DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE ASSIMILAÇÃO DOS CORPOS DE ÁGUA PARA A DISPOSIÇÃO FINAL DOS EFLUENTES DOMÉSTICOS E INDUSTRIAIS

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1 DETERMINAÇÃO DA CAPACIDADE DE ASSIMILAÇÃO DOS CORPOS DE ÁGUA PARA A DISPOSIÇÃO FINAL DOS EFLUENTES DOMÉSTICOS E INDUSTRIAIS Rbsn Sarment (1) Engenheir Espec., M.Sc., Ph.D - Prfessr d Departament de Hidráulica e Saneament e d Curs de Mestrad em Engenharia Ambiental da UFES. Alexandre J.Serafim Prfessr d Departament de Hidráulica e Saneament e d Curs de Mestrad em Engenharia Ambiental da UFES. Engº., Espec.,M.Sc.,Ph.D. Jsé M. Driguet Analista de Sistemas da PRODEST, Engº., M.Sc. Miguel R. Dnatelli Mestrand d Curs de Engenharia Ambiental da UFES Engº. Endereç (1) : Rua Euric Aguiar - Praia d Cant - Vitória - ES - CEP: Brasil - Tel: (027) Fax: (027) rbsar@npd1.ufes.br. RESUMO A capacidade de assimilaçã de um crp de água é um instrument atrativ para s engenheirs sanitaristas e ambientalistas, dentre utrs prfissinais. Ist implica n fat de que s crps de água,receptres de afluentes dméstics e industriais, pssuem uma capacidade própria em receber um efluente prvend limites naturais para a quantidade de efluente que pde ser lançad neles seguramente. Ist, na prática, resulta numa reduçã ds custs ds sistemas de tratament ds efluentes dméstics e industriais. Nã há metdlgia pré- definida para a determinaçã da capacidade de assimilaçã ds crps de água. O bjetiv deste estud é apresentar us ds mdels matemátics de qualidade de água cm uma pssível metdlgia. Para tant, é feita aqui, a determinaçã da capacidade de assimilaçã d Canal da Passagem na Baía de Vitória que será crp receptr final d efluente tratad da futura estaçã de tratament de efluentes dméstics de grande parte d municípi de Vitória, a ser implantada pel Prgrama de Despluiçã ds Ecssistemas Litrânes - PRODESPOL - d Gvern d Estad d Espirit Sant sb a respnsabilidade da Cmpanhia Espirit Sant - CESAN - e financiad pel BIRD. É cncluid que a mdelagem matemática se apresentu cm uma metdlgia adequada para a determinaçã da capacidade de assimilaçã, quand aplicada a Canal da Passagem na Baía de Vitória. PALAVRAS-CHAVE: Capacidade, Assimilaçã. 19 Cngress Brasileir de Engenharia Sanitária e Ambiental 2044

2 INTRODUÇÃO O cnceit de capacidade de assimilaçã teve a sua rigem n us d mei aquátic para a dispsiçã de efluentes dméstics e industriais. Ela é definida cm a habilidade ds crps de água de suprtar certs níveis de pluiçã, sem sfrerem quaiquer efeits adverss significativs bilógics. A capacidade de assimilaçã de um crp de água se fundamenta nas seguintes premissas básicas: us da capacidade de assimilaçã nã causará efeits danss ns prcesss bilógics mesm havend alteraçã da qualidade da água; a capacidade de assimilaçã levará em cnta as variações saznais ds prcesss químics e bilógics; as znas de misturas serã permitidas, nde alterações eclógicas pdem crrer, desde que aceitas pels demais usuáris d crp de água; us da capacidade de assimilaçã é muit limitad n cas das substâncias tóxicas u substâncias que sã persistentes e se cncentrem n mei aquátic e se acumulam na bita aquática; a capacidade de assimilaçã para a qual crrem impacts inaceitáveis pde ser quantificada e a capacidade pde ser alcada e administrada em níveis aceitáveis; a utilizaçã da capacidade de assimilaçã deve ser baseada nas cndições de vazões mínimas críticas ds crps de água. A capacidade de assimilaçã de um crp de água de absrver uma substância especifica também depende se ela é cnservativa u nã cnservativa. As substâncias cnservativas nã sfrem transfrmações químicas e bilógicas, mas se acumulam send apenas diluídas e nã assimiladas pel crp de água. As substâncias nã cnservativas decaem cm temp em funçã de reações químicas, bilógicas e físicas. Estas reações incluem: assimilaçã e acumulaçã pelas plantas e animais; degradaçã u decmpsiçã bacteriana; decaiment radiativ; transfrmaçã química para utra frma; absrçã pelas partícula de sediments; vlatizaçã e reduçã - xidaçã. Em geral, a capacidade de assimilaçã de um crp receptr absrver um efluente é primariamente baseada na habilidade d crp de água de assimilar à demanda de xigêni que efluente requer. O CANAL DA PASSAGEM O Canal da Passagem está lcalizad na Baía de Vitória e a nrte da Cidade de Vitória. A sua extensã é de 10 Km e a sua parte nrte abriga um manguezal cm uma área de cêrca de 20 Km 2. O seu trech mais hmgêne está entre as pntes de Camburi e da Passagem, nde se encntram as suas menre seções transversais. Atualmente Canal da Passagem é lcal de diluiçã final ds efluentes dméstics e industriais nã tratads das Bacias que drenam: grande parte d bairr da Praia d Cant, bairr de Santa Lúcia, bairrs a lng da Avenida Maruípe (Tabuazeir e Eucalipt), parte d bairr de Jardim da Penha, bairrs de Jana D Arc e Maria Ortiz, Giabeiras, Jabur e República, dentre utrs, que abrangem habitantes. Assim send, a qualidade das suas águas apresentam-se muit cmprmetidas, trnand-as inadequadas para uss tais cm pesca, balneabilidade, etc. Váris cass de cólera têm sid registrads cm mradres da rla d Canal. O númer de pnts de lançaments de efluentes n Canal é cerca de 21, cm 19 Cngress Brasileir de Engenharia Sanitária e Ambiental 2045

3 pde ser vist n mapa a seguir. O mair cntribuinte cm efluente é pnt relativ às Bacias de cntribuiçã da Av. Maruípe, Av. Leitã da Silva e Av. Reta da Penha. Cm a implantaçã d Prjet d Sistema de Esgtament Sanitári (PRODESPOL) estes pnts de lançament serã eliminads. 19 Cngress Brasileir de Engenharia Sanitária e Ambiental 2046

4 MODELAGEM MATEMÁTICA DA CAPACIDADE DE ASSIMILAÇÃO A Capacidade de Assimilaçã fi mdelada matemáticamente para s parâmetrs OD ( xigêni disslvid ), DBO ( demanda biquímica de xigêni) e P ( fósfr ) cm us ds mdels HIDROBAVI ( Sarment, 1996 )que simula as crrentes marinhas e as alturas das marés, e QUALBAVI ( Sarment, 1996 ) que mdela a dispersã de pluentes ( qualidade de água ) na Baía de Vitória. O HIDROBAVI é fundamentad nas equações bi-dimensinais da quantidade de mviment e da cnservaçã de massa, e QUALBAVI utiliza a equaçã da advecçã n seu aspect bi-dimensinal. Para a calibragem destes mdels fram cnsideradas cinc seções transversais n Canal. Empregu-se dis marégrafs instalads em duas seções, para registr da maré para um períd cmplet. Para as seções intermediárias empregu-se réguas linimétricas. As cletas de amstras de água para a btençã d OD fram realizadas em cinc seções. bservand-se um interval de 3 hras entre cada cleta. Estas fram efetuadas num pnt situad n mei da seçã e a meia prfundidade nas seções transversais d Canal em estud. Cm cndições iniciais fram utilizadas as marés e OD, DBO e P a lng das seções. Para as cndições de cntrn fram frnecidas a maré na fz d Canal ( Praia de Camburi ) e a vazã à mntante, u seja, n extrem nrte d Canal. EQUAÇÕES UTILIZADAS Para HIDROBAVI U t V t U U V U fv g g U U V x y x C H 2 2 U V V V fu g g V U V x y y C H HU HV U H t t x y nde U e V - cmpnentes da velcidade t - temp g - aceleraçã da gravidade C - ceficiente de Chezy h - distância d plan de referência a fund - elevaçã d nível d água H - h + C n H V H t Cngress Brasileir de Engenharia Sanitária e Ambiental 2047

5 n - ceficiente de Manning 19 Cngress Brasileir de Engenharia Sanitária e Ambiental 2048

6 Para QUALBAVI: t A nde S A A ex Au x x x e y y A y S A - razã entre a prduçã da substância A pr reações químicas u bilógicas pela unidade de vlume A - densidade de massa da substância A e, e - ceficientes de difusã turbulenta x y MÉTODO DE SOLUÇÃO Na sluçã d sistema de equações apresentadas fi utilizad sistema cmputacinal de Leendertse, Cm cndições iniciais fram utilizadas as marés, OD, DBO e P a lng das cinc seções. Para cndições de cntrn empregu-se a maré na fz d canal (na Praia de Camburi) e vazã a mntante, u seja, n extrem nrte d canal. PARÂMETROS ADOTADOS Ceficiente de reaeraçã d xigêni, k = x 10-5 m/s Ceficiente de reaçã de 1 a rdem para DBO, k = 0,3 x 10-5 s -1 Taxa de decaiment de 1 a rdem d Fósfr, k = 0,411 x 10-5 s -1 Cncentraçã de saturaçã d xigêni, k = 7.2 mg/l Vazã de 200 litrs/per capita/dia OD igual a zer DBO igual a 54 g/per capita/dia Fósfr igual a 4 g/per capita/dia ETE de Jardim Camburi: Vazã de 100 litrs/segund OD igual a 3.10 mg/l DBO igual a 40 mg/l Fósfr igual a 4 mg/l ETE da Bacia B4: Vazã de 170 litrs/per capita/dia OD igual a 5 mg/l DBO igual a 20 mg/l Fósfr igual a 5 mg/l 19 Cngress Brasileir de Engenharia Sanitária e Ambiental 2049

7 RESULTADOS Os resultads calculads pel mdel matemátic e medids para Oxigêni Disslvid -OD, Demanda Biquímica de Oxigêni- DBO e Fósfr- P, sã apresentads ns quadrs a seguir: Quadr 1 - OD (mg/l). Temp Seçã 1 Seçã 2 Seçã 3 Seçã 4 Seçã 5 (hras) Medid Calculad Medid Calculad Medid Calculad Medid Calculad Medid Calculad iníci Quadr 2 - DBO (mg/l). Temp Seçã 1 Seçã 2 Seçã 3 Seçã 4 Seçã 5 (hras) Medid Calculad Medid Calculad Medid Calculad Medid Calculad Medid Calculad iníci Quadr 3 - FÓSFORO (mg/l). Temp Seçã 1 Seçã 2 Seçã 3 Seçã 4 Seçã 5 (hras) Medid Calculad Medid Calculad Medid Calculad Medid Calculad Medid Calculad iníci CONCLUSÕES Para grau de precisã desejad em estuds d tip aqui em questã e, cnsiderand númer dispnível de medições de camp, a calibragem d mdel matemátic apresentu bns resultads para tds s parâmetrs cntemplads n trabalh. Os resultads das simulações para tds s hrizntes de prjet (1996, 2001 e 2008) apresentaram s seguintes valres crítics: OD mínim - 5,20 mg/l DBO máxim - 24,75 mg/l 19 Cngress Brasileir de Engenharia Sanitária e Ambiental 2050

8 P máxim - 6,17 mg/l 19 Cngress Brasileir de Engenharia Sanitária e Ambiental 2051

9 Estes valres crreram smente n trech junt a pnt de lançament d efluente da ETE B4 n Canal. Os númers crrespndentes a OD e DBO excederam s limites da Resluçã CONAMA 020/86 e a Circular CONDEMA 019/93. Cm já citad anterirmente, análise semelhante nã pde ser feita para parâmetr Fósfr, perante a legislaçã acima referenciada. Cntud, ns demais trechs d Canal, s valres para OD e DBO mantiveramse próxims as daqueles da legislaçã. D quadr a seguir, que nã leva em cnsideraçã a regiã em trn d lançament d efluente da ETE B4, verifica-se que, para s parâmetrs OD, DBO e P, crrerá uma melhria significativa da qualidade da água d Canal da Pasagem. Parâmetr Atualmente OD mínim (mg/l) 3,24 6,48 6,47 DBO máxim (mg/l) 23,07 0,36 0,41 P máxim (mg/l) 1,62 0,09 0,10 Uma sugestã para que trech que receberá efluente da ETE B4 se enquadre na legislaçã vigente seria pssível us de difusr. D acima expst, é de se cncluir que cm tratament ds efluentes dméstics Canal da Passagem aumentará a sua capacidade de assimilaçã n que diz respeit as parâmetrs OD, DBO e P. A mdelagem matemática empregada neste estud se apresenta cm um instrument atual e adequad para cnheciment da capacidade de assimilaçã de um crp de água. Os autres agradecem a CESAN pel api recebid durante a realizaçã d trabalh. BIBLIOGRAFIA 1. Sarment,R.,1997. PROBAVI - Prgrama Baía de Vitória. Dcument da ABAVIT (Assciaçã ds Amigs da Baía de Vitória ), Vitória, Espirit Sant. 2. Leendertse,JJ., Cmunicaçã Pessal. 19 Cngress Brasileir de Engenharia Sanitária e Ambiental 2052