação do valor determinado para V. Em outras palavras: 
fi xados Q e S
i
, o valor de V será determinado em função de X, ou seja, X representará o volume 
do TA.
A capacidade de recalque instalada na Elevatória de LA será obtida em função da vazão de 
retorno de lodo Q
r
 estabelecida pelo projeto. O valor de Q
r
 é usualmente expresso em função 
de Q, através do fator de proporcionalidade r, denominado relação de recirculação, defi nido 
pela Equação 7.51. Sendo assim, r representará a capacidade de recalque da Elevatória do LA. O 
valor de r a ser utilizado seria obtido através da Equação 7.51, levando em conta a existência de 
uma proporção fi xa entre os SS totais e voláteis em cada sistema. Nesse caso, pode-se observar 
que a constante adimensional r é obtida também por:
orgânica afl uente. A massa de lodo ativado poderá ser expressa em função da massa de sólidos 
em suspensão totais, contida no TA, MX. Assim, os métodos modernos de dimensionamento 
para o reator biológico do processo de lodos ativados fornecem o valor de MX em função dos 
dados básicos de projeto e das constantes do processo. O valor de V, em m3, é determinado em 
função da concentração X escolhida pelo projetista, conforme equação a seguir: 
Equação 7. 52
Equação 7. 53
 Portanto, a capacidade de recalque da Elevatória de LA depende tanto de X quanto de X
u
.
Finalmente, para obter a área A do DS devem ser considerados a clarifi cação do afl uente 
e o adensamento do lodo. Da Rin e Nascimento desenvolveram um método que permite a 
abordagem de ambas as funções através de uma única técnica, baseada primordialmente 
no estudo do adensamento do lodo. Admitindo que o adensamento do lodo constitui função 
preponderante, o estudo da decantação zonal nos mostra que a área A será obtida em função 
do parâmetro S
tL
, ou fl uxo total limitante, com o uso da Equação 7.50, onde a vazão afl uente 
ao DS será a soma de Q e Q
r
, ou seja, ((1 + r) . Q). Logo, exprimindo a área em m2: 
Equação 7. 54
130 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Então, o estudo da decantação zonal mostra que S
tL
 depende tanto de X quanto de X
u
, e a 
Equação 7.53 mostra que r depende igualmente de X e X
u
. Assim, para uma determinada vazão 
afl uente Q, a área A dependerá apenas de X e X
u
. O projetista poderá então, dentro de certa 
medida, variar a área A e, em conseqüência, o valor esperado para X
u
. 
Portanto, um exame sucinto do que foi apresentado evidencia claramente que as grandezas 
V, A e Q
r
 são interdependentes e que o grau de interdependência é elevadíssimo. O projetista 
tem uma determinada margem de variação de qualquer um desses valores, sabendo, entretanto, 
que a variação de um deles implicará variação de pelo menos um dos dois restantes. Esse fato 
é fundamental para o desempenho do sistema de aeração, e deve ser levado em consideração 
no seu dimensionamento.
7.6 Fornecimento de oxigênio 
A matéria orgânica contida no esgoto é estabilizada por oxidação bioquímica através do 
metabolismo bacteriano. Assim, a presença de OD em níveis adequados no líquido sob aeração 
é essencial ao desempenho do processo. Embora a maior parte dos organismos intervenientes 
possa resistir a períodos de anoxia relativamente longos, seus processos metabólicos são mais 
efi cientes em meios com teores de OD acima de 0,5 mg/L. 
Anoxia - ausência de 
oxigênio no ar, no sangue 
arterial ou nos tecidos.
Os tanques de aeração devem, então, ser mantidos com 
teores de OD na faixa de 0,5mg/L a 1,5mg/L, salvo em processos 
destinados a promover a nitrifi cação biológica dos efl uentes, 
onde são desejáveis níveis mais elevados. 
Como o próprio processo de estabilização implica consumo 
de oxigênio, para manter o teor de OD em nível constante no TA 
é necessário introduzi-lo, permanentemente, na massa líquida 
na mesma taxa em que é consumido no processo.
7.6.1 Necessidades de oxigênio 
A necessidade de oxigênio para manter o desempenho do processo em um nível adequado 
é expressa em termos de massa deoxigênio a ser introduzida no reator biológico ao longo 
do tempo, isto é, MO/dt. A massa deve ser sufi ciente para suprir a demanda oriunda de três 
diferentes fenômenos, a saber:
 oxigênio sufi ciente para satisfazer as necessidades de energia dos organismos durante 
a síntese do material celular;
SENAI-RJ 131
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
 oxigênio necessário para oxidar bioquimicamente o material celular consumido por 
respiração endógena; e
 oxigênio sufi ciente para satisfazer as necessidades de energia para a nitrifi cação bio-
lógica, caso o processo seja dimensionado para tal.
Ao discutir a fi siologia bacteriana, mencionamos que os organismos necessitam de ener-
gia para manter seus processos vitais. Comentamos ainda que a energia é obtida do próprio 
substrato, ou seja, uma determinada fração de substrato é diretamente oxidada ou queimada 
bioquimicamente para a produção de energia, enquanto a parcela restante é incorporada ao 
material celular. Sendo assim, a massa de oxigênio que satisfaz às necessidades de energia 
durante a síntese deve ser correspondente à oxidação da fração de substrato não convertida 
em material celular.
Em geral, a avaliação da massa de substrato é feita indiretamente, através 
do conhecimento da massa de oxigênio necessária para oxidá-lo bioqui-
micamente. Mas, do ponto de vista conceitual, é importante frisar que ao 
se quantifi car o substrato através da massa de DBO ou do carbono orgânico 
dissolvido (COD), não estamos de fato nos referindo a uma determinada massa de 
substrato, mas sim à massa de oxigênio proporcional àquela massa de substrato.
Em nosso caso a massa de material celular sintetizado é medida em termos de massa de SSVTA. 
Conhecemos também o fator de conversão entre massa de substrato e massa de material celular, 
ou seja, o próprio coefi ciente de produção (Y). Entretanto, para exprimir a massa de substrato sin-
tetizada nas mesmas unidades utilizadas para quantifi car o substrato, ou seja, o seu equivalente em 
oxigênio (DBO ou COD), é preciso conhecer o fator de conversão apropriado. 
O fator de conversão seria a massa de oxigênio necessária para estabilizar bioquimica-
mente a massa unitária de material celular. Portanto, ele seria o elo que une uma massa à outra. 
Como a massa de substrato é indiretamente quantifi cada com base na massa de oxigênio, o 
fator de conversão seria o ponto de referência comum entre elas, pois permitiria expressá-las 
em função de seu equivalente de oxigênio.
Ao discutir a fi siologia bacteriana, mencionamos também que uma composição teórica para 
o material celular bacteriano seria C
5
H
7
O
2
N. Sendo assim, as necessidades de oxigênio para oxidar 
completamente este composto químico poderiam ser avaliadas a partir da seguinte reação:
Equação 7. 55
132 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Onde:
dMX
a
 = variação da massa de organismos ativos contida no TA.
Como a massa de substrato é expressa em equivalentes de oxigênio, evidentemente o 
valor numérico será igual ao da massa de oxigênio necessária à sua oxidação. Podemos então 
representá-la, em kg/d, como: 
O cálculo estequiométrico aplicado a essa reação mostra que são necessários 1,42kg de 
oxigênio para oxidar 1kg de material celular. Esse valor teórico foi comprovado em inúmeras 
aplicações práticas e, ao considerá-lo, podemos afi rmar que, para exprimir a massa de mate-
rial celular em termos de seu equivalente em oxigênio, basta multiplicá-la pelo fator 1,42. Ela 
pode ser representada, em kg/d, como: 
Equação 7. 56
ou
Equação 7. 57
Onde:
(dMO/dt)
1
 = massa de oxigênio necessária para oxidar bioquimicamente a fração de subs-
trato não convertida em material celular, metabolizada durante o intervalo dt.
A massa de oxigênio que satisfaz a demanda da respiração endógena será aquela neces-
sária para oxidar bioquimicamente a massa de material celular biodegradável, consumida por 
respiração endógena. Já mencionamos também que nem todo o material contido nas células 
destruídas por respiração endógena é oxidado bioquimicamente, pois uma determinada fração 
f de sua massa permanece no processo como resíduo endógeno. Portanto, podemos afi rmar 
que a fração do material celular destruída por respiração endógena (oxidada bioquimicamente) 
é expressa por (1- f) e sua massa será, em kg/d: 
Equação 7. 58
Equação 7. 59
SENAI-RJ 133
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Fazendo MX
a
 = MX
v 
(o que é justifi cável por questões de segurança já que MX
v
 é sempre 
maior que MX
a
), temos a seguinte representação, em kg/d: 
Através da taxa específi ca de respiração endógena b, essa massa referida à massa total de 
organismos ativos contidos no TA fornece, ainda em kg/d: 
Equação 7. 60
Essa massa, expressa em equivalentes de oxigênio, será igual à própria necessidade de 
oxigênio para oxidá-la bioquimicamente. Então: 
Equação 7. 61
Caso não seja prevista a nitrifi cação biológica, as necessidades de oxigênio para o processo, 
em kg/d, poderão ser expressas por: 
Equação 7. 62
Substituindo os valores fornecidos pelas Equações 7.58 e 7.61: 
Equação 7. 63
Equação 7. 64
Considerando que f é igual a 0,2, e levando-se em conta a Equação 7.1, teremos, em kg/d: 
Equação 7. 65
134 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Se admitirmos a necessidade de 4,6kg de oxigênio para promover a nitrifi cação de 1kg de 
nitrogênio, teremos, em kg/d: 
Finalmente, se o processo for dimensionado para promover a nitrifi cação biológica devem 
ainda ser levadas em conta as necessidades de oxigênio para suprir a demanda correspon-
dente.
A avaliação da massa de oxigênio necessária à nitrifi cação pode ser feita por meio do cálculo 
estequiométrico aplicado à reação química que representa o fenômeno global de nitrifi cação 
biológica. Essa reação evidencia a necessidade de 4,6 unidades de massa de oxigênio para 
nitrifi car uma unidade de massa de nitrogênio amoniacal. 
Como considera-se que todo o NTK (Nitrogênio Total Kjeldahl) deve ser convertido em 
nitrogênio amoniacal para posterior nitrifi cação, as necessidades de oxigênio são baseadas 
na fração da massa de nitrogênio amoniacal convertida em nitratos, ou seja, aquela que foi 
realmente nitrifi cada. Portanto, considerando-se que a concentração de nitratos no afl uente 
é em geral desprezível, a massa de oxigênio necessária para satisfazer a demanda proveniente 
da nitrifi cação é obtida em função da concentração de nitrogênio de nitratos (ou moléculas 
do elemento N ligadas ao radical NO
3
) no efl uente, N
n
.
A massa de nitrogênio nitrifi cada ao longo do tempo é expressa, em kg/d, por: 
Equação 7. 66
7.6.2 Variantes do processo 
O processo dos lodos ativados sofreu ampla disseminação e tem sido empregado em todo 
o mundo seguindo diversas variantes. Embora todas adotem os mesmos princípios básicos, há 
diferenças entre elas no que se refere:
 ao tipo de fl uxo hidráulico;
 ao tanque de aeração;
 à forma pela qual o oxigênio é suprido;
 aos parâmetros do processo; e
 ao grau de pré-tratamento dos esgotos afl uentes.
Equação 7. 67
SENAI-RJ 135
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
O fl uxo hidráulico no interior de um TA em operação contínua já foi exa-
minado anteriormente.
O oxigênio introduzido no TA é, em geral, o disponível no ar (as exceções correm por conta 
das variantes que se utilizam de oxigênio puro). A introdução se faz por meio de dispositivos 
denominados aeradores, que devem não somente dissolver o ar atmosférico no interior do 
tanque como também provocar um grau de turbulência sufi ciente para impedir a sedimen-
tação do lodo ativado no interior do TA, mantendo assim umadistribuição de partículas tão 
homogêneas quanto possível.
7.6.3 Métodos de aeração 
Existem dois métodos básicos para promover a aeração: introduzir o ar atmosférico na 
massa líquida através de bocais ou de materiais porosos submersos (ar difuso) ou promover a 
agitação da superfície líquida (aeração mecânica).
Ar difuso 
O método de aeração por ar difuso utiliza um fl uxo de ar produzido por compressores ou 
sopradores e transportado por tubulações dotadas de válvulas que permitem variar a massa de 
ar introduzida. O ar é liberado no interior no tanque através de bocais, orifícios, placas porosas, 
tecidos, tubos perfurados ou dispositivos especiais patenteados. Recentemente as membranas 
elásticas perfuradas têm obtido grande aceitação. 
A escolha do difusor depende das características do processo, da disponibilidade de ma-
terial e de custos.
Difusores tipo bocais, orifícios ou certos dispositivos especiais fornecem bolhas grosseiras. 
São menos efi cientes, pois exigem a introdução de maior massa de ar para obter um dado teor de 
OD. Porém sua manutenção é mais simples porque apresentam menor risco de obstrução. 
Difusores tipo placas porosas, tecidos e similares fornecem bolhas fi nas. São mais efi cientes 
se comparados aos citados anteriormente. Porém, exigem maior purifi cação do ar, pois são 
mais sujeitos à obstrução, seja pelas impurezas porventura contidas no ar, seja pelos sólidos 
em suspensão no TA em caso de paralisação do fl uxo de ar.
136 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
O dimensionamento de um sistema de difusores consiste na determinação da massa de 
ar a ser introduzida na unidade de tempo, a partir do conhecimento da massa de oxigênio a 
ser utilizada no processo. Portanto, é preciso considerar:
 a porcentagem de oxigênio no ar;
 a efi ciência dos difusores (de 8% a 20% para bolhas fi nas e de 2% a 5% para bolhas 
grosseiras);
 a temperatura do TA;
 a altitude local; e
 as características do líquido sob aeração. 
Os difusores podem se localizar em uma linha longitudinal, próxima ao fundo do TA, ao 
longo do centro ou de um dos seus lados, sendo a última disposição a mais comum. Podem 
ser fi xos ou montados em braços articulados visando sua retirada para efetuar a manutenção 
sem interromper o processo, evitando assim a necessidade de esvaziar o tanque.
Aeração mecânica 
A aeração mecânica é feita por meio de aeradores superfi ciais, que consistem em disposi-
tivos giratórios de eixo horizontal ou vertical, dotados de palhetas ou lâminas que entram em 
contato com a superfície líquida, promovendo grande agitação, lançando gotículas de líquido 
para a atmosfera, e introduzindo pequenas bolhas de ar na massa líquida.
Os dispositivos giratórios de eixo horizontal, tais como rotores tipo gaiola ou similar, são 
utilizados principalmente nos tanques de aeração tipo valo de oxidação, visto que tendem a 
produzir fl uxo principalmente no sentido horizontal. 
Valo de oxidação: Reator biológico aeróbio de formato característico, que 
pode ser utilizado para qualquer variante do processo de lodos ativados 
que comporte um reator em mistura completa. 
Os rotores de eixo horizontal são acionados por motor elétrico acoplado a redutor de 
velocidade e giram a cerca de 70 a 110rpm. Seu diâmetro varia de 0,7 a 1,20m.
Os dispositivos giratórios de eixo vertical são utilizados principalmente em tanques 
convencionais retangulares. Porém, podem também ser instalados junto à parede central de 
valos de oxidação de grande profundidade e de valos de oxidação de fl uxo orbital, conhecidos 
comercialmente como carrossel.
SENAI-RJ 137
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Os diâmetros desse tipo de dispositivo variam diretamente em função da potência. São 
acionados por motores elétricos acoplados a redutores de velocidade, nos modelos de baixa 
rotação (40 a 60rpm), ou diretamente conectados ao rotor, nos modelos de alta rotação (rotor 
tipo turbinas, 500 a 800rpm). 
Podem ser montados em estrutura fi xa no interior do tanque ou em apoios fl utuantes. No 
primeiro caso, a massa de ar introduzida no líquido pode ser controlada variando a imersão 
das palhetas através da variação do nível do líquido no interior do tanque. No segundo caso, o 
controle é obtido ligando e desligando certo número de unidades.
O dimensionamento consiste na determinação da potência necessária à introdução da 
massa de oxigênio a ser consumida no processo levando em consideração:
 a efi ciência do dispositivo de aeração (expressa em kgO
2
/HPxh e fornecida pelo fabri-
cante);
 a temperatura no interior do tanque;
 a altitude;
 o teor de OD a ser mantido no TA; e
 as características do líquido sob aeração. 
7.6.4 Principais variantes 
As principais variantes sob as quais o processo dos LA é utilizado e que serão sumari-
amente descritas a seguir são: 
 lodo ativado convencional;
 aeração proporcional;
 aeração escalonada;
 mistura completa;
 aeração de alta capacidade;
 bioadsorção ou estabilização por contato;
 aeração por oxigênio puro; e 
 aeração prolongada.
Aeradores de boa qualidade 
são capazes de fornecer de 
1 kgO
2
/HP.h a 1,5 kgO
2
/HP.h 
em água limpa com tempe- 
ratura de 20°C e ao nível do mar.
138 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Lodo ativado convencional 
Em sua origem, o processo de lodos ativados foi utilizado sob essa forma. Nela, os esgotos, 
após decantação primária, são lançados na cabeceira de um tanque de aeração longo e estreito 
(fl uxo de pistão) onde é igualmente lançado o lodo ativado retornado do fundo do DS. 
Geralmente, o excesso de LA é retirado da própria tubulação de retorno e encaminhado 
ao decantador primário, onde se sedimenta e é removido do sistema. 
As características dessa variante são: 
 A variante permite o uso de aeração mecânica ou por ar difuso.
 O tipo de fl uxo hidráulico no TA não permite a aplicação de cargas muito elevadas ao 
processo.
 As relações alimento/microrganismos se situam na faixa de 0,2 a 0,4kgDBO/kgSSVTA.d, 
o que corresponde a idades de lodo na faixa de 8 a 15 dias.
 O teor de SSVTA usual se situa na faixa de 1.500 a 2.000mg/L.
 O tempo de detenção correspondente a esses parâmetros varia de 4 a 8 horas. 
 O processo é geralmente utilizado para tratamento de esgotos domésticos não muito 
concentrados e oferece efi ciência na faixa de 85% a 95% da remoção de DBO. 
Aeração proporcional 
A rigor não se trata de uma variante no sentido estrito do termo, mas de uma pequena 
modifi cação no processo convencional visando, sobretudo, economizar energia. Isso por que o 
fl uxo de pistão utilizado no processo convencional faz com que as necessidades de oxigênio se-
jam maiores na cabeceira do TA, onde ingressa o esgoto pré-decantado, e decresçam na medida 
que a DBO é paulatinamente satisfeita ao longo do tanque. Com isto os teores de OD alcançados 
junto à extremidade de jusante são excessivamente altos, gerando, como conseqüência, algum 
desperdício de energia, pois o excesso de oxigênio não é utilizado no processo. 
As características desta variante são: 
 Consiste, exclusivamente, em regular a oferta de oxigênio de acordo com a demanda 
ao longo do tanque.
 A regulagem é feita em geral por meio da aeração por ar difuso, seja espaçando mais 
os difusores na região próxima à saída, seja regulando o fl uxo de ar, diminuindo-o 
junto à extremidade de jusante do tanque.
SENAI-RJ 139
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Todas as demais características do processo de aeração proporcional são 
semelhantes às da variante anterior, isto é, do processo de lodo ativado 
convencional.
Aeração escalonada 
Nessa variante o intuitoé evitar os inconvenientes do fl uxo de pistão através de uma dis-
tribuição do afl uente ao longo de todo o TA. 
As características desta variante são:
 Utilização de TA longo e estreito.
 O lodo ativado de retorno é introduzido na cabeceira do tanque, como na variante anterior.
 O esgoto afl uente pré-decantado é distribuído ao longo de todo o tanque (ou de parte 
dele) por meio de um canal lateral ou central, com comportas de ingresso ao tanque 
igualmente espaçadas. Com isto, a demanda de oxigênio é distribuída ao longo do 
tanque não havendo, portanto, necessidade de regular a sua oferta.
 A distribuição da carga orgânica afl uente por um volume maior do tanque torna o 
processo mais resistente a choques provenientes de variações bruscas da carga orgâ-
nica afl uente. Assim, é possível manter uma concentração maior de SSTA, na faixa de 
2.000 a 3.500mg/L, fazendo cair o tempo de detenção para a faixa de 3 a 5 horas.
 A redução no tempo de detenção resulta em economia devido ao menor volume do TA. 
 Esta variante permite tanto o uso de aeração mecânica quanto por ar difuso.
 A relação U se situa na faixa de 0,2 a 0,4kgDBO/kg MLVSS.d, e a idade do lodo se as-
senta na faixa correspondente de 8 a 15 dias. 
 A variante pode ser empregada para tratar esgotos de diversos tipos, oferecendo efi -
ciência na faixa de 85% a 90% de remoção de DBO.
Mistura completa 
Nesta variante o intuito é aumentar a efi ciência do processo através do uso do fl uxo em 
mistura completa, que permite a distribuição uniforme tanto da carga orgânica quanto do 
fornecimento do oxigênio por todo o tanque. A mistura completa consiste em fazer com que 
o esgoto pré-decantado e o lodo ativado retornado penetrem no TA por um canal central ou 
lateral com diversas aberturas. O efl uente é retirado por diversos vertedores, no lado oposto 
fazendo com que o fl uxo ocorra transversalmente ao tanque. 
140 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
As características desta variante são:
 O conteúdo do TA é mantido tão homogêneo quanto possível por meio de dispositivos 
de aeração que podem ser mecânicos ou por ar difuso. Com isto, torna-se possível 
aumentar a carga orgânica do processo, que pode trabalhar com relações U na faixa 
de 0,2 a 0,6kgDBO/kg SSVTA.d (idades do lodo de 4 a 15 dias). 
 A alta resistência a choques permite aumentar o teor de SSVTA, que varia na faixa de 
3.000 a 5.000mg/L. 
 Os tempos de aeração correspondentes se situam na faixa de 2 a 5 horas. 
 O excesso de lodo ativado também pode ser removido a partir da linha de retorno do 
lodo e encaminhado ao DP, ou então removido diretamente do TA a fi m de permitir o 
controle do processo pela idade do lodo. Neste caso, o excesso de lodo é geralmente 
encaminhado a um adensador antes do tratamento do lodo.
 O processo é extremamente resistente a choques e pode ser aplicado a uma extensa 
gama de despejos, com efi ciência na faixa de 90% a 95% de remoção de DBO. Porém é 
propício à manifestação do problema operacional conhecido como intumescimento 
do lodo ou bulking.
Aeração de alta capacidade 
Conforme visto anteriormente a aeração de um substrato orgânico em meio de alta con-
centração de substrato ocorre segundo uma cinética de ordem zero, ou seja, a velocidade de 
reação é elevada e independe da concentração de substrato no meio. Esse fenômeno pode ser 
utilizado no tratamento de esgotos, desde que não haja necessidade de um efl uente de alta 
qualidade (quando uma concentração de substrato relativamente elevada pode ser tolerada 
no efl uente). Em termos práticos, a utilização dessa propriedade signifi ca aproveitar a grande 
velocidade inicial de reação (remoção de DBO) em meios de alta concentração de substrato, 
trabalhando em faixas de relações U extremamente elevadas, da ordem de 1 a 5kgDBO/kg 
SSVTA.d (idades de lodo de 0,2 a 0,5 dias). 
As características desta variante são:
 A produção de excesso de lodo é elevadíssima.
 As concentrações de SSTA podem ser muito altas, na faixa de 3.500 a 5.000mg/L, le-
vando a tempos de detenção extremamente curtos (0,5 a 2 horas). 
 O fl uxo hidráulico é, geralmente, o de mistura completa, utilizando aeradores superfi ciais. 
 O processo apresenta baixa efi ciência, na faixa de 65% a 75% de remoção de DBO. 
Porém, o uso de tanques de aeração pequenos resulta em apreciável economia, que 
SENAI-RJ 141
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
pode ser maximizada por meio da eliminação do DP e da introdução do esgoto bruto 
diretamente ao TA após tratamento apenas em nível preliminar. 
 O excesso de LA pode ser retirado da linha de retorno de lodo ou diretamente do TA, 
neste caso devendo ser adensado. 
Bioadsorção ou estabilização por contato 
As bactérias constituintes do LA só podem se nutrir diretamente de substrato em solução, 
que absorvem por osmose. A matéria orgânica em suspensão (partículas não solúveis) não 
pode ser introduzida diretamente na célula. 
Para utilizá-las, os organismos inicialmente adsorvem as partículas atraindo-as para junto da 
membrana celular e posteriormente as hidrolisam (transformam em compostos solúveis) por meio 
de reações com enzimas extracelulares (exoenzimas), segregadas pelos próprios organismos. Os 
compostos solúveis resultantes da hidrólise são, então, absorvidos pelas células por osmose.
Os processos de absorção dos compostos solúveis e de adsorção das partículas são muito 
rápidos, enquanto o processo intermediário de hidrólise das partículas é bem mais lento.
Esse fenômeno é aproveitado para o tratamento de esgotos na variante dos LA denomi-
nada bioadsorção. 
Os esgotos brutos ou pré-decantados são introduzidos em um tanque de aeração de-
nominado “câmara de contato” onde permanecem por um período muito curto (0,5 a 1 hora) 
no qual se processam os fenômenos de absorção do substrato em solução e de adsorção das 
partículas de matéria orgânica em suspensão. 
Da câmara de contato, o líquido sob aeração é encaminhado para um DS, cujo efl uente 
se dirige para o corpo receptor; enquanto o lodo (que, neste caso, é composto pela biomassa e 
pelas partículas orgânicas a ela adsorvida), em vez de retornar à câmara de contato, é lançado 
em um segundo tanque de aeração, denominado câmara de reaeração, onde permanece por 
um período de 3 a 6 horas. 
Nesta última câmara os organismos recebem o oxigênio necessário à estabilização da 
matéria orgânica das partículas adsorvidas, sendo encaminhados posteriormente à câmara 
de contato, onde recebem nova carga de matéria orgânica. 
As características desta variante são:
 O fl uxo hidráulico na câmara de reaeração é geralmente do tipo pistão, podendo ser 
utilizados aeradores mecânicos ou por ar difuso. 
 As relações U (calculadas em relação à massa total de SSV contida no sistema) se 
situam na faixa de 0,2 a 0,6kgDBO/kg SSVTA.d (idades do lodo de 4 a 15 dias).
142 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
 As concentrações de SSVTA variam, na câmara de contato, nas faixas de 1.000 a 
3.000mg/L, e na câmara de reaeração, nas faixas de 4.000 a 10.000mg/L. 
 O volume total do TA resultante (soma dos volumes das câmaras de contato e de 
reaeração) é comparativamente baixo, pois, mesmo que sejam considerados os tempos 
de detenção relativamente altos do lodo na câmara de reaeração, há que se levar em conta 
que a vazão de lodo retornado é de cerca de 25% a 50% da vazão de esgoto afl uente. 
 A economia já se torna evidente com a possibilidade da eliminação do DP (ou utilização 
de uma unidade menos efi ciente e, portanto, menor), visto que a matéria orgânica 
em suspensão será adsorvida pelos organismos. 
 A efi ciência do processo é ligeiramente mais baixa que das variantes anteriores,situando-se na faixa de 80% a 90% da remoção de DBO. 
 A variante é extremamente fl exível e ideal para a ampliação da capacidade de insta-
lações existentes. Para tanto, basta utilizar o trecho inicial de um TA (por exemplo, da 
variante aeração escalonada) como câmara de reaeração, encaminhando-se para a 
cabeceira do TA o lodo retornado, mas não aduzindo o esgoto efl uente, que somente 
será admitido na parte fi nal do tanque, que funcionará como câmara de contato. 
 O excesso de LA pode ser retirado da linha de retorno de lodo ativado e encaminhado 
ao DP ou a um trecho estanque do próprio TA, que funcionaria, então, como digestor 
aeróbio. Assim, é possível obter um aumento razoável da capacidade da variante, com 
baixo custo de investimento. 
 A variante apresenta, entretanto, algumas desvantagens como sensibilidade a variações 
de carga orgânica, instabilidade operacional e geração de um lodo com características 
insatisfatórias de sedimentabilidade.
Aeração por oxigênio puro 
A aeração por oxigênio puro permite aumentar a atividade bacteriana, facultando não 
somente o aumento de relação U para a faixa de 0,25 a 1,0kgDBO/kg SSVTA.d, como também 
a manutenção de concentrações de SSTA muito elevadas (4.000 a 6.000mg/L). Com isso, é pos-
sível obter uma redução extraordinária de volume do TA, resultando em tempos de detenção 
da ordem de 1 a 3 horas. 
As características desta variante são:
 A produção de excesso de lodo é muito baixa, fazendo com que, mesmo diante de 
uma faixa elevada de relações U, a idade do lodo se mantenha entre 8 e 20 dias. 
 O fl uxo deve ser tipo mistura completa.
SENAI-RJ 143
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
 Os aeradores são, em geral, difusores de oxigênio. Isso porque o fl uxo de oxigênio, por 
ser muito menor que o equivalente fl uxo de ar, não é sufi ciente para causar o turbi-
lhonamento necessário para manter em suspensão o lodo ativado. Por isso, torna-se 
necessário suplementar a energia de mistura introduzida no tanque, seja pelo uso de 
agitadores tipo hélice submersa, ou pela utilização de aeradores superfi ciais comuns. 
 A efi ciência dos difusores de oxigênio deve ser extremamente elevada, pois sendo rela-
tivamente altos os custos de produção do oxigênio puro introduzido no sistema, não se 
deve permitir qualquer perda para a atmosfera. Por isto os difusores devem ser altamente 
efi cientes, gerando bolhas de gás diminutas e promovendo um turbilhonamento intenso, 
permitindo que todo o oxigênio se dissolva na massa líquida e nela seja inteiramente 
consumido antes que as bolhas atinjam a superfície. Uma alternativa é usar tanques 
cobertos, dotados de aeradores superfi ciais. Assim, a fração da massa do oxigênio que 
eventualmente venha a afl orar à superfície formará uma atmosfera saturada e oxigênio 
acima do nível d’água. Os aeradores superfi ciais, neste caso, servem tanto para suple-
mentar a energia de mistura quanto para introduzir no líquido o oxigênio que escapou 
da massa líquida. 
 O processo apresenta efi ciência elevada, de 85% a 95% de remoção de DBO, porém seu 
custo é relativamente alto devido à necessidade de gerar ou estocar oxigênio puro.
 A aeração por oxigênio puro apresenta elevada resistência a variações de carga orgânica.
 Em geral é utilizada em locais onde há pequena disponibilidade de área ou facilidade 
de obtenção de oxigênio puro e a baixo custo, mas, também pode ser usada em outras 
situações como, por exemplo, aumentar a capacidade de instalação de LA existente, em 
local onde não há disponibilidade de área para expansão.
 Outra característica é o fato de ser aplicável ao tratamento de extensa gama de despejos, 
inclusive de origem industrial. 
 Vale a pena destacar ainda que essa variante é muito fl exível e a sua operação bastante 
simples. 
Aeração prolongada 
Conforme visto anteriormente, organismos presentes em um meio onde a disponibilidade 
de substrato é baixa tendem a se utilizar de seu próprio material celular para sobreviver. 
Este fenômeno é conhecido como respiração endógena e pode ser aproveitado para o 
tratamento de esgotos quando é importante reduzir a produção de excesso de lodo e gerar um 
lodo ativado no qual a fração de organismos ativos seja relativamente baixa, permitindo, assim, 
sua disposição fi nal por simples secagem natural por não precisar de estabilização prévia. 
144 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
As características desta variante são:
 Trabalha em uma faixa de relações U extremamente baixas (0,05 a 0,15kgDBO/kg 
SSVTA.d) visando reduzir a disponibilidade de substrato.
 Em conseqüência disto as idades do lodo resultantes são elevadas (20 a 30 dias), assim 
como as concentrações de SSTA (3.000 a 5.000mg/L). 
 O excesso de lodo pode ser removido da linha de retorno ou diretamente do TA, quando, 
então, deve ser adensado antes do lançamento aos leitos de secagem - LS. Neste caso, 
o controle da operação pela idade do lodo torna-se extremamente simples. 
 O grande volume do TA em relação à vazão afl uente permite uma diluição tão grande 
que o fl uxo hidráulico passa a ser de mistura completa, quase que independentemente 
do formato do TA, oferecendo extrema resistência a choques. 
 Os aeradores podem ser mecânicos ou por ar difuso. Muitas das instalações por ae-
ração prolongada utilizam tanques valos de oxidação.
As pesquisas de Pasveer, que resultaram no emprego de valos de oxidação, foram orientadas 
no sentido de reproduzir os fenômenos de autodepuração ocorridos em rios não encachoei-
rados, que implicam baixas aplicações de cargas orgânicas. 
As propriedades construtivas desses valos permitem a sua implantação com custos muito 
baixos, o que os tornam um reator biológico ideal para processos econômicos de tratamento, 
especialmente o de aeração prolongada, cuja principal característica é a baixa aplicação 
de cargas orgânicas. 
O fato de a maioria dos valos de oxidação existentes no mundo adotarem a variante de 
aeração prolongada tem gerado grande confusão, fazendo crer que exista um processo 
de tratamento ou uma variante dos lodos ativados denominada valos de oxidação. Na verdade, 
é preciso distinguir o reator biológico do processo que o adota. Um valo de oxidação é apenas 
um reator biológico de formato peculiar que, embora adotado principalmente para a variante 
dos LA denominada Aeração Prolongada, pode ser adotado para qualquer outra variante.
A pequena aplicação de cargas orgânicas à biomassa é a característica principal da aera-
ção prolongada. A aplicação sendo baixa, haverá pouca disponibilidade de substrato para a 
biomassa presente, resultando em uma produção de excesso de lodo muito pequena, posto 
que a maior parte da massa de substrato convertida em material celular pelos organismos 
intervenientes é consumida por eles mesmos para produção de energia. 
O consumo de material celular pelos próprios organismos para satisfazer suas necessi-
dades energéticas (respiração endógena) pode ser interpretado como eliminação de uma fração 
considerável do excesso de lodo por digestão aeróbia no interior do próprio reator biológico. 
SENAI-RJ 145
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Observe que dessa interpretação surgiu o conceito de aeração prolongada, 
adotado ofi cialmente pelas associações americanas de entidades ligadas à 
engenharia ambiental ou seja: “uma variante do processo dos lodos ativados 
que promove a digestão aeróbia dos lodos no interior do tanque de aeração”. 
O excesso de lodo gerado, além de ser produzido em pequena quantidade, apresenta a 
característica adicional de não padecer da instabilidade típica dos lodos presentes nas demais 
variantes do processo dos LA devido à fração elevada de material não-biodegradávelnele con-
tida. De fato, a fração ativa biodegradável do lodo presente em um reator biológico de aeração 
prolongada é, geralmente, inferior a 50%. 0 restante, isto é, a maior parte é constituída por:
 sólidos em suspensão fi xos trazidos para o interior do reator biológico pelo esgoto 
afl uente; e 
 resíduos do próprio material celular consumido pela respiração endógena, formados 
por polissacarídeos complexos de difícil biodegradabilidade.
Os sólidos inertes que tendem a se acumular nos reatores biológicos em aeração prolon-
gada, devido às elevadas idades do lodo adotadas, concedem ao lodo um grau de estabilidade 
tão elevado que permite encaminhá-lo à secagem ou destino fi nal sem necessidade de prévia 
estabilização. 
Ora, como o excesso de lodo ativado dispensa estabilização, eliminando-se a produção 
de lodo primário, pode-se, igualmente, eliminar as unidades destinadas à sua estabilização. 
Isto pode ser conseguido lançando o esgoto afl uente diretamente no tanque de aeração, elimi-
nando assim o DP. 
Por outro lado, neste caso, o tanque de aeração, por receber a carga orgânica adicional cor-
respondente aos sólidos orgânicos sedimentáveis, precisa ser convenientemente dimensionado 
e levar em conta esta carga. Para isto o TA deverá não apenas apresentar maior volume como, 
sobretudo, dispor de maior capacidade instalada de aeração.
O acréscimo dos custos de investimento devido a este aumento é largamente compensado 
pela eliminação do DP e das unidades de estabilização de lodos. Por outro lado, os custos opera-
cionais aumentam signifi cativamente devido ao maior consumo de energia elétrica, principal 
componente dos custos operacionais de ETEs por lodos ativados.
Assim, antes de decidir pela adoção da variante em Aeração Prolongada, deve-se fazer um 
cuidadoso estudo de viabilidade econômica que leve em conta não apenas os custos de inves-
timento como também os custos operacionais ao longo de toda a vida útil da instalação.
146 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lodos ativados
Quando se adota a variante por Aeração Prolongada, a instalação de tratamento torna-se 
extremamente simples, resumindo-se em:
 unidades de tratamento preliminar;
 reator biológico;
 decantador fi nal;
 elevatória de lodos ativados; e
 leitos de secagem. 
Caso sejam adotados valos de oxidação operados intermitentemente como reatores bi-
ológicos, o decantador fi nal, a elevatória de lodos e os leitos de secagem podem ser eliminados. 
Neste caso é comum, nas pequenas instalações, dispensar também as caixas de areia. Assim, 
toda a ETE estará resumida a uma grade de barras de limpeza manual e um valo de oxidação.
A respiração endógena, para exercer infl uência tão marcante a ponto de gerar um excesso 
de lodo estável, necessita que a disponibilidade de substrato orgânico seja muito pequena, isto 
é, as relações alimento/microrganismos sejam muito baixas. Essa necessidade vai implicar na 
presença de uma grande massa de organismos ativos para receber uma determinada massa 
de substrato. 
Os organismos ativos, como já vimos, constituem uma fração relativamente pequena dos 
sólidos em suspensão no reator biológico. Portanto, a massa de sólidos em suspensão, contida 
nos reatores biológicos em aeração prolongada deve ser extremamente elevada se comparada 
com outras variantes dos LA, principalmente se levarmos em conta a carga adicional resultante 
da eliminação do DP. Assim, para conter uma massa tão elevada não é sufi ciente aumentar, 
apenas, a concentração dos sólidos no reator biológico, mas, também, aumentar o próprio vo-
lume do reator. Esse aumento vai resultar em tanques de aeração muito grandes, com tempos 
de detenção da ordem de 24 horas, o que justifi ca a denominação de aeração prolongada.
8
Nesta unidade...
Lagoas de estabilização
Lagoas aeradas
Lagoas anaeróbias
Lagoas aeróbias
Lagoas de maturação
Lagoas facultativas
Fatores intervenientes
Dimensionamento
Lagoas em série
SENAI-RJ 149
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
8. Lagoas de estabilização
Diversos processos de tratamento de esgotos se encontram agrupados sob o nome genérico 
de lagoa de estabilização. Mas, na realidade, a única característica que têm em comum é o fato 
de utilizarem um tanque artifi cialmente construído onde se desenrolam certos fenômenos e 
cuja fi nalidade é tratar os esgotos a ele encaminhados. 
Os processos de tratamento que se agrupam sobre o nome genérico de lagoas podem ser 
bastante diferentes tanto no que toca à sua natureza quanto no que diz respeito a seus objetivos 
e fenômenos intervenientes e guardam pouco em comum além do nome.
Infelizmente não há ainda uma nomenclatura consistente e aceita em todo o mundo para 
designá-los, o que tem gerado alguma confusão. 
Nesta unidade vamos adotar as seguintes designações: 
 lagoas aeradas;
 lagoas anaeróbias;
 lagoas aeróbias;
 lagoas de maturação; e 
 lagoas facultativas. 
8.1 Lagoas aeradas 
Lagoas aeradas são unidades de tratamento destinadas a estabilizar a matéria orgânica 
dos esgotos por oxidação bioquímica onde o oxigênio necessário é inteiramente suprido por 
aeradores artifi ciais. 
Podem ser de dois tipos: 
 lagoas aeradas/aeróbias; e
 lagoas aeradas/facultativas.
150 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Aeradas/aeróbias
Nessas lagoas a “densidade de potência” dos aeradores artifi ciais é sufi ciente para criar 
um nível de turbulência que impeça qualquer deposição de sólidos no interior da lagoa. Neste 
caso, o processo se desenrola como uma variante dos lodos ativados na qual não há retorno 
de lodo. 
Suas principais características são:
 a idade do lodo do processo é idêntica ao tempo de detenção hidráulico;
 o teor de SSV depende do tempo de detenção e da concentração de substrato no esgoto 
afl uente;
 os parâmetros e a técnica de dimensionamento são os mesmos utilizados para o 
processo dos lodos ativados.
Aeradas/facultativas
Neste tipo de lagoas a potência dos dispositivos de aeração é sufi ciente para suprir todo 
o oxigênio necessário à estabilização bioquímica da matéria orgânica afl uente, mas não o 
bastante para manter todos os sólidos em suspensão. Como conseqüência, há alguma de-
posição de sólidos nas áreas do fundo do tanque mais afastadas do turbilhonamento provocado 
pelos aeradores. Este lodo depositado no fundo entra em decomposição anaeróbia. Neste 
caso, o processo se desenrola como uma variante dos LA, mas a carga adicional gerada pelos 
produtos da decomposição anaeróbia do lodo do fundo deve ser levada em consideração no 
dimensionamento.
8.2 Lagoas anaeróbias
São tanques que recebem esgoto bruto, destinados ao pré-tratamento de esgotos por 
estabilização anaeróbia parcial da matéria orgânica afl uente. Todo o conteúdo do tanque se 
mantém anaeróbio. O processo se desenrola de forma semelhante ao que se passa em grandes 
fossas sépticas: enquanto a matéria orgânica em suspensão se deposita no fundo da unidade, 
onde entra em digestão anaeróbia, a matéria orgânica contida no líquido sofre, também, uma 
parcial estabilização anaeróbia. 
Suas principais características são:
 o efl uente de lagoas anaeróbias apresenta uma redução de DBO da ordem de 40% a 
60%;
SENAI-RJ 151
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
 as profundidades usuais se situam em torno dos 3 a 6m e os tempos de detenção na 
faixa de 2 a 6 dias;
 o dimensionamento é feito com base na taxa de aplicação volumétrica de carga orgânica, 
sendo recomendadas taxas de aplicação da ordem de 0,01 a 0,08 kgDBO/d.m3; 
 a efi ciência da lagoa anaeróbia é maior no verão que no inverno em virtude da maior 
atividade bacteriana em altastemperaturas;
 odores desagradáveis podem ser desprendidos de lagoas anaeróbias, especialmente 
quando submetidas a elevadas taxas de aplicação. 
Quando a lagoa anaeróbia é utilizada como pré-tratamento à montante de 
uma lagoa facultativa, odores desagradáveis podem ser evitados mediante a 
recirculação de parte do efl uente da facultativa para a entrada da anaeróbia. 
Recomendam-se relações de recirculação na faixa de 0,1 a 0,4.
8.3 Lagoas aeróbias
Lagoas aeróbias são tanques para os quais se encaminham os esgotos e onde as algas 
proliferam intensamente devido às condições ambientais propícias. Por meio da fotossíntese, 
as algas liberam no líquido o oxigênio necessário tanto à manutenção de condições aeróbias 
em toda a massa líquida quanto à estabilização bioquímica da matéria orgânica por meio do 
metabolismo de organismos aeróbios. 
Como a produção de oxigênio pelas algas depende da luz solar, lagoas estritamente aeróbias 
não podem ter profundidades elevadas, posto que os raios solares não penetrariam até as 
camadas inferiores. Para garantir condições aeróbias permanentes, a profundidade não deve 
exceder 0,45m, o que exige a utilização de grande área. Mas, mesmo mantendo a profundidade 
dentro dos limites recomendados, é praticamente impossível evitar a deposição de sólidos no 
fundo da lagoa, onde se formaria então uma camada anaeróbia. Isto faz da lagoa aeróbia um 
dispositivo ideal, porém impossível de se obter na prática.
152 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
8.4 Lagoas de maturação
São tanques que recebem o efl uente de estações de tratamento convencionais ou de outras 
lagoas com a fi nalidade de polir este efl uente reduzindo, principalmente, a concentração de 
sólidos sedimentáveis e de organismos patogênicos. 
Lagoas de maturação são, portanto, dispositivos de tratamento terciário, e não se desti-
nam à estabilização da matéria orgânica, mas sim, a propiciar uma melhoria na qualidade do 
efl uente de instalações de tratamento secundário.
Podem ser usadas para eliminar diversos poluentes e contaminantes. Sua utilização para 
uso específi co de redução da colimetria será abordado adiante ao discutirmos lagoas em série.
8.5 Lagoas facultativas
São dispositivos de tratamento para os quais são encaminhados esgotos brutos ou pré-
tratados visando a estabilização bioquímica da matéria orgânica neles contida por meio do 
metabolismo de organismos aeróbios. Estes organismos se utilizam, para seu metabolismo, 
do oxigênio produzido pelas algas presentes na lagoa devido à manutenção de condições am-
bientais favoráveis. Uma parte da carga orgânica presente no afl uente sob a forma de sólidos 
sedimentáveis se fi xa no fundo da lagoa e serve de alimento a organismos anaeróbios que ali 
proliferam. 
Lagoas facultativas constituem a imensa maioria das lagoas de estabilização existentes 
no mundo. Por isso, vamos abordá-las de forma mais detalhada. 
Uma lagoa facultativa se caracteriza pela (e deve seu nome a) existência de:
 uma camada superior, onde predominam as condições aeróbias; e
 uma camada junto ao fundo, onde predominam as condições anaeróbias.
O oxigênio necessário à manutenção das condições aeróbias na camada superior provém 
quase exclusivamente das algas ali existentes, sendo pouco signifi cativa a parcela obtida por 
aeração natural. 
Algas produzem oxigênio através do fenômeno conhecido por fotossíntese. Para realizar a 
fotossíntese, além da energia luminosa, as algas se utilizam dos produtos fi nais do metabolismo 
tanto dos seres aeróbios das camadas superiores quanto dos seres anaeróbios da camada junto 
ao fundo. Há, portanto, uma constante interação entre os organismos presentes, conforme 
esquematizado na Figura 8.1.
SENAI-RJ 153
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Podemos então afi rmar que uma lagoa facultativa se constitui em um ecossistema no qual 
a manutenção do equilíbrio biológico é fundamental para o funcionamento do processo.
O esgoto bruto introduz no ecossistema compostos de carbono inorgânico, nitrogênio, 
fósforo e demais nutrientes básicos, além de matéria orgânica instável, seja em solução, ou em 
suspensão. Através da superfície líquida, penetram nitrogênio, gás carbônico e oxigênio do ar 
atmosférico, vindos do ambiente exterior. No período diurno, há luz solar em abundância, cujos 
raios luminosos penetram na lagoa e fornecem energia para a fotossíntese. Estas condições 
ambientais são propícias à proliferação de algas. Ao se utilizarem de compostos de carbono 
inorgânico e de N e P trazidos pelo afl uente, nitrogênio e gás carbônico difundido pela super-
fície e, principalmente, dos produtos do metabolismo dos organismos aeróbios e anaeróbios 
(CO
2
, compostos de N e P), as algas sintetizam a matéria orgânica que necessitam e liberam 
oxigênio para o ambiente através da reação básica da fotossíntese:
6CO
2
 + 6H
2
0 + 673kcal → C
6
H
12
O
6
 + 6O
2
Além disso, as algas liberam para o líquido, substâncias em suspensão sedimentáveis seja 
sob a forma de produtos de metabolismo, ou sob a forma de material celular morto, que se 
depositarão no fundo.
O oxigênio liberado pelas algas (além da pequena parcela obtida por reaeração natural) é 
utilizado pelos organismos aeróbios para metabolizar a matéria orgânica em solução ou sus-
pensão coloidal e parte dos compostos de N e P trazidos pelo afl uente, além dos compostos 
orgânicos em solução, oriundos do metabolismo dos organismos anaeróbios do fundo e libera-
dos para o meio. Esta utilização se perfaz através da reação básica do metabolismo aeróbio:
C
6
H
12
O
6
 + 6O
2
 → 6CO
2
 + 6H
2
O + 673kcal
Figura 8.1 – Lagoa facultativaFigura 8 1 Lagoa facultativa
154 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Grande parte do gás carbônico liberado é utilizada pelas algas; o restante acaba se per-
dendo pela superfície ou pelo efl uente. 
Do metabolismo aeróbio resultam igualmente sólidos sedimentáveis, seja sob a forma 
de produtos do metabolismo, ou sob a forma de material celular morto, que se depositam no 
fundo.
A liberação do oxigênio para o meio se processa apenas na camada superior onde penetra 
a luz solar. A penetração da luz nas regiões de maior profundidade é difi cultada pelo aspecto 
turvo do líquido, causado, principalmente, pela presença das próprias algas. 
A profundidade até a qual penetra a luz no interior da lagoa pode ser avaliada através da 
utilização do disco de Secchi. Trata-se de um disco pesado, com 30cm de diâmetro, pintado 
de branco. Para usá-lo, deve-se: 
 imergir o disco na lagoa; e 
 registrar a profundidade em que o observador já não consegue mais distinguir o disco.
Para atingir os olhos do observador a luz refl etida pelo disco de Secchi pre-
cisa atravessar duas vezes a camada de água até chegar à profundidade 
alcançada pelo disco. Considerando esse fato, pode-se então estimar a pro-
fundidade máxima de penetração da luz como o dobro da imersão em que o 
disco permanece visível.
A camada de lodo que se forma no fundo da lagoa é rica em matéria orgânica, mas to-
talmente carente de oxigênio, que é todo consumido nas camadas superiores. No fundo pre-
dominam então as condições anóxicas e o consumo da matéria orgânica se faz por organismos 
anaeróbios através da reação:
C
6
H
12
O
6
 → 3CH
4
 + 3CO
2
 + 35kcal
8.5.1 Fatores limitantes
A produção de oxigênio por fotossíntese não depende apenas da energia luminosa, mas 
de diversos outros fatores, como disponibilidade de nutrientes e temperatura do meio. 
Em meios onde há fartura de nutrientes, tanto a temperatura quanto a luminosidade do 
ambiente podem se tornar fatores limitantes. Istoporque a fotossíntese (cuja representação sob 
SENAI-RJ 155
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
a forma da reação química vista anteriormente é extraordinariamente simplifi cada) consiste, 
de fato, no encadeamento altamente complexo de diversas reações, algumas bioquímicas (ca-
talisadas por enzimas), outras de natureza fotoquímica (dependentes da energia luminosa). 
Temperatura 
Nas reações bioquímicas (enzimáticas) a infl uência da temperatura é decisiva e obedece 
à Lei de Arrhenius (o que signifi ca que a rapidez da reação varia exponencialmente com a tem-
peratura, dobrando a cada dez graus centígrados de aumento da temperatura do ambiente). 
Já nas reações bioquímicas fotoquímicas a temperatura não exerce infl uência, mas a 
disponibilidade de luz é fundamental. Por isso, nas camadas superiores mais próximas da 
superfície, onde há abundância de energia luminosa, a temperatura é o fator limitante, pois 
a luminosidade se faz presente em tal excesso que apenas de 5% a 7% da energia disponível 
será utilizada para a fotossíntese. Nesta região, a rapidez da fotossíntese será controlada pela 
produção de enzimas, variando exponencialmente com a temperatura na faixa compreendida 
entre 4 e 35°C.
 Se a temperatura não estiver na faixa compreendida entre 4 e 35°C o metabo-
lismo das algas é inibido e a produção de oxigênio decresce rapidamente.
Luminosidade 
À proporção em que se penetra na direção do fundo da lagoa, a disponibilidade de energia 
luminosa decresce em virtude da absorção da luz pela turbidez das camadas superiores. Chega-
se, então, a um ponto em que, para as condições de temperatura vigentes, o fator limitante 
será a luminosidade. 
Nessa região, a produção de oxigênio decresce na medida em que a disponibilidade de 
energia luminosa vai sendo reduzida, até atingir um ponto no qual todo o oxigênio produzido 
por fotossíntese passa a ser consumido pela própria respiração das algas. Esse ponto é denomi-
nado ponto de compensação e se manifesta nas lagoas em uma profundidade conhecida como 
profundidade de compensação, abaixo da qual não há liberação de oxigênio para o meio. 
Em lagoas de estabilização fotossintética a profundidade de compensação se situa na faixa 
de 0,50 a 0,70m e coincide, geralmente, com a metade da profundidade máxima alcançada 
pela luz.
156 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Abaixo do ponto de compensação é possível ainda encontrar oxigênio dissolvido que 
migrou das camadas superiores por difusão (em teores muito baixos) e, principalmente, por 
mistura pela ação dos ventos. Entretanto, em condições de calmaria, o teor de OD decresce 
com o aumento da profundidade, chegando a zero no nível correspondente à profundidade de 
compensação. Abaixo desse ponto predominam as condições de anaerobiose, especialmente na 
camada do fundo, onde se depositam os sólidos sedimentáveis formando uma camada de lodo 
constituída principalmente por matéria orgânica biodegradável, seja trazida com o afl uente, 
ou resultante dos processos metabólicos das algas e dos organismos aeróbios em suspensão.
A mistura pela ação dos ventos é extremamente importante para o desempe-
nho da lagoa; seus efeitos serão abordados detalhadamente mais adiante. 
8.5.2 Atividade anaeróbia junto ao fundo
A matéria orgânica é metabolizada pelos organismos anaeróbios que proliferam junto ao 
fundo obedecendo à reação básica do metabolismo anaeróbio:
C
6
H
12
O
6
 → 3CH
4
 + 3CO
2
 + 35kcal
O gás metano liberado se perde para a atmosfera. O gás carbônico é, em sua maior parte, 
utilizado pelas algas para a fotossíntese, juntamente com certos compostos de N e P, igualmente 
liberados. Além disto, o metabolismo anaeróbio produz sólidos sedimentáveis estabilizados que 
constituem o húmus do fundo e também libera uma determinada quantidade de compostos 
orgânicos solúveis, utilizados pelos organismos aeróbios presentes nas camadas superiores.
A liberação de compostos orgânicos instáveis provenientes do lençol de lodo adquire 
particular importância em regiões onde há sensível variação de temperatura entre verão e 
inverno. 
Nestas regiões, durante o inverno, a atividade bacteriana no lodo do fundo é inibida pelas 
baixas temperaturas (lembrar que, de acordo com a Lei de Arrhenius, um decréscimo de dez 
graus centígrados na temperatura ambiente reduz a atividade bacteriana à metade). Neste 
período em que praticamente não é metabolizada, a matéria orgânica vai se acumulando no 
fundo e a espessura do lençol de lodo aumenta progressivamente. 
SENAI-RJ 157
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Com a elevação da temperatura no fi nal do inverno, a atividade bacteriana aumenta e 
toda a massa de lodo acumulada durante o inverno passa a ser rapidamente estabilizada, 
com a conseqüente liberação, para o meio, de líquido com razoável quantidade de compostos 
orgânicos. 
A carga orgânica liberada a partir do fundo se somará à introduzida com o esgoto afl uente, 
num fenômeno de realimentação que, em certos casos, pode sobrecarregar o sistema e romper 
o equilíbrio biológico. Mas, mesmo que esse problema não ocorra, verifi ca-se uma fl utuação 
sazonal na qualidade do efl uente, que tende a se deteriorar logo após o inverno. Esse fenômeno 
é denominado spring turnover.
A espessura do lençol de lodo no fundo de uma lagoa facultativa costuma variar durante 
o ano. 
Assim que a unidade entra em funcionamento ocorre, a cada ano, um pequeno acréscimo 
da espessura. O equilíbrio somente é atingido quando todo o depósito efetuado durante um 
ano for consumido nesse mesmo período. A partir daí, a espessura do lençol passa a variar 
sazonalmente em torno de um valor médio, que não mais se altera. 
Em climas quentes esse equilíbrio é atingido em cerca de cinco anos, podendo, entretanto, 
tardar até 20 anos em regiões de climas frios. 
8.5.3 O afl uente de uma lagoa facultativa
Essa corrente contém:
 uma pequena quantidade de matéria orgânica em elevado grau de estabilização;
 compostos minerais e compostos de N e P em solução;
 certa quantidade de bactérias; e, sobretudo,
 grande quantidade de algas.
A presença das algas representa o mais sério inconveniente para a utilização de lagoas 
facultativas. Então, quando são lançadas ao corpo receptor, caso não encontrem aí as mesmas 
condições ambientais favoráveis, não conseguirão sobreviver e se transformarão em material 
celular morto que passará a exercer demanda de oxigênio. 
Dependendo das condições ambientais e do funcionamento da lagoa, essa demanda de 
oxigênio pode ser extremamente elevada. 
Uma lagoa facultativa deve ser então encarada como um processo de conversão de car-
bono, uma vez que uma fração substancial da matéria orgânica presente nos esgotos é indire-
158 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
tamente incorporada ao material celular das algas. O carbono orgânico contido no afl uente, 
ou grande parte dele, é convertido em carbono constituinte do material celular e lançado ao 
corpo receptor. 
King e outros autores, em trabalho intitulado Efeitos do Efl uente de Lagoas em um Curso 
de Água Receptor, apresentado no 2° Simpósio Internacional sobre Lagoas para Tratamento 
de Esgotos (Kansas City, 1970), concluem, textualmente:
Efl uentes de lagoas contendo algas podem exercer marcante infl uência nas condições ambi-
entais do curso de água que os recebe por uma distância desde algumas jardas até muitas milhas 
à jusante. O comprimento do trecho afetado irá depender, em cada caso, do grau de diluição do 
efl uente e do turbilhonamento do curso de água. Pequenos córregos, que recebem efl uentes de 
lagoas, parecem ser pouco mais que uma série linear defi ltros biológicos (corredeiras) e unidades 
de sedimentação e digestão (trechos calmos). Assim, o curso de água que recebe o efl uente de uma 
lagoa deve ser considerado como parte integrante do sistema total de tratamento, e a utilização 
do curso de água deve ser reconhecida e admitida, onde quer que as lagoas sejam usadas.
Desse modo, antes da implantação de uma lagoa, é preciso verifi car se o corpo receptor 
pode arcar com essa carga.
8.6 Fatores intervenientes
A implantação de uma lagoa de estabilização exige a avaliação de certos fatores que exer-
cem infl uência sobre o desempenho do processo. Em relação à possibilidade de controle pelos 
responsáveis pela operação tais fatores podem ser: 
 não-controláveis;
 parcialmente controláveis; ou 
 controláveis.
8.6.1 Fatores não-controláveis
Entre os fatores não-controláveis destacam-se as características climáticas da região, 
conforme veremos a seguir.
SENAI-RJ 159
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Temperatura
A temperatura ambiente é importante porque infl uencia tanto a fotossíntese quanto a 
rapidez dos processos metabólicos de estabilização bioquímica. Temperaturas muito baixas, 
inferiores a 10°C, são absolutamente desfavoráveis. 
Por outro lado, climas excessivamente quentes também podem gerar problemas, pois se a 
temperatura da lagoa ultrapassar os 35°C grande parte das algas não sobreviverá, o que implica 
ruptura do equilíbrio biológico do sistema. Neste caso, todo o sistema pode se tornar anaeróbio 
por carência de oxigênio, acarretando grande desprendimento de odores desagradáveis e 
completa deterioração da qualidade do efl uente. 
Uma lagoa na qual o equilíbrio biológico foi rompido pode se tornar ana-
eróbia em menos de um dia. A recuperação do equilíbrio pode levar cerca 
de 15 a 30 dias, durante os quais ela deverá receber, somente, uma pequena 
fração da vazão afl uente.
Insolação
A insolação é outro fator infl uente no processo, uma vez que a luz é indispensável para a 
fotossíntese. 
No que se refere a este fator, é preciso levar em conta não apenas a intensidade média da 
iluminação como também a duração do período diurno, posto que as algas liberam oxigênio 
somente durante o dia. Portanto, é fundamental conhecer:
 a duração do período diurno, que depende exclusivamente da latitude e da época do 
ano; e
 a intensidade média da iluminação, que depende tanto da latitude quanto de fatores 
outros, como nebulosidade, etc. 
Existem tabelas que permitem avaliar os valores prováveis da energia solar visível que 
incide sobre uma superfície horizontal ao nível do mar em função da latitude e da época do 
ano e com isso, pode-se efetuar a correção da altitude. 
Já no que concerne à nebulosidade, apenas um estudo dos dados climatológicos locais 
poderá avaliar sua infl uência, em geral expressa em porcentagem de luminosidade, referindo-
se ao período do ano em que ocorrem formações de nuvens sufi cientemente densas durante o 
dia a ponto de absorver uma fração signifi cativa da energia luminosa incidente.
160 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Evaporação e precipitação
Evaporação e precipitação podem, em casos raros, exercer alguma infl uência. Isto porque, 
sendo a lagoa um reator biológico no qual o tempo médio de residência celular é igual ao tempo 
de detenção hidráulico, quaisquer variações signifi cativas no tempo de detenção podem al-
terar o comportamento do sistema. É evidente que infl uências signifi cativas ocorrem somente 
quando a evaporação ou precipitação alcançam valores extremos. 
No entanto, mesmo sendo pequena a possibilidade de interferência, ao se executar um 
projeto devem ser feitas as verifi cações da infl uência dos fatores em questão no mês em que 
a diferença entre altura média de precipitação e de evaporação for máxima. Caso a altura de 
precipitação média no mês mais desfavorável venha a ser muito maior que a altura de evapora-
ção, o tempo de detenção hidráulico poderá sofrer uma redução sensível, acarretando prejuízos 
óbvios para o desempenho do processo. No caso oposto, em que a altura de evaporação é muito 
mais elevada que a de precipitação, pode ocorrer um abaixamento do nível da lagoa ou uma 
elevação da salinidade do líquido até limites que interfi ram no desempenho do processo.
Regime de ventos
O regime de ventos pode infl uenciar não somente a escolha do local de instalação da lagoa 
como também a efi ciência de seu funcionamento. Por isso, ao selecionar a área para implan-
tação da unidade, devem ser considerados alguns aspetos, tais como:
 os ventos dominantes devem transportar possíveis odores para longe da área urbana; e
 os ventos dominantes devem soprar de jusante para montante, na tentativa de evitar 
a formação de curtos-circuitos. 
No que concerne ao grau de mistura das águas da lagoa, o regime de ventos também é 
importantíssimo, particularmente em regiões quentes onde há tendência de estratifi cação 
térmica das águas. 
Esta tendência se manifesta através da formação (e permanência por períodos signifi -
cativos) de uma camada líquida de temperatura mais elevada junto à superfície, onde a luz 
solar pode penetrar e, portanto, se dá a produção de oxigênio. Esta camada se situa acima de 
outra, de águas mais frias, onde a luz não penetra devido à turbidez, e prevalecem as condições 
anóxicas.
Caso não haja alguma mistura das águas da lagoa, não haverá disponibilidade de oxigênio 
nas camadas inferiores, que permanecerão anaeróbias.
Este fenômeno (presença de oxigênio apenas em uma camada relativamente fi na junto à 
superfície) pode causar uma sobrecarga no sistema e levá-lo ao desequilíbrio. 
SENAI-RJ 161
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Em climas quentes, com predominância de ventos pouco intensos, pode se 
tornar necessária a instalação de misturadores mecânicos (mixers) na lagoa 
a fi m de promover a homogeneização do líquido e romper a estratifi cação 
térmica.
8.6.2 Fatores parcialmente controláveis
Dentre os fatores parcialmente controláveis, destacam-se:
 as características dos esgotos afl uentes – grandes variações de vazão ou carga orgânica 
afl uente podem causar a ruptura do equilíbrio biológico na região onde o afl uente é 
lançado à lagoa. Esse desequilíbrio tende a se propagar por toda a massa líquida (este 
problema pode ser controlado com a adoção de tanques equalizadores); e
 a presença de nutrientes básicos no esgoto afl uente – ela é fundamental para o desem-
penho do processo já que as algas, responsáveis pela produção de oxigênio, exigem a 
presença de nutrientes no meio líquido, especialmente nitrogênio e fósforo. Por outro 
lado, substâncias tóxicas devem ser evitadas no afl uente das lagoas, pois as algas são 
bastante sensíveis à sua presença. Esta sensibilidade acaba tornando o processo pouco 
indicado para o tratamento de despejos industriais contendo compostos tóxicos e 
pobres em nutrientes. Da mesma forma, devem ser evitados despejos industriais 
que contenham substâncias que emprestam cor ao líquido da lagoa, em virtude da 
difi culdade que causam para a penetração da luz.
8.6.3 Fatores controláveis
Finalmente, os fatores controláveis dizem respeito às características construtivas que 
podem infl uir no desempenho do processo, tais como: formato, posição, propriedades do ter-
reno e profundidade.
Se a topografi a local permitir, o formato das lagoas facultativas deve ser retangular, com 
uma relação comprimento:largura da ordem de 2:1 a 3:1.
A posição da lagoa deve ser escolhida de tal forma que os ventos dominantes soprem na 
direção do comprimento, sentido de jusante para montante.
A profundidade da lagoa facultativa deve variar na faixa de 1,5 a3,0m.
162 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Caso o fundo da lagoa seja demasiadamente permeável (terrenos predominantemente areno-
sos) deve-se estudar a possibilidade de impermeabilização com uma manta de plástico ou com 
uma camada de argila compactada de cerca de 10cm. No entanto, se o grau de permeabilidade 
for moderado e alguma infi ltração for tolerada por um período limitado, pode-se evitar a imper-
meabilização posto que o próprio acúmulo de material sedimentado no fundo tenderá a colmatar 
a superfície, impermeabilizando-a ou reduzindo signifi cativamente o grau da infi ltração.
8.7 Dimensionamento
O dimensionamento de lagoas facultativas tem sido feito com base em diversos critérios, 
empíricos e racionais, que serão examinados a seguir. Antes, convém ressaltar que a obtenção 
de um modelo matemático que realmente represente o processo é extremamente difícil devido 
ao elevado número de fatores intervenientes, em sua maioria não-controláveis pelo operador, 
havendo ainda outros cuja infl uência é difi cilmente quantifi cável. Dessa forma, qualquer que 
seja o critério empregado, sua aplicação não deve dispensar uma crítica judiciosa baseada, 
sobretudo, na experiência do projetista.
8.7.1 Taxa de aplicação superfi cial de carga orgânica
Esse critério empírico, extremamente difundido, consiste em determinar a área da lagoa 
por meio do simples quociente entre a carga orgânica diária afl uente e uma taxa de aplicação 
superfi cial de carga orgânica, arbitrada pelo projetista, levando em conta os diversos fatores 
de infl uência sobre o processo. 
A profundidade da lagoa facultativa, escolhida pelo projetista, se situa na 
faixa usualmente recomendada de 1,5 a 3,0m.
Os valores da taxa variam largamente de acordo com as características locais como, por 
exemplo:
 nos EUA os valores recomendados situam-se na faixa de 10 a 60kgDBO/ha.d; 
 no Chile, a Dirección de Obras Sanitárias recomenda taxas de aplicação que variam 
desde 10 a 50kgDBO/ha.d para o extremo sul do pais até 180 a 260kgDBO/ha.d para 
o extremo norte. 
SENAI-RJ 163
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
A publicação Waste Stabilization Ponds, da Organização Mundial da Saúde, recomenda 
as taxas de aplicação transcritas na tabela a seguir. 
Tabela 8.1 – Taxas de aplicação de carga orgânica
Taxa de aplicação 
(kgDBO/ha.d)
Condições Ambientais
<10 Zonas muito frias. Cobertura de gelo sazonal. Águas com 
temperaturas uniformemente baixas. Nebulosidade 
variável.
10 a 50 Clima sazonalmente frio, com cobertura de gelo sazonal 
e verão curto, com temperaturas temperadas.
50 a 150 Clima entre temperado e semi-tropical. Cobertura de gelo 
ocasional, sem nebulosidade persistente.
150 a 300 Clima tropical, temperatura e insolações uniformes, sem 
nebulosidade sazonal.
O dimensionamento da lagoa através desta técnica está resumido nos passos apresentados 
a seguir:
a) Determinação da área, em m2:
Onde:
Q = vazão média afl uente (m3/d)
S
i5
 = DBO5 do esgoto afl uente (kg/m3)
T = taxa de aplicação superfi cial de carga orgânica (kgDBO5/ha.d)
A = área da lagoa (ha)
b) Determinação do volume, em m3:
Onde:
V = volume da lagoa (m3)
A = área da lagoa (ha)
H = profundidade (m)
Equação 8. 1
Equação 8. 2
O critério da 
taxa de apli-
cação super-
ficial de carga 
orgânica é extremamente 
simples; recomenda-se a 
sua utilização para pré-
dimensionamento e veri-
fi cação de projetos.
164 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Onde:
P
O2
= produção de oxigênio pelas algas (kgO
2
/m2.d)
E = energia solar visível média (langleys/dia; 1lagley = 1cal/m2)
F = efi ciência fotossintética (%)
O parâmetro F, efi ciência fotossintética, exprime a porcentagem da energia total da luz 
visível que é utilizada pelas algas e incorporada à biomassa sob a forma de material celular. 
Geralmente seu valor varia de 0,5% a 6%, em função:
 da concentração da DBO aplicada; 
 da temperatura da lagoa; e 
 do tempo em que o sol permanece sobre o horizonte.
O parâmetro E, energia solar incidente média sobre a superfície da lagoa na forma de luz 
visível, pode ser determinado, em langley/d, pela expressão:
8.7.2 Critério de Oswald e Gotaas
Trata-se de critério inteiramente racional, baseado na produção de oxigênio pelas algas no 
interior da lagoa. Seus autores efetuaram um balanço energético que levou em conta a utiliza-
ção da energia luminosa para sintetizar o material celular das algas e a energia disponível, em 
cal/g, neste material celular. Através desse balanço determinaram que a produção de oxigênio 
pelas algas referida à área da lagoa podia ser expressa, em kgO
2
/m2.d, por:
Equação 8. 3
Equação 8. 4
Onde:
P = fração média do tempo diurno que o sol permanece sobre o horizonte
E
max
 = energia solar visível máxima (langley/d)
E
min
 = energia solar visível mínima (langley/d)
Os valores de Emax, Emin e P variam com a latitude e a época do ano. Existem 
tabelas que fornecem seus valores mês a mês para diversas latitudes; também 
é possível obter o valor de F em função de seus fatores intervenientes.
SENAI-RJ 165
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Onde:
S
iu
 = DBO última do afl uente (kg/m3)
Igualando o consumo de oxigênio expresso pela Equação 8.5 com a produção expressa 
pela Equação 8.3 e operando, temos o valor da área, em m2: 
 
Equação 8. 5
O critério de dimensionamento baseia-se na igualdade entre produção e consumo de 
oxigênio, sendo expresso sob a forma de taxa de aplicação superfi cial de carga orgânica T. 
A carga orgânica a ser considerada é a expressa pela DBO última, posto que os tempos 
de detenção em lagoas de oxidação geralmente são maiores que cinco dias, o que impede a 
utilização da DBO5. Portanto, o valor da taxa de aplicação superfi cial de carga orgânica T pode 
ser obtido, em kg/m3, da Equação 8.5:
Nesta equação, homogênea, os valores são expressos nas seguintes unidades:
A - m2
Q - m3/d
S
iu
 - kg/m3
E - langley/d
F - %
Esta mesma relação pode ser expressa por:
Equação 8. 6
Com os parâmetros expressos nas seguintes unidades:
A - ha
Q - m3/d
S
iu 
- mg/L
F - %
E - langley/d
Equação 8. 7
166 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
O critério de Oswald e Gotaas foi testado em lagoas piloto de laboratório 
com resultados aceitáveis. Ele se baseia, entretanto, em equações racionais, 
levando em conta quase exclusivamente a radiação solar que teoricamente 
incidiria sobre a lagoa e desprezando outras características e peculiaridades 
do local, cuja infl uência pode alterar sensivelmente o desempenho previsto.
8.7.3 Critério de Herman e Gloyna
Trata-se de critério desenvolvido a partir da observação do comportamento de lagoas 
facultativas de laboratório e de instalações piloto. As pesquisas efetuadas por Herman e Gloyna 
concluíram que, para oferecer uma redução de DBO entre 85% e 95%, a condição ótima de 
funcionamento de uma lagoa de estabilização fotossintética que receba um afl uente de esgo-
tos domésticos com uma DBO de 200mg/L, seria operar em uma temperatura de 35°C, com 
sete dias de detenção. A relação sugerida para dimensionamento é, portanto, baseada nessas 
observações, incluindo os devidos fatores de correção.
A relação básica, ou seja, a que exprime a condição ótima, seria, em m3:
Onde:
V = volume da lagoa (m3)
Q = vazão média afl uente (m3/d)
t
o
 = tempo de detenção para as condições ótimas (t
o
=7 dias)
Como t
o
 foi determinado para a temperatura de 35°C e DBO afl uente de 200mg/L, a apli-
cação com valores diferentes destes deve ser feita por meio de fatoresde correção. 
A variação do tempo de detenção com a temperatura obedece a Lei de Arrhenius, com 
um coefi ciente θ =1,085. E a correção relativa à concentração de DBO afl uente se dará na razão 
direta da relação entre a DBO afl uente ao sistema e a DBO afl uente utilizada nas pesquisas, de 
0,2kg/m3 (200mg/L).
Equação 8.8
SENAI-RJ 167
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Onde:
S
i
 = DBO do esgoto afl uente (kg/m3)
θ = coefi ciente de correção de temperatura (θ = 1,085)
T = temperatura da lagoa (°C)
Substituindo o valor de t
o
 = 7 dias e exprimindo a DBO em mg/L, a relação da Equação 8.9 
se apresenta na forma sob a qual é mais conhecida:
A inclusão dos fatores de correção leva a:
Equação 8.9
Utilizando as unidades:
V- m3
Q - m3/d
S
i
 - mg/L
Esta equação é aplicável nas faixas de temperaturas entre 4 e 35°C e profundidades entre 
0,9 e 2,4m. 
Os autores recomendam ainda que se utilize para Si o valor da DBO5 quando se tratar de 
esgotos pouco concentrados ou previamente decantados e da DBO última para esgotos brutos 
muito concentrados.
O critério de Herman e Gloyna é extensamente utilizado devido, sobretudo, 
à sua simplicidade, sendo possível a construção de ábacos que tornam o 
dimensionamento uma tarefa bastante elementar desde que conhecidas a 
vazão e carga orgânica afl uente, além da temperatura da lagoa. O problema é 
que esta última temperatura em geral deve ser estimada, posto que não há um modelo 
matemático capaz de determiná-la com o grau de precisão adequado.
Equação 8.10
168 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
8.7.4 Critério de Marais e Shaw
Marais e Shaw consideram que a lagoa fotossintética se comporta aproximadamente como 
um reator biológico em mistura completa. 
Partindo desta premissa desenvolveram seu critério aplicando ao reator a cinética de 
remoção de um substrato orgânico por uma cultura mista, à semelhança do que é feito para a 
análise do processo dos lodos ativados. 
A aproximação feita pelos autores implica um evidente desvio em relação às condições 
reais já que claramente lagoas de estabilização não são reatores em mistura completa. Este 
desvio, porém, não é tão grande quanto se poderia supor à primeira vista. 
Com efeito, em condições normais, pelo menos ao longo de cada período de 24 horas 
o conteúdo da lagoa é completamente misturado. Isto porque a temperatura do líquido das 
camadas inferiores varia pouco, enquanto a das camadas superiores acompanha a variação da 
temperatura ambiente. Durante a noite as camadas superfi ciais, ao se resfriarem, tornam-se 
mais densas que as do fundo e provocam o revolvimento completo do conteúdo da lagoa, por 
convecção. Se considerarmos que os períodos de detenção usuais para lagoas fotossintéticas 
se estendem por vários dias, o total revolvimento do conteúdo a cada 24h simula um compor-
tamento bastante próximo ao da mistura completa.
O modelo cinético adotado por Marais e Shaw para aplicação nas lagoas fotossintéticas é 
o modelo simplifi cado, que presume uma cinética de primeira ordem na qual, em ambientes 
onde predomine baixa concentração de substrato, a remoção de substrato pela cultura de mi-
crorganismos é diretamente proporcional à concentração de substrato no meio. Esse fenômeno 
é representado pela relação a seguir, em kg:
Onde:
dMS/dt = massa de substrato removida no reator durante o intervalo dt (kg)
MX
a
 = massa de organismos ativos participantes do processo no reator (kg)
S = concentração de substrato orgânico no reator (mg/L)
k = constante de proporcionalidade (taxa específi ca de remoção de substrato)
Equação 8. 11
SENAI-RJ 169
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Onde:
Q = vazão média afl uente (m3/d)
S
i
 = DBO afl uente (mg/L)
S = DBO efl uente (mg/L)
Sendo a lagoa considerada por Marais e Shaw um reator em mistura completa, S representa 
igualmente a DBO no interior da lagoa.
A massa de organismos ativos contida no reator pode ser avaliada pelo produto de sua 
concentração pelo volume do reator, em m3:
A medida geralmente usada para o substrato orgânico é a DBO, que representa sua ava-
liação indireta através do oxigênio necessário para estabilizá-lo bioquimicamente. O substrato 
removido ao longo do tempo será então, em m3/d:
Equação 8. 12
Onde:
V = volume da lagoa (m3)
X
a
 = concentração de organismos ativos no líquido da lagoa (kg/m3)
A substituição dos valores fornecidos pelas Equações 8.12 e 8.13, na Equação 8.11 leva à 
seguinte expressão, em kg/d:
Equação 8. 13
Equação 8. 14
Nos reatores biológicos de lodos ativados o valor de X
a
 é obtido por aproximação conside-
rando que a concentração de organismos ativos é representada pela concentração de sólidos 
em suspensão voláteis no tanque de aeração (SSVTA). No caso das lagoas, entretanto, o procedi-
mento aplicado aos reatores apresentaria desvios tão grandes que invalidariam completamente 
o critério. Isso porque, nas lagoas, além dos organismos aeróbios participantes do processo 
de estabilização da matéria orgânica, encontra-se presente uma considerável massa de algas 
que não mantêm uma proporção constante com a massa de organismos ativos e cuja massa é 
computada no cálculo dos SSV. 
170 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Onde:
K = taxa de remoção de substrato (d-1)
O valor de K varia com a temperatura da lagoa sendo, por isso, um parâmetro cujo valor é 
de difícil previsão. Este fato levou Marais a tentar correlacionar o valor de K com a temperatura 
atmosférica e não da água. O autor chegou a esta conclusão analisando o resultado de extensas 
pesquisas realizadas em lagoas situadas no sul da África, que demonstraram que a temperatura 
da água de uma lagoa em um dado período é função, principalmente, da temperatura máxima 
do ambiente, neste mesmo período. Essa constatação permitiu construir o gráfi co reproduzido 
na Figura 8.2. 
Entretanto, considerando que a lagoa é um reator biológico sem reciclo, a concentração de 
organismos ativos em seu interior não pode ser alterada pelo operador e ela dependerá apenas 
das condições do processo. Portanto, não deve apresentar grandes fl utuações. Levando-se em 
conta mais esta simplifi cação, é válido considerá-la como uma constante do processo. Isto 
levará à defi nição de uma nova constante (K), em d-1, por meio da relação:
Equação 8. 15
 
Observe, na Figura 8.2, que o valor de K é expresso em função das temperaturas médias e 
máximas, respectivamente, do mês mais frio e do mês mais quente. Esse procedimento facilita 
bastante o dimensionamento, posto que tais valores são conhecidos e estão tabulados para a 
maioria das regiões do globo.
Figura 8. 2 – Gráfi co de Marais para projetos de lagoas facultativasá
SENAI-RJ 171
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Onde:
t = tempo de detenção hidráulica (d)
Substituindo-se os valores das Equações 8.15 e 8.16 na Equação 8.14 e, depois, operando, 
temos o valor de substrato em mg/L:
Pode-se, então, exprimir o volume do reator biológico, em m3, pela relação:
Equação 8. 16
A Equação 8.17 fornece a concentração de DBO em solução no efl uente da lagoa. Ela pode, 
evidentemente, ser aplicada a um conjunto de lagoas em série, no qual o efl uente de cada 
unidade será o afl uente da seguinte, conforme veremos mais adiante. Para este caso Marais 
demonstrou que a máxima efi ciência é atingida quando todas as lagoas da série são de igual 
volume e, portanto, com o mesmo tempo de detenção. Assim, podemos escrever:
Equação 8. 17
Onde:
S
i
 = DBO afl uente à primeira lagoa (mg/L)
S
n
 = DBO efl uente da última lagoa da série (mg/L)
n = número de lagoas em série
t= tempo de detenção de cada lagoa da série (d)
Marais determinou, igualmente, que a máxima concentração de DBO possível de ser 
mantida em uma lagoa fotossintética de forma a assegurar as condições aeróbias é função 
exclusiva da profundidade, e pode ser expressa pela relação:
Equação 8. 18
Onde:
S
max
 = máxima DBO compatível com condições aeróbias no interior da lagoa, mg/L
H = profundidade da lagoa, m.
Equação 8. 19
172 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
O dimensionamento de uma única lagoa fotossintética pode ser feito diretamente através 
da Equação 8.17, ou seja o valor de S
i
 é um dado de projeto, enquanto o valor de K pode ser 
obtido do gráfi co apresentado na Figura 8.2. O projetista escolhe, então, o valor desejado para 
a DBO efl uente S e determina o tempo de detenção necessário. 
Em seguida, é preciso:
 determinar o volume V por meio da Equação 8.16; 
 arbitrar a profundidade H, que, segundo Marais, deve se situar entre 1,2 e 2,2m; e
 depois, calcular a área A necessária. 
Com o valor de H e através da Equação 8.19, o projetista deve verifi car se o valor S escolhido 
é compatível com as condições aeróbias.
O critério de Marais e Shaw tem obtido extensa utilização, apresentando bons resultados 
e possui ainda a vantagem de fornecer o dimensionamento apenas em função da vazão e 
carga orgânica afl uentes, da qualidade desejada para o efl uente e das temperaturas máximas 
ambientes. 
Como, de uma maneira grosseira, a temperatura ambiente máxima depende da latitude, 
o critério de certa forma incorpora a infl uência da energia luminosa. Convém ressaltar, ainda, 
que o menor valor da média das máximas do mês mais frio previsto no gráfi co para a determi-
nação de K é de 0°C. Isso porque o método não se aplica a regiões onde, nos meses mais frios, 
a superfície da lagoa venha a se congelar.
8.8 Lagoas em série
É possível demonstrar que um conjunto de lagoas em série é muito mais efi ciente que 
uma única lagoa de volume equivalente. Por isto, torna-se sempre mais compensador projetar 
um conjunto de lagoas em série em lugar de uma única. Para realizar esse projeto, emprega-se 
o seguinte procedimento:
1. Arbitrar uma profundidade H na faixa de 1,2 a 2,2m e calcular S
max
, usando a Equação 
8.19.
2. Considerar S
max
 como a DBO efl uente da primeira lagoa da série. 
Com isto é possível determinar o tempo de detenção t dessa lagoa que, para as condições 
de máxima efi ciência, será igual ao das demais lagoas da série. 
A determinação do tempo de detenção é feita através da Equação 8.17, fazendo S=S
max 
, e 
adotando o valor de K estabelecido no gráfi co da Figura 8.2.
SENAI-RJ 173
Tratamento de esgotos - Lagoas de estabilização
Conhecido o valor de t, determina-se o número de lagoas n necessário para atingir o valor 
desejado da DBO, no efl uente do sistema. 
O valor de n é obtido por tentativas através da Equação 8.18, na qual S é o valor desejado 
para a DBO do efl uente fi nal do sistema.
Na maioria dos casos o tempo de detenção nas lagoas assim dimensionadas resultará em 
um valor superior a cinco dias. Isto signifi ca que, caso seja adotado o valor usual da DBO a 
cinco dias, corre-se o risco de subdimensionar o sistema, visto que o mesmo deverá satisfazer 
uma demanda superior à estabelecida. O autor do método aconselha, então, adotar a DBO 
última, S
iu
, para dimensionamento. 
É importante lembrar que todos os critérios de dimensionamento apresen-
tados consideram como DBO efl uente o valor obtido com o efl uente fi ltrado, 
não levando em conta, portanto, a presença das algas e de possíveis sólidos 
suspensos. A utilização desse valor para avaliar a carga sobre o corpo receptor 
implicará em sérios desvios.
9
Nesta unidade...
Tratamento do Lodo
Produção e tipos de lodo
Disposição fi nal dos resíduos
Fator econômico na seleção das técnicas
Técnicas de tratamento de lodo
Disposição fi nal
SENAI-RJ 177
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
9. Tratamento do Lodo
O tratamento de esgotos é um ramo da tecnologia relativamente novo. Não obstante, os 
recursos disponíveis apresentam potencial para alcançar qualquer grau de tratamento desejado 
como, por exemplo, promover o reuso da água em regiões onde há escassez de recursos hídri-
cos. Na verdade, o desenvolvimento de técnicas que permitem este reuso tem sido a principal 
área de pesquisas no campo do tratamento de efl uentes líquidos.
Este grau elevado de sofi sticação não é, entretanto, alcançado impunemente: à propor-
ção que o efl uente vai se tornando mais puro, mais se acumularão os resíduos originados do 
tratamento. Esses resíduos, formados principalmente pelos sólidos em suspensão removidos 
da fase líquida, assumem o nome genérico de lodo.
9.1 Produção e tipos de lodo
Os sólidos em suspensão penetram na ETE carreados pelo próprio esgoto bruto, são gera-
dos no próprio processo de tratamento ou, ainda, podem ser adicionados ao esgoto durante 
o tratamento.
Os primeiros, isto é – os sólidos em suspensão de origem orgânica que penetram na ETE 
carreados pelo próprio esgoto bruto – são, em geral, removidos nos decantadores primários 
ou em fl otadores e irão originar o denominado lodo primário.
Já os sólidos em suspensão formados nos processos de tratamento são constituídos por 
microrganismos que proliferam no interior dos reatores biológicos dos processos de lodo ati-
vado (e suas variantes) e de fi ltração biológica. Geralmente são removidos nos decantadores 
secundários e originam o chamado excesso de lodo ativado (ou simplesmente excesso de lodo) 
no caso dos lodos ativados, ou lodo secundário no caso dos fi ltros biológicos. 
Em algumas instalações o excesso de lodo ou o lodo secundário é encaminhado à entrada 
do decantador primário, onde se sedimenta e de onde é removido juntamente com o lodo 
178 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
primário, ou pode ainda ser misturado ao lodo primário removido do DP. A essa mistura se dá 
o nome de lodo misto.
Tanto o lodo primário quanto os lodos secundário, misto e, na maioria dos casos, o excesso 
de lodo, apresentam uma elevada fração de matéria orgânica putrescível, secam com difi cul-
dade, geram mau odor e produzem gases. Geralmente, devem ser submetidos à estabilização 
antes de serem encaminhados ao destino fi nal, conforme veremos mais adiante.
Finalmente, os sólidos adicionados aos esgotos durante o tratamento se apresentam:
 sob a forma de produtos químicos, que agirão como coagulantes para aumentar a 
efi ciência da decantação; ou 
 como reagentes, para precipitar os compostas de fósforos, no caso da remoção química 
de fósforo. 
A coagulação química é raramente empregada no tratamento de esgotos e 
origina um lodo muito semelhante ao primário, porém mais abundante. 
O lodo oriundo da remoção química de fósforo é inerte e sua composição 
depende do reagente empregado.
9.2 Disposição fi nal dos resíduos 
Aos resíduos sólidos removidos do processo deve ser dado um destino fi nal adequado, 
ou seja, que não agrida ao ambiente, não ponha em risco a saúde do homem e dos animais 
e seja economicamente viável. Existem várias possibilidades para efetuar a disposição desse 
material, tais como:
 no mar ou em outros corpos líquidos, por meio de tubulações submersas ou transporte 
em embarcações;
 na atmosfera, por incineração, sendo transformado em gases e vapores; e
 sobre o terreno (é a prática mais comum), através de irrigação superfi cial, espalhamento, 
aterro sanitário, lançamento em cavas, minas abandonadas ou cavidades naturais do 
terreno. Pode ser ainda usado como fertilizante ou lançado em lagoas de lodo. 
Há, noentanto, uma relação entre cada uma das possibilidades citadas e as características 
apresentadas pelo lodo. Por exemplo: quando se pretende lançar o lodo ao mar por meio de 
SENAI-RJ 179
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
tubulação submersa, sua umidade não deve ser removida, mas, caso a intenção seja incinerá-
lo, a remoção da umidade é obrigatória. 
Por conseguinte, a escolha das técnicas de tratamento de lodo depende do tipo de dis-
posição fi nal a ser adotado e das características originais do próprio lodo.
9.3 Fator econômico na seleção 
das técnicas 
Um critério importante a ser considerado na seleção das técnicas de tratamento de lodo 
diz respeito ao fator econômico, o que implica analisar todas as variáveis intervenientes. Veja-
mos um exemplo: por vezes o destino fi nal escolhido para o material não exige a remoção de 
umidade, mas, considerando o custo do transporte até o local previsto, podemos concluir que 
é mais econômico proceder à secagem prévia do lodo para reduzir os custos do transporte, 
devido à redução do volume a ser transportado.
O exemplo citado serve para demonstrar a importância de serem computados cuidadosa-
mente todos os custos envolvidos no processo. 
A seguir, estão relacionados alguns pontos que implicam economia:
 a incineração do lodo não exige estabilização prévia, mas solicita a remoção de umi-
dade;
 lodos estabilizados secam com mais facilidade, exigindo um menor consumo de 
aditivos químicos quando submetidos à secagem artifi cial;
 a estabilização por digestão anaeróbia produz grandes quantidades de metano, gás 
infl amável que pode ser utilizado como combustível no incinerador. Este fato pode 
ser vantajoso, mesmo levando-se em conta que lodos estabilizados têm menor poder 
calorífi co, exigindo assim mais combustível; e
 as hipóteses seguintes devem ser consideradas:
- secagem artifi cial do lodo cru + incineração: computar os custos prováveis dos 
aditivos químicos utilizados para secar o lodo cru e o consumo previsto de com-
bustível levando em conta o poder calorífi co do lodo cru; e
- digestão anaeróbia + secagem artifi cial do lodo digerido + incineração (usando 
o metano como combustível no incinerador): computar os custos (menores) dos 
aditivos químicos necessários à secagem do lodo digerido e verifi car se a produção 
esperada de metano na digestão anaeróbia é sufi ciente para suprir a demanda de 
combustível (maior) para incinerar o lodo digerido. 
180 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
Dependendo dos preços dos aditivos químicos e do combustível, a economia 
introduzida na segunda hipótese pode compensar os gastos adicionais com a 
implantação e operação do digestor anaeróbio, à primeira vista desnecessário. Este 
exemplo aleatório serve para esclarecer como os múltiplos fatores intervenientes podem 
se combinar gerando situações complexas que devem merecer cuidadosa análise.
Diante do exposto, podemos concluir que o problema do tratamento de lodos deve ser 
objeto de uma abordagem racional, baseada nas características do lodo gerado no processo 
de tratamento e no elenco dos possíveis métodos de destino fi nal. Entre esses dois pólos as 
técnicas se encadearão em uma seqüência que visa adequar o lodo produzido às condições 
exigidas pelo método de disposição fi nal, selecionadas da maneira mais econômica possível. 
Os pontos a serem considerados podem ser resumidos da seguinte forma:
 o destino fi nal deve ser selecionado em primeiro lugar;
 em seguida, de acordo com as características do lodo produzido pelo processo de trata-
mento, são selecionadas as técnicas de tratamento mais adequadas para conceder ao 
lodo as características de estabilidade, umidade, etc., exigidas pelo destino fi nal; e
 deve-se notar que a própria escolha do processo de tratamento do efl uente líquido, 
responsável pelas características originais do lodo ( quantidade, umidade, grau de es-
tabilização, etc.), pode ser condicionado pelo destino fi nal e pelo custo de tratamento 
do lodo. Em muitos casos, quando o tratamento e a disposição fi nal dos lodos forem 
particularmente complexos ou onerosos, pode ser vantajoso selecionar um processo 
para o tratamento do efl uente que forneça lodo em menor quantidade ou mais estável, 
mesmo implicando gastos adicionais na própria linha de tratamento do efl uente.
As técnicas de tratamento disponíveis para adequar o lodo ao destino fi nal selecionado são:
 estabilização: por digestão anaeróbia, aeróbia, tratamento térmico, tratamento 
químico e compostagem;
 condicionamento dos lodos: por espessamento, condicionamento químico, elutriação 
e condicionamento térmico; e
É possível combinar qualquer das 
técnicas citadas. Mas a combina-
ção escolhida deve oferecer como 
produto fi nal o lodo com as caracte-
rísticas desejadas, a menor custo. 
 remoção de umidade: por 
secagem natural e mecânica 
(fi ltração a vácuo ou à pressão 
e centrifugação).
SENAI-RJ 181
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
9.4 Técnicas de tratamento de lodo 
Aqui trataremos das principais técnicas relacionadas à estabilização, condicionamento e 
remoção da umidade.
9.4.1 Estabilização 
Vimos, anteriormente, que o lodo primário, misto, secundário e, na maioria dos casos, o 
excesso de lodo, carregam consigo uma quantidade elevada de organismos patogênicos e são 
formados por uma fração considerável de matéria orgânica putrescível. Se lançados in natura 
ou cru ao destino fi nal, podem agredir o meio ambiente, produzir maus odores, provocar de-
manda excessiva de oxigênio em corpos líquidos ou pôr em risco a saúde das pessoas e dos 
animais. Todavia, esses inconvenientes podem ser minimizados se o lodo cru for submetido a 
uma das técnicas de estabilização abaixo descritas.
Digestão anaeróbia 
É um tratamento biológico em que a matéria orgânica é parcialmente estabilizada através 
do metabolismo de microrganismos anaeróbicos e da produção de gases e outros compostos 
mais estáveis. Ao produto fi nal da digestão dos lodos denomina-se lodo digerido.
A digestão de lodo é, portanto, um processo de decomposição anaeróbia conduzido sob 
condições controladas com o objetivo de:
 destruir microrganismos patogênicos;
 reduzir e estabilizar a matéria orgânica dos lodos frescos; e
 reduzir o volume de lodos através da liquefação e gaseifi cação de compostos sólidos 
e retirada do gás e do líquido gerado.
O lodo digerido apresenta cor negra, odor semelhante ao de piche ou alcatrão e seca com 
facilidade. A água intersticial é clara, não apresenta mau cheiro e se separa com facilidade. O 
teor de umidade é da ordem de 95% a 96% e a DBO é inferior a 100mg/L. A redução de volume 
durante a digestão é apreciável, já que o lodo digerido tem um volume de 30% a 40% do lodo 
bruto que o originou. Tipicamente, um lodo bem digerido apresenta 45% de matéria orgânica 
e 55% de substâncias minerais.
A digestão é um processo natural que pode ocorrer sem nenhuma intervenção externa. 
Os próprios microrganismos presentes no lodo, ao encontrarem condições propícias à vida, 
proliferam em grande número e promovem as modifi cações bioquímicas na matéria orgânica 
182 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
presente. Esse tipo de digestão é denominado digestão técnica e se processa em três estágios: 
acidifi cação, liquefação e gaseifi cação.
Estágio I – Acidifi cação 
Quando o processo de digestão anaeróbia se inicia, os compostos orgânicos de mais 
fácil decomposição presentes no lodo cru são os primeiros a serem atacados. São eles:
 lipídios;
 protídeos;
 glicídios;
 amiláceos; e
 gorduras. 
Esses compostos são metabolizados por microrganismos facultativos e transformadosem compostos nitrogenados mais estáveis e ácidos orgânicos. Durante essa fase, há uma 
grande produção de gás carbônico (CO
2
) e gás sulfídrico (H
2
S), que se desprendem do 
meio. Devido a grande produção de ácidos orgânicos, o pH do meio cai e se mantém na 
zona ácida (5,1 a 6,8), podendo atingir valores da ordem de 4,7.
Estágio II - Liquefação ou regressão ácida 
Neste estágio os ácidos orgânicos e produtos nitrogenados, produzidos anteriormente, 
são atacados por microrganismos exclusivamente anaeróbios. À proporção que os ácidos 
orgânicos vão sendo metabolizados e sua concentração decresce, o pH do meio se eleva, 
chegando a valores próximos de 7. São produzidas grandes quantidades de compostos 
amoniacais e há grande formação de escuma além de alguma produção de gases, princi-
palmente gás carbônico (CO
2
), hidrogênio (H
2
) e nitrogênio (N
2
).
Estágio III - Gaseifi cação ou fermentação alcalina 
É a fase fi nal da digestão. Os compostos mais resistentes (proteínas, aminoácidos, 
celuloses, e alguns produtos nitrogenados) são atacados pelos organismos anaeróbios 
presentes em grande quantidade. Há produção de amônia (NH
3
) e sais de ácidos orgâni-
cos. Existe uma grande produção de gases, principalmente metano (CH
4
), além de alguma 
quantidade de gás carbônico (CO
2
) e nitrogênio (N
2
). Ocorre forte redução da DBO e o pH 
se eleva para a zona alcalina, mantendo-se entre 6,9 e 7,4.
A digestão é um processo lento, com duração de cerca de 60 dias. Sua taxa de reação 
sofre infl uência dos seguintes fatores: inoculação, pH, temperatura e agitação do meio.
SENAI-RJ 183
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
É uma prática freqüente reduzir o tempo de digestão através da manipulação 
dos fatores infl uentes com o objetivo de diminuir o tamanho das unidades 
de tratamento utilizadas para a digestão.
Inoculação 
A digestão anaeróbia depende da quantidade de microrganismos presentes no lodo em 
digestão. No início do processo esta quantidade é pequena, porém aumenta à proporção 
que os microrganismos vão se reproduzindo e, no fi nal do processo, tende a decrescer 
devido à diminuição da quantidade de alimentos (matéria orgânica instável). A adição 
diária de quantidades adequadas de lodo estabelece o equilíbrio entre o número de or-
ganismos e a quantidade de alimentos, acelerando o processo.
pH 
O processo de digestão se desenvolve com maior rapidez em um meio de pH ligeira-
mente alcalino (entre 7 e 7,4).
Temperatura 
A temperatura é um fator de infl uência em qualquer processo biológico, em especial 
nos processos anaeróbios. Mas, a digestão de lodos se dá com maior efi ciência em duas 
faixas:
 de 30 a 45ºC - denominada digestão mesófi la; e
 de 45 a 57ºC - denominada digestão termófi la. 
Na prática, a temperatura considerada ótima situa-se entre 30 e 35ºC. Em países de 
clima frio é costume aquecer artifi cialmente os digestores para acelerar o processo e, com 
isto, reduzir o volume dos digestores.
É desejável que o período de digestão seja o mais curto possível para obter 
unidades de tratamento menores.
184 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
A Tabela 9.1 apresenta a relação entre temperatura e período de digestão. 
Tabela 9.1 – Relação temperatura-tempo de digestão
Temperatura (oC) Tempo de digestão (d)
15 55 
20 45 
25 35 
30 28 
35 25 
Agitação do meio 
A agitação do material em digestão acelera o processo porque, além de favorecer o 
escoamento dos gases produzidos no interior da massa em digestão, homogeneiza o ma-
terial diminuindo as variações de pH.
A agitação no interior dos digestores pode ser feita através de:
 agitadores mecânicos (misturadores, ou mixers);
 recirculação dos lodos por meio de bombas; e
 recirculação de gases.
Durante diversas fases do processo de digestão há formação de gases, com a predominância 
de metano e gás carbônico. Sua distribuição é a seguinte:
 metano (CH
4
) - cerca de 67%;
 gás carbônico (CO
2
) - cerca de 30%;
 nitrogênio (N
2
);
 hidrogênio (H
2
);
 oxigênio (O
2
); e
 outros (menos de 1%). 
O produto gasoso da digestão é denominado gás de esgoto que é, na verdade, uma mistura 
de diversos gases. A sua principal característica é possuir poder calorífi co de 5.000 a 6.000cal/
m³, o que faz dele um combustível de grande teor energético. 
SENAI-RJ 185
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
Em algumas estações de tratamento de esgotos o gás produzido pela digestão de lodos 
é canalizado e utilizado no laboratório de controle da ETE, para aquecimento dos digestores 
ou como combustível, seja para geração de energia elétrica seja para o acionamento direto de 
alguns equipamentos, especialmente bombas e compressores.
Nas ETEs a digestão anaeróbia se processa em unidades de tratamento denominadas 
digestores primários, e, eventualmente, se processa também nos digestores secundários.
Digestores primários 
São tanques fechados, onde o lodo cru é introduzido. O interior desse tanque deve ser 
homogeneizado e, dependendo do clima local, aquecido.
A homogeneização pode ser feita por:
 agitação mecânica;
 recirculação de lodo; e 
O a q u e c i m e n t o, q u e e m 
geral utiliza o próprio gás 
gerado na digestão como 
combustível, pode ser feito por 
bombeamento de água quente 
através de serpentinas instaladas no 
interior do digestor, ou por aquecimento 
do próprio lodo em trocadores de calor 
externos e reintroduzido no digestor.
 recirculação de gás. 
Digestores secundários 
No digestor primário grande parte do 
material sólido do lodo bruto é convertido 
em substâncias líquidas que devem ser 
removidas antes de encaminhá-lo à seca-
gem ou ao destino fi nal. Essa separação é 
feita em tanques abertos, não-homogeneizados, denominados digestores secundários. 
O líquido removido, denominado sobrenadante, não deve ser descarregado diretamente 
no corpo receptor, pois iria exercer uma demanda elevadíssima de oxigênio. Em geral ele 
é encaminhado à entrada da ETE.
A despeito de seu nome, a função dos digestores secundários não é promover a digestão, 
que é realizada inteiramente nos digestores primários, mas manter o lodo digerido em 
repouso visando promover a separação e remoção do sobrenadante e o adensamento do 
lodo. Além disto, digestores secundários são usados para armazenar o lodo digerido antes 
de seu encaminhamento a tratamento posterior ou ao destino fi nal.
Digestores não-homogeneizados e não-aquecidos (digestores de baixa capa-
cidade) devem reter o lodo por um período de 30 a 60d. Unidades aquecidas 
e homogeneizadas podem promover a chamada digestão de alta capacidade 
em um período de 10 a 20d.
186 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
A digestão anaeróbia é, portanto, ideal para estabilizar lodo primário ou lodo misto. É um 
processo efi ciente, barato e de tecnologia fartamente conhecida em todo o mundo. Tanto o gás 
como o próprio lodo digerido podem ser aproveitados, o primeiro como combustível e o segundo 
como fertilizante. Seu único inconveniente é o grande volume exigido pelos digestores.
Digestão aeróbia 
A digestão aeróbia consiste na estabilização da matéria orgânica contida no lodo através 
do metabolismo de organismos aeróbios. Para tanto, basta fornecer oxigênio ao lodo por um 
período sufi cientemente longo (cerca de 10d) em um tanque homogeneizado, o digestor aeróbio. 
Ela se processa da seguinte forma:
 Inicialmente a matéria orgânica presente no lodo é metabolizada pelos organismos 
presentes. Parte dela é oxidada para produção de energia (com liberação de CO
2
 e água) 
e parte é incorporada ao material celular dos microrganismosque proliferam rapida-
mente devido à abundância de alimento e grande disponibilidade de oxigênio. 
 Em seguida, ao se esgotar o alimento disponível, os organismos passam a metabolizar 
seu próprio material celular através do fenômeno conhecido por respiração endógena. 
O resultado é um lodo estável, que seca com facilidade e apresenta volume reduzido. 
A concentração de patogênicos é extremamente baixa. 
Esse processo, ao contrário da digestão anaeróbia, consome ponderável quantidade de 
energia. Entretanto, dispensa a cobertura dos tanques e pode ocorrer em unidades de volume 
proporcionalmente menor. 
Embora lodos primários ou mistos possam ser digeridos aerobiamente, este 
processo é aconselhável especialmente para excesso de lodo. Há instalações 
de lodos ativados onde o lodo primário é digerido anaerobiamente e o ex-
cesso de lodo, aerobiamente.
Tratamento térmico 
O tratamento térmico para a estabilização consiste, fundamentalmente, em “cozinhar” 
o lodo sob alta pressão (cerca de 20kg/cm²) e elevada temperatura (cerca de 200ºC), por um 
período de 20 a 30min. Esse procedimento rompe as células dos organismos constituintes do 
fl oco de excesso de lodo liberando o citossoma, além de reduzir as moléculas orgânicas mais 
complexas do lodo primário a formas mais estáveis. O lodo resultante é muito estável e seca 
com facilidade.
SENAI-RJ 187
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
Esse processo apresenta, entretanto, dois inconvenientes graves:
 o líquido resultante é extremamente agressivo (COD na faixa de 16.000 a 30.000mg/L) 
e pode constituir enorme sobrecarga para ETE ; e
 a elevada pressão necessária para “cozinhar” o lodo tem causado acidentes graves, 
em alguns casos, a morte de operadores. 
Existem três processos patenteados para tratamento térmico, a saber: Porteus, 
Zimpro e Ferrer, que diferem entre si apenas em detalhes operacionais e em 
faixas de pressão adotadas. Mas devido a seus inconvenientes a estabilização 
térmica é pouco utilizada.
Tratamento químico 
A estabilização química consiste no bloqueio da atividade biológica no lodo através da 
adição de um composto químico que inibe a ação metabólica dos organismos, impedindo 
assim o prosseguimento da putrefação da matéria orgânica. A inibição é feita adicionando cal 
ou cloro. Em ambos os casos a concentração de patogênicos é extremamente reduzida e o lodo 
pode ser submetido à secagem natural sem inconvenientes. 
A adição de cloro difi culta a secagem artifi cial, pois interfere nos condicionantes quími-
cos, enquanto a de cal facilita esse tipo de secagem. Para atingir o objetivo pretendido, deve-se 
adicionar cal até obter pH em torno de 12 ou cerca de 2.000mg/L de cloro. 
Compostagem 
Consiste em promover a estabilização da matéria orgânica do lodo, seja sozinho, ou mis-
turado com o lixo urbano, por meio de um processo de decomposição controlada. Esse processo 
gera um produto fi nal que é utilizado como fertilizante de boa qualidade. 
O processo ocorre ao ar livre em montes de lodo constantemente revolvidos ou em reatores 
biológicos nos quais se fazem a injeção de ar e o controle da temperatura e também a injeção 
de lodo com cerca de 70% de umidade e de um produto que funcione como fonte de carbono, 
ou seja, serragem, gravetos ou lixo urbano catado. Nesse caso, o processo só é viável se atender 
os seguintes requisitos:
 a usina de compostagem deve estar situada próxima à ETE; e
 as autoridades responsáveis pelo tratamento de esgotos e lixo devem manter bom 
relacionamento e interesse pelo fertilizante produzido.
188 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
9.4.2 Condicionamento 
Entende-se por condicionamento o pré-tratamento do lodo visando a modifi cação de suas 
características de forma a facilitar a operação subseqüente na linha de tratamento. Portanto, 
trata-se de uma preparação para a operação seguinte. A rigor, a própria estabilização seria, 
segundo esse aspecto, uma operação de condicionamento, posto que facilita a secagem. Não 
é, entretanto, assim considerada, porque o seu principal objetivo é outro, conforme já visto.
Espessamento 
O espessamento é a operação unitária destinada a aumentar a concentração de sólidos em 
suspensão no lodo por meio da remoção de parte da água nele contida. Seu objetivo é reduzir 
o volume do lodo visando facilitar as operações subseqüentes. Geralmente, o espessamento é 
utilizado antes das operações de digestão ou secagem. 
Como a secagem, trata-se de uma técnica destinada, primordialmente, a reduzir o volume 
do lodo através da remoção parcial da umidade. O que distingue o espessamento da secagem 
é o teor de sólidos do lodo resultante: considera-se que o lodo foi espessado quando, após o 
processo, ele ainda pode ser bombeado. Portanto, a operação de espessamento gera um lodo 
com até 10% de sólidos (geralmente com muito menos) já que com menos de 90% de água o 
bombeamento já se torna bastante difícil. 
A operação que resulta em lodo com menos de 85% de umidade é denomi-
nada secagem conforme veremos mais adiante.
Na verdade, o espessamento é extremamente efi ciente no que concerne à redução do 
volume de lodo. Vejamos, como exemplo, um lodo primário removido do decantador com 
aproximadamente 97% de umidade, valor muito comum na prática. 
Suponhamos que, por meio de um espessamento, a umidade foi reduzida destes 97% até 
91%. Uma redução, portanto, de apenas 6% de umidade. Não obstante, esta aparentemente 
pequena redução dos valores porcentuais corresponde a uma signifi cativa redução do volume. 
Com efeito, no caso usado como exemplo, o lodo espessado apresenta um volume correspon-
dente a um terço do valor original. Podemos entender melhor o fato lembrando que:
 a massa de sólidos permaneceu a mesma;
 em 100kg de lodo a 97% de umidade há 3kg de sólidos e 97L de água;
SENAI-RJ 189
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
 o espessamento corresponde a uma remoção da água e não de sólidos; assim, após o 
adensamento, teremos ainda os mesmos 3kg de sólidos que, agora, corresponderão 
a 9% do total (já que a água agora corresponde a 91%);
 estes 91% corresponderão, nessa nova situação, a 30,3L de água (calcule por meio de 
uma regra-de-três simples); e
 portanto, o volume total de lodo adensado será, então, de aproximadamente 33,3L 
(30,3L de água somados a cerca 3L de sólidos) que corresponde a 1/3 do volume 
original.
O espessamento dos lodos pode ser feito por gravidade, por fl otação ou por centrifugação.
Espessamento por gravidade 
Se processa em unidades de tratamento semelhantes a decantadores primários 
mecanizados. Na verdade trata-se da mesma operação unitária na qual o objetivo principal 
é a concentração dos sólidos no fundo em vez da clarifi cação do líquido sobrenadante. O 
modelo teórico do fenômeno é a chamada sedimentação zonal.
A efi ciência do processo depende decisivamente do tipo de lodo. Lodo primário cru ou 
digerido pode ser espessado por gravidade até cerca de 10% de sólidos (ou 90% de umi-
dade), enquanto para o lodo misto não se deve esperar mais que 5% a 8% de sólidos (95% a 
92% de umidade). Já o espessamento por gravidade do excesso de lodo ativado difi cilmente 
pode gerar um lodo com teor de sólidos superior a 4% (ou umidade inferior a 96%). 
Espessadores por gravidade são muito utilizados para reduzir o volume de 
lodo primário ou misto antes da digestão anaeróbia, pois propiciam notável 
diminuição do volume dos digestores primários. O líquido sobrenadante 
desses espessadores deve ser encaminhado à entrada da ETE.
Espessamento por fl otação 
O espessamento por fl otação é indicado para concentrar partículas em suspensão que 
sejam mais facilmente levadas a fl utuar do quea se dirigir ao fundo. Por isto é uma operação 
unitária particularmente indicada para espessar excesso de lodo, que pode ter a umidade 
reduzida para valores inferiores a 96%. Se considerarmos que o excesso de lodo removido 
do processo biológico apresenta, em geral, cerca de 99% de umidade, constatamos que a 
redução pode chegar a um quarto do volume original.
190 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
A fl otação pode ser compreendida como uma sedimentação “de cabeça para baixo”, 
na qual as partículas são levadas a fl utuar pela ação de bolhas de ar a elas adsorvidas. A 
técnica mais comumente empregada para a formação dessas bolhas de ar na massa líquida 
consiste em dissolver o ar à alta pressão (cerca de 3atm) em parte do próprio efl uente do 
tanque, que é então reciclado e liberado à pressão atmosférica no interior do mesmo. À 
brusca redução da pressão irá corresponder uma diminuição na solubilidade do ar, que 
se desprende sob a forma de pequenas bolhas gasosas. Em seu movimento ascendente 
estas bolhas acabam adsorvendo e arrastando para cima as partículas de sólidos em sus-
pensão, promovendo, assim, a concentração destes sólidos junto à superfície líquida, de 
onde são levados para fora da unidade através de raspadores mecânicos superfi ciais. Essa 
técnica é denominada fl otação por ar dissolvido, sendo especialmente indicada para o 
espessamento de lodos de má sedimentabilidade, como os oriundos de certas variantes 
dos lodos ativados.
Espessamento por centrifugação 
Os lodos podem ainda ser espessados por centrifugação, especialmente quando 
constituídos por partículas leves que não se compactam com facilidade. Entretanto, se 
comparada com os demais métodos de espessamento, a centrifugação se mostra pouco 
atraente devido aos custos do equipamento e os elevados gastos de energia. 
A centrifugação é mais utilizada para secagem do lodo, como veremos adiante.
Condicionamento químico 
Consiste na adição de compostos químicos visando facilitar a operação de remoção de 
umidade.
É utilizado com maior freqüência à montante das operações de secagem mecânica e 
espessamento, especialmente quando se usa o espessamento por fl otação a ar dissolvido ou 
centrifugação.
Os compostos químicos utilizados podem ser:
 coagulantes (em geral os mesmos classicamente adotados como auxiliares na decan-
tação: cal, cloreto férrico, sulfato de alumínio, etc.). Atuam sobre as cargas elétricas 
que circundam as partículas em suspensão, permitindo que a força de atração entre 
as partículas (atração de Van de Vaals) predomine sobre a força de repulsão (potencial 
Zeta), aglomerando pequenas partículas em fl ocos maiores; ou
 polieletrólitos: compostos orgânicos cujas moléculas são extremamente longas e com-
plexas. Agem através da neutralização das cargas superfi ciais de minúsculas partículas 
SENAI-RJ 191
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
em suspensão, formando elos de união entre partículas que se comportam como núcleos 
de fl oculação e agregando, em fl ocos, um grande número de pequenas partículas.
Os fl ocos formados seja pela coagulação química, ou pela utilização de polieletrólitos, 
resultam na formação de “tortas” de baixa resistência à fi ltragem durante as operações de 
secagem artifi cial.
Existem técnicas de laboratório destinadas a determinar o tipo e a dosagem 
ótima de aditivos químicos. Entretanto, com o uso cada vez mais amplo de 
técnicas de tratamento de lodo que exigem o condicionamento químico e a 
conseqüente abundância de tipos de aditivo disponíveis, o mais aconselhável 
é o teste direto em instalações piloto.
Elutriação 
Consiste na lavagem do lodo para remover partículas minúsculas em suspensão, além de 
reduzir a alcalinidade e remover certos compostos químicos que difi cultam a secagem, impe-
dem ou reduzem a ação de coagulantes químicos. 
Trata-se de uma técnica praticamente em desuso. Quando empregada, é usada após a 
digestão anaeróbia visando facilitar a secagem artifi cial. 
De forma semelhante a dos espessadores por gravidade, a elutriação se processa em 
tanques nos quais são introduzidos lodo e água de lavagem (retirada do corpo receptor ou, 
normalmente, o próprio efl uente da ETE) em uma proporção de 1:2, para que as partículas 
possam sedimentar. 
A elutriação diminui sensivelmente o consumo de condicionantes químicos, mas tende 
a remover do lodo uma considerável fração dos compostos nitrogenados, diminuindo assim 
a sua ação fertilizante. 
O líquido sobrenadante dos tanques de elutriação deve ser encaminhado à entrada da ETE. 
É justamente esse fato que constitui a principal desvantagem da técnica, pois esse líquido car-
rega uma concentração relativamente alta de sólidos fi nos em suspensão e, em conseqüência, 
pode implicar severa sobrecarga à ETE.
Condicionamento térmico 
Consiste na aplicação da técnica conhecida por pasteurização, para remover organismos 
patogênicos do lodo cru ou digerido. 
192 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
Esta técnica consiste na elevação da temperatura do lodo até cerca de 75ºC, mantendo-a 
neste patamar por cerca de 1 hora e, em seguida, abaixá-la bruscamente. Desta forma, é pos-
sível reduzir a concentração de coliformes para valores inferiores a 10³coli/100ml. 
A pasteurização é muito efi ciente, embora raramente seja utilizada devido ao custo elevado. 
O tratamento térmico para estabilização do lodo anteriormente descrito pode 
ser considerado como condicionamento, posto que facilita a operação de 
secagem, embora não seja este seu principal objetivo.
9.4.3 Remoção de umidade 
A remoção de umidade ou secagem tem por fi nalidade reduzir o volume do lodo a fi m de 
adequá-lo a certos métodos de disposição fi nal, como incineração, aterro sanitário, etc., além 
de reduzir os custos de transporte. 
Considera-se “seco” o lodo com cerca de 25% de sólidos (75% de umidade). Nestas 
condições o lodo pode ser até mesmo pulverizado para espalhamento no terreno. Com teores 
de umidade próximos a 80% o lodo se comporta como um sólido e apresenta consistência 
semelhante à da massa plástica para modelar.
Secagem natural 
Entre todos os métodos utilizados, a secagem natural do lodo é o mais antigo e barato. 
Ele se processa em unidades de tratamento denominadas leitos de secagem, que consistem 
em tanques rasos de piso drenante nos quais se descarrega o lodo úmido até uma altura de 
cerca de 30cm. 
O piso do leito de secagem é, em geral, formado por tijolos maciços com juntas de 2,5cm 
tomadas com areia, assentados sobre uma camada de pedra britada (cuja granulometria au-
menta de cima para baixo) disposta sobre um fundo inclinado impermeável. Parte do líquido 
intersticial do lodo se dirige para baixo, penetra no piso drenante e é removido do leito de 
secagem por gravidade, sendo encaminhado à entrada da ETE. Parte da umidade restante se 
evapora e o lodo pode ser removido do leito com teores de umidade inferiores a 70%. 
A secagem natural depende das condições climáticas, principalmente dos valores da 
evaporação e precipitação médias anuais. 
SENAI-RJ 193
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
Para as condições médias vigentes no Brasil pode-se avaliar o período de 
secagem nos leitos em cerca de 20 dias.
A secagem natural exige estabilização prévia. Lodos crus não secam com facilidade e tendem 
a entrar em decomposição nos leitos, gerando problemas sanitários e estéticos muito sérios. 
Os leitos de secagem exigem o emprego de muita mão-de-obra para remoção do lodo seco, 
além de ocuparem uma área elevadíssima se comparados às técnicas de secagem mecânica. 
Entretanto, sempre que possível, devem ser preferidos devido à sua simplicidade operacional eà qualidade do lodo gerado. Não é por acaso que, em todo o mundo, há milhares de instalações 
de tratamento de pequeno, médio e grande porte utilizando para tratamento do lodo apenas a 
digestão anaeróbia seguida de secagem natural e utilização do lodo seco como fertilizante.
Secagem artifi cial 
Quando há carência de área para a utilização da secagem natural, custo de mão-de-obra 
elevado ou condições climáticas inadequadas pode-se adotar a secagem artifi cial, que é feita 
em fi ltros a vácuo, fi ltros prensa, ou centrífugas. 
Em todos os casos são utilizadas unidades mecânicas de custo inicial elevado, com ope-
ração e manutenção caras e trabalhosas, que exigem sempre o condicionamento do lodo. Em 
contrapartida, a área ocupada é irrisória se comparada à dos leitos de secagem. Além disso, a 
secagem artifi cial não depende das condições climáticas, exigem menos mão-de-obra (embora 
mais especializada) e podem receber lodo cru ou estabilizado, variando-se apenas a dosagem 
de condicionante químico.
Filtros a vácuo 
Consistem em tambores rotativos perfurados e cobertos por um meio fi ltrante, formado 
por tecido ou tela metálico, no interior do qual é feito o vácuo parcial. 
O tambor gira parcialmente imerso em um tanque no qual o lodo é introduzido e 
adere ao meio fi ltrante em virtude do efeito de sucção provocado pelo vácuo do interior 
do tambor. Esse mesmo efeito faz com que a água seja sugada para o interior do tambor, 
deixando o lodo aderido ao meio fi ltrante.
Pouco antes de penetrar novamente no tanque de lodo o meio fi ltrante é afastado da 
face do tambor por meio de dispositivos mecânicos convenientemente posicionados, o 
194 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
que faz a torta do lodo perder a aderência, facilitando sua remoção através de raspagem 
com lâmina metálica.
O lodo seco em fi ltros a vácuo pode se apresentar com até 30% de sólidos dependendo 
dos seguintes fatores:
 meio fi ltrante;
 tipo de lodo; e
 tipo e dosagem do condicionante químico utilizado. 
A qualidade do fi ltrado (líquido removido do lodo) depende, também, dos 
fatores acima; ele pode ser tão agressivo que um tratamento separado pode 
ser necessário.
Filtros prensa 
São unidades mecânicas compostas por placas metálicas justapostas, perfuradas, forra-
das por um meio fi ltrante de tecido especial, que deixam espaços vazios entre as placas. 
As placas são dotadas de molduras metálicas que, quando pressionadas umas contra 
as outras, vedam completamente o vão deixado entre elas, impedindo a passagem de 
líquido.
O lodo é, então, bombeado à alta pressão (cerca de 250psi) para estes vãos através de 
orifícios no centro de cada placa. Não podendo se evadir por entre as molduras das placas, 
o líquido é forçado a atravessar o meio fi ltrante e a escoar por perfurações conveniente-
mente dispostas nas próprias placas, fi cando o lodo seco retido entre elas. 
Após um determinado período, cessa o bombeamento e as placas são afastadas: as tortas 
de lodo formadas entre as placas caem em uma esteira rolante ou caçamba apropriada, 
as placas se justapõem novamente e o processo recomeça.
Em relação aos fi ltros a vácuo, os fi ltros à pressão apresentam as desvantagens 
de exigir maior emprego de mão-de-obra e utilizar a operação em batelada. 
Em contrapartida, para o mesmo tipo de lodo, em geral apresentam um fi l-
trado de melhor qualidade e uma torta com maior teor de sólidos, podendo 
chegar até 40%.
SENAI-RJ 195
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
Centrifugação 
A secagem de lodos por centrifugação se processa, na maioria dos casos, em centrífu-
gas tipo “copo” ligeiramente cônico, de eixo horizontal, que gira em alta velocidade em 
operação contínua. 
O lodo úmido é introduzido através do eixo central e é impelido na direção da parede 
do cilindro por ação da força centrífuga. Os sólidos mais pesados se acumulam junto à 
parede; o líquido permanece mais afastado da parede e fl ui para a extremidade oposta ao 
ponto de ingresso do lodo por efeito da ligeira conicidade do “copo”. 
A remoção do lodo pela outra extremidade é feita por meio de um parafuso sem-fi m 
que gira com velocidade ligeiramente menor que o “copo” e em seu interior, quase tocando 
sua parede interna. Este dispositivo empurra o lodo para junto de uma das extremidades 
do “copo” de onde é expelido pela própria rotação do mesmo.
As centrífugas difi cilmente produzem uma torta com umidade inferior a 75%. O líqui-
do efl uente pode ser muito agressivo e essa agressividade varia inversamente em relação 
à umidade da torta, ou seja, quanto menos úmido o lodo produzido, mais agressivo o 
líquido efl uente. 
As centrífugas exigem constante manutenção e condicionamento químico 
do lodo. 
9.5 Disposição fi nal 
A disposição fi nal do lodo deve ser feita de forma a satisfazer os seguintes requisitos:
 não poluir o ar ou a água;
 ser economicamente viável;
 conservar a matéria orgânica para reutilização (reciclagem); e
 ser uma solução permanente.
Nem sempre é possível preencher todos os requisitos citados. A incineração, por exemplo, 
satisfaz o quarto requisito e pode igualmente satisfazer o primeiro e o segundo, se tomados os cui-
dados convenientes, porém não atende o terceiro. O lançamento do lodo em minas abandonadas 
196 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
ou o preenchimento de cavidades do terreno pode satisfazer os três primeiros, mas não o úl-
timo. Portanto, é preciso escolher uma solução capaz de atender de forma satisfatória o maior 
número possível de requisitos, lembrando que os dois primeiros são obrigatórios. 
O tratamento de despejos é uma atividade voltada especifi camente para o controle da 
poluição; por isso, não é compreensível nem aceitável que ela possa gerar efeitos contrários 
ao seu próprio objetivo. Assim, qualquer que seja o método empregado para a disposição fi nal 
dos lodos, devem ser tomadas precauções que impeçam uma agressão ao ambiente ou à saúde 
do homem e dos animais. 
Já foi mencionado que a disposição fi nal do lodo pode ser feita na atmosfera, em corpos 
líquidos e no solo. No primeiro caso é usada a incineração e as precauções devem se voltar 
principalmente para a emissão de gases e partículas (poluição do ar). Se for em corpos líqui-
dos, deve-se evitar prejuízo aos usos benéfi cos da água, impedindo sua poluição. Finalmente, 
se adotada a disposição fi nal no solo, deve-se prevenir a emissão de gases e maus odores, a 
poluição das águas superfi ciais e do subsolo, além da contaminação de colheitas e do próprio 
solo, conforme veremos a seguir.
9.5.1 Disposição fi nal na atmosfera 
Os sólidos presentes no lodo cru ou digerido são constituídos, principalmente, por matéria 
orgânica. Quando submetidos à remoção de umidade até um grau sufi ciente, podem ser leva-
dos à combustão, gerando uma quantidade extremamente pequena de resíduo inerte. Tanto 
o lodo digerido quanto o lodo cru podem sustentar o processo sem necessidade da adição de 
combustíveis, dependendo apenas de seu teor de umidade. Assim, quanto mais efi ciente o 
processo de remoção de umidade, mais econômica será a incineração. 
O poder calorífi co do lodo deve ser sufi ciente para fornecer energia necessária 
à eliminação completa da água remanescente.
O poder calorífi co do lodo varia grandemente em função de sua origem, tipo, condiciona-
mento e composição, havendo fórmulas empíricas que fornecem seu valor aproximado baseadas 
seja na composição do lodo, no conteúdo de sólidos voláteis, ou na dosagem de coagulantes 
utilizados nos processos de condicionamento. Sempre que se pretende incinerar lodo, o seu 
poder calorífi co deve ser determinado experimentalmente. Emgeral, o poder calorífi co do lodo 
cru em relação à massa de sólidos secos se situa em torno de 4.500cal/g e do lodo digerido em 
cerca de 2.500cal/g.
SENAI-RJ 197
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
Normalmente a incineração se processa em fornos de múltiplos estágios ou em fornalhas 
de leito fl uidizado.
Forno de múltiplos estágios 
O forno de múltiplos estágios consiste em uma estrutura cilíndrica, vertical, composta 
por vários estágios ou andares. Funciona da seguinte forma:
 o lodo seco, com teor de umidade inferior a 70%, é introduzido no nível superior e vai 
sendo empurrado por dispositivos mecânicos para os estágios inferiores;
 o ar, previamente aquecido, é introduzido junto ao estágio inferior e fl ui de baixo para 
cima;
 nos estágios ou “andares” superiores se processam a vaporização da umidade e o 
esfriamento dos gases;
 os compostos voláteis do lodo entram em combustão nos estágios intermediários;
 nos estágios inferiores são processados a queima lenta dos compostos de difícil com-
bustão e o arrefecimento da cinzas, que são retiradas por uma abertura inferior;
 a temperatura no interior da fornalha varia de: 
- cerca de 55ºC nos estágios superiores; 
- 900ºC a 1.000ºC nos estágios intermediários; e
- cerca de 350ºC nos estágios inferiores. 
No mercado, existem unidades com capacidades de 5 a 1.200t/d de lodo. 
A cinza é inteiramente inerte e pode ser usada como agregado leve para 
concreto ou ser levada ao mesmo destino do lixo urbano.
Leito fl uidizado 
O leito fl uidizado consiste em um recipiente que contém um leito de areia sobre o qual o 
lodo seco é introduzido. A areia é previamente aquecida até cerca de 800ºC. A combustão do 
material volátil do lodo e, se necessário, do combustível utilizado, provoca um fl uxo ascendente 
do ar introduzido na parte inferior do recipiente, além de gases oriundos da combustão, que 
mantêm o conteúdo homogêneo, sem necessidade de equipamento de mistura.
198 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
Seja qual for o tipo de equipamento utilizado, é necessário que nele seja introduzido um 
volume de ar sufi ciente para suprir o oxigênio necessário à combustão. Além disso, devem ser in-
stalados dispositivos de controle de emissão de partículas para evitar a poluição atmosférica.
9.5.2 Disposição fi nal em corpos líquidos 
Em geral, o lançamento de lodo em corpos líquidos deve se restringir ao lançamento ao 
mar de lodo digerido, evitando-se o lançamento nos demais ecossistemas hidráulicos. Mesmo 
no mar, o lançamento de lodo cru deve ser evitado ou, ao menos, cercado de extremos cuidados 
e sob permanente monitoramento.
O lançamento deve ser feito em locais em que ocorram correntes fortes, capazes de provocar 
a diluição rápida e a absorção do lodo pelo ambiente aquático. Deve ser evitado o lançamento 
ao mar fora da plataforma continental por meio de longas linhas de recalque que descarreguem 
à grande profundidade, pois o equilíbrio ecológico das águas profundas é extremamente frágil. 
Por conseguinte, o lançamento desse lodo pode ter efeitos desastrosos. 
O lançamento ao mar pode ser feito por:
 tubulações submersas – o lodo é bombeado diretamente para a tubulação, após a 
digestão. A monitoração do processo é feita através de inspeções freqüentes. Já o 
dimensionamento do sistema deve ser feito de forma semelhante ao do lançamento 
submarino de esgotos, isto é, devem ser considerados os seguintes fatores:
- a diluição inicial;
- a dispersão oceânica; 
- o decaimento bacteriano; e
- as características das águas receptoras. 
 barcaças – o lançamento deve ser feito em local previamente demarcado e, como 
no caso anterior, submetido à inspeções freqüentes visando monitorar o processo. 
O lodo pode ter sua umidade previamente removida, devendo ser feito um balanço 
de custos entre o transporte do lodo úmido e os processos de remoção de umidade. 
Freqüentemente, um simples espessamento por gravidade, às vezes nas próprias 
lagoas de lodo, é sufi ciente para minimizar os custos.
Quando as condições são favoráveis, o lançamento ao mar de lodo digerido 
é, geralmente, o método mais econômico para disposição fi nal.
SENAI-RJ 199
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
9.5.3 Disposição fi nal sobre o solo 
O lançamento do lodo sobre o terreno é o processo mais antigo adotado pelo homem, e 
também o mais difundido. Talvez seja o mais racional no que se refere à utilização de recursos 
naturais. Isso porque o lodo pode reciclar para o ambiente a matéria orgânica nele contida. 
Logo, esse tipo de lançamento pode ser considerado ideal do ponto de vista ecológico.
Você sabia que na Inglaterra, em 1865, a primeira Comissão Real Sobre a Dis-
posição de Esgotos concluiu que a maneira correta de se dispor dos esgotos 
das cidades é aplicá-los continuamente ao solo?
Quando a disposição do lodo no solo não tem a fi nalidade de aproveitá-lo como fertili-
zante, para evitar danos à saúde humana devem ser tomadas algumas precauções ainda que 
rudimentares posto que são pequenos os riscos de contato com o lodo. Este é o caso do lança-
mento em minas abandonadas ou cavidades do terreno e lagoas de lodo, em que se pretende, 
apenas, dar um destino ao resíduo constituído pelo lodo, ou seja, mantê-lo para sempre em 
um determinado local conforme veremos mais adiante.
Uso do lodo como fertilizante 
Quando se pretende utilizar o lodo como fertilizante ou recuperador de solos, o risco de 
contato direto ou indireto com o homem exige que sejam tomadas medidas de proteção mais 
rigorosas, sobretudo no que concerne à possível presença de organismos patogênicos e metais 
pesados. Este é o caso do uso agrícola por irrigação superfi cial, subsuperfi cial, espalhamento 
de lodo seco ou aterro sanitário.
A disposição no terreno exige, na quase totalidade dos casos, a prévia estabilização do lodo 
com a conseqüente redução das bactérias patogênicas. Entretanto, a sobrevivência dos vírus 
e de ovos de helmintos, assim como das bactérias remanescentes, desaconselha o uso do lodo 
após simples digestão como fertilizante para verduras a ser ingeridas cruas ou em circunstân-
cias que propiciem a contaminação das águas subterrâneas. Nestes casos é preciso adotar um 
método de tratamento que permita a eliminação de patogênicos, como o tratamento térmico, 
a pasteurização, ou o tratamento químico com cal, cloro ou compostagem. 
A remoção da umidade do lodo antes da disposição no solo para uso como fertilizante não 
é obrigatória e visa, exclusivamente, a redução de volume para diminuir os custos do trans-
porte. Portanto, dependendo de estudo econômico, esta remoção pode ser feita das seguintes 
formas: 
200 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
 até o nível de um simples espessamento – para o lodo ser transportado por bombea-
mento ou caminhões tanques;
 até a secagem – para o lodo ser transportado por caminhões, carretas, ou correias 
transportadoras.
O lodo estabilizado pode ser aplicado em quase todos os tipos de solo, com signifi cativo 
aumento da produtividade e praticamente sem efeitos indesejáveis. Sua ação benéfi ca é devida 
à adição de matéria orgânica. Porém não deve ser considerado como adubo, na acepção do 
termo, mas, sim, como um condicionador de solos.
Em relação ao conteúdo de fósforo, o lodo proveniente do esgoto doméstico 
é, em geral, excessivamente rico em nitrogênio e muito pobre em potássio.
O método adotado para aplicação ao solo depende do teor de umidade do lodo a ser 
utilizado, isto é:
 com teores acima de 90% os lodos podem ser espargidos sobre o terreno empregando 
as mesmas técnicas utilizadas para irrigação, ou bombeados para o subsolo, onde 
se infi ltram.Podem ainda ser espalhados diretamente sobre o terreno por meio de 
caminhões-tanques especiais, que também podem ser utilizados para o transporte; e
 com teores abaixo de 70% os lodos podem ser pulverizados e espalhados sobre o ter-
reno. Essa é a técnica mais difundida em todo o mundo e, geralmente, utiliza lodo 
primário ou lodo misto, estabilizado em digestores anaeróbios e seco em leitos de 
secagem.
Lançamento em cavidades do terreno 
Geralmente, o lançamento do lodo em cavidades do terreno ou minas abandonadas é 
feito após estabilização e remoção da umidade e visa exclusivamente dar um destino fi nal ao 
material. 
No caso de grandes cavidades artifi ciais abertas para a remoção de areia, saibro, ou que 
sejam provenientes da exploração de minas (geralmente de carvão) a céu aberto, pode-se 
considerar o benefício, a longo prazo, da recuperação do terreno, ao menos do ponto de vista 
estético. Mas esta situação não pode ser considerada solução permanente, pois a atividade 
deverá ser interrompida tão logo as cavidades venham a se encher. Além disso, não promove 
a reciclagem da matéria orgânica.
SENAI-RJ 201
Tratamento de esgotos - Tratamento do lodo
Lagoas de lodo 
Uma solução que pode vir a ser extraordinariamente econômica é o aproveitamento 
de cavidades ou minas existentes nas proximidades das estações de tratamento. Se, ao invés 
do lodo seco, essas cavidades receberem lodo estabilizado com elevado teor de umidade, se 
constituirão em lagoas de lodo. 
As lagoas de lodo podem ser limitadas por diques artifi ciais. Para elas, não há limite de 
área ou de profundidade, pois irão se constituir apenas em depósitos destinados à acumulação 
temporária ou permanentemente do lodo. No último caso o terreno pode ser considerado per-
dido, porque a remoção posterior de todo o lodo de uma lagoa é extremamente cara e difícil.
Aterros sanitários 
A disposição fi nal em aterros sanitários exige que o lodo seja seco, embora não obriga-
toriamente estabilizado. Entretanto as difi culdades para secagem do lodo cru fazem com que, 
na grande maioria dos casos, o lodo lançado em aterros seja estabilizado. 
Em geral, o aterro é feito com lixo e lodo e a técnica empregada é a mesma utilizada em 
aterros sanitários com lixo urbano, ou seja, espalha-se uma camada do material e sobre ela 
uma camada de terra. As camadas sucessivas são compactadas. 
Decorridos cerca de 20 anos, após terminado o aterro, o terreno pode ser 
utilizado para a construção.
10
Nesta unidade...
Noções de manutenção 
e operação de 
equipamentos para 
tratamento de esgotos
Instalações elétricas
Equipamentos
SENAI-RJ 205
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
10. Noções de manutenção 
e operação de equipamentos 
para tratamento de esgotos
Costuma-se defi nir manutenção como um conjunto de ações que permite manter ou 
restabelecer um bem em condições de funcionamento. Com base nesse conceito, entendemos 
que a implantação de um serviço de manutenção requer o estabelecimento de uma estrutura 
organizacional treinada e equipada para minimizar as causas das indisponibilidades no âm-
bito do processo produtivo, garantindo o pleno funcionamento de um bem qualquer, durante 
a vigência de seu tempo de vida útil estimado. Além dessa função, há outra muito importante, 
que é garantir as condições necessárias para a segurança e o bem-estar dos operadores.
Em uma estação de tratamento de esgotos, como em qualquer outro processo de produção 
industrial, a função manutenção deve ser exercida por uma equipe qualifi cada e destinada 
especifi camente à realização desse serviço. O operador de uma ETE, por exemplo, tem o dever 
de auxiliar na conservação dos equipamentos, operando-os de acordo com os procedimentos 
determinados pelos fabricantes, e também identifi car anormalidades em seu funcionamento, 
comunicando-as aos responsáveis pelo setor de manutenção. Portanto, para desempenhar essa 
função, é preciso ter conhecimentos básicos acerca do manuseio correto e do funcionamento 
dos equipamentos, bem como do sistema de tratamento de esgoto como um todo.
Do ponto de vista dos equipamentos, podemos caracterizar resumidamente o funciona-
mento de uma estação de tratamento como um conjunto de instalações elétricas, hidráulicas e 
mecânicas, que proporciona os meios necessários para a operação de tratamento de esgotos.
A seguir, vamos apresentar os conceitos básicos que você precisa dominar para com-
preender o funcionamento das instalações e dos equipamentos de uma ETE e, assim, poder 
identifi car possíveis anormalidades operacionais na estação.
206 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
10.1 Instalações elétricas 
O objetivo das instalações elétricas é fornecer energia necessária ao funcionamento dos 
equipamentos, à iluminação, e a outros propósitos, em geral, de apoio à ETE. Basicamente, 
a instalação elétrica se inicia no ponto de alimentação da concessionária. Para pequenas 
instalações, a tensão de alimentação é de 220V. Já em estações de grande porte, é usual o for-
necimento da energia em alta tensão (13.800 a 69.000V). Ao fi nal, a energia é conduzida aos 
motores elétricos de bombas e de outros equipamentos e, também, aos demais consumidores 
de uma planta (iluminação, sistemas de proteção contra incêndio, sistemas de comunicação, 
sistemas de controle e supervisão, dentre outros).
10.1.1 Subestação
Uma subestação é composta, basicamente, de:
 um elemento de medição de energia elétrica;
 disjuntores e chaves seccionadoras;
 sistema de proteção (relés);
 cubículos metálicos para o confi namento das partes energizadas; e
 transformadores.
A norma regulamentadora NR-10 – Segurança em instalações e serviços em 
eletricidade –, estabelecida em portaria nº 598 de 07/12/2004, dispõe sobre 
diretrizes básicas para a implementação de medidas de controle e sistema 
preventivo, destinado a garantir a segurança e a saúde dos trabalhadores 
que direta ou indiretamente interajam em instalações elétricas. Procure orientações 
do chefe da manutenção sobre o que pode e o que não pode ser feito pelos operadores 
em subestações e em áreas de risco elétrico.
SENAI-RJ 207
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
Identifi cação de anormalidades 
Algumas anormalidades podem ser reconhecidas até mesmo por pessoa não-qualifi cada. 
São elas:
 incandescência de contatos de chaves ou barramentos - indica mau contato elétrico, 
podendo resultar em interrupções nos circuitos de força, ou falhas por superaqueci-
mento nos demais elementos da subestação;
 disjuntores - principais responsáveis pelo seccionamento da alimentação de uma 
subestação, podem apresentar vazamento de óleo isolante e, conseqüentemente, 
riscos de explosão;
 transformadores - esse tipo de equipamento também apresenta óleo como meio 
isolante. O vazamento de óleo é de fácil reconhecimento e extremamente perigoso, 
podendo provocar explosão do equipamento, quando há falha em seu sistema de 
proteção; e
 relés de proteção dos cubículos das subestações - destinam-se ao monitoramento 
da corrente elétrica e tensão do sistema, comparando os valores medidos com os 
parâmetros estabelecidos como normais. Quando um parâmetro medido é superior 
ao valor adotado como normal, caracterizando uma falha do sistema, um sinal é en-
viado ao disjuntor para que se proceda a sua abertura, a fi m de evitar danos maiores 
na instalação elétrica e nos equipamentos. Esse procedimento é realizado através de 
um sistema de corrente contínua independente, composto por retificador e bateria.
A ausência de sinalização nos relés (leds ou medidores apagados) e bateria 
com nível baixo de solução indicam falhas graves, que devem ser comuni-
cadas imediatamente ao setor de manutenção.
10.1.2 Painéis elétricos 
São dispositivos nos quais pode-se operar os diversos equipamentos do processo de trata-
mento, através do acionamento de chaves seletoras, botões de comando e do monitoramento 
dos parâmetros de controle, apresentados em diversos tipos de medidores, instalados no painel, 
sendo os principais: voltímetros, amperímetros, medidores de vazão e medidores de nível.
208 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
Identifi cação de anormalidades 
Condições anormais são anunciadas por alarmes visuais ou sonoros, tais como:
 alarme de sobrecarga - indica solicitações acima do permitido para um determinado 
equipamento;
 alarme de temperatura alta - indica falhas elétricas, atritos mecânicos indesejáveis, 
ou resultado de sobrecargas; 
 alarme de nível alto - indica níveis perigosamente altos (risco de extravasamento) ou 
baixos (risco de danos em bombas) em poços contendo esgoto ou lodo;
 alarme de falta de fl uxo - indica risco de danos em bombas, por falha da selagem 
(água), ou por superaquecimento em bombas (shut off);
 alarmes indicativos de outros tipos de falha.
Após o alarme, segue-se, normalmente, o desligamento automático dos res-
pectivos equipamentos, caso nenhuma ação seja executada para sanar a 
causa do alarme.
10.2 Equipamentos 
As estações de tratamento empregam diversos equipamentos para o processamento do 
esgoto bruto, tais como: comportas, grades, motores elétricos, bombas, roscas transportadoras, 
sopradores, raspadores, centrífugas e instrumentos de controle do processo, entre outros.
Adiante comentaremos sobre esses principais equipamentos.
Identifi cação de anormalidades 
As falhas verifi cadas nos equipamentos costumam ser variadas, mas, de uma forma 
genérica, podemos identifi cá-las como:
 vibração excessiva;
 elevação de temperatura;
 ruídos anormais;
 corrosão; e
 sujeira.
SENAI-RJ 209
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
As anormalidades citadas decorrem de diversos motivos, porém, em gran-
de parte, são oriundas de falhas de lubrifi cação e de desalinhamento dos 
equipamentos. 
10.2.1 Comportas
As comportas interrompem ou regulam vazões em canais. Podem ser acionadas manu-
almente, através de volante com caixa redutora e eixo sem-fi m, ou de forma automática, pelo 
emprego de motor elétrico, de acionamento pneumático ou hidráulico.
Alguns problemas que podem ser encontrados nesses equipamentos:
 defeito no indicador de posição;
 falha de vedação; e
 defeito em equipamentos auxiliares, tais como: compressores, unidade hidráulica, 
atuador pneumático ou hidráulico, motores elétricos e vazamentos de ar comprimido 
ou óleo, nos sistemas de alimentação dos atuadores.
10.2.2 Grades 
As grades retêm os sólidos grosseiros e devem ser limpas sempre que houver acúmulo 
excessivo de material. A falha na limpeza resulta na indesejável redução da vazão e na eleva-
ção do nível à montante da grade, ocasionando perigosos transbordamentos dos canais onde 
estão instaladas.
A operação de limpeza automática ocorre quando a diferença entre os níveis de montante 
e jusante da grade atinge um valor pré-especifi cado ou através do emprego de elemento tem-
porizador, ou seja: a limpeza da grade (operação do rastelo) ocorre em intervalos de tempo 
ajustados no painel de comando. Portanto, é obrigação do operador verifi car se o tempo ajustado 
é compatível com a quantidade de resíduos retidos na grade neste intervalo.
Principais problemas encontrados nas grades:
 falha nos sensores de nível;
 obstruções na grade (material aderido e não retirado na passagem do rastelo).
210 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
10.2.3 Motores elétricos
A maioria dos motores elétricos é empregada no acionamento de bombas. São também 
encontrados em comportas, grades mecanizadas, roscas transportadoras, compressores, 
sopradores, raspadores de lodo em decantadores, centrífugas, pontes rolantes e exaustores, 
dentre outros.
Principais problemas encontrados nos motores elétricos:
 ausência da tampa da caixa de ligação dos cabos elétricos;
 ausência da ventoinha;
 danos no acoplamento;
 desalinhamento; e
 falhas na lubrifi cação dos mancais.
10.2.4 Bombas 
As bombas utilizadas nas estações de tratamento são de diversos tipos, podendo ser em-
pregadas nos seguintes sistemas:
 esgoto bruto;
 lodo;
 água para selagem, lavagem e outros serviços;
 polímeros ou outros produtos químicos; e
 drenagem.
Em geral, as bombas utilizadas nas ETEs podem ser classifi cadas de acordo com a seguinte 
ordem: centrífugas, de cavidade progressiva e de outros tipos.
Bombas centrífugas 
Sua principal característica é possuir um elemento rotatório dotado de pás, denominado 
rotor, responsável pelo fornecimento da energia cinética ao líquido. Na voluta, a energia cinética 
é convertida em energia de pressão.
Vários são os tipos de bombas centrífugas empregadas em estações de tratamento de 
esgotos, entretanto, podem ser classifi cadas, segundo a sua disposição, em bombas de eixo 
vertical ou de eixo horizontal.
SENAI-RJ 211
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
É importante frisar para o operador que, nas centrífugas, a partida sempre deve ocorrer 
com a válvula de bloqueio de recalque totalmente fechada, devendo ser aberta gradualmente, 
mantendo a corrente do motor abaixo do valor nominal.
A partida da bomba com a válvula fechada, com vazão nula (shut off), reduz a carga no 
eixo durante a partida do motor, e deve ser efetuada, exclusivamente, na válvula de recalque. 
O fechamento da válvula de sucção na partida poderá ocasionar sérios danos às bombas.
Principais problemas encontrados nas bombas centrífugas:
 vibração excessiva;
 falhas na lubrifi cação dos mancais;
 falha na alimentação da água de selagem; e
 vazamento excessivo de água nas gaxetas.
A vedação do eixo entre o interior da bomba e o meio externo ocorre através da caixa de 
gaxetas, composta por uma caixa cilíndrica que acomoda um determinado número de anéis 
de gaxeta em volta do eixo. Os anéis são comprimidos para o ajuste desejado, através da sobre-
posta, tendo como principal função proteger a bomba contra vazamentos nos pontos onde o 
eixo passa através da carcaça, ou então impedir a entrada de ar (selagem), caso a pressão de 
sucção seja negativa.
Em virtude do atrito que ocorre entre as gaxetas e o eixo, é necessário o emprego de um 
sistema de água para lubrifi cação da área de contato, sendo comum a existência de pequenos 
vazamentos (gotejamento) na caixa de gaxeta. A água oriunda da caixa de gaxeta deve ser con-
duzida a um sistema de drenagem adequado.
Bombas de cavidade progressiva
Este é um outro tipo de bomba largamente utilizada nas estações de tratamento, em siste-
mas de lodo. Nela, o eixo horizontal, do tipo parafuso helicoidal, forma espaços com a carcaça 
cilíndrica e com cavidades onduladas. Esses espaços se deslocam, axialmente, da aspiração 
para o recalque.
Diferentemente das centrífugas, sua partida deverá somente ocorrer com a válvula de 
bloqueio de recalque aberta, caso contrário, poderá resultar em sobrecarga no motor, com a 
conseqüente atuação das proteções.
Principais problemas encontrados nas bombas de cavidade progressiva:
 desalinhamentode polias ou ausência de uma ou mais correias em sistemas de 
transmissão;
212 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
 obstrução interna, em virtude da existência de lodo endurecido entre o rotor e a car-
caça. Nesse caso, é necessário realizar a lavagem interna da bomba para a retomada 
do funcionamento; e
 falta de água de selagem.
Outros tipos de bomba 
Em menor número, outros tipos de bomba também são empregados em estações de 
tratamento, a saber:
 bombas parafuso;
 bombas de diafragma; e
 bombas de pistão.
As bombas acima citadas, por serem de uso esporádico em ETE, não serão 
abordadas em nosso estudo.
10.2.5 Roscas transportadoras 
São estruturas metálicas, em forma de parafuso ou helicóide, destinadas à transferência de 
material sólido (cal, lodo seco e areia) ou pastoso (lodo desidratado), ambos difíceis de serem 
conduzidos por bombas.
O operador deve manter-se atento para evitar o acúmulo de material retido nos mancais 
intermediários. Esse problema ocorre após grande período de inatividade da rosca, resultando 
no endurecimento do lodo acumulado nos mancais e, por conseguinte, criando resistência 
para o giro da rosca.
10.2.6 Sopradores 
Têm a função de suprir o oxigênio necessário à etapa biológica do processo aeróbio de 
tratamento (tanque de aeração), bem como promover a homogeneização.
Possuem, na entrada de ar, dispositivos de fi ltração, visando à retirada de partículas que 
possam danifi car o equipamento, ou reduzir a efi ciência do processo.
SENAI-RJ 213
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
É importante destacar a necessidade de partida com carga reduzida no soprador. Essa 
condição é obtida quando se utiliza uma válvula de alívio de pressão, instalada na descarga do 
soprador, que deverá estar aberta quando for dada a partida e estar fechada quando o equipa-
mento atingir a velocidade nominal.
Outro método empregado é a utilização de válvula de bloqueio fechada na entrada de ar 
do soprador, que deve ser aberta, gradativamente, após o equipamento alcançar a velocidade 
nominal. O operador deve, portanto, verifi car se esta válvula encontra-se fechada antes da 
partida do soprador.
Principais problemas encontrados nos sopradores:
 fi ltros com sujeira;
 desalinhamento de polias ou ausência de uma ou mais correias em sistemas de trans-
missão;
 falhas de lubrifi cação dos mancais; e
 vibração excessiva.
10.2.7 Raspadores
São equipamentos que auxiliam a retirada de lodo dos decantadores, ou de areia dos 
desaeradores.
Em decantadores circulares, o lodo é raspado para o centro do decantador, de onde é re-
tirado através de bombas de lodo, ou pela ação da gravidade. Pode ocorrer também a sucção 
direta nos braços raspadores. A mesma estrutura metálica também é responsável pela condução 
do sobrenadante (escuma) para um tubo de coleta (tubo escumador), ou outro dispositivo 
equivalente.
Em decantadores retangulares, uma ponte rolante ou um sistema com engrenagem e 
correntes se desloca no sentido longitudinal, raspando o lodo para uma das extremidades, 
e conduzindo a escuma para a extremidade oposta.
Nas caixas de areia, o material sedimentado é arrastado para um canal de coleta na peri-
feria, onde, através de roscas transportadoras, será retirado para caçambas de resíduos.
Normalmente, o maior problema nos raspadores é a possibilidade de existirem obstruções 
em seu curso, impedindo o seu movimento.
214 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
10.2.8 Centrífugas 
Esses equipamentos separam os sólidos da água por diferença de força centrífuga, e são 
empregados na desidratação ou adensamento do lodo.
O seu funcionamento está condicionado ao das respectivas bombas de lodo e de polímero; 
falhas nessas bombas podem impedir o trabalho da centrífuga.
O principal problema verifi cado nas centrífugas decorre da negligência na lavagem do 
seu interior, após o período de funcionamento. O lodo endurecido, depois de longo tempo de 
inatividade do equipamento, impede o giro do tambor e do raspador interno.
10.2.9 Instrumentação 
É caracterizada pelo conjunto de elementos sensores e indicadores, necessários no con-
trole do processo de tratamento dos esgotos. Alguns transmitem sinais de leitura contínua de 
determinados parâmetros de processo (sinais analógicos: pressão, nível, corrente, etc.), ou 
de estados (sinais digitais: equipamento ligado/desligado) para um Centro de Controle e 
Operação (CCO). No CCO, os sinais de leitura são visualizados na tela de um monitor e podem 
orientar o controle automático das diversas etapas do processo de tratamento.
A seguir, veremos quais são os principais instrumentos.
Amperímetros 
Localizados nos painéis de comando, indicam a corrente elétrica de circuitos de força ou 
de equipamentos. São úteis no monitoramento de sobrecargas nos diversos equipamentos, 
através da comparação, pelo operador, dos valores medidos com os valores nominais deter-
minados pelos fabricantes.
Voltímetros 
Também estão localizados nos painéis de comando e indicam a tensão de alimentação 
dos respectivos painéis. O funcionamento anormal de alguns equipamentos pode ser explicado 
pelo desbalanceamento ou falta de fase, facilmente identifi cado através da leitura de tensão 
de cada fase no voltímetro.
SENAI-RJ 215
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
Manômetros e sensores de pressão 
Possibilitam a leitura da pressão em diversos sistemas, permitindo ao operador verifi car 
as pressões máximas e mínimas estipuladas no projeto.
Sensores/medidores de nível 
São utilizados, principalmente:
 no monitoramento de níveis de poços (elevatória de esgoto bruto, por exemplo);
 no controle de grades mecanizadas através do nível à montante; e
 na medição do nível (com conversão do nível em vazão) de calhas Parshall e em di-
versos outros sistemas.
Os medidores eletrônicos permitem uma leitura local, em display digital, 
pelo operador.
Sensores/medidores de vazão 
São medidores eletrônicos, utilizados no monitoramento da vazão de diversos sistemas, 
tais como:
 recirculação de lodo ativado;
 lodo digerido;
 lodo para centrífuga;
 solução de polímero para centrífuga;
 água de diluição de polímero;
 ar para tanque de aeração; e
 outros.
Tubulações e tanques 
É necessário, também, que o operador esteja atento para os diversos problemas que podem 
ocorrer nas tubulações. As principais ocorrências são:
216 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Noções de manutenção e operação de equipamentos para tratamento de esgotos
 vazamentos de esgoto e lodo nas principais tubulações;
 vazamentos de água nos sistemas de combate a incêndios, de água de selagem e de 
serviços;
 vazamentos de ar em sistemas de aeração de tanques, ou de ar comprimido para 
controle de comportas ou outros dispositivos;
 vazamentos de óleo de controle de comportas ou de sistemas de lubrifi cação; e
 defeitos em válvulas, caracterizados pela difi culdade de manobra ou falha de veda-
ção.
Em tanques, o cuidado mais importante é preservar a integridade dos dispo-
sitivos de proteção, do tipo guarda-corpo de escadas e bordas. A ausência ou 
a má conservação desses dispositivos devem ser apontadas imediatamente 
pelo operador ao setor de manutenção da ETE.
11
Nesta unidade...
Controle de qualidade 
e amostragens em 
uma ETE
Parâmetros analíticos
Possíveis pontos de coleta
Amostragem: preparativos, material e 
técnicas gerais de coletaSENAI-RJ 219
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
11. Controle de qualidade e 
amostragens em uma ETE
O objetivo primordial do controle de qualidade é conhecer as características: física, 
química, bacteriológica e biológica do esgoto que entra e sai em cada etapa do tratamento, 
até o efl uente fi nal (tratado).
Esse conhecimento é necessário para:
 atender às exigências de controle impostas pela legislação pertinente (NT 202 r.10 
e a DZ 215 r.3 – FEEMA, Resoluções CONAMA, etc.), cabendo o seu cumprimento à 
CEDAE e acatar as restrições estabelecidas nas licenças de operação (LO);
 verifi car o desempenho de cada etapa do tratamento e do processo em sua totalidade;
 manter um registro histórico dos dados do sistema sob controle; e
 avaliar dispositivos de tratamento de esgotos segundo a O.S. 8.147 de 12 de fevereiro 
de 2004.
Portanto, para serem lançados em corpos receptores, os efl uentes tratados nas ETEs devem 
obedecer aos requisitos mencionados, ou seja, às qualidades: física, química, bacteriológica e 
biológica. A realização desse tipo de controle é fundamental, especialmente no Estado do Rio de 
Janeiro, onde as águas superfi ciais são utilizadas para o abastecimento de quase toda a popu-
lação e também para outros fi ns importantes, tais como: recreação, pesca, irrigação, etc.
11.1 Parâmetros analíticos 
Apresentamos a seguir os parâmetros físicos, químicos e biológicos que são mais co-
mumente avaliados, sendo que neste último grupo uma classe bem específi ca são os micro-
biológicos. 
220 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
 CH
4 
 - Metano;
 Cloretos;
 CO
2
 - Dióxido de carbono ou gás carbônico;
 coliformes termotolerantes;
 coliformes totais;
 DBO;
 DQO;
 MBAS - Substâncias ativas ao azul de metileno (detergentes);
 N-NO
2
 - Nitrogênio na forma de nitrito;
 N-NH
3
 - Nitrogênio amoniacal;
 N-NO
3
 - Nitrogênio na forma de nitrato;
 NTK ou TKN - Nitrogênio Kjeldahl Total;
 OD - Oxigênio dissolvido;
 O & G - Óleos e graxas;
 pH - Potencial de Hidrogênio;
 P-PO
4 
- Fósforo na forma de ortofosfato;
 P-Total - Fósforo total;
 RNFF - Resíduos Não-Filtráveis Fixos (sólidos em suspensão fi xos);
 RNFT - Resíduos Não-Filtráveis Totais (sólidos em suspensão totais);
 RNFV - Resíduos Não-Filtráveis Voláteis (sólidos em suspensão voláteis);
 Ssed – Sólidos sedimentáveis;
 Sulfetos; e
 Turbidez.
As exigências legais, ou por força contratual, determinam os seguintes parâmetros para 
avaliação, todos em amostras do efl uente fi nal, conforme ponto 6 da Figura 11.1:
 Em geral, os parâmetros mínimos são: DBO; RNFT e colimetria total.
 Os mais comuns: DQO; colimetria fecal; pH; N-NO
3
; P-Total; P-PO
4
; O&G e cloretos.
 Os parâmetros possíveis de serem requeridos: RNFF; RNFT; RNFV; NTK; N-NH
3
; 
N-NO
2
; detergentes; cloro residual e turbidez.
SENAI-RJ 221
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
Nos pontos 1 e 6 da Figura 11.1, os parâmetros de verifi cação do desempenho da ETE e 
caracterização do afl uente são:
 Os mais comuns: DBO; RNFT; pH e colimetria total.
 Os eventuais: DQO; colimetria fecal; RNFT; RNFV; NTK; O&G; cloretos e temperatura.
 Os parâmetros possíveis, dependendo do processo: NH
3
; N-NO
3
; N-NO
2
; P-Total; P-PO
4
 
e detergentes.
 Apenas no ponto 1: sulfetos.
 Apenas no ponto 6: cloro residual; turbidez.
O controle de processo feito na caixa de areia (nos pontos 2, 2a e 3 da Figura 11.1) faz uso 
dos seguintes parâmetros:
 Pontos 2 e 3: RNFT (amostragem junto ao fundo do canal).
 Ponto 2a (amostra de areia): % de sólidos voláteis.
O controle de processo feito na decantação primária (nos pontos 3 e 4 da Figura 11.1) faz 
uso dos seguintes parâmetros:
 Comuns: RNFT e DBO.
 Eventuais: DQO; pH; NTK e NH
3
.
 Lodo primário: RNFT e RNFV.
O Controle de processo feito no fi ltro biológico (pontos 4, 4a e 5 da Figura 11.1) utiliza os 
seguintes parâmetros:
 Comuns: DBO; RNFT e Ph.
 Eventuais: NH
3
; N-NO
3
 e OD (só no ponto 5).
 Ponto 4a (eventuais): NH
3
; N-NO
3
 e OD.
 Lodo biológico: RNFT e RNFV.
O controle de processo feito nos lodos ativados (pontos 4, 4b, 4c e 5 da Figura 11.1) utiliza 
os seguintes parâmetros:
 Comuns: DBO; RNFT e pH ( pontos 4 e 5).
 Eventuais: NH
3
; N-NO
3
; N-NO
2
 e OD (só no ponto 5).
 Ponto 4b (líquido do TA): OD; RNFT; RNFV; temperatura; Ssed (proveta) e N-NO
3
.
222 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
O controle de processo feito na desinfecção (pontos 5 e 6 da Figura 11.1) utiliza os seguintes 
parâmetros:
 Comuns: colimetria total e cloro residual (só no ponto 6).
 Eventuais: colimetria fecal e streptococos fecais.
O controle de processo feito na digestão anaeróbia (ver Figura 11.1) utiliza os seguintes 
parâmetros:
 Ponto 4d: CH
4
 e CO
2
.
 Ponto 1d: RNFT; RNFV; pH e alcalinidade.
 Ponto 2d: RNFT; RNFV; ácidos voláteis e NTK.
 Ponto 3d: temperatura; ácidos voláteis; pH; alcalinidade e metais.
11.2 Possíveis pontos de coleta 
Os pontos de controle podem variar conforme o processo de tratamento de esgotos. No 
nosso caso, vamos considerar o desenho normalmente encontrado nas ETEs da CEDAE, con-
forme é mostrado nas Figuras 11.1 e 11.2, a seguir.
Figura 11.1 – Fase líquidaFi 11 1 F lí id
SENAI-RJ 223
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
11.3 Amostragem: preparativos, 
material e técnicas gerais de coleta
Quando não é possível analisar todo o universo estatístico, a amostragem é uma técnica 
de fundamental importância para qualquer avaliação. Uma amostra implica na escolha ou 
seleção de parte representativa do universo que se deseja estudar. Não signifi ca, apenas, o ato 
de se aproximar do decantador e mergulhar um balde para retirar uma porção de substância, 
em qualquer horário, e levá-la até o laboratório. O processo de amostragem envolve observa-
ção e bom senso, por parte de quem planeja e de quem realiza a técnica, de modo a obter uma 
parcela de fato representativa do fenômeno a ser avaliado.
A amostragem envolve a realização de medições de campo e a coleta de material nos 
pontos mais representativos, utilizando equipamentos adequados e métodos de preservação 
do que foi colhido, para ser transportado e analisado.
11.3.1 Freqüência de amostragem
O estabelecimento dos períodos de freqüência de coleta é de responsabilidade de um 
profi ssional qualifi cado. Porém, é importante ressaltar que a defi nição desses momentos não 
é feita de maneira aleatória, ela depende de uma série de informações sobre:
 a qualidade do corpo receptor;
 o afl uente para a ETE; e
 o processo de tratamento utilizado.
Figura 11.2 – Tratamento do lodoFi 11 2 T t t d l d
224 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
11.3.2 Preparativos para amostragem, material e 
técnicas gerais de coleta
A seguir, vamos analisar o processo de amostragem, desde a frascaria utilizada até os 
cuidados relativos à segurança da coleta.
Frascaria
Podem ser utilizados frascos de vidro ou plástico, dependendo, principalmente, do tipo 
de parâmetro de interesse. A seguir, veremos alguns de uso mais freqüente.
Cabe ao laboratório ou aos profi ssionais vinculados ao controle de qualidade 
fornecer as orientações relativas ao tipo de frasco e aos preservativos a serem 
utilizados, bem como aos cuidados a serem adotadas na coleta.
Frasco para coletas bacteriológicas
Podem ser de vidro borossilicato ou de polietileno autoclavável,de boca larga, com 
volume aproximado de 200ml. Após a lavagem e antes da esterilização, é preciso cobrir a 
tampa e a boca do frasco com papel metálico, para evitar a contaminação das amostras.
Frasco para amostragens de gases dissolvidos (OD, CO2)
De vidro borossilicato refratário (tipo pyrex), de boca esmerilhada e tampa, com 300ml 
de volume.
Frasco para pesticidas
De vidro escuro, com 1000ml de volume, e gargalo isolado com papel de alumínio, antes 
de ser colocada a tampa plástica.
Sacos plásticos
No transporte de lodo de esgoto ou sedimento de qualquer natureza são usados sacos 
com capacidade de 1 a 5kg.
Identifi cação
Um dos aspectos mais importantes nos programas de amostragem é a correta identifi cação 
das amostras. Para isso, são utilizadas fi tas adesivas nos frascos de coleta, com as seguintes 
informações pertinentes à amostragem em águas naturais:
SENAI-RJ 225
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
 identifi cação do ponto de coleta; e
 data e horário em que a coleta foi realizada.
Ficha de coleta para amostragens
Para complementar as informações já relacionadas, são também usadas fi chas de coleta, 
que devem ser preenchidas no campo, contendo os seguintes itens:
 data e horário em que a coleta foi realizada;
 nome/assinatura do coletor;
 identifi cação do ponto de coleta;
 temperatura ambiente;
 temperatura da amostra;
 pH;
 condições climáticas; e
 observações a respeito da técnica empregada na coleta ou de fatores que a infl uenciaram.
Equipamento de coleta
Existe uma série de equipamentos usados nas campanhas de amostragem, os quais devem 
ser preparados e verifi cados com antecedência, a fi m de evitar problemas na hora da coleta. 
Um desses equipamentos é o balde de 5L, amarrado por uma corda forte, muito utilizado para 
coletas em superfície. Ao realizar esse procedimento, é preciso ter cuidado com a fragilidade 
das alças, pois caso arrebentem, o balde vai afundar num decantador, causando problemas 
em equipamentos subseqüentes.
Vejamos alguns tipos usados com freqüência.
Coletores Automáticos
São equipamentos compostos, em sua maioria, de uma bomba peristáltica controlada 
por um sistema eletrônico, o qual pode ser programado para realizar a coleta em intervalos 
e volumes variados. Estes coletores podem ser acoplados a um ou mais recipientes que 
receberão as alíquotas de amostras.
Alguns coletores automáticos contam ainda com refrigeração e podem ser controlados 
à distância por telemetria.
226 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
Dragas
São equipamentos usados para obter amostras dos 
substratos de diferentes corpos d’água. 
Existem diversos tipos de amostradores de fundo, 
cada um específi co para o sedimento a ser coletado, e de 
acordo com o meio líquido em que vai ser submerso. 
A draga de Petersen, por exemplo, é muito emprega-
da em substratos de areia grossa. Veja a Figura 11.4.
Um outro exemplo, é a draga de Eckman, utilizada 
para estudos quantitativos da fauna limnológica em 
fundo do tipo lodoso e macio. Veja a Figura 11.5.
Garrafas de profundidade
São instrumentos usados com a fi nalidade de coletar água em profundidades variáveis.
Atualmente, a garrafa de profundidade mais usada é do tipo Van Dorn, devido à sua 
robustez, com capacidade de 3 litros, que evita qualquer contato da amostra com metal.
Existem modelos em PVC transparente, porém o mais comum é do tipo opaco. Veja a 
Figura 11.3.
Figura 11.3 – Garrafas coletoras em profundidade
Figura 11.4 – Draga de Petersen
Figura 11.5 – Draga de Eckman
Fi 11 4 D d P
d k
SENAI-RJ 227
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
 
Limnológica: referente a limnologia: estudo científi co das extensões de água 
doce (como lagos, pântanos etc. incluindo, por vezes, águas correntes) com 
respeito a suas condições ou aspectos biológicos, químicos, físicos, meteoro-
lógicos, geológicos ou ecológicos.
Disco Secchi
Tem por fi nalidade medir a transparência da 
água. Encontra-se disponível sob duas formas: 
em plástico branco opaco, ou em metal, com 
a superfície dividida em dois quadrantes, um 
branco e outro preto. Veja a Figura 11.6. Figura 11.6 – Disco Secchi
Técnicas de coleta
As coletas podem ser de superfície ou de profundidade; as amostras, simples ou compos-
tas, conforme veremos a seguir.
Coletas de superfície
Essas coletas devem ser feitas a uma profundidade de aproximadamente 20cm, colocando-
se o frasco em contato direto com o efl uente, com a boca virada contra a corrente.
No caso dos frascos já conterem preservativo, a coleta de superfície deve ser evitada para 
não contaminar o local e prejudicar outras amostragens. Para contornar o problema, podem 
ser usadas garrafas de profundidade, por serem leves e de fácil manipulação, porém tomando 
o cuidado de não deixar o tubo de escoamento da garrafa encostar no frasco de amostra.
Coletas de profundidade
São feitas com os diversos tipos de garrafas de profundidade descritos anteriormente.
Amostras simples
Consistem em se retirar, tomar um determinado volume ou porção de amostra do universo 
a ser avaliado (esgoto, água, lodo de esgoto etc.), com os devidos cuidados, de acordo com o 
parâmetro a ser analisado.
Amostras compostas
Resultam da mistura de várias coletas simples, que são retiradas do efl uente, do corpo d’água 
ou da caçamba de lodo, a intervalos de tempo iguais, durante um determinado período. O 
volume de cada porção única é variável de acordo com o tempo total em que se queira efetuar 
a amostra composta, não devendo ser jamais inferior a 120ml.
228 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
11.3.3 Métodos de preservação e acondicionamento 
de amostras
Devido à difi culdade em se analisar uma amostra logo após a sua coleta, é necessário 
utilizar técnicas de preservação para mantê-la praticamente inalterada, até o momento do 
exame em laboratório. Essas técnicas se restringem a:
 retardar a ação biológica e a hidrólise de compostos químicos complexos;
 reduzir a volatilidade dos constituintes; e
 reduzir a adsorção no frasco de coleta.
Os métodos de preservação estão geralmente limitados ao controle de pH, à adição de 
reagentes químicos e à refrigeração.
A Tabela 11.1 apresenta informações relevantes acerca da preservação de amostras.
Tabela 11.1 – Preservação de amostras por parâmetro de interesse
Parâmetro Frasco Vol. Mín. 
(ml)
Prazo de análise Método de preservação
Acidez P 200 24 horas refrigeração a 4ºC
Alcalinidade V/P 200 24 horas refrigeração a 4ºC
Amônia V/P 500 7 dias ácido sulfúrico até pH<2
Arsênio V/P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Bário V/P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Berílio P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Boro V/P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Cádmio V/P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Cálcio V/P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Chumbo V/P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Cianeto Total V/P 1000 24 horas NaOH até pH>12
Cloreto V/P 200 7 dias não é necessário
Cobre V 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Condutividade V/P 500 28 dias refrigeração a 4ºC
Cor V/P 500 48 horas refrigeração a 4ºC
Cromo Hexavalente V/P 500 24 horas refrigeração a 4ºC
DBO V/P 1000 24 horas refrigeração a 4ºC
DQO V/P 200 7 dias ácido sulfúrico 
concentrado até pH=2
Dureza P/V 500 6 meses adicionar ácido nítrico até pH<2
Fluoreto P 500 7 dias refrigeração a 4ºC
Fosfato V(a) 200 48 horas refrigeração a 4ºC
Continua...
SENAI-RJ 229
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
Fósforo total V 1000 7 dias refrigeraçãoa 4ºC
Mercúrio V(a)/P(a) 500 28 dias ácido nítrico concentrado até 
pH<2, 4ºC
Nitrato V/P 200 24 horas refrigeração a 4ºC
Nitrito V/P 200 24 horas refrigeração a 4ºC
Óleos & Graxas V 1000 7 dias ácido sulfúrico até pH<2
Resíduos V/P 1000 7 dias refrigeração a 4ºC
Salinidade V(1) 500 6 meses - -----
Sílica P ---- 28 dias refrigeração a 4ºC
Sulfato V/P 300 7 dias refrigeração a 4ºC
Sulfeto V 1000 6 meses refrigeração a 4ºC
TKN V/P 500 7 dias refrigeração e ácido sulfúrico 
até pH<2
Turbidez V/P 500 24 horas guardar no escuro sob refrigera-
ção a 4ºC
Cromo total V 1000 6 meses refrigeração a 4ºC
Estanho V/P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Ferro total V/P 1000 6 meses ácido nítrico até pH=2
Níquel V/P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Potássio P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Zinco V/P 500 6 meses ácido nítrico até pH=2
Legenda:
V = vidro;
V(1) = vidro com cera de vedação; 
V(a) = rinsado com HNO
3
 1:1;
P = polietileno;
P(a) = rinsado com HNO
3
 1:1
Na preservação, o ácido deve ser adicionado imediatamente após a coleta. 
O controle é feito com o papel de pH.
Parâmetro Frasco Vol. Mín. 
(ml)
Prazo de análise Método de preservação
Continuação
230 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Controle de qualidade e amostragens em uma ETE
11.3.4 Segurança durante as coletas
As principais recomendações relacionadas à segurança são:
 Ter muito cuidado ao realizar coletas nos tanques de aeração, pois, devido à baixa 
densidade do líquido misturado com ar, o risco de afogamento é iminente.
 Ter bastante cuidado com parapeitos na hora de puxar as garrafas de profundidade 
ou dragas.
 Em locais de difícil acesso, carregar apenas o material estritamente necessário à coleta, 
pois há sempre perigo de queda.
 Trabalhar sempre devidamente uniformizado, usando luvas, botas, capacetes e, em 
alguns casos, máscara contra gases, de acordo com os fatores de risco presentes na 
atividade.
12
Nesta unidade...
Doenças de origem 
e veiculação hídrica
Doenças causadas por agentes 
microbianos e parasitários
SENAI-RJ 233
Tratamento de esgotos - Doenças de origem e veiculação hídrica
12. Doenças de origem e 
veiculação hídrica
As enfermidades devidas à composição natural da água (excesso de arsênio, fl uoreto, 
etc.) são chamadas de origem hídrica. As enfermidades causadas por substâncias que não 
fazem parte dessa composição (contaminação por chumbo, cianeto, etc.) ou por micróbios 
patogênicos, são chamadas de veiculação hídrica. Estudos científi cos têm demonstrado que 
essa nocividade está relacionada aos seguintes fatores:
 qualidade biológica da água – devido à sua capacidade para veicular tanto microrganismos 
causadores de doenças transmissíveis, quanto algas produtoras de substâncias tóxicas;
 qualidade química da água - pois pode conter substâncias químicas dissolvidas em 
concentração tóxicas para o organismo humano; em alguns casos, a carência de certos 
elementos químicos também afetam a saúde; e
 quantidade - na prevenção de algumas doenças, esse fator tem tanto ou mais importância 
que a qualidade; a escassez de água, difi cultando a limpeza corporal e a do ambiente, 
por exemplo, permite a disseminação de enfermidades associadas à falta de higiene. 
Nos itens a seguir, vamos analisar a atuação desses fatores em várias doenças provocadas 
por agentes microbianos, parasitários e químicos. 
12.1 Doenças causadas por agentes 
microbianos e parasitários
A água pode veicular doenças infecciosas causadas por agentes microbianos patogênicos 
que são freqüentemente eliminados pelos excretos (fezes e/ou urina). A sua porta de entrada 
no organismo humano é, na maioria das vezes, a via oral.
234 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Doenças de origem e veiculação hídrica
12.1.1 Doenças adquiridas por via oral
Nesse grupo, incluem-se algumas doenças típicas da veiculação hídrica, já que a ingestão 
da água pode representar fator importante à sua disseminação.
Febre tifóide 
Doença de distribuição universal, também chamada Febre intestinal ou Tifo abdominal. 
Trata-se de uma infecção aguda, generalizada, causada pela bactéria salmonela typhi. A fonte 
de infecção é o homem, doente ou portador de germes, às vezes eliminados pelas fezes. 
A febre tifóide tem um período de incubação de uma a três semanas. É transmitida por 
contato direto ou indireto, através da água dos alimentos contaminados e ingeridos crus, e dos 
insetos (moscas), que podem servir como vetores passivos. Os sintomas mais graves são a febre 
elevada e contínua, o delírio, a distensão abdominal e a hemorragia intestinal. 
Em última análise, podemos afi rmar que se trata de uma doença decorrente 
de saneamento básico defi ciente.
A água é um meio desfavorável à sobrevivência da salmonela typhi que, no entanto, pode 
permanecer viável durante um período de tempo sufi ciente para infectar pessoas (experiência 
de Houston). 
A febre tifóide de origem hídrica se manifesta conforme as circunstâncias, seja por casos 
isolados ou epidemias explosivas. No segundo caso, a gravidade e extensão dependem do 
grau de contaminação, do volume e das condições do abastecimento de água, do número 
e da suscetibilidade dos indivíduos expostos ao risco. Essas epidemias são caracterizadas 
pelo número elevado de pessoas que adoecem num prazo curto. Às vezes, o mapa da área de 
localização domiciliar dos casos revela, expressivamente, qual o setor do abastecimento que 
sofreu contaminação.
Cuidados com a água
No tocante ao controle da febre tifóide e das doenças de veiculação semelhante, as 
providências referentes à água incluem:
 proteção dos mananciais, inclusive medidas de controle de poluição da água;
SENAI-RJ 235
Tratamento de esgotos - Doenças de origem e veiculação hídrica
 tratamento adequado da água, como operação continuamente satisfatória;
 sistema de distribuição de água bem projetado, construído e operado de modo a 
manter, sempre que possível, a água na rede com pressão sufi ciente, evitando, as-
sim, contaminação por pressão negativa de valas de esgotos ou águas subterrâneas, 
através de falhas na canalização;
 controle permanente da qualidade físico-química e bacteriológica da água na rede 
de distribuição ou, preferivelmente, na torneira do consumidor; e
 solução sanitária para o problema dos esgotos, incluindo os sistemas de coleta, trata-
mento e destino fi nal, com a fi nalidade de proteger o abastecimento de água potável.
Cólera 
Infecção intestinal aguda, causada pela bactéria, vibrio cholerae, que é um bacilo levemente 
encurvado. A fonte de infecção é o homem, doente ou portador, e o período de incubação varia 
de algumas horas a cinco dias, em média. 
Os vibriões são eliminados pelas fezes, pelos vômitos dos doentes e, ocasionalmente, 
pela urina. A sua transmissão ocorre de modo direto ou indireto, através de água e alimentos 
contaminados. As moscas, formigas e ratos também atuam como vetores passivos.
Entre todas as doenças deste grupo, é na cólera que a água representa papel mais importante. 
O vibrião colérico pode sobreviver na água vários dias ou semanas e, conforme as circunstâncias, 
até mesmo se multiplicar, sendo responsável por epidemias explosivas de caráter muito grave. 
Em geral, a moléstia começa com intensa dor nas costas, pernas e braços. Pode também 
principiar com diarréia e cólicas. Geralmente, há fortes vômitos e desidratação acentuada. 
Muitas vítimas se restabelecem, mas continuam a expelir os germes nas evacuações. A pessoa 
recuperada da enfermidade deve, preferencialmente, submeter-se a análise laboratorial como 
garantia da erradicação da doença.
Amebíase 
Infecção crônica, principalmente no intestinogrosso (cólon), causada pelo protozoário 
entamoeba histolytica. 
Muitas pessoas infectadas não apresentam sintomas clínicos, ou o fazem intermitentemente. 
Em geral, os sintomas se caracterizam por períodos alternados de diarréia e prisão de ventre. A 
fonte de infecção é o homem, doente crônico ou portador, que elimina o protozoário pelas fezes. 
O período de incubação é, em média, de três a quatro semanas, mas pode ser também de cinco 
dias, para infecções mais graves, e até de vários meses, nas subagudas ou crônicas. 
236 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Doenças de origem e veiculação hídrica
O modo de transmissão pode ser direto ou indireto, através da água ou de alimentos con-
taminados, especialmente frutas e verduras cruas, quando irrigados ou refrescados com água 
poluída por fezes ou cultivados em solos adubados diretamente com dejetos humanos. Moscas 
e baratas que tiveram contato com excretos de infectados podem contaminar os alimentos.
Os sintomas da amebíase vão desde a diarréia com cólicas e aumento dos sons intestinais, 
até a diarréia mais intensa com perda de sangue nas fezes, febre e emagrecimento. Nesses casos, 
ocorre invasão da parede do intestino grosso com infl amação mais intensa, o que os médicos 
chamam de colite. Podem ocorrer ulcerações no revestimento interno do intestino grosso, 
provocando sangramento. Raramente, a infecção causa perfuração do intestino, mas, quando 
ocorre, a manifestação é de doença abdominal grave com dor intensa, rigidez e aumento da 
sensibilidade da parede, além de prostração extrema. A doença pode apresentar-se de forma 
mais branda, com diarréia intermitente, levando muitos anos até surgir algum comprometi-
mento do estado geral. 
Não muito comumente, o protozoário pode penetrar na circulação e formar abscessos no 
fígado, que causam dor e febre com calafrios. Os abscessos podem se romper para o interior 
do abdome ou mesmo do tórax, comprometendo as pleuras ou o pericárdio. As situações de 
doença extra-intestinal ou invasiva são as que levam a situações mais extremas e evoluem para 
a morte do indivíduo infectado. 
Abscesso: acumulação de pus numa cavidade formada acidentalmente 
nos tecidos orgânicos, ou mesmo em órgão cavitário, em conseqüência de 
infl amação.
Pleura: camada que reveste os pulmões.
Pericárdio: camada que reveste o coração.
Os cistos de ameba resistem, na água, de uma semana até vários meses, conforme o caso. 
Águas poluídas com esgoto representam importante papel na veiculação da doença. A co-
agulação e a fi ltração rápida convencionais são parcialmente efi cientes na remoção dos cistos 
de ameba. Os fi ltros de terra diatomácea parecem mais efi cazes que os de areia. O cloro, nas 
doses usualmente empregadas, não destrói os cistos, sendo necessária a supercloração. Para 
tratamento de emergência ou individual, recomenda-se a fervura da água ou o uso de iodo, 
que é um bom cisticida.
SENAI-RJ 237
Tratamento de esgotos - Doenças de origem e veiculação hídrica
Shigelose ou disenteria bacilar 
Quando a diarréia é acompanhada da presença de sangue visível nas fezes, dizemos que 
se trata de disenteria, isto é, uma infecção bacteriana aguda do intestino, causada por bactérias 
do gênero shigella – SH dysenteriae, SH sonnei, SH fl exneri, SH boydi, etc. 
Trata-se de doença de distribuição universal, de gravidade variável, sendo uma das princi-
pais causas de mortalidade infantil, pois sua maior incidência é dos seis meses aos quatro anos 
de idade. A fonte de infecção é o homem, doente ou portador e o período de incubação pode 
ser de um a sete dias. O modo de transmissão pode ser direto ou indireto, através da água ou 
de alimentos contaminados. As moscas representam papel importante como vetores. 
Os microrganismos que causam disenteria, tais como, shiguela, salmonela, vibrião da 
cólera, amebas, podem invadir e lesar (machucar) a parede do intestino e são disseminados 
pelas mãos, por alimentos e águas contaminados com fezes ou resíduos fecais. 
A Shigelose é, por excelência, doença decorrente do mau saneamento e da 
falta de higiene pessoal e doméstica. Para ocorrer contaminação através das 
mãos, basta existir, apenas, um pequeno número de bactérias, por exemplo, 
de 10 a 100.
Suspeita-se de disenteria através da observação de sangue visível nas fezes e, às vezes, de 
secreção purulenta (pus) e muco (catarro). Em geral, as pessoas infectadas apresentam febre, 
cólicas intestinais e diminuição do apetite, o que pode levar rapidamente à perda de peso e até 
a desnutrição. A disenteria pode se complicar causando, por exemplo, perfuração intestinal e 
morte.
Em geral, as shigelas sucumbem rapidamente na água e as epidemias de origem hídrica 
não são muito freqüentes. Ocorrem, principalmente, quando há contaminação maciça de 
pequenos volumes de água em comunidades fechadas, porque, nessas condições, não se dispõe 
de tempo sufi ciente para desvitalização das shigelas antes da água ser ingerida. Portanto, no 
caso citado, a quantidade é relativamente mais importante que a sua qualidade.
Hepatite infecciosa 
É uma infecção aguda, com sintomas como febre, mal-estar e comprometimento do fígado. 
O paciente pode ou não apresentar icterícia. A fonte de infecção é o homem doente, com vírus 
presente nas fezes e no sangue. O período de incubação é de 10 a 40 dias, em geral 25 dias. 
238 SENAI-RJ 
Tratamento de esgotos - Doenças de origem e veiculação hídrica
A transmissão é por contato direto, através de transfusão sanguínea, pelo uso de agulhas 
e seringas de injeção mal desinfetadas, pela água, leite ou alimentos contaminados.
O vírus da hepatite infecciosa é muito resistente. Na água, pode se conservar vivo e virulento 
por um período de quatro a dez semanas. Suporta bem o calor (permanece ativo mesmo em 
temperaturas de 50oC durante 30 minutos). Além disso, também não é totalmente removido 
pela coagulação e fi ltração comumente praticadas. 
A sua destruição pelo cloro exige, após coagulação e fi ltração, uma dose que permita 
manter, depois de 30 minutos de contato, um residual de cloro total livre, de pelo menos 1,1 e 
0,4mg/L, respectivamente.
 Para o controle de doenças cujo sintoma principal é a diarréia, exige-se 
combate ao pauperismo, educação sanitária com ênfase na melhoria dos 
hábitos higiênicos e alimentares e medidas de saneamento do meio. Essas 
medidas incluem, principalmente, destino satisfatório para dejetos, controle 
de moscas, baratas, ratos, e etc., higienização e proteção dos alimentos, suprimentos de 
água de boa qualidade e em quantidade sufi ciente para permitir a higiene individual 
e domiciliar.
Poliomielite 
É uma enfermidade aguda, febril, às vezes de caráter epidêmica, que, nos casos graves, 
produz paralisia muscular, sendo causada pelos vírus da poliomielite. A fonte de infecção é o 
homem, principalmente crianças.
O vírus é eliminado pelas secreções faringianas e fezes, a sua porta de entrada é por via 
oral, principalmente. O período de incubação vai de 5 a 21 dias, em geral de 7 a 12 dias. 
A transmissão usual é pelo contato direto e pelas gotículas das descargas buco-faringianas 
e raramente ocorre por via indireta. Nesse caso, a contaminação se dá através do leite e, pos-
sivelmente, da água.
O vírus eliminado pelas fezes é encontrado nos esgotos, podendo resistir até quatro me-
ses não só na água, mas também nos esgotos. Sua inativação pelo cloro exige pré-cloração 
sufi ciente para produzir um residual de cloro livre de no mínimo 0,3 a 0,4 mg/L, durante todo 
o percurso da água na Estação de Tratamento, e um mínimo de 0,2 a 0,3 mg/L de cloro livre 
no efl uente fi nal.
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Tratamento de esgotos - Doenças de origem e veiculação hídrica