MODELAGEM MATEMÁTICA DA CINÉTICA DE DECOMPOSIÇÃO AERÓBIA DA MATÉRIA ORGÂNICA EM CURSOS HÍDRICOS
DOI:
https://doi.org/10.19123/REixo.v15.n2.04Palavras-chave:
velocidade de fluxo, autodepuração, Streeter-Phelps, temperaturaResumo
A modelagem matemática se apresenta como uma importante ferramenta de apoio à gestão dos recursos hídricos. Este estudo propõe um modelo matemático para simular a autodepuração em cursos hídricos. Para a realização do estudo, utilizou-se um
banho-maria acoplado a um jart test, com ajuste de temperatura entre 20 e 28ºC e velocidade de fluxo mantida entre 0,29 e 0,87 m s-1, condições observadas em cursos hídricos naturais. Os experimentos cinéticos, os quais trataram águas residuárias sintéticas com
uma concentração inicial de demanda química de oxigênio de 50 mg L-1, foram conduzidos de acordo com um Delineamento Composto Central. A partir do ajuste estatístico dos valores de demanda química de oxigênio, foi gerada uma equação matemática para cada dia de autodepuração. O modelo matemático foi validado em um ensaio de autodepuração conduzido a 26ºC e 0,38 m s-1, com uma concentração inicial de demanda química de oxigênio de 30 mg L-1. O modelo proposto descreve satisfatoriamente a variação total das respostas, com proporção de 99,46%.
Referências
AKASHEDEEP, B.; DAGAR, V.; KHAN, M. O.; AGGARWAL, A.; ALVARADO, R. KUMAR, M.; IRFAN, M.; PROSHAD, R. Smart IoT and machine learning‑based framework for water quality assessment and device component monitoring. Environmental Science and Pollution Research, v.29, p. 46018-46036, 2022. https://doi.org/10.1007/s11356-022-19014-3
ALOUI, S.; MAZZONI, A.; ELOMRI, A.; AOUISSI, J.; BOUFEKANE, A.; ZGHIBI, A. A review of Soil and Water Assessment Tool (SWAT) studies of Mediterranean catchments: Applications, feasibility, and future directions. Journal of Environmental Management, v. 326, p. 1-20, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116799
APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 22th ed. Washinton, DC – EUA: Ed. American Public Health Association, American Water Works Association, Water Environment Federation, 2012.
AMINIRAD, H.; ABESSI, O.; KOOTENAEI, F. G.; MIRREZAEI, M. A.; TAGHIZADEH, T.; SAEIDI, P.; DARVISHI, G. Investigation of self-purification capacity and water quality of Haraz river during dry and wet season. Journal of Applied Research in Water and Wastewater, v.8, n.1, p. 21-27, 2021. https://doi.org/10.22126/arww.2021.6175.1201
CAMARGO, A. P.; SENTELHAS, P C. Avaliação do desempenho de diferentes métodos de estimativa da evapotranspiração potencial no estado de São Paulo, Brasil. Revista Brasileira de Agrometereologia, v.5, n.1, p. 89-97, 1997. https://www.researchgate.net/publication/284194031_Avaliacao_do_desempenho_de_diferentes_metodos_de_estimativa_da_evapotranspiracao_potencial_no_Estado_de_Sao_Paulo_Brasil
DUC, N. H.; AVTAR, R.; KUMAR, P.; LAN, P. P. Scenario‑based numerical simulation to predict future water quality for developing robust water management plan: a case study from the Hau River, Vietnam. Mitigation and Adaptation Strategies for Global Change, v.26, n.7, p. 26-33, 2021. https://doi.org/10.1007/s11027-021-09969-y
FERREIRA, D. M.; FERNANDES, C. V. S. Integrated water quality modeling in a river-reservoir system to support watershed management. Journal of Environmental Management, v.324, p. 1-11, 2022. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.11644
FLECK, L.; TAVARES, M. H. F.; EYNG, E.; ORSSATTO, F. Optimization of the nitrification process of wastewater resulting from cassava starch production. Environmental Technology, v. 40, n.25, p. 3318-3327, 2019. https://doi.org/10.1080/09593330.2018.1472300
FU, B.; HORSBURGH, J. S.; JAKEMAN, A. J.; GUALTIERI, C.; ARNOLD, T.; MARSHALL, L.; GREEN, T. R.; QUINN, N. W. T.; VOLK, M.; HUNT, R. J.; VEZARRO, H. L.; CROKE, B. F. W.; JAKEMAN, J. D.; SNOW, V.; RASHLEIGH, B. Modeling Water Quality in Watersheds: From Here to the Next Generation. Water Resources Research, v.56, p. 1-28, 2020. https://doi.org/10.1029/2020WR027721
GONÇALVES, J. C. S. I.; SARDINHA, D. S.; BOESSO, F. F. Modelo numérico para simulação da qualidade da água do trecho urbano do Rio Jaú, município de Jaú (SP). Revista de Estudos Ambientais, v.13, n.2, p.44-56, 2011. https://doi.org/10.7867/1983-1501.2011v13n2p44-56
GOMOLKA, Z.; TWAROG, B.; ZELAWSKA, E. State Analysis of the Water Quality in Rivers in Consideration of Diffusion Phenomenon. Applied Sciences, v.12, n.3, p.1-21, 2022. https://doi.org/10.3390/app12031549
GRONEWOLD, A. D., QIAN, S. S., WOLPERT, R. L.; RECKHOW, K. H. Calibrating and validating bacterial water quality models: A Bayesian approach. Water Research, v.43, n.10, p. 2688-2698, 2009. https://doi.org/10.1016/j.watres.2009.02.034
HADJISOLOMOU, E.; STEFANIDIS, K.; K.; HERODOTOU, H.; MICHAELIDES, M.; PAPATHEODOROU, G.; PAPASTERGIADOU. Modelling freshwater eutrophication with limited limnological data using Artificial Neural Networks. Water, v.13, p. 1-15, 2021. https://doi.org/10.3390/w13111590
LONG, B. T. Inverse algorithm for Streeter–Phelps equation in water pollution control problem. Mathematics and Computers in Simulation, v.171, p. 119-126, 2020. https://doi.org/10.1016/j.matcom.2019.12.005
MARTINS, G. M. F.; COUTO, E. A.; MARQUES, G. M. Modelagem matemática como suporte à gestão dos recursos hídricos na bacia hidrográfica do rio Araçuaí (MG). Revista Ibero-Americana de Ciências Ambientais, v.12, n.11, p. 335-348, 2021. http://doi.org/10.6008/CBPC2179-6858.2021.011.0027
MENDIVIL-GARCÍA, K.; AMABILIS-SOSA, L. E. A.; SALINAS-JUÁREZ, M. G.; PAT-ESPADAS, A.; RODRÍGUES-MATA, A. E.; FIGUEROA-PÉREZ, M. G.; ROÉ-SOSA, A. Climate change impact assessment on a tropical river resilience using the Streeter-Phelps dissolved oxygen model. Frontiers in Environmental Science, v.26, p. 1-15, 2022. https://doi.org/10.3389/fenvs.2022.903046
NADAL, C. A.; JULIANO, K. A.; RATTON, E. Testes Estatísticos utilizados para validação de regressões múltiplas aplicadas na avaliação de imóveis urbanos. Boletim de Ciências Geodésicas, v.9, n.2, p.243-262, 2003.
RODRIGUES, M. R.; IEMMA, A. F. Planejamento de Experimentos e Otimização de Processos. 2ª ed. São Paulo: Cárita, 2009.
SOUZA, C. J.; SIQUEIRA, G. W. Os impactos ambientais de efluentes industriais: Ocaso do Frigorífico São Francisco em Redenção-PA. Research, Society and Development, v.12, n.1, P.1-19, 2023. http://dx.doi.org/10.33448/rsd-v12i1.39375
SUGAHARA, C. R.; FERREIRA, D. H. L.; MENDES, J. P. Análise de indicadores de sustentabilidade para a gestão da segurança hídrica nas bacias hidrográficas dos rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí. Revista Gestão e Sustentabilidade Ambiental, v.12, n.1, p.1-22, 2023. https://doi.org/10.59306/rgsa.v12e12023e12164
UDDIIN, M. J.; JEONG, Y. Urban river pollution in Bangladesh during last 40 years: potential public health and ecological risk, present policy, and future prospects toward smart water management. Heliyon, v.7, p.1-23, 2021. https://www.cell.com/heliyon/pdf/S2405-8440(21)00212-7.pdf
VON SPERLING, M. Estudos e Modelagem da Qualidade da Água. 1ª ed. Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental. Minas Gerais: 2007.
ZONGO, J.; ZABSONRE, J. D. D.; ROAMBA, B. (2024). Formal derivation of a new sediment transport model using a multiscale procedure: Numerical Validation. Partial Differential Equations in Applied Mathematics, v.9, p. 1-21, 2024. https://doi.org/10.1016/j.padiff.2023.100606
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