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PROJETO: VIVA, RIO SANTANA! SANEAMENTO DE AGLOMERADOS URBANOS E RURAIS DA BACIA DO RIO SANTANA. INSTITUTO TERRA DE PRESERVAÇÃO AMBIENTAL Miguel Pereira - RJ Julho de 2012

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ÍNDICE 1.

INTRODUÇÃO _____________________________________________________ 5

2.

CONTEXTO _______________________________________________________ 6 2.1.

Aspectos Gerais ________________________________________________ 6

2.2.

Dados do Município de Miguel Pereira ______________________________ 7

3.

JUSTIFICATIVA ____________________________________________________ 8

4.

ÁREA DE ABRANGÊNCIA_____________________________________________ 10

5.

OBJETIVOS DO PROGRAMA __________________________________________ 11

6.

7.

8.

5.1.

Objetivo Geral ________________________________________________ 11

5.2.

Objetivos Específicos __________________________________________ 11

PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS ___________________________________ 11 6.1.

Aspectos Gerais _______________________________________________ 11

6.2.

Identificação das Residências ____________________________________ 12

6.3.

Geração de Esgoto por Unidade Socioambiental ______________________ 14

6.4.

Projeto dos Sistemas de Tratamento de Esgoto Sanitário _______________ 15

6.5.

Sistemas de Tratamento de Dejetos Animais ________________________ 15

6.6.

Agrupamento de Residências ____________________________________ 16

6.7.

Remoção de Lodo _____________________________________________ 17

6.8.

Unidade de Tratamento de Lodo__________________________________ 17

6.9.

Monitoramento _______________________________________________ 18

MEMORIAL DESCRITIVO / ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ______________________ 18 7.1.

Sistemas de Tratamento Biológicos ________________________________ 18

7.2.

Aplicação de Esgotos Tratados no Solo _____________________________ 19

7.3.

Uso Agrícola de Biossólidos (Lodo de Esgoto) ________________________ 20

7.4.

Tanques Sépticos _____________________________________________ 20

7.5.

Filtros Anaeróbios _____________________________________________ 20

7.6.

Sumidouros __________________________________________________ 21

7.7.

Valas de Infiltração ____________________________________________ 22

7.8.

Remoção de Lodo _____________________________________________ 22

7.9.

Unidade de Tratamento de Lodo__________________________________ 24

MEMORIAL DE CÁLCULO ____________________________________________ 25 8.1.

Tanques Sépticos, Filtros Anaeróbios e Dispositivos de Infiltração _______ 25

8.1.1. Sistema para 1 Residência ______________________________________ 26 8.1.2. Sistema para 5 Residências ______________________________________ 27 8.1.3. Sistema para 10 Residências _____________________________________ 28

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8.1.4. Sistema para 20 Residências _____________________________________ 30 8.1.5. Sistema para 40 Residências _____________________________________ 31 8.1.6. Sistema para 60 Residências _____________________________________ 32 8.2.

Sistemas de Tratamento de Dejetos Animais ________________________ 33

8.2.1. Vazão de Dejetos Animais _______________________________________ 33 8.2.2. Volume do Biodigestor _________________________________________ 33 8.2.3. Tanque de Sedimentação _______________________________________ 33 8.3.

Unidade de Tratamento de Lodo__________________________________ 33

8.3.1. Previsão de Recebimento de Lodo ________________________________ 33 8.3.2. Dados ______________________________________________________ 33 8.3.3. Volume do Digestor ____________________________________________ 34 8.3.4. Balanço de Sólidos no Digestor ___________________________________ 34 8.3.5. Balanço de Energia no Digestor ___________________________________ 34 8.3.6. Leitos de Secagem ____________________________________________ 35 9.

CRONOGRAMA FÍSICO-FINANCEIRO ________________ Erro! Indicador não definido.

10.

PLANILHAS ORÇAMENTÁRIAS ___________________ Erro! Indicador não definido.

10.1. Planilha Resumo __________________________ Erro! Indicador não definido. 10.2. Número de Sistemas de Tratamento de Esgoto Sanitário por Modelo _____ Erro! Indicador não definido. 10.3. Custo Unitário de cada Modelo _______________ Erro! Indicador não definido. 10.4. Custo Total dos Sistemas de Tratamento de Esgotos Sanitários _ Erro! Indicador não definido. 10.5. Custo da Unidade de Tratamento de Lodo ______ Erro! Indicador não definido. 10.6. Composições de Custo ______________________ Erro! Indicador não definido. 11.

RESULTADOS QUANTITATIVOS E QUALITATIVOS ESPERADOS _____________ 35

12.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS _____________________________________ 37

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1. INTRODUÇÃO A água, além de insumo essencial à vida, é base para quase todas as atividades humanas. Visando seu uso e consciente de sua importância, os recursos hídricos devem ser geridos de forma integrada e participativa, para, assim, garantir o aproveitamento otimizado e com o mínimo de conflitos. No planejamento de atividades que visam estratégias de controle de tais conflitos, é de suma importância que se considere a bacia hidrográfica como unidade de gerenciamento e ação, a fim de se obter maior eficiência na realização destas atividades, ainda mais necessária quando os recursos hídricos são limitados e tendem a sofrer sérios danos pela má exploração dos corpos d’água (PILATTI & HINSCHING, 2008). O emprego do saneamento como instrumento para melhoria da saúde pressupõe a superação dos entraves tecnológicos, políticos e gerenciais que têm impedido a expansão dos seus benefícios aos residentes de áreas rurais, municípios e localidades de pequeno porte (FUNASA, 2006). Além disso, o saneamento rural tenta promover a salubridade ambiental neste setor, utilizando recursos naturais de forma sustentável, revertendo a degradação do meio ambiente, em especial o comprometimento dos mananciais de água doce, decorrente da disposição inadequada de esgotos sanitários e de resíduos sólidos (LARSEN, 2010). As comunidades rurais que estão inseridas em bacias hidrográficas de mananciais de abastecimento consomem o recurso hídrico proveniente de poços artesianos, poços freáticos, olho d’água ou nascentes, que muitas vezes são contaminadas com o manejo inadequado do solo, atividades agropecuárias, disposição de resíduos, entre outras atividades desenvolvidas na região de maneira prejudicial ao meio hídrico, sem os cuidados necessários com o ambiente (PILATTI & HINSCHING, 2008). Este cenário de degradação ambiental de bacias hidrográficas por falta de soluções adequadas de saneamento em áreas com características rurais pode ser observado na Área de Proteção Ambiental do Rio Santana (APA Santana) e este trabalho visa projetar soluções de engenharia que recuperem a qualidade ambiental da bacia hidrográfica do Rio Santana. Os sistemas projetados para tratamento dos esgotos sanitários são constituídos por Tanques Sépticos, Filtros Anaeróbios e Dispositivos de Infiltração e seus dimensionamentos seguiram as recomendações das Normas Técnicas da ABNT, em especial a NBR 7.229/93 -

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Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos e a NBR 13.969/97 Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Está prevista a instalação de dois sistemas de tratamento dos dejetos líquidos de duas pocilgas (currais de porcos), localizadas na APA. Estes sistemas são compostos por Biodigestor, Tanque de Sedimentação e Tanque de Macrófitas. O lodo gerado pelos sistemas será recolhido através de tanque acoplado a trator e será tratado e desidratado na Unidade de Tratamento de Lodo, a ser implantada na própria área da APA, constituída de um Digestor de Lodo e de Leitos de Secagem. 2. CONTEXTO 2.1. Aspectos Gerais A área de proteção ambiental do Rio Santana está compreendida pelos limites do município de Miguel Pereira-RJ, fazendo parte da região Centro-Sul Fluminense e estabelecendo limites com os municípios de Nova Iguaçu, Duque de Caxias, Petrópolis e Paty do Alferes. Quanto aos municípios limítrofes e o próprio município da unidade (Miguel Pereira, Petrópolis, Paty do Alferes, Duque de Caxias e Nova Iguaçu) destaca-se a diversidade de realidades onde Paty do Alferes possui a menor concentração urbana e um forte potencial agrícola, Duque de Caxias e Nova Iguaçu as maiores densidades populacionais e de concentração urbana, e Petrópolis e Miguel Pereira, com clima e o aspecto serrano da paisagem, com privilegiado potencial turístico e de veraneio. A Figura 1 apresenta o contexto geopolítico da APA Santana.

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Figura 1 - Contexto Geopolítico O município de Miguel Pereira-RJ tem seu território subdividido em três distritos, sendo Miguel Pereira, Governador Portela e Conrado. Sua sede está a 618m de altitude, contudo os limites municipais encontram-se posicionados sobre o divisor topográfico da serra do Mar, abrangendo altitudes que chegam até 1.300m na Serra do Couto, a 75m na porção de baixada abrangida pelo município e que corresponde ao distrito de Conrado. 2.2. Dados do Município de Miguel Pereira Divisão Administrativa: Miguel Pereira (sede), Governador Portela e Conrado. Localização: Região Centro Sul Fluminense Área: 289,1 km² População: 24.647 (Censo IBGE 2010) Densidade Demográfica: 85,2 hab/km² Limites: Paty do Alferes, Vassouras, Japeri, Nova Iguaçu, Engenheiro Paulo de Frontin, Petrópolis, Paracambi e Duque de Caxias Altitude: 618 m Temp. média anual: 23°C

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Distância da Capital: 120 km 3. JUSTIFICATIVA A APA Santana engloba áreas de nascente prioritárias (Figura 2) tanto para médias e pequenas cidades e aglomerações urbanas do interior do estado, assim como para toda a região metropolitana.

Figura 2 - Contexto Hidrológico A bacia do Rio Santana garante um significativo aporte de vazão no sistema de abastecimento do Guandu, além de servir de manancial de abastecimento grande parte de Miguel Pereira e, mais recentemente, Paty do Alferes. Neste sentido, a falta sistemas adequados de esgotamento sanitário na área da APA Santana prejudica diretamente a qualidade das águas de parcela significativa dos tributários da bacia hidrográfica do Guandu. A Figura 3 apresenta as vazões médias ao longo do rio guandu, bem como a influência de seus principais tributários.

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Figura 3 - Vazões Médias ao Longo do Rio Guandu. Fonte: ANA, 2007. Os sistemas de esgotamento sanitário têm por objetivo evitar a poluição do solo e dos mananciais de abastecimento de água; evitar contato de vetores com dejetos; propiciar a promoção de novos hábitos higiênicos na população; e promover o conforto e atender ao senso estético (FUNASA, 2006). Em áreas com características rurais a densidade populacional, em geral é baixa e as residências ficam distantes umas das outras, sendo assim, é comum a adoção de tecnologias mais viáveis e simples, onde técnicas urbanas de saneamento quase nunca são apropriadas. Desta forma, o presente trabalho busca atender às necessidades de proteção ambiental e de promoção da saúde por meio da implantação de sistemas de tratamento com tecnologia apropriada às características rurais da área de abrangência do projeto, possuindo operação extremamente simples e eventual, sem mecanização ou consumo de energia elétrica. Este é um dos principais motivos que justificam a opção por esta solução.

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4. ÁREA DE ABRANGÊNCIA A área de abrangência do projeto é a própria APA Santana, localizada na porção sudoeste/norte do município de Miguel Pereira, que estabelece divisa com os municípios de Japeri, Nova Iguaçu, Duque de Caxias, Petrópolis e Paty do Alferes. A poligonal da APA Santana ocupa significativa parcela da parte alta da bacia do Rio Santana, porção à montante da vila de Arcádia, compreendendo as localidades de Lagoa das Lontras, Monte Líbano, Francisco Fragoso, Vera Cruz, Usina, Marcos da Costa, Vila Suzana e Vale das Princesas, estando delimitada, de acordo com a lei que criou a unidade, entre as coordenadas UTM S23 N= 7504500;7517500m e E= 653500;677500m (Figura 4).

Figura 4 - Área de Abrangência do Projeto.

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5. OBJETIVOS DO PROGRAMA 5.1. Objetivo Geral Recuperar a qualidade ambiental da bacia hidrográfica do Rio Santana. 5.2. Objetivos Específicos  Sanear todo o Alto e Médio curso da Bacia Hidrográfica do Rio Santana, localizados da APA Santana e APA Guandu;  Gerar

um

mecanismo

de

sustentabilidade

econômica

para

a conservação,

manutenção e monitoramento da qualidade ambiental do Rio Santana;  Gerar uma metodologia de saneamento rural replicável para todo o Estado do Rio de Janeiro. 6. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS 6.1. Aspectos Gerais A APA Santana está dividida em sete subbacias hidrográficas, aqui também referenciadas como Unidades Socioambientais (Figura 5), quais sejam:  Alto Rio Facão  Baixo Médio Rio Facão  Alto Santana 1  Alto Santana 2  Alto Santana 3  Rio Vera Cruz  Lagoa das Lontras

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Figura 5 - Unidades Socioambientais da APA Santana 6.2. Identificação das Residências

A identificação das residências foi realizada através da análise de imagens da área de abrangência do projeto e a quantificação foi realizada com o auxílio do software ArcGIS®. A Tabela 1 apresenta a quantidade de residências levantadas por Unidade Socioambiental. Tabela 1 - Residências por Unidade Socioambiental Unidades Socioambientais Alto Rio Facão Baixo Médio Rio Facão Alto Santana 1 Alto Santana 2 Alto Santana 3 Rio Vera Cruz Lagoa das Lontras Total

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Residências (Un) 176 221 34 311 219 193 152 1306


Além da identificação das imagens, foram realizadas visitas a campo para identificação de situações discrepantes.

Figura 6: Exemplo de imagem do local apresentando casas mapeadas antes do trabalho de campo.

Figura 7: Exemplo de casos onde foram feitas exclusões de áreas mapeadas, após trabalho de campo.

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Figura 8: Imagem IKONOS (2009/2010) utilizada para o mapeamento da Bacia, apresentando recorte de unidades sócio ambientais (linhas em azul) e universo de residências mapeadas (polígonos em vermelho). 6.3. Geração de Esgoto por Unidade Socioambiental A partir do número de residências levantadas na área de abrangência do projeto, e, considerando uma contribuição de esgoto de 130 L/hab.d, valor recomendado pela NBR 7229/93 para residências de padrão médio, foi possível estimar a geração de esgoto por unidade socioambiental, e, consequentemente, o volume de esgoto que deixará de ser lançado in natura nos cursos d’água da APA do Rio Santana. A Tabela 2 apresenta o número de residências, a população e a geração de esgoto por unidade socioambiental. Tabela 2 - Residências, população e geração de esgoto por Unidade Socioambiental

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Unidades Socioambientais Alto Rio Facão Baixo Médio Rio Facão Alto Santana 1 Alto Santana 2 Alto Santana 3 Rio Vera Cruz Lagoa das Lontras Total

Residências (Un) 176 221 34 311 219 193 152 1306

População (hab) 880 1105 170 1555 1095 965 760 6530

Geração de Esgoto (m³/d) 114,4 143,7 22,1 202,2 142,4 125,5 98,8 848,9

6.4. Projeto dos Sistemas de Tratamento de Esgoto Sanitário Foram dimensionados seis modelos de sistemas de tratamento dos esgotos sanitários constituídos por Tanques Sépticos, Filtros Anaeróbios e Dispositivos de Infiltração e seus dimensionamentos seguiram as recomendações das Normas Técnicas da ABNT, em especial a NBR 7.229/93 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos e a NBR 13.969/97 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Os seis modelos foram projetados com capacidades para 1, 5, 10, 20, 40 e 60 residências, respectivamente, incluindo as unidades: Tanque Séptico, Filtro Anaeróbio, Dispositivo de Infiltração. Os sistemas de tratamento foram projetados para operarem com um intervalo de limpeza de 5 anos. 6.5. Sistemas de Tratamento de Dejetos Animais Serão utilizados sistemas compostos por Biodigestor, Tanque de Sedimentação e Tanque de Macrófitas para tratamento dos dejetos líquidos de duas pocilgas (currais de porcos), localizadas na APA. Para a determinação da quantidade de dejetos a ser tratada, foram utilizados dados médios de produção (Tabela 3), considerando até 12 suínos por pocilga. Tabela 3 - Produção média de dejetos suínos

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. 6.6. Agrupamento de Residências A criação de uma base de dados georreferenciada contendo a localização e distribuição das residências (Figura 6) dentro da área de abrangência do projeto possibilitou agrupar residências próximas com o intuito de tratar os esgotos gerados pelas mesmas em sistemas coletivos.

Figura 9 - Mapeamento de Domicílios Desta forma foi possível selecionar o modelo do sistema de tratamento mais adequado para cada situação.

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Na Tabela 4 pode-se observar a quantidade e a distribuição dos modelos dos sistemas de tratamento por unidade socioambiental. Tabela 4 - Número de sistemas de tratamento por modelo, por unidade socioambiental Unidades Socioambientais Alto Rio Facão Baixo Médio Rio Facão Alto Santana 1 Alto Santana 2 Alto Santana 3 Rio Vera Cruz Lagoa das Lontras Total

Residências (Un) 176 221 34 311 219 193 152 1306

População (hab) 880 1105 170 1555 1095 965 760 6530

Número de Sistemas por Modelo Geração de Esgoto (m³/d) TS Fan 01 TS Fan 05 TS Fan 10 TS Fan 20 TS Fan 40 TS Fan 60 114,4 34 25 9 1 0 0 143,7 42 35 9 1 1 0 22,1 13 3 2 0 0 0 202,2 25 43 10 2 3 0 142,4 25 16 7 2 1 2 125,5 27 18 10 2 0 0 98,8 13 33 1 1 1 0 848,9 179 173 48 9 6 2

6.7. Remoção de Lodo O lodo deverá ser removido das unidades de tratamento através de tanque a vácuo sobre reboque puxado por trator e transportado até a Unidade de Tratamento de Lodo. 6.8. Unidade de Tratamento de Lodo Foi projetada uma Unidade de Tratamento de Lodo, composta por Digestor de Lodo, que tem como objetivo reduzir o volume de lodo a ser desidratado e Leitos de Secagem, nos quais ocorrerá o processo de desidratação do lodo. Este lodo, após secado, será utilizado nos projetos de restauração florestal do ITPA na Bacia.

Figura 10: Esquema lodo - restauração florestal

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6.9. Monitoramento O objetivo do monitoramento é a determinação das condições ambientais antes do início da implantação do programa e a medição do impacto das ações aqui apresentadas ao longo do tempo. O monitoramento será feito com coletas semestrais coincidentes com o auge dos períodos de cheia e de vazante em 10 pontos distintos dentro da área da APA Santana para determinação e acompanhamento do IQA – Índice de Qualidade das Águas. Para isso, serão realizadas em cada amostra as análises a seguir:  Oxigênio Dissolvido  Coliformes Termotolerantes  pH  DBO  DQO  Temperatura  Nitrogênio (Nitrito, Nitrato e Nitroênio Amoniacal)  Fósforo Total  Turbidez  Resíduo Total 7. MEMORIAL DESCRITIVO / ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS 7.1. Sistemas de Tratamento Biológicos O tratamento biológico reproduz os processos naturais que ocorrem após o lançamento dos despejos, convertendo a matéria orgânica em produtos mineralizados e inertes. Em um sistema de tratamento ocorrem estes mesmos fenômenos naturais, minimizando-se o tempo e aumentando-se as velocidades de reações com a utilização de tecnologia apropriada. A população de bactérias adequadas ao tratamento deverá se desenvolver no reator biológico em operação. Nenhuma dosagem de produtos químicos é necessária ao funcionamento dos reatores biológicos, e isto garante a simplicidade de operação.

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No processo de conversão da matéria orgânica em meio anaeróbio são utilizados aceptores inorgânicos de elétrons como o NO3- (redução de nitrato), SO42- (redução de sulfato), ou CO2. A digestão anaeróbia representa um sistema ecológico balanceado, onde cada microrganismo tem uma função essencial. A digestão de compostos complexos é, normalmente, considerada um processo de dois estágios. No primeiro, estes compostos como carboidratos, lipídios e proteínas são hidrolisados, fermentados e biologicamente convertidos pelas bactérias acidogênicas em substâncias orgânicas mais simples, principalmente ácidos voláteis. No segundo ocorre a conversão destes ácidos orgânicos, gás carbônico e hidrogênio em produtos finais gasosos (CH4 e CO2) pelas bactérias metanogênicas que dependem do substrato fornecido pelas acidogênicas, configurando, portanto, uma interação fundamental ao processo (CHERNICHARO, 1997). O princípio fundamental dos processos biológicos de tratamento de efluentes está na capacidade dos microrganismos se utilizarem dos compostos orgânicos biodegradáveis, transformando-os em subprodutos que podem ser removidos e impedidos de serem lançados na natureza. Os subprodutos formados podem se apresentar na forma sólida (lodo), líquida (água) ou gasosa (CH4, CO2, etc.). 7.2. Aplicação de Esgotos Tratados no Solo A aplicação de esgotos no solo é uma prática bastante antiga, sendo uma forma bem sucedida de tratamento e disposição final dos efluentes resultantes das atividades humanas. De forma geral a aplicação de esgoto no solo pode ser definida como um método de depuração natural no qual estão envolvidos os processos físicos, químicos e biológicos comuns da matriz solo-planta-esgoto (Nucci et al, 1978). Segundo Chernicharo (2001), quando se faz esta aplicação, há a filtração e a ação de microrganismos, que possuem a capacidade de transformar a matéria orgânica em compostos mais simples. Eles realizam esta atividade buscando alimento e produção de energia. Com isso, tem-se como resultado final deste processo, um efluente tratado e um solo revitalizado, haja vista que os compostos gerados pelos microrganismos podem ser benéficos para o crescimento das plantas e vegetais.

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7.3. Uso Agrícola de Biossólidos (Lodo de Esgoto) O lodo de esgoto não deve ser considerado como um simples resíduo. Suas características físico-químicas o tornam um excelente condicionador do solo, podendo auxiliar na melhoria das práticas agrícolas atualmente em uso em nosso país. Nesta ótica, o lodo de esgoto passa a ser entendido como biossólido, ou seja, é o de lodo do sistema de tratamento biológico de despejos líquidos processado de modo a permitir o seu manuseio de forma segura na utilização agrícola (SANEPAR, 1999). Segundo Andreoli & Bonnet (1998), a reciclagem dos biossólidos em solos agrícolas é viável e desejável, desde que realizada de forma segura e coerente. Segundo Evans apud Sanepar (1999), mais de 50.000 artigos científicos sobre a reciclagem agrícola de esgoto já foram publicados, e nenhum efeito adverso do uso controlado do insumo foi encontrado. As regulamentações de uso asseguram a proteção à saúde animal e humana, a qualidade das colheitas, do solo e do meio ambiente em todo o mundo. Desta forma, a utilização do lodo como condicionador de solo em atividades de reflorestamento se mostra uma alternativa segura e extremamente interessante, especialmente pela forma adequada de disposição desse resíduo associada à reposição do estoque de matéria orgânica nos solos que esta prática possibilita. 7.4. Tanques Sépticos Os Tanques Sépticos (ou Decanto-Digestores) são câmaras fechadas com a finalidade de deter os efluentes, por um período de tempo estabelecido, de modo a permitir a decantação dos sólidos e retenção do material graxo contido nos despejos transformandoos

bioquimicamente,

em

substâncias

e

compostos

mais

simples

e

estáveis.

Simultaneamente à fase de retenção, processa-se uma sedimentação de 60 a 70% dos sólidos em suspensão contidos nos efluentes, formando-se o lodo. Parte dos sólidos não decantados, formados por óleos, graxas gorduras e outros materiais misturados com gases é retida na superfície livre do líquido, no interior do tanque, denominados de escuma. 7.5. Filtros Anaeróbios

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O Filtro Anaeróbio consiste em um reator biológico de fluxo ascendente, composto por uma câmara contendo meio suporte plástico para crescimento de microrganismos anaeróbios e facultativos, responsáveis pela estabilização da matéria orgânica. Na superfície do meio suporte ocorre a fixação e o desenvolvimento de microrganismos, que se agrupam formando um biofilme nos interstícios deste material. Neste projeto, o meio suporte utilizado será conduíte corrugado de 1” cortado em pedaços de aproximadamente 15 cm dispersos de forma aleatória no interior do reator, abaixo da laje perfurada removível, que tem a função de reter o material plástico no interior do Filtro Biológico. 7.6. Sumidouros O sumidouro tem a função de permitir a infiltração da parte líquida dos esgotos no solo. Para tanto, as paredes devem ser vazadas e o fundo permeável. O tamanho do sumidouro vai depender do número de pessoas que utilizam o sistema e da capacidade de infiltração do terreno. Foram adotados neste projeto sumidouros em anéis furados de concreto pré-moldado (Figura 7), de modo a simplificar sua execução. A laje de cobertura será de concreto armado dotado de abertura de inspeção e o fundo não será revestido, ficando no próprio solo e tendo apenas uma camada de brita n°. 04 com 0,50 m de altura.

Anel de concreto furado

Figura 11 - Desenho Esquemático do Sumidouro

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7.7. Valas de Infiltração As Valas de Infiltração (Figura 8) são valas escavadas no solo, destinadas à depuração e disposição final do esgoto na subsuperfície do solo sob condições essencialmente aeróbias, contendo tubulação de distribuição e meios de filtração no seu interior.

Figura 12 - Desenho Esquemático de Vala de Infiltração 7.8. Remoção de Lodo O lodo e a escuma acumulados nos Tanques Sépticos e nos Filtros Anaeróbios devem ser removidos a intervalos equivalentes ao período de limpeza do projeto, no presente caso, 5 anos. O intervalo pode ser encurtado ou alongado quanto aos parâmetros de projeto, sempre que se verificarem alterações nas vazões efetivas de trabalho com relação às estimadas. Quando da remoção do lodo digerido, aproximadamente 10% de seu volume devem ser deixados no interior do tanque. O lodo deve ser retirado por caminhão limpa-fossa de empresa devidamente licenciada pelo órgão ambiental ou realizado aproveitamento agrícola, desde que comprovado, através de estudo, esta possibilidade.

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A remoção periódica de lodo e escuma deve ser feita por profissionais especializados que disponham de equipamentos adequados, para garantir o não-contato direto entre pessoas e lodo. É obrigatório o uso de botas e luvas de borracha. Em caso de remoção manual, é obrigatório o uso de máscara adequada de proteção. No caso de tanques utilizados para o tratamento de esgotos não exclusivamente domésticos, como em estabelecimentos de saúde e hotéis, é obrigatória a remoção por equipamento mecânico de sucção e caminhão-tanque. Anteriormente a qualquer operação que venha a ser realizada no interior dos tanques, as tampas devem ser mantidas abertas por tempo suficiente à remoção de gases tóxicos ou explosivos (mínimo: 5 min). Os tampões de fechamento dos tanques devem ser diretamente acessíveis para manutenção. O eventual revestimento de piso executado na área dos tanques sépticos não pode impedir a abertura das tampas. O recobrimento com azulejos, cacos de cerâmica ou outros materiais de revestimento pode ser executado sobre as tampas, desde que sejam preservadas as juntas entre estas e o restante do piso. O lodo e a escuma removidos dos tanques sépticos em nenhuma hipótese podem ser lançados em corpos de água ou galerias de águas pluviais. O lançamento do lodo digerido, em estações de tratamento de esgotos ou em pontos determinados da rede coletora de esgotos, é sujeito à aprovação e regulamentação por parte do órgão responsável pelo esgotamento sanitário na área considerada. O lodo, após etapa de desidratação, seco pode ser disposto em aterro sanitário, usina de compostagem ou campo agrícola, sendo que, neste último, só quando ele não é voltado ao cultivo de hortaliças, frutas rasteiras e legumes consumidos crus. Quando a comunidade não dispuser de rede coletora de esgoto, os órgãos responsáveis pelo meio ambiente, saúde e saneamento básico devem ser consultados sobre o que fazer para os lodos coletados dos tanques sépticos poderem ser tratados, desidratados e dispostos sem prejuízos à saúde e ao meio ambiente.

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7.9. Unidade de Tratamento de Lodo A Unidade de Tratamento de Lodo a ser implantada conta com um Digestor de Lodo, que tem objetivo reduzir o volume de lodo a ser desidratado e com seis Leitos de Secagem, nos quais ocorrerá o processo de desidratação do lodo. No interior do Digestor de Lodo ocorrerá um processo de digestão anaeróbia, promovendo a estabilização da matéria orgânica por meio de bactérias anaeróbias. Estas bactérias são responsáveis pela digestão dos sólidos voláteis presentes no lodo. O processo é constituído pelas etapas de hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese. Além disso, o Digestor de Lodo funcionará como um tanque pulmão, facilitando a operação de desidratação de lodo nos Leitos de Secagem. Os Leitos de Secagem serão responsáveis pela desidratação do lodo, que é uma operação unitária fundamental para a redução de massa e volume do mesmo. As principais vantagens dos Leitos de Secagem são baixo custo de implantação, simplicidade operacional, baixo consumo de energia elétrica, e obtenção de uma torta com baixíssima umidade. Os Leitos de Secagem são uma das técnicas mais antigas utilizadas na separação sólidolíquido de lodo, tendo um custo de implantação bastante reduzido, se comparado com as opções mecânicas de desidratação. O processo se caracteriza por tanques retangulares com paredes de alvenaria e fundo de concreto. No interior do tanque são utilizados os seguintes dispositivos para drenagem na água presente no lodo:  Camada suporte;  Soleira drenante;  Sistema de drenagem. A camada suporte é composta por tijolos recozidos assentados sobre camada de areia com juntas de 3 cm e tem por finalidade impedir a colmatação da soleira drenante e facilitar a retirada manual do lodo desidratado.

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A soleira drenante permite que o líquido presente no lodo percole por camadas sucessivas de areia e pedregulho com diferentes granulometrias com aproximadamente 50 cm de espessura. O sistema de drenagem é constituído de tubos perfurados colocados no fundo do tanque para recolhimento do líquido percolado na soleira drenante. As características dos lodos a serem tratados são apresentadas na Tabela 5. Tabela 5 - Características dos lodos de Tanques Sépticos e Filtros Anaeróbios Ref.

ST SV SS SSV DBO DQO NTK Amônia PT OG (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L) (mg/L)

Fonte: Andreoli et al. (2009). 8. MEMORIAL DE CÁLCULO 8.1. Tanques Sépticos, Filtros Anaeróbios e Dispositivos de Infiltração Foram dimensionados seis sistemas de tratamento, compostos por Tanque Séptico, Filtro Anaeróbio e Dispositivo de Infiltração, para atendimento a diferentes quantidades de domicílios a serem atendidos, conforme relação a seguir: 

TS FAn 01: Sistema de Tratamento para 01 residência

TS FAn 05: Sistema de Tratamento para 05 residências

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TS FAn 10: Sistema de Tratamento para 10 residências

TS FAn 20: Sistema de Tratamento para 20 residências

TS FAn 40: Sistema de Tratamento para 40 residências

TS FAn 60: Sistema de Tratamento para 60 residências

O dimensionamento das unidades seguiu as recomendações das Normas Técnicas da ABNT, em especial a NBR 7.229/93 e a NBR 13.969/97. Para dimensionamento desses sistemas foram adotadas algumas premissas, abaixo relacionadas: 

Taxa de Ocupação: 05 hab/resid

Contribuição de Esgoto (C): 130 L/hab.d (Resid. Padrão médio, conforme NBR 7229/93)

Contribuição de Lodo Fresco (Lf): 1 L/hab.d (NBR 7229/93)

Taxa de Acúmulo de Lodo: 225 d (Temperatura média do mês mais frio entre 10 e 20°C, considerando intervalo entre remoções de lodo de 5 anos, conforme NBR 7229/93)

Taxa de Aplicação sobre o Solo: 0,09 m³/m².d

A seguir são apresentados os memoriais de cálculo de cada sistema dimensionado. 8.1.1. Sistema para 1 Residência

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DADOS Residências

1,00 resid

Hab. Por Resid.

5,00 hab/resid

População (N)

5,00 hab

Consumo C

130,00 L/hab.d (NBR 7229)

Contrib. Diária (L)

650,00 L

Tempo de Det. (T)

1,00 d (Tab. 2)

K

225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf

1,00 L TANQUE SÉPTICO

V TS

2,78 m³

Altura

2,00 m

Área

1,39 m

Largura

1,00 m

Comprimento

1,39 m FILTRO ANAERÓBIO

V Fan

1,04 m³ (>1,00 m³)

Altura

1,80 m

Área

0,58 m

Largura Comprimento

1,00 m 0,58 m

Taxa de Aplicação Área Altura Quantidade Diâmetro

INFILTRAÇÃO 0,09 m³/m².d 7,22 m² 1,50 m 1,00 un 1,00 m

Dimensões adotadas para construção do Tanque Séptico: Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 1,00 x 1,40 m Volume Útil = 2,80 m³ Dimensões adotadas para construção do Filtro Anaeróbio: Altura x Largura x Comprimento = 1,80 x 1,00 x 1,20 m Volume Útil = 2,16 m³ Dispositivo de Infiltração: Sumidouro Quantidade: 01 Altura x Diâmetro: 1,50 x 1,00 Sistema para 5 Residências

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DADOS Residências

5,00 resid

Hab. Por Resid.

5,00 hab/resid

População (N)

25,00 hab

Consumo C

130,00 L/hab.d (NBR 7229)

Contrib. Diária (L)

3.250,00 L

Tempo de Det. (T)

0,83 d (Tab. 2)

K

225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf

1,00 L TANQUE SÉPTICO

V TS

9,32 m³

Altura

2,00 m

Área

4,66 m

Largura

1,30 m

Comprimento

3,59 m FILTRO ANAERÓBIO

V Fan

4,32 m³ (>1,00 m³)

Altura

1,80 m

Área

2,40 m

Largura Comprimento

1,30 m 1,84 m

Taxa de Aplicação Área Altura Quantidade Diâmetro

INFILTRAÇÃO 0,09 m³/m².d 36,11 m² 2,00 m 2,00 un 1,50 m

Dimensões adotadas para construção do Tanque Séptico: Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 1,30 x 3,60 m Volume Útil = 9,36 m³ Dimensões adotadas para construção do Filtro Anaeróbio: Altura x Largura x Comprimento = 1,80 x 1,30 x 1,90 m Volume Útil = 4,45 m³ Dispositivo de Infiltração: Sumidouro Quantidade: 02 Altura x Diâmetro: 2,00 x 1,50 Sistema para 10 Residências

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DADOS Residências

10,00 resid

Hab. Por Resid.

5,00 hab/resid

População (N)

50,00 hab

Consumo C

130,00 L/hab.d (NBR 7229)

Contrib. Diária (L)

6.500,00 L

Tempo de Det. (T)

0,67 d (Tab. 2)

K

225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf

1,00 L TANQUE SÉPTICO

V TS

16,61 m³

Altura

2,00 m

Área

8,30 m

Largura

1,50 m

Comprimento

5,54 m FILTRO ANAERÓBIO

V Fan

6,97 m³ (>1,00 m³)

Altura

1,80 m

Área

3,87 m

Largura Comprimento

1,50 m 2,58 m

Taxa de Aplicação Área Altura Quantidade Diâmetro

INFILTRAÇÃO 0,09 m³/m².d 72,22 m² 2,50 m 2,00 un 2,50 m

Dimensões adotadas para construção do Tanque Séptico: Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 1,50 x 3,50 m (1.ª Câmara) Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 1,50 x 2,10 m (2.ª Câmara) Volume Útil = 16,80 m³ Dimensões adotadas para construção do Filtro Anaeróbio: Altura x Largura x Comprimento = 1,80 x 1,50 x 2,60 m Volume Útil = 7,02 m³ Dispositivo de Infiltração: Sumidouro Quantidade: 02 Altura x Diâmetro: 2,50 x 2,50

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8.1.2. Sistema para 20 Residências DADOS Residências

20,00 resid

Hab. Por Resid.

5,00 hab/resid

População (N)

100,00 hab

Consumo C

130,00 L/hab.d (NBR 7229)

Contrib. Diária (L)

13.000,00 L

Tempo de Det. (T)

0,50 d (Tab. 2)

K

225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf

1,00 L TANQUE SÉPTICO

V TS

30,00 m³

Altura

2,00 m

Área

15,00 m

Largura

2,40 m

Comprimento

6,25 m FILTRO ANAERÓBIO

V Fan

10,40 m³ (>1,00 m³)

Altura

1,80 m

Área

5,78 m

Largura Comprimento

2,40 m 2,41 m

Taxa de Aplicação Área Número de Linhas Comprimento (L) Espaçamento

INFILTRAÇÃO 0,09 m³/m².d 144,44 m² 5,00 un 30,00 m 1,00 m

Dimensões adotadas para construção do Tanque Séptico: Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 2,40 x 4,30 m (1.ª Câmara) Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 2,40 x 2,00 m (2.ª Câmara) Volume Útil = 30,24 m³ Dimensões adotadas para construção do Filtro Anaeróbio: Altura x Largura x Comprimento = 1,80 x 2,40 x 2,50 m Volume Útil = 10,80 m³ Dispositivo de Infiltração: Vala de Infiltração Espaçamento entre Linhas: 1,00 m Número de Linhas x Comprimento: 5 x 30,00

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8.1.3. Sistema para 40 Residências DADOS Residências

40,00 resid

Hab. Por Resid.

5,00 hab/resid

População (N)

200,00 hab

Consumo C

130,00 L/hab.d (NBR 7229)

Contrib. Diária (L)

26.000,00 L

Tempo de Det. (T)

0,50 d (Tab. 2)

K

225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf

1,00 L TANQUE SÉPTICO

V TS

59,00 m³

Altura

2,00 m

Área

29,50 m

Largura

3,40 m

Comprimento

8,68 m FILTRO ANAERÓBIO

V Fan

20,80 m³ (>1,00 m³)

Altura

1,80 m

Área

11,56 m

Largura Comprimento Taxa de Aplicação Área Número de Linhas Comprimento (L) Espaçamento

3,40 m 3,40 m INFILTRAÇÃO 0,09 m³/m².d 288,89 m² 10,00 un 30,00 m 1,00 m

Dimensões adotadas para construção do Tanque Séptico: Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 3,40 x 5,70 m (1.ª Câmara) Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 3,40 x 3,00 m (2.ª Câmara) Volume Útil = 59,16 m³ Dimensões adotadas para construção do Filtro Anaeróbio: Altura x Largura x Comprimento = 1,80 x 3,40 x 3,40 m Volume Útil = 20,80 m³ Dispositivo de Infiltração: Vala de Infiltração Espaçamento entre Linhas: 1,00 m Número de Linhas x Comprimento: 10 x 30,00

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Sistema para 60 Residências

DADOS Residências

60,00 resid

Hab. Por Resid.

5,00 hab/resid

População (N)

300,00 hab

Consumo C

130,00 L/hab.d (NBR 7229)

Contrib. Diária (L)

39.000,00 L

Tempo de Det. (T)

0,50 d (Tab. 2)

K

225,00 (5 anos, 10<Temp<20)

Lf

1,00 L TANQUE SÉPTICO

V TS

88,00 m³

Altura

2,00 m

Área

44,00 m

Largura

4,00 m

Comprimento

11,00 m FILTRO ANAERÓBIO

V Fan

31,20 m³ (>1,00 m³)

Altura

1,80 m

Área

17,33 m

Largura Comprimento Taxa de Aplicação Área Número de Linhas Comprimento (L) Espaçamento

4,00 m 4,33 m INFILTRAÇÃO 0,09 m³/m².d 433,33 m² 10,00 un 30,00 m 1,00 m

Dimensões adotadas para construção do Tanque Séptico: Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 4,00 x 7,00 m (1.ª Câmara) Altura x Largura x Comprimento = 2,00 x 4,00 x 4,00 m (2.ª Câmara) Volume Útil = 88,00 m³ Dimensões adotadas para construção do Filtro Anaeróbio: Altura x Largura x Comprimento = 1,80 x 4,00 x 4,40 m Volume Útil = 31,68 m³ Dispositivo de Infiltração: Vala de Infiltração Espaçamento entre Linhas: 1,00 m Número de Linhas x Comprimento: 15 x 30,00

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8.2. Sistemas de Tratamento de Dejetos Animais 8.2.1. Vazão de Dejetos Animais Tipo de Criação: Suínos Capacidade de cada Sistema: 12 cabeças Produção Média de Dejetos: 8,60 L/cabeça.dia Vazão = 103,2 L/dia = 0,1032 m³/d 8.2.2. Volume do Biodigestor Tempo de Detenção Hidráulica = 30 dias Volume do Biodigestor = 3,1 m³/d 8.2.3. Tanque de Sedimentação Vazão Horária Máxima: 0,50 m³/h Velocidade de Sedimentação: 0,20 m/h Área = 2,50 m² Medidas Adotadas = 1,20 (largura) x 3,00 (comprimento) 8.3. Unidade de Tratamento de Lodo 8.3.1. Previsão de Recebimento de Lodo População Atendida = 6.530,00 hab Produção Específica de Lodo Úmido = 680,00 L/hab.ano (VON SPERLING, 1995) Produção Específica de Lodo Úmido = 4.440,40 m³ Vazão de Lodo = 12,3 m³/d Dados ST = 50.000 mg/L (TACHINI et al., 2006) SS = 37.500 mg/L (TACHINI et al., 2006) Relação SV/ST = 0,6 (TACHINI et al., 2006) Carga Orgânica Volumétrica de SV = 1,20 kgSV/m³.d (ANDREOLI et al., 2001) Volume reservado ao biogás = 15% do Volume Útil (ANDREOLI et al., 2001)

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8.3.2. Volume do Digestor Carga de ST = Q x ST = 616,72 kgST/d Carga de SV = Q x ST x SV/ST = 370,03 kgSV/d Vútil = Carga de SV / Carga Orgânica Volumétrica de SV = 308,36 m³ Vbiogás = 0,15 x Vútil = 46,25 m³ Vtotal = 354,62 m³ TDH = V/Q = 25 dias Será adotado digestor prismático com base 9,0 m x 9,0 m, altura útil de 4,5 m e fundo tronco-cônico para acúmulo e remoção do lodo digerido. 8.3.3. Balanço de Sólidos no Digestor ST afluente = 616,72 kgST/d SV afluente = 370,03 kgSV/d SF afluente = 246,69 kgSF/d Eficiência de Remoção de SV = 50% (ANDREOLI et al., 2001) ST efluente = 431,71 kgST/d SV efluente = 185,02 kgSV/d SF efluente = 246,69 kgSF/d Concentração de ST no lodo digerido = (Carga ST / Q) = 35.000,0 mg/L = 3,5% 8.3.4. Balanço de Energia no Digestor Poder calorífico do lodo bruto = 23 MJ/kgST (ANDREOLI et al., 2001) Poder calorífico do lodo digerido = 13 MJ/kgST (ANDREOLI et al., 2001) Produção de biogás = 0,8 m³/kgSVdestruído (ANDREOLI et al., 2001) Poder calorífico do biogás = 23,3 MJ/m³ (ANDREOLI et al., 2001) Quantidade de SV destruídos = SV afluente - SV efluente = 185,02 kgSV/d Quantidade de lodo digerido = ST afluente - ST efluente = 431,71 kgST/d Volume de biogás produzido = 148,01 m³/d = 6,17 m³/h Poder calorífico do lodo bruto = 14.184,61 MJ/d Poder calorífico do biogás = 3.448,71 MJ/d Poder calorífico do lodo digerido = 5.612,17 MJ/d

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8.3.5. Leitos de Secagem Carga de ST = 431,71 kgST/d Tempo de Secagem = 15 dias (ANDREOLI et al., 2001) Tempo de Limpeza = 5 dias (ANDREOLI et al., 2001) Duração do Ciclo = 15 + 5 = 20 dias Taxa de aplicação de Sólidos = 15,0 kgST/m² (ANDREOLI et al., 2001) Volume de lodo por ciclo = Q x Duração do Ciclo = 246,69 m³ Área do Leito de Secagem = (Carga de ST x Duração do Ciclo)/Taxa de Aplicação de Sólidos Área do Leito de Secagem = 575,61 m² Lâmina de lodo sobre o leito = Volume de lodo por ciclo / Área do Leito de Secagem Lâmina de lodo sobre o leito = 0,43 m Serão adotados 6 Leitos de Secagem de 8,0 m x 12,5 m, totalizando uma área de 600,0 m².

9. RESULTADOS QUANTITATIVOS E QUALITATIVOS ESPERADOS  Instalar Sistemas de Tratamento de Esgoto Sanitário em 1.306 residências;  Impedir o lançamento de 309.848,5 m³/ano de esgoto bruto nas águas da Bacia do Rio Santana;  Instalar dois Biodigestores para tratamento de dejetos animais;  Realizar a remoção periódica do lodo gerado nos sistemas de tratamento para a Unidade de Tratamento de Lodo;  Instalar uma Unidade de Tratamento de Lodo com capacidade para produzir até 260 m³ de lodo seco para aplicação como condicionador de solo;  Recuperar a qualidade ambiental da bacia hidrográfica do Rio Santana;  Através de programa de monitoramento, avaliar os impactos das ações propostas sobre a qualidade das águas da Bacia do Rio Santana.

Mauricio Ruiz C. Branco Secretário Executivo www.itpa.org.br (21) 2570-0926

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10. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABNT (1993). NBR 7.229/93 - Projeto, construção e operação de sistemas de tanques sépticos. Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT. ABNT (1997). NBR 13.969/97 - Tanques sépticos - Unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - Projeto, construção e operação. Associação Brasileira de Normas Técnicas. ABNT. ANDREOLI & BONNET (1998) Manual para Análise Microbiológicas e Parasitoógicas em Reciclagem Agrícola de Lodo de Esgoto. Curitiba: SANEPAR. BRAILE, P.M. & CAVALCANTI, J.E.W.A. (1979). Manual de tratamento de águas residuárias industriais, São Paulo, CETESB. CHERNICHARO, C.A.L. (2001). Pós-tratamento de efluentes de reatores anaeróbios. Belo Horizonte: Projeto PROSAB. ECKENFELDER, W.W. (2000). Industrial water pollution control. Enviromental Engineering Series. McGraw Hill. 3.ª Ed. EVANS. (1998) Acessing the risks of recycling. Water & Environmental International. England. FUNASA (2006). Manual de Saneamento. Brasília: FUNASA. JORDÃO, E.P. & PESSOA, C.A. (1995). Tratamento de esgotos domésticos, 3ª ed., ABES. LARSEN, D. (2010). Diagnóstico do saneamento rural através de metodologia participativa. Estudo de caso: bacia contribuinte ao reservatório do rio verde, região metropolitana de Curitiba, PR. Dissertação de Mestrado. UFPR. METCALF & EDDY (1991). Wastewater engineering, Mc Graw Hill. OLIVEIRA, P.A.V. (1993). Manual de manejo e utilização dos dejetos de suínos. Concórdia: EMBRAPA/CNPSA. NUCCI, N.L.R.; COSTA e SILVA, R.J.; ARAÚJO, J.L.B. (1978). Tratamento de esgotos municipais por disposição no solo e sua aplicabilidade no Estado de São Paulo. São Paulo, SP: Fundação Prefeito Faria Lima - Centro de Estudos e Pesquisas de Administração Municipal. PILATTI, F.; HINSCHING, M. A. O. (2008). Saneamento Básico Rural na Bacia Hidrográfica do Manancial Alagados. Ponta Grossa, PR: UEPG/SANEPAR. SANEPAR (1999). Uso e manejo do lodo de esgoto na agricultura. Programa de Pesquisa em Saneamento Básico - PROSAB. Curitiba: SANEPAR. WATER ENVIRONMENT FEDERATION (1995). Standard methods for the examination of water and wastewater, 19a edição.

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VON SPERLING, M. (1995). Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. Vol.1. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos, DESA-UFMG. VON SPERLING, M. (1996). Princípios do tratamento biológico de águas residuárias. Vol.2. Princípios básicos do tratamento de esgotos, DESA - UFMG.

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