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Modelos de Qualidade de Água Prof. Leonardo Fernandes Fraceto.

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Apresentação em tema: "Modelos de Qualidade de Água Prof. Leonardo Fernandes Fraceto."— Transcrição da apresentação:

1 Modelos de Qualidade de Água Prof. Leonardo Fernandes Fraceto

2 Previsão do Déficit de Oxigênio Dissolvido

3 Processo de Autodepuração

4 Desoxigenação L = concentração de DBO remanescente (mg/L) t = tempo (dia) K 1 = coeficiente de desoxigenação (dia -1 ) L o = DBO remanescente inicial (mg/L)

5 Exemplo

6 Desoxigenação O coeficiente de desoxigenação, K 1, depende: –Características da matéria orgânica –Temperatura –Presença de substâncias inibidoras OBS: efluentes tratados possuem valores menores para K 1, pelo fato da maior parte da M.O. mais facilmente degradável já ter sido removida.

7 Valores típicos de K 1 (dia -1 ) OrigemK 1 (dia -1 ) Água residuária concentrada0,35 - 0,45 Água residuária de baixa concentração0,30 - 0,40 Efluente primário0,30 - 0,40 Efluente secundário0,12 - 0,24 Rios com água limpa0,09 - 0,21 Água para abastecimento público<0,12

8 DBO exercida Consumo de Oxigênio para diferentes valores de K 1 Tempo (dias) K 1 =0,25/d K 1 =0,10/d

9 Desoxigenação Influência da temperatura O valor típico de θ é 1,047

10 Reoxigenação Cinética C s = concentração de oxigênio para a saturação C = concentração de oxigênio existente em um tempo t (mg/L)

11 Exemplo

12 Reoxigenação Coeficiente de reoxigenação superficial, K 2 –A determinação de K 2 para os rios e lagos é diferente do método em laboratório Tabelas de valores típicos Fórmulas empíricas baseadas nos parâmetros hidráulicos do escoamento (velocidade e profundidade)

13 Influência de características físicas no coeficiente K 2

14 Fórmulas empíricas para K 2 PesquisadorFórmulaFaixa de aplicação O´Connor e Dobbins (1958) 0,6m

15 Efeito de esgotos em ecossistemas aquáticos –Muitas equações e programas de computadores estão disponíveis para avaliar a qualidade de águas em rios –O modelo mais conhecido é o descrito por Streeter e Phelps –Adição de esgoto em cursos d´água tipicamente causa uma diminuição de O 2, seguido de um gradual aumento na quantidade de oxigênio dissolvido por processo de reaeração

16 Modelo de Streeter-Phelps C s = concentração de oxigênio para a saturação C = concentração de oxigênio existente em um tempo t (mg/L) C o = concentração inicial de oxigênio, logo após a mistura (mg/L)

17 Exemplo

18 Perfil de OD em função do tempo

19 Modelo de Streeter-Phelps C s = concentração de oxigênio para a saturação (mg/L) C o = concentração inicial de oxigênio, logo após a mistura (mg/L) C = concentração de oxigênio existente em um tempo t (mg/L) L o = DBO inicial em mg/L X=distância a jusante V=velocidade do rio

20 O.D. (mg/L) Tempo (d) Limite Modelo de Streeter-Phelps tctc

21 L o = DBO remanescente em t=0 (mg/L) D o = Déficit de oxigênio inicial (mg/L) Modelo de Streeter-Phelps

22 OD = OD s – OD após lançamento Modelo de Streeter-Phelps Obtido a partir da temperatura da água e altitude Obtido a partir das características do rio e efluente

23 Modelo de Streeter-Phelps Concentração de OD no rio após a mistura com o efluente. Q r = vazão do rio Q e = vazão do esgoto OD r = oxigênio dissolvido no rio OD e = oxigênio dissovido no esgoto

24 Modelo de Streeter-Phelps Concentração da DBO no rio após a mistura com o efluente.

25 Dados de entrada –Vazão do rio Q r –Vazão de esgotos Q e –OD no rio, a montante do lançamento OD r –OD no esgoto Od e –DBO rio, a montante do lançamento DBO r –DBO do esgoto DBO e –K 1 e K 2 –Velocidade média do rio –OD saturação –OD mínimo permissível (Conama 20) Modelo de Streeter-Phelps

26 Exemplo Características do rio –Q=0,50m 3 /s –OD = 2,0 mg/L –DBO o = 3,0 mg/L Características do esgoto –Q = 0,17m 3 /s –OD = 2,0 mg/L –DBO o = 40 mg/L Constantes –K 1 = 0,26/d –K 2 = 0,42/d

27 Solução DBO OD

28 Perfil de OD em função do tempo

29 Atividade

30 Exercício de aplicação do modelo de Streeter-Phelps Uma cidade e uma indústria lançam em conjunto os seus efluentes não tratados em um curso de água. Após o lançamento, o curso de água percorre 70 km até atingir o rio principal. Rio Principal Curso dágua secundário (tributário) Lançamento de esgoto 70 km

31 Exercício de aplicação do modelo de Streeter-Phelps Calcular o perfil de OD até a confluência com o rio principal Verificar se o lançamento provocará OD menor que o da classe do rio Se necessário, apresentar alternativas para o tratamento de esgoto Calcular e plotar os perfis de OD para as alternativas apresentadas

32 Exercício de aplicação do modelo de Streeter-Phelps Dados Características dos esgotos –Vazão média: 0,15 m 3 /s –DBO 5 : 300 mg/L Características do rio –Vazão do rio: 0,8 m 3 /s –Classe do corpo dágua: classe 2 (5mg/L) –Temperatura da água: 25 o C –Profundidade média: 1,0m –Velocidade média: 0,4 m/s –DBO 5 : 2 mg/L –Altitude: 1000m (7,8 mg/L)


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