Estimativa de eficiências mínimas de remoção de nitrogênio em sistemas de tratamento de esgotos : uma abordagem para o âmbito de bacias hidrográficas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Sá, Glaucia de Laia Nascimento
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)
Texto Completo: http://repositorio.ufes.br/handle/10/10683
Resumo: The proper assessment of effluent treatment systems implies multiple objectives, being has the most relevant the removal of pollutants which might harm the receiving water body. The level of treatment required depends on effluent characteristics, receiving water course class uses from the and self-purification capacity. In the sewage treatment system selection process attention is mostly directed towards the control of the organic matter input, since it is the main responsible for dissolved oxygen consumption. Nevertheless, it must be emphasized that other components must also be evaluated in the selection process. Nitrogen is a parameter of great importance for the control of water pollution, since, among the nitrogenous matter convertion processes, nitrification implies in water oxygen consumption, in addition to the toxic behavior of some forms of nitrogen. The present study employed, for the watershed area of River Pardo (Espírito Santo, Brazil), mathematical water quality modeling combined with the optimization technique to estimate the minimum organic matter and nitrogen removal efficiency and to pre-select sewage treatment systems. Quality standards associated with the BOD, DO and nitrogen parameters for fresh water bodies’ uses classes constituted the constraints to the problem. The computing program developed in the MatLab software environment and based on the mathematical formulations of the QUAL-UFMG model, associated with the Genetic Algorithm, allowed the appropriation of BOD and ammonia efficiencies for the river basin effluent treatment systems for the scenarios considered. Sewage treatment systems were pre-selected, according to the estimated efficiencies observed for districts Ibatiba, Irupi, Iúna, Santíssima Trindade and Nossa Senhora das Graças districts. Considering the quality standards established for class 2 rivers, it was observed that the amount of pre-selected treatment alternatives for waters presenting pH between 7.5 and 8.0 were lower than those that associated with waters presenting pH lower or equal to 7.5 since, with the increase in the pH for water courses, the systems need to be more efficient in the ammonia removal, due to the potential increase of its toxicity.
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Nitrogen is a parameter of great importance for the control of water pollution, since, among the nitrogenous matter convertion processes, nitrification implies in water oxygen consumption, in addition to the toxic behavior of some forms of nitrogen. The present study employed, for the watershed area of River Pardo (Espírito Santo, Brazil), mathematical water quality modeling combined with the optimization technique to estimate the minimum organic matter and nitrogen removal efficiency and to pre-select sewage treatment systems. Quality standards associated with the BOD, DO and nitrogen parameters for fresh water bodies’ uses classes constituted the constraints to the problem. The computing program developed in the MatLab software environment and based on the mathematical formulations of the QUAL-UFMG model, associated with the Genetic Algorithm, allowed the appropriation of BOD and ammonia efficiencies for the river basin effluent treatment systems for the scenarios considered. Sewage treatment systems were pre-selected, according to the estimated efficiencies observed for districts Ibatiba, Irupi, Iúna, Santíssima Trindade and Nossa Senhora das Graças districts. Considering the quality standards established for class 2 rivers, it was observed that the amount of pre-selected treatment alternatives for waters presenting pH between 7.5 and 8.0 were lower than those that associated with waters presenting pH lower or equal to 7.5 since, with the increase in the pH for water courses, the systems need to be more efficient in the ammonia removal, due to the potential increase of its toxicity.A adequada avaliação dos sistemas de tratamento de efluentes envolve múltiplos objetivos, sendo, o principal, a remoção dos poluentes que possam prejudicar o corpo receptor. O nível de tratamento necessário depende das características do efluente, da classe de usos do curso dágua receptor e de sua capacidade de autodepuração. No processo de seleção do sistema de tratamento de esgotos a atenção é, geralmente, voltada para o controle do aporte de matéria orgânica, por ser a principal responsável pelo consumo do oxigênio dissolvido. No entanto, deve-se ressaltar que outros constituintes também devem ser avaliados no processo de seleção. O nitrogênio constitui parâmetro de grande importância quanto ao controle da poluição hídrica pois, dentre os processos de conversão da matéria nitrogenada, a nitrificação implica no consumo de oxigênio do meio líquido, além do comportamento tóxico de algumas formas do nitrogênio. O presente trabalho empregou, para a bacia hidrográfica do rio Pardo (Espírito Santo, Brasil), modelagem matemática de qualidade da água combinada a técnica de otimização para determinar as eficiências mínimas de remoção de matéria orgânica e nitrogênio e pré-selecionar sistemas de tratamento de esgotos. Os padrões de qualidade associados aos parâmetros DBO, OD e nitrogênio para as classes de usos de corpos dágua doce constituíram as restrições ao problema. O programa computacional desenvolvido no ambiente do software MatLab, baseado nas formulações matemáticas do modelo QUAL-UFMG, associado ao Algoritmo Genético, permitiu a apropriação de eficiências de DBO e amônia para os sistemas de tratamento de efluentes da bacia hidrográfica, para os cenários considerados. Foram pré-selecionados sistemas de tratamento de esgotos em função das eficiências obtidas para as localidades de Ibatiba, Irupi, Iúna, Santíssima Trindade e Nossa Senhora das Graças. Considerando-se os padrões de qualidade ambiental estabelecidos para rios classe 2, observou-se que a quantidade de alternativas de tratamento pré-selecionadas para águas com pH entre 7,5 e 8,0 foi inferior à aquela associada aos rios com pH inferior ou igual a 7,5, uma vez que, com o aumento de pH nos cursos dágua, os sistemas precisam ser mais eficientes quanto à remoção de amônia, em função do potencial aumento da sua toxicidade.TextSÁ, Glaucia de Laia Nascimento. Estimativa de eficiências mínimas de remoção de nitrogênio em sistemas de tratamento de esgotos : uma abordagem para o âmbito de bacias hidrográficas. 2018. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Tecnológico, Vitória, 2018.http://repositorio.ufes.br/handle/10/10683porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia AmbientalPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalUFESBRCentro TecnológicoNitrogênioÁgua - Qualidade - ModelosOtimização matemáticaAlgorítmos genéticosEsgotos - TratamentoEngenharia sanitária628Estimativa de eficiências mínimas de remoção de nitrogênio em sistemas de tratamento de esgotos : uma abordagem para o âmbito de bacias hidrográficasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes)instname:Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)instacron:UFESORIGINALGlaucia-de-laia-Nascimento-Sa-2018-trabalho.pdfapplication/pdf3191396http://repositorio.ufes.br/bitstreams/631dd5c0-40f6-4ae3-93e6-72da5b281396/download66740f53eb508dcd2db49e43c0f1a7a1MD5110/106832024-06-28 16:10:17.747oai:repositorio.ufes.br:10/10683http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-06-28T16:10:17Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false
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