Seleção de sistemas de tratamento de esgotos no âmbito de bacias hidrográficas a partir do emprego de modelagem de qualidade, otimização e da análise multiobjetivo
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2017 |
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/10/9448 |
Resumo: | In Brazil, industrial and domestic wastewater disposal in watercourses constitutes one of the main factors responsible for water quality impacts in rivers. On the other hand, the individual or collective wastewater treatment before discharge into water courses represents the main strategy of pollution control. However, treatment efficiencies depend on receiving body's selfdepuration capacity, downstream water use characteristics and sewage characteristics and conditions. In order to determine required wastewater treatment plants efficiencies, water quality mathematical models and optimization techniques have been used in the sewage treatment systems process selection, usually aiming to achieve economic objectives. However, in water resources problem solving search involves multiple and conflicting objectives. This work used, for Pardo’s river basin (Espírito Santo, Brazil), water quality simulation model, optimization technique and multiobjective analysis for selecting sewage treatment systems. By reproducing QUAL-UFMG model mathematical formulations and conceptual and computational structures, the computational program developed in the MATLAB software, associated with the Genetic Algorithm, allowed the estimation of minimum organic matter removal efficiencies for the different points of effluent disposal in Pardo’s river basin, considering different disposal treated effluents scenarios. After a technical preselection stage, which considered three different possible wastewater treatment scenarios, a multiobjective analysis was applied by using theElectre III method, which selected sewage treatment systems for Ibatiba, Irupi, Iúna, Santíssima Trindade and Nossa Senhora das Graças urban areas, located in Pardo’s river basin. Treatment systems such as Rapid Infiltration, Submerged Aerated Biofilter (with Nitrification), Wetland, Facultative Ponds and UASB reactors (followed or not by post-treatment) were the most selected, considering the different drawn scenarios. |
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Reis, José Antônio Tosta dosBringer, Luiza MayerMendonça, Antônio Sergio FerreiraZuffo, Antônio Carlos2018-08-01T23:58:01Z2018-08-012018-08-01T23:58:01Z2017-06-15In Brazil, industrial and domestic wastewater disposal in watercourses constitutes one of the main factors responsible for water quality impacts in rivers. On the other hand, the individual or collective wastewater treatment before discharge into water courses represents the main strategy of pollution control. However, treatment efficiencies depend on receiving body's selfdepuration capacity, downstream water use characteristics and sewage characteristics and conditions. In order to determine required wastewater treatment plants efficiencies, water quality mathematical models and optimization techniques have been used in the sewage treatment systems process selection, usually aiming to achieve economic objectives. However, in water resources problem solving search involves multiple and conflicting objectives. This work used, for Pardo’s river basin (Espírito Santo, Brazil), water quality simulation model, optimization technique and multiobjective analysis for selecting sewage treatment systems. By reproducing QUAL-UFMG model mathematical formulations and conceptual and computational structures, the computational program developed in the MATLAB software, associated with the Genetic Algorithm, allowed the estimation of minimum organic matter removal efficiencies for the different points of effluent disposal in Pardo’s river basin, considering different disposal treated effluents scenarios. After a technical preselection stage, which considered three different possible wastewater treatment scenarios, a multiobjective analysis was applied by using theElectre III method, which selected sewage treatment systems for Ibatiba, Irupi, Iúna, Santíssima Trindade and Nossa Senhora das Graças urban areas, located in Pardo’s river basin. Treatment systems such as Rapid Infiltration, Submerged Aerated Biofilter (with Nitrification), Wetland, Facultative Ponds and UASB reactors (followed or not by post-treatment) were the most selected, considering the different drawn scenarios.No Brasil, a disposição de efluentes industriais e domésticos brutos constitui um dos principais fatores responsáveis pelo severo comprometimento da qualidade dos cursos hídricos. Em contrapartida, o tratamento individual ou coletivo dos esgotos antes do lançamento apresenta-se como a principal estratégia de controle de poluição. No entanto, o nível de tratamento necessário depende da capacidade de autodepuração do corpo receptor, das características de uso da água a jusante do ponto de lançamento e das características e condições dos despejos. Buscando-se determinar o nível de remoção requerido a uma estação de tratamento de esgotos, modelos matemáticos de qualidade da água em conjunto com técnicas de otimização têm sido utilizados no processo de seleção de sistemas de tratamento, visando, usualmente, atingir objetivos de natureza econômica. No entanto, em sistemas de recursos hídricos, a busca pela solução de problemas envolve objetivos múltiplos e conflitantes. O presente trabalho empregou, para a bacia hidrográfica do rio Pardo, modelo de simulação da qualidade da água, técnica de otimização e análise multiobjetivo para selecionar sistemas de tratamento de esgotos. Reproduzindo as formulações matemáticas e estruturas conceitual e computacional do modelo QUAL-UFMG, o programa computacional desenvolvido no ambiente do software MATLAB, em conjunto com o Algoritmo Genético, permitiu apropriar eficiências mínimas de remoção de matéria orgânica para os diferentes pontos de disposição de efluentes da bacia hidrográfica do rio Pardo, considerando diferentes cenários de disposição de efluentes tratados. Após uma etapa de pré-seleção técnica, que considerou três diferentes possíveis cenários de tratamento de esgotos, foi aplicada a análise multiobjetivo com o auxílio do método Electre III, que indicou sistemas de tratamento de esgotos para as localidades de Ibatiba, Irupi, Iúna, Santíssima Trindade e Nossa Senhora das Graças, atualmente responsáveis pela disposição de esgotos brutos na bacia hidrográfica do rio Pardo. Sistemas como Infiltração Rápida, Biofiltro Aerado Submerso (com Nitrificação), Wetland, Lagoas facultativas e reatores UASB (seguidos ou não de pós-tratamento) foram os mais indicados para os cenários de tratamento de esgotos consideradosTexthttp://repositorio.ufes.br/handle/10/9448porUniversidade Federal do Espírito SantoMestrado em Engenharia AmbientalPrograma de Pós-Graduação em Engenharia AmbientalUFESBRCentro TecnológicoWater quality modelGenetic AlgorithmOptimizationMultiobjective AnalysisWastewater treatmentElectre IIIAnálise multiobjetivoModelo de qualidade de águaAlgoritmo GenéticoTratamento de águas residuáriasÁgua - Qualidade - Modelos matemáticosAlgorítmos genéticosOtimização matemáticaProcesso decisório por critério múltiploÁguas residuais - PurificaçãoEngenharia Sanitária628Seleção de sistemas de tratamento de esgotos no âmbito de bacias hidrográficas a partir do emprego de modelagem de qualidade, otimização e da análise multiobjetivoinfo: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:UFESORIGINALtese_11097_Dissertação_Luiza_Mayer_Bringer_Concluída20171110-102210.pdfapplication/pdf5024125http://repositorio.ufes.br/bitstreams/707b9d9e-16c3-4114-92c6-99e4f2010a61/downloadf1cca625dc0cedb1ea12600fadb9740aMD5110/94482024-07-17 16:57:38.166oai:repositorio.ufes.br:10/9448http://repositorio.ufes.brRepositório InstitucionalPUBhttp://repositorio.ufes.br/oai/requestopendoar:21082024-10-15T17:56:14.015525Repositório Institucional da Universidade Federal do Espírito Santo (riUfes) - Universidade Federal do Espírito Santo (UFES)false |
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