Manual de Tratamento de Esgoto SENAI-RJ

Tratamento
de esgotos
SENAI-RJ •

Federação das Indústrias do Estado do Rio de Janeiro
Eduardo Eugenio Gouvêa Vieira
Presidente
Diretor Geral do Sistema FIRJAN
Augusto Cesar Franco de Alencar
Diretor
Diretor Regional SENAI-RJ
Roterdam Pinto Salomão
Diretor
Diretor Regional SENAI-RJ
Andréa Marinho de Souza Franco
Diretora

Tratamento
de esgotos
Benito Piropo Da-Rin
José Nunes Vieira Neto
Miguel Freitas Cunha
Reginaldo Ramos
SENAI-RJ
Rio de Janeiro
2008

Tratamento de Esgoto
2008, 2ª ed.
SENAI - Rio de Janeiro
Diretoria de Educação
FICHA TÉCNICA
1ª edição, 2006
Gerência de Educação Profissional
Superintendência de Recursos Humanos (CEDAE)
Gerência de Produto
Coordenação
Seleção de Conteúdos (CEDAE)
Analista de Treinamento (CEDAE)
Revisão Pedagógica
Revisão Gramatical
Projeto Gráfico
Diagramação
2ª edição, 2008
Gerência de Educação Profissional
Gerência Executiva SESI-SENAI Tijuca
Coordenação
Atualização dos Conteúdos (CEDAE)
Coordenação de Recrutamento, Seleção,
Treinamento e Desenvolvimento (CEDAE)
Revisão Pedagógica
Revisão Gramatical e Editorial
Colaboração
Editoração
Luís Roberto Arruda
Dejair Ferreira da Silva
Bernardo Schlaepfer
Flávia Pinto de Carvalho
Benito Piropo Da Rin
Miguel F. Cunha
Reginaldo Ramos
Valdeci Francisco Baracho
Alda Lessa Bastos
Marcia Cristina Carvalho de Brito
Artae Design & Criação
Geferson Gomes Coutinho
Regina Helena Malta do Nascimento
Bernardo Schlaepfer
Angela Elisabeth Denecke
Vera Regina Costa Abreu
Benito Piropo Da Rin
Miguel Freitas Cunha
Reginaldo Ramos
Valdeci Francisco Baracho
Gloria Micaelo
Nina Rosa Aguiar
Rosy Lamas
Mary Cristina da Rocha
Daniela de Oliveira
Edição revista e atualizada do material didático Técnicas de Tratamento de
Esgoto, publicado pelo SENAI-RJ, em parceria com a CEDAE, em 2006.
GEP - Gerência de Educação Profissional
Rua Mariz e Barros, 678 - Tijuca
20270-903 - Rio de Janeiro - RJ
Tel.:(21) 2587.1323
Fax:(21 ) 2254.2884
E-mail: GEP@rj.senai.br
http://www.rj.senai.br

5
Sumário
1
2
3
4
Apresentação .....................................................................11
Uma palavra inicial .............................................................13
CARACTERÍSTICAS DOS ESGOTOS SANITÁRIOS................21
1.1 Características físicas .....................................................21
1.2 Características químicas .................................................25
1.3 Características biológicas ................................................30
AUTODEPURAÇÃO DOS CORPOS DE ÁGUA .........................37
2.1 Zonas características .....................................................40
2.2 Autodepuração .............................................................42
PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS ......................51
3.1 Tratamento preliminar ....................................................52
3.2 Tratamento primário ......................................................52
3.3 Tratamento secundário ...................................................53
3.4 Tratamento terciário .......................................................53
TRATAMENTO PRELIMINAR E PRIMÁRIO ........................57
4.1 Tratamento preliminar ....................................................57
4.2 Tratamento primário e sistemas conjugados ......................64
NOÇÕES DE BIOLOGIA SANITÁRIA .................................73
5.1 Organismos aeróbios e anaeróbios ...................................73
5.2 Organismos autotróficos e heterotróficos ...........................74
5.3 Organismos de interesse para o tratamento de esgotos ... 75
5.4 Metabolismo dos seres vivos ...........................................82

6
7
8
9
10
FILTROS BIOLÓGICOS ..................................................89
6.1 Composição e funcionamento dos filtros biológicos .............89
6.2 Reator biológico rotativo de contato ..................................100
LODOS ATIVADOS ...........................................................105
7.1 Tanques de aeração .......................................................105
7.2 Constituição do lodo ativado ............................................106
7.3 Parâmetros de dimensionamento e operação .....................107
7.4 Controle do processo .....................................................117
7.5 Dimensionamento do sistema de aeração ..........................126
7.6 Fornecimento de oxigênio................................................130
LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO ............................................149
8.1 Lagoas aeradas .............................................................149
8.2 Lagoas anaeróbias ........................................................150
8.3 Lagoas aeróbias ............................................................151
8.4 Lagoas de maturação .....................................................152
8.5 Lagoas facultativas ........................................................152
8.6 Fatores intervenientes ...................................................158
8.7 Dimensionamento .........................................................162
8.8 Lagoas em série ............................................................172
TRATAMENTO DO LODO .................................................177
9.1 Produção e tipos de lodo .................................................177
9.2 Disposição final dos resíduos ...........................................178
9.3 Fator econômico na seleção das técnicas ...........................179
9.4 Técnicas de tratamento de lodo........................................181
9.5 Disposição final .............................................................195
NOÇÕES DE MANUTENÇÃO E OPERAÇÃO DE EQUIPAMENTOS
PARA TRATAMENTO DE ESGOTOS ... ...............................205
10.1 Instalações elétricas ...................................................206
10.2 Equipamentos ............................................................208

11
12
CONTROLE DE QUALIDADE E AMOSTRAGENS EM UMA ETE . 219
11.1 Parâmetros analíticos ...................................................219
11.2 Possíveis pontos de coleta ............................................ 222
11.3 Amostragem: preparativos, material e técnicas
gerais de coleta ... .............................................................223
DOENÇAS DE ORIGEM E VEICULAÇÃO HÍDRICA ...............233
12.1 Doenças causadas por agentes microbianos e parasitários 233
Anexo - siglas utilizadas ......................................................247
Referências .......................................................................249
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Distribuição típica de compostos sólidos ...............................23
Figura 2.1 Consumo de OD com o tempo, após o
lançamento de esgoto......................................................38
Figura 2.2 Reaeração com o tempo, após o lançamento de esgoto ..........39
Figura 2.3 Curva de depleção de oxigênio ...........................................40
Figura 2.4 Zonas do curso de água após lançamento de esgoto ..............42
Figura 2.5 Depleção total de oxigênio .................................................43
Figura 2.6 Modelo simplificado do fenômeno de autodepuração ..............46
Figura 6.1 Diagrama esquemático do filtro biológico..............................91
Figura 6.2 Esquemas de recirculação ..................................................96
Figura 6.3 Reator biológico rotativo de contato - RBC (acionado a ar) ...101
Figura 7.1 Variação das massas de substrato ......................................117
Figura 8.1 Lagoa facultativa...............................................................153
Figura 8. 2 Gráfico de Marais para projetos de lagoas facultativas ...........170
Figura 11.1 Fase líquida ....................................................................222
Figura 11.2 Tratamento do lodo ..........................................................223
Figura 11.3 Garrafas coletoras em profundidade ...................................226
Figura 11.4 Draga de Petersen ...........................................................226
Figura 11.5 Draga de Eckman ............................................................226
Figura 11.6 Disco Secchi ....................................................................227

LISTA DE TABELAS
Tabela 8.1 Taxas de aplicação de carga orgânica ..............................163
Tabela 9.1 Relação temperatura-tempo de digestão ..........................184
Tabela 11.1 Preservação de amostras por parâmetro de interesse .........228
Tabela 12.1 Microorganismos causadores de doenças ..........................241
Tabela 12.2 Grupos de doença (AMAE)...............................................242

Tratamento de esgotos - Apresentação
Apresentação
A dinâmica social dos tempos de globalização exige dos profissionais atualizações constantes.
Até mesmo as áreas tecnológicas de ponta ficam ultrapassadas em ciclos cada vez mais curtos, o que
gera desafios renovados a cada dia e obriga a educação a encontrar novas e rápidas respostas.
Nesse cenário, impõe-se a educação continuada, a qual exige que os profissionais busquem
atualização constante - e os docentes e participantes dos cursos do Serviço Nacional de
Aprendizagem Industrial - Departamento Regional do Rio de Janeiro, SENAI-RJ, incluem-se
nessas novas demandas sociais.
É preciso, portanto, promover, tanto para os docentes como para os participantes da edu-
cação profissional, condições que propiciem o desenvolvimento de novas formas de ensinar e
aprender, favorecendo o trabalho de equipe, a pesquisa, a iniciativa e a criatividade, entre outros
aspectos, e ampliando suas possibilidades de atuar com autonomia e de forma competente.
Como parte desse esforço para atender às necessidades do mercado de trabalho, a Com-
panhia Estadual de Águas e Esgotos - CEDAE e o Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial
Departamento Regional do Rio de Janeiro - SENAI-RJ organizaram o curso de Tratamento de
Esgotos em conformidade com as exigências legais da política de treinamento das pessoas que
atuam nos processos dessa área industrial. Visa-se, assim, oferecer aos profissionais a oportu-
nidade de desenvolver as competências técnicas fundamentais à execução de suas atividades.
Este material didático tem como finalidade principal servir como apoio à aprendizagem e o
seu conteúdo básico está estruturado em 12 unidades, sendo as nove primeiras responsáveis pelos
principais processos de tratamento de esgoto, na sequência em que eles se apresentam na estação de
tratamento (ETE) e as três últimas responsáveis por informações complementares sobre manutenção
de equipamentos, controle de qualidade do produto e saúde. Ao final encontra-se um quadro com
o significado das siglas aqui utilizadas e mais comumente empregadas nesse tipo de operação.
A CEDAE e o SENAI-RJ esperam que você, participante, alcance excelente proveito dos con-
teúdos aqui apresentados e que, ao utilizar as novas aprendizagens no seu dia-a-dia, o resultado
seja uma prática profissional mais competente e também consciente da importância do trata-
mento adequado de esgotos para a saúde da população e para a preservação do meio ambiente.
Compreenda que seu trabalho deve ser realizado sempre com segurança e qualidade.
SENAI-RJ 11

Tratamento de esgotos - Uma palavra inicial
Uma palavra inicial
Meio ambiente...
Saúde e segurança no trabalho...
O que é que nós temos a ver com isso?
Sabemos a resposta, mas nunca é demais refletir sobre esses dois pontos que merecem
destaque: a relação entre o processo produtivo e o meio ambiente, além da questão da saúde e da
segurança no trabalho.
As indústrias e os negócios são a base da economia moderna. Produzem os bens e serviços
necessários e dão acesso a emprego e renda, mas, para atender a essas necessidades, precisam usar
recursos e matérias-primas. Os impactos no meio ambiente, muito freqüentemente, decorrem
do tipo de indústria existente no local, do que ela produz e, principalmente, de como produz.
É preciso entender que todas as atividades humanas transformam o ambiente. Estamos sempre
retirando materiais da natureza, transformando-os e depois jogando o que “sobra” de volta no ambiente
natural. Ao retirar do meio ambiente os materiais necessários para produzir bens, altera-se o equilíbrio
dos ecossistemas e arrisca-se chegar ao esgotamento de diversos recursos naturais que não são
renováveis ou, quando o são, têm sua renovação prejudicada pela velocidade da extração, superior à
capacidade da natureza de se recompor. É necessário fazer planos de curto e longo prazo para diminuir os
impactos que o processo produtivo causa na natureza. Além disso, as indústrias precisam se preocupar
com a recomposição da paisagem e ter em mente a saúde dos seus trabalhadores e da população que
vive ao seu redor.
Com o crescimento da industrialização e sua concentração em determinadas áreas, o problema da
poluição aumentou. A questão da poluição do ar e da água é bastante complexa, pois as emissões
poluentes se espalham de um ponto fixo para uma grande região, dependendo dos ventos, do curso da
água e das demais condições ambientais, tornando difícil localizar, com precisão, a origem do
problema. No entanto, é importante repetir que quando as indústrias depositam no solo os resíduos,
quando lançam efluentes sem tratamento em rios, lagoas e demais corpos hídricos, estão causando
danos ao meio ambiente.
SENAI-RJ 13

O uso indiscriminado dos recursos naturais e a contínua acumulação de lixo mostram a
falha básica de nosso sistema produtivo: ele opera em linha reta. Extraem-se as matérias-primas
por meio de processos de produção desperdiçadores, que produzem subprodutos tóxicos.
Fabricam-se produtos de utilidade limitada que, finalmente, viram lixo, o qual se acumula nos
aterros. Produzir, consumir e descartar bens dessa forma obviamente não é sustentável.
Enquanto os resíduos naturais (que não podem, propriamente, ser chamados de “lixo”)
são absorvidos e reaproveitados pela natureza, a maioria dos resíduos deixados pelas indústrias
não têm aproveitamento para qualquer espécie de organismo vivo e, para alguns, pode até ser
fatal. O meio ambiente pode absorver resíduos, redistribuí-los e transformá-los. Mas, da mes-
ma forma que a Terra possui uma capacidade limitada de produzir recursos renováveis, sua
capacidade de receber resíduo também é restrita e a de receber resíduo tóxico é praticamente
inexistente.
Ganha força, atualmente, a idéia de que as empresas devem ter procedimentos éticos que
considerem a preservação do ambiente como uma parte de sua missão. Isto quer dizer que se
devem adotar práticas que incluam tal preocupação, introduzindo processos que reduzam o uso
de matérias-primas e energias, diminuam os resíduos e impeçam a poluição.
Cada indústria tem suas próprias características. Mas já sabemos que a conservação de
recursos é importante. Qualquer indústria deve então ter crescente preocupação com a qualidade,
durabilidade, possibilidade de conserto e vida útil de seus produtos.
As empresas precisam não apenas continuar reduzindo a poluição, mas também buscar novas
formas de economizar energia, melhorar os efluentes, reduzir o lixo e também o uso de matérias-
primas. Reciclar e conservar energia são atitudes essenciais no mundo contemporâneo.
É difícil ter uma visão única que seja útil a todas as empresas. Cada uma enfrenta desafios
diferentes e pode se beneficiar de sua própria visão de futuro. Ao olhar para o futuro, podemos
decidir quais alternativas são mais desejáveis e trabalhar com elas.
No entanto, tanto os indivíduos quanto as instituições só mudarão suas práticas quando
acreditarem que seu novo comportamento lhes trará benefícios - sejam eles financeiros, para sua
reputação e imagem ou para sua segurança.
A mudança de hábitos não é algo que possa ser imposto. Deve ser uma escolha de pessoas
bem-informadas a favor de bens e serviços sustentáveis. A tarefa que se impõe é a de criar
condições que melhorem a capacidade das pessoas escolherem, usarem e disporem de bens e
serviços de forma sustentável.
Além dos impactos causados na natureza, diversos são os malefícios à saúde humana
provocados pela poluição do ar, dos rios e mares, assim como são inerentes aos processos
produtivos alguns riscos à saúde e à segurança do trabalhador. Atualmente, os acidentes de
trabalho constituem uma questão que preocupa os empregadores, empregados e governantes, uma
vez que suas conseqüências afetam a todos.
14 SENAI-RJ

De um lado, é necessário que os trabalhadores adotem um comportamento seguro no
trabalho, usando os equipamentos de proteção individual e coletiva; de outro, cabe aos
empregadores prover a empresa com esses equipamentos, orientar quanto ao seu uso, fiscalizar
as condições da cadeia produtiva e a adequação dos equipamentos de proteção.
A redução do número de acidentes só será possível à medida que cada um - empregado,
empregador e governo - assuma, em todas as situações, atitudes preventivas capazes de
resguardar a segurança de todos.
Devemos considerar também que cada indústria possui um sistema produtivo próprio
e, portanto, é necessário analisá-lo em sua especificidade para determinar seu impacto sobre
o meio ambiente e a saúde e os riscos que o sistema oferece à segurança dos trabalhadores,
propondo alternativas que possam levar à melhoria das condições de vida de todos.
Da conscientização, partimos para a ação: cresce cada vez mais o número de países, empre-
sas e indivíduos que vêm desenvolvendo ações que contribuem para proteger o meio ambiente
e cuidar da nossa saúde. Mas, isso ainda não é suficiente... faz-se necessário ampliar tais ações,
e a educação é um valioso recurso que pode e deve ser usado para atingir esse objetivo. Assim,
iniciamos nosso curso conversando sobre o meio ambiente, a saúde e a segurança no trabalho,
lembrando que, no exercício profissional diário, o operador deve agir de forma harmoniosa
com o ambiente, zelando também pela segurança e saúde de todos no trabalho.
Agora tente responder novamente à pergunta que inicia este texto. Meio ambiente, saúde e
segurança no trabalho - o que é que eu tenho a ver com isso? Depois é partir para a ação. Cada
um de nós é responsável. Vamos fazer a nossa parte?
POLÍTICA INSTITUCIONAL DE MEIO AMBIENTE DA NOVA CEDAE I -
Dos princípios:
1. Visão sistêmica da questão ambiental que permita o planejamento de ações integradas
em conformidade com o conceito de desenvolvimento sustentável.
2. Obediência à legislação ambiental, que deve ser vista como instrumento para que a
Nova Cedae atinja os seus objetivos.
3. Planejamento das ações que vise a preservação, conservação e recuperação dos re-
cursos hídricos de forma sustentável.
4. Promoção de capacitação, treinamento e participação em ações de educação ambi-
ental, no que se refere às atividades da Companhia, que visem ao aperfeiçoamento de
processos e incorporação de novas tecnologias na busca da melhoria contínua.
5. Parceria institucional com entidades que desenvolvam atividades diretamente rela-
cionadas à conservação e preservação do meio ambiente.
SENAI-RJ 15

6. Consolidação e disseminação interna e externamente da cultura, conhecimentos e
experiências relacionadas com o meio ambiente na Nova Cedae.
7. Máximo rigor com o veto a produtos e serviços aplicados em obras e atividades que
não resguardem a qualidade ambiental.
8. Valorização e fomento à pesquisa, desenvolvimento e consolidação de tecnologia,
voltados à conservação do meio ambiente, principalmente dos recursos hídricos.
II - Dos objetivos:
1. Estabelecer princípios, critérios, diretrizes e conceitos que orientem a Nova Cedae
na condução das atividades e ações que tenham como meta alcançar excelência na
prestação de serviços de saneamento ambiental e uma melhor qualidade de vida e
bem-estar social para a população da área de atuação desta Companhia.
2. Definir responsabilidades, alinhar conceitos e estabelecer posturas para toda a Com-
panhia, principalmente para áreas diretamente envolvidas com a questão ambiental e
no relacionamento com órgãos e instituições afins, mercado e a sociedade em geral.
3. Criar condições para disseminar e consolidar os conceitos e atividades da Companhia
relativas ao meio ambiente junto à comunidade interna e externa, visando:
• a educação sanitária e ambiental;
• o cumprimento da legislação pertinente;
• o relacionamento adequado com órgãos e instituições que regulamentam a questão
ambiental, principalmente nos assuntos relacionados com os recursos hídricos.
III - Das diretrizes estratégicas:
1. Todos os projetos devem contemplar:
• uso racional e desenvolvimento sustentado dos recursos hídricos;
• conservação, proteção e recuperação do meio ambiente;
• viabilidade técnica, econômica, financeira, ambiental e social;
• atendimento à legislação ambiental;
• envolvimento sistemático dos órgãos gerenciais regionais da Companhia no tratamen-
to e decisões das questões ambientais das suas respectivas bacias hidrográficas; e
• busca da certificação das atividades da Companhia pela ISO 14000.
16 SENAI-RJ

2. O relacionamento com os órgãos oficiais gestores do meio ambiente, entidades da
sociedade civil e com o mercado deve ser pautado por:
1. ética;
2. transparência;
3. espírito de cooperação constante e sinergia; e
4. empenho na recuperação, proteção e conservação da quantidade e qualidade dos recur-
sos hídricos e racionalização do uso de recursos naturais e combate ao desperdício.
3. A Nova Cedae deve agir:
• pró-ativamente no sentido de marcar a sua imagem como uma Companhia que se ca-
racteriza pela preocupação com o meio ambiente e com o saneamento ambiental;
• pró-ativamente na formulação e aperfeiçoamento da legislação ambiental.
4. Todas as ações e iniciativas relativas ao meio ambiente devem ser executadas de forma
descentralizada pelos órgãos gerenciais:
• seguindo diretrizes padronizadas, quando fizerem seus contatos, de assuntos rotinei-
ros, diretamente com órgãos externos;
• em sintonia com a diretoria colegiada, quando fizerem seus contatos, de assuntos não
rotineiros, diretamente com órgãos externos;
• lembrando que o processo de verificação da viabilidade ambiental é parte integrante
dos planos diretores e que os projetos devem ser elaborados no âmbito das respec-
tivas diretorias, com assessoria da Superintendência de Gestão Ambiental - SGA e
da Assessoria Jurídica - AJUR, no que couber;
• que devem consolidar equipe especializada para coordenar e apoiar ações na elabo-
ração dos estudos de viabilidade ambiental; e
• que terão participação direta nas atividades de licenciamento e de obtenção de outorga
executadas pela SGA.
IV. Das disposições finais:
1. A comissão designada pela O.S. no
8.252, de 14 de abril de 2004, responsável pela
elaboração dessa Política, passa a ser denominada Grupo Executivo de Meio Ambi-
ente - GEMA.
2. Será da competência do GEMA propor, implementar, acompanhar e avaliar a eficá-
cia do Sistema de Gestão Ambiental, bem como o seu desempenho ambiental, em
consonância com a Política Institucional de Meio Ambiente da Nova Cedae e o seu
Regimento Interno.
(Aprovada na Reunião de Diretoria de 28 de junho de 2004)
SENAI-RJ 17

Características dos
esgotos sanitários
Nesta unidade...
Características físicas
Características químicas
Características biológicas
1

Tratamento de esgotos - Características dos esgotos sanitários
1. Características
dos esgotos sanitários
Vamos iniciar conhecendo um pouco sobre as características físicas, químicas e biológicas do
que denominamos genericamente de esgotos sanitários. Também conhecidos como “águas
servidas”, “águas residuárias”, “despejos líquidos”, “esgotos” ou “efluentes líquidos”, esses efluentes
são resíduos líquidos resultantes da utilização doméstica ou industrial da água de abastecimento.
Como carregam substâncias agressivas ao meio ambiente adicionadas durante o próprio
processo de utilização da água, devem ser encaminhados a um destino final adequado
(eventualmente após tratamento). Por conseguinte, é indispensável conhecer a natureza destas
substâncias e qual o efeito de seu lançamento no meio ambiente para escolher a forma de descarte
que minimize os danos ambientais.
Aqui vamos abordar com maior ênfase as características de um determinado tipo de
efluente líquido: os esgotos sanitários de origem domiciliar. Essas características variam de
região para região, de acordo com diversos fatores como clima, hábitos da população, dis-
ponibilidade de água potável e outros, porém sem se afastarem demasiadamente de certos
valores centrais.
Tais características decorrem de substâncias ou impurezas adicionadas à água durante a
sua utilização e são classificadas em físicas, químicas e biológicas, de acordo com o agente
introduzido no processo.
1.1 Características físicas
As características físicas dos esgotos sanitários de origem domiciliar a serem observadas são:
presença de matéria sólida, temperatura, cor e odor.
SENAI-RJ 21

1.1.1 Presença de matéria sólida
O esgoto consiste basicamente de água. O conteúdo de matéria sólida raramente ultrapassa 0,1
% da massa total do efluente. Portanto, a água representa 99,9 % deste total. Contudo, a
presença de sólidos, mesmo em porcentagem reduzida, assume grande importância sanitária em
virtude de seus efeitos nocivos sobre o meio ambiente. Estes sólidos, além de serem adicionados
durante a utilização da água, podem provir de infiltrações na rede de esgotos e de substâncias
dissolvidas na própria água de abastecimento.
Sólidos totais
O conteúdo total de sólidos em uma amostra de esgotos, denominado sólidos totais, é
definido como o resíduo remanescente após evaporação a 105ºC da totalidade da água contida em
um volume conhecido da amostra. Geralmente é expresso em mg/L.
Os sólidos totais podem ainda ser subdivididos em: sólidos em suspensão ou dissolvidos e
sólidos fixos ou voláteis.
Na primeira subdivisão, temos:
• Sólidos em suspensão (RNF) - são aqueles que ficam retidos no meio filtrante quando
se submete um volume conhecido de amostra à filtragem. O meio filtrante é escolhido
de forma que o diâmetro mínimo da partícula retida seja de 0,1µ. O nome “sólidos em
suspensão”, tem sido considerado inadequado, considerando-se que a determinação
é feita por filtração e que partículas sólidas de diâmetro aparente inferior a 0,1µ não
ficam retidas no filtro. Modernamente, sugere-se sua substituição pela expressão mais
apropriada “Resíduo Não-Filtrável”, ou RNF.
• Sólidos dissolvidos - são obtidos pela diferença entre os valores das massas de sólidos
totais e de sólidos em suspensão ou RNF. Sendo assim, e considerando a forma como
foram determinados, os sólidos dissolvidos incluem, além das substâncias presentes
em solução verdadeira, uma certa massa de substâncias em suspensão coloidal.
Entendemos que a denominação sólidos dissolvidos parece imprópria, sendo mais
pertinente a designação sólidos filtráveis. Entretanto, por ser mais usual, vamos
adotá-la em nosso estudo.
22 SENAI-RJ

Na segunda maneira de subdividir os sólidos totais, e que pode ser aplicada tanto aos RNF
quanto aos sólidos dissolvidos, temos:
• Sólidos fixos (inertes) - são definidos como o resíduo remanescente após o total de
sólidos da amostra ter permanecido em estufa aquecida à temperatura de 600 ºC por
30 minutos.
• Sólidos voláteis - já a massa de sólidos voláteis é obtida por diferença entre as massas
de sólidos totais e fixos, posto que sólidos voláteis são aqueles perdidos por volatil-
ização durante a determinação da massa de sólidos fixos.
De uma forma geral os sólidos fixos servem, em primeira aproximação, como indicador da
parcela de substâncias minerais contidas na amostra, enquanto os voláteis podem servir, de
forma grosseira, como indicação da parcela de matéria orgânica.
Observe na Figura 1.1 as concentrações de matéria sólida tipicamente encontradas em
uma amostra de esgoto doméstico, assim como as porcentagens em que usualmente se dis-
tribuem.
Figura 1.1 - Distribuição típica de compostos sólidos
Além das análises descritas para medir as concentrações em mg/L de matéria sólida pre-
sente no esgoto, usa-se ainda a determinação dos denominados sólidos decantáveis. Medidos
em ml/L, eles são definidos como o volume ocupado pelos sólidos sedimentados, após decan-
tação de 1 hora, em vasilhame padrão denominado Cone Imhoff. Trata-se de análise expedita
normalmente realizada pelo próprio operador de uma estação de tratamento de esgotos e
também extremamente útil como ferramenta de controle de eficiência de determinadas uni-
dades de tratamento. No entanto, apesar de tradicional, há que se notar que sua denominação
é errônea, sendo mais correta a de sólidos sedimentáveis (posto que partículas sólidas não
decantam, sedimentam).
SENAI-RJ 23

1.1.2 Temperatura
Em geral, a temperatura do esgoto doméstico é ligeiramente mais elevada que a da água
de abastecimento, em virtude da adição de água quente aos despejos. No Brasil ela costuma
variar de região para região, porém mantendo-se quase sempre na faixa entre 15ºC e 25ºC.
A temperatura é uma característica importante porque pode gerar modificações na biota do
corpo receptor de um despejo que tenha temperatura muito diferente da natural do corpo d’água
provocando aumento ou redução da rapidez das reações químicas e do metabolismo bacteriano.
Além disso, a variação da temperatura exerce influência sobre a solubilidade dos gases,
especialmente o oxigênio.
Biota: conjunto de seres vivos de um determinado ecossistema.
Corpo receptor: qualquer coleção de água superficial que recebe o lançamento de
efluentes líquidos.
1.1.3 Cor
A cor do esgoto doméstico serve como indicador
de seu estado de septicidade. Em geral, o esgoto novo
ou fresco apresenta coloração cinza claro. À proporção
que vai envelhecendo, sua coloração se torna castanha
ou marrom e a matéria orgânica presente começa a ser
atacada pelas bactérias existentes no próprio esgoto,
com a concomitante redução do teor de oxigênio dis-
solvido. Na medida em que prosseguem as reações de
decomposição da matéria orgânica, aumenta o con-
sumo do oxigênio dissolvido e sua concentração pode
cair a zero. Isto faz com que o esgoto entre no chamado
estado séptico, atingindo a coloração negra.
A cor dos despejos industriais depende do tipo de
indústria, da matéria-prima empregada e do processo
industrial. Em geral, cada tipo de despejo apresenta cor
peculiar, que pode variar, no mesmo despejo, em de-
corrência da natureza da operação industrial executada
em uma dada ocasião.
24 SENAI-RJ
Septicidade:
qualidade
ou caráter de
séptico; que causa
putrefação ou infecção.
Variações ines-
peradas de cor
significam adi-
ção de um produto não-
habitual e podem impli-
car em modificações nas
demais características dos
despejos.

1.1.4 Odor
O odor do esgoto sanitário deve-se aos gases produzidos pela decomposição da matéria
orgânica. O esgoto recém-produzido apresenta odor desagradável, porém não tão repulsivo
quanto o produzido pelo esgoto séptico quando, após a queda do teor de oxigênio dissolvido
a zero, determinados microrganismos passam a decompor a matéria orgânica com elevada
produção de gás sulfídrico, que se desprende do líquido, provocando a corrosão dos condutos
e um cheiro repugnante.
As considerações anteriormente apresentadas em relação à cor dos despejos industriais
também se aplicam ao seu odor.
1.2 Características químicas
A composição química das diversas substâncias presentes no esgoto doméstico é extremamente
variável, pois depende de diversos fatores que incluem os hábitos da população. Ultimamente, com
a crescente variedade de novos produtos químicos para uso doméstico disponíveis no mercado, o
grau de complexidade da composição química das substâncias presentes nos esgotos
tipicamente domésticos tem aumentado significativamente, sendo exemplo notório a presença
de detergentes em concentrações cada vez maiores.
Quanto aos despejos industriais, sua composição química também depende
essencialmente do tipo de indústria, da matéria-prima utilizada e do processo industrial. É,
portanto, bastante variável. Há despejos industriais com características tipicamente
inorgânicas (indústrias metalúrgica, siderúrgica, e outras) e orgânicas (indústrias de alimentos,
frigoríficos, laticínios, etc.). Existem ainda indústrias que geram efluentes de ambos os tipos
(indústria química, petroquímica, refinarias, etc.).
A seguir, vamos abordar apenas os compostos ou categorias de compostos que, em função de
suas características, podem exercer alguma influência no corpo receptor ou nos processos de
tratamento de esgotos.
SENAI-RJ 25

1.2.1 Substâncias inorgânicas
As substâncias inorgânicas presentes nos esgotos não possuem grande importância
sanitária, exceto se forem tóxicas.
A presença de substâncias tóxicas, freqüente nos despejos industriais, é raramente
constatada nos esgotos domésticos em concentrações que possam afetar a biota do corpo
receptor ou a saúde de pessoas ou animais.
Dentre as substâncias inorgânicas usualmente encontradas nos esgotos domésticos são
importantes, do ponto de vista da engenharia sanitária, os compostos de nitrogênio, fósforo
e enxofre.
Compostos de nitrogênio e fósforo
A importância desses compostos decorre do fato de serem nutrientes básicos para as algas.
Como tal, se forem descarregados em excesso em corpos receptores com certas características, tais
como lagos ou estuários de pequena renovação de água, podem contribuir para que haja
excessiva proliferação de algas, dando margem ao fenômeno denominado eutrofização do corpo
líquido. Neste caso pode ser necessária a remoção de tais compostos antes do lançamento do
efluente sanitário ao corpo receptor.
Compostos de enxofre
Compostos de enxofre são importantes pela facilidade que apresentam de serem reduzidos
bioquimicamente em condições anaeróbicas a gás sulfídrico por organismos específicos
(sulfobactérias). O gás sulfídrico (H2S), além de apresentar mau cheiro característico e ser
extremamente tóxico em elevadas concentrações, pode ser oxidado bioquimicamente a ácido
sulfúrico (H2SO4) e causar sérios problemas de corrosão nas galerias de esgoto.
1.2.2 Matéria orgânica
Uma porcentagem elevada dos sólidos contidos nos esgotos domésticos e em certos despejos
industriais é formada por matéria orgânica. Estes compostos têm enorme importância sanitária
devido à possibilidade de serem estabilizados através da oxidação bioquímica aeróbia (ou seja: serem
consumidos como alimento por organismos presentes no corpo receptor que fazem uso de oxigênio
26 SENAI-RJ

em seu metabolismo). Em função disso o consumo de matéria orgânica pode reduzir a concentração
de oxigênio dissolvido dos corpos receptores a níveis impróprios à vida das espécies que necessi-
tam de oxigênio livre para subsistir (organismos aeróbios), provocando assim um forte desequilíbrio
na distribuição de espécies do ecossistema constituído pelo corpo receptor desses esgotos.
Os principais grupos de substâncias orgânicas presentes nos esgotos são:
• proteínas (40% a 60 %);
• carboidratos (25% a 50 %); e
• matérias graxas (10 %).
A uréia também é encontrada em proporções razoáveis, porém apenas no esgoto fresco,
devido à sua tendência de se decompor rapidamente (e gerar compostos de nitrogênio).
Além destas substâncias, existem outras, em menor proporção, que se apresentam sob
forma bastante variada, ou seja, desde moléculas muito simples até aquelas de extrema com-
plexidade estrutural. Podemos citar, entre elas, algumas de importância sanitária, tais como
fenóis, detergentes e alguns pesticidas. Nos últimos anos tem sido constatada, nos esgotos, a
presença destas últimas substâncias em concentrações cada vez mais representativas.
Avaliação do conteúdo da matéria orgânica
Em função da extrema variedade e da alta complexidade molecular das substâncias orgânicas
presentes nos esgotos, uma análise quantitativa de tais substâncias torna-se praticamente
impossível devido à dificuldade de execução e ao seu alto custo.
Por essa razão foi desenvolvido um método prático para avaliar, ou quantificar
indiretamente, o conteúdo orgânico de uma amostra de esgoto.
Ao reconhecer que o maior inconveniente causado pela presença de matéria orgânica no
esgoto é a sua capacidade de consumir, por oxidação bioquímica, o oxigênio existente no corpo
receptor, considera-se que uma avaliação indireta de seu conteúdo possa consistir, justamente, na
medida da quantidade de oxigênio necessário para estabilizá-la bioquimicamente. Esse
processo oferece dupla vantagem, ou seja:
• avaliar, apenas, a quantidade de matéria orgânica biodegradável, isto é, aquela que
contribui diretamente para o consumo do oxigênio livre no corpo receptor; e
• medir a quantidade de oxigênio necessária à estabilização da matéria orgânica, isto
é, a quantidade do oxigênio do corpo receptor que será consumida.
Para compreender como tal medida se torna possível, é preciso entender o processo pelo qual
o oxigênio é consumido no corpo receptor. Com esse objetivo, vamos então examinar, ainda
que superficialmente, o metabolismo dos organismos aeróbios.
SENAI-RJ 27

Os organismos aeróbios utilizam o oxigênio livre (não-combinado) dos ambientes em que
vivem para a manutenção do seu ciclo vital. Todos os animais superiores, além de muitas espécies
de microrganismos, são seres aeróbios, organismos que se utilizam do oxigênio disponível no
ambiente para reagir com a matéria orgânica e fazer dela fonte de energia e matéria prima para
gerar material celular. Sua energia vital é obtida, exatamente, pela oxidação bioquímica de
parte da matéria orgânica. O processo bioquímico pelo qual ocorre a oxidação é muito
complexo e se denomina metabolismo.
Embora complexa, a produção de energia vital pelo processo metabólico pode ser com-
parada, grosseiramente, com o desempenho de um motor à combustão, no qual são introduzidos
oxigênio e combustível (alimento, no caso do metabolismo). Através da combustão (oxidação),
a energia é liberada e os produtos decorrentes da queima, ou seja, as substâncias oxidadas, são
descarregadas no ambiente. No processo metabólico, a matéria orgânica (alimento) é biodegra-
dada (combinada bioquimicamente com o oxigênio livre para produzir a energia necessária
à manutenção da vida) sendo eliminada para o ambiente na forma de produtos parcialmente
oxidados (excrementos), ainda como matéria orgânica, porém em um estágio de estabilização
mais elevado.
Os fenômenos descritos ocorrem em qualquer ambiente em que coexistam alimentos, seres
aeróbios e oxigênio livre. Por exemplo: se um despejo com alto conteúdo de matéria orgânica
biodegradável (alimento) for lançado em um corpo de água com elevado teor natural de oxigênio
dissolvido, os organismos aeróbios existentes no corpo líquido e no próprio despejo,
encontrando condições ambientais propícias, vão se multiplicar rapidamente e consumir o
oxigênio disponível. Caso as circunstâncias permitam, eles irão exaurir completamente o
oxigênio livre do corpo receptor, causando sérios prejuízos ecológicos.
Demanda bioquímica de oxigênio (DBO)
Um dos métodos desenvolvidos para avaliar o conteúdo orgânico de uma amostra de
esgoto, a seguir descrito de forma simplificada, é uma análise denominada Demanda Bioquímica
de Oxigênio (DBO). Na verdade, a DBO possibilita a transposição para laboratório do próprio
fenômeno que se processa na natureza. Vejamos como realizá-la:
• colher um certo volume de amostra de esgoto e diluí-la em um volume conhecido de água
destilada, na qual foi previamente dissolvido oxigênio em uma concentração conhecida;
• incubar essa amostra por um período fixo (usualmente cinco dias) e em temperatura
constante (20ºC);
• transcorrido este período, medir a concentração de oxigênio dissolvido e encontrar,
por diferença, a quantidade de oxigênio utilizada para estabilizar bioquimicamente
a matéria orgânica contida no volume da amostra utilizada; e
28 SENAI-RJ

• com base na quantidade de oxigênio utilizada para estabilizar bioquimicamente a
matéria orgânica presente no volume de amostra analisado, calcular proporciona-
lmente a quantidade necessária para estabilizar a matéria orgânica contida em um
litro de esgoto; assim, a DBO é encontrada em mg/L.
Como os esgotos domésticos já contêm elevado número de microrganismos
aeróbios, não é necessário semeá-los no frasco a ser incubado. Na análise
de despejos industriais, porém, esse procedimento geralmente é imprescin-
dível.
A DBO obtida conforme acima descrito também é denominada “DBO a cinco dias” ou
DBO5. Isso não significa que o consumo de oxigênio deixe de existir depois de cinco dias. Na
verdade, o consumo só vai cessar após um período de cerca de 20 dias. Mas, aguardar todo esse
tempo para conhecer os resultados de uma análise de laboratório pode ser de pouca valia para
executar, por exemplo, o controle da operação de uma estação de tratamento de esgotos. Por
isso foi adotado o período de cinco dias como padrão, considerando que, após esse tempo, cerca
de 2/3 do consumo total de oxigênio já foi exercido e a maior parte dos compostos orgânicos
carbonatados já se encontra estabilizada, restando, apenas, em sua maioria, os compostos
nitrogenados.
A Demanda Bioquímica de Oxigênio é um parâmetro de importância fundamental para
os diversos processos de tratamento de esgoto. Portanto, é essencial compreender os
seus princípios básicos.
Demanda química de oxigênio (DQO)
Apesar de ser considerado como padrão, o período de cinco dias para obter o resultado
de uma análise de DBO pode representar uma espera muito longa ou ser de pouca utilidade
quando se pretende avaliar a necessidade de oxigênio para estabilizar a totalidade das substân-
cias orgânicas de uma amostra (e não apenas a fração biodegradável). Para enfrentar situações
desse tipo foi então desenvolvido outro método de análise denominado Demanda Química
de Oxigênio (DQO).
Nesta análise utiliza-se um enérgico agente oxidante, normalmente o dicromato de po-
tássio ou permanganato de potássio, em meio ácido, para oxidar a totalidade dos compostos
orgânicos presentes no esgoto e, assim, calcular a quantidade de oxigênio consumida. Como,
SENAI-RJ 29

exceto em casos muito especiais, mais compostos são oxidados por via química do que por via
bioquímica, os resultados da DQO são, em geral, maiores do que os obtidos da DBO de uma
mesma amostra.
Para muitos tipos de esgoto é possível correlacionar os resultados da DBO com os da
DQO, o que é vantajoso, pois a análise da DQO é executada em três horas enquanto a da
DBO necessita de cinco dias de espera.
Carbono orgânico total (COT ou TOC)
Uma avaliação direta do conteúdo orgânico de uma amostra de despejo pode ainda ser
obtida através do parâmetro denominado Carbono Orgânico Total (COT), que mede a concen-
tração, em mg/L, do elemento carbono ligado a moléculas orgânicas. A análise é efetuada com
o uso de equipamentos especiais que levam à combustão controlada todo o conteúdo de um
pequeno volume de amostra e possibilitam medir a massa de gás carbônico assim gerada. Sua
utilização é rara para esgotos sanitários, sendo mais comum em despejos industriais.
1.3 Características biológicas
Do ponto de vista sanitário, as características biológicas são aquelas relativas aos principais
grupos de microrganismos presentes nos esgotos, em especial os patogênicos e aqueles utilizados
quer nos processos biológicos de tratamento de esgotos, quer como indicadores de poluição.
1.3.1 Principais grupos de microrganismos
presentes no esgoto
Veremos dois grupos: os protistas e os vírus.
Protistas
Os protistas constituem o grupo mais importante de microrganismos usualmente encon-
trados nos esgotos domésticos; em seguida estão os vírus. Vejamos a sua importância para a
engenharia sanitária. Fazem parte desse grupo as bactérias, as algas e os protozoários.
30 SENAI-RJ

Bactérias
Certamente são as mais importantes, não somente pelo fato de haver entre elas diversas
espécies patogênicas, transmissoras das chamadas doenças de veiculação hídrica, como
também pelo extraordinário papel que desempenham nos processos de tratamento
biológico, promovendo a estabilização da matéria orgânica.
Entre as bactérias, encontram-se os organismos do grupo coliforme, cuja utilidade
será discutida adiante.
Algas
Existem em pequena quantidade nos esgotos domésticos, mas podem ser encontradas
em elevadíssimas concentrações nos efluentes das chamadas lagoas de estabilização.
A presença de algas em grande quantidade em um efluente lançado a um corpo receptor
pode resultar sérios inconvenientes para este corpo receptor seja pelos problemas causados à
captação eventual de água para abastecimento, seja pelo fenômeno conhecido como
floração de algas, comum em corpos de água com elevada concentração de nutrientes
(corpos de água eutrofizados).
Protozoários
Os protozoários existentes no esgoto e de interesse para a engenharia sanitária incluem
amebas, flagelados e ciliados livres. Esses organismos se alimentam de bactérias e outros
parasitas; são considerados essenciais para a manutenção do equilíbrio biológico, em
processos de tratamento biológico.
Vírus
A importância dos vírus para a engenharia sanitária se deve à
patogenicidade de certas espécies. Eles são altamente resistentes ao
tratamento biológico e aos processos usuais de desinfecção, podendo
subsistir por longo tempo nos esgotos ou nos corpos receptores. As
experiências têm mostrado que a sua remoção é extremamente difí-
cil; por isso, nos dias atuais, várias pesquisas estão em andamento
com a finalidade de buscar soluções para o problema.
Patogenicidade: é
a capacidade que
um organismo
possui de causar
doenças em outros
organismos.
SENAI-RJ 31

1.3.2 Organismos utilizados como indicadores
de poluição
Conforme mencionado, os esgotos domésticos contêm uma enorme variedade de
microrganismos, alguns dos quais patogênicos, que precisam ser controlados.
Quando certa vazão de esgotos é lançada em um corpo receptor, se o ambiente não for
propício à propagação dos organismos patogênicos, sua concentração vai paulatinamente
decrescendo seja por diluição, por morte ou decaimento bacteriano. Mas o isolamento e a
contagem desses seres exigiriam uma técnica de laboratório demorada, acurada e onerosa.
Procurou-se, então, encontrar um grupo de organismos, de fácil determinação e de contagem
simples em laboratório, que pudesse ser associado à poluição fecal, para servir como indica-
dor desse tipo de degradação. Com esse propósito foi selecionado o grupo dos organismos
coliformes.
Embora não sendo, em geral, patogênicos, os organismos do grupo coliforme passaram a
ser utilizados com indicadores de poluição fecal porque existem em abundância no intestino
humano e são excretados com as fezes. Isso significa que uma água com elevada contagem de
coliformes pode também conter organismos patogênicos, enquanto uma água isenta de
coliformes é considerada segura, do ponto de vista sanitário.
A medida da quantidade de organismos do grupo coliforme presentes em uma amostra
denomina-se colimetria. A técnica usualmente empregada para sua determinação consiste
no chamado teste presuntivo, baseado na capacidade dos coliformes, e apenas deles, de fer-
mentar a lactose, com produção de gás, quando incubados no meio de cultura adequado e em
temperatura conveniente. A incubação é realizada com diferentes diluições de uma mesma
amostra e os resultados são submetidos a uma análise estatística e expressos através da unidade
NMPcoli/100ml (Número Mais Provável de organismos do grupo coliforme encontrados em
100ml de amostra).
É possível, através de técnica específica, determinar em laboratório o NMP de
organismos coliformes de origem fecal cultivando-os em um meio não propí-
cio ao desenvolvimento de outras espécies. Esta determinação denomina-se
colimetria fecal.
32 SENAI-RJ

O resultado da colimetria não representa a concentração real dos organismos na amostra,
mas apenas uma estimativa baseada em análise estatística. Portanto, trata-se apenas de um
indicador de poluição. Caso seja desenvolvido um processo para eliminar unicamente coli-
formes, o que é possível do ponto de vista técnico, ainda assim a contaminação vai persistir,
pois os organismos patogênicos, eventualmente presentes, lá irão permanecer. Na verdade,
essa tentativa de eliminar uma ferramenta eficiente de controle só serviria para “esconder” a
contaminação.
Nas unidades referentes a tratamento biológico de efluentes orgânicos vol-
taremos ao estudo dos microrganismos com ênfase em seu metabolismo.
SENAI-RJ 33

Autodepuração dos
corpos de água
Nesta unidade...
Zonas características
Autodepuração
2

Tratamento de esgotos - Autodepuração dos corpos de água
2. Autodepuração dos
corpos de água
Um corpo de água, em seu estado natural, constitui um ecossistema. Nele coexistem
numerosos organismos que se relacionam entre si e com o próprio ambiente. Qualquer
modificação introduzida, seja nas espécies vivas, seja no ambiente, pode trazer conseqüências
nefastas que podem incluir a ruptura do equilíbrio ecológico.
No ecossistema, alguns seres vivos se alimentam de substâncias existentes no ambiente.
Outros se alimentam de organismos vivos, vegetais ou animais. Esta teia complexa de elementos
forma a chamada “cadeia alimentar”.
Com exceção dos chamados microrganismos anaeróbios, todos os demais que vivem no
corpo d’água necessitam de oxigênio livre (dissolvido no meio líquido) para realizar seu
metabolismo.
O oxigênio existe em abundância na atmosfera e tem a propriedade de ser solúvel em água. O
teor máximo (saturação) de oxigênio dissolvido (OD) na água depende de diversos fatores,
inclusive a temperatura.
Vale destacar que a 25ºC o teor de saturação de OD em água limpa é de 8,26 mg/L.
A existência de seres vivos no meio líquido implica o consumo de certa quantidade de OD.
Caso não houvesse o contínuo suprimento de oxigênio, a tendência seria baixar o teor de OD
até níveis que impossibilitassem a sobrevivência dos organismos. A morte de alguns peixes,
por exemplo, pode ocorrer em ambientes com teores de OD iguais ou inferiores a 5mg/L.
SENAI-RJ 37

Por outro lado, os cursos de água têm a capacidade de absorver oxigênio da atmosfera
(reaeração) para suprir aquele consumido no seu interior. Mas essa capacidade depende de
diversos fatores, dentre os quais:
• a temperatura;
• o estado de agitação das águas;
• o efeito dos ventos;
• a velocidade do curso de água; e
• o próprio teor de oxigênio dissolvido no líquido (quanto mais baixo o OD, mais rapi-
damente se dá a reaeração).
Além do oxigênio suprido diretamente pela atmosfera, o corpo líquido recebe
oxigênio fornecido pelas plantas aquáticas através do fenômeno denominado
fotossíntese a ser abordado adiante.
Portanto, em condições naturais, há equilíbrio entre o oxigênio consumido pelos seres vivos e o
oxigênio fornecido ao corpo líquido. Equilíbrio este que mantém o teor de OD em um nível estável.
Quando certa quantidade de esgoto é lançada em um corpo líquido, há uma tendência de
rompimento do equilíbrio devido à avidez do esgoto por oxigênio (DBO). Com o consumo de OD
pelo esgoto (a rigor, pelos organismos que se alimentam da matéria orgânica contida neste esgoto,
como veremos adiante), o nível de OD no corpo líquido diminui. Caso não houvesse reaeração a
tendência seria que este nível baixasse continuamente, no princípio com rapidez, depois de forma
mais lenta, até atingir níveis extremamente baixos conforme mostra a Figura 2.1, onde a abscissa
(t) representa o tempo decorrido após o lançamento do esgoto e a ordenada (c) a quantidade de
oxigênio consumida. O momento do lançamento do esgoto está caracterizado na figura como t0,
assim como a quantidade inicial de oxigênio no corpo líquido, c0. A linha pontilhada cs representa a
quantidade de oxigênio no ponto de saturação para esse corpo líquido.
Figura 2.1 -
Consumo de OD com
o tempo, após o
lançamento de esgoto
38 SENAI-RJ

O curso de água, no entanto, é capaz de recuperar oxigênio em virtude do fenômeno da
reaeração (reposição de oxigênio). A capacidade do líquido de receber oxigênio é função, entre
outros parâmetros, do próprio teor de OD: quanto menor este teor, maior será a diferença entre
ele e o teor de saturação e mais rápida será a captura de oxigênio. Como, à medida que o
oxigênio é reposto, menor se torna essa diferença, a rapidez com que o oxigênio é capturado
diminui quando o teor de OD cresce. Assim, a quantidade de oxigênio recuperada pelo curso de
água varia de acordo com a Figura 2.2.
Figura 2.2 - Reaeração com o tempo, após o lançamento de esgoto
Nessas condições, o teor de OD no curso de água sofre as influências opostas das duas
ações acima descritas: uma tendência a cair devido ao consumo e uma tendência a recuperarse
devido à reaeração.
No início do fenômeno, quando a massa de OD consumido é maior que a de OD recuperado,
o teor de OD no corpo líquido irá cair até atingir seu valor mínimo (ponto crítico). Mas, a partir
do momento que o consumo de OD tornar-se menor que a massa reposta por reaeração, seu
nível no corpo líquido irá subir até, eventualmente, recuperar as condições existentes antes
do lançamento. Portanto, o fenômeno se desenrola como a soma das duas curvas vistas ante-
riormente. No início, o teor de OD do corpo líquido cai (enquanto o consumo de OD for maior
que o OD fornecido pela reaeração), até atingir o ponto crítico, ou seja, quando os dois valores
se igualam. A partir deste ponto começa então a subir (quando o OD fornecido já é maior que
o consumido), até atingir o valor existente antes do lançamento do esgoto.
A variação do teor de OD do corpo líquido é representada esquematicamente na Figura 2.3.
SENAI-RJ 39

Figura 2.3 - Curva de depleção de oxigênio
A variação do teor de OD ao longo do curso de água causada pelo consumo de oxigênio
devido ao lançamento de esgotos e sua recuperação devida ao fenômeno da reaeração pode
exercer grande influência sobre as condições ambientais do ecossistema constituído pelo corpo de
água. Isto porque há uma correspondência entre os diversos níveis de OD e determinados
organismos capazes de se ambientar às condições vigentes. Assim, a situação ou circunstância
apresentada pelo curso de água determina a formação de zonas ao longo das quais há
predominância de determinados organismos.
A biota existente antes do lançamento, adaptada a um nível de OD mais elevado, começa
a sofrer modificações à proporção que o OD vai caindo. E, assim, à jusante do lançamento,
podem ser distinguidas as zonas características do estado do curso de água, que correspondem
ao nível de OD.
Jusante: direção em que vaza a maré, ou para onde corre um curso
de água.
2.1 Zonas características
Ao longo do curso de água, após o lançamento de uma determinada vazão de esgotos,
dependendo da proporção entre esta vazão e a do curso de água, pode-se distinguir a formação
das seguintes zonas características: degradação, decomposição ativa, recuperação e água limpa.
Elas serão resumidamente descritas a seguir, com ênfase no que toca à sua localização, ao nível de
OD e aos seres vivos nelas presentes.
40 SENAI-RJ

Zona de degradação
Localiza-se logo após o lançamento. A água apresenta-se turva e escura. Os sólidos
sedimentáveis do esgoto tendem a se depositar no fundo, onde entram em decomposição
anaeróbica. O OD cai rapidamente e pode-se constatar a presença de gás carbônico e amônia
provenientes da decomposição.
Os peixes e outras formas de vida mais complexas podem ser extintos ou expulsos.
Subsistem alguns fungos e grande número de bactérias.
Zona de decomposição ativa
Localiza-se abaixo da zona de degradação e corresponde aos níveis mais baixos de OD.
Caracteriza-se pela decomposição anaeróbica em toda a massa líquida, sendo também
observada a formação de bolhas de gás. Porções de lodo podem aflorar à superfície, formando
escuma negra. Há desprendimento de mau cheiro.
As formas de vida se limitam, em sua maioria, a microrganismos anaeróbicos; os fungos
desaparecem. As formas de vida mais complexas são representadas por alguns vermes e larvas
de insetos.
Na zona de decomposição ativa localiza-se o “ponto crítico”, onde o teor de OD pode
chegar a zero em caso de poluição maciça.
Zona de recuperação
Localiza-se após a zona de decomposição ativa e corresponde a um lento crescimento do
nível de OD. Como a maior parte da matéria orgânica já foi parcialmente estabilizada nas zonas
de montante, diminui o consumo de OD, cujo nível tende então a subir em virtude da quantidade
de oxigênio fornecida pela reaeração ser superior ao consumo.
O gás carbônico e a amônia decrescem e nota-se a presença de nitratos e nitritos,
provenientes da mineralização da matéria orgânica. O número
de bactérias diminui devido à redução da matéria orgâni-
ca que lhes serve de alimento.
Reaparecem os fungos e algumas algas. Começam a
reaparecer algumas plantas aquáticas e certos peixes
mais resistentes.
Montante: di-
reção da nas-
cente do curso
de água.
SENAI-RJ 41

Zona de água limpa
Devido ao fenômeno da reaeração, o curso de água recupera tanto o seu teor de OD,
restabelecendo o equilíbrio, quanto a aparência de seu estado natural.
Os organismos aeróbios inferiores crescem em quantidade, devido à ação fertilizante da
poluição (massa de nutrientes lançada no ecossistema) e servem de alimento às formas de
vida mais complexas, que reaparecem. O rio retorna, então, às suas características de nor-
malidade.
A correspondência entre as zonas descritas e a curva de OD do corpo líquido é mostrada na
Figura 2.4.
Figura 2.4 – Zonas do curso de água após lançamento de esgoto
2.2 Autodepuração
Conforme vimos, após receber uma carga de poluição, os cursos de água, embora sofram
modificações em suas características, tendem a restabelecer por processos naturais as condições
existentes antes do lançamento dos esgotos. Este fenômeno é conhecido como autodepuração, isto
é, a capacidade do curso de água de receber uma determinada carga poluidora e eliminála,
gradativamente, mediante ações naturais.
É evidente que, caso se pretenda manter o nível mínimo de OD (ponto crítico) acima de
um dado valor, existe um certo limite na carga poluidora a ser lançada no corpo receptor. Se as
necessidades de oxigênio para estabilizar a matéria orgânica contida no esgoto lançado forem
demasiadamente elevadas, todo o OD do corpo receptor poderá ser consumido e, no ponto
crítico, ocorrerá ausência total de OD. Dependendo da carga poluidora, esta situação pode se
prolongar por um longo trecho do rio, o que é altamente indesejado. A curva de OD do corpo
receptor terá, então, o aspecto mostrado na Figura 2.5.
42 SENAI-RJ

A carga poluidora lançada
ao corpo de água irá determinar
a necessidade total de oxigênio a
ser consumido. Ela depende da
vazão de esgoto lançado e da DBO
deste esgoto. Já a capacidade de
autodepuração vai depender dos
seguintes fatores:
• teor de OD do corpo recep-
tor antes do lançamento;
• vazão do corpo receptor; e
Figura 2.5 - Depleção total de oxigênio
• taxa de reaeração, que quantifica o oxigênio disponível para suprir as necessidades da carga
poluidora.
Conhecidos esses elementos, pode-se então determinar o teor mínimo de OD no ponto
critico.
2.2.1 Modelo de Streeter e Phelps
O tratamento matemático do problema, descrito a seguir de forma simplificada, é de autoria
de Streeter e Phelps. Esses autores consideram que o déficit D de oxigênio (isto é, a diferença entre
o teor de saturação de OD e o teor de OD medido num tempo t após o lançamento do despejo)
pode ser expresso como a soma algébrica das duas tendências já mencionadas, ou seja:
• redução devida ao consumo de O2 correspondente à DBO exercida pelo despejo (des-
oxigenação); e
• crescimento devido à reposição natural de O2 (reaeração).
O aumento do déficit causado pela DBO exercida ao longo do tempo é diretamente
proporcional a essa mesma DBO, sendo K1 o coeficiente de proporcionalidade. Podemos,
então, escrever:
dDd = K1Ldt
Equação 2.1
Onde:
dDd = variação (aumento) do déficit de OD devido à desoxigenação. L =
DBO exercida após o tempo t.
K1 = constante de desoxigenação.
dt = variação do tempo t.
SENAI-RJ 43

A identificação do número da equação é importante para futuras referências ao longo do
texto.
Por outro lado, o estudo da transferência de gases nos mostra que a rapidez com que esse
fenômeno se processa é proporcional à diferença entre a concentração do gás no líquido e a
concentração de saturação deste gás no líquido, ou seja, no nosso caso, a diminuição do dé-
ficit de oxigênio devido à reaeração é diretamente proporcional ao próprio déficit, o que nos
permite escrever:
Equação 2.2
Onde:
dDr = variação (decréscimo) do déficit de OD devido à reaeração natural. K2
= constante de reaeração.
D = déficit de oxigênio.
A variação total do déficit de OD ao longo do tempo será então representada pela soma
algébrica dos dois efeitos:
Equação 2.3
Na prática, para usar a (Equação 2.3), a DBO exercida deverá ser expressa em função da
DBO de primeiro estágio da mistura despejo/água do corpo receptor (L0), através da conhecida
equação da estabilização da DBO:
Equação 2.4
Onde K1 assume o mesmo valor que na Equação 2.1.
44 SENAI-RJ

Isto feito, pode-se integrar a Equação 2.3, substituindo também o valor de L pelo expresso
na Equação 2.4, o que nos leva à expressão do déficit de OD, aqui identificado pela letra D:
Equação 2.5
Onde:
D0 = déficit inicial de OD, ou seja, déficit de OD imediatamente à montante do lançamento do
despejo.
A Equação 2.5 evidencia que o déficit de OD passa por um ponto notável. Trata-se do déficit
máximo, que corresponde ao teor mínimo de OD encontrado no ponto crítico. O tempo gasto
para atingir o ponto crítico, tc, poderá então ser obtido através da determinação da abscissa
deste ponto notável, representada por:
Equação 2.6
O valor de tc permitirá calcular o déficit crítico, Dc, ou seja, o déficit de O2 encontrado no
ponto crítico:
Equação 2.7
A concentração de OD no ponto crítico (Cc, a menor concentração a ser encontrada no
corpo receptor) poderá então ser expressa por:
Equação 2.8
Onde:
Cs = concentração de saturação de O2 no corpo receptor para as condições dadas de
temperatura e salinidade.
SENAI-RJ 45

A Figura 2.6, a seguir, representa graficamente as Equações 2.1, 2.2 e 2.5, utilizadas para o
estudo simplificado do fenômeno de autodepuração dos cursos de água.
Figura 2.6 - Modelo simplificado do fenômeno de autodepuração
Este modelo simplificado pode ser utilizado como uma primeira aproximação para o
modelo matemático do fenômeno de autodepuração. Os possíveis desvios que ele apresenta
são devidos ao fato de não serem consideradas:
• a demanda de OD causada pelo lodo orgânico, possivelmente presente no fundo do
curso de água (demanda bentônica);
• a redução do consumo de OD, devido à possível sedimentação da parcela de matéria
orgânica representada por sólidos em suspensão; e
• a possível introdução de oxigênio produzido por fotossíntese pelos organismos
clorofilados.
Demanda bentônica: demanda advinda de animal ou vegetal que vive no fundo dos
cursos de água.
As duas primeiras ações descritas tendem a se equilibrar, e a terceira é, geralmente,
considerada desprezível, o que explica a extensa utilização do modelo apresentado.
46 SENAI-RJ

2.2.2 Determinação dos coeficientes K1 e K2
Os coeficientes K1 e K2 podem ser determinados experimentalmente. O valor de K1 depende
tanto da velocidade das reações bioquímicas (portanto, da temperatura e da possível presença de
substâncias tóxicas ou inibidoras) quanto da presença de uma biota adaptada ao substrato
orgânico contido no despejo.
Caso não se disponha de valores determinados experimentalmente, pode-se adotar para K1
o valor de 0,17dia-1
em rios que já receberam considerável carga orgânica à montante. Caso
contrário, e quando a DBO de primeiro estágio da mistura esgoto-água do corpo receptor for
inferior a 12mg/L, sugere-se para K1 o valor de 0,1dia-1
. Esses valores se aplicam para temperatura
de 20ºC. E a variação de K1 com a temperatura pode ser expressa por:
Equação 2.9
Onde:
(K1)T = valor de K1 na temperatura T.
(K1)20 = valor de K1 a 20ºC.
O valor de K2 depende, principalmente, das condições de escoamento do curso de água
(velocidade, profundidade, turbulência), que podem facilitar ou dificultar o fenômeno de reaeração
natural. Alguns autores propõem formulações matemáticas que fornecem o valor de K2 em função
das condições de escoamento. As principais são as propostas por Owens, Edwards e Gebbs, para
rios com velocidades entre 0,03 e 1,5m/s e profundidades entre 0,12 e 3,30m (conforme
Equação 2.10), e por O’Connor, para rios com velocidades compreendidas entre 0,15 e 0,5m/s e
profundidades entre 0,3 e 9m (conforme Equação 2.11).
Equação 2.10 Equação 2.11
Onde:
V = velocidade de escoamento do curso de água, em m/s. H =
profundidade, em m.
SENAI-RJ 47

As Equações 2.10 e 2.11 fornecem os valores de K2 para temperatura de 20ºC. Já a correção de
temperatura poderá ser feita pela equação a seguir.
Equação 2.12
O modelo de Streeter e Phelps é de fácil aplicação e permite não apenas
avaliar a extensão do curso de água atingido pelos efeitos do lançamento
do despejo como também determinar os teores de OD ao longo do trecho
afetado, com aproximação aceitável para a maioria dos casos práticos. Mas
deve-se notar que trata-se de um modelo expedito usado apenas para estimativas.
Atualmente existem modelos matemáticos sofisticados, tridimensionais, que,
com o uso de computadores, permitem avaliar com grande precisão as condições
do corpo receptor após receber uma determinada carga de esgotos.
48 SENAI-RJ

Processos de
tratamento de esgotos
Nesta unidade...
Tratamento preliminar
Tratamento primário
Tratamento secundário
Tratamento terciário
3

Tratamento de esgotos - Processos de tratamento de esgotos
3. Processos de tratamento
de esgotos
Na literatura técnica é usual a subdivisão dos processos de tratamento de esgotos em
fases ou estágios, a saber:
• preliminar;
• primário;
• secundário; e
• terciário.
Embora seja amplamente utilizada, deve-se notar que esta classificação é inteiramente
arbitrária e não se apóia em qualquer critério científico. Mais racional seria adotar um critério
que agrupasse as operações ou processos de tratamento segundo os fundamentos teóricos nos
quais se baseia a obtenção de seus parâmetros de dimensionamento e operação, que seria:
• operações unitárias (aquelas que utilizam apenas mecanismos físicos);
• processos químicos unitários; e
• processos biológicos unitários.
Entretanto, como a classificação usual é de emprego amplo e já estabelecido, será aqui
adotada.
Nesta unidade veremos um breve resumo de cada um dos quatro tipos de processos,
identificando as operações que os compõem. Nas unidades seguintes abordaremos em mais
detalhes os principais tratamentos de cada grupo.
SENAI-RJ 51

3.1 Tratamento preliminar
Etapa inicial do tratamento de esgotos - considera-se parte da fase preliminar as operações
destinadas à remoção de:
• sólidos grosseiros (através de grades, peneiras e desintegradores); e
• areias (através de caixas de areia e ciclones).
3.2 Tratamento primário
O tratamento primário é definido como a seqüência de operações destinadas a remover
sólidos em suspensão (quando a remoção é feita por diferença de densidade) e a realizar os
procedimentos adicionais necessários ao tratamento dos materiais removidos. Portanto, inclui os
seguintes processos.
• Remoção de sólidos em suspensão:
- decantação simples;
- decantação com adição de coagulantes ou polieletrólitos;
- flotação por ar dissolvido;
- sistemas conjugados (tanques Imhoff e fossas sépticas); e
- microgradeamento.
• Tratamento do material removido (lodo)
• Espessamento:
- espessadores por gravidade;
- espessadores por flotação; e
- centrifugação.
• Estabilização:
- digestão aeróbia;
- digestão anaeróbia;
- tratamento químico;
- tratamento térmico; e
- compostagem.
• Condicionamento:
- condicionamento químico;
- elutriação; e
- condicionamento térmico.
52 SENAI-RJ

• Remoção de umidade:
- secagem natural;
- filtração a vácuo;
- centrifugação; e
- filtração à pressão (filtros prensa)
• Incineração:
- fornalhas de múltiplos estágios;
- leitos fluidizados.
• Destino final:
- lançamento no oceano;
- utilização como adubo; e
- disposição no terreno.
3.3 Tratamento secundário
Classificam-se como tratamento secundário os processos biológicos utilizados para
estabilizar bioquimicamente a matéria orgânica contida no esgoto bruto ou no efluente do
tratamento primário, assim como para efetuar a remoção e a disposição final ou reciclagem das
substâncias formadas no processo biológico. Inclui as seguintes operações:
• Filtração biológica.
• Lagoas de estabilização (aeróbias, facultativas e anaeróbias).
• Lodos ativados e suas variantes.
• Tratamento anaeróbio de efluentes líquidos.
3.4 Tratamento terciário
São considerados como parte do tratamento terciário os processos destinados a remover do
efluente do tratamento secundário substâncias em solução, partículas finamente divididas em
suspensão, poluentes ou impurezas específicas. Inclui as seguintes operações:
• Desinfecção por cloração ou ozonização. • Osmose reversa.
• Filtração. • Deionização.
• Adsorção por carvão ativado. • Remoção de nutrientes.
SENAI-RJ 53

e primário
Nesta unidade...
Tratamento primário e
sistemas conjugados
4

Tratamento de esgotos - Tratamento preliminar e primário
4. Tratamento preliminar e
primário
Por cuidarem essencialmente da remoção de sólidos, faremos nesta unidade uma
abordagem conjunta dos tratamentos preliminar e primário.
4.1 Tratamento preliminar
O tratamento preliminar se destina à remoção de sólidos grosseiros e areias. Recebeu
este nome em virtude de pouco ou nada alterar as principais características dos esgotos,
praticamente não afetando a carga poluidora (já que não reduz significativamente seja a DBO,
a concentração de sólidos em suspensão ou a colimetria).
Quando usado na cabeceira de uma estação de tratamento de esgotos, sua função é
preparar os esgotos para tratamento nas unidades subseqüentes evitando obstruções causadas
pelos sólidos grosseiros em tubulações e dispositivos de tratamento e assoreamentos causados
pelas areias em canais e unidades de tratamento.
Quando usado imediatamente à montante de um lançamento, visa evitar inconvenientes
estéticos devido à presença de materiais sólidos flutuantes e prevenir o assoreamento do corpo
líquido nas imediações do ponto de lançamento em razão da deposição de areias.
4.1.1 Remoção de sólidos grosseiros
A remoção de sólidos grosseiros é executada tanto à montante de uma estação de tratamento ou
elevatória - a fim de proteger as bombas, tubulações e demais unidades de tratamento - quanto à
montante de um lançamento de esgotos, visando a proteção do corpo receptor apenas do
ponto de vista estético.
SENAI-RJ 57

A operação pode ser realizada através de:
• Grades: retenção e posterior remoção do material retido entre as barras de uma grade
metálica, que deve ser encaminhado ao destino final (geralmente o mesmo do lixo
urbano).
• Crivos: idem, em placas perfuradas.
• Peneiras ou microgrades: idem, em dispositivos formados por malhas ou peneiras
metálicas.
• Trituradores (ou desintegradores): retenção, moagem e devolução do material ao
esgoto.
Grades
A operação de gradeamento é efetuada obrigando o fluxo dos esgotos a atravessar uma
grade metálica de barras paralelas. O líquido e os sólidos de dimensões inferiores ao espaçamento
entre as barras atravessam o dispositivo enquanto os sólidos de dimensões superiores
permanecem retidos na grade.
A remoção do material retido pode ser feita manual ou mecanicamente.
A remoção manual é feita por meio de um ancinho cujo espaçamento entre dentes é igual
ao espaçamento entre as barras da grade. O operador maneja o ancinho de modo a fazê-lo
penetrar entre as barras, junto ao fundo do canal da grade, e arrasta o material retido para
fora do canal.
A limpeza mecânica é realizada através de rastelo (ancinho mecânico) acionado por motor
elétrico, comandado por meio de temporizador ou por sensor da diferença de nível entre os
trechos de montante e jusante de grade, pois à proporção que o material vai se acumulando
junto às barras da grade a perda de carga no canal de grades aumenta fazendo subir o nível de
montante. Quando esse desnível atinge um valor predeterminado, o rastelo é acionado.
As grades podem ser instaladas verticalmente ou inclinadas em ângulo de 45° a 60º com a
horizontal.
As grades de limpeza manual devem ser inclinadas para facilitar a remoção do material.
O volume do material removido por uma grade é bastante variável, pois
depende das características dos esgotos, dos hábitos da população e do
espaçamento entre barras. A título de estimativa, pode-se adotar a faixa de
0,1 litros a 0,025 litros de material por metro cúbico de esgoto tratado.
58 SENAI-RJ

Classificação das grades
Quanto ao espaçamento entre barras, as grades se classificam em:
• finas (menor que 2cm);
• médias (de 2 a 4cm); e
• grosseiras (maior que 4cm).
Grades grosseiras em geral são usadas à montante de elevatórias ou em locais de onde a
remoção do material retido é muito difícil. Essas grades geralmente são seguidas de grades
médias ou finas situadas em um ponto mais à jusante.
Crivos
Crivos são placas metálicas perfuradas instaladas transversalmente em um canal por onde flui
o esgoto. O líquido passa pelos furos e os sólidos, de dimensões superiores ao tamanho dos
orifícios, são retidos na placa e se acumulam em uma caçamba situada em sua parte inferior. A
operação de limpeza é realizada da seguinte forma:
1. uma comporta situada no canal deve ser fechada, à montante do crivo;
2. o dispositivo deve ser içado por meio de cabo de aço e manivela;
3. os sólidos da caçamba devem ser removidos manualmente; e
4. o dispositivo deve ser recolocado na posição de operação e abre-se a comporta.
Os crivos são pouco usados devido à dificuldade em realizar a operação de limpeza e à
elevada perda de carga que provocam.
Peneiras
As peneiras são telas metálicas interpostas ao fluxo dos esgotos. Geralmente são utilizadas
quando se deseja remover sólidos de pequenas dimensões. Podem ser montadas em discos
rotativos, tambores giratórios ou molduras metálicas de acionamento vertical.
A remoção do material retido se dá por meio de jato de água, sob pressão, que atravessa o
dispositivo em sentido contrário ao fluxo dos esgotos. O volume do material retido pode ser
estimado entre 15 a 25 1itros por habitante, por ano.
SENAI-RJ 59

Em casos especiais, quando há escassez de área disponível e dependendo do processo de trata-
mento subseqüente, pode-se utilizar peneiras de malhas finas em substituição aos decantadores
primários, o que permite obter eficiência de remoção de sólidos em suspensão da ordem de 20%.
Microgrades
A operação de microgradeamento consiste em fazer o fluxo de esgotos atravessar uma
superfície formada por fios de aço ligeiramente espaçados, de modo a criar uma grade de
pequena abertura.
O espaçamento entre fios (ou abertura da micrograde) varia de 0,025mm a 2,5mm.
A pequena abertura da grade viabiliza a retenção de sólidos de dimensões extremamente
reduzidas, o que permite a utilização do dispositivo para:
• substituir decantadores primários à montante da unidade de tratamento biológico
com grande economia de área, porém com menor eficiência de remoção de sólidos
em suspensão (que raramente ultrapassa os 30%);
• remover sólidos flutuantes à montante de lançamento submarino de esgotos; ou
• remover algas do efluente de lagoas de estabilização.
As microgrades podem ser de dois tipos: tambor rotativo e estáticas.
Tambor rotativo
A micrograde tipo tambor rotativo consiste em um tambor de eixo horizontal cuja superfície
curva é formada pela grade metálica. Sua operação consiste em obrigar o fluxo de esgotos a
atravessar transversalmente o tambor. O líquido pode atravessar inteiramente o tambor, nele
penetrando de cima para baixo na região próxima a sua geratriz superior e dele saindo pela parte
inferior, ou pode atravessá-lo apenas de dentro para fora, penetrando pela parte central.
No primeiro caso o material é retirado da superfície externa do tambor por meio de lâmina fixa,
cuja função é raspar esta superfície à proporção que o tambor executa seu movimento de
rotação. O fato da micrograde ser atravessada pelo esgoto em
ambos os sentidos, força o fenômeno conhecido por “autolimpeza”,
arrastando para fora as pequenas partículas, eventualmente retidas
entre os fios, evitando que se colmate.
No segundo caso, o material retido na região interna do tambor
é removido por jato de água que atravessa de fora para dentro a
superfície do tambor nas proximidades de sua geratriz superior e
encaminha o material a canal suspenso, situado longitudinalmente,
em seu interior.
60 SENAI-RJ
Colmatar: tapar
fendas ou brechas,
relacionada a
entupimento.

Estática
As microgrades estáticas consistem de telas inclinadas que for-
mam uma superfície por onde o esgoto é obrigado a escoar. O líquido
atravessa a superfície e é removido pela parte inferior da unidade. Os
sólidos retidos vão rolando sobre a superfície inclinada até caírem
em um depósito externo.
Os fios metálicos que formam a micrograde têm um perfil cujo
formato impede a acumulação de material entre os espaços visando
evitar a colmatação do dispositivo.
Periodicamente o operador deve aplicar sobre toda a superfície
um jato de água de alta pressão para remover partículas eventual-
mente nela retidas.
Colmatação: ter-
mo muito utiliza-
do para o ato de
colmatar, embora
colmatagem seja o
termo encontrado
nos dicionários.
Em alguns países, como o Chile, peneiras ou microgrades têm sido utilizadas com
alguma freqüência para tratamento de esgotos imediatamente à montante de emissários
submarinos.
Trituradores
Trituradores ou desintegradores são unidades que capturam os sólidos grosseiros do esgoto
bruto, reduzem seu tamanho por trituração ou corte e, em seguida, devolvem o material ao
esgoto. Geralmente utilizam lâminas giratórias que se movimentam entre as fendas horizontais de
um tambor vertical atravessado pelo esgoto. Os sólidos retidos nas fendas sofrem redução de
tamanho e penetram no tambor com o esgoto.
Segundo seus fabricantes, a vantagem deste tipo de dispositivo é eliminar as operações de
remoção e destino final do material retido. Entretanto, existem desvantagens que precisam ser
também consideradas, tais como:
• produção de mau cheiro;
• abrasão pelas areias;
• colmatação (em virtude da retenção de materiais fibrosos como estopas e tecidos); e
• sobrecarga dos decantadores e digestores devido ao aumento da afluência de sólidos
a estas unidades.
SENAI-RJ 61

Como regra geral, recomenda-se a utilização deste tipo de dispositivo apenas em situações
onde a remoção do material grosseiro retido nos demais dispositivos seja extremamente
inconveniente.
4.1.2 Remoção de areias
A remoção de areias é promovida à montante de uma estação elevatória ou de tratamento de
esgotos com os seguintes objetivos:
• proteger da abrasão as bombas e tubulações;
• evitar o assoreamento de canalizações ou unidades de tratamento; e
• facilitar o transporte do material removido nos decantadores.
Como as areias removidas dos esgotos são constituídas por substâncias minerais não
passíveis de decomposição, elas podem ser encaminhadas ao mesmo destino final dos sólidos
grosseiros removidos na grade.
Os principais tipos de dispositivos utilizados para remoção de areias dos esgotos sanitários são:
• caixas de areia; e
• ciclones.
Caixas de areia
São unidades de tratamento que promovem a separação das areias por diferença de densi-
dade (sedimentação) em virtude do fenômeno (operação unitária) denominado sedimentação
discreta.
Geralmente, as caixas de areia são dimensionadas para reter partículas de diâmetro médio
igual ou superior a 0,2mm. A velocidade horizontal do fluxo em seu interior deve se situar em
torno dos 0,30m/s já que, acima de 0,40m/s, poderia haver o arraste de partículas de menor
diâmetro e, abaixo de 0,20m/s, poderia ocorrer a sedimentação de partículas de matéria
orgânica.
As caixas de areia podem ser de fluxo horizontal ou do tipo vortex. As primeiras consistem
em canais ou tanques de pequena profundidade e fundo horizontal, atravessados pelo esgoto,
nos quais as partículas de areia são retidas por sedimentação. As do tipo vortex são tanques
circulares, em planta e de fundo tronco-cônico, nos quais o esgoto penetra tangencialmente
e a separação das areias ocorre pela centrifugação provocada pelo movimento de rotação do
líquido no interior da unidade. Neste caso, a remoção de areias se dá pela combinação das ações
62 SENAI-RJ

de sedimentação e da força centrífuga gerada pelo fluxo helicoidal no interior da unidade. O
material retido se deposita no fundo e o líquido é removido pelo centro, junto à superfície da
unidade.
Caixas de areia com remoção manual devem ser sempre instaladas com, no mínimo, duas
unidades em paralelo, pois a operação de limpeza exige a paralisação de uma delas. Por isso
deve-se prover um volume adicional no fundo da unidade com profundidade de 0,2m ocupando
toda a extensão do canal para acumular a areia até a época de limpeza.
O nível de areia deve ser medido periodicamente e, quando a capacidade máxima de
acumulação for atingida, a unidade deve ser esgotada e a areia retirada por meio de pás, baldes ou
caçambas.
As caixas com remoção manual geralmente têm a forma de canais retangulares, com
comprimento cerca de 15 vezes maior que a largura.
As caixas de areia de fluxo horizontal e com limpeza mecânica são dotadas de lâminas que
promovem a raspagem continuada do fundo da unidade, encaminhando as partículas
sedimentadas para poço lateral, do qual são removidas por raspador lateral tipo “vai-vem”,
correia transportadora, caçamba ou parafuso sem-fim. Das caixas tipo vortex o material retido no
fundo é, em geral, removido por ejetor pneumático.
Ciclones
Ciclones são dispositivos de tratamento de formato tronco-cônico que promovem a
separação das areias por ação da força centrífuga. O afluente é admitido tangencialmente e
retirado pelo centro da secção de maior área, o que imprime um movimento helicoidal à massa
líquida.
As partículas de areia são deslocadas para junto da parede e se dirigem, por ação da gravidade,
para a seção de menor área, de onde são removidas.
SENAI-RJ 63

4.2 Tratamento primário e
sistemas conjugados
O tratamento primário se destina, primordialmente, à remoção de partículas em suspensão
por diferença de densidade. Como tais partículas são constituídas predominantemente por
matéria orgânica, sua remoção implica reduzir a DBO do esgoto em 30% a 50%.
Caso as condições do corpo receptor suportem a carga orgânica remanescente, o efluente
do tratamento primário pode ser lançado diretamente nele. Caso contrário, o tratamento
primário é utilizado como condicionamento do efluente para submetê-lo a tratamento adicio-
nal, em geral por processos biológicos tais como a filtração biológica e a maioria das variantes
dos lodos ativados.
Os sólidos removidos pelo tratamento primário constituem o chamado lodo primário
que, devido à sua natureza predominantemente orgânica, deve ser submetido a posterior
tratamento.
Em função de sua importância no funcionamento da ETE, o tratamento do lodo será
abordado detalhadamente mais adiante.
A seguir, vamos analisar as principais operações destinadas à remoção de sólidos em
suspensão, a saber:
• decantação;
• flotação por ar dissolvido;
• neutralização;
• equalização; e
• sistemas conjugados (fossa séptica e os tanque Imhoff).
64 SENAI-RJ

4.2.1 Decantação
A operação mais amplamente adotada para remoção de sólidos em suspensão é a decantação,
seja simples, ou com adição de coagulantes ou polieletrólitos. Ambas se dão em unidades de
tratamento denominadas decantadores.
A adição de coagulantes ou polieletrólitos aumenta a eficiência da decantação fazendo com
que os flocos formados no processo tendam a se aglutinar a partículas de pequenas dimensões e
arrastá-las para o fundo. Como tais partículas não são removíveis pela sedimentação simples, este
aumento de eficiência pode ser significativo, eventualmente atingindo (ou chegando
próximo a) o patamar dos processos menos eficientes de tratamento biológico.
Atualmente, as exigências cada vez mais rígidas de qualidade de efluentes de estações de
tratamento vêm tornando raro o uso exclusivo do tratamento primário. E, com isto, a coagulação
química ou adição de polieletrólitos ao esgoto bruto se encontra praticamente em desuso (mas
ainda é empregada no chamado tratamento avançado ou terciário no qual se adicionam produtos
químicos ao efluente biológico para remover certos compostos específicos). A exceção é o
denominado TPQA - Tratamento Primário Quimicamente Aprimorado (ou CEPT - Chemically
Enhanced Primary Treatment) onde se adicionam sucessivamente, coagulante químico e
polieletrólito em pequenas concentrações contando com o sinergismo entre eles, o que
aumenta significativamente sua ação de coagulação.
Os decantadores utilizados para o tratamento primário são tanques com tempo de
detenção variando entre 1 e 2 horas (referido à vazão máxima afluente) nos quais os esgotos
fluem de forma a permitir que as partículas sedimentáveis se depositem no fundo e os sólidos
flutuantes se dirijam à superfície.
A remoção do lodo depositado no fundo pode ser feita por:
• simples pressão hidrostática (decantadores tipo Dortmund);
• dispositivos mecânicos, que raspam o material depositado no fundo, dirigindo-o para
um poço central, do qual é removido por pressão hidrostática; e
• dispositivos mecânicos de remoção do lodo por sucção ou por sifonagem, geralmente
empregados nos decantadores secundários de estações de lodos ativados.
O material flutuante (escuma) é removido por uma lâmina acoplada ao dispositivo de
raspagem do fundo que arrasta a escuma acumulada na superfície líquida para a periferia do
tanque e a encaminha a um poço lateral, junto à borda do decantador, do qual é removida, por
gravidade, e conduzida ao mesmo destino do lodo.
SENAI-RJ 65

Tipos
Os decantadores primários podem ser:
• não-mecanizados; ou
• mecanizados.
Os decantadores não-mecanizados geralmente são de pequeno porte. Seu fundo, em
formato de cone ou pirâmide invertida, tem inclinação de 45º a 60º com a horizontal.
Os decantadores mecanizados são, em geral, de grande porte e podem ter fundo plano ou
pouco inclinado. Neste caso, a utilização do dispositivo mecânico de remoção do lodo implica
economia, tanto em escavação quanto em estrutura.
Quanto à forma em planta, os decantadores podem ser:
• circulares;
• quadrados; ou
• retangulares.
Os decantadores circulares implicam em menor aproveitamento da área disponível, porém
possuem mecanismos de remoção de lodo mais simples e eficientes que os outros dois tipos.
Funcionamento
O esgoto é admitido no decantador através de um dispositivo disciplinador de fluxo que
evita o turbilhonamento e facilita a sedimentação.
Nos decantadores circulares ou quadrados a admissão é feita em geral pelo centro e a retirada
do efluente pela periferia. Nos decantadores retangulares a admissão se dá por um dos lados de
menor dimensão e a retirada do efluente pelo lado oposto.
Os dispositivos de entrada podem ser do tipo vertedor com dispositivo disciplinador de
fluxo tipo cortina simples, perfurada ou tubo central. Os de saída são, em geral, vertedores
simples, calhas ou vertedores múltiplos.
A raspagem do lodo depositado no fundo dos decantadores deve ser feita de modo contín-
uo, sem interrupção, para evitar que esse material entre em decomposição anaeróbia dentro
da unidade e se dirija para a superfície, arrastado pelas bolhas de gás formadas no processo.
O lodo removido do decantador primário apresenta teor de umidade de 95% a 97%,
contém grande quantidade de matéria orgânica putrescível, apresenta aspecto e odor
extremamente desagradáveis e deve ser encaminhado imediatamente a tratamento.
66 SENAI-RJ

4.2.2 Flotação por ar dissolvido
A flotação é uma operação unitária destinada a remover sólidos em suspensão e é pouco
utilizada no tratamento primário de esgotos sanitários. Ocorre em tanques de flotação que re-
cebem como afluente esgoto saturado com ar dissolvido em alta pressão. Ao penetrar, através
de uma válvula redutora de pressão, no tanque onde reina a pressão atmosférica, o ar passa à
condição de supersaturação e se desprende da massa líquida, formando bolhas microscópi-
cas que, à medida que se aglutinam, sobem à superfície. Em virtude do fenômeno superficial
denominado adsorção essas bolhas capturam partículas sólidas de baixa densidade que estão
em suspensão e as arrastam para a superfície do tanque, de onde são removidas por dispositivo
de raspagem superficial.
4.2.3 Neutralização
A neutralização é o processo unitário destinado a corrigir o pH dos esgotos, sendo efetuada:
• em tanques de neutralização para despejos ácidos ou alcalinos, através da adição de
uma substância química ácida (em geral, ácido sulfúrico ou clorídrico) ou alcalina
(normalmente, cal, soda cáustica, carbonato de cálcio ou amônia); ou
• através da percolação em leitos de calcário (para despejos ácidos).
Como o pH dos esgotos sanitários não costuma exigir correção, a neutralização é uma
operação unitária de uso restrito aos despejos industriais.
4.2.4 Equalização
A equalização é a operação unitária que visa eliminar as
variações de vazão dos esgotos afluentes. Ocorre nos chamados
tanques de equalização. Esses tanques são dimensionados através
do hidrograma da vazão afluente (curva que mostra a variação
da vazão ao longo do tempo) e podem ser aerados para evitar a
entrada do líquido no estado séptico e a conseqüente produção
de mau cheiro.
Nas horas em que a vazão afluente for maior que a vazão
média, um determinado volume de esgoto é armazenado nos
tanques de equalização, que o libera quando a vazão afluente cai
para valores inferiores à média.
O uso de tanques de
equalização é extre-
mamente raro em es-
tações de tratamento
de esgotos domésticos,
sendo mais comum
no tratamento de des-
pejos industriais.
SENAI-RJ 67

4.2.5 Sistemas conjugados
Os sistemas conjugados consistem em unidades de tratamento que recebem esgoto bruto e
promovem, em seu interior, não somente a sedimentação das partículas como também a
estabilização parcial do lodo sedimentado. São instalações simples, em que se procura minimizar a
incidência das tarefas de operação e manutenção.
Se, por um lado, sua eficiência é baixa, bastante inferior à dos processos biológicos
secundários, por outro sua simplicidade de construção implica em custo extremamente baixo,
fazendo com que essas instalações sejam consideradas alternativas viáveis para o tratamento de
esgotos em regiões não dotadas de rede de esgotos sanitários e, portanto, com vasta aplicação
em casos de domicílios isolados ou de pequenos grupos de edificações.
Fossa séptica
É uma unidade de sedimentação e digestão de fluxo contínuo destinada ao tratamento de
esgotos domésticos.
Fossas podem receber o efluente de um ou mais domicílios (fossas individuais e coletivas).
A construção e a instalação das fossas sépticas são reguladas por norma específica
emitida pela ABNT (NBR 7229)
Funcionamento
A fossa séptica consiste, essencialmente, de um reservatório cilíndrico ou prismático,
dotado de:
• chicanas ou qualquer outro dispositivo tranqüilizador de fluxo junto à entrada e à
saída; e
• uma abertura na parte superior, normalmente fechada com tampões herméticos,
para permitir a inspeção e limpeza.
O período de detenção dos esgotos no interior da unidade varia de 12 horas a 24 horas,
sendo previsto, ainda, um volume adicional para armazenamento do lodo acumulado
entre limpezas sucessivas.
Todos os despejos sanitários domiciliares devem ser encaminhados à fossa séptica que não
deve, entretanto, receber quaisquer contribuições de águas pluviais, inclusive aquelas
provenientes de ralos de áreas internas descobertas.
68 SENAI-RJ

O efluente de uma fossa séptica deve se apresentar isento de sólidos sedimentáveis, porém
contém uma considerável quantidade de sólidos em suspensão e microrganismos.
A redução de DBO obtida em uma fossa é de cerca de 50%. Seu efluente pode ser
encaminhado a sumidouros, valas de infiltração, galerias de águas pluviais ou lançado
diretamente no corpo receptor.
Parte dos sólidos em suspensão que penetram na fossa são removidos por sedimentação
e se dirigem para o fundo, onde são estabilizados bioquimicamente pelo processo de
digestão anaeróbia. Os sólidos flutuantes se dirigem para a superfície, onde permanecem
retidos pelas chicanas colocadas em frente aos orifícios de entrada e saída. E a matéria
orgânica remanescente no líquido sofre estabilização anaeróbia parcial, face ao elevado
tempo de detenção no interior da unidade.
O processo de digestão anaeróbia será examinado posteriormente no tópico referente à
estabilização do lodo.
Remoção e destino do material
Após a estabilização, o material retido permanece no fundo da fossa e tenderia a ocupar
todo o volume útil caso não fosse periodicamente removido. A remoção deve ser feita em
intervalos de aproximadamente seis meses, sendo que cerca de 10% do material retido no
fundo (lodo digerido) deve permanecer no interior da unidade após a limpeza, para servir
como semeadura de organismos que irão continuar o processo da digestão anaeróbia do
novo material afluente.
Durante a limpeza, ou em qualquer outra ocasião, o lançamento de desinfetantes à fossa
deve ser evitado, pois essa prática pode prejudicar o processo biológico anaeróbio.
Quanto à sua destinação, o lodo removido da fossa pode ser:
• encaminhado ao leito de secagem de uma estação de tratamento de esgotos que
por acaso exista nas proximidades;
• lançado à rede de esgotos sanitários, em certos poços de visita previamente mar-
cados pela autoridade responsável; ou
• enterrado em valetas (de pelo menos 0,60m de profundidade).
SENAI-RJ 69

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