Tratamento de esgoto é o conjunto de processos usados para retirar ou transformar contaminantes do esgoto antes que a água seja lançada no ambiente ou destinada ao reúso de água. O esgoto vem principalmente de residências e estabelecimentos comerciais e também pode receber efluentes industriais previamente tratados. Em uma estação de tratamento, materiais sólidos são separados, microrganismos consomem parte da matéria orgânica e outras etapas podem reduzir nutrientes, agentes patogênicos e substâncias que permanecem em pequenas concentrações. O resultado é um efluente com qualidade compatível com o destino previsto e uma quantidade de sólidos, ou lodo, que segue para tratamento próprio.
O tratamento de esgoto pode assumir formas muito diferentes, desde sistemas pequenos que funcionam perto do lugar onde o esgoto é gerado até redes urbanas que conduzem grandes volumes para estações centralizadas. As tecnologias escolhidas dependem da qualidade que se deseja alcançar, do espaço disponível, dos custos de construção e operação, do consumo de energia e das condições locais. 50px|alt=Ícone da licença Creative Commons Atribuição Texto copiado desta fonte, disponível sob a licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional. O tratamento costuma avançar de etapas que retiram materiais grosseiros e sólidos sedimentáveis para processos biológicos que reduzem matéria orgânica. Quando a qualidade exigida é maior, podem ser acrescentadas desinfecção, remoção de nutrientes, filtração e processos voltados a micropoluentes.
O acesso ao tratamento seguro ainda varia muito entre países. Em 2024, 55,8% das águas residuais domésticas geradas no mundo foram tratadas com segurança, com proporções de 92,0% nos países de alta renda e 26,1% nos países de baixa renda. Esses números se referem às águas residuais domésticas e não ao volume mundial total, que também abrange efluentes industriais.
Como parte do saneamento, o tratamento de esgoto reduz a exposição humana a agentes infecciosos e diminui a quantidade de matéria orgânica, nutrientes, sólidos e outros contaminantes que chegam aos corpos de água. A mesma infraestrutura também pode permitir o reúso de água e a recuperação de energia ou nutrientes. As expressões "estação de tratamento de esgoto" e "estação de tratamento de águas residuais" são usadas com frequência como sinônimas, embora a segunda possa abranger águas residuais de outras origens.
Terminologia miniatura|esquerda|upright=1.15|alt=Vista aérea de uma estação de tratamento com tanques circulares e retangulares, edifícios e vias internas.|Uma mesma instalação pode receber nomes diferentes conforme o país e o uso do termo. A vista aérea também mostra a escala física de uma estação centralizada.
As expressões "estação de tratamento de esgoto" e "estação de tratamento de águas residuais" são próximas, mas a segunda é mais ampla porque também pode abranger efluentes de outras origens, inclusive industriais. No Brasil, "estação de tratamento de esgoto" costuma ser abreviada como ETE. Em Portugal, usa-se ETAR para "estação de tratamento de águas residuais".
Quando uma instalação também recupera água, nutrientes ou energia, documentos em inglês podem usar a expressão water resource recovery facility (WRRF), que chama atenção para esses produtos recuperados além da remoção de poluentes.
Finalidades e visão geral O tratamento procura transformar o esgoto em um efluente que possa ser lançado no ambiente com a menor carga possível de poluição da água, ou que tenha qualidade suficiente para uma forma planejada de reúso de água. Para chegar a esse resultado, a estação separa materiais e transforma contaminantes ao longo de etapas que variam conforme a qualidade exigida.
miniatura|direita|upright=1.2|alt=Diagrama das etapas sucessivas de tratamento entre a chegada do esgoto bruto e o lançamento do efluente.|O fluxo de tratamento separa materiais grosseiros e sólidos, reduz matéria orgânica e pode acrescentar polimento antes do lançamento ou do reúso.
Grande parte do tratamento pode ser feita por microrganismos e, no tratamento biológicoNo tratamento biológico, microrganismos consomem ou transformam substâncias presentes no esgoto. A estação cria condições para que essa atividade ocorra de modo controlado., eles consomem ou transformam principalmente a matéria orgânica biodegradável. Certas configurações também favorecem a nitrificação, a desnitrificação ou a remoção biológica de fósforo. A quantidade de organismos patogênicos pode cair ao longo do processo, mas metas sanitárias costumam exigir desinfecção. Alguns compostos orgânicos aparecem em concentrações-traço"Concentração-traço" é uma quantidade muito pequena de uma substância. Mesmo em baixa concentração, alguns compostos podem exigir atenção no tratamento. e são chamados de micropoluentesEm "micropoluente", o prefixo "micro" se refere à baixa concentração no ambiente. Não quer dizer, necessariamente, que a molécula seja pequena.. O tratamento convencional nem sempre os elimina, e metas específicas podem exigir adsorção em carvão ativado, oxidação ou outros processos avançados.
Enquanto a parte líquida avança para se tornar efluente tratado, os sólidos separados formam lodo de esgoto e seguem por outra linha de tratamento antes do aproveitamento ou da destinação. Nos Estados Unidos, a EPA usa o termo biossólido para o lodo tratado que atende aos requisitos federais aplicáveis e é destinado à aplicação no solo como condicionador ou fertilizante.
Em uma estação convencional, é útil imaginar dois caminhos que funcionam juntos. Na linha líquidaA "linha líquida" é o caminho percorrido pela parte predominantemente líquida do esgoto, desde a entrada na estação até o efluente tratado., o esgoto passa pelas operações que produzem o efluente tratado. Na linha de lodo, os sólidos retirados em decantadores e outras unidades são concentrados, estabilizados e desaguadosO espessamento concentra os sólidos. A estabilização reduz a facilidade com que o material se decompõe. O desaguamento retira água para diminuir o volume do lodo. antes do destino final.
A tabela resume esse caminho pelo que cada grupo de operações procura retirar ou transformar. Ela serve como orientação, porque estações reais podem combinar, inverter ou dispensar algumas etapas conforme o processo adotado.
Parte do sistema Função principal O que segue adiante Tratamento preliminar Retém objetos grosseiros, areia, gorduras e materiais que podem danificar ou obstruir equipamentos. Esgoto preparado para as unidades seguintes. Tratamento primário Separa por sedimentação ou flotação uma parte dos sólidos suspensos e da matéria orgânica particulada. Efluente primário e lodo primário. Tratamento secundário Usa sobretudo processos biológicos para remover matéria orgânica biodegradável e, conforme o sistema, parte dos nutrientes. Efluente secundário e biomassa excedenteAqui, biomassa é a massa de microrganismos que cresce ao consumir matéria presente no esgoto.. Tratamento avançado e polimento"Polimento" é o nome dado ao refinamento final do efluente. Não envolve polir fisicamente a água. Acrescenta operações conforme a qualidade exigida, como remoção de nutrientes, filtração, desinfecção ou remoção de micropoluentes. Efluente adequado ao lançamento ou ao reúso pretendido. Linha de lodo Espessa, estabiliza e deságua os sólidos retirados da linha líquida. Lodo tratado para aproveitamento ou destinação final.
História
Do afastamento ao tratamento Durante grande parte da história das cidades, o objetivo era retirar as excretas e as águas sujas das áreas habitadas, e não tratar o líquido antes de devolvê-lo ao ambiente. Fossas e latrinas armazenavam resíduos perto das habitações, enquanto canais e os primeiros sistemas de esgoto conduziam água de chuva e despejos diretamente para rios. Esse método conseguia afastar parte da sujeira das ruas, mas transferia a contaminação para os cursos de água.
miniatura|esquerda|upright=1.15|alt=Ilustração técnica de 1880 com cortes e plantas de obras de esgotamento sanitário em Londres.|No século XIX, as cidades começaram a passar de redes destinadas apenas a afastar o esgoto para sistemas que também incorporavam sedimentação, filtração e tratamento biológico.
O crescimento das cidades no século XIX aumentou muito a quantidade de esgoto reunida em um mesmo lugar. Redes coletoras levavam volumes cada vez maiores para rios que também podiam fornecer água à população. Epidemias de doenças transmitidas pela água e a deterioração dos rios deram força às reformas de saneamento. Em Londres, a poluição do rio Tâmisa chegou a produzir o episódio conhecido como Grande Fedor de 1858, depois do qual foi construída uma extensa rede de interceptores e estações de bombeamento. A obra retirou grande parte do esgoto do centro da cidade, mas ainda se baseava principalmente em transportá-lo para pontos de lançamento mais distantes.
Uma das primeiras tentativas de fazer algo com o esgoto antes do lançamento foi aplicá-lo ao solo. As chamadas fazendas de esgoto espalharam-se na Inglaterra a partir da década de 1840, aproveitando o solo e a vegetação para reter ou transformar parte dos contaminantes. A primeira estação inglesa dedicada ao tratamento de esgoto foi instalada em Leicester em 1853. O uso do solo exigia grandes áreas e tornava-se mais difícil à medida que as cidades cresciam. Sedimentação em tanques e precipitação química passaram a ser usadas para separar uma parcela dos sólidos, mas ainda permanecia no líquido muita matéria orgânica dissolvida.
Surgimento do tratamento biológico
miniatura|direita|upright=1.05|alt=Fotografia histórica em preto e branco do laboratório de Davyhulme, com bancadas, tubulações e equipamentos de laboratório.|Foi em Davyhulme, em Manchester, que os experimentos de 1913–1914 levaram ao processo de lodo ativado. A grande mudança foi manter a biomassa no sistema, separando-a do efluente e devolvendo parte dela ao tratamento em vez de começar novamente a cada passagem.
Experimentos de filtração feitos na década de 1870 mostraram que o esgoto podia atravessar camadas de solo ou cascalho poroso e sair com parte da amônia convertida em nitrato. A purificação não dependia apenas de uma peneiração física. Microrganismos que cresciam no material filtrante consumiam e transformavam substâncias presentes no esgoto quando recebiam condições adequadas de oxigenação.
Essa descoberta levou ao desenvolvimento de leitos de contato e dos primeiros filtros biológicos, nos quais o esgoto entrava em contato com superfícies cobertas por comunidades de microrganismos. Instalações desse tipo começaram a ser construídas no fim do século XIX. O princípio permanece em uso em filtros biológicos e em outros processos baseados em biofilme.
Em 1913 e 1914, experiências realizadas na estação de Davyhulme, em Manchester, mostraram que uma massa de microrganismos mantida em suspensão pela aeração podia ser separada do efluente e devolvida ao processo. A reutilização dessa biomassa permitia tratar uma nova quantidade de esgoto muito mais rapidamente. O método recebeu o nome de lodo ativado e foi apresentado publicamente em 1914. O processo espalhou-se rapidamente e permitiu concentrar o tratamento biológico em áreas menores do que as exigidas por muitas formas anteriores de tratamento.
Ampliação dos objetivos do tratamento
miniatura|esquerda|upright=1.15|alt=Quatro frascos com líquidos progressivamente mais claros, comparando etapas de tratamento de águas residuais e uma amostra de água potável.|Os frascos comparam o afluente após tratamento mecânico, a etapa biológica, o efluente municipal e, apenas como referência visual, água potável. A sequência ajuda a entender como os objetivos do tratamento se ampliaram: separar sólidos deixou de bastar, e passaram a entrar em cena matéria orgânica, patógenos, nutrientes e contaminantes que exigem etapas adicionais.