CURSO DIMENSIONAMENTO DE ETE COMPACTA - ENG RODRIGO SÁ

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CURSO:DIMENSIONAMENTO 
DE ETE COMPACTA 
Aqualis Consultoria 
Instrutor: Eng. Rodrigo Sá 
E-mail: rodrigo@hygeiasaneamento.com.br 
 CURSO: DIMENSIONAMENTO DE ETE COMPACTA 
INSTRUTOR: ENG. RODRIGO SÁ 
 
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Sumário 
1. INTRODUÇÃO .................................................................................. 3 
2. UNIDADES DE UMA ETE COMPACTA ........................................................ 4 
2.1 Dados e critérios de projeto .......................................................... 4 
2.2 Gradeamento ............................................................................ 5 
2.1.1 Classificação das grades ......................................................... 5 
2.1.2 Dimensionamento de grade manual ........................................... 7 
2.3 Desarenador ............................................................................. 8 
2.1.3 Tipos de Desarenadores .......................................................... 8 
2.4 Calha Parshall (Medição de Vazão) .................................................. 9 
2.5 Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manta de Lodo (UASB) ............. 10 
2.6 Filtro Aerado Submerso (FAS) ....................................................... 14 
2.7 Decantador Secundário (DS) ......................................................... 15 
2.8 Desinfecção em Tanque de Contato (TC).......................................... 16 
3. REFERÊNCIAS TÉCNICAS .................................................................... 17 
 
 
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1. INTRODUÇÃO 
De acordo com projeção feita pelo IBGE, baseada no senso de 2010, a população 
brasileira ultrapassou, em 2016, os 210 milhões de habitantes, dos quais 85% residem em zona 
urbana. Isso equivale a 179 milhões de brasileiros morando nos centros urbanos, que, em muitos 
casos, não possuem infraestrutura adequada para esse constante aumento populacional. 
A crescente populacional faz com que os investimentos em ampliação e beneficiamento 
da infraestrutura de saneamento, mesmo que crescentes, sejam insuficientes para atender à 
demanda de melhorias inerentes ao desenvolvimento do espaço urbano. Nesse sentido, segundo 
o Diagnóstico dos Serviços de Água e Esgotos – 2018, realizado pela Secretaria Nacional de 
Saneamento Ambiental do Ministério das Cidades, com base nos dados coletados do ano de 2018 
pelo Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), o número de residências 
atendidas por rede de coleta de esgotos é de 53,2%, ficando ainda longe do ideal. 
Esse documento também destaca a situação crítica do Pará, que se encontra inferior a 
10% de residências atendidas por rede de coleta de esgoto. A maioria dos estados das regiões 
Norte e Nordeste estão na faixa de 10% a 20%, ficando abaixo da média brasileira e ainda mais 
distante da situação adequada (SNIS, 2018). 
Diante do cenário atual, surge a preocupação com a saúde pública, visto que a coleta e 
o tratamento ineficientes dos esgotos promovem a contaminação das águas superficiais e 
subterrâneas por organismos patogênicos e nutrientes. Desta forma, o conhecimento e a 
compreensão das fontes de poluição e efeitos dos poluentes são essenciais para o seu controle, 
gerando um ambiente seguro e economicamente sustentável (JORDÃO e PÊSSOA, 2011). 
Uma alternativa a esse déficit são os sistemas descentralizados e simplificados de 
tratamento de esgoto, entre eles, as Estações de Tratamento de Esgoto Compactas (ETEs 
Compactas), que já são usadas em condomínios residenciais, indústrias e até pequenos 
municípios. Em sua grande maioria, são formadas pela ação conjunta de sistemas anaeróbios 
seguidos de sistemas aeróbios de tratamento, de modo a apresentar as vantagens de possuir 
baixo custo de implantação, baixo requisito de área, eficiência de tratamento adequada aos 
padrões da legislação, simplicidade operacional, dentre outras (CHERNICHARO, 2016). Além 
disso, a ação descentralizada desses sistemas possibilita a redução da carga poluidora na fonte, 
permitindo uma redução significativa das redes de coleta e dos sistemas de tratamento de esgotos 
municipais. 
 
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2. UNIDADES DE UMA ETE COMPACTA 
A primeira etapa do tratamento de esgoto é chamada de tratamento preliminar e é 
responsável, principalmente, pela remoção de sólidos grosseiros e areia, através de mecanismos 
físicos, para evitar possíveis danos aos demais equipamentos da estação. Nessa fase os sólidos 
grosseiros são removidos através de gradeamento, enquanto que a areia é removida no 
desarenador, através da sedimentação de seus grãos (VON SPERLING, 2014). 
O tratamento secundário, que prioriza a remoção da matéria orgânica e, em menor 
escala, de alguns nutrientes, é realizado pelo reator UASB e pelo FAS. 
O efluente segue para o decantador secundário, que tem por função fazer com que os 
sólidos em suspensão ainda presentes no líquido sedimentem gradualmente no fundo, resultando 
em um produto mais clarificado (VON SPERLING, 2014). 
No final do processo, é comum haver uma etapa de desinfecção (tratamento terciário), 
que tem por finalidade remover os organismos patogênicos do efluente. Um dos compostos 
usados é o hipoclorito de sódio, também conhecido por cloro, que eliminado grande parte dos 
organismos patogênicos, reduzindo odores e degradando parte da matéria orgânica. 
Posteriormente é dado o descarte final ao efluente. Na Figura 1 é possível observar 
esquematicamente as unidades citadas de uma ETE Compacta. 
Figura 1 – Esquema gráfico de ETE Compacta. 
 
 
2.1 Dados e critérios de projeto 
Para o início de qualquer projeto de ETE deve-se ter como prática o dimensionamento 
das unidades de tratamento a partir de condições estabelecidas de vazão e concentração de 
sólidos e DBO afluentes à ETE. 
o CRITÉRIOS CONSIDERADOS EM PROJETO: 
 População (P); 
 Consumo per capita de esgoto (qesgoto); 
 Temperatura média Local; 
 DQOafluente (S0); 
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 Demanda Bioquímica de Oxigênio afluente (DBO); 
 Sólido em Suspensão (SS) 
 Variação máxima diária (k1) = 1,2; 
 Variação máxima horária (k2) = 1,5; 
 Variação mínima diária (k3) = 0,5; 
 
 
2.2 Gradeamento 
Nas ETE’s, as grades são as primeiras unidades de processo a participar da depuração 
dos resíduos. 
O objetivo do gradeamento é a retenção dos sólidos grosseiros carreados no esgoto com 
as seguintes finalidades: 
 Proteção dos dispositivos de transporte: bombas, tubulações e peças especiais; 
 Proteção das unidades e dispositivos de tratamento de esgotos; 
 Proteção dos corpos d’água receptores; 
 Remoção parcial de carga poluidora; 
 
2.1.1 Classificação das grades 
As grades podem ser classificadas considerando-as sob os seguintes aspectos: 
 Quanto ao tamanho dos sólidos retidos; 
 Quanto ao modelo de instalação; 
 Quanto a forma de limpeza das grades; 
 
o QUANTO AO TAMANHO DO SÓLIDOS RETIDOS 
A prática tem consagrado os seguintes modelos de gradeamento (espaçamento entre barras): 
 Gradeamento grosseiro (40mm a 100mm); 
 Gradeamento médio (20mm a 40 mm); 
 Gradeamento fino (10mm a 20mm); 
 Peneiras (0,25mm a 10mm). 
As barras devem ser resistentes aos impactos e esforços devido aos procedimentos 
operacionais e possíveis acúmulos de materiais retidos. 
A Tabela 1 apresenta as dimensões típicas das seções transversais das barras 
retangulares mais utilizadasem projetos, enquanto a Figura 3 apresenta o esquemático de um 
gradeamento. 
 
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Tabela 1 – Seção transversal típica das barras. 
Tipo de grade Polegadas Milímetros 
Grade 
Grosseira 
3/8 x 2 
3,/8 x 2.1/2 
1/2 x 1.1/2 
1/2 x 2 
9,5 x 50,0 
9,5 x 63,5 
12,7 x 38,1 
12,7 x 50,0 
Grade média 
5/16 x 2 
3/8 x 1.1/2 
3/8 x 2 
7,9 x 50,0 
9,5 x 38,1 
9,5 x 50,0 
Grade Fina 
1/4 x 1.1/2 
5/16 x 1.1/2 
3/8 x 1.1/2 
6,4 x 38,1 
7,9 x 38,1 
9,5 x 38,1 
 
Figura 3 – Esquema do gradeamento. 
 
 
o QUANTO AO MODELO DE INSTALAÇÃO 
 Grades de instalação vertical; 
 Grades inclinadas 75º; 
 Grades inclinadas em 45º 
 Grades curvas ou segmentadas; 
 
o QUANTO À FORMA DE LIMPEZA DAS GRADES 
 Grades de limpeza manual; 
 Grades de limpeza mecanizada; 
 
 
 
 
 
 
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Figura 2 – Gradeamento com limpeza manual (a) e mecanizada (b). 
 
Fonte: Site Proencis. 
 
2.1.2 Dimensionamento de grade manual 
 
o CRITÉRIOS NBR-12209/2011: 
 Para o dimensionamento, deve ser utilizada a vazão máxima afluente à unidade; 
 Velocidade máxima de escoamento entre as barras – 1,20 m/s; 
 Perda de carga mínima – 0,15 m para grades de limpeza manual e 0,10 m para 
grades mecanizadas; 
 Para grades de limpeza manual, considerar 50% de obstrução para o cálculo da 
perda de carga; 
 
o EQUAÇÕES UTILIZADAS: 
 
Tabela 2 – Equações utilizadas no dimensionamento de grade. 
Critérios de projeto Equações 
Área útil (Au) 
𝐴 
Eficiência (E) 
 
Seção total (Sgrade) 
 
Largura (L) 
 
Velocidade no canal (V0) 
 
N° de barras (Nb) 
 
N° de espaçamentos (Ne) 
Perda de carga (hf) 
Grade suja 
Altura (H) 
a b 
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2.3 Desarenador 
Os esgotos também contêm areia, constituída de material mineral, como: areia, pedrisco, 
silte, escória, etc. Os desarenadores têm função de remover areia e evitar inúmeros problemas, 
tais como: 
 Evitar abrasão nos equipamentos e tubulações; 
 Reduzir a possibilidade de avarias e obstrução nas unidades de tratamento; 
 Facilitar o manuseio e transporte das fases líquidas e sólidas; 
 
2.1.3 Tipos de Desarenadores 
Os desarenadores podem ser classificados de diversas maneira, por exemplo: 
 Unidades de limpeza manual ou mecanizada; 
 Unidades quadradas, retangulares ou tipo ciclone; 
 Unidades com velocidade controlada ou de sedimentação simples; 
 Unidades com by-pass em descarga livre ou descarga submersa; 
 Desarenadores aerados ou não; 
 
Figura 3 – Construção de caixa de areia 
horizontal e limpeza manual.
 
Fonte: Acervo pessoal, 2016. 
 
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o CRITÉRIOS NBR-12209/2011: 
 A vazão de dimensionamento do desarenador deve ser a vazão máxima afluente 
à unidade; 
 Para desarenador de fluxo horizontal e seção retangular (tipo canal), a 
velocidade de escoamento na seção transversal deve estar na faixa de 0,25 m/s 
a 0,40 m/s; 
 Para acumulação de material sedimentado deve ser prevista a profundidade 
mínima de 0,20 m; 
 
o EQUAÇÕES UTILIZADAS: 
 
Tabela 3 – Equações utilizadas no dimensionamento de desarenadores. 
Critérios de projeto Equações 
Área da seção transversal (Aca) 
 
Comprimento (Cca) 
Largura (Lca) 
 
Taxa de escoamento 
superficial aplicada (TES) 
TES = 
Qmáx
Cca ∗ Lca
 
Volume diário de areia gerada 
(Va) 
Altura de rebaixo (Ha) 
 
 
2.4 Calha Parshall (Medição de Vazão) 
As calhas Parshall são medidores de vazão que através de estrangulamento e ressaltos, 
estabelecem, para uma determinada seção vertical a montante, uma relação entre a vazão do 
fluxo e a lâmina d’água naquela seção. São medidores de regime crítico, largamente utilizados 
nas estações de tratamento de água e de esgotos. 
A Tabela 4 mostra as dimensões das Calhas Parshall e a capacidade de escoamento. A 
Figura 4 apresenta uma calha parshall fabricada em Polímero Reforçado com Fibra de Vidro 
(PRFV). 
Tabela 4 – Limites de aplicações dos medidores Parshall com escoamento livre. 
W Capacidade (l/s) 
n K 
pol cm Mínima Máxima 
3" 7,6 0,85 53,8 1,547 0,176 
6" 15,2 1,42 110,4 1,58 0,381 
9" 22,9 2,55 251,9 1,53 0,535 
1' 30,5 3,11 455,6 1,522 0,69 
1.1/2' 45,7 4,25 696,2 1,538 1,054 
2' 61 11,89 936,7 1,55 1,426 
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Figura 4 – Calha Parshall , fabricada em PRFV. 
 
Fonte: Site Alfamec, 2020. 
 
Para o dimensionamento adequado da calha parshall, devem ser utilizadas as equações abaixo. 
 
o EQUAÇÕES UTILIZADAS: 
 
Tabela 5 – Equações utilizadas no dimensionamento de calha Parshall. 
Critérios de projeto Equações 
Altura mínima (Hmín) Qmín = K . HmínN 
Altura máxima (Hmáx) Qmáx = K . HmáxN 
Desnível (Z) 
Z = 
(Qmáx * Hmín) - (Qmín * Hmáx)
(Qmáx - Qmín) 
 
 
 
 
2.5 Reator Anaeróbio de Fluxo Ascendente e Manta de Lodo 
(UASB) 
O reator UASB é um sistema de tratamento utilizado em larga escala no Brasil e em 
outros países tropicais. 
O processo anaeróbio através de reatores de manta de lodo apresenta inúmeras 
vantagens em relação aos processos aeróbios convencionais, principalmente em locais de clima 
quente. A seguir são listadas as principais características do sistema: 
o VANTAGENS: 
 Sistema compacto, com baixa demanda de área; 
 Baixo custo de implantação e de operação; 
 Baixa produção de lodo; 
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 Baixo consumo de energia (apenas para a elevatória de chegada, quando for o 
caso); 
 Eficiência satisfatória de remoção de DQO e DB, da ordem de 65 a 75%; 
 Possibilidade de rápido reinicio, mesmo após longas paralisações; 
 Elevada concentração e boa desidratabilidade do lodo excedente; 
 
o DESVANTAGENS: 
 Possibilidade de liberação de maus odores; 
 Baixa capacidade de assimilar carga tóxicas; 
 Elevado intervalo de tempo necessário para a partida do sistema; 
 Necessidade de uma etapa de pós-tratamento; 
A representação esquemática do Reator UASB está apresentada na Figura 5. 
Figura 5 – Representação esquemática de um Reator UASB. 
 
 
o CRITÉRIOS NBR-12209/2011: 
 Tempo de detenção hidráulica para vazão média: 
 
Tabela 6 – Relação entre temperatura e TDH de reatores UASB. 
TEMPERATURA °C TEMPO MÉDIO (h) 
15 A 17 >= 10 
18 A 21 > = 8 
22 A 25 > = 7 
> 25 > = 6 
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 A profundidade útil total deve estar entre 4,0 m e 6,0 m; 
 Os distribuidores devem seguir: 
 Diâmetro de 75 mm a 100 mm; 
 Baixa velocidade descendente, inferior a 0,2m/s; 
 Área influencia (Ai) máxima de descarga até 3,0 m²; 
 Distância de 0,10 m a 0,20 m do fundo do tanque; 
 A velocidade ascensional no compartimento de digestão do reator deve ser igual 
ou inferior 0,7 m/h para vazão média e inferior a 1,2 m/h para vazão máxima; 
 A velocidade de passagem do compartimento de digestão para o de decantação 
deve ser igual ou inferior 2,5 m/h para vazão média e 4,0 m/h para a vazão 
máxima; 
 O trepasse dos defletores de gases deve excederno mínimo 0,15 m a abertura 
de passagem do compartimento de digestão para decantação; 
 A profundidade útil mínima do compartimento de decantação deve ser de 1,50 
m, sendo pelo menos 0,30 com parede vertical. A inclinação das paredes do 
compartimento de decantação deve ser igual ou superior a 50º; 
Tabela 7 – Outros critérios para projeto de reatores UASB. 
Critérios Faixa de Valores Unidade 
DBO5 afluente (esgoto doméstico) (DBOAF) 450 - 800 mg/L 
DQO afluente (esgoto doméstico) (S0) 250 - 400 mg/L 
Coeficiente de produção de sólidos (Y) 0,10 a 0,20 kgSST/kgDQOapl 
Coeficiente de produção de sólidos em 
termos de DQO (Yobs) 
0,11 a 0,23 kgDQOLODO/kgDQOapl 
Massa específica do lodo (γ) 1020 a 1040 kgSST/m³ 
Concentração esperada para o lodo de 
descarte (CUASB) 
2 a 5 % 
DQO correspondente a um mol de CH4 
(KDQO) 
64 gDQO/mol 
Constante dos gases (R) 0,08206 atm.L/mol.K 
Pressão atmosférica (P) 1 atm 
Concentração de metano no Biogás (CCH4) 75 % 
 
 
 
 
 
 
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o EQUAÇÕES UTILIZADAS: 
 
Tabela 8 – Equações utilizadas para dimensionamento de reatores UASB. 
Critérios de projeto Equações Unidade 
Carga orgânica do afluente 
(COUASB) 
CO = S0 ∗ Qméd KgDQO/d 
Volume do reator (VUASB) VUASB = Qméd ∗ TDH m³ 
Área do reator (Areator) Areator = 
Qméd
v
 m² 
Carga orgânica volumétrica 
(COVUASB) 
COVUASB =
COUASB
Vmódulo
 KgDQO/m³.d 
Velocidade ascendente (va) va =
Q
Areator
 m/h 
Velocidade de passagem 
para o decantador (vp) 
vp = 
Q
Ap
 m/h 
Taxa de aplicação 
superficial nos 
decantadores (qs-dec) 
qs-dec = 
Q
Adec
 m/h 
Nº de distribuidores (Nd) Nd = 
Areator
Ai
 und 
Eficiência de remoção DQO 
(EDQO) 
EDQO = 100 x [1 - (0,68 x 𝑇𝐷𝐻
−0,35)] % 
Eficiência de remoção DBO 
(EDBO) 
EDQO = 100 x [1 - (0,70 x 𝑇𝐷𝐻
−0,50)] % 
Concentração de DQO E 
DBO DO efluente do UASB 
(S) 
S = S0-
E x S0
100
 mg/L 
Produção de lodo no reator 
UASB (PLODO) 
PLODO= γ x CODQO kgSST/d 
Produção volumétrica de 
lodo (VLODO) 
VLODO= 
PLODO
Y x CUASB
 m³/d 
Carga de DQO convertida 
em metano (DQOCH4) 
DQOCH4 = Q x [(S0 - S) -(Yobs x S0)] kgDQOCH4/d 
Fator de correção para a 
temperatura de projeto 
(K(T)) 
K(T)= 
P x KDQO 
R x (273 + T)
 kgDQO/m³ 
Produção volumétrica de 
metano (QCH4) 
QCH4= 
DQOCH4 
K(T)
 m³/d 
Produção de biogás (QBiogás) QBiogás= 
QCH4 
CCH4
 m³/d 
 
 
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2.6 Filtro Aerado Submerso (FAS) 
A tecnologia do FAS é utilizada como pós tratamento de Reator UASB. O sistema 
consiste em um biofiltro que utiliza meio suporte para a biomassa no qual se forma o biofilme, 
pode ser estruturado ou ramdômico. 
 
o CRITÉRIOS NBR-12209/2011: 
 Deve ser dimensionado através da vazão média afluente a ETE; 
 A taxa de escoamento superficial deve ser igual ou inferior a 24 m³/m².d 
(referente à superfície específica do meio suporte); 
 Pode ser utilizado decantado do tipo lamelar ou tubular com taxa de escoamento 
superficial de no máximo 80 m³/m².d; 
 A produção de lodo aeróbio (PLAE) varia de 0,7 a 0,88 kgSS/kgDBOapl; 
 
Figura 6 – Material suporte plástico (PEAD). 
 
Fonte: Site Kofhax. 
 
Tabela 9 – Outros critérios para projeto de FAS. 
Critérios Faixa de Valores Unidade 
DBO5 afluente ao FAS (S) calcular mg/L 
DBO efluente desejado 30 mg/L 
Tipo de meio suporte indicar m²/m³.d 
 
Tabela 10 – Equações utilizadas para dimensionamento de FAS. 
Critérios de projeto Equações Unidade 
Carga orgânica volumétrica 
(CvFAS) 
CvFAS = COS ∗ AEMS KgDBO/m³.d 
Volume do meio suporte 
(VMS) 
VMS = S ∗ CvFAS m³ 
Área superficial do FAS 
(AFAS) 
AFAS = 
VMS
H
 m² 
Taxa de aeração (TA) TAFAS =Tx x S m³ar/kgDBOapl 
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2.7 Decantador Secundário (DS) 
A decantadores secundário são fundamentais no tratamento biológico, pois neles se 
processa a sedimentação, retirada de lodo recirculado e o excesso de lodo. 
 
Figura 7 – Desenho esquemático de Decantador Secundário. 
 
Fonte: Site Fibrav. 
 
o CRITÉRIOS NBR-12209/2011: 
 A taxa de escoamento superficial (TAS) deve ser igual ou inferior a 24 m³/m².d; 
 Em decantadores do tipo lamelar ou tubular o limite máximo para taxa de 
escoamento superficial é de 80 m³/m².d; 
 
Tabela 11 – Equações utilizadas para dimensionamento de DS. 
Critérios de projeto Equações Unidade 
Área superficial do DS (ADS) ADS = 
Qméd
TAS
 m² 
Lodo gerado (LDS) L DS=PLAE x S KgSS/d 
 
 
 
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2.8 Desinfecção em Tanque de Contato (TC) 
O tanque de contato tem o objetivo de garantir que o tempo de contato será obedecido 
através da retenção do efluente no tempo especificado e com boas características de mistura do 
esgoto e do cloro aplicado. 
 
o CRITÉRIOS NBR-12209/2011: 
 Dosagem deve ser o suficiente para que o residual seja no mínimo de 0,5 mg/L; 
 O tempo de contato mínimo de 30 minutos; 
 
Figura 8 – Esquema de ligação de bomba dosadora. 
 
 
 
 
 
 
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3. REFERÊNCIAS TÉCNICAS 
 
 ABNT (2011) NBR 12209-Elaboração de projetos hidráulico-sanitários de estações de 
tratamento de esgoto sanitários; 
 
 Brasil (2005) RESOLUÇÃO DO CONAMA N. 357. Dispõe sobre a classificação dos 
corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como 
estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras 
providências. 23p; 
 
 Brasil (2011) RESOLUÇÃO DO CONAMA N. 430. Dispõe sobre as condições e 
padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução no 357, de 17 
de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente-CONAMA, 7p; 
 
 CHERNICHARO, C. A. L. Pós-tratamento de Efluentes de Reatores Anaeróbios. 
Projeto PROSAB. Rio de Janeiro: FINEP, 2001. 
 
 CHERNICHARO, C. A. L. Reatores anaeróbios. 2ª ed. Belo Horizonte: Departamento 
de Engenharia Sanitária e Ambiental – UFMG, 1997. 
 
 Jordão, E. P. & Pessoa, C.A. (2014). Tratamento de Esgotos Domésticos. ABES, Rio 
de Janeiro, 7a Edição, 1050 p. 
 
 VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 3ª 
ed. Belo Horizonte: Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental – UFMG, 2005. 
 VON SPERLING, M. Lodos ativados. 2ª ed. Belo Horizonte: Departamento de 
Engenharia Sanitária e Ambiental – UFMG, 2002.