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Departamento de Engenharia Curso de Engenharia Civil Disciplina de Saneamento Básico
NOTAS DE AULA – SANEAMENTO BÁSICO
SISTEMA DE ESGOTAMENTO SANITÁRIO
Autor: Professor João Bosco de Andrade.
Col aboração: A cadêm i ca F ern an da Posch R i os
Not as de aul a da Di sci pl i na de Saneament o Bási co do Curso de Engenhari a C i vi l da Uni versi dade Cat ól i ca de Goi ás, mi ni st rada pel o Prof essor João Bosco de Andrade.
E n g e n h a r i a C i v i l – S a n e a m e n t o B á s i c o
A u t o r P r o f e s s o r J o ã o B o s c o d e A n d r a d e
A u t o r P r o f e s s o r J o ã o B o s c o d e A n d r a d e
E n g e n h a r i a C i v i l – S a n e a m e n t o B á s i c o P ri ncí pi os de F unci onam ent o_______________________________________________________________ 59 P arâm et ros de Dim ensi onam ent o___________________________________________________________ 59 C ondi ções Locai s__________________________________________________________________________ 59
CAPÍTULO VIII - LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO – ASPECTOS
CONSTRUTIVOS____________________________________________________________ 60
INT RO DUÇÃO _______________________________________________________________________________ 60
FAS ES DE IMPL ANT AÇÃO _________________________________________________________________ 61
Locaç ão___________________________________________________________________________________ 62 Desm at am ent o_____________________________________________________________________________ 62 R aspagem __________________________________________________________________________________ 62 Escavaç ão_________________________________________________________________________________ 62 Escari fi c ação ______________________________________________________________________________ 63 Terrapl enagem _____________________________________________________________________________ 63 C onst rução dos Di ques_____________________________________________________________________ 63
DIS POS IT IVO S DE E NT RADA______________________________________________________________ 69
DIS POS IT IVO S DE S AÍDA__________________________________________________________________ 71
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS__________________________________________ 73
Í N D I C E D E T A B E L A S
TABELA 1 - PERÍODO DE DETENÇÃO (T) EM FUNÇÃO DA VAZÃO
AFLUENTE (NC)_____________________________________________________________ 10
TABELA 2 - CONTRIBUIÇÕES UNITÁRIAS DE ESGOTOS ( C ) E DE LODO
FRESCO ( LF ) POR TIPO DE PRÉDIOS E DE OCUPANTES________________ 13
TABELA 3 - TEMPO DE PENETRAÇÃO EM FUNÇÃO DO TIPO DE SOLO__ 16
TABELA 4 - DECLIVIDADES MÍNIMAS, CONFORME OS DIÂMETROS:___ 24
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- CAPÍTULO I - FOSSAS SÉPTICAS E SUMIDOUROS_________________________ S U M Á R I O
- INT RO DUÇÃO ________________________________________________________________________________
- H IST Ó RICO________________________________________________________________________________
- CO NCE IT O__________________________________________________________________________________
- DE FINIÇÃO _________________________________________________________________________________
- FUNCIO NAME NT O __________________________________________________________________________
- 1.AFL UE NT ES A UMA FO S S A SÉ PT ICA___________________________________________________
- DIME NS IO NAME NT O_______________________________________________________________________
- E FICIÊ NCIA DAS FO S S AS S É PT ICAS______________________________________________________
- S UMIDO URO S_______________________________________________________________________________ - Test e para det erm i nação de absorção de um sol o____________________________________________
- CAPÍTULO II - SISTEMA COLETOR DE ESGOTOS SANITÁRIOS__________
- INT RO DUÇÃO _______________________________________________________________________________
- PART E S CO NST IT UT IVAS DE UM S IS T E MA CO NVE NCIO NAL DE ES G OT O S .__________
- L O CAL IZ AÇÃO DO S COL E TO RE S E M REL AÇÃO AO SIS TE MA VIÁRIO .______________
- L O CAL IZ AÇÃO DO S INT E RCE PT O RES___________________________________________________ - Vi as S ani t ári as ou Margi nai s.______________________________________________________________ - F undos de Val e Trat ados.__________________________________________________________________
- VAZ Õ ES DE DIME NS IO NAME NT O DO S IS T E MA CO L ET O R_____________________________
- VE L O CIDADE NO S COL E T O RE S___________________________________________________________
- DE CL IVIDADE S DO S COL E T O RE S________________________________________________________
- 1.T RAÇADO DO S COL E TO RE S_____________________________________________________________
- NUME RAÇÃO DOS CO L ET O RES .__________________________________________________________
- PO ÇO DE VIS IT A.___________________________________________________________________________ - Defi ni ção _________________________________________________________________________________ - Di sposi ção Const rut i va_____________________________________________________________________ - S it uações em que se em pregam os poços de vi sit a. _________________________________________ E n g e n h a r i a C i v i l – S a n e a m e n t o B á s i c o - Term i nal de Li m peza ( TL )________________________________________________________________ - C aract e rí st i cas bási cas dos poços de vi si t a_________________________________________________
- PRO FUNDIDADE DOS CO LE T O RES ._______________________________________________________
- DE T E RMINAÇÃO DA PRO FUNDIDADE MÍNIMA DOS CO L ET O RE S_____________________
- CAPÍTULO III - CARACTERÍSTICAS DOS ESGOTOS______________________
- CO NCE IT O__________________________________________________________________________________
- CARACT E RÍS T ICAS FÍS ICAS______________________________________________________________ - Mat éri a S óli da_____________________________________________________________________________
- CARACT E RÍS T ICAS Q UÍMICAS ___________________________________________________________ - Dem anda Bi oquím i ca de Oxi gêni o ( DB O )_________________________________________________
- CARACT E RÍS T ICAS B IOL Ó G ICAS_________________________________________________________
- E SG O TO S INDUS T RIAIS - E Q UIVAL E NTE PO PUL ACIO NAL DAS INDÚS T RIAS_________
- SANITÁRIOS________________________________________________________________ CAPÍTULO IV - PROCESSOS E GRAUS DE TRATAMENTO DOS ESGOTOS
- INT RO DUÇÃO _______________________________________________________________________________
- O PE RAÇÕ E S UNIT ÁRIAS___________________________________________________________________
- PRO CE SS O S DE T RAT AME NT O____________________________________________________________ - P rocessos Fí si cos__________________________________________________________________________ - P rocessos Quí mi cos________________________________________________________________________ - P rocessos Bi ol ógi cos_______________________________________________________________________
- CL AS S IFICAÇÃO DO S PRO CES S OS________________________________________________________ - Em F unção da R em oção____________________________________________________________________ - Em F unção da Efi ci ênci a das Uni dades_____________________________________________________ - Grau de Trat am ent o________________________________________________________________________
- PRELIMINAR________________________________________________________________ CAPÍTULO V - REMOÇÃO DE SÓLIDOS GROSSEIROS – TRATAMENTO
- CO NCE IT O__________________________________________________________________________________
- FINAL IDADE S______________________________________________________________________________ E n g e n h a r i a C i v i l – S a n e a m e n t o B á s i c o
- CARACT E RÍS T ICAS DAS G RADE S DE B ARRAS___________________________________________
- Di sposi ti vos de R et enção___________________________________________________________________
- Di sposi ti vos de R em oção___________________________________________________________________
- Dest i no do Mat eri al R em ovi do_____________________________________________________________
- FUNCIO NAME NT O DAS G RADE S__________________________________________________________
- Vel oci dade de P assagem dos Esgot os Ent re as B arras_______________________________________
- P erdas de C arga____________________________________________________________________________
- Di m ensi onam ent o__________________________________________________________________________
- CAPÍTULO VI – REMOÇÃO DE SÓLIDOS SEDIMENTÁVEIS_______________
- CO NCE IT O__________________________________________________________________________________
- FINAL IDADE S DA RE MO ÇÃO DAS ARE IAS_______________________________________________
- CARACT E RÍS T ICAS________________________________________________________________________
- DIME NS IO NAME NT O_______________________________________________________________________
- DE T AL HE S E XE CUT IVO S__________________________________________________________________
- CAPÍTULO VII – LAGOAS DE ESTABILIZAÇÃO___________________________
- H IST Ó RICO_________________________________________________________________________________
- CO NCE IT O E CL AS S IFICAÇÃO____________________________________________________________
- E FICIÊ NCIA E APICAB IL IDADE DAS LAG O AS___________________________________________
- FAT O RE S Q UE INT E RFE RE M NO PRO CE SS O_____________________________________________
- F at ores Incont rol ávei s_____________________________________________________________________
- F at ores P arci al m ent e Cont rol ávei s__________________________________________________________
- PARÂME T RO S DE INT E RES S E_____________________________________________________________
- PRINCÍPIO S DE DIME NS IO NAME NT O E FUNCIO NAME NT O ____________________________
- LAGOAS ANAER ÓB IAS ___________________________________________________________________
- P ri ncí pi os de F unci onam ent o_______________________________________________________________
- P arâm et ros de Dim ensi onam ent o___________________________________________________________
- LAGOAS F AC ULTATIV AS ________________________________________________________________
- FIGURA 8 - TIPO 1 DE TRAÇADO DE COLETORES________________________
- FIGURA 9 - TIPO 2 DE TRAÇADO DE COLETORES________________________
- FIGURA 10 - TIPO 3 DE TRAÇADO DE COLETORES_______________________
- FIGURA 11 - PARTES CONSTITUTIVAS DO SISTEMA CONVENCIONAL__
- FIGURA 12 – DETALHE DO FUNDO DO POÇO_____________________________
- FIGURA 13 – DETALHES DOS DEGRAUS DO P.V.__________________________
- FIGURA 14 - MODELO DE TAMPÃO DE FO FO PARA POÇO DE VISITA__
- FIGURA 15 - DETALHE DO TERMINAL DE LIMPEZA TL__________________
- FIGURA 16 - POÇO DE VISITA EM ANÉIS PRÉ MOLDADOS_______________
- FIGURA 17 – PEÇA DE TRANSIÇÃO EM CONCRETO ARMADO___________
- FIGURA 18 - DETALHE DA CHEGADA DO COLETOR AO PV______________
- FIGURA 19 - PROFUNDIDADES MAIS CONVENIENTES____________________
- FIGURA 20 - POSIÇÃO DO COLETOR EM PRFIL___________________________
- FIGURA 21 - COMPOSIÇÃO DOS SÓLIDOS NOS ESGOTOS________________
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FIGURA 22 - ESQUEMA GERAL DE SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE
ÁGUA E TRATAMENTO DE ESGOTO_______________________________________ 47
FIGURA 23 - DESLOCAMENTO DAS PARTÍCULAS NO INTERIOR DO
DESARENADOR_____________________________________________________________ 52
FIGURA 24 - DETALHE DA CAIXA DE AREIA DE LIMPEZA MANUAL____ 53
FIGURA 25 - LAGOA DE ESTABILIZAÇÃO_________________________________ 57
FIGURA 26 - DETALHE DO DIQUE: FOLGA E COROAMENTO____________ 64
FIGURA 27 - DETALHE DO DIQUE: LINHA DE INFILTRAÇÃO____________ 64
FIGURA 28 - DETALHE DO DIQUE: BERMA________________________________ 65
FIGURA 29 - DETALHE DO DIQUE: EMPRÉTIMO LATERAL______________ 66
FIGURA 30 - DETALHE DO DIQUE: DESLOCAMENTO DO DIQUE_________ 66
FIGURA 31 - DETALHE DO DIQUE: VALA CENTRAL______________________ 67
FIGURA 32 - DETALHE DO DIQUE: DRENO - FILTRO_____________________ 68
FIGURA 33 – DETALHE DO FILTRO COM MATERIAL DE
GRANULOMETRIA DECRESCENTE________________________________________ 68
FIGURA 34 - LAJE DE PEDRAS PARA PROTEÇÃO DOS TALUDES CONTRA
IMPACTO DAS ONDAS______________________________________________________ 69
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HISTÓRICO
As fossas sépticas evoluíram a partir das fossas Mouras. Em 1860, Jean Louis Mouras
construiu um tanque de alvenaria, para o qual encaminhou, antes de destiná-los a um sumidouro,
os esgotos de uma habitação, na cidade de Vesoul, na França. Este tanque aberto, 12 anos mais
tarde, não apresentava acumulada a quantidade de sólidos para lá endereçada, em função da
redução apresentada no efluente líquido do tanque, em termos de teor de sólidos. Essa fossa foi
patenteada em 1881.
CONCEITO
Fossa séptica é um dispositivo de tratamento de esgotos destinado a receber a contribuição
de um ou mais domicílios, dando aos esgotos um grau de tratamento compatível com a sua
simplicidade e custo.
DEFINIÇÃO
Fossas sépticas são câmaras construídas em alvenaria de tijolos ou pré-moldadas em
concreto, e destinadas a reter os despejos por um período de tempo especificamente estabelecido,
de forma a permitir a sedimentação dos sólidos e a retenção do material graxo (gorduras e óleos)
contidos nos esgotos, transformando-os, bioquimicamente, em substâncias mais simples e
estáveis.
FUNCIONAMENTO
Em uma fossa séptica ocorrem os seguintes fenômenos:
- retenção dos esgotos - o esgoto é retido na fossa por um período de tempo racionalmente estabelecido, que pode variar de 12 a 24 horas, dependendo das contribuições afluentes. (Tabela 1).
- sedimentação e flotação - 60 a 70% dos sólidos em suspensão nos esgotos sedimentam- se formando o “lodo”. Óleos, graxas e gorduras ficam flutuando formando a “escuma”.
- digestão anaeróbia - ambos, lodo e escuma são atacados por bactérias anaeróbias, provocando a destruição, total ou parcial, da matéria orgânica e de organismos patogênicos.
- redução de volume - do fenômeno anterior, digestão anaeróbia, resultam gases, líquidos e acentuada redução de volume dos sólidos retidos e digeridos, que adquirem características estáveis capazes de permitir que o efluente líquido das fossas sépticas possa ser disposto em melhores condições de segurança.
T a b e l a 1 - P e r í o d o d e d e t e n ç ã o ( T ) e m f u n ç ã o d a v a z ã o a f l u e n t e ( N C )
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Contribuição (NC) litros /dia Período de detenção Horas Dias Até 6000 24 1 6000 a 7000 21 0, 7000 a 8000 19 0, 8000 a 9000 18 0, 9000 a 10000 17 0, 1000 a 11000 16 0, 11000 a 12000 15 0, 12000 a 13000 14 0, 13000 a 14000 13 0, Acima de 14000 12 0,
1. AFLUENTES A UMA FOSSA SÉPTICA
A fossa séptica pode receber todos os despejos domésticos de cozinhas, lavanderias domiciliares,
lavatórios, vasos sanitários, bidês, banheiras, chuveiros, mictórios, ralos de pisos. É conveniente a
insta1ação de dispositivos retentores de óleos, gorduras e graxas (caixas de gordura) evitando o aporte
de quantidades expressivas desses materiais nas fossas.
DIMENSIONAMENTO
O volume útil de uma fossa séptica é calculado da seguinte forma:
V = V + V 1 2 + V 3 , em que:
- V 1 = volume decorrente do tempo de detenção - V = N C T 1 ⋅^ ⋅^ ;
- V 2 = volume decorrente do período de armazenamento do lodo - V 2 = N R⋅^1 ⋅^ L T⋅^ A;
- V 3 = volume correspondente ao lodo em digestão - V = N R 3 ⋅^2 ⋅^ L T⋅^ D.
Os termos adotados correspondem aos seguintes valores:
- N = número de usuários da fossa;
- C = contribuição unitária de esgotos em litros/pessoa/dia ( Tabela 2) ;
- T = tempo de detenção, em dias ( Tabela 1) ;
- R 1 = coeficiente de redução de volume do lodo armazenado ( R 1 = 0,25) ;
- L = contribuição de lodo, em litros/pessoa/dia ( Tabela 2) ;
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T a b e l a 2 - C o n t r i b u i ç õ e s u n i t á r i a s d e e s g o t o s ( C ) e d e l o d o f r e s c o ( L f ) p o r t i p o d e p r é d i o s e d e o c u p a n t e s
Prédio Unidade Contribuição ( Litros / dia ) Esgotos ( C ) Lodo fresco ( LD )
1. Ocupantes permanentes Hospitais leitos 250 1, Apartamentos pessoa 200 1, Residências pessoa 150 1, Escola – Internatos pessoa 150 1, Casas populares – rurais pessoa 120 1, Hotéis (sem cozinha e lavanderia) pessoa 120 1, Alojamentos temporários pessoa 80 1, 2. Ocupantes temporários Fábricas em geral operário 70 0, Escritórios pessoa 50 0, Edifícios públicos ou comerciais pessoa 50 0, Escolas – externatos pessoa 50 0, Restaurantes e similares refeição 25 0, Cinema, teatro e templos. lugar 2 0,
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E n g e n h a r i a C i v i l – S a n e a m e n t o B á s i c o F i g u r a 1 - D e t a l h e s e x e c u t i v o s d e u m a f o s s a s é p t i c a p r i s m á t i c a r e t a n g u l a r d e c â m a r a ú n i c a
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E n g e n h a r i a C i v i l – S a n e a m e n t o B á s i c o ♦ no dia seguinte encher o buraco com água, aguardando que a mesma escoe completamente; ♦ encher novamente a cavidade com água, até a altura de 15cm, marcando o tempo que o nível da mesma baixa 1cm. Quando o tempo for inferior a 3 minutos, deve-se refazer esta etapa do ensaio por 5 vezes. O intervalo de tempo verificado para o último teste deve ser adotado como o real. Com o tempo determinado poderá ser obtida, na curva que se segue, a capacidade de absorção em litros/m2/dia. Para sumidouros, fazer o teste em diferentes profundidades e adotar o menor coeficiente de infiltração.
F i g u r a 2 - C u r v a d a c a p a c i d a d e d e a b s o r ç ã o d e u m s o l o CURVA DE ABSORÇÃO DO SOLO
0
5
10
15
20
0 25 50 75 100 125 150 175 200 LITROS POR m 2 POR DIA
M I N
UTO
S
VALA DE FILTRAÇÃO VALA DE INFILTRAÇÃO
40
Teste para determinação de absorção de um solo
Na impossibilidade de se realizar ensaio de infiltração, poderão ser adotados os valores da
tabela abaixo. T a b e l a 3 - T e m p o d e P e n e t r a ç ã o e m F u n ç ã o d o T i p o d e S o l o Descrição do Solo Tempo de Penetração Areia grossa limpa 13 segundos a 1 minuto Cinza, carvão 30 segundos a 1 minuto Cascalhos e argila com poros não cheios 13 segundos a 45 segundos Areia fina 2 minutos a 5 minutos Areia com argila 5 minutos a 10 minutos Argila com um pouco de areia 30 minutos a 60 minutos Argila compacta ou rocha decomposta 2 horas a 5 horas
O diâmetro dos sumidouros varia de 1,5m a 1,8m. Como segurança, a área do fundo não
deve ser considerada pois o fundo logo ficará colmatado pelos sedimentos eventualmente contidos
nos efluentes das fossas sépticas.
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E n g e n h a r i a C i v i l – S a n e a m e n t o B á s i c o A área das paredes necessária para que haja a infiltração poderá ser determinada pela
expressão:
i
A Q em que
C
Q = contribuição de esgotos em litros por dia = NC; Ci = coeficiente de infiltração, em litros/m^2 /dia.
O volume útil mínimo do sumidouro deverá ser igual ao volume da fossa contribuinte. A área lateral das paredes é dada por:
A L = π⋅ D P ⋅
Assim é determinada a profundidade ( P ) necessária. O fundo do sumidouro deve estar no
mínimo a l,50m do nível do lençol freático. A distância mínima, entre sumidouros e poços rasos
(cisternas ), deve ser de 15m.
Deve-se reservar terreno para futuras ampliações.
F i g u r a 3 - D e t a l h e s c o n s t r u t i v o s d o s u m i d o u r o
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CAPÍTULO II - SISTEMA COLETOR DE ESGOTOS
SANITÁRIOS
INTRODUÇÃO
Em 1778, Joseph Bramah patenteou o vaso sanitário. Em 1847, 69 anos depois, não
havendo outro meio mais prático para dispor as águas imundas, os ingleses adotaram o transporte
daquelas águas em canalizações para o afastamento dos dejetos. Criou-se assim o sistema de
esgotamento com transporte hídrico. Com essa opção a água passou a ter uma dualidade de usos;
água limpa para o consumo e água suja para o afastamento das imundícies.
Na Europa foi autorizado o lançamento dessas águas servidas nas galerias de água pluvial,
criando-se assim o sistema unitário que prevalece ainda em Paris, (os esgotos sanitários e as águas
pluviais escoam pela mesma canalização).
Em 1879, o engenheiro George Waring Jr. concebeu o primeiro sistema coletor de esgotos
sanitários do tipo separador, para a cidade de Memphis Tennessee, após a epidemia de cólera que
assolou aquela cidade.
PARTES CONSTITUTIVAS DE UM SISTEMA CONVENCIONAL DE
ESGOTOS.
Ramal predial – trecho compreendido entre o limite do lote e o coletor público.
Coletor secundário – canalização de menor diâmetro que recebe os esgotos das residências, transportando-os para os coletores troncos ou principais. Coletores troncos – canalizações do sistema coletor que recebem as contribuições dos coletores secundários, transportando-as para os interceptores. Os diâmetros são usualmente maiores que os dos coletores secundários. Interceptores – desenvolvem-se ao longo dos fundos de vale, margeando cursos d’água ou canais. Os interceptores são responsáveis pelo transporte dos esgotos de sua sub-bacia, evitando que os mesmos sejam lançados nos corpos de água. Em
A u t o r P r o f e s s o r J o ã o B o s c o d e A n d r a d e C o l a b o r a ç ã o A c a d ê m i c a F e r n a n d a P o s c h R i o s
E n g e n h a r i a C i v i l – S a n e a m e n t o B á s i c o virtude das maiores vazões transportadas, os diâmetros são usualmente maiores que os dos coletores troncos. Emissári o – canalização que liga a extremidade final da rede à Estação de Tratamento, quando houver, e/ou ao local de lançamento. Os emissários não recebem contribuições ao longo de seu percurso. Elevatória – quando as profundidades das tubulações se tornam demasiadamente elevadas, quer devido à baixa declividade do terreno, quer devido à necessidade de se transpor uma elevação, torna-se necessário bombear os esgotos para um nível mais elevado. A partir desse ponto, os esgotos podem voltar a fluir por gravidade. As unidades que efetuam o bombeamento dos esgotos são denominadas elevatórias, e as tubulações que transportam o esgoto bombeado são denominadas linhas de recalque. Estação de Tratamento dos Esgotos ( ETE ) – A finalidade das estações de tratamento de esgotos é a de remover os poluentes dos esgotos, os quais poderiam causar uma deterioração da qualidade dos corpos d’água. O tratamento dos esgotos tem sido negligenciado em nosso meio, mas deve-se ter em mente que o sistema de esgotamento sanitário só pode ser considerado completo se incluir a etapa de tratamento. Disposição Final – Após o tratamento, os esgotos são lançados em um corpo d’água receptor ou, eventualmente aplicados no solo. Em ambos os casos, há que se levar em conta os poluentes eventualmente ainda presentes nos esgotos tratados, especialmente os organismos patogênicos e metais pesados. Poços de visita – os poços de visita são estruturas complementares do sistema de esgotamento. A sua finalidade é permitir a inspeção e limpeza da rede
LOCALIZAÇÃO DOS COLETORES EM RELAÇÃO AO SISTEMA VIÁRIO.
Os coletores devem ser assentados, de preferência, do lado da rua no qual ficam os
terrenos mais baixos.
A existência de estruturas ou canalizações de serviços públicos, tais como: galerias de
águas pluviais, redes de água, adutoras, cabos elétricos, e telefônicos pode, entretanto, determinar
o deslocamento dos coletores de esgotos para posições mais convenientes.
Para ruas com largura superior a 18,00 m, deverão ser executados dois coletores ( um de
cada lado ) de modo a viabilizar o atendimento dos domicílios de ambos os lados com
profundidades convenientes.
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