Modelos de Qualidade de Água

Apresentação em tema: "Modelos de Qualidade de Água"— 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) K1 = coeficiente de desoxigenação (dia-1) Lo = DBO remanescente inicial (mg/L)

5 Exemplo

6 Desoxigenação O coeficiente de desoxigenação, K1, depende:
Características da matéria orgânica Temperatura Presença de substâncias inibidoras OBS: efluentes tratados possuem valores menores para K1 , pelo fato da maior parte da M.O. mais facilmente degradável já ter sido removida.

7 Valores típicos de K1 (dia-1)
Origem K1 (dia-1) Água residuária concentrada 0,35 - 0,45 Água residuária de baixa concentração 0,30 - 0,40 Efluente primário Efluente secundário 0,12 - 0,24 Rios com água limpa 0,09 - 0,21 Água para abastecimento público <0,12

8 Consumo de Oxigênio para diferentes valores de K1
DBOexercida K1=0,25/d K1=0,10/d Tempo (dias)

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

10 Reoxigenação Cinética Cs = 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, K2
A determinação de K2 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 K2

14 Fórmulas empíricas para K2
Pesquisador Fórmula Faixa de aplicação O´Connor e Dobbins (1958) 0,6m<H<4,0m 0,05m/s<V<0,8m/s Churchill et al (1962) 0,8m/s<V<1,5m/s Owens et al 0,1m<H<0,6m 0,05m/s<V<1,5m/s K2 (dia-1) V = Velocidade média do curso d´água (m/s) H = Altura média da lâmina d´água (m)

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 O2, seguido de um gradual aumento na quantidade de oxigênio dissolvido por processo de reaeração

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

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

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

22 Modelo de Streeter-Phelps
OD = ODs – ODapós lançamento 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. Qr = vazão do rio Qe = vazão do esgoto ODr = oxigênio dissolvido no rio ODe = oxigênio dissovido no esgoto

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

25 Modelo de Streeter-Phelps
Dados de entrada Vazão do rio Qr Vazão de esgotos Qe OD no rio, a montante do lançamento ODr OD no esgoto Ode DBO rio, a montante do lançamento DBOr DBO do esgoto DBOe K1 e K2 Velocidade média do rio OD saturação OD mínimo permissível (Conama 20)

26 Exemplo Características do rio Q=0,50m3/s OD = 2,0 mg/L
DBOo = 3,0 mg/L Características do esgoto Q = 0,17m3/s DBOo = 40 mg/L Constantes K1 = 0,26/d K2 = 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. Lançamento de esgoto Rio Principal Curso d’água secundário (tributário) 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 m3/s DBO5: 300 mg/L Características do rio Vazão do rio: 0,8 m3/s Classe do corpo d’água: classe 2 (5mg/L) Temperatura da água: 25oC Profundidade média: 1,0m Velocidade média: 0,4 m/s DBO5: 2 mg/L Altitude: 1000m (7,8 mg/L)