UNIDADE III
Tratamento de Efluentes de Aterros Sanitários
Figura 1- Vista parcial da lagoa formada pelo chorume no local do aterro controlado.
Fonte: Arquivo Projeto Políticas Públicas/FAPESP, 2001.
Introdução:
Atualmente, o chorume é uma das grandes preocupações
ambientais que está relacionada com os RSU;
Definição:
Líquido escuro, malcheiroso, constituído de ácidos orgânicos,
produto da ação enzimática dos microorganismos, de
substâncias solubilizadas através das águas da chuva, que
incidem sobre a massa de lixo e, ainda, de substâncias formadas
a partir de reações químicas que ocorrem entre os constituintes
dos resíduos. Tendo composição e quantidades variáveis
Chorume  possui um grande potencial poluidor;
1

Vazão e características do efluente (chorume, lixiviado)
estão relacionadas com:
-Precipitação pluviométrica;
-Contribuições pelo escoamento superficial ou subterrâneo;
-Teor de umidade;
-Composição química dos constituintes dos RS;
-Infra-estrutura e condição de operação do aterro.
Balanço hídrico do aterro  extrema importância;
Teor de água RS, quantidade de água necessária aos
processos bioquímicos de estabilização da MO, água
de infiltração e evapotranspiração  balanço
hídrico;
Hamada, (1997)  formulação química do consumo
de água durante a decomposição anaeróbia:
C66H111O50N + 16H2O  35CH4 + 33CO2 + NH3
2

Modelos matemáticos teóricos simples (CETESB,
1979; IPT/CEMPRE, 2000) prediz as seguintes
produções de lixiviado:
Aterros pouco compactados (400 a 700 kg/m3): 25% a 50%
da precipitação média anual;
Aterros bem compactados (superior a 700 kg/m3): 15% a
25% da precipitação média anual.
Exemplos de íons e suas possíveis fontes, presentes no
lixiviado:
Quadro 1 – Exemplos de alguns metais presentes no lixiviado.
3

Concentrações de alguns poluentes em lixiviados de aterros com
diferentes idades;
Quadro 2 – Concentrações Típicas de Alguns Poluentes em Lixiviados de Aterros com Diferentes Idades
Fases iniciais degradação da MO anaeróbia  lixiviado com
elevada concentração de nitrogênio amoniacal e AGV;
Após consumo do substrato orgânico facilmente
degradável  compostos recalcitrantes;
Tratamento chorume  grande desafio;
Fatores que contribuem para que o resíduo do
chorume seja complexo e apresente variações:
-Dinâmica de decomposição ao longo do tempo;
-Variações na forma de operação de aterro sanitário;
-Composição dos resíduos depositados;
-Volume de chuvas.
4

Quadro 3 – Composição Média do Chorume de Aterros sanitários
Quadro 4 – Compostos Orgânicos Xenobióticos Observados em Lixiviados de Aterros
5

Quadro 5 – Valores típicos e faixa de variação dos parâmetros do chorume para as fases acetogênica e metanogênica de um
aterro sanitário
Alternativas para tratamento lixiviado:
Tratamento in situ: por meio de equipamentos e unidades
internas aos limites do aterro;
EX. :Aterro Rio de Janeiro;
Tratamento ex situ: tratamento conjunto com o esgoto
sanitário em estações localizadas fora do aterro.
Ex: aterro Juiz de Fora
Outra alternativa de tratamento  recirculação do
chorume através do aterro sanitário;
6

Tecnologias aplicáveis ao tratamento de chorume 
similares ao tratamento de esgoto;
Diversos estudos mostram:
Tratamento lixiviado com esgoto doméstico por via
aeróbia  pode representar excelentes resultados;
Tratamento lixiviado com esgoto em reatores
anaeróbios  possibilita redução de nitrogênio
amoniacal e capacidade de tamponamento dos
esgotos (CO2, HCO3- e CO32-) mantêm pH próximo
de neutro;
Tipo de tratamento  depende da vazão e
características físico-químicas do lixiviado;
Tipos de tratamento
Tratamento Físico-Químico / Tratamento Biológico
Lixiviados DQO faixa: 1500 – 3000 mg/L;
Razão 0,1< DBO/DQO < 0,4;
Elevada concentração de nitrogênio amoniacal (N-
NH3 ou N-NH4+);
7

Tratamento Físico-Químico
Razão DBO/DQO < 0,1;
Baixa concentração de AGV;
Envolve emprego de diversas tecnologias: diluição,
filtração, coagulação/floculação, precipitação,
sedimentação, adsorção, osmose reversa etc.
Tratamento Biológico
DQO > 10000 mg/L;
Baixa concentração nitrogênio amoniacal;
Razão DBO/DQO > 0,8;
Elevada concentração de AGV.
Fatores que devem ser levados em consideração
na elaboração de um projeto de tratamento de
chorume:
8

-Características do chorume: determinação das conc. de
compostos orgânicos e inorgânicos e sua evolução ao longo
do tempo;
-Presença de substâncias perigosas: determinação das
conc. de compostos químicos tóxicos e metais pesados;
-Alternativas de disposição do efluente tratado: corpos
d’água superficiais, redes coletoras de esgoto ou tratamento
no solo;
-Avaliação das alternativas tecnológicas disponíveis;
-Custos de implantação e operação.
TRATAMENTO FÍSICO-QUÍMICO
Filtração
Consiste em fazer a água atravessar camada de material
poroso, que em função do diâmetro dos poros, ocorre a
remoção de partículas em suspensão e coloidal;
9

Figura 2 –Classificação e distribuição dos sólidos em função do tamanho
Filtração Lenta (material poroso areia)
Passagem da água através da areia com remoção
de matéria em suspensão;
Não requer uso de coagulantes e as taxas de
filtração são baixas.
Figura 3 - Filtro de areia
10

Quadro 6 – Percentagem de remoção de alguns organismos em filtros lentos.
Características da areia para meio filtrante:
-Isenta de argila, terra, calcário ou qualquer outra
substância que seja capaz de reagir com efluente;
-Diâmetro: faixa 0,25 – 1,2mm;
-Profundidade do leito de areia: faixa 60 – 110cm.
11

Filtração por Membranas
Figura 4 – Esquema filtração por membranas
Processos de separação por membranas  utilizam
membranas sintética, porosa ou semipermeável;
Separam a água de partículas sólidas de pequenos diâmetros,
moléculas e alguns compostos iônicos dissolvidos;
Figura 5a – Esquema de uma menbrana
12

Figura 5 b – Esquema de uma menbrana
Membrana divida em quatro classes:
Microfiltração, Ultrafiltração, Nanofiltração e Osmose
reversa.
Figura 6a – Esquema das membranas
13

Figura 6b – Esquema das membranas
Figura 7 – Nanofiltração
14

Características que diferenciam os processos de
separação por membrana com os de filtração
convencional:
-Separam partículas sólidas de pequenas dimensões,
compostos orgânicos e inorgânicos dissolvidos;
-Pressão de operação significamente maior que nos processos
de filtração convencional;
OBS: São usadas para dar polimento final ao
efluente;
Processos de separação por membrana 
precedidos de sistemas convencionais de filtração;
Figura 8a – Filtração por membranas
15

Equipamentos de UF e MF
Principais aplicações: Pré-tratamento de RO/NF e Reuso de
efluente
Figura 8b – Filtração por membranas
Quadro 7 – Separação por filtração por membranas para algumas espécies e compostos, quanto ao peso
molecular e tamanho.
16

Tipos de membranas e tamanho dos poros;
Quadro 8 – Tipos de membranas, o tamanho dos poros e a finalidade.
Microfiltração (MF)
Poros (0,1m - 2m);
Fabricadas em polímeros ou cerâmicas;
Utilizado para remoção de sólido em suspensão;
Capaz de remover metais dissolvidos de soluções diluídas.
Ultrafiltração (UF)
Diâmetro poro < 0,1m;
Remoção dos colóides, compostos orgânicos com alto peso molecular.
Nanofiltração (NF)
Recebe também um nome de osmose reversa de baixa pressão;
Remove íons, compostos orgânicos com massa molecular 250 – 1000g/mol e
alguns sais.
17

Osmose Reversa (OR)
Baseia-se no fenômeno natural de osmose;
Osmose: passagem de água pura de uma solução salina diluída para uma mais
concentrada através de membrana semipermeável;
Osmose reversa: aplicação de uma pressão hidráulica superior à pressão
osmótica, aplicada do lado da solução mais concentrada;
Fluxo de água  da solução mais concentrada para a mais diluída.
Figura 9 – Processo de osmose
18

Figura 10 – Processo de osmose reversa
Vieira, 2003  existem três tipos de membranas de osmose
reversa:
Acetato de Celulosa
Primeira a ser desenvolvida;
Inconvenientes: baixa tolerância a pH < 4 e pH > 8
apresentando tendência a biodegradação.
Polissulfona
Ampla faixa de pH e pressões;
Baixa tolerância a agentes oxidantes.
19

Filme Composto
São as melhores;
Podem operar a 45ºC e ampla faixa de pH
Coagulação
Fenômeno no qual ocorre o rompimento da estabilidade das
partículas suspensas na água através de condicionamento
químico;
Figura 11 – Processo de Coagulação
20

Realizada  pela conjunção de ações físicas e reações
químicas entre o coagulante, água e impurezas;
Sistema coloidal  mistura heterogênea em que as partículas
possuem diâmetros entre 10Ǻ e 1000Ǻ;
Sais Al2(SO4)3 e FeSO4 adicionados à água hidrolisam e
polimerizam;
Sais em solução aquosa  íons metálicos dissociados (Fe ou
Al) formam fortes ligações com os átomos de oxigênio da água;
Liberação de íons H+  redução de pH;
Produtos formados  precipitados de hidróxido do metal;
Precipitados entram em contato com as impurezas 
aglomeração das partículas (formação de flocos);
Figura 12 – Esquema do processo de formação de flocos.
21

Hidrolisação do Sulfato de Alumínio formando o Hidróxido
de Alumínio
Al2(SO4)3  2Al3+(aq) + 3SO42-(aq)
Al3+(aq) + 3H2O(l)  Al(OH)3(s) + 3H+(aq)
Como ocorre a separação dos flocos??
Flocos formados  separados da água por sedimentação,
flotação ou filtração;
Remoção  MO coloidal, substâncias tóxicas de origem
orgânicas e inorgânicas;
Figura 13 – Tanque de mistura rápida mecanizado.
22

Fatores que interferem na coagulação
pH,
tipo de coagulante,
uniformidade de aplicação do produto químico na
massa líquida,
concentração da solução de coagulante e
temperatura da água.
Quadro 9 – Principais substâncias químicas consideradas como agentes floculantes.
23

Floculação
Após coagulação tanque mistura rápida efluente 
mistura lenta;
Objetivo  partículas desestabilizadas formar
partículas maiores (flocos);
Flotação
Técnica usada para separar materiais de peso maior
que a água ou remover óleos emulsionados;
Figura 14 – Esquema de flotação.
Figura 15– Tanque de flotação.
24

Substâncias químicas  às vezes adicionadas para
melhorar a eficiência do tratamento;
Vantagens da flotação em relação sedimentação:
-Lodos mais concentrados;
-Remoção de sólidos de difícil sedimentação;
-Ocupação de menor área e volume;
Figura 16– Flotadores
25

Decantação (Sedimentação)
Ato de separar por gravidade os sólidos sedimentáveis
contidos em um líquido;
Figura 17– Processo de decantação
Precipitação Química pela variação de pH
Elevando-se pH  é possível precipitar alguns metais pesados
na forma de hidróxidos ou carbonatos;
Uso da cal  formação carbonato de cálcio  atua como
coagulante precipitando certas proteínas, lignina, metais
pesados e fósforo;
Pesquisa do pH ótimo  necessária;
Maioria dos casos  precipitação com variação de pH ocorre na
fase alcalina.
26

Tabela 1- Concentração do metal após precipitacão.
Adsorção
Usada geralmente na remoção de compostos
orgânicos refratários, presentes em muitos efluentes
industriais;
É também comum utilizar-se a adsorção para tratamento de
efluentes com metais pesados, sendo um processo bastante
eficiente na sua remoção;
O adsorvente mais comum em processos de tratamento de
efluentes é o carvão ativado;
A capacidade de adsorção traduz a eficiência do carvão na
remoção de determinados contaminantes, como por exemplo,
DQO, cor, fenol, etc., das águas residuais;
Dependendo das características do efluente, um tipo de carvão
pode ter uma performance superior ao outro;
27

Troca iônica
Processo que consiste na fixação, em uma superfície
sólida (fase estacionária), de íons, que se trocam por
íons da solução de outra espécie (fase móvel);
Efluente  passa por leito contendo resinas
especiais;
Resinas sintéticas  retêm determinadas espécies
químicas solúveis (metais pesados, ânion tóxico)
substituindo-os por íons não tóxicos;
Figura 18a– Processo de troca iônica
28

Figura 18b– Processo de troca iônica
Tipos de trocadores iônicos:
Trocadores catiônicos: capazes de reter cátions da solução, permutando-
os por íons de Na+ e H+;
Na2R + M2+  MR + 2Na+
H2R + M2+  MR + 2H+
Onde R = resina , M2+ = cátions (Cu2+, Zn2+, Ni2+, etc) retidos da solução;
Trocadores aniônicos: capazes de reter ânions da solução, permutando-os
por íons OH-;
R(OH)2 + A2-  RA + 2OH-
Onde R = resina, A2- = ânions (SO42-, CrO42-, etc.) retidos da solução.
29

Outros Processos de Tratamento
Evaporação
Efluente  concentrado pela evaporação direta ou
forçada;
Evaporação direta  realizada em locais de alta
insolação (lagoas);
Evaporação forçada (vaporização)  efluente
submetido à evaporação em tanques;
Processo Air Stripping
Remoção de materiais voláteis por lavagem do
efluente líquido com ar;
Ar borbulhado através do efluente  arrasta
materiais como amônia e matéria orgânica volátil;
Eficiência: 90% remoção de voláteis;
Lavagem  realizada em equipamentos fechados;
30

Figura 19 – Esquema do Processo Air Stripping
Figura 20- Torre de Ar Stripping
31

POAs (Processos Oxidativos Avançados)
Definido como processos de oxidação em que radicais hidroxila
(OH.) são gerados para atuar como agentes oxidantes
químicos;
Excelente alternativa  tratamento de chorume;
Base do processo  formação do radical OH.;
OH.  degrada inúmeros poluentes em curto espaço de tempo;
OH.  deve ser gerado in situ;
POA’s  visam mineralizar os poluentes (CO2, H2O e ácidos
minerais);
Formas de geração de OH.
H2O2 + h.v (254 nm)  2 OH.
H2O2 / Fe2+ (Fenton) : Fe2+ + H2O2  Fe3+ + OH- + OH.
32

Inconvenientes ao tratamento:
-Elevada carga orgânica diminui drasticamente a
eficiência do processo;
-Elevada concentração de ácidos húmicos 
absorvem fortemente na região do ultravioleta;
-Alguns compostos totalmente halogenados  não
são degradados pelos POA’ s;
-Consumo dos radicais OH. por reações com íons
CO32-.
Formação de radicais
Os radicais são formados através de mecanismos que envolvem homólise
das ligações covalentes, com formação de intermediários que tem elétrons
livres.
Ex.:
homólise
A–B  A. + B.
radicais
Para haver a homólise das ligações covalentes é preciso injetar-se energia,
aquecimento ou irradiação.
Os peróxidos e moléculas de halogênios sofrem homólise com facilidade
devido possuir ligações fracas.
U.V
H –O–O–H  2OH.
Quase todos os radicais pequenos são espécies de vida curta e são
muito reativos.
33

Tratamento Biológico
Tratamento biológico  bastante eficaz para redução
das altas concentrações de MO encontrada no
chorume;
Consiste na degradação da MO biodegradável pela
ação de microrganismo;
Compostos inorgânicos  podem ser removidos
parcialmente da massa líquida durante o processo de
sedimentação após adsorção pelos microrganismos;
São dois tipos de processos biológicos: aeróbio e
anaeróbio;
Tipos de tratamento biológico utilizados:
Lodos ativados;
Lagoas de estabilização;
Reatores ou digestores anaeróbicos de fluxo ascendente
(rafas).
34

Lodos Ativados Convencional
Processo aeróbio;
Principio básico  sólidos (biomassa) são recirculados
do fundo da unidade de decantação para a unidade de
aeração (reator);
Unidades essenciais no sistema de lodos ativados:
-Tanque de aeração (reator);
-Tanque de decantação (decantador secundário);
-Elevatório de recirculação de lodo.
Figura 21 – Esquema das Unidades da Etapa Biológica do Sistema de Lodos Ativados
Tempo detenção do efluente no sistema  6 a 8
horas;
O tempo de retenção dos sólidos no sistema 
denominado idade do lodo  4 a 10 dias;
35

Parte da MO (suspensão sedimentável)  retirada
antes do reator através de um decantador primário;
Figura 22 – Fluxograma Típico do Sistema de Lodos Ativados Convencional
Figura 23- Tanque de aeração (reator)
36

Características do sistema:
-Ocupa áreas bastante inferiores às do sistema de
lagoas;
-Requer mão-de-obra capacitada;
-Altos gastos com energia elétrica.
Lagoas de Estabilização
Figura 24- Lagoa de estabilização
37

Introdução
Grandes reservatórios de pequena profundidade;
Construções simples  movimento de terra de
escavação e preparação dos taludes;
Chorume afluente  entra em uma extremidade da
lagoa e sai na extremidade oposta;
Material orgânico  estabilizado por processos
biológicos naturais envolvendo principalmente algas e
bactérias ou artificial (aeração);
Lagoa Facultativa
MO estabilizada por processo naturais
Área total requerida  é a maior;
Apresentam tecnologia simples, custos baixos e elevada
eficiência na remoção da MO;
Possui capacidade de absorver fortes variações de carga
orgânica;
Profundidade da lagoa: 1,5 – 2 m;
Freqüência de remoção de lodo  maior que 20 anos;
38

Zonas da lagoa facultativa
Figura 24 – Esquema Simplificado de uma Lagoa Facultativa
Lagoa Aerada Aeróbia (L. Aerada de Mistura
Completa – L. de Decantação)
Aeradores mantêm  oxigenação do meio e sólidos em
suspensão dispersos no meio líquido;
Oxigenação ocorre em toda lagoa (aeradores de alta
turbulência);
Figura 25 – Lagoa aerada aeróbia
39

Sólidos não se sedimentam  biomassa permanece em
suspensão;
Necessidade de uma 2ª unidade a jusante da lagoa para
sedimentação da biomassa  lagoa de decantação;
Tempo de detenção 1º lagoa  2 a 4 dias / 2º lagoa  2 dias ;
Freqüência de remoção do lodo  menor que 5 anos
Figura 26 - Lagoa aerada seguida de lagoa sedimentação
Figura 27 – Sistema de Lagoas Aeradas de Mistura Completa Seguidas por Lagoas de Decantação
Lagoas de Maturação
Utilizadas  pós-tratamento de lagoas facultativas e lagoas
anaeróbias;
Principal função  destruição de microrganismos patogênicos
(bactérias, vírus, cisto de protozoários e ovos de helmintos);
40

Possibilitam polimento no efluente de qualquer sistema de
lagoa;
São predominantemente aeróbias;
São lagoas rasas  profundidade: faixa 1,2 – 1,5 m;
São menos turvas  luz penetra até o fundo da lagoa;
Fatores que contribuem para remoção dos
organismos patogênicos:
Bactérias e vírus: temperatura, insolação, pH, escassez de
alimento e nutriente, organismos predadores e competição;
Cistos de protozoários e ovos de helmintos: sedimentação.
Figura 27- Lagoa de maturação
Figura 28 – Fluxograma Típico de um Sistema de Lagoas de Estabilização Seguidas por Lagoas de Maturação em Série
41

Reator ou Digestor Anaeróbio (UASB ou RAFA)
RAFA (Reator anaeróbico de fluxo ascendente)
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)
Reator  constituído pelas seguintes partes: zona de digestão,
separador de fases, zona de sedimentação e zona de
acumulação de gás;
Zona de digestão anaeróbia  situada na parte inferior do
reator  constituída de manta de lodo  a decomposição
anaeróbia;
Separador de fases  dispositivo que fisicamente caracteriza
uma zona de sedimentação e uma câmara de coleta de gás;
Separador de fases  separa as fases sólidas, líquida e
gasosa;
Efluente  entra pelo fundo do reator e segue uma trajetória
ascendente;
Zona de digestão anaeróbia  biomassa cresce dispersa
formando pequenos grânulos que servirão de meio suporte
para outras bactérias;
Líquido flui no sentido ascendente passando pela abertura do
separador de fases atingindo a zona superior onde ocorre à
sedimentação da MO;
MO sedimentada na parte superior  retorna para a zona de
digestão;
Bolhas de ar  coletadas na parte superior;
42

Flocos de lodo aderido a bolhas de gás  retornam para a
zona de digestão;
Bolhas de gás  desviadas para não penetrarem na zona de
sedimentação;
Presença de MO não biodegradável no reator  prejudica
tratamento;
Necessita de tratamento preliminar;
Tempo de detenção hidráulico: Tabela 1 – Tempo de Detenção Hidráulico
Tempo de partida (tratamento de esgoto)  4 a 6 meses;
Tempo de partida com utilização de inóculo  2 a 3
semanas;
Vantagens do sistema:
-Sistema compacto com baixa demanda de área;
-Baixo custo de implantação e operação;
-Baixa produção de lodo;
-Baixo consumo de energia;
-Eficiência satisfatória na remoção de DBO;
43

Desvantagem do sistema:
-Possibilidade de emanação de maus odores;
-Baixa capacidade em tolerar cargas tóxicas;
-Elevado tempo para partida do sistema;
-Necessidade de uma etapa pós-tratamento;
Figura 29– Representação Esquemática de um UASB
44

Recirculação de Chorume
Uma das formas mais conhecidas e empregadas  digestão
acelerada dos RS confinados em aterros;
Consiste na recirculação do líquido para o interior do aterro;
Técnica que combina pré-tratamento anaeróbio com a
evaporação;
Considerado pré-tratamento interno  diminui conc. de DBO,
DQO, COT, AGV, fosfatos, nitrogênio, amoniacal e STD;
Vantagens:
-Aceleração da estabilização do aterro;
-Redução dos compostos orgânicos presentes no chorume;
-Possível diminuição do volume devido a evapotranspiração.
Desvantagens:
-Risco de poluição do solo e de águas subterrâneas;
-Múltiplos arrastes de substâncias contida no recirculado
podendo resultar em altas conc. de sais e metais pesados no
chorume;
45

-Custos elevados referentes à implantação e manutenção de
sistemas de recirculação;
-Problemas com odor.
A recirculação pode ocorrer de diferentes formas:
Recirculação de lixiviado bruto ou tratado;
Recirculação com ou sem adição de inóculo.
Regiões áridas ou semi-áridas  recirculação interessante;
Regiões com elevado índice pluviométrico  recirculação do
volume total não é possível;
Possibilidade de tratamento do lixiviado de aterro sanitário;
Figura 30 – Possibilidades de Tratamento do Lixiviado de Aterros Sanitários por Porcesso Biológicos ou Físico-Químicos, em
Unidade de Tratamento Próprias ou em ETE´s
46

Modalidade de tratamento que tem se mostrado bastante
promissor;
Figura 31 – Sistema Integrado de Tratamento dos RSU e do Lixiviado de Aterro Sanitário Proposto por Libânio (2002)
Figura 32 – Fluxograma Simplificado da Recirculação de Líquidos Lixiviados não Tratados
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IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA DE TRATAMENTO DE
EFLUENTES LÍQUIDOS
Obedece a execução das seguintes fases:
-Caracterização qualitativa e quantitativa do efluente
(chorume) bruto;
-Obtenção das características desejáveis após o tratamento;
-Definição do processo de tratamento visando à eficiência
desejada;
-Definição dos produtos químicos e parâmetros dimensionais.
PROJETO E OBRAS
Dimensionamento das unidades de tratamento;
Especificação e seleção dos equipamentos eletro-mecânicos;
Elaboração do projeto básico  base para projetos executivos
(civil, elétrico, tubulação, mecânico, instrumentação);
Construção, montagem do sistema;
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PLANEJAMENTO
Estabelecer locais de coleta de dados;
Definição da freqüência com que os dados serão obtidos
(registro de leituras e coletas de amostras);
Para cada ponto de coleta de amostra  especificação dos
parâmetros a serem analisados;
Exemplos de alguns parâmetros:
DBO, DQO, pH, cloreto, STD, STV, cor, condutividade
nitrogênio amoniacal, nitrogênio Kjeldahl, turbidez, fósforo
total, coliformes totais e metais pesados;
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Stripping de NH3
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