28 de julho de 2026
Gestão da Qualidade Aplicada à Remoção de Nitrogênio Amoniacal em ETE Industrial
Débora Almeida Guastelli; Claudia Gibertoni
DOI: 10.22167/2675-6528-202600714
Artigo elaborado pela ferramenta ResumeAI, solução de inteligência artificial desenvolvida pelo Instituto Pecege voltada à síntese e redação.
Resumo
O lançamento de efluentes com elevadas concentrações de nitrogênio amoniacal representa risco significativo aos corpos hídricos, contribuindo para a eutrofização e a degradação dos ecossistemas aquáticos. Em estações de tratamento de efluentes industriais que utilizam processos biológicos, a remoção desse composto depende da estabilidade operacional e do controle adequado de parâmetros como oxigênio dissolvido, pH e alcalinidade. Avaliou-se a eficiência do projeto visando a remoção de nitrogênio amoniacal em uma ETE industrial por meio da aplicação de ferramentas da gestão da qualidade. A metodologia baseou-se em pesquisa bibliográfica e estudo de caso, com aplicação do ciclo PDCA e do Diagrama de Ishikawa para identificação das causas dos desvios operacionais e implementação de ações corretivas. Os resultados do projeto demonstraram melhoria significativa da eficiência do processo de nitrificação, com redução das concentrações de nitrogênio amoniacal no efluente tratado para valores inferiores a 20 mg/L, atendendo à legislação ambiental vigente. Concluiu-se que a aplicação integrada das ferramentas da qualidade contribuiu de forma eficaz para a melhoria do desempenho operacional e para a conformidade ambiental da estação avaliada.
Palavras-chave: Controle de processos; Desempenho operacional; Legislação ambiental; Melhoria contínua; Tratamento biológico.
1. Introdução
O descarte de efluentes em corpos d’água no Brasil é regido por regulamentações rigorosas, como as estabelecidas pela Resolução CONAMA nº 430 (Brasil, 2011). Essas diretrizes são fundamentais para o enquadramento ambiental e para a definição dos padrões de lançamento de efluentes, visando a proteção dos ecossistemas aquáticos. A conformidade com esses parâmetros é um desafio constante para as indústrias, que precisam garantir a eficácia de seus sistemas de tratamento de efluentes (ETE).
Um dos problemas ambientais mais críticos associados ao lançamento de efluentes é a eutrofização. Este fenômeno caracteriza-se pelo enriquecimento de nutrientes no meio aquático, o que desencadeia o crescimento descontrolado de plantas e algas. Em níveis elevados, a eutrofização pode comprometer severamente a qualidade da água e a biodiversidade de rios e lagos (Nixon, 2009; Costa, Kempka, Skoronski, 2017).
Entre os nutrientes que mais contribuem para a eutrofização, o nitrogênio (N) destaca-se como um dos principais. Ele pode estar presente nos efluentes na forma de amônia, que é reconhecidamente tóxica para a vida aquática, incluindo peixes e tecidos vegetais. A amônia pode ser oxidada a nitrito e, posteriormente, a nitrato. O nitrato, por sua vez, é facilmente absorvido por organismos autótrofos, alimentando o processo de eutrofização (Resende, 2002; Von Sperling, 2014).
O nitrogênio amoniacal, que se manifesta principalmente como íons amônio (NH4+), é uma forma de nitrogênio dissolvido na água que exige atenção especial. Em concentrações elevadas, sua presença tem impactos negativos diretos nos ecossistemas aquáticos. A transformação do nitrogênio amoniacal em outras formas nitrogenadas, como o nitrato, consome oxigênio dissolvido, o que pode levar à anoxia e à degradação da qualidade da água. Portanto, o monitoramento e o controle eficazes desse parâmetro em efluentes industriais são cruciais antes do lançamento em corpos hídricos (Equipe Wetlands, 2023).
Para a remoção do nitrogênio de efluentes, diversas abordagens podem ser empregadas, incluindo tratamentos físico-químicos, como a volatilização da amônia e a troca iônica. Contudo, os sistemas biológicos, que exploram processos como a nitrificação e a desnitrificação, são amplamente utilizados devido à sua eficácia e sustentabilidade (Martinelli, 2007; Van Haandel, Kato, Von Sperling, 2009).
No tratamento biológico, a nitrificação é o processo primário para a remoção do nitrogênio amoniacal. Consiste na oxidação do amônio (NH4+) a nitrito (NO2-) e, subsequentemente, a nitrato (NO3-). Este processo é realizado por microrganismos específicos em condições aeróbias, que dependem do oxigênio dissolvido para seu metabolismo. A manutenção de concentrações adequadas de oxigênio dissolvido é, portanto, um fator determinante para o bom desempenho do processo, pois a baixa disponibilidade de oxigênio prejudica a atividade microbiana e a eficiência da remoção de nitrogênio (Equipe Wetlands, 2023).
A reação de nitrificação, representada pela Equação (1): N-NH4+ + 2O2 → N-NO3- + H+ + H2O, demonstra a liberação de íons hidrogênio (H+). Essa liberação consome a alcalinidade do meio e, consequentemente, reduz o pH. A diminuição do pH pode afetar negativamente a atividade das bactérias nitrificantes, comprometendo a eficiência da remoção de nitrogênio amoniacal. Dessa forma, a manutenção de níveis adequados de alcalinidade é essencial para garantir condições favoráveis ao desenvolvimento desses microrganismos, que prosperam em faixas de pH próximas da neutralidade, geralmente entre sete e oito (Equipe Wetlands, 2023).
Apesar da existência de diversas técnicas para a remoção de nitrogênio amoniacal em efluentes, muitos dos processos atuais enfrentam desafios significativos, como altos custos operacionais e, em alguns casos, baixa eficiência (Chen et al., 2021; Hiscock, 1991). Essa realidade aponta para uma lacuna na gestão operacional, onde a otimização dos processos existentes se mostra necessária para garantir a conformidade ambiental e a sustentabilidade econômica das Estações de Tratamento de Efluentes industriais.
Diante desse cenário, a aplicação de ferramentas da gestão da qualidade surge como uma abordagem promissora para identificar e corrigir desvios operacionais, otimizando o desempenho dos sistemas de tratamento. A integração de metodologias como o ciclo PDCA (Plan-Do-Check-Act) e o Diagrama de Ishikawa permite uma análise sistemática das causas-raiz dos problemas, facilitando a implementação de ações corretivas e a promoção da melhoria contínua. Essa abordagem não apenas visa a conformidade com a legislação ambiental, mas também a redução de custos e o aumento da eficiência operacional.
Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência do projeto visando a remoção de nitrogênio amoniacal em uma Estação de Tratamento de Efluentes industrial por meio da aplicação de ferramentas da gestão da qualidade, buscando a obtenção de baixos custos operacionais e elevada eficiência do processo de tratamento.
2. Material e Métodos
A metodologia adotada neste trabalho foi estruturada para permitir uma análise detalhada e sistemática do processo de remoção de nitrogênio amoniacal em uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) industrial. O estudo integrou fundamentos teóricos, análise prática e aplicação de ferramentas da gestão da qualidade, visando a avaliação da eficiência do projeto de tratamento.
A pesquisa bibliográfica constituiu a base teórica do estudo, com consulta a livros técnicos, artigos científicos, dissertações, normas e legislações ambientais vigentes, com ênfase nas resoluções do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA). Abordaram-se temas como qualidade da água, eutrofização, nitrogênio amoniacal, processos de nitrificação e desnitrificação, e a aplicação de ferramentas da qualidade, como o ciclo PDCA e o Diagrama de Ishikawa, em sistemas de tratamento de efluentes.
O trabalho foi desenvolvido por meio de um estudo de caso em uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) industrial licenciada, responsável pelo tratamento de efluentes antes do lançamento em corpo receptor. Esta abordagem permitiu uma avaliação das condições reais de operação da estação, considerando suas características e variáveis de processo. Analisaram-se dados históricos e operacionais da ETE, com foco na remoção de nitrogênio amoniacal, referentes ao ano de 2023.
Para identificar, analisar e corrigir desvios relacionados ao excesso de amônia no efluente tratado, aplicou-se o ciclo PDCA (Plan-Do-Check-Act). Esta ferramenta de gestão da qualidade estruturou as ações de melhoria do processo, desde a identificação do problema até a padronização das soluções, visando a melhoria contínua do desempenho operacional da ETE.
Na fase de Planejar (Plan), o problema central foi o não atendimento aos limites de nitrogênio amoniacal estabelecidos pela legislação ambiental. Realizou-se o levantamento e a análise dos dados operacionais históricos da ETE. Os indicadores considerados incluíram: concentração de nitrogênio amoniacal (afluente e efluente), oxigênio dissolvido (OD) nos reatores biológicos, pH do meio, alcalinidade, temperatura do efluente, tempo de retenção hidráulica (TRH) e vazão (afluente e efluente).
Com base nos dados da fase de Planejar, aplicou-se o Diagrama de Ishikawa para identificar e organizar as possíveis causas do excesso de amônia. Foram considerados fatores relacionados a método, mão de obra, máquinas e equipamentos, materiais, meio ambiente e medições. Esta análise permitiu a determinação das causas-raiz dos desvios operacionais.
Na fase de Executar (Do), a partir das causas identificadas, implementaram-se ações corretivas e ajustes operacionais no processo de tratamento. As intervenções incluíram otimização do sistema de aeração, correção de pH e alcalinidade, adequação da operação dos reatores biológicos e aprimoramento dos procedimentos operacionais. O objetivo foi favorecer a atividade das bactérias nitrificantes e aumentar a eficiência da nitrificação.
A fase de Verificar (Check) consistiu no monitoramento contínuo dos indicadores operacionais após as ações. A ênfase foi na concentração de nitrogênio amoniacal no efluente tratado. Os resultados foram comparados aos dados anteriores às intervenções e aos padrões da legislação ambiental vigente, permitindo avaliar a eficácia das medidas.
Na fase de Agir (Act), com base na análise dos resultados, as ações de melhor desempenho foram padronizadas pela revisão dos procedimentos operacionais. Definiram-se medidas preventivas para evitar a reincidência de desvios, promovendo a melhoria contínua do processo de tratamento e a estabilidade operacional da ETE.
Para a avaliação da eficiência da remoção de nitrogênio amoniacal, monitoraram-se sistematicamente os principais indicadores operacionais da ETE. Estes incluíram: nitrogênio amoniacal (entrada e saída), oxigênio dissolvido (OD), pH, alcalinidade, temperatura do efluente, tempo de retenção hidráulica (TRH) e vazão (afluente e efluente).
Os dados coletados foram organizados em planilhas eletrônicas e analisados de forma comparativa e temporal. Esta abordagem possibilitou a avaliação do desempenho do sistema antes e após a aplicação das ferramentas da qualidade. A análise permitiu correlacionar os indicadores operacionais com as ações implementadas em cada etapa do ciclo PDCA. A base de dados utilizada para análise está apresentada em anexo.
3. Resultados e Discussão
A aplicação de ferramentas da gestão da qualidade no processo de remoção de nitrogênio amoniacal em uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) industrial demonstrou uma melhoria significativa no desempenho do sistema biológico ao longo do período avaliado. A abordagem integrada do ciclo PDCA, em conjunto com o Diagrama de Ishikawa, permitiu não apenas identificar as causas dos desvios operacionais no processo de nitrificação, mas também implementar ações corretivas eficazes que resultaram na otimização do tratamento.
Na fase inicial de diagnóstico do projeto, observou-se que as concentrações de nitrogênio amoniacal no efluente tratado apresentavam, em determinados momentos, valores superiores ao limite estabelecido pela Resolução CONAMA nº 430/2011. Essa condição indicava uma instabilidade operacional no sistema. Entre os meses de janeiro e março de 2023, o desempenho da ETE foi satisfatório, mantendo as concentrações de nitrogênio amoniacal abaixo de 20 mg/L, em conformidade com a legislação ambiental vigente.
Contudo, entre abril e junho de 2023, verificou-se uma degradação significativa no desempenho do sistema de tratamento. As concentrações de nitrogênio amoniacal no efluente apresentaram um aumento progressivo, atingindo um pico de 103,4 mg/L no mês de maio. Este valor superou em mais de cinco vezes o limite legal, evidenciando uma falha crítica no processo de nitrificação e a necessidade urgente de intervenção para restabelecer a estabilidade operacional da ETE.
Esse comportamento de degradação foi associado à instabilidade de parâmetros operacionais cruciais, como o oxigênio dissolvido, o pH e a alcalinidade do meio. Além disso, identificou-se um aumento da carga hidráulica e orgânica que a estação recebia. O mês de maio de 2023, em particular, registrou o maior volume de entrada de efluente, indicando uma possível sobrecarga do sistema que comprometeu diretamente a eficiência do tratamento biológico, conforme a literatura aponta para a sensibilidade desses processos a variações de carga.
A instabilidade operacional e a sobrecarga não afetaram apenas a remoção de nitrogênio amoniacal, mas também comprometeram a eficiência na remoção de matéria orgânica. Durante o período crítico, observou-se uma redução na eficiência de remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO) e um aumento concomitante da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) no efluente tratado. Os valores de DBO ultrapassaram o limite legal de 60 mg/L, indicando que o efluente estava sendo descartado com uma carga orgânica excessiva, o que agrava os riscos de eutrofização dos corpos hídricos receptores.
Diante dos resultados insatisfatórios, a aplicação das ferramentas da gestão da qualidade tornou-se essencial para a análise das causas e a definição de ações corretivas. O Diagrama de Ishikawa foi empregado para identificar e organizar as causas-raiz do aumento do nitrogênio amoniacal. Essa ferramenta permitiu categorizar os fatores contribuintes em seis principais eixos, proporcionando uma visão estruturada dos problemas operacionais e facilitando a compreensão das inter-relações entre eles.
Na categoria “Método”, identificou-se a falta de padronização operacional e a ausência de procedimentos definidos, o que gerava inconsistências na execução das tarefas e impactava a estabilidade do processo. Em “Máquinas”, a aeração insuficiente foi apontada como um fator crítico, diretamente relacionado à baixa disponibilidade de oxigênio dissolvido, essencial para a atividade das bactérias nitrificantes. Quanto à “Medição”, verificou-se a falta de monitoramento adequado do oxigênio dissolvido, controle insuficiente da alcalinidade e falhas na medição de pH, comprometendo a capacidade de resposta rápida a desvios e a tomada de decisões operacionais.
No eixo “Mão de obra”, a falta de treinamento adequado da equipe foi destacada como uma causa contribuinte para os desvios operacionais, limitando a capacidade de identificar e corrigir problemas em tempo hábil. A categoria “Meio ambiente” revelou a influência de variações de pH e baixos níveis de alcalinidade no processo, ambos fatores que afetam diretamente a atividade das bactérias nitrificantes, que prosperam em faixas de pH próximas da neutralidade. Por fim, em “Material”, a alta carga orgânica do efluente afluente foi identificada como um desafio significativo, que sobrecarregava o sistema de tratamento e dificultava a remoção eficiente do nitrogênio amoniacal.
Com base nas causas identificadas pelo Diagrama de Ishikawa, o ciclo PDCA (Planejar, Executar, Verificar e Agir) foi estruturado para implementar as ações de melhoria. Na fase de Planejar (Plan), o problema central do alto nitrogênio amoniacal no efluente foi formalmente definido. Realizou-se um levantamento detalhado e uma análise dos dados operacionais da ETE, incluindo as concentrações de nitrogênio amoniacal no afluente e efluente, os níveis de oxigênio dissolvido, o pH, a alcalinidade, a temperatura, o tempo de retenção hidráulica e as vazões, para embasar a definição das ações corretivas.
Na fase de Executar (Do), as ações corretivas foram implementadas para otimizar o processo de tratamento. Isso incluiu ajustes no sistema de aeração para garantir níveis adequados de oxigênio dissolvido, correção do pH e da alcalinidade para criar um ambiente mais favorável às bactérias nitrificantes, e adequação da operação dos reatores biológicos. Adicionalmente, houve um aprimoramento dos procedimentos operacionais e o treinamento da equipe, visando favorecer a atividade microbiana e aumentar a eficiência da nitrificação, abordando as causas identificadas no Ishikawa.
Após a implementação das ações, a fase de Verificar (Check) consistiu no monitoramento contínuo dos indicadores operacionais. A concentração de nitrogênio amoniacal no efluente tratado foi o principal foco, sendo os resultados obtidos comparados com os dados anteriores às intervenções e com os padrões estabelecidos pela legislação ambiental. Este monitoramento sistemático permitiu avaliar a eficácia das ações implementadas e identificar a recuperação progressiva do sistema biológico, fornecendo dados concretos sobre a melhoria.
Na fase de Agir (Act), as ações que demonstraram melhor desempenho foram padronizadas por meio da revisão e atualização dos procedimentos operacionais da ETE. Medidas preventivas foram estabelecidas para evitar a reincidência dos desvios, consolidando a melhoria contínua do processo. Como resultado dessas intervenções, observou-se uma recuperação notável do sistema biológico a partir de setembro de 2023, com as concentrações de nitrogênio amoniacal atingindo valores próximos de zero a partir de outubro, indicando o restabelecimento completo da nitrificação e a conformidade com os limites legais.
A recuperação do sistema não se limitou apenas à remoção de nitrogênio amoniacal. Houve também uma melhoria significativa na eficiência de remoção de DQO e uma redução correspondente da DBO no efluente tratado, que retornaram a níveis aceitáveis e em conformidade com a legislação ambiental. Esses resultados demonstram que a aplicação integrada das ferramentas da qualidade, como o ciclo PDCA e o Diagrama de Ishikawa, foi fundamental para estabilizar o processo biológico e garantir o atendimento aos limites ambientais, validando a eficácia da abordagem de gestão.
Em síntese, os achados confirmam que a integração de conhecimento técnico e ferramentas de gestão da qualidade é uma estratégia eficiente e aplicável para o aprimoramento contínuo do desempenho ambiental e operacional de sistemas de tratamento de efluentes. A implementação bem-sucedida deste projeto não apenas resolveu o problema específico de excesso de nitrogênio amoniacal, mas também evidenciou que a gestão da qualidade pode otimizar a operação de ETEs industriais, contribuindo para a redução de custos operacionais, minimização de riscos ambientais e diminuição da necessidade de intervenções corretivas emergenciais.
4. Conclusão
O presente estudo avaliou a eficiência de um projeto focado na remoção de nitrogênio amoniacal em uma Estação de Tratamento de Efluentes industrial, por meio da aplicação de ferramentas da gestão da qualidade, buscando otimizar o processo com baixos custos operacionais. Verificou-se que o desempenho do sistema apresentou instabilidade inicial, com concentrações de nitrogênio amoniacal no efluente tratado superando os limites legais entre abril e junho de 2023, atingindo um pico de 103,4 mg/L em maio. Essa degradação foi associada à instabilidade de parâmetros operacionais cruciais, como oxigênio dissolvido, pH e alcalinidade, além de um aumento na carga hidráulica e orgânica.
A aplicação do Diagrama de Ishikawa permitiu identificar as causas-raiz desses desvios, categorizando-as em fatores relacionados a método, máquinas, medição, mão de obra, meio ambiente e material. Com base nessa análise, o ciclo PDCA foi implementado para estruturar ações corretivas, que incluíram ajustes no sistema de aeração, controle de pH e alcalinidade, adequação da operação dos reatores biológicos e aprimoramento dos procedimentos operacionais. Como resultado, observou-se uma recuperação progressiva do sistema biológico a partir de setembro de 2023, com as concentrações de nitrogênio amoniacal atingindo valores próximos de zero em outubro, e a melhoria da eficiência na remoção de Demanda Química de Oxigênio e Demanda Bioquímica de Oxigênio, garantindo a conformidade com a legislação ambiental. A integração entre conhecimento técnico e ferramentas de gestão da qualidade e de projetos constitui uma abordagem eficiente e aplicável para o aprimoramento de sistemas de tratamento de efluentes, podendo ser replicada em outras estações com características semelhantes, contribuindo para a redução de custos operacionais, minimização de riscos ambientais e diminuição da necessidade de intervenções corretivas emergenciais. Para trabalhos futuros, sugere-se a ampliação do período de monitoramento, bem como a avaliação da aplicação de outras ferramentas da qualidade e de projetos, além do controle mais detalhado de parâmetros como oxigênio dissolvido e alcalinidade, visando o aprimoramento contínuo do desempenho operacional.
Referências Bibliográficas
BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução nº 430, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução nº 357, de 17 de março de 2005. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 16 maio 2011. Disponível em: www.suape.pe.gov.br/images/publicacoes/CONAMA_n.430.2011.pdf. Acesso em: 29 out. 2025.
CHEN, Mei; WANG, Fang; ZHANG, De-li; YI, Wei-ming; LIU, Yi. Effects of acid modification on the structure and adsorption NH4+-N properties of biochar. Renewable Energy, v. 169, p. 1343-1350, 2021.
COSTA, D. D.; KEMPKA, A. P.; SKORONSKI, E. A contaminação de mananciais de abastecimento pelo nitrato: o panorama do problema no Brasil, suas consequências e as soluções potenciais. REDE: Revista Eletrônica do PRODEMA, v. 10, p. 49–61, 2017.
EQUIPE WETLANDS. Remoção de nitrogênio amoniacal: a sua ETE industrial está preparada para mudanças da legislação? Disponível em: www.wetlands.com.br/post/nitrogenio-amoniacal-a-sua-ete-est%C3%A1-preparada-para-a-mudan%C3%A7a-na-legisla%C3%A7%C3%A3o. Acesso em: 29 out. 2025.
HISCOCK, K. M.; LLOYD, J. W.; LERNER, D. N. Review of natural and artificial denitrification of groundwater. Water Research, v. 25, n. 9, p. 1099–1111, 1991.
MARTINELLI, L. A. Os caminhos do nitrogênio do fertilizante ao poluente. Informações Agronômicas, v. 118, p. 6–10, 2007.
NIXON, S. W. Eutrophication and the macroscope. Hydrobiologia, v. 629, p. 5–19, 2009.
RESENDE, A. V. Agricultura e qualidade da água: contaminação da água por nitrato. Planaltina, DF: Embrapa Cerrados, 2002.
VAN HAANDEL, A.; KATO, M.; VON SPERLING, M. Remoção biológica de nitrogênio: aplicações para o sistema de lodo ativado. In: MOTA, F. S. B.; VON SPERLING, M. (coord.). Nutrientes de esgoto sanitário: utilização e remoção. Rio de Janeiro: ABES, 2009. p. 174–226.
VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2014.
Artigo oriundo de Trabalho de Conclusão de Curso da Especialização em Gestão de Projetos do MBA USP/Esalq
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