Monografia de especialização ecotecnologia de tratamento biológico de efluentes reuso das águas - final

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ - UNIFEI
Instituto de Recursos Naturais – IRN
Curso de Especialização em Meio Ambiente e Recursos Hídricos
– CEMARH
ECOTECNOLOGIA DE TRATAMENTO
BIOLÓGICO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS
VISANDO O REUSO DAS ÁGUAS
Evandro Sanguinetto
Itajubá-MG
Junho de 2009

ECOTECNOLOGIA DE TRATAMENTO BIOLÓGICO DE
EFLUENTES DOMÉSTICOS VISANDO O REUSO DAS
ÁGUAS
Evandro Sanguinetto
Monografia apresentada como parte dos
requisitos para obtenção do título de
Especialista em Meio Ambiente e Recursos
Hídricos.
Orientadora: Profa. Dra. Herlane Costa Calheiros
Itajubá-MG
Junho de 2009

FOLHA DE APROVAÇÃO
Autor: Evandro Sanguinetto
Título: ECOTECNOLOGIA DE TRATAMENTO BIOLÓGICO DE
EFLUENTES DOMÉSTICOS VISANDO O REUSO DAS ÁGUAS
Monografia apresentada em:
BANCA EXAMINADORA
____________________________________
Profa. Dra. Herlane Costa Calheiros
____________________________________
Profa. Dra. Regina Mambeli Barros
____________________________________
Profa. Dra. Luciana Botezelli

iii
AGRADECIMENTOS
A Neyde e Neyse pelo suporte constante na caminhada.
Às Tradições, que me abriram portas para obtenção de conhecimentos valiosos,
intermediados e/ou contidos nos raios de sol, ventos, brisas, chuvas, ondas, rios,
cachoeiras, aromas, estrelas, animais, plantas, montanhas, fogueiras, danças, gentes e
crianças.
Às Ciências, que me permitiram, orientaram e exercitaram o foco, competência,
habilidade, dedicação, cuidado, atenção, estudo e aprofundamento em conhecimentos e
técnicas não disponíveis em outros campos.
Ao momento histórico que vivemos, que nos permite escolher e construir caminhos
novos, integrativos, superando velhos paradigmas e nos abrindo as portas para a
construção da paz, harmonia, sintonia, compreensão e acolhimento num sentido amplo,
planetário e cósmico.

iv
RESUMO
SANGUINETTO, Evandro. Ecotecnologia de tratamento biológico de efluentes
domésticos visando o reuso das águas. Monografia. Curso de Especialização em Meio
Ambiente e Recursos Hídricos - CEMARH. Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI.
Itajubá: 2009, 83p.
A presente monografia tem por objetivo geral realizar levantamento
bibliográfico e dimensionar ecotecnologia (caracterizada por alta eficiência, baixo custo
de construção, fácil implantação, operação e manutenção, e adequação socioambiental e
cultural) de biotratamento de efluentes de residências, pousadas e pequenas
propriedades/comunidades rurais, evitando seu lançamento em corpos d’água e
contribuindo assim, para a sustentabilidade em termos locais e biorregionais. A revisão
bibliográfica incorpora o resgate de conhecimentos tradicionais representados pela
Permacultura; o conhecimento científico desenvolvido ao longo das últimas décadas; e a
síntese entre ambas que emerge com o design1
ecológico e a engenharia ecológica. O
dimensionamento dos sistemas utiliza dessas fontes, conceitos e práticas para propor
tratamento diferenciado de águas cinzas (pias, tanques, máquinas de lavar, chuveiros) e
pretas (vasos sanitários), visando o reuso das mesmas como fonte de nutrientes que
alimentam e promovem a evolução de sistemas agroecológicos e/ou permaculturais na
produção orgânica de alimentos e recuperação de ambientes degradados.
Palavras-chave: ecotecnologia, tecnologia viva, sustentabilidade, reuso, tratamento
biológico de efluentes domésticos, design ecológico.
1
Design é palavra inglesa que não encontra tradução adequada na língua portuguesa, podendo significar
desenho, projeto, esquema, planejamento, arte, configuração, concepção, elaboração e especificação de
um artefato, orientado por uma intenção ou objetivo, ou para a solução de um problema. Incorpora
estética, funcionalidade, forma, processo e demais aspectos relativos a objetos ou processos. Seguindo
variados autores, preferimos manter o termo em inglês.

v
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 3.1. Tanque séptico........................................................................................... 16
Figura 3.2.(a) UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket………...………………... 18
Figura 3.2.(b) EGSB - Expanded Granular Sludge Bed.............................................. 18
Figura 6.1. Ábaco para determinação do coeficiente de infiltração de efluente de
fossa séptica (FS)......................................................................................................... 55
Figura 6.2. Vala de infiltração com tijolos cerâmicos vazados................................... 59

vi
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1. Valores comuns de DBO do efluente e de remoção em sistemas
anaeróbios................................................................................................................. 10
Tabela 3.2. Vantagens e desvantagens dos processos anaeróbios............................ 11
Tabela 3.3. Lista de critérios aplicáveis ao tratamento de águas residuárias........... 13
Tabela 3.4. Faixas prováveis de remoção de poluentes, conforme o tipo de
tratamento, consideradas em conjunto com o tanque séptico (em %)1,2,3
................ 13
Tabela 3.5. Algumas características dos processos de tratamento, excluindo
tanque séptico........................................................................................................... 14
Tabela 3.6. Tratamento anaeróbio, pós-tratamento e temas de pesquisa PROSAB
2................................................................................................................................ 15
Tabela 3.7. Sistemas de tratamento e eficiência de remoção................................... 20
Tabela 3.8. Comparação de dados experimentais de alguns filtros de areia............ 21
Tabela 3.9. Grau de tratamento dos esgotos em função do tipo de cultura e da
técnica de irrigação................................................................................................... 23
Tabela 3.10. Vantagens e desvantagens do escoamento superficial........................ 23
Tabela 3.11. Vantagens e desvantagens dos alagados construídos.......................... 26
Tabela 3.12. Principais diferenças entre lagoas de estabilização (LE) e lagoas de
polimento (LP)......................................................................................................... 27
Tabela 3.13. Características dos filtros anaeróbios de diferentes sentidos de fluxo 30
Tabela 3.14. Eficiência em filtro anaeróbio com diferentes materiais de suporte... 31
Tabela 3.15 – Tecnologias de tratamento e níveis de qualidade microbiológica
esperada.................................................................................................................... 36
Tabela 3.16. Características dos principais compostos odorantes em estações de
tratamento de águas residuárias............................................................................... 37
Tabela 6.1. Contribuição de esgoto “C” e lodo fresco “Lf” por tipo de
ocupação................................................................................................................... 49
Tabela 6.2. Tempo de detenção dos despejos “Td”.................................................. 49
Tabela 6.3. Valores da taxa de acumulação de lodo digerido “k”............................ 50
Tabela 6.4. Profundidade útil em função do volume útil do tanque séptico............ 50
Tabela 6.5. Quadro-resumo dos cálculos de dimensionamento de fossa séptica..... 53
Tabela 6.6. Quadro-resumo dos cálculos de dimensionamento de volume filtrante 54
Tabela 6.7. Quadro-resumo dos cálculos de dimensionamento de sumidouro........ 57
Tabela 6.8. Quadro-resumo dos cálculos de dimensionamento de vala de
infiltração.................................................................................................................. 59
Tabela 6.9. Volumes (m3
), áreas (m2
) e metragem requeridos por diferentes
sistemas para atender às situações 1 e 2................................................................... 61
Tabela 6.10. Características físicas, químicas e bacteriológicas de águas cinzas
oriundas de chuveiros e lavatórios........................................................................... 62

SUMÁRIO
RESUMO................................................................................................................... iii
LISTA DE ILUSTRAÇÕES.................................................................................... iv
LISTA DE TABELAS.............................................................................................. v
1. INTRODUÇÃO..................................................................................................... 1
2. OBJETIVOS......................................................................................................... 2
2.1. OBJETIVO GERAL........................................................................................... 2
2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.............................................................................. 3
3. REVISÃO DE LITERATURA............................................................................ 3
3.1. INTEGRANDO O SEPARADO........................................................................ 3
3.2. PERMACULTURA ............................................................................................ 6
3.3. CIÊNCIA............................................................................................................. 8
3.3.1. Tratamento anaeróbio.................................................................................. 10
3.3.2. Reatores anaeróbios seguidos de sistemas aeróbios.................................. 12
3.3.3. Classificação dos sistemas de tratamento................................................... 14
3.3.4. Tratamento Preliminar ou Pré-tratamento................................................ 15
3.3.5. Tratamento Primário Anaeróbio................................................................ 16
3.3.5.1.Fossa séptica ou tanque séptico ou decanto-digestor.................................... 16
3.3.5.2.Reatores UASB.............................................................................................. 17
3.3.5.3.Lagoas anaeróbias........................................................................................... 18
3.3.6. Tratamentos Secundário e Terciário.......................................................... 19
3.3.6.1. Pós-tratamento no solo.................................................................................. 19
a. Vala de filtração e filtro de areia.................................................................... 21
b. Infiltração rápida ou bacia de infiltração........................................................ 22
c. Irrigação subsuperficial.................................................................................. 22
d. Escoamento superficial................................................................................... 23
e. Terras úmidas (banhados, alagados ou wetlands)........................................... 24
3.3.6.2. Pós-tratamento em lagoas.............................................................................. 26

3.3.6.3. Reatores com biofilme (filtro biológico)....................................................... 29
a. Filtro biológico percolador............................................................................. 31
b. Biofiltro aerado submerso............................................................................... 32
c. Leito fluidizado ou expandido....................................................................... 32
3.3.6.4. Reatores anaeróbios de lodos ativados.......................................................... 33
a. Sistema de lodos ativados convencional (fluxo constante)............................... 34
b. Sistema de reatores seqüenciais em batelada (fluxo intermitente)................. 34
3.3.6.5. Sistemas de flotação...................................................................................... 35
a. Sistemas de desinfecção................................................................................... 35
3.3.6.5. Pós-tratamento do biogás.............................................................................. 36
3.4. ENGENHARIA ECOLÓGICA E DESIGN ECOLÓGICO............................... 37
4. NORMAS BRASILEIRAS SOBRE LANÇAMENTO FINAL DE
EFLUENTES....................................................................................................... 44
5. GAIA TERRANOVA..................................................................................... 46
6. DIMENSIONAMENTO DE ECOTECNOLOGIA DE TRATAMENTO
BIOLÓGICO DE EFLUENTES DOMÉSTICOS PERMITINDO O REUSO
DAS ÁGUAS......................................................................................... 47
6.1. ÁGUAS PRETAS......................................................................................... 47
6.1.1. Decanto-digestor ou fossa séptica (FS) de câmara única.......................... 48
6.1.2. Filtro biológico.............................................................................................. 53
6.1.3. Absorção pelo solo........................................................................................ 54
6.1.3.1. Sumidouro................................................................................................ 56
6.1.3.2. Valas de infiltração.................................................................................. 58
6.2. ÁGUAS CINZAS.......................................................................................... 61
6.2.1. Caracterização de águas cinzas................................................................... 62
6.2.2. Lagoa com plantas........................................................................................ 63
6.2.3. Banhados construídos (wetlands) ................................................................ 65
7. CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES FINAIS........................................... 67
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................................. 70

1
1. INTRODUÇÃO
Nos processos de produção de riquezas modernos, a visão hegemônica tem sido
a da maximização dos lucros por meio da elevação constante da competitividade,
eficiência e rentabilidade, externalizando todos os custos não incidentes diretamente na
produção. A água é vista então como apenas um meio de facilitar os processos
produtivos e levar para longe os resíduos gerados durante os processos fabris,
externalizando assim para toda sociedade os custos advindos de águas contaminadas e
poluídas.
Os mesmos corpos d’água poluídos e contaminados são utilizados para suprir
nossas necessidades de consumo para dessedentação, alimentação, transporte, irrigação
e processos produtivos diversos. E como para isso necessitamos de águas livres de
contaminação e poluição, desenvolvemos processos de tratamento tanto de água como
de esgotos, que em sua grande maioria não conseguem eliminar muitos dos poluentes
que a eles acrescentamos, como hormônios, metais pesados e produtos químicos
diversos, criando uma cadeia de efeitos perversos que nos enjaula a todos, nos
envenenando mutuamente, originando desequilíbrios, disfunções e doenças
perfeitamente evitáveis.
No auge desse paradoxo, chamamos de racional ao modelo de civilização
construída sob os preceitos de linearidade, reducionismo, domínio da natureza,
maximização e apropriação privada dos lucros com externalização e socialização dos
prejuízos, que estabelece ciclos retroalimentados de envenenamento da vida planetária e
do humano nela presente, genericamente chamado de progresso e/ou desenvolvimento.
Invertendo essa lógica que rapidamente nos aproxima do colapso em escala
planetária, queremos radicalizar2
, propondo ser mais equilibrado3
evitar poluir e
contaminar do que posteriormente sermos obrigados a limpar. Uma proposta que em sua
simplicidade e obviedade nos parece tola, mas que carrega consigo o potencial de
profundas transformações sociais, ambientais e econômicas, pois tem por base
2
Radicalizar – o termo deriva de radical, relativo à raiz, e é aqui empregado no sentido de buscar e propor
soluções na raiz dos problemas ao invés de tratar apenas os sintomas. O sentido mais usual da palavra, a
de inflexibilidade política, é aqui descartada.
3
Equilibrado – termo empregado com sentido de estabelecer algum equilíbrio entre hemisfério esquerdo
do cérebro, tido como sede ou relativo a processos lógico-matemáticos, origem e fundamento da
objetividade e Racionalidade; e hemisfério direito, mais afeto a emoções, arte, música, jocosamente
associado pela racionalidade a um mundo subjetivo, pontilhado de sonhos, imaginações e fantasias.

2
iniciarmos a assunção de responsabilidades individuais e familiares pelos
resíduos/efluentes produzidos em escala domiciliar.
Com vistas a avançar na resolução de problemas ambientais, sociais e de saúde
relacionados ao saneamento básico, um grande esforço governamental federal vem se
desenvolvendo, com recursos de R$ 4bi para o Programa de Aceleração do Crescimento
- PAC-Saneamento (BRASIL, 2008) no quadriênio 2007-2010 (implantação de obras e
serviços de abastecimento de água, esgotamento sanitário, manejo ambiental e
drenagem urbana, resíduos sólidos urbanos e saneamento domiciliar), recursos para
pesquisas via Fundação Nacional de Saúde - FUNASA (FUNASA, nd) e
desenvolvimento de tecnologias inovadoras por meio da Financiadora de Estudos e
Pesquisas – FINEP (FINEP, 2009).
Dado o esforço da sociedade brasileira no enfrentamento do grave problema
associado ao não tratamento de esgotos e considerando a evolução do entendimento no
que diz respeito às responsabilidades em relação aos resíduos que produz, a presente
monografia se justifica por contribuir na proposição de soluções eficientes de baixo
custo de implantação, operação e manutenção para o tratamento biológico de efluentes
domésticos, prevendo ainda o reuso das águas.
Essa é a contribuição da presente monografia, ao propor ecotecnologia4
para o
tratamento biológico de efluentes domésticos prevendo o reuso das águas, fracionadas
estas, na origem, em águas cinzas (pias, tanques, máquinas de lavar, chuveiros) e pretas
(vasos sanitários).
2. OBJETIVOS
2.1. OBJETIVO GERAL
A presente monografia tem por objetivo geral realizar levantamento
bibliográfico e dimensionar ecotecnologia de biotratamento de efluentes domésticos de
residências unifamiliares, sítios, chácaras, fazendas, pousadas, comunidades rurais,
pequenos núcleos semi-urbanos e novos loteamentos, tendo como norte a construção da
4
Ecotecnologia – define-se aqui ecotecnologia como similar a tecnologia social ou tecnologia apropriada,
querendo com isso agregar a um mesmo sistema: alta eficiência, baixo custo de construção, fácil
implantação, operação e manutenção e adequação socioambiental e cultural.

3
sustentabilidade do ponto de vista social, ambiental, cultural e econômico, contribuindo
ainda para a manutenção e aprimoramento da qualidade de vida em contextos que
partem do nível pessoal ao residencial, social, bioregional e planetário.
2.2. OBETIVOS ESPECÍFICOS
Tomando por base a revisão bibliográfica e as normas NBR 7.229 (ABNT,
1982), que especifica o Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos,
ampliada por nova edição (ABNT, 1993) e complementada pela NBR 13.969 - Tanques
sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes
líquidos - Projeto, construção e operação (ABNT, 1997); e ainda soluções alternativas
propostas por estudos, pesquisas e práticas diversas, como as da Permacultura5
e Ocean
Arks International - OAI6
, temos por objetivos específicos:
1. Realizar revisão bibliográfica focando em sistemas simplificados de tratamento
de efluentes domésticos.
2. Dimensionar ecotecnologia de tratamento biológico de efluentes residenciais
com separação e tratamento diferenciado de águas pretas e cinzas para reuso em
sistemas agroecológicos e/ou permaculturais.
3. REVISÃO DE LITERATURA
3.1. INTEGRANDO O SEPARADO
Nicolescu (1999) esclarece o momento civilizatório que vivemos ao discorrer
sobre a lógica clássica, excludente, e a lógica do terceiro incluído. Ensina o mestre que a
lógica clássica está baseada em três axiomas, assim expressa:
5
Permacultura, cultura permanente, movimento criado por Bill Mollison e David Holmgren na década de
1970 na Austrália, como resultado de pesquisas e resgate de conhecimentos ancestrais de relação e
cuidado com os sistemas vivos. Para Mollison (1994), Permacultura é o planejamento e a manutenção
conscientes de ecossistemas agriculturalmente produtivos, que tenham a diversidade, estabilidade e
resistência dos ecossistemas naturais. É a integração harmoniosa das pessoas e a paisagem, provendo
alimento, energia, abrigo e outras necessidades, materiais ou não, de forma sustentável.
6
Ocean Arks International, ONG fundada em 1981 pelo visionário Designer Ecológico Dr. John Todd,
líder global no campo de purificação ecológica da água para, Restaurar as terras, proteger os mares e
instruir os Administradores da Terra. Mais informações em http://www.oceanarks.org/

4
1. Identidade: A é A;
2. Não-contradição: A não é não-A;
3. Terceiro excluído: não existe um terceiro termo T (de terceiro incluído) que
é ao mesmo tempo A e não-A.
Tornada verdadeira quando se observa, pressupõe ou se queira um único nível de
realidade, a lógica clássica reina em nossas mentes e governa nossas sociedades há dois
mil anos, determinando certa visão de mundo que, não por acaso, vem excluindo as
diferenças e querendo a normatização, a normalização, a padronização e o
enquadramento das diferenças dentro de um critério de igualdade ditado como
“verdadeiro”.
No entanto, com o advento da física quântica, essa lógica tem sido questionada.
Nicolescu (1999) aborda a questão dizendo que a lógica quântica introduz diferentes
percepções, valores e verdades ao axioma da não-contradição, superando a visão binária
por outra onde a Realidade se reveste de diferentes níveis e um terceiro termo T, que
seja ao mesmo tempo A e não-A torna-se possível. A imagem de um triângulo facilita o
entendimento dessa nova lógica, situando um dos ângulos num determinado nível de
Realidade e os outros dois em outro. Permanecendo em um único nível, tudo se mostra
como elementos contraditórios (onda e partícula, por exemplo), ao passo que no estado
T, um outro nível de realidade, o outro vértice do triângulo, o que parece contraditório
(onda e partícula), se mostra como uma totalidade mais ampla (quantum) e a integração
que parecia impossível se torna não-contraditória e possível.
Um terceiro termo T que esteja no mesmo nível de Realidade não pode
promover a integração entre os opostos, já que é intrinsecamente excludente: matéria ou
energia, bem ou mal, certo ou errado, mulheres ou homens, brancos ou negros, direita
ou esquerda, levando sempre a conflitos que se “resolvem” muitas vezes de maneira
traumática por meio de guerras, segregação, ditaduras, ou simplesmente exclusão, a
terrível negação do outro e das diferenças.
Segue Nicolescu (1999) trazendo a imagem do bastão que sempre tem duas
extremidades, não importando quantas vezes o cortemos. Ao primeiro corte seguem-se
não só a continuidade de duas extremidades no primeiro bastão, como agora também a
presença de um novo bastão – com duas outras extremidades.
Dessa forma, duas visões de mundo se juntam nessa monografia, que busca
construir um terceiro elemento de ponte, equilíbrio ou síntese entre ambas.

5
Em uma das pontas do bastão o resgate de conhecimentos e tradições milenares
de convívio pacífico e harmonioso da humanidade com seu ambiente, levando ao
desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias e práticas adequadas ao contexto
sociocultural e ambiental, gerando soluções locais para problemas locais.
Representando essa visão de mundo, a Permacultura, movimento criado por Bill
Mollison e David Holmgren na década de 1970, na Austrália (MOLLISON, 1994),
resultado de pesquisas e resgate de conhecimentos ancestrais de relação e cuidado com
os sistemas vivos, mantidos presentes em culturas tradicionais diversas, e que conta
hoje com o envolvimento de mais de 12.000 graduados em todo mundo.
Na outra ponta do bastão o trabalho de centenas, milhares de estudos, técnicas,
análises e metodologias, resultado do conhecimento científico desenvolvido e
acumulado por gerações de cientistas e pesquisadores ao redor do globo.
Entre ambos, um terceiro termo T, includente, pertencente a um nível outro de
Realidade, expresso por uma cultura emergente que se insinua em todos os campos do
saber e sociedades, buscando a integração entre essas duas visões de mundo, as duas
extremidades do bastão, com campo de atuação na multi, inter e transdisciplinaridade.
Nesse rol estão a complexidade, as teorias do caos e dos sistemas dissipativos, a nova
biologia, a física quântica, a biomimética, a autopoiese, o capitalismo natural, o design
ecológico e a engenharia ecológica, que propõe o desafio de projetar, planejar e
construir estruturas reproduzindo os padrões e soluções desenvolvidos pelos organismos
vivos e os ecossistemas nos quais se inserem e dos quais emergem.
No campo do termo T, temos, por exemplo, o trabalho da Ocean Arks
International (OAI, 2009), organização não-governamental que a partir da década de
1980 propõe, cria, desenha, projeta e instala sistemas vivos como base para o tratamento
de esgotos. Todd e Josephson (1996) propõem a ecologia como fundamento para o
desenvolvimento de novas tecnologias, sendo a engenharia ecológica, na visão dos
autores, um campo emergente capaz de aglutinar um vasto manancial de conhecimentos
e práticas que influenciarão o tratamento de esgotos, restauração e remediação
ambientais, produção de alimentos, produção de energia, arquitetura e o design de
novos assentamentos humanos.
Buscamos assim pontos de contato, canais de comunicação que possam construir
uma nova visão de mundo e sociedade, capazes de integrar conhecimentos ancestrais de
culturas milenares, extremamente competentes em criar soluções para problemas
biorregionais a partir de recursos locais, aqui representada pela Permacultura; e tradição

6
científica clássica, bem mais recente na história humana, que nos permite desenvolver
conhecimentos e tecnologias para muito além do que sonharam nossos antepassados,
habilitando-nos e capacitando-nos para o dimensionamento, monitoramento, análise de
resultados e estabelecimento da eficiência dos sistemas propostos.
A revisão bibliográfica aqui apresentada buscou alguns elementos de
Permacultura como representante do resgate das técnicas tradicionais de tratamento de
resíduos; um apanhado geral dos sistemas de tratamento de esgotos pesquisados e
desenvolvidos pela Ciência; e o delineamento de novos conceitos e práticas que buscam
a integração de ambos, expressos principalmente pela Engenharia Ecológica.
3.2. PERMACULTURA
Nas palavras de seu criador (MOLLISON, 1994):
Permacultura é o planejamento e a manutenção conscientes de
ecossistemas agriculturalmente produtivos, que tenham a diversidade,
estabilidade e resistência dos ecossistemas naturais. É a integração
harmoniosa das pessoas e a paisagem, provendo alimento, energia,
abrigo e outras necessidades, materiais ou não, de forma sustentável.
O projeto permacultural visa unir componentes conceituais, materiais e
estratégicos em um padrão que opere para beneficiar a vida em todas suas formas e
manifestações, trabalhando com a natureza e não contra ela, partindo da observação do
mundo natural e transferência dos conhecimentos adquiridos para o ambiente planejado.
Nessa proposta, temos (MOLLISON, 1994)
a) Localização relativa - cada elemento é pensado e posicionado formando redes que
garantem a retroalimentação do sistema, de maneira que as necessidades de um
elemento sejam supridas pela produção ou resíduos de outro. Maturana e Varela
(2001) nos trazem o conceito de autopoiese: sistemas capazes de produzirem a si
mesmos continuamente, onde a estrutura viva está intimamente relacionada com a
função que exerce, sendo característica central dos seres vivos. Assim, o
posicionamento dos elementos, a estrutura e a função interagem no design
permacultural, aproximando o conjunto de sistemas vivos. O foco da atenção não

7
está nos produtos, mas nas relações que estabelecem entre si os vários componentes,
otimizando processos e produtos como um todo integrado.
b) Cada elemento executa muitas funções – sua escolha e localização devem permitir
que execute o maior número possível de funções. Dessa maneira, a água que cai das
nuvens sobre o telhado das casas pode ser colhida e armazenada, sendo
posteriormente utilizada nas descargas sanitárias, biopurificadas e utilizadas para
usos não-potáveis como limpeza ou irrigação de jardins e pomares.
c) Cada função importante é executada por muitos elementos – nos sistemas biológicos
como nas sociedades humanas, funções importantes são executadas ou podem ser
executadas por diferentes elementos. A água de abastecimento de uma residência
pode vir de diferentes fontes: rios, lagos, minas, poços simples, poços artesianos,
chuvas. O planejamento adequado deve então considerar períodos de intensa
umidade e secos, prevendo as fontes de água que serão utilizadas em ambas as
situações. Também no tratamento biológico de esgotos, devem-se construir
ecossistemas de múltiplas etapas, para garantir ao máximo os resultados que se
deseja em termos de qualidade final dos efluentes.
d) Planejamento energético eficiente – a utilização de zonas e setores no planejamento
de uma residência e área de em torno devem favorecer a entrada de energia e a
produção de matéria, ao mesmo tempo em que buscamos mantê-las no sistema,
gerando excedentes que aperfeiçoem os processos vitais num círculo virtuoso.
Como as unidades vivas, autopoiéticas (MATURANA e VARELA, 2001), que
requerem fluxo de energia (aberto) e matéria (fechado). A energia que passa pelo
sistema é por ele aproveitada para a síntese de estruturas que promovem o
crescimento do sistema até seu limite, quando então se multiplica. Efluentes
domésticos, carregados de energia e nutrientes permanecem no sistema para
enriquecê-lo.
e) Recursos biológicos – a energia e matéria no sistema ampliando a biodiversidade,
que se encarregará de suprir boa parte das necessidades de trabalho deste mesmo
sistema. No caso do saneamento, o sistema projetado deixa de ter a função de
eliminar os resíduos da propriedade (transferindo o “problema” do particular para o
coletivo, poluindo e contaminando corpos d’água ou solo) e passa à função de
aproveitá-los como fonte de recursos e nutrientes, produzindo biogás,
biofertilizante, composto orgânico, água para reuso e irrigação, recreação,
piscicultura, paisagismo, etc.

8
f) Ciclagem de energia e matéria – sistemas vivos adotam produção e consumo em
rede, significando que os resíduos de uns são o alimento de outros. Matéria e
energia são assim constantemente produzidos a partir da energia solar e (re)ciclados
indefinidamente pelos processos vitais do planeta. O que pode ser obtido, por
exemplo, com o fechamento do ciclo de resíduos que deixam a residência, são
transformados em nutrientes, reincorporados ao processo agroprodutivo local e
retornam como alimentos à residência.
g) Sistemas intensivos em pequena escala – buscando soluções locais para problemas
locais, sistemas em pequena escala podem ampliar a oferta de matéria e energia,
agregando valor biológico e biodiversidade ao sistema, tornando-o mais e mais
complexo.
h) Diversidade – essa complexidade crescente estabelece teias e redes, permitindo e
fomentando relações interdependentes entre espécies, ampliando os nichos
disponíveis e criando condições de multiplicação da biodiversidade local. Sistemas
biológicos de tratamento de efluentes podem então lançar mão, em espaços bastante
reduzidos, de uma ampla gama de espécies: de bactérias a vegetais, de invertebrados
a vertebrados, que utilizam a energia e matéria contidas nos resíduos produzidos em
uma residência, presentes em águas cinzas e pretas, como alavancas de crescimento
e reprodução, gerando trabalho e benefícios que retroalimentam o sistema planejado
(limpando a água para posterior reuso, ampliando a oferta de biomassa que pode ser
utilizada em composteiras, alimentando um pequeno lago que minimizará a
temperatura diurna, atraindo anfíbios, pássaros e permitindo a criação de peixes,
dentre outros).
i) Efeito de bordas – em sistemas assim planejados, propiciamos o surgimento de
micro-ecossistemas que, nas interfaces criadas entre si (ecótonos), propiciam ainda
maior complexidade, produzindo riqueza biológica, econômica, estética e
paisagística, resultando em qualidade de vida crescente, à medida que cresçam nos
moradores de sistemas assim planejados, o entendimento e cuidado em relação às
múltiplas possibilidades que se apresentam.
3.3. CIÊNCIA
Marchaim (1992), em trabalho para a Organização para Alimentação e
Agricultura da Organização das Nações Unidas - FAO/ONU, com foco na produção de

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metano, descreve a evolução de sistemas de tratamento aeróbio e anaeróbio de esgotos.
Descreve o autor que o adensamento das populações humanas em cidades, trouxe
consigo o aumento na concentração de esgotos a céu aberto. A partir de 1890, tanto o
Reino Unido como Estados Unidos, iniciaram a busca de tratamento intensivo dos
efluentes de forma a minimizar os odores por meio de injeção de ar na fase líquida. Por
volta de 1912 verificamos um salto na qualidade de tratamento, ao recircular pelo
sistema os agentes floculantes biológicos, originando o princípio do “lodo ativado”. Em
1927, uma abordagem industrial levou a Alemanha a construir o primeiro tanque de
tratamento anaeróbio, reconhecendo o processo anaeróbio de digestão. No entanto, o
foco se manteve por mais de 100 anos no desenvolvimento de tecnologias físicas, e
apenas em anos recentes houve um deslocamento para as biotecnologias.
Sobrinho e Jordão (2001) trazem um breve histórico brasileiro do uso de
sistemas simplificados de tratamento de esgotos. Segundo os autores, os tanques
Imhoff, foram muito utilizados em ETEs nas décadas de 30 e 50, sendo aos poucos
abandonados devido dificuldades operacionais e hoje já quase não são utilizados no
país. Até a década de 70, o tratamento de esgotos utilizando processos anaeróbios era
restrito às lagoas anaeróbias, decanto-digestores (fossas sépticas e tanques Imhoff) e aos
digestores de lodos oriundos de estações de tratamento de esgotos. Utilizava-se no
tratamento de esgotos as lagoas de estabilização, os filtros biológicos, e processos de
lodos ativados. Na década de 80 os reatores UASB começaram a ser utilizados, tendo
como características as altas taxas de tratamento, alta eficiência e baixo custo. Os
tanques sépticos precedem filtros anaeróbios ou infiltração no terreno e são muito
utilizados para soluções individuais ou populações de 500 a 1.000 habitantes. Os
tanques Imhoff são semelhantes aos sépticos, porém com câmaras sobrepostas, sendo a
superior para decantação e a inferior para digestão. Sua utilização se dá precedendo
filtros anaeróbios atendendo populações entre 1.000 e 2.000 habitantes, sendo que para
populações maiores os reatores UASB ou RAFA – Reator Anaeróbio de Fluxo
Ascendente são mais indicados e já são utilizados para atender populações superiores a
50 mil habitantes. No Brasil, com a NBR 7229 - Construção e Instalação de Fossas
Sépticas e Disposição dos Efluentes Finais (ABNT, 1982), o uso de filtros anaeróbios
como complementares às fossas sépticas ganhou popularidade, devido a simplicidade de
projeto, construção e operação, baixo custo e não necessitar de especialistas em
tratamento de esgotos. A essa norma seguiu-se a NBR-7229 – Projeto, construção e
operação de sistemas de tanques sépticos (ABNT, 1993) e, mais recentemente a NBR

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13969 – Tanques sépticos – Unidades de tratamento complementar e disposição final
dos efluentes líquidos – Projeto, construção e operação (ABNT, 1997), sendo a fossa ou
tanque séptico seguido de filtro anaeróbio amplamente utilizados em novos loteamentos
com população inferior a 1.000 habitantes. Pesquisas recentes como apontam, no
entanto, que essa norma superdimensiona os sistemas de filtro anaeróbios (SOBRINHO
E JORDÃO, 2001), podendo os mesmos ter um volume menor e com igual resultado
final.
3.3.1. Tratamento anaeróbio
A digestão anaeróbia existe como tecnologia há mais de 100 anos, evoluindo de
um tanque fechado para um tanque séptico, temperatura controlada, digestão misturada
e finalmente um reator de alta taxa, contendo alta densidade de biomassa ativa. A
digestão anaeróbia é um processo que envolve vários microrganismos trabalhando em
sinergia, transformando material orgânico complexo (proteínas, carboidratos e lipídeos)
em moléculas mais simples como metano e gás carbônico. Um avanço tecnológico de
grande importância foi o desenvolvimento de métodos para concentrar a biomassa
metanogênica no reator, especialmente para baixas concentrações de sólidos entre 1 e
2%, o que se pode conseguir com a autofloculação e ajuste de gravidade, obtido pelo
reator UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket (RAFA – Reator Anaeróbio de Fluxo
Ascendente), anexando um transportador fixo (filtro anaeróbio) ou um transportador
móvel (leito fluído), ou ainda através do crescimento em uma matriz (MARCHAIM,
1992).
Chernicharo et al (2001a), na Tabela 3.1 apresentam valores comuns de
eficiência na remoção de DBO, lembrando que fósforo e nitrogênio não são digeridos
em sistemas anaeróbios. Quanto aos sólidos sedimentáveis os sistemas anaeróbios,
quando bem operados, produzem menos de 1mL/L, estando em conformidade com a
legislação.
Tabela 3.1. Valores comuns de DBO do efluente e de remoção em sistemas anaeróbios
Sistema anaeróbio DBO do efluente (mg/L) Eficiência de remoção de
DBO (%)
Fossa séptica 80 a 150 35 a 60
Tanque Imhoff 80 a 150 35 a 60
Lagoa anaeróbia 70 a 160 40 a 70
Reator UASB 60 a 120 55 a 75

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Fossa séptica seguida de
filtro anaeróbio
40 a 60 75 a 85
Fonte: modificado de Chernicharo et al. (2001a)
Os mesmos autores apontam vantagens e desvantagens dos processos
anaeróbios, sintetizados na Tabela 3.2.
Tabela 3.2. Vantagens e desvantagens dos processos anaeróbios
Vantagens Desvantagens
Baixa produção de sólidos, cerca de 5 a 10
vezes inferior à que ocorre nos processos
aeróbios.
As bactérias anaeróbias são susceptíveis à
inibição por um grande número de
compostos.
Baixo consumo de energia, usualmente
associado a uma elevatória de chegada,
implicando em sistemas com custos
operacionais muito baixos.
A partida do processo pode ser lenta, na
ausência de lodo de semeadura adaptado.
Baixa demanda de área. Não exigem
grandes alturas ou escavações profundas.
Alguma forma de pós-tratamento é
usualmente necessária.
Baixos custos de implantação. Construção
e operação simples.
A bioquímica e a microbiologia da
digestão anaeróbia são complexas e ainda
precisam ser mais estudadas.
Produção de metano, um gás combustível
de elevado teor calorífico.
Possibilidade de geração de maus odores,
porém controláveis.
Possibilidade de preservação da biomassa,
sem alimentação do reator, por vários
meses.
Possibilidade de geração de efluente com
aspecto desagradável.
Tolerância a elevadas cargas orgânicas. Grande quantidade de microorganismos
patogênicos.
Resiste bem às variações de vazão
afluente.
Efluente rico em sais minerais.
Aplicabilidade em pequena e grande
escala.
Remoção de nitrogênio, fósforo e
patógenos insatisfatória.
Baixo consumo de nutrientes. Risco de obstrução dos interstícios
(entupimento ou colmatação do leito)
Efluente clarificado. Volume grande devido ao espaço ocupado
pelo meio suporte.
Efluente com baixa concentração de
matéria orgânica.
Presta-se para disposição no solo.
Não necessita de lodo inoculador.
Não necessita de recirculação de lodo.
Liberdade de projeto em termos de
configurações e dimensões.
Fonte: Modificado de Chernicharo et al. (2001a) e Ávila (2005)

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3.3.2. Reatores anaeróbios seguidos de sistemas aeróbios
O tratamento anaeróbio de esgotos não imobiliza do meio o nitrogênio e fósforo,
ambos nutrientes essenciais para a vida. Disposto diretamente em corpos d’água, esses
nutrientes podem provocar sua eutrofização, ou seja, o crescimento descontrolado de
algas (principalmente devido ao fósforo), comprometendo a qualidade e usos múltiplos
das águas. A remoção desses nutrientes do efluente pode se dar por meios biológicos: o
nitrogênio pela ação de bactérias nitrificantes e desnitrificantes (estas na presença de
oxigênio dissolvido); o fósforo se concentra nos sedimentos e lodo e pode ser removido
a partir destes. Fósforo é um nutriente essencial para os seres vivos e em especial as
plantas, base da cadeia alimentar que circulará o elemento pela biosfera. Sendo o ciclo
do fósforo aberto, ou seja, a partir de sua solubilização em rochas segue para os oceanos
onde se acumula nos sedimentos (ficando virtualmente indisponível), sua presença no
ambiente terrestre é reduzida e dependente dos organismos vivos, notadamente
microrganismos, que atuam como reservas biológicas do elemento. As bactérias podem
conter até 2% de peso seco em fósforo, sendo o segundo nutriente mais abundante na
matéria orgânica do solo. Despejados efluentes ricos nesse elemento em corpos d’água,
correndo o risco de eutrofização, esses o transportarão para os oceanos, seja em forma
solúvel ou algas, onde serão imobilizados. Atualmente a principal fonte de fósforo para
a agricultura provém de rochas fosfáticas, e sendo estas de ciclo extremamente longo,
pois dependentes de transformações da crosta terrestre que permitam o soerguimento de
depósitos marinhos, estima-se que as reservas mundiais se esgotarão nos próximos 80 a
100 anos (MOREIRA e SIQUEIRA, 2006).
Cresce assim a visão de esgotos como fontes de nutrientes e energia que não
devem ser desperdiçadas. Lançadas em corpos d’água podem, e efetivamente em muitos
lugares causam problemas e desastres ambientais. Aprender com a vida planetária que
trata resíduos de uns como insumo de outros é uma lição valiosa na busca de uma
sociedade sustentável.
Relatam Sobrinho e Jordão (2001) que sistema biológico anaeróbio seguido de
sistema aeróbio pode apresentar excelente remoção de nitrogênio, com eficiência
próxima ou superior a 90%, e boa remoção de fósforo total (1mg/L no efluente final) e
fósforo solúvel (0,2g/L).
Tratamentos aeróbios e anaeróbios são por vezes complementares, como mostra
Marchaim (1992), segundo itens subjetivos, na Tabela 3.3.

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Tabela 3.3. Lista de critérios aplicáveis ao tratamento de águas residuárias
Critério Aeróbio Anaeróbio
Variedade de águas que podem ser tratadas +
Controle e estabilização de processos +
Variação volumétrica de carregamento +
Entrada de energia +
Entrada de calor +
Não requer nutrientes +
Não requer oxigênio +
Remoção de DBO +
Remoção de nitrogênio +
Remoção de fósforo +
Sub-produtos úteis +
Degradação de organoclorados +
Fonte: Adaptado de Marchaim (1992). (+) significa vantagem de um sistema sobre o outro
A NBR 13.969 (ABNT, 1997) apresenta na Tabela 3.4 as faixas prováveis de
remoção de poluentes em tratamentos mais comuns, com tanque séptico seguido de
diferentes sistemas e na Tabela 3.5 são apresentadas algumas características destes
mesmos sistemas de tratamento (excluídos os tanques sépticos) em relação a itens como
cor, odor, custo, operação e manutenção.
Tabela 3.4. Faixas prováveis de remoção de poluentes, conforme o tipo de tratamento,
consideradas em conjunto com o tanque séptico (em %)1,2,3
Filtro
anaeróbio
submerso
Filtro
aeróbio
Filtro de
areia
Vala de
filtração
Lodo
Ativado
por
Batelada
- LAB
Lagoa
com
plantas
DBO5,20 40 a 75 60 a 95 50 a 85 50 a 80 70 a 95 70 a 90
DQO 40 a 70 50 a 80 40 a 75 40 a 75 60 a 90 70 a 85
SNF 60 a 90 80 a 95 70 a 95 70 a 95 80 a95 70 a 95
Sólidos
sedimentáveis
70 ou
mais
90 ou
mais
100 100 90 a 100 100
Nitrogênio
amoniacal
- 30 a 80 50 a 80 50 a 80 60 a 90 70 a 90
Nitrato - 30 a 70 30 a 70 30 a 70 30 a 70 50 a 80
Fosfato 20 a 50 30 a 70 30 a 70 30 a 70 50 a 90 70 a 90
Coliformes
fecais
- - 99 ou
mais
99,5 ou
mais
- -
Fonte: ABNT (1997).
1
Para melhores resultados promover combinações complementares.
2
Os valores limites inferiores são referentes a temperaturas abaixo de 15º C; os valores limites superiores
são para temperaturas acima de 25º C, sendo também influenciados pelas condições operacionais e graus
de manutenção.

14
3
As taxas de remoção dos coliformes não devem ser consideradas como valores de aceitação, mas apenas
de referencia, uma vez que 0,5% residual de coliformes do esgoto representa centenas de milhares destes.
Tabela 3.5. Algumas características dos processos de tratamento, excluindo tanque
séptico
Filtro
anaeróbio
submerso
Filtro
aeróbio
Filtro
de areia
Vala de
filtração
Lodo
Ativado por
Batelada -
LAB
Lagoa
com
plantas
Área
necessária
Reduzida Reduzida Média Média Média Média
Operação Simples Simples Simples Simples Simples Simples
Custo
operacional
Baixo Alto Médio Baixo Alto Baixo
Manutenção Simples Simples Simples Simples Mediana
complexidade
Simples
Odor/cor no
efluente
Sim Não Não Não Não Não
Fonte: ABNT (1997).
3.3.3. Classificação dos sistemas de tratamento
Considerando o exposto até o momento, reatores anaeróbios seguidos de
sistemas de tratamento complementar apresentam características mais indicadas para
residências e pequenos grupamentos urbanos, semi-urbanos e rurais, foco de nosso
estudo. Assim sendo, daremos um foco maior ao tratamento anaeróbio seguido de
alternativas de polimento do efluente, tomando como base o trabalho de Chernicharo
(2001a).
O tratamento de esgotos sanitários prevê quatro diferentes e complementares
níveis, a saber:
1. Preliminar ou pré-tratamento – objetiva a remoção de material sólido mais
grosseiro, como folhas, paus, pedras, areia, etc.
2. Primário – visa remoção de parte da matéria orgânica e sólidos sedimentáveis.
3. Secundário – remoção de matéria orgânica, nutrientes e organismos patogênicos.
4. Terciário – remoção de nutrientes, poluentes, compostos não-biodegradáveis,
tóxicos, coloidais ou dissolvidos que permanecem no efluente após o tratamento
secundário.

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O trabalho de Chernicharo et al. (2001a), focado no pós-tratamento de efluentes de
reatores anaeróbios, abordou inúmeras alternativas, relacionadas na Tabela 3.6 e que
resumiremos a seguir.
Tabela 3.6. Tratamento anaeróbio, pós-tratamento e temas de pesquisa PROSAB 2*
Tratamento
anaeróbio
(Primário)
Modalidades de pós-tratamento
(Secundário)
Disposição final (temas de
estudo PROSAB) –
(Terciário)
Fossa séptica e
Tanque Imhoff
Reator UASB
Lagoa anaeróbia
Pós-tratamento no solo Vala de filtração
Infiltração rápida ou bacia de
infiltração
Irrigação subsuperficial
Escoamento superficial
Terras úmidas (alagados ou
wetlands)
Pós-tratamento em lagoas Lagoa de polimento
Lagoa de alta taxa de produção
de algas
Pós-tratamento em reatores com
biofilme
Filtro biológico percolador
Biofiltro aerado submerso
Leito fluidizado aeróbio
Filtro anaeróbio
Reator anaeróbio horizontal de
leito fixo
Reator anaeróbio de leito
granular expandido
Pós-tratamento em reatores de
lodos ativados
Sistema de lodos ativados
convencional
Sistema de reatores
seqüenciais em batelada
Pós-tratamento em sistemas de
flotação
Microaeração e flotação
Flotação por ar dissolvido
Pós-tratamento em sistemas de
desinfecção
Fotoreator de ultra violeta
Pós-tratamento do biogás Biofiltro de turfa
* PROSAB – Programa de Saneamento, financiado pela FINEP – Financiadora de Estudos e Pesquisas do
Ministério de Ciência e Tecnologia que envolveu várias universidades no desenvolvimento das pesquisas.
Fonte: modificado de Chernicharo et al. (2001a)
3.3.4. Tratamento Preliminar
Consiste basicamente na retirada de materiais grosseiros como paus, pedras,
areia, garrafas plásticas, dentre outros. Uma caixa de areia, grade ou caixa de gordura
retém os materiais mais pesados deixando passar apenas o efluente. No nível doméstico
as caixas de gordura cumprem parte dessa função.

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3.3.5. Tratamento Primário Anaeróbio
Tem por objetivo a remoção de parte da matéria orgânica e sólidos por
sedimentação. Dependendo do tempo de detenção hidráulica pode-se iniciar na mesma
câmara o tratamento secundário ou polimento do efluente.
3.3.5.1. Fossa séptica ou tanque séptico ou decanto-digestor
A palavra séptico indica a presença de microrganismos com potencial
patogênico, desenvolvidos em ambiente sem a presença de oxigênio. Em Ávila (2005),
encontramos referência à palavra como sendo derivada de sepsis, significando
decomposição ou putrefação, provocada por microrganismos.
Figura 3.1. Tanque séptico
Fonte: ABNT (1993)
O tanque séptico, ou fossa séptica, ou ainda decanto-digestor (Figura 3.1) e o
tanque Imhoff, variante do tanque séptico, hoje pouco utilizado, é um dispositivo
simples para tratamento primário de esgotos de vazões pequenas, muito utilizado para
soluções residenciais individuais e pequenas comunidades. De baixo custo, operação e
manutenção, o tanque séptico retém os dejetos por período definido pelo projeto,
degrada pela ação dos microrganismos a matéria orgânica presente no afluente, permite

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a sedimentação de sólidos e retém a escuma, material graxo e sólidos em mistura com
gases, que flutuam no líquido em tratamento (ABNT, 1993). Com baixa eficiência, o
tanque séptico necessita de sistema complementar para polimento do efluente.
3.3.5.2. Reatores UASB
Os UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket, ou RAFA – Reator Anaeróbio de
Fluxo Ascendente são considerados reatores de boa eficiência na remoção de DBO,
embora não atinjam o limite permitido de até 60mg/L. De custo relativamente baixo,
podem atender populações maiores, de até 50 mil habitantes ou mais. No entanto, por
não atender plenamente as restrições legais ambientais, alguns UASB têm sido
construídos com tratamento biológico aeróbio complementar, alcançando DBO efluente
inferior a 30 mg/L e nitrogênio amoniacal no efluente final < 5 mg/L. O lodo gerado
pelo processo aeróbio é recirculado para o reator de modo a ser digerido e estabilizado.
Outros reatores UASB operam com tratamento físico-químico utilizando cloreto férrico
e polieletrólito para flotação e posterior separação com ar dissolvido (Campo Largo, PR
e Uberlândia, MG) ou decantação com lamelas (Cascavel, PR). Duas desvantagens são
apontadas no uso desses reatores. A primeira é quando de sua instalação próximo a
áreas urbanas devido a possível exalação de odores por operação inadequada, o que
pode ser contornado cobrindo o reator e tratando os gases. A segunda é em relação aos
cuidados quanto à corrosão do concreto próximo e acima do nível do líquido
(SOBRINHO e JORDÃO, 2001).
De funcionamento simples, o esgoto entra em um cilindro pela parte inferior e
atravessa uma manta de lodo granular formada por aglomerados de bactérias mantidos
em suspensão pelo fluxo ascendente. Sendo anaeróbio, o sistema produz metano e gás
carbônico que auxiliam na mistura entre o efluente e o lodo aumentando a eficiência. Na
porção superior ocorre a separação das partes: gasosa, que pode ser reaproveitada como
fonte energética; líquida, que segue para tratamento complementar; e sólida que
permanece no reator formando a manta de lodo (Figura 2). Uma variante do UASB é o
EGSB - Expanded Granular Sludge Bed (Figura 3), que difere do primeiro pela
velocidade do fluxo do efluente que promove expansão e cisalhamento parcial dos
grânulos de bactérias aumentando o contato destes com o efluente. O aumento da

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velocidade é normalmente acompanhado por um aumento na altura do sistema e
recirculação da massa hidráulica (FIELD e REYES, 2005).
Esquerda: Figura 3.2(a), UASB - Upflow Anaerobic
Sludge Blanket ou Reator Anaeróbio de Leito de Lodo
com Fluxo Ascendente
Direita: Figura 3.2 (b), EGSB
- Expanded Granular Sludge
Bed ou Reator Anaeróbio de
Leito Granular Expandido
Fonte: modificado de Field e Reyes, 2005
3.3.5.3. Lagoas anaeróbias
As lagoas anaeróbias geralmente precedem lagoas de estabilização
fotossintética. De custo bastante econômico, necessitam de área ampla, solo adequado e
distância mínima de 500 metros de residências, devido aos odores que exalam.
Pesquisas mostram que lagoas em série são mais vantajosas que apenas uma única
lagoa, requerendo menor área e sendo mais adequada para eventuais acúmulos de areia
e cargas de choque afluentes (CHERNICHARO et al., 2001).

19
3.3.6. Tratamentos Secundário e Terciário
Sistemas anaeróbios, embora com vantagens expressivas em relação aos
aeróbios, dificilmente teriam condição de atender às restrições ambientais legais, sendo
necessário o pós-tratamento, cuja finalidade é completar a remoção de matéria orgânica,
nutrientes como fósforo e nitrogênio e eliminar organismos patogênicos como vírus,
bactérias, protozoários e helmintos.
3.3.6.1. Pós-tratamento no solo
Modo mais econômico de disposição final de efluentes de reatores anaeróbios,
com baixo custo de construção e operação, é também um dos mais eficientes, pois se
utiliza de processos físico-químico-biológicos presentes no solo para sua depuração e
incorporação de nutrientes. Como desvantagens citam-se a ocupação de área mais
extensa e a necessidade de disposição de forma intermitente, com aplicação e descanso,
limitando sua utilização a pequenas comunidades e áreas isoladas (SOBRINHO e
JORDÃO, 2001).
Essas desvantagens podem, no entanto, ser vistas como vantagem, ao
considerarmos a utilização desses efluentes como insumos em produções agrícolas de
cunho familiar, preferencialmente de base agroecológica, que auxilia na recuperação de
solos degradados e produção de grande variedade de alimentos, garantindo a segurança
alimentar e geração de trabalho e renda para essas mesmas comunidades.
Em se tratando de saúde pública, Coraucci Filho et al. (2001) lembram que para
que uma doença efetivamente se instale em uma pessoa ou população por causa do uso
de esgotos ou efluentes tratados em sistemas de irrigação, seria necessário satisfazer
algumas condições:
a) Esteja presente certa concentração de determinado patógeno no campo irrigado;
b) Que esta concentração se mantenha ou atinja níveis de dose infectiva;
c) Que esta dose infectiva alcance e penetre uma pessoa sã;
d) Que esta infecção efetivamente provoque agravo à saúde da pessoa.
Segundo os autores os fatos demonstram que o risco de agravos a saúde em
decorrência da utilização de esgotos e efluentes tratados em irrigação são
superestimados.

20
Sobrinho e Jordão (2001) apresentam na Tabela 4.7 três diferentes sistemas,
estudados no âmbito do PROSAB: sistemas com escoamento superficial no solo
(UNICAMP), sistemas com escoamento sub-superficial (UFRN), sistemas com
“wetlands” construídos (UFPB):
Tabela 3.7. Sistemas de tratamento e eficiência de remoção
Disposição Sistema Remoção
Escoamento superficial Filtro anaeróbio/rampa de
escoamento
91 e 94% de DBO
Escoamento sub-superficial em área
com cobertura vegetal
“Tabuleiro” 53% de DQO
94% de nitrogênio
amoniacal
91% para fósforo
“Wetland” construído UASB + “Wetland” 79 a 83% de DQO
59 a 87% de NTK
66% a 100% de P
Fonte: modificado de Sobrinho e Jordão (2001).
Em quaisquer dos casos, há que se considerar aspectos de saúde pública, legais,
ambientais (principalmente de contaminação de aqüíferos), capacidade de recebimento e
depuração do ecossistema solo (porosidade, matéria orgânica, produção e destinação de
biomassa, manejo) e de engenharia (planejamento, construção, irrigação, etc).
Coraucci Filho et al. (2001) indicam diferentes métodos para tratamento no solo:
a) Infiltração rápida – microrganismos presentes no solo degradam o efluente
retirando dos mesmos matéria e energia, mineralizando no processo os
nutrientes que serão absorvidos por plantas. A água excedente infiltra em
direção ao lençol freático e/ou deixa o sistema por evapotranspiração.
b) Irrigação – pode-se dar por gotejamento, inundação por canais ou sulcos e
aspersão, devendo esta ser utilizada de maneira muito criteriosa.
c) Escoamento superficial – dá-se em rampa horizontal e com presença de
vegetação que retira nutrientes do efluente enquanto o filtra. A água excedente é
coletada e encaminhada para destino final.
d) Infiltração subsuperficial – normalmente não associados à agricultura, a
infiltração subsuperficial se utiliza de sumidouros e valas de infiltração (NBR
7229/93 e NBR 13969/97), utilizados para pequenas vazões após tratamento
primário e/ou secundário (fossa séptica, por exemplo).

21
e) Terras úmidas (alagados ou wetlands) – com atuação semelhante à infiltração
rápida, as wetlands reproduzem ecossistemas de charcos ou brejos, utilizando
tanto da vegetação como dos microrganismos associados à sua rizosfera para
depuração do efluente e incorporação de nutrientes.
a. Vala de filtração e filtro de areia
A vala de filtração utiliza areia como material filtrante físico-químico (retenção
de partículas e adsorção) e de suporte para microrganismos que degradam os
componentes do efluente a ser tratado, quando o solo apresentar infiltração menor que
25 L/m2
.dia. O efluente ao chegar ao sistema é distribuído pela área de filtragem,
percolando o material filtrante e sendo posteriormente recolhido por tubulações na parte
inferior. A areia não deve ser muito grossa, de modo que o tempo de retenção do
efluente seja reduzido comprometendo a ação dos microrganismos; nem muito fina,
dificultando a penetração do efluente e levando ao entupimento precoce dos poros.
Funcionando em condições aeróbias, a vala de filtração deve ter o efluente distribuído
uniformemente e de maneira intermitente, permitindo a aeração do meio filtrante. O
filtro de areia segue os mesmos critérios da vala de filtração, diferindo destas por ser
construído sobre a superfície ou semi-enterrado, sendo o leito de areia exposto. A
distribuição do efluente deve-se dar de forma homogênea sobre a superfície do filtro,
que pode apresentar colmatação (preenchimento dos espaços vazios entre os grãos de
areia) dificultando a penetração do efluente. Resolve-se o problema substituindo alguns
centímetros de areia colmatada por areia limpa. A presença de vegetação na superfície
do filtro pode prejudicar seu funcionamento e recomenda-se retira-la. Recomenda-se
ainda a construção de dois filtros de idêntico porte, que trabalham em sistema de
rodízio: o primeiro trabalha até que, com o tempo, sua capacidade de filtragem diminua;
entra em operação o segundo filtro enquanto o primeiro descansa; retorna-se ao
primeiro filtro quando o segundo diminui sua capacidade de filtragem e assim por
diante. O tempo entre a utilização de um e outro sistema deve ser suficiente para que os
filtros se “auto-limpem” por meio da ação de microrganismos que degradarão matéria
orgânica e nutrientes em excesso, liberando novamente os espaços entre os grãos de
areia (CORAUCCI FILHO et al., 2001).

22
Tabela 3.8. Comparação de dados experimentais de alguns filtros de areia
SCHONBORN
(1997) – Suíça
MICHELS (1996) –
Winsconsin – EUA
PELL (1989) -
Suécia
Pré-tratamento Tanque séptico Tanque séptico Tanque séptico
Resultados da
remoção de alguns
compostos
DBO: 91%
P total: 90%
NH4-N: 93%
N-total: 80%
DBO: 5 mg/L
Sólidos suspensos:
97%
Nitrificação: 95%
DBO: 91%
P: 83%
Nitrificação:
88%
Fonte: modificado de Coraucci Filho et al. (2001)
b. Infiltração rápida ou bacia de infiltração
Os campos de infiltração tem por finalidade a depuração dos esgotos, recarga
dos lençóis freáticos e reutilização do efluente para usos múltiplos. Como requisitos
para esse sistema, tem-se a necessidade de alta permeabilidade do solo e profundidade
suficiente de modo a impedir a contaminação das águas subterrâneas. O polimento do
efluente se dá por meio de processos físico-químico-biológicos: filtração, adsorção,
trocas catiônicas, reações bioquímicas e ação de microrganismos. Coraucci Filho et al.
(2001), citando dados da Environmental Protection Agency – EPA, dos Estados Unidos
da América, informa que a ação filtrante e retentora do solo é considerada excelente,
sendo que os sólidos suspensos, a DBO e os coliformes fecais são quase que totalmente
removidos pelo processo. O aproveitamento do nitrogênio pelas plantas é pequeno
devido a rapidez de infiltração, ocorrendo no solo o processo de nitrificação seguido
pela desnitrificação. Em relação ao fósforo, sua retirada se dá por fixação no terreno
(adsorção e precipitação), variando de 70% a 99%, dependendo das características
físicas e químicas do solo.
c. Irrigação subsuperficial
Com crescente escassez de água em várias partes do mundo, o uso de efluentes
residenciais passa a ser uma opção cada vez mais utilizada, principalmente para regiões
áridas e semi-áridas. A visão cultural dos esgotos domésticos como “sujeiras” ou
“impurezas” que devem ser mandadas para longe, levadas pelos rios, cria uma falsa
impressão de limpeza, exime de responsabilidades individuais e socializa eventuais
prejuízos a saúde de pessoas, comunidades, ecossistemas. Por outro lado, essa visão
pode ser revista e o é por muitos, principalmente agricultores que percebem nos esgotos
características de fertilidade que não devem deixar a propriedade. Caracteristicamente
esses efluentes contêm micro e macroelementos indispensáveis às plantas e o cuidado

23
maior em sua utilização é quanto a organismos patogênicos (vermes, protozoários,
bactérias e vírus patogênicos). A Tabela 3.9 mostra o grau de tratamento necessário dos
esgotos em relação a diversos métodos de irrigação.
Tabela 3.9. Grau de tratamento dos esgotos em função do tipo de cultura e da técnica de
irrigação
Tipo de cultura Método de irrigação Tratamento dos esgotos
(grau necessário, objetivo
sanitário)
Consumo humano direto
(legumes, verduras, frutas,
etc) e gramados (recreação
e lazer)
Aspersão Exigente
Inundação ou sulcos Exigente
Localizada ou subsuperficial Moderado
Cerealíferas ou industriais,
forragens e pastos
Aspersão Moderado
Inundação ou sulcos Baixo
Localizada ou subsuperficial Nenhum
Árvores (bosques,
reflorestamento, etc)
Aspersão Baixo
Inundação ou sulcos Nenhum
Localizada ou subsuperficial Nenhum
Fonte: modificado de Andrade Neto7
(1991) apud Coraucci Filho et al. (2001)
d. Escoamento superficial
Por esse método o esgoto é filtrado e estabilizado ao fluir por rampa inclinada de
terreno recoberto por vegetação, normalmente grama (CORAUCCI FILHO et al.,
2001). Durante sua passagem pelo terreno o efluente está sujeito à evapotranspiração e
percolação, sendo o excedente transportado por canal coletor até um corpo receptor. A
Tabela 3.10 mostra as vantagens e desvantagens desse tratamento.
Tabela 3.10. Vantagens e desvantagens do escoamento superficial
Tratamento de esgotos de comunidades
rurais e indústrias sazonais geradoras de
resíduos orgânicos (cítricas, açúcar e
álcool)
Método limitado pelo clima, tolerância da
cultura em relação a água e declividade do
terreno
Tratamento secundário avançado com
operação simples e de baixo custo
Aplicação pode ser limitada quando do
período chuvoso ou temperaturas abaixo
do congelamento
Aproveitamento da cobertura vegetal Terreno íngreme ou plano pouco
adequado
7
ANDRADE NETO, C. O. O. Uso de Esgotos Sanitários e Efluentes Tratados na Irrigação. IX
Congresso Nacional de Irrigação e Drenagem - Natal, Rio Grande do Norte. Anais Vol. 2, p.1961-2006,
1991.

24
Menor restrição quanto às características
do meio
Necessidade de desinfecção do efluente
antes da descarga em curso d’água
Solo relativamente impermeável para sua
utilização
Operação intermitente em ciclos de
aplicação de 8-12 h/d e descanso de 16-24
h/d
Fonte: Coraucci Filho et al., 2001
e. Terras úmidas (banhados, alagados ou wetlands)
As terras úmidas (wetlands) podem ser naturais (brejos, várzeas, alagados,
pântanos, mangues, etc) ou construídas. Os sistemas naturais têm o solo saturado por
água próximo a superfície, durante boa parte ou todo ano. A vegetação que se forma no
local é bastante característica, formando um ecossistema bastante complexo, uma vez
que se coloca na zona de transição de ambientes aquáticos e terrestres. Dois grandes
grupos desses ecossistemas se destacam em função de sua localização espacial. Um
primeiro tipo é aquele próximo ao litoral, na interface entre o mar e a terra firme,
formado por estuários onde águas doces e salgadas se encontram – os mangues. Nesse
ecossistema a riqueza e diversidade biológica são marcantes, pois são locais de
deposição de sedimentos e nutrientes vindos com os rios em inter-relação com a água
salgada do mar, formando verdadeiros santuários e berçários de peixes, crustáceos,
moluscos, etc. O segundo tipo se refere a terras úmidas afastadas do litoral, alagadas em
parte ou durante todo ano. Denny (1997)8
apud Coraucci Filho et al. (2001) lista
algumas funções dessas áreas:
a) Habitat Natural – na interface entre terra firme e águas (doce ou salgada),
grande riqueza de fauna, flora e microrganismos se desenvolvem: anfíbios,
peixes, crustáceos, moluscos, zooplancton, fitoplancton, etc, alimentados pelas
águas que trazem nutrientes e pelas plantas associadas que, ao morrer liberam
novos nutrientes, construindo a base de extensa cadeia alimentar que abrange
regiões muito mais amplas que sua própria área.
b) Manutenção do equilíbrio hidrológico – funcionando como grandes
bacias/esponjas de contenção, as terras úmidas absorvem os excessos de chuvas
e correnteza, contribuindo para a regularização do fluxo hídrico.
c) Conservação da biodiversidade – a grande diversidade biológica ocupa
diferentes nichos, contribuindo para a resiliência e diversidade do ecossistema
8
Denny (1997) apud Coraucci Filho et al. (2001) - DENNY, P. Implementation of constructed wetland
in developing countries. Water Science Technology, 35 (5), p.27-34, 1997.

25
terras úmidas e ecossistemas associados (matas, várzeas, marinho, etc),
transformando-se em fonte de água, alimento, refúgio e procriação.
d) Efeito climático – a absorção de carbono por meio da fotossíntese contribui para
a minimização do efeito estufa, enquanto a evapotranspiração das terras, águas e
vegetação contribui para a manutenção do regime de chuvas e formação do
clima, da escala micro à macro, dependendo da área do ecossistema.
e) Preservação da qualidade da água – receptáculo de sedimentos trazidos pelos
rios afluentes, as terras úmidas retém nutrientes e os imobilizam em matéria
orgânica que é novamente liberada em outras condições. Cargas orgânicas de
esgotos sofrem digestão aeróbia e anaeróbia mineralizando elementos químicos
nutrientes. Zonas de raízes, microrganismos, sedimentos e vegetação absorvem
esses nutrientes em excesso, bem como contaminantes, resíduos químicos, etc,
promovendo a limpeza e purificação das águas, funcionando como um filtro
altamente eficiente.
Coraucci Filho et al. (2001) prossegue informando que as terras úmidas
construídas evoluíram a partir de restrições legais quanto à utilização das terras úmidas
naturais para o tratamento de efluentes. Sua construção e design reproduzem os
ecossistemas de terras úmidas como forma de degradação de matéria orgânica e
retenção de nutrientes como fósforo e nitrogênio, ambos mineralizados no todo ou em
parte pelos processos de digestão anaeróbia. As plantas aquáticas utilizadas podem ser
livres ou fixas em substratos como pedra, areia ou cascalho e, quanto ao fluxo, podem
ser categorizados em superficiais ou subsuperficiais. Os superficiais podendo originar
odores desagradáveis e grande produção de larvas e mosquitos, enquanto os
subsuperficiais estão livres destes inconvenientes. Algumas características das
macrófitas aquáticas utilizadas nos sistemas de terras úmidas/wetlands são bastante
desejáveis:
a) Absorção de nutrientes e imobilização de metais pesados;
b) Transferência de oxigênio para a rizosfera a partir das partes aéreas;
c) Habitat para crescimento e ação de microrganismos na rizosfera, auxiliando
na degradação, mineralização e imobilização de matéria orgânica e
nutrientes presentes no meio.
d) Retenção de material particulado junto à rizosfera.

26
Dentre as macrófitas aquáticas mais utilizadas nas wetlands destacam-se:
a) Emergentes (raízes fixas no substrato): Typha sp., Juncus sp., Phragmites
sp., Schoenoplectus sp. e Carex sp.;
b) Flutuantes: Eichhornia crassipes (aguapé), Sperrodela sp. (erva de pato),
Salvinia molesta (salvínea) e Hydrocotyle umbellata.
A Tabela 3.11 exemplifica as vantagens e desvantagens desse sistema.
Tabela 3.11. Vantagens e desvantagens dos alagados construídos
Baixo custo de construção Alta demanda de área
Fácil operação e manejo Necessidade de substrato como brita e
areia
Remove satisfatoriamente matéria
orgânica e sólidos suspensos, nitrogênio e
fósforo
Susceptível a entupimento dos espaços
vazios do substrato
Considerável redução de patógenos Necessidade de manejo de macrófitas
(que, no entanto, podem ser utilizadas na
alimentação animal, compostagem,
piscicultura, artesanatos, indústria,
construção civil, etc)
Fonte: Modificado de Coraucci Filho et al. (2001)
Verhoeven e Meuleman (1999) acrescentam que sendo semi-aquáticos, receber
mais água é uma característica natural dos banhados e que parte de seu solo é aeróbio e
parte anaeróbio, de modo que a digestão de matéria orgânica envolve trocas complexas
entre oxigênio, nitrato, sulfato e ferro, muito diferentes de terras secas. No mais, são
sistemas muito produtivos que se utilizam dos nutrientes dispersos para seu crescimento
enquanto as macrófitas aeram sua rizosfera por meio de aerênquimas nas raízes. A
remoção de DBO, DQO e bactérias é alta nesses sistemas (80-99%), enquanto as de N e
P são menores e variáveis, sendo N superior a 50% enquanto P está sujeito a saturação
com o uso contínuo em sobrecarga.
3.3.6.2. Pós-tratamento em lagoas
Cavalcanti et al. (2001) explicam que nas lagoas de estabilização, o sistema
transforma materiais orgânicos em produtos mineralizados, liberando elementos
químicos macro e micronutrientes presentes no material original por atuação de
microrganismos (principalmente bactérias e microalgas) de vida livre, associados à

27
rizosfera de macrófitas aquáticas ou em meio aos sedimentos. Algas produzem oxigênio
que oxida compostos dissolvidos ou é utilizado por bactérias aeróbias que decomporão
esses compostos. Na ausência de oxigênio, microrganismos anaeróbios farão a digestão
do material orgânico e, ao final do processo, um efluente já bastante polido será obtido.
O tempo de detenção deve ser relativamente longo (20 a 30 dias) para que esse
polimento ocorra, tendo como conseqüência indireta a eliminação elevada de coliformes
fecais e organismos patogênicos, alcançando indicadores compatíveis com aqueles
exigidos pela legislação ambiental.
Também conhecido como sistema australiano ou sistema de lagoas em série, o
tratamento de efluentes de sistemas anaeróbios é seguido por lagoas aeróbias,
representando grande vantagem na remoção de organismos patogênicos para posterior
utilização na agricultura, reflorestamento e piscicultura (SOBRINHO e JORDÃO,
2001). Como vantagens adicionais citam-se a redução de área necessária para o sistema
e conseqüente menor custo de instalação e operação.
Tabela 3.12. Principais diferenças entre lagoas de estabilização (LE) e lagoas de
polimento (LP)
Parâmetro Lagoa de estabilização
(LE)
Lagoa de polimento (LP)
Afluente Esgoto bruto Esgoto digerido
Objetivo
principal
Remoção de matéria
orgânica e sólidos em
suspensão
Remoção de patógenos e/ou
nutrientes
Configuração Lagoas em série (LA + LF +
LM)
Lagoa de polimento (LP)
Área Grande (cerca de 3m2
/hab) Média (1 a 2 m2
/hab)
Acúmulo de
lodo
Rápida (250 mg/L)* Lenta (70 mg/L)
Odor Presente Ausente
Remoção de
nutrientes
Baixa Elevada para NH3 e PO4
Localização Distante de regiões urbanas Indiferente
Sistema de
tratamento
Centralizado Setorizado (possibilidade de vários
sistemas distribuídos espacialmente)
Fonte: modificado de Cavalcanti et al (2001)
Tempo de limpeza: * 3 a 5 anos, ** 15 a 25 anos
Ainda segundo Cavalcanti et al. (2001), o sistema inicia com uma lagoa que
recebe a carga inicial do afluente adquirindo características anaeróbias devido ao alto
consumo inicial de oxigênio na degradação de matéria orgânica, por isso mesmo
chamada lagoa anaeróbia (LA), com alta produção de odores sulfurosos. Deixando essa

28
lagoa inicial o efluente é conduzido para uma lagoa facultativa (LF), assim conhecida
devido a características anaeróbias na parte inferior (onde ocorre a digestão anaeróbia) e
aeróbia na parte superior (onde ocorrem processos oxidativos), dada pela produção de
oxigênio por microalgas. Segue uma ou mais lagoas de maturação (LM) com
características aeróbias onde ocorre a remoção de boa parte dos microrganismos
patogênicos. Para evitar confusões, convenciona-se chamar de lagoas de estabilização
(LE) aquelas que recebem o esgoto bruto, in natura, enquanto aquelas que recebem o
efluente de um sistema anaeróbio anterior são chamadas de lagoas de polimento (LP).
As diferenças principais estão relacionadas na Tabela 3.12.
Em lagoas de polimento, onde as algas desenvolvem com facilidade, os
processos biológicos podem estar presentes em três fases:
a) Fotossíntese – algas se utilizam da energia solar e dióxido de carbono na
fotossíntese, gerando energia e carboidrato que serão consumidos juntamente
com material orgânico do esgoto na formação de material orgânico celular
próprio (crescimento e reprodução). Dessa forma as algas transformam o
material orgânico presente no esgoto em material celular (algas), liberando
oxigênio no meio (resíduo da fotossíntese), atuará como oxidante químico da
matéria orgânica do esgoto auxiliando na sua estabilização.
b) Oxidação por microrganismos aeróbios: parte do oxigênio produzido pelas
algas e ainda o oxigênio absorvido da atmosfera será utilizado por
microrganismos aeróbios na digestão e assimilação da matéria orgânica do
esgoto. Nos dois processos pode ocorrer a floculação e posterior
sedimentação dos microrganismos envolvidos formando o lodo de fundo.
c) Fermentação por microrganismos anaeróbios: dependendo de condições
como insolação local, profundidade da lagoa e carga efluente de esgotos, a
zona mais profunda da lagoa pode se tornar anaeróbia e a digestão
microbiana resultará em liberação de metano.
Recebendo efluentes de digestores anaeróbios, as lagoas de polimento podem ser
utilizadas em regiões urbanas, uma vez que não apresentam odores, eliminados já na
etapa anterior de digestão anaeróbia. Outras vantagens podem ser indicadas, como:
descentralização dos sistemas de tratamento; diminuição de área necessária para
instalação da lagoa; redução de custos de implantação, operação e manutenção; baixa

29
produção de lodo (retido ou digerido em sistema anaeróbio anterior); elevação do pH; e
diminuição de custos com instalação de tubulações coletoras ao longo de todo espaço
urbano. Como fator limitante a sua utilização descentralizada, tem-se a disponibilidade
de áreas urbanas com topografia, localização e valor de terreno compatíveis. Com a
elevação do pH, o íon amônia (NH4
+
) tende a se transformar em amônia livre (NH3),
desprendendo-se do meio líquido para a atmosfera, enquanto diferentes espécies de
fosfatos tendem a se concentrar como PO4
-3
, passível de reação e precipitação com
cálcio, formando fosfato de cálcio Ca3(PO4)2 ou apatita Ca10(OH)2(PO4)6
(CAVALCANTI et al., 2001).
3.3.6.3. Reatores com biofilme (filtro biológico)
Reatores com biofilme são estruturas em que a massa hidráulica passa por
diferentes arranjos e materiais de suporte para fixação ou mobilidade dos
microrganismos que farão a depuração do esgoto, podendo ser aeróbios ou anaeróbios.
Gonçalves et al. (2001) relatam tendências dos últimos vinte anos que apontam
para a necessidade de instalações de tratamento nos grandes centros urbanos mais
compactas, estáveis na operação e de impacto ambiental reduzido (incluindo odores,
ruídos e estética), associadas a alta capacidade de tratamento, remoção de nutrientes,
eficiência e baixa produção de lodo. Essas necessidades apontam para reatores com
biofilme de última geração, utilizando meio suporte (fixo ou móvel) de altíssima
superfície específica para adesão da biomassa, com diâmetro reduzido (0,2 a 2 mm) ou
grande porosidade (esponjas), capazes de concentrar biomassa acima de 20 kg SST/m3,
resultando em elevada capacidade de depuração.
Filtros anaeróbios são sistemas preenchidos com materiais diversos (bambu,
plástico, brita, etc), com a finalidade de servirem de suporte para o estabelecimento de
filmes ou películas de microrganismos, os quais farão o polimento ou depuração do
esgoto. Os reatores podem ser de fluxo ascendente, descendente ou horizontal, com
diferenças significativas entre si, como mostra a Tabela 3.13 (ÁVILA, 2005).
A função do meio suporte no filtro anaeróbio é permitir o desenvolvimento de
grande massa microbiana, que responderá pelo aumento no tempo de retenção celular,
melhorar o contato entre a massa microbiana e o despejo afluente ao filtro, evitar o
carreamento de sólidos para fora do sistema e auxiliar na uniformização do efluente. O
meio suporte deve ser preferencialmente leve, resistente, de formas irregulares

30
permitindo ampliar os espaços intersticiais, alta área superficial e quimicamente inerte.
Sendo possível trabalhar com materiais tão diversos como bambu, anéis plásticos, brita,
entulho, escória de alto forno, etc, a escolha do material deve considerar, dentre outros:
a disponibilidade local, a facilidade de obtenção, o transporte, o custo, e a mão-de-obra
envolvida (CHERNICHARO et al., 2001a).
Tabela 3.13. Características dos filtros anaeróbios de diferentes sentidos de fluxo
Fluxo Ascendente Fluxo Descendente Fluxo Horizontal
Maior retenção de lodo em
excesso.
Apresentam facilidade para
remoção de lodo em
excesso.
Funciona com
características
intermediárias entre o fluxo
ascendente e descendente.
Bom tempo de contato
entre o esgoto e o biofilme
devido aos lodos em
sustentação hidráulica.
Menor risco de
entupimento no leito.
Maior dificuldade na
distribuição do fluxo.
Propiciam alta eficiência e
baixa perda dos sólidos que
são arrastados no efluente.
Podem receber esgotos
com maior concentração de
sólidos.
Desempenho diferenciado
ao longo do leito.
São mais indicados para
esgotos com baixa
concentração.
Indicado para altas e baixas
cargas orgânicas.
Concentração de lodo em
excesso mal distribuída.
Maiores riscos de
entupimento dos
interstícios.
Os filtros com fluxo não
afogado apresentam baixa
eficiência.
Remoção do lodo difícil.
Deve ser usado com baixas
taxas de carga orgânica.
Fonte: Ávila (2005)
A NBR 13969 (ABNT, 1997) define o filtro anaeróbio como um “reator
biológico com esgoto em fluxo ascendente, composto de uma câmara inferior vazia e
uma câmara superior preenchida de meio filtrante submersos, onde atuam
microrganismos facultativos e anaeróbios, responsáveis pela estabilização da matéria
orgânica” (ABNT, 1997), chamado filtro anaeróbio de leito fixo com fluxo ascendente.
Gonçalves et al. (2001) relata que os filtros anaeróbios são utilizados pelo menos
desde a década de 1950, sendo ainda uma tecnologia em desenvolvimento,
principalmente em relação ao material de preenchimento (responsável pelo maior custo
e volume), detalhes construtivos, sentido de fluxo e remoção de lodo.

31
No tratamento de esgoto doméstico, Ávila (2005) monitorou sistema acoplado
de fossa séptica e filtro anaeróbio de fluxo ascendente, utilizando neste último
diferentes meios de suporte. De acordo com a Tabela 3.14, os resultados não diferiram
entre si.
Tabela 3.14. Eficiência em filtro anaeróbio com diferentes materiais de suporte
Filtro anaeróbio com Remoção de DQO Remoção de DBO Remoção de SST
Anéis de plástico 69% 68% 90%
Brita nº. 4 73% 67% 93%
Cubos de espuma 68% 62% 90%
Fonte: Ávila (2005)
a. Filtro biológico percolador
Entrando em operação na Inglaterra em 1893, os filtros biológicos percoladores
são uma evolução dos antigos “filtros de contato”, tanques preenchidos com pedras,
alimentados superficialmente com esgoto até seu total preenchimento, assim
permanecendo por volta de 6 horas, quando então era esvaziado e assim permanecia por
mais 6 horas, quando novo ciclo tinha início. A idéia básica permanece a mesma,
variando o preenchimento, que pode ser pedra, entulho, madeira, material plástico, etc.
Esse material funciona então como suporte para a fixação de microrganismos que
formam uma película fixa ou biofilme. Enquanto percola, o esgoto entra em contato
com o biofilme fornecendo nutrientes a colônias de microrganismos, que estabilizam e
purificam o efluente. Como todo processo é cíclico e por entre os vãos dos materiais o
ar tem acesso, o sistema tem característica aeróbia, fornecendo oxigênio para a
respiração dos microrganismos (GONÇALVES et al. 2001).
Ainda segundo Gonçalves et al. (2001), os filtros biológicos podem ser de vários
tipos:
a) Baixa taxa – pequena quantidade de DBO afluente resultando em estabilização
parcial do lodo com autoconsumo da matéria orgânica celular, maior eficiência
na remoção de DBO e nitrificação, comparável ao sistema de lodos ativados
convencional. Alimentação contínua ou intermitente. O principal problema é o
desenvolvimento de moscas.

32
b) Taxa intermediária – DBO mais elevada que a anterior, o efluente resultante é
parcialmente nitrificado e moscas ainda proliferam e a recirculação é muitas
vezes requerida. A alimentação é normalmente contínua.
c) Alta taxa – maior afluência de DBO reduzindo um pouco a eficiência na
remoção de matéria orgânica (70% a 80%) e não estabilização do lodo no filtro.
Não se desenvolvem moscas e a nitrificação é parcial. Alimentação e
recirculação contínuas.
d) Taxa super alta – geralmente preenchidos com meios granulares sintéticos, tem
profundidades variando de 3,0 a 12,0 metros. Não apresentam moscas nem
nitrificação.
e) Grosseiro – filtro de alta taxa funcionando como pré-tratamento e localizado a
montante do tratamento secundário. O material de preenchimento é sintético e de
alimentação contínua com altas concentrações de DBO. Hoje se usa os UASB
em seu lugar.
b. Biofiltro aerado submerso
Gonçalves et al. (2001) consideram os biofiltros aerados submersos uma
tecnologia já madura, originando ETEs compactas que podem ser enterradas no subsolo
de estádios de futebol, parques e edifícios, apresentando boa resistência a choques de
carga e baixas temperaturas do esgoto. No Brasil vem sendo associadas em série a
reatores UASB como solução para pequenos e médios municípios, apresentando baixos
custos de implantação, operação e manutenção, sem necessidade de mão-de-obra
qualificada e ainda baixo consumo energético e de produção de lodos. Os sistemas
podem apresentar material de preenchimento granular ou fixo, de fluxo ascendente ou
descendente, com ou sem recirculação de lodo e constante circulação de bolhas de ar
bombeado para dentro do sistema.
c. Leito fluidizado ou expandido
Gonçalves et al. (2001) seguem dizendo que os reatores biológicos de leito
fluidizado ou leito expandido são uma inovação na tecnologia de tratamento de esgotos
com imobilização dos microrganismos em suportes inertes, permitindo:
a) Grande retenção de biomassa no reator devido a maior área superficial;
b) Melhorar contato da biomassa e massa hidráulica;

33
c) Operar com TDH (Tempo de Detenção Hidráulica) reduzido;
d) Melhorar eficiência de remoção de DBO (Demanda Bioquímica de
Oxigênio);
e) Diminuir produção de lodo;
f) Superar problemas de colmatação do meio e diminuição da pressão
hidráulica.
Os reatores tem variantes compreendendo o fluidizado e expandido, nomes
relativos ao grau de expansão ou fluidização, do leito de lodo com a biomassa aderida a
um meio suporte inerte (areia, plástico, carvão, etc), trabalhando de forma aeróbia
(introdução de ar) ou anaeróbia (biogás da própria fermentação); e granular expandido,
em inglês EGSB (expanded granular sludge bed), com biomassa proveniente de reator
tipo UASB, agregada em grânulos sem meio suporte trabalhando de forma anaeróbia. A
fluidização se dá por meio de corrente ascendente liquida ou gasosa que promove a
expansão do material sólido particulado.
3.3.6.4. Reatores anaeróbios de lodos ativados
Von Sperling (2001) coloca os sistema de reatores de lodos ativados como um
sistema mundialmente utilizados no tratamento de esgotos domésticos e industriais
quando se exige alta qualidade do efluente e reduzida disponibilidade de área, indicando
como desvantagens principais do sistema um alto índice de mecanização, operação mais
sofisticada, consumo de energia elétrica para aeração e maior produção de lodo.
Pesquisas recentes vêm estudando o tratamento por lodos ativados após o tratamento
anaeróbio, diminuindo o consumo de energia e produção de lodo. Sistemas clássicos de
lodos ativados de fluxo contínuo incluem:
a) Tanque de aeração – digestão aeróbia da matéria orgânica;
b) Tanque de sedimentação (decantador secundário) – sedimentação da biomassa
clarificando o efluente;
c) Recirculação de lodo – parte da biomassa retorna ao reator por bombeamento,
potencializando sua eficiência ao aumentar a massa microbiana e o tempo de
residência celular (idade do lodo) superior ao tempo de residência da massa
líquida;
d) Retirada de lodo excedente.

34
Utilizando o lodo ativado no pós-tratamento de reator anaeróbio, a quantidade de
matéria orgânica que entra é menor que a do esgoto bruto, pois já foi consumida no
reator anaeróbio e, portanto o crescimento da biomassa do lodo ativado (aeróbia) é
menor, com menor produção de lodo, que pode ser recirculado para digestão no reator
anaeróbio. O sistema é ainda pouco eficiente na remoção de nitrogênio, fósforo e
organismos patogênicos.
a. Sistema de lodos ativados convencional (fluxo constante)
Para economizar energia, o material orgânico em suspensão e sedimentável é
retirado antes do tanque de aeração por meio de um decantador primário, ou seja,
recebem um tratamento primário antes de chegar ao tanque de aeração, com tempo de
detenção entre 6 e 8 horas e idade do lodo de 4 a 10 dias. Aumentando a idade do lodo
para 18 a 30 dias e tempo de detenção entre 16 a 24 horas, temos um sistema de lodos
ativados por aeração prolongada que resulta em volumes maiores, maior estabilização
da biomassa e consequente menor produção de biomassa excedente, simplificando o
esquema de tratamento ao eliminar o decantador primário (VON SPERLING, 2001).
b. Sistema de reatores seqüenciais em batelada (fluxo intermitente)
A sequencia de reações é a mesma do item anterior: decantação primária,
oxidação biológica e decantação secundária, com a diferença de ser realizada em tanque
único, distintas entre si em função do tempo de cada etapa, ou ciclos de tratamento
(VON SPERLING, 2001):
a) Enchimento – entrada do esgoto bruto decantado ou oriundo de reator
anaeróbio;
b) Reação – aeração e/ou mistura da massa líquida contida no reator;
c) Sedimentação – sedimentação e separação dos sólidos suspensos presentes
na massa líquida tratada;
d) Descarte – retirada da massa líquida tratada;
e) Repouso – ajuste dos ciclos e remoção de lodo excedente.

35
3.3.6.5. Sistemas de flotação
Aisse et al. (2001) descrevem o sistema de flotação na remoção de sólidos em
suspensão e, quando combinados com agentes coagulantes remove nutrientes como o
fósforo e matéria orgânica dissolvida, reduzindo gases odoríferos e elevando os níveis
de oxigênio dissolvido, tendo no conjunto um efluente de melhor qualidade. Na flotação
bolhas de ar são inseridas no sistema provocando a separação de partículas suspensas,
óleos e graxas da fase líquida. Podem ser de dois tipos:
a) Microaeração e flotação - injetado ar pressurizado no sistema este dissolve no
meio líquido que posteriormente é conduzido a pressão atmosférica normal,
provocando o surgimento de microbolhas de ar no interior do líquido que, ao
subir carregam consigo partículas em suspensão que são recolhidas junto à
superfície.
b) Flotação por ar dissolvido - a flotação por ar dissolvido é utilizada de três
formas: pressurização total (totalidade da vazão afluente), parcial (parcela do
efluente já tratado recirculando e misturando com o afluente) e com
recirculação.
a. Sistemas de desinfecção
Chernicharo et al. (2001b) informam que sistemas projetados para remoção de
matéria orgânica e sólidos normalmente não alcançam remoção satisfatória para
coliformes e organismos patogênicos, como mostra a Tabela 3.15, obrigando à
utilização de sistemas de desinfeção do efluente final. Dentre as opções mais utilizadas
mundialmente tem-se:
a) Cloro - 70% dos processos de desinfecção no mundo utilizam o cloro como
agente desinfectante, tanto pelo custo reduzido como pela ação imediata em
termos de saúde pública, embora seja hoje amplamente reconhecido que o
cloro quando reage com a matéria orgânica pode formar compostos
carcinogênicos como organoclorados e trihalometanos (THM);
b) Dióxido de cloro - oxidante e desinfetante poderoso, não produz THM por
cloração direta, embora possa produzir cloritos e cloratos, ambos
potencialmente cancerígenos e ainda provocar um efeito potencializador dos

36
THM, sendo os subprodutos oxidados como aldeídos e cetonas
potencialmente perigosos e pouco estudados;
c) Ozônio – excelente oxidante e desinfectante e potencialmente perigoso,
produzindo uma série de subprodutos potencialmente perigosos;
d) Radiação UV (ultravioleta) – apresenta uma série de vantagens por não gerar
subprodutos prejudiciais ou apresentar toxidade para a vida aquática, embora
possa ter baixa eficiência em efluentes com elevados teores de sólidos
suspensos.
Tabela 3.15. Tecnologias de tratamento e níveis de qualidade microbiológica esperada
Sistema Coliformes fecais
(CF/100ml)
Ovos de
helmintos
1x106
1x105
1x104
1x103
≤ 1 ovo/L
Lagoa facultativa  
Lagoa anaeróbia + lagoa facultativa   
Lagoa + lagoa de maturação     
Tanque séptico + filtro anaeróbio 
Tanque séptico + infiltração     
UASB + lodo ativado ou filtro
aeróbio/anaeróbio

UASB + lagoas de maturação     
UASB + escoamento superficial   
Lodos ativados 
Lodos ativados + filtração     
Qualquer tecnologia + desinfecção *     Variável
Fonte: modificado de Chernicharo (2001b)
*Desinfecção: ex. cloração, ozonização, radiação UV
3.3.6.6. Pós-tratamento do Biogás
Conforme Belli Filho (2001), odores fétidos emanados dos sistemas de
tratamento de esgotos são provenientes de misturas complexas de moléculas como
enxofre, nitrogênio, ácidos orgânicos, aldeídos, cetonas, alcoóis e fenóis formando
compostos odoríferos como gás sulfídrico, mercaptanas, amônia, indol, escatol e
cadaverina, dentre outros, como mostra a Tabela 3.16. O tratamento desses odores pode
ser feito por meios físico-químicos e biológicos:
a) Absorção – processo de transferência por lavagem de compostos da fase
gasosa para fase líquida;

37
b) Adsorção – processo bastante utilizado que compreende a transferência de
um gás para um meio sólido;
c) Biodesodorização – busca reproduzir os processos naturais realizados no
solo e nas águas, com transferência dos compostos voláteis para uma fase
líquida e posterior degradação por microrganismos utilizando, por exemplo,
turfa como biofiltro, tanto aerado como submerso.
Tabela 3.16. Características dos principais compostos odorantes em estações de
tratamento de águas residuárias
Classe de
composto
Composto Fórmula
química
Característica
dos odores
Limite
olfativo*
Enxofre Ácido Sulfídrico H2S Ovo podre 0,0001 a
0,03Metilmercaptana CH3SH Repolho, alho 0,0005 a
0,08Etilmercaptana C2H5SH Repolho
deteriorado
0,0001 a
0,03Dimetilsulfeto (CH3)2S Legumes
deteriorados
0,0025 a
0,65Dietilsulfeto (C2H5)2S 0,0045 a
0,31
Dimetildissulfeto (CH3)2S Etéreo pútrido 0,003 a
0,0014Nitrogênio Amônia NH3 Picante e irritante 0,5 a 37
Metilamina CH3NH3 Peixe em
decomposição
0,0021
Etilamina C2H3NH2 0,05 a 0,83
Dimetilamina (CH3)2NH Picante, amoniacal 0,047 a
0,16Indol C8H6NH Peixe deteriorado 0,0006
Escatol C9H8NH Fecal, nauseante 0,0008 a
0,10Cadaverina NH2(CH2)5NH2 Carne em
decomposição
-
Ácidos Acético CH3COOH
Butírico C3H2COOH
Valérico C4H9COOH Suor 0,0008 a
1,3Aldeídos e
Cetonas
Formaldeído HCHO Ocre, sufocante 0,033 a
1,12Acetaldeído CH3CHO Maçã 0,04 a 1,8
Butiraldeído C3H7CHO Ranço 0,013 a 15
Isovaleraldeído (CH3)2CHCH2C Fruta, maçã 0,072
Acetona HOCH3COCH3 Fruta doce 1,1 a 240
Alcoóis e
Fenóis
Etanol CH3CH2OH - 0,2
Butanol C3H7CH2OH - 0,006 a
0,13Fenol C6H5OH - 0,0002 a
0,004Cresol C6H4CH3OH - 0,00001
* Limite a partir do qual o olfato consegue captar o odor
Fonte: Belli Filho (2001)
3.4. ENGENHARIA ECOLÓGICA E DESIGN ECOLÓGICO
Embora ainda muito recente, a engenharia ecológica tem o potencial para
transformar radicalmente as estruturas contemporâneas, aproximando-as dos modelos
naturais, segundo Todd e Josephson (1996), utilizando “tecnologia ecológica,

38
tecnologia viva e máquina viva (living machine)” como termos intercambiáveis em
contraposição às tecnologias convencionais.
A engenharia ecológica como disciplina foi formalizada nos últimos anos, sendo
a primeira edição da revista Ecological Engineering - O Periódico da Restauração de
Ecossistemas datada de 1992 e publicada pela Elsevier, maior editora de periódicos
científicos do planeta. Voltada para pesquisadores envolvidos no design, monitoramento
e construção de ecossistemas, o periódico se propõe servir como ponte entre ecologistas
e engenheiros, uma vez que a Engenharia Ecológica não foi amplamente definida por
nenhum dos campos. O site que descreve o periódico9
informa que a Engenharia
Ecológica, também chamada Ecotecnologia, tem sido definida como o design de
ecossistemas para o benefício mútuo de humanos e natureza. A publicação aborda
tópicos como: ecotecnologia, bioengenharia, reconstrução de habitas, ecologia de
restauração, dentre outras, com aplicações que incluem, por exemplo, a criação e a
restauração de wetlands (áreas alagadas), o controle de poluição pelos ecossistemas e o
desenvolvimento sustentado de ecossistemas (ELSEVIER, 2009).
Para Mitsch10
(1993, apud TODD e JOSEPHSON, 1996), “Engenheiros
ecológicos participam no design do ecossistema escolhendo espécies e estabelecendo
condições iniciais; a natureza faz o restante”.
No site da Ocean Arks International (OAI, 2009), fundada em 1981 pelo
Designer Ecológico Dr. John Todd, o internauta é informado de que a ONG é líder
global no campo de purificação ecológica da água, tendo por lema Restaurar as terras,
proteger os mares e instruir os Administradores da Terra e traz os Preceitos do Design
Ecológico (tradução própria):
O mundo vivo é uma matriz para todo o design.
O design deve seguir, não se opor às leis da vida.
Equidade biológica deve determinar o design.
O design deve refletir o biorregionalismo.
O design não deve depender de recursos energéticos não-renováveis.
O design deve ser sustentável por meio da integração de sistemas vivos.
O design deve coevoluir com o mundo natural.
O design e a construção devem auxiliar na cura planetária.
O design deve obedecer à ecologia sagrada.
9
Ver http://www.elsevier.com/wps/find/journaldescription.cws_home/522751/description#description
10
Ver Mitsch, W.J., 1993. Ecological engineering. Environ. Sci. Technol., 27: 438-444.

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