TRATAMENTO DE EFLUENTES
LÍQUIDOS INDUSTRIAIS
Aula 6 – Lagoas de Estabilização – Lagoas
Facultativas
Introdução
Há diversas variantes dos sistemas de lagoas de
estabilização, com diferentes níveis de simplicidade
operaciona...
Introdução
De maneira geral, as lagoas de estabilização são
bastante indicadas para regiões de clima quente e
países em de...
Observação

O lançamento de despejos industriais com
características adversas ao equilíbrio biológico das
lagoas de estabi...
Processos de tratamento de efluentes
líquidos
Indicação

Tipo de processo

Sistema de
controle
de poluição

Efluentes que
...
Processos de tratamento de efluentes
líquidos
Poluente

Nível de
tratamento

Operação, processo ou sistema
de tratamento

...
Sistema de lagoas de Estabilização –
Lagoa Facultativa
Grade

Fase
Sólida

Cx de
areia

Medição
de vazão

Lagoa Facultativ...
Sistema de Lagoas de Estabilização –
Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa
Sistema Australiano
Grade

Fase
Sólida

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Sistema de Lagoas de Estabilização –
Lagoa Aerada Facultativa
Grade

Cx de
areia

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Sólida

Medição
de vazão

Fase
Sóli...
Sistema de Lagoas de Estabilização –
Lagoa Aerada Facultativa
Na aeração há produção de lodo biológico, que tem de
ser rem...
Sistema de Lagoas de Estabilização – Lagoa Aerada
de Mistura Completa – Lagoa de Decantação

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Sólida

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Sistema de Lagoas de Estabilização – Lagoa Anaeróbia –
Lagoa de Facultativa – Lagoa de Maturação

Grade

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Sólida

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ROTINAS GERAIS DE OPERAÇÃO
• conferir, periodicamente, as condições estruturais da
lagoa, minimizando a possibilidade de o...
ROTINAS GERAIS DE OPERAÇÃO
• conservar limpos os dispositivos de saída;
• conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo
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LAGOAS FACULTATIVAS
O processo de tratamento por lagoas facultativas é
muito simples e constitui-se unicamente por
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Descrição do processo
O efluente entra por uma extremidade da lagoa e
sai pela outra. Durante este caminho, que pode
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Descrição do processo
Já a matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e a
em suspensão de pequenas dimensões (DBO
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Descrição do processo
Para isso há necessidade de suficiente iluminação
solar, portanto, estas lagoas devem ser
implantada...
Descrição do processo
Tem-se o perfeito equilíbrio entre o consumo e a
produção de oxigênio e gás carbônico:
 BACTÉRIAS –...
Descrição do processo
Descrição do processo
O efluente de uma lagoa facultativa possui as
seguintes características principais: (Cetesb, 1989)
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Influências das algas
Numa lagoa de estabilização facultativa, as algas
desempenham um papel fundamental. A sua
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Influências das algas
Grupos de algas de importância encontrados nas
lagoas de estabilização:
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Profundidade da zona aeróbia em
função da carga de DBO
A profundidade da zona aeróbia, além de variar ao
longo do dia, var...
Influências das condições ambientais
As principais condições ambientais em uma lagoa de
estabilização são a radiação solar...
Mistura e estratificação térmica
Em lagos de pequena profundidade a mistura pode ocorrer
uma vez ao dia, de acordo com a s...
Critérios de projeto
Os principais parâmetros de projeto das lagoas
facultativas são:
 Taxa de aplicação;
 Profundidade;...
Critérios de projeto
Taxa de aplicação superficial.
O critério taxa de aplicação superficial (carga
orgânica por unidade d...
Critérios de projeto
A área requerida para a lagoa é calculada em função
da taxa de aplicação superficial Ls . A taxa é
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Critérios de projeto
Profundidade
A profundidade tem influência em aspectos físicos,
biológicos e hidrodinâmicos da lagoa....
Critérios de projeto
Tempo de detenção
É um parâmetro de verificação (resultante da
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Critérios de projeto
Geometria da Lagoa
A relação comprimento/largura (L/B) influencia no
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ROTINA DE OPERAÇÃO - Lagoas
• seguir as rotinas gerais de operação de lagoas de
estabilização;
• retirar todo o material s...
ROTINA DE OPERAÇÃO – Lagoas
• variar o nível d’água em função da maior ou menor
insolação - mais alto no período de maior ...
ESTIMATIVA DA CONCENTRAÇÃO
EFLUENTE DE DBO
A remoção de DBO processa-se segundo uma reação
na qual a taxa de reação é dire...
Características dos modelos hidráulicos
Modelo
Hidráulico

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Características

Fluxo em
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Características dos modelos hidráulicos
Modelo
Hidráulico

Esquema

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Características dos modelos hidráulicos
A eficiência do sistema de remoção de poluentes pela
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Fórmulas para cálculo de concentração
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As lagoas facultativas pode ser projetadas para ter
mais de uma lagoa, o que confere flexibilidade
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ARRANJOS DE LAGOAS
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Células em paralelo: Possui a mesma eficiência que
uma lagoa única. No entanto, o sistema possui ...
ACUMULO DE LODO
O lodo acumulado no fundo da lagoa é resultado dos
sólidos em suspensão do esgoto bruto, incluindo
areia, ...
Bibliografia
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Lagoas de estabilização, volume 3, Marcos Von Sperling
2ª Edição Ampliada; 2ª 2006. Editora UFMG ...
Sugestão de leitura
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http://www.cetesb.sp.gov.br/servicos/normas--cetesb/43-normas-tecnicas---cetesb
NORMA TÉCNICA D3...
Objetivo da aula
Ao final dessa aula, você deverá conhecer:
 Os diferentes tipos de Lagoas de Estabilização
existentes;
...
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  1. 1. TRATAMENTO DE EFLUENTES LÍQUIDOS INDUSTRIAIS Aula 6 – Lagoas de Estabilização – Lagoas Facultativas
  2. 2. Introdução Há diversas variantes dos sistemas de lagoas de estabilização, com diferentes níveis de simplicidade operacional e requisitos de área.  Lagoas facultativas;  Sistema de lagoas anaeróbias seguidas por lagoas facultativas;  Lagoas aeradas facultativas;  Sistema de lagoas aeradas de mistura completa seguidas por lagoas de decantação.
  3. 3. Introdução De maneira geral, as lagoas de estabilização são bastante indicadas para regiões de clima quente e países em desenvolvimento, devido aos seguintes aspectos:  Suficiente disponibilidade de área em um grande número de localidades;  Clima favorável (temperatura e insolação elevadas);  Operações simples;  Necessário de poucos ou nenhum equipamento.
  4. 4. Observação O lançamento de despejos industriais com características adversas ao equilíbrio biológico das lagoas de estabilização deverá ser submetido a um tratamento prévio antes de seu lançamento a rede de esgoto ou no corpo receptor.
  5. 5. Processos de tratamento de efluentes líquidos Indicação Tipo de processo Sistema de controle de poluição Efluentes que contém matéria orgânica Processos biológicos Lodo ativado, filtro biológico, lagoas aeradas, lagoa de Estabilização Efluentes Domésticos Processos Biológicos Lagoas de estabilização aeróbias ou facultativas. observação Resíduo biodegradável DQO < ou = 3,0 DBO
  6. 6. Processos de tratamento de efluentes líquidos Poluente Nível de tratamento Operação, processo ou sistema de tratamento Matéria orgânica Biodegradável Secundário Lagoas de estabilizações e variações, Primário (remoção lodos ativados e variações, filtro parcial) biológico e variações, tratamento anaeróbico, disposição no solo. Patogênicos Terciário (principal) Lagoas de maturação, disposição no Secundário solo, desinfecção com produtos químicos, desinfeção com radiação ultravioleta.
  7. 7. Sistema de lagoas de Estabilização – Lagoa Facultativa Grade Fase Sólida Cx de areia Medição de vazão Lagoa Facultativa Fase Sólida O uso de lagoa facultativa é uma solução simples e de baixo custo, isto quando se dispõe de área com topografia adequada e custo acessível. Esta técnica exige o uso de tratamento preliminar, provido de grade e desarenador. Esta é uma alternativa simples para a construção, e que exige operação mínima, sem qualquer necessidade de se contratar operador especializado.
  8. 8. Sistema de Lagoas de Estabilização – Lagoa Anaeróbia – Lagoa Facultativa Sistema Australiano Grade Fase Sólida Cx de areia Medição de vazão Lagoa Anaeróbia Lagoa Facultativa Fase Sólida É uma das melhores soluções técnicas, mas esbarra no problema de necessitar de uma grande área para sua implantação. Na lagoa anaeróbia ocorre à retenção e a digestão anaeróbia do material sedimentável e na facultativa ocorre predominantemente a degradação dos contaminantes solúveis e contidos em partículas suspensas muito pequenas. O lodo retido e digerido na primeira lagoa tem de ser removido em intervalos que geralmente variam de 2 a 5 anos. Na primeira, predomina o processo anaeróbio e na segunda o aeróbio, onde se atribui às algas, a função da produção do oxigênio a ser consumido pelas bactérias.
  9. 9. Sistema de Lagoas de Estabilização – Lagoa Aerada Facultativa Grade Cx de areia Fase Sólida Medição de vazão Fase Sólida Lagoa Aerada Facultativa Esta diminui a necessidade de grande área, mas em conseqüência da utilização de aeradores, aumenta o seu custo de operação. Quando o sistema incluir um decantador primário, a lagoa aerada pode ter o tempo de detenção (ou retenção) menor, porém, quando somente se usa grade e caixa de areia, normalmente é empregado um tempo de detenção maior.
  10. 10. Sistema de Lagoas de Estabilização – Lagoa Aerada Facultativa Na aeração há produção de lodo biológico, que tem de ser removido antes do lançamento dos efluentes no corpo receptor. Por este motivo emprega-se uma segunda lagoa que tem como função a retenção e digestão desse resíduo. Devido à introdução da mecanização, as lagoas aeradas são menos simples em termos de manutenção e operação, comparadas com as lagoas facultativas convencionais. A redução dos requisitos de área é conseguida empregando certa elevação no nível de operação, além do consumo de energia elétrica.
  11. 11. Sistema de Lagoas de Estabilização – Lagoa Aerada de Mistura Completa – Lagoa de Decantação Grade Fase Sólida Cx de areia Medição de vazão Lagoa Aerada de Mistura Completa Lagoa de Decantação Fase Sólida O tempo de detenção típico da lagoa aerada é da ordem de 2 a 4 dias. A operação deste tipo de lagoa são mais complicados devido ao fato de se ter um menor período de armazenagem na lagoa, comparado com os outros sistemas.
  12. 12. Sistema de Lagoas de Estabilização – Lagoa Anaeróbia – Lagoa de Facultativa – Lagoa de Maturação Grade Fase Sólida Cx de areia Medição Lagoa de vazão Anaerobia Lagoa Facultativa Lagoas de Polimento (maturação) em série Fase Sólida A função desta lagoa é a remoção de patogênicos. Esta é uma alternativa mais barata à outros métodos como por exemplo a desinfecção por cloração.
  13. 13. ROTINAS GERAIS DE OPERAÇÃO • conferir, periodicamente, as condições estruturais da lagoa, minimizando a possibilidade de ocorrência de erosão dos taludes e de infiltração no solo, observando-se a variação do nível da lâmina d’água; • evitar os entupimentos nos dispositivos de entrada, para garantir a distribuição uniforme do esgoto na lagoa; • promover a retirada de materiais grosseiros que, eventualmente, possam passar pelo tratamento preliminar;
  14. 14. ROTINAS GERAIS DE OPERAÇÃO • conservar limpos os dispositivos de saída; • conservar as margens da lagoa sem qualquer tipo de vegetação, para evitar a proliferação de insetos; • fazer diariamente a leitura das vazões com freqüência horária e anotar os valores no livro de registro de operação.
  15. 15. LAGOAS FACULTATIVAS O processo de tratamento por lagoas facultativas é muito simples e constitui-se unicamente por processos naturais. Estes podem ocorrer em três zonas da lagoa: zona anaeróbia, zona aeróbia e zona facultativa. Grade Fase Sólida Cx de areia Fase Sólida Medição de vazão Lagoa Facultativa
  16. 16. Descrição do processo O efluente entra por uma extremidade da lagoa e sai pela outra. Durante este caminho, que pode demorar vários dias, o esgoto sofre os processos que irão resultar em sua purificação. Após a entrada do efluente na lagoa, a matéria orgânica em suspensão (DBO particulada) começa a sedimentar formando o lodo de fundo. Este sofre tratamento anaeróbio na zona anaeróbia da lagoa.
  17. 17. Descrição do processo Já a matéria orgânica dissolvida (DBO solúvel) e a em suspensão de pequenas dimensões (DBO finamente particulada) permanecem dispersas na massa líquida. Estas sofrerão tratamento aeróbio nas zonas mais superficiais da lagoa (zona aeróbia). Nesta zona há necessidade da presença de oxigênio. Este é fornecido por trocas gasosas da superfície líquida com a atmosfera e pela fotossíntese realizada pelas algas presentes, fundamentais ao processo.
  18. 18. Descrição do processo Para isso há necessidade de suficiente iluminação solar, portanto, estas lagoas devem ser implantadas em lugares de baixa nebulosidade e grande radiação solar. Na zona aeróbia há um equilíbrio entre o consumo e a produção de oxigênio e gás carbônico. Enquanto as bactérias produzem gás carbônico e consomem oxigênio através da respiração, as algas produzem oxigênio e consomem gás carbônico na realização da fotossíntese.
  19. 19. Descrição do processo Tem-se o perfeito equilíbrio entre o consumo e a produção de oxigênio e gás carbônico:  BACTÉRIAS – RESPIRAÇÃO  Consumo de oxigênio  Produção de gás carbônico  ALGAS – FOTOSSÍNTESE  Produção de oxigênio  Consumo de gás carbônico
  20. 20. Descrição do processo
  21. 21. Descrição do processo O efluente de uma lagoa facultativa possui as seguintes características principais: (Cetesb, 1989)  Cor verde devida às algas;  Elevado teor de oxigênio dissolvido;  Sólidos em suspensão, embora praticamente estes não sejam sedimentáveis. (as algas praticamente não sedimentam no teste do cone Imhoff)
  22. 22. Influências das algas Numa lagoa de estabilização facultativa, as algas desempenham um papel fundamental. A sua concentração é mais elevada do que a de bactérias. Em termos de sólidos em suspensão secos, a concentração é usualmente inferior a 200mg/l embora em termos de números elas podem estar na contagens na faixa de 104 a 106 organismos por ml.
  23. 23. Influências das algas Grupos de algas de importância encontrados nas lagoas de estabilização:  Algas verdes (clorofíceas);  Cianobactérias As espécies variam de local para local, e, ainda, coma posição na série de lagoas (facultativas e lagoas de maturação)
  24. 24. Profundidade da zona aeróbia em função da carga de DBO A profundidade da zona aeróbia, além de variar ao longo do dia, varia também com as condições de carga da lagoa. Lagoas com uma maior carga de DBO tendem a possuir uma maior camada anaeróbia, que pode ser praticamente total durante a noite. O pH na lagoa também varia ao longo da profundidade e ao longo do dia. Durante o dia, nas horas de máxima atividade fotossintética, o pH pode atingir valores em torno de 10.
  25. 25. Influências das condições ambientais As principais condições ambientais em uma lagoa de estabilização são a radiação solar, temperatura e o vento. Fator Influência Radiação solar Velocidade de fotossíntese Temperatura Velocidade de fotossíntese Taxa de decomposição bacteriana Solubilidade e transferência de gases Condições de mistura Vento Condições de mistura Reaeração atmosférica
  26. 26. Mistura e estratificação térmica Em lagos de pequena profundidade a mistura pode ocorrer uma vez ao dia, de acordo com a seguinte seqüência:  Inicio da manhã, com vento: Mistura completa. A temperatura é uniforme ao longo da profundidade.  Meio da manhã, com sol, sem vento: Aumento da temperatura na camada superficial. A temperatura no fundo, varia pouco, sendo influenciada pela temperatura do solo.  Inicio da noite, sem vento: A camada acima da termoclima perde calor mais rapidamente do que a camada de fundo. Caso as temperaturas das camadas se aproximem, ocorre a mistura  Noite, com vento. O vento auxilia na mistura das camadas. A camada superior afunda, e a inferior se eleva.
  27. 27. Critérios de projeto Os principais parâmetros de projeto das lagoas facultativas são:  Taxa de aplicação;  Profundidade;  Tempo de detenção;  Geometria (relação comprimento/largura)
  28. 28. Critérios de projeto Taxa de aplicação superficial. O critério taxa de aplicação superficial (carga orgânica por unidade de área), baseia-se na necessidade de se ter uma área de exposição à luz solar na lagoa. Este critério baseia-se na necessidade de oxigênio para a estabilização da matéria orgânica. A área requerida para a lagoa é calculada em função da taxa de aplicação superficial Ls . 
  29. 29. Critérios de projeto A área requerida para a lagoa é calculada em função da taxa de aplicação superficial Ls . A taxa é expressa em termos de carga de DBO (L, expressa em KgDBO5 /d) que pode ser tratada por unidade de área da lagoa (A, expressa em ha). A = L / LS A = área requerida para a lagoa (ha) L = carga de DBO total (solúvel + particulada) afluente (kgDBO5 /d) Ls = taxa de aplicação superficial (KgDBO5 /ha.d)
  30. 30. Critérios de projeto Profundidade A profundidade tem influência em aspectos físicos, biológicos e hidrodinâmicos da lagoa. Através da taxa de aplicação superficial e da profundidade tem-se o volume da lagoa.  H = V/A H = Profundidade V = Volume requerido A = Área requerida A faixa de profundidade a ser adotada no projeto situa-se entre 1,5 a 3,0m.
  31. 31. Critérios de projeto Tempo de detenção É um parâmetro de verificação (resultante da determinação do volume da lagoa). É o tempo necessário para que os microorganismos procedam à estabilização da matéria orgânica na lagoa. Esta associado ao volume e à vazão de projeto:  t = V/Q t = tempo de detenção (d) V = Volume da lagoa (m3 ) Q = vazão média afluente (m3/d)
  32. 32. Critérios de projeto Geometria da Lagoa A relação comprimento/largura (L/B) influencia no regime hidráulico da lagoa. O projeto das lagoas poderá fazer um aproveitamento do terreno disponível e da sua topografia para se obter a relação mais adequada do comprimento/largura.  Relação comprimento / largura (L/B) = 2 a 4
  33. 33. ROTINA DE OPERAÇÃO - Lagoas • seguir as rotinas gerais de operação de lagoas de estabilização; • retirar todo o material sobrenadante - escumas, óleos, graxas, lodo e folhas usando peneiras ou jatos d’água. O material removido deve ser desidratado, tratado e disposto em valas na área da ETE, com recobrimento diário, ou em aterro sanitário preferencialmente licenciado;
  34. 34. ROTINA DE OPERAÇÃO – Lagoas • variar o nível d’água em função da maior ou menor insolação - mais alto no período de maior insolação e mais baixo no de menor insolação; • verificar a coloração do efluente tratado - deve estar preferencialmente verde-claro e sem cheiro; • verificar diariamente as condições de tempo, da temperatura do ar e do líquido, do pH e do oxigênio dissolvido - OD. Os dados devem ser anotados no registro de operação da ETE
  35. 35. ESTIMATIVA DA CONCENTRAÇÃO EFLUENTE DE DBO A remoção de DBO processa-se segundo uma reação na qual a taxa de reação é diretamente proporcional à concentração do substrato. Nestas condições o regime hidráulico da lagoa influencia a eficiência do sistema.
  36. 36. Características dos modelos hidráulicos Modelo Hidráulico Esquema Características Fluxo em pistão As partículas do fluido entram continuamente em uma extremidade do tanque, passam através dos mesmos e são descarregados na outra extremidade, na mesma seqüência que entram. Estes tipo de fluxo é produzido em tanques longos Mistura completa As partículas entram no tanque e são imediatamente dispersas em todo o corpo do reator. Pode ser obtida em tanques circulares ou quadrados. Difícil conseguir uma dispersão de todo volume
  37. 37. Características dos modelos hidráulicos Modelo Hidráulico Esquema Características Reatores de mistura completa em série Os reatores são usados para modelar o regime hidráulico que existe entre os regimes ideais fluxo em pistão e mistura completa Fluxo disperso O fluxo disperso é obtido em um sistema qualquer com um grau de mistura intermediário entre os dois extremos de fluxo em pistão e mistura rápida
  38. 38. Características dos modelos hidráulicos A eficiência do sistema de remoção de poluentes pela reação (Exemplo: remoção de DBO e coliformes):    Maior eficiência Lagoa de fluxo em pistão Série de lagoas de mistura completa Lagoa única de mistura completa Menor eficiência
  39. 39. Fórmulas para cálculo de concentração de efluentes S (DBO Solúvel)
  40. 40. ARRANJOS DE LAGOAS As lagoas facultativas pode ser projetadas para ter mais de uma lagoa, o que confere flexibilidade operacional. Ao se analisar a divisão das unidades, deve-se levar em consideração:  Células em série: Um sistema de lagoas em série, com um determinado tempo de detenção total, possui uma maior eficiência do que uma lagoa única, com o mesmo tempo de detenção total. Pode-se ter uma menor área ocupada com um sistema de lagoas em série.
  41. 41. ARRANJOS DE LAGOAS   Células em paralelo: Possui a mesma eficiência que uma lagoa única. No entanto, o sistema possui uma maior flexibilidade e garantia, no caso de se ter que interromper o fluxo para uma lagoa. Sobrecarga orgânica na primeira célula: A primeira recebe toda a carga do efluente. O projeto deverá avaliar o balanço de oxigênio nesta célula (produção e consumo). Geralmente constituise a primeira célula maior.
  42. 42. ACUMULO DE LODO O lodo acumulado no fundo da lagoa é resultado dos sólidos em suspensão do esgoto bruto, incluindo areia, mais microorganismos. A fração orgânica do lodo é estabilizado anaerobiamente, sendo convertida em água e gases. A taxa de acumulo média de lodo em lagoas facultativas é da ordem de apenas 0.03 a 0.08 m3 /hab. Ano. A menos que a lagoa esteja com uma alta carga, o lodo se acumulará por diversos anos, sem necessidade de qualquer remoção.
  43. 43. Bibliografia     Lagoas de estabilização, volume 3, Marcos Von Sperling 2ª Edição Ampliada; 2ª 2006. Editora UFMG (publicação do DESA) Braile, Pedro Marcio. Manual de Tratamento de Águas Residuárias Industriais. São Paulo. CETESB,1993 Giordano,Gandhi.TRATAMENTO E CONTROLE DE EFLUENTES INDUSTRIAIS. Universidade Estadual do Rio de Janeiro Fundação Estadual do Meio Ambiente . F981o Orientações básicas para operação de estações de tratamento de esgoto / Fundação Estadual do Meio Ambiente. —- Belo Horizonte: FEAM, 2006.
  44. 44. Sugestão de leitura   http://www.cetesb.sp.gov.br/servicos/normas--cetesb/43-normas-tecnicas---cetesb NORMA TÉCNICA D3.560/Dez/1989 - Manual de avaliação de desempenho de lagoas de estabilização: manual técnico
  45. 45. Objetivo da aula Ao final dessa aula, você deverá conhecer:  Os diferentes tipos de Lagoas de Estabilização existentes;  O processo de funcionamento da Lagoa Facultativa;  Dimensionamento de uma Lagoa Facultativa.

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