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Título: Análise e modelagem integrada da qualidade da água em um sistema urbano canal-reservatório eutrofizado, localizado em Fortaleza/Ce.
Título em inglês: Analysis and integrated modeling of water quality in an urban system canal-eutrophic reservoir, located in Fortaleza / Ce.
Autor(es): Araújo, Germário Marcos
Orientador(es): Lima Neto, Iran Eduardo
Coorientador(es): Becker, Helena
Palavras-chave: Saneamento
Água - Qualidade
Cianobactérias
Eutrofização
Fósforo
Drenagem
Data do documento: 17-Jun-2016
Citação: ARAÚJO, G. M. (2016)
Resumo: Este trabalho apresenta uma análise integrada da qualidade da água em um sistema composto por um canal de drenagem e o açude Santo Anastácio - ASA, localizado em Fortaleza-CE. Para isso, foram realizadas campanhas de monitoramento que objetivaram caracterizar, espacialmente e sazonalmente, os parâmetros vazão, pH, temperatura, OD, DBO, DQO, PT, NT e Cl_a. Observou-se, mesmo durante os períodos secos, um acréscimo significativo da vazão ao longo do canal, em virtude de ligações clandestinas de esgotos. Verificou-se também um constante lançamento de resíduos sólidos no canal. Em consequência dessas cargas, pode-se verificar uma deterioração significativa da qualidade ao longo do canal, seguida de uma recuperação no ASA, que atuou de forma semelhante a uma lagoa de estabilização. No entanto, a recuperação não foi suficiente para que a qualidade da água retornasse à sua condição inicial, ou seja, na entrada do canal. Em seguida, foi calculado o Índice de Estado Trófico - IET para o ASA, sendo que em 100% do período monitorado o reservatório foi classificado como hipereutrófico (IET > 63), que é a classificação máxima para o nível de eutrofização. Comparando os resultados obtidos para o ASA com trabalhos anteriores, observou-se ao longo de 15 anos uma degradação progressiva da qualidade da água, destacando-se os parâmetros fósforo total e Cl_a que ficaram muito acima do que preconiza a Resolução CONAMA 357/05 para corpos hídricos de classe 2. Cabe salientar que toda a carga poluidora que sai do ASA segue para o rio Maranguapinho, um dos principais cursos de drenagem da Região Metropolitana de Fortaleza e que atualmente passa por processo de revitalização, mas somente nas margens do seu curso principal. Isso indica a necessidade de realização de ações integradas no que diz respeito à recuperação da qualidade da água em bacias urbanas. Visando obter uma ferramenta para avaliar diferentes cenários de qualidade da água no sistema integrado canal-ASA, foi desenvolvido um modelo matemático para o fósforo. O modelo para o canal de drenagem foi obtido considerando-se os processos de advecção e reação em regime permanente ao longo dos trechos, incluindo termos referentes à entrada lateral de esgoto via ligações clandestinas e a carga de fósforo presente nos resíduos sólidos. O modelo utilizado para o reservatório considerou as cargas de entrada e saída, assim como os processos de acumulação e reação com base no modelo de mistura completa. Através de ajuste do modelo aos dados de campo, foram obtidos coeficientes de reação para o canal (kcanal) e para o ASA (kreservatório) com valores variáveis ao longo do período de monitoramento, apresentando inclusive valores negativos que indicam a presença de cargas internas nesses ambientes extremamente poluídos, provavelmente devido aos processos de ressuspensão e liberação do fósforo depositado no fundo do canal e do açude. Entretanto, no balanço geral, os valores médios obtidos para os coeficientes de reação no canal (kcanal = 4,32 dia-1) e no ASA (kreservatório = 22,84 ano-1) foram significativamente superiores aos obtidos na literatura para regiões de clima temperado ou tropical. Isso pode estar relacionado a uma maior temperatura da água, que por sua vez resulta em um maior consumo de fósforo pelo fitoplâncton e em uma maior velocidade de sedimentação desse nutriente devido a uma menor viscosidade da água. De posse do modelo calibrado, foram realizadas doze simulações de cenários com proposições de melhorias para o canal e para o ASA. Somente foi possível atender ao padrão de lançamento da Resolução do CONAMA 357/05 quando foram combinadas ações de diminuição da concentração de fósforo afluente ao canal e de remoção total das cargas de fósforo referentes aos esgotos/resíduos sólidos. Espera-se que a presente pesquisa possa auxiliar no gerenciamento das bacias urbanas, principalmente em regiões semiáridas do Brasil.
Abstract: This paper presents an integrated analysis of water quality in a system comprising a drainage channel and the reservoir Santo Anastácio - ASA, located in Fortaleza-CE. For this monitoring were performed campaigns that aimed to characterize spatially and seasonally, the flow parameters, pH, temperature, DO, BOD, COD, PT, NT and Cl_a. It was observed even during periods dried, a significant increase in flow along the channel, by virtue of connections illegal sewage. There was also a constant release of waste solids in the channel. Consequently these fillers, it can be seen deterioration significant quality along the channel, then a recovery ASA in which He acted similarly to a stabilization pond. However, the recovery It was not enough that the water quality returned to its original condition, or is, at the channel entrance. Then we calculated the Trophic State Index - EIT for ASA, and 100% of the monitoring period the vessel was rated as hypereutrophic (IET> 63), which is the maximum rating for the level of eutrophication. Comparing the results obtained with ASA to previous work, was observed over 15 years, a progressive degradation of water quality, the full and Cl_a match parameters highlighting that were much higher than advocates CONAMA Resolution 357/05 for water bodies class 2. It point out that all the polluting load out ASA proceeds to Maranguapinho river, one of the main drainage courses in the metropolitan region of Fortaleza and currently undergoing revitalization process, but only on the margins of the main course. This indicates the need to carry out integrated actions in terms concerning the recovery of water quality in urban basins. Aiming to get a tool to evaluate different water quality scenarios in the integrated system channel-ASA, has developed a mathematical model for the match. The model for the Drainage channel is obtained by considering the advection processes and reaction steady over the passages, including terms relating to the side entrance sewage through illegal connections and phosphorus present in the waste load. The model used for the reservoir considered the input and output loads, thereby such as accumulation of reaction processes and on the basis of complete mixing model. Through adjustment of the model to the data field, reaction rates were obtained to the channel (kcanal) and ASA (kreservatório) with values ​​varying over the period monitoring, including presenting negative values ​​indicate the presence internal loads in these extremely polluted environments, probably due the resuspension processes and release of phosphorus deposited in the channel bottom and the weir. However, the overall balance, average values ​​for the coefficients the reaction channel (kcanal of 4.32 day -1) and ASA (kreservatório = 22.84 years-1) were significantly higher than those obtained in the literature for temperate regions or tropical. This may be related to increased water temperature, which in turn results in a higher phosphorus intake by phytoplankton and greater this nutrient settling velocity due to lower viscosity of water. Possession of the calibrated model were made twelve simulations of scenarios proposals for improvements to the canal and the ASA. It was only possible to meet release pattern of CONAMA Resolution 357/05 when decreased phosphorus concentration of shares were combined tributary to the channel and total removal of phosphorus loads related to wastewater / solid waste. It is expected that This research will assist in the management of urban basins, especially in semi-arid regions of Brazil.
Descrição: ARAÚJO, G. M. Análise e modelagem integrada da qualidade da água em um sistema urbano canal-reservatório eutrofizado, localizado em Fortaleza/Ce. 2016. 208 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil: Saneamento Ambiental) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/21100
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