1. Ciclo Hidrológico

O globo terrestre é constituído essencialmente por água. Cerca de 2/3 deste bem precioso subsiste em 3 formas : liquido, sólido e gasoso, estando distribuído de modo desigual na superfície terrestre. Este facto, coloca este recurso numa posição exigente que requer planeamento e gestão adequada para minimizar o seu risco de escassez.

A água desempenha um papel de extrema importância na vida humana e no equilíbrio do ecossistema. No entanto, é de salientar, que apenas cerca de 1% da sua totalidade se encontra disponível para consumo humano.

A hidrosfera, que representa a totalidade da água existente na esfera terrestre, distribui-se por três reservatórios principais :

• os oceanos;
• os continentes;
• atmosfera.

O ciclo da água, normalmente designado por ciclo hidrológico consiste numa sequência fechada de fenómenos, onde a água passa por diversas fases. Este ciclo é mantido devido à energia radiante do sol e à gravidade.

O ciclo da água consiste num conjunto de processos contínuos que conferem à água estados específicos de transformação. A energia proveniente do sol, aquece os oceanos, mares e massas terrestres promovendo a evaporação da água para atmosfera, levando à formação de nuvens.

Por vezes dá-se a condensação do vapor e formam-se neblinas, que acabam por dar origem à precipitação sob a forma de água congelada, quer na forma de chuva, neve ou granizo, consoante a estação do ano, localização e clima. No entanto, o ciclo é contínuo, uma vez que nem toda a água cai à terra. Uma pequena parte dela sofre evaporação e retorna à atmosfera, para iniciar um novo ciclo.

A água que cai sob a forma de precipitação, corre livremente ao longo da superfície do solo, infiltrando-se no solo, sendo retida pelas plantas (que depois a elimina em forma de vapor de água), ou cai numa massa de água (rio, lago ,etc), pronta a sofrer um novo ciclo.

Outra parte dela desloca-se lentamente até aos aquíferos subterrâneos, percolando através do solo até atingir o leito de rocha. A maioria das vezes, esta reserva de água subterrânea é extraída pelo homem para fins diversos.

Pode também acontecer, que a água acabe por ascender através do solo e do leito de rocha, chegando à superfície em forma de mananciais ou de poços cartesianos.

O desenvolvimento da sociedade, a industrialização, o crescimento da população, a agricultura, entre outros, são os principais responsáveis pelo seu uso e consumo, provocando assim alterações profundas na sua qualidade. A contaminação da água irá provocar alterações significativas no ecossistema, pois nem sempre é possível restabelecer o seu equilíbrio. por processos naturais.

A má gestão e planeamento deste recurso, poderá levar à sua escassez, pelo que é importante a tomada de consciência da humanidade para esta problemática.

É importante criar programas de prevenção de poluição, em vez de se apostar apenas no tratamento da água. As tecnologias de purificação deste bem essencial à vida são extremamente caras e complexas. É importante efectuar-se estudos a nível da interacção do clima com ciclo hidrológico.

O processo de planeamento de recursos hídricos e a elaboração e aprovação dos planos de recursos hídricos é regulado pelo Decreto-Lei n.º 45/94 de 22 de Fevereiro. Este determina a elaboração de 15 PBH (Planos de Bacia Hidrográfica) e um PNA (Plano Nacional da Água).

O PNA estabelece orientações de âmbito nacional para a gestão integrada da água . O PBH define orientações para a valorização, protecção e gestão integrada da água.

O regime de utilização do domínio hídrico, público ou privado, é regulado pelo Decreto-lei n.º 46/94 de 22 de Fevereiro, que tem como fim atribuição de títulos de Utilização, com base no cumprimento de regras e regulamentos estabelecidos nos Planos hidrológicos.

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2. Os Diferentes Usos da Água

A avaliação da eficiência com que a água é utilizada em Portugal nos sectores urbano, agrícola e industrial é fundamental para a adopção de medidas que maximizem a sustentabilidade. Está provado que a agricultura é a maior utilizadora deste recurso. Existe já um estudo preliminar no que se refere ao uso eficiente da água - Plano Nacional para o uso eficiente da Água.

Os principais utilizadores da água encontram-se ligados ao desenvolvimento sócio-económico, nomeadamente os sectores :

• Urbanos
• Agrícolas
• Industriais

Todos estes sectores necessitam de medidas urgentes no âmbito da eficiência no uso da água, embora seja evidente que a agricultura é sem dúvida o maior utilizador deste recurso .

As causas principais da maximização da eficiência do uso da água, são as que seguidamente se apresentam :

• Necessidade de uma crescente consciencialização do público em geral, para a protecção e conservação dos recursos hídricos;
  
  
• Necessidade estratégica de prevenção em casos críticos de seca, sazonais ou localizadas.
  
  
• Interesse económico, estimasse que as poupanças potenciais de água correspondem a 0.64% do PIB Nacional.
  
  
• Aumento da competitividade das empresas, uma vez que água é um factor de produção muito importante;
  
  
• Permite melhor aproveitamento de infra-estruturas pela parte de entidades gestores, logo maior racionalidade de investimentos.
  
  
• Elevado interesse económico dos cidadãos, pois haverá redução de encargos com uso da água sem prejuízo da qualidade de vida;
  
  
• obrigação nacional em termos do cumprimento da legislação vigente, sobretudo a Directiva Quadro(em termos da conservação da água e de crescente aplicação de custos reais no uso da água) e da Directiva IPPC (relativo à obrigação de utilização das melhores técnicas disponíveis nas unidades mais relevantes de diversos sectores)

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3. Sistemas de Abastecimento de Água

Os sistemas Públicos de Abastecimento de água, são geridos directamente por municípios, serviços municipalizados, empresas municipais e empresas públicas ou através de concessões a empresas privadas. Estes sistemas são constituídos por unidades de captação, elevação, tratamento, adução, armazenamento e distribuição de água.

Os sistemas prediais permitem a distribuição de água aos edifícios ou instalações, a partir de um ramal de ligação à conduta de distribuição pública de água potável e são também sistemas de drenagem de águas residuais domésticas e pluviais.

È possível recorrer a processos de reutilização da água, que consistem no tratamento e utilização da água residual com qualidade adequada a outros usos, sobretudo operações de manutenção, rega, lavagens, etc. Este processo pode exigir diferentes graus de tratamento, no entanto se correctamente aplicados são bastante viáveis e permitem reduções no que se refere a volumes de utilização da água.

A capitação da água para abastecimento doméstico tem vindo a aumentar no nosso pais.

Os impactes ambientais das captações de água nos aquíferos começa a levantar alguns problemas, no entanto são dependentes de diversos factores :

• intensidade de extracção;
• características geológicas;
• características climáticas;
• densidade populacional.

Observa-se já casos onde a deterioração de muitos rios e recursos aquíferos é evidente, o que levanta a necessidade de adopção de medidas relacionadas com o aumento do alcance dos serviços de saneamento básico à população :

• expansão da rede de drenagem;
• Estações de Tratamento de Águas Residuais Domésticas.

O Abastecimento de água potável às populações, em quantidade e qualidade adequadas, é um indicador básico da sua qualidade de vida.

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4. Caracterização da água

A água utilizada para consumo humano, deve apresentar qualidade e não ser susceptível de causar danos à saúde pública. Esta deve ser esteticamente aceitável, ou seja, não apresentar cor, odor, cheiro ou sabor. No entanto, para garantir com rigor a sua qualidade, é fundamental recorrer a análises cuidadosas a diversos parâmetros e em diversas épocas sazonais:

1. Organolépticas - avaliados mediante os sentidos, o que poderá levantar alguma subjectividade na sua análise. São os principais factores que condicionam a aceitabilidade da água pelo consumidor .
   Fazem parte deste grupo de parâmetros :
   
   
   1. a côr - depende fortemente da origem da água. (A água superficial pode apresentar cor amarela claro a castanho, a água pura cor azul).
      
      A cor pode ser :
      
      
      • aparente - devido à matéria suspensa.
        
        
      • real - devido a extractos vegetais ou orgânicos, ou devido a iões metálicos naturais.
      
      A remoção da côr é um processo bastante caro, no entanto pode ser bastante favorável a nível industrial, pois permite efectuar comparações entre amostras de água e identificar qual é de mais fácil tratamento.
      
      
   2. cheiro e sabor - São dois parâmetros de análise difícil, pois levanta, bastante susceptibilidade. O limiar de percepção de cheiro nem sempre é mesmo para todos os humanos, o que não se traduz numa análise muito rigorosa. O sabor não é de possível quantificação.
      
      
   3. aspecto - consiste na apreciação visual, sem que haja uma quantificação da mesma. Neste caso, observa-se se é límpida, turva, incolor, entre outros.
   
   
2. Físicas - as características físicas são avaliadas recorrendo a procedimentos específicos e consistem na determinação de diversos parâmetros:
   
   
   1. temperatura - a água para consumo humano deve ter temperatura ajustada à época sazonal. Assim , no inverno, esta deve se encontrar acima da temperatura do ar, e no verão abaixo .
      
      Este parâmetro é importante pois determina a velocidade das reacções químicas, contribui para aparecimento de microorganismos e intensifica as características organolépticas.
      
      A temperatura pode representar um factor de poluição térmica, uma vez que uma descarga de águas residuais para meio hídrico nunca deve ser efectuado a temperaturas acima deste.
      
      
   2. pH - Mede a concentração hidrogeniónica da água. Depende muito das características geológicas, pois como já vimos a água atravessa o solo.
      
      Zonas graníticas - pH de aproximadamente 6
      
      Em Portugal a água é predominantemente ácida na zona Norte até Lisboa, e básica para restante.
      
      
   3. turvação - Depende da quantidade de matéria em suspensão, nomeadamente substâncias inorgânicas e orgânicas. Esta característica é factor muito importante no consumo, pois quando existe pode levar à rejeição pela parte do consumidor.
      
      A nível de Sistemas de Tratamento, a turvação desempenha um papel muito importante. Nas águas de Abastecimento, reduz a eficiência dos métodos de desinfecção e exige a implementação de tratamento por coagulação/floculação antes da filtração. Nas águas residuais permite controlar a adição de produtos químicos.
      
      
   4. condutividade eléctrica - mede a capacidade da água para conduzir corrente eléctrica e representa a concentração total de substâncias ionizadas (depende da temperatura).
      
      A sua determinação só faz sentido em águas para consumo humano, pois permite avaliar o teor de sólidos dissolvidos (mineralização da água) e estes não são importantes nas águas residuais.
   
   
3. Químicas - recorrem-se a ensaios experimentais através de procedimentos e permitem identificar quantitativamente diversos parâmetros, sobretudo :
   
   
   1. Acidez - mede a capacidade da neutralização de uma base, e é provocada pela presença de dióxido de carbono (CO2). A acidez total representa a soma da acidez devido ao CO2 e acidez mineral.
      
      A nível do consumo humano, este parâmetro não oferece quaisquer problemas, sendo até muito bom para problemas renais. No entanto em determinadas concentração provoca um sabor desagradável na água, que pode levar ao não consumo.
      
      A acidez mineral levanta problemas a nível industrial, pois provoca corrosão. Desempenha também papel importante nos tratamentos de amaciamento e nos tratamentos biológicos. O pH depende também da acidez, normalmente águas com valores de pH inferiores a 8.3 contêm acidez e inferiores a 4.5 contêm acidez mineral. A alcalinidade também sofre influência da acidez.
      
      
   2. Alcalinidade - Mede a capacidade de neutralização de um ácido. A alcalinidade é devida à presença de bicarbonatos (HCO3) , Carbonatos(CO3) e Hidróxidos (OH -).
      
      A nível da saúde publica não oferece qualquer risco, embora águas alcalinas tenham sabor desagradável, o que terá que ser tratada para consumo. A alcalinidade é importante em processos de Coagulação/floculação (pois provoca oscilações de pH) e de amaciamento, permitindo também à água o seu efeito tampão. Esta possibilita também o cálculo da quantidade de produtos químicos.
      
      Em águas residuais, determina a hipótese da implementação de processos biológicos.
      
      
   3. Dureza - A dureza representa a concentração de iões bivalentes presentes na água. A dureza representa a concentração de iões bivalentes presentes na água. Contribuem essencialmente para a dureza da água,os iões : cálcio, magnésio, estrôncio, ferro e manganês.
      
      Pode ser :
      
      
      • Total - Mede a totalidade dos iões bivalentes
      • Cálcica - mede o teor em cálcio
      • Magnesiana - mede o teor em magnésio
      
      Quanto aos iões associados, pode ser ainda :
      
      
      • Dureza carbonatada ou temporária - quimicamente equivalente à alcalinidade devido aos iões carbonato e bicarbonato.
      • Dureza não carbonatada ou permanente - dada pela diferença da total da carbonatada.
      
      Pode ter alguma importância a nível do uso doméstico, pois águas duras não fazem espuma com adição de detergentes, no entanto não oferece riscos no que toca à saúde humana. A dureza depende também da zona geológica, pois temos águas duras em solos calcários. (Centro e Sul de Portugal) e macias em solos de rocha silício argilosas(Norte).
      
      A nível industrial tem já papel relevante, pois podem levar a incrustações.
      
      Este parâmetro permite avaliar e controlar processos de amaciamento.
      Dados de referência :
      
      Aguas muito duras : acima de 300 mg/l CaCO₃
      
      Águas Duras: 150 - 300 mg/l CaCO₃
      
      Águas moderadamente duras : 75 - 150 mg/l CaCO₃
      
      Águas macias : inferior a 75 mg/l CaCO₃
      
      
   4. Cloro Residual - O interesse deste parâmetro consiste na necessidade da desinfecção da água. No entanto, a produção de compostos laterais é um problema actual, pois muitos deles são carcinogénicos. Este é ainda muito usado devido às inúmeras vantagens que este acarreta.
      
      
   5. Cloretos - a água do mar é a que apresenta maior teor em cloretos, pelo que os aquíferos contém baixos teores de cloretos, excepto quando ocorre intrusão salina.
      
      A nível do risco para a saúde pública estes não merecem preocupação, podem no entanto dar sabor salgado à água.
      
      Hoje em dia, começam-se já a aproveitar água salgada para produção de água para consumo humano, após processo de tratamento adequado.
      
      
   6. Oxigénio Dissolvido (OD) - O oxigénio é pouco solúvel na água, diminui com temperatura e aumento da salinidade. As necessidades de oxigénio dependem fortemente da época sazonal, no verão são mais evidentes.
      
      Este parâmetro é muito importante nas reacções biológicas, a sua determinação permite controlar a poluição dos recursos de água , controlar taxa de arejamento(no caso das ETAR) e controlar corrosão do ferro e aço(nas ETA).
      
      
   7. Oxidabilidade - Aplica-se em águas de consumo humano, dado que permite analisar amostras com carga poluente baixa. Não se recomenda em águas residuais. Mede a oxidabilidade parcial da matéria orgânica e inorgânica.
      
      O teor em sulfatos determina a necessidade de efectuar uma pré-oxidação no tratamento das águas superficiais ou subterrâneas a fim da sua aplicação ao consumo humano.
      
      
   8. Carência Química do Oxigénio (CQO ou COD) - mede a carga orgânica numa água, tendo em conta que a sua maioria pode ser oxidada por acção de um agente oxidante forte em condições ácidas.
      
      È usual o valor do CQO ser superior ao CBO , pois muitas vezes existem quantidades de matéria orgânica resistentes à degradação biológica.
      
      
   9. Carência Bioquímica do Oxigénio (CBO ou BOD) - mede a carga orgânica da água, pois permite quantificar o oxigénio necessário para a oxidação da matéria orgânica presente na água.
      
      Pode sofrer diversas interferências, devido a algas, microorganismos nitrificantes, batericidas, metais pesados, cloro livre.
      
      Nas águas residuais, urbanas e industriais determina o oxigénio necessário à estabilização. Permite projectar a ETAR e avaliar a eficiência do processo.
      
      
   10. Sulfatos - resultam da lixiviação do gesso e outros minerais. Podem constituir uma fonte de oxigénio, no entanto a sua redução a ácido sulfidrico levanta problemas de odores intensos.
       
       Também é um causador de corrosão em colectores de esgotos pouco ventilados e pode tornar-se tóxico devido à possibilidade de formação de metano, facto que pode levar a acidentes devido à projecção das tampas de esgoto.
       
       
   11. Azoto (Amoniacal e Kjedall) - O azoto existe em diversos estados de oxidação : Nitratos, Nitritos, Azoto Amoniacal e Azoto Orgânico. O azoto Kjeldhal representa a totalidade de azoto amoniacal e orgânico.
       
       O azoto é um indicador da qualidade sanitária, permitindo avaliar o nível de contaminação da água. Assim temos águas recentemente poluídas, com risco elevado, sempre que contém azoto amoniacal e orgânico. A presença de nitratos implica que já foi uma poluição mais antiga e por isso nível de risco é menor.
       
       A existência de azoto nos recursos hídricos, pode ocasionar desenvolvimento excessivo de plantas e algas, reduzindo a quantidade de oxigénio dissolvido. Numa ETAR conduz à diminuição da eficiência dos processos de desinfecção e nas ETA pode ser responsável pela doença infantil (bebés azuis).
       
       
   12. Nitratos
       
       
   13. Nitritos
       
       
   14. Fosfatos
       
       
   15. Fósforo - Pode existir em diversas formas :inorgânico (ortofosfatos e polifosfatos) e orgânico. Existe maioritariamente na forma de fosfatos. Quando adicionados nas ETA e ETAR, permite controle da corrosão. Como já vimos, azoto e fósforo são essenciais para microorganismos, pelo que são importantes no tratamento biológico, embora em quantidades excessivas podem levar ao aparecimento de algas.
       
       
   16. Sólidos - A totalidade é designada por sólidos totais e representam o somatório dos sólidos dissolvidos, suspensos, voláteis e decantáveis.
       
       
   17. Ferro e Manganês - Não são responsáveis por quaisquer efeitos nocivos para a saúde humana, embora possam ocasionar turvação e provocar uma inaceitação do ponto visto estético. A nível de ETA, o ferro provoca mau sabor e manchas na roupa. Leva também a incrustações e obstrução das canalizações, e facilita o aparecimento de bactérias. O manganês causa problemas muito semelhantes e encontrasse associado na maioria das vezes ao ferro.
       
       
   18. Fluretos
       
       
   19. Óleos e Gorduras

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5. Tratamento da água

A necessidade de processos correctivos na água, são determinados através de análises à água diversas e em diversos períodos do ano. O tratamento a adoptar, deve conter os processos imprescindíveis à qualidade desejada e ao custo mínimo.

Os tratamento a utilizar podem ser diversos, desde físicos, químicos a biológicos , consoante as necessidades.

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6. ETA - Estação de tratamento de água

Separação de sólidos grosseiros:

• remove partículas de grandes dimensões
• evita entupimentos de tubagens
• reduz eficiência de processos seguintes

Pré-oxidação(dispensável):

• elimina microorganismos
• favorece etapa seguinte
• melhor desempenho de floculantes inorgânicos
• remove côr e turvação
• facilita biodegradabilidade
• reduz toxicidade
• melhora coagulação e sedimentação
• permite a oxidação de magnésio e ferro.
• Remove interferências possíveis na precipitação: cianetos e amoníaco

Precipitação química:

• reduz a concentração de cálcio, magnésio, ferro, manganês e metais pesados.

Coagulação/Floculação:

• remove partículas reduzidas que não podem ser removidas por processos graviticos.
  
  
• Remove turvação, côr, bactérias, algas, fosfatos, metais pesados e ácidos húmicos.

Sedimentação:

• sempre que necessário face à turvação, côr, ferro ou dureza.

Meso-oxidação(dispensável):

• permite o controle do biofilme.

Filtração:

• obter níveis de clarificação aceitáveis
• permite tratamentos biológicos

Pós oxidação/Desinfecção:

• permite a protecção do sistema de distribuição da água
• destruição de microorganismos patogénicos

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7. ETAR - Estação de tratamento de águas Residuais

Tratamento Preliminar:

• Gradagem
• Desarenação
• Flotação
• Trituração
• Homogeneização
• Equalização

Tratamento Primário:

• Decantação primária

Tratamentos secundários e biológicos:

• Lamas activadas
  • arejamento prolongado/baixa carga
  • arejamento convencional/média carga
• Biofiltração
• Leitos percoladores
• Discos biológicos
• Lagunagem
• Desinfecção
• Outros para remoção de compostos específicos

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8. Legislação Aplicável - Geral

Decreto-Lei n.º 306/2007 de 27de Agosto de 2007- Estabelece o regime da qualidade da água destinada ao consumo humano, revendo o Decreto-Lei n.º 243/2001, de 5 de Setembro, que transpôs para a ordem jurídica interna a Directiva n.º 98/83/CE, do Conselho, de 3 de Novembro.

Resolução do Conselho de Ministros Nº 113 /2005, de 30 de Junho - Aprova o Programa Nacional para o Uso Eficiente da água - Bases e Linhas Orientadoras (PNUEA).

Portaria n.º 50/2005 de 20 de Janeiro - Aprova os programas de redução e controlo de determinadas substâncias perigosas presentes no meio aquático .

Decreto-Lei n.º 112/2002 de 17 de Abril - Aprova o Plano Nacional da Água.

Decreto-Lei n.º 234/2001, de 5 de Setembro - Aprova normas relativas à qualidade da água destinada ao consumo humano transpondo para o direito interno a Directiva nº 98/83/CE, do Conselho, de 3 de Novembro, relativa à qualidade da água destinada ao consumo humano.

Decreto-Lei n.º 236/98, de 1 de Agosto - Estabelece normas, critérios e objectivos de qualidade com a finalidade de proteger o meio aquático e melhorar a qualidade das águas em função dos seus principais usos. Revoga o Decreto-Lei n. 74/90, de 7 de Março.

Decreto-Lei n.º 152/97 ,de 19 de Junho - Transpõe para o Direito interno a Directiva nº 91/271/CEE do Conselho, de 21 de Maio de 1991, relativamente ao tratamento de águas residuais urbanas.

Decreto Regulamentar 23/95 de 23 de Agosto - regulamento geral dos sistemas públicos e prediais de distribuição de águas e de drenagem de águas residuais.

Decreto-Lei n.º 319/94 , de 24 de Dezembro - Regime jurídico da concessão da exploração e gestão dos sistemas multimunicipais de captação, tratamento e abastecimento de água para consumo público.

Decreto-Lei n.º 207/94 ,de 06 de Agosto - Disciplina e orienta as actividades de concepção, projecto, construção e exploração dos sistemas públicos e prediais quer em matéria de distribuição de água quer em matéria de drenagem de águas residuais (actualiza legislação).

Decreto-Lei n.º 45/94 , de 22 de Fevereiro - Regula o processo de planeamento de recursos hídricos e a elaboração e aprovação dos planos de recursos hídricos.

Decreto-Lei n.º 47/94 ,de 22 de Fevereiro - Estabelece o regime económico e financiamento da utilização do domínio público hídrico, sob jurisdição do Instituto da Água.

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9. Legislação Aplicável - Sectorial

Existem portarias especificas sectoriais que limitam a emissão para várias substâncias, no meio receptor. Seguem-se alguns exemplos :

Portaria nº 429/99, de 15 de Junho - produção de carbonato de sódio(pelo processo ‘SOLVAY’ ao amoníaco, produção de fibras acrílicas, produção de anilina, produção de fosfato dicálcico, produção de sulfato de alumínio sólido, produção de amoníaco por oxidação parcial, produção de ureia, produção de adubos nitroamoniacais, produção de adubos compostos.

Portaria nº423/97, de 25 de Junho - sector têxtil, excluindo lacticínios.

Portaria nº 1049/96, de 19 de Outubro - actividades industriais de manuseamento de amianto.

Portaria nº 1033/93, de 15 de Outubro - Unidades industriais em que se processa electrólise dos cloretos alcalinos.

Portaria nº 1030/93, de 14 de Outubro - unidades industriais do sector dos tratamentos de superfície.

Portaria nº 512/92 de 22 de Junho - sector de curtumes.

Portaria nº 505/92, de 19 de Junho - sector de celulose.

Portaria n.º 809/90, de 10 de Setembro - Matadouros e unidades de processamento de carnes.

Portaria nº 810/90 , de 10 de Setembro - Suiniculturas.

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