Metodologia para Outorga Metodologia para Outorga de Lande Lanççamento de Efluentes amento de Efluentes

na Bacia do Alto Iguana Bacia do Alto Iguaççuu((refref. 2137/02). 2137/02)

Dezembro/2006

EQUIPE TÉCNICA

LACTEC

Dra. Sandra Mara Alberti

Dra. Regina Tiemy Kishi

MSc. Luiza Helena Lopes Ribeiro

Mestrando Iuri Nahon

MSc. Nicole Brassac

MSc. Andrea Dalla Nora

Esp. Ana Teresa Calmon

Flavio Deisler

MSc. Dalton L. Brasil Pereira Filho

MSc. Fernando W. Machado

MSc. Nicolás Lopardo

Esp. Karina dos Santos

SUDERHSA

Norberto Ramon

Enéas Machado

CONSULTORA

Dra. Mônica Porto

SITUASITUAÇÇÃOÃOSITUASITUAÇÇÃO ATUALÃO ATUAL

�� Falta de dados e Falta de dados e informainformaççõesões�� Dados Dados hidromorfolhidromorfolóógicosgicos�� Dados de qualidade da Dados de qualidade da

ááguagua�� Equipe tEquipe téécnica reduzidacnica reduzida

�� Para anPara anáálise das lise das solicitasolicitaççõesões

�� Para controlePara controle�� Dificuldades na calibraDificuldades na calibraçção ão

de modelosde modelos

�� Problema de poluiProblema de poluiçção ão crescentecrescente

AAÇÇÃO ATUALÃO ATUAL

�� Direcionar Direcionar monitoramento e monitoramento e coleta de dados para coleta de dados para uma metodologia uma metodologia mais precisamais precisa

�� Metodologia Metodologia simplificada de simplificada de ananáálise, porlise, poréém m considerando tambconsiderando tambéém m o corpo receptoro corpo receptor

�� Iniciar o quanto antes Iniciar o quanto antes com as outorgascom as outorgas

AAÇÇÃO ÃO FUTURAFUTURA

�� Uso de Uso de Metodologia Metodologia mais precisa, mais precisa, gradativamente gradativamente sendo sendo implantada.implantada.

PropostaPropostaSolicitação da outorga Tipo de efluente

DBO, OD

TÓXICOS

Nutrientes: N, P

SÓLIDOS

POLUIÇÃO ORGÂNICA

POLUIÇÃO TÓXICA

EUTROFIZAÇÃO

ASSOREAMENTO

PRINCIPAIS PROBLEMAS

VARIÁVEISDE QUALIDADE

Análise diferenciada

Análise 1

Análise 2

Análise 3

Análise 4

PROPOSTAPROPOSTA

MATRIZ DE VARIMATRIZ DE VARIÁÁVEIS PARA O ENQUADRAMENTOVEIS PARA O ENQUADRAMENTO

USOS

POLUIDORES

AbastecimentoDoméstico

Proteção do ecossistema / mananciais

Irrigação / aqüicultura

Usos Industriais

Harmonia Paisagística

(Cênica)

Esgoto UrbanoOD, DBO, N, P,

SSTOD, DBO, N,

P, SSTOD, DBO,

Coli, SSTDBO, SST OD, DBO, N,

P, SST

Despejos Industriais

DQO, DBO, tóxicos a

selecionar

DQO, DBO, pH, tóxicos a

selecionar

DQO, DBO, tóxicos a

selecionar

DQO, DBOOD, DBO, OG, N, P

Resíduos Sólidos OD, DBO, SSTOD, DBO,

SSTOD, DBO,

ColiOD, DQO, DBO, Coli

DQO, DBO

Ocupação inadequada

OD, DBO, N, P, ST

OD, DBO, N, P, ST

OD, DBO, N, P, ST

ÁÁreas sem lanreas sem lanççamentoamento

�� ÁÁrea de manancial:rea de manancial:(Lei Estadual 8935/89, Lei dos Mananciais, Lei Estadual 12.248/9(Lei Estadual 8935/89, Lei dos Mananciais, Lei Estadual 12.248/98)8)

�� ÁÁrea a montante de atuais rea a montante de atuais barramentosbarramentos para captapara captaçção de ão de ááguagua

�� ÁÁrea a montante de futuros rea a montante de futuros barramentosbarramentos para captapara captaçção de ão de ááguagua

�� ÁÁrea de proterea de proteçção de cabeceirasão de cabeceiras

�� Plano de informaPlano de informaçção com trechos onde estão restritos ão com trechos onde estão restritos os lanos lanççamentos de efluentes:amentos de efluentes:�� Evitar futuros lanEvitar futuros lanççamentosamentos�� Reordenar os lanReordenar os lanççamentos existentes (lanamentos existentes (lanççamento mais a amento mais a

jusante e/ou redujusante e/ou reduçção de carga)ão de carga)

PROPOSTAPROPOSTA

ÁÁreas sujeitas a eutrofizareas sujeitas a eutrofizaççãoão

�� ÁÁrea de drenagem de reservatrea de drenagem de reservatóórios com tempo rios com tempo de residência altode residência alto

Resolução ANA 219/05: a Superintendência de Outorga e Cobrança somente avaliará os parâmetros relativos à Temperatura, àDemanda Bioquímica de Oxigênio – DBO e, em locais sujeitos à eutrofização, ao Fósforo ou ao Nitrogênio.

CRESCIMENTO E PROLIFERAÇÃO DE PLANTAS AQUÁTICAS

Utilização e conversão de nutrientes inorgânicos: MO através da fotossíntese

LUZ(Localização geográfica, grau de penetração da radiação solar em diferentes profundidades)

NUTRIENTE(magnitude e tipo de nutriente:

N, P, Si)

TIPO DE PLANTA(exigência da espécie em termos de luz e nutrientes)

TEMPERATURA(da água)

GEOMETRIA(do corpo receptor: A superficial, A de fundo, profundidade, volume)

HIDRÁULICA(vazão, velocidade, dispersão)

PREDAÇÃOPelo Zooplâncton

Mecanismos bMecanismos báásicos sicos da Eutrofizada Eutrofizaççãoão

PROPOSTAPROPOSTA

MMóódulo:dulo:MATMATÉÉRIA ORGÂNICARIA ORGÂNICA

Solicitação de outorga de

lançamento de efluente não conservativo

(DBO5)

Qoutorgável > Qa,l?(K1 e K3 baixos)

Não autoriza a outorga.

Tratamento mais eficiente do efluenteLançamento onde há

vazão outorgável para tal efluente

Análise do OD

OD < limite permissível?

(K1 alto)

Não autoriza a outorga.

Tratamento mais eficiente do efluenteLançamento onde há

vazão outorgável para tal efluente

Autorização da outorga

Não Não

Sim

Sim

MMóódulo: Matdulo: Matééria orgânicaria orgânica

DBODBO

t).KK(0

31e.L ++++−−−−====L

er

eerr

QQ

CQCQ

++++

++++====0L

t).KK(

er

ee 31eQQ

CQL +−

+=

eilim,

t).KK(ee

la, QC

e.CQQ

31

−

=

+−

llim,

ilim,c C

CF = ce

ilim,

t).KK(ee

la, F.QC

e.CQQ

31

−

=

+−

ilim,C====L

l,ar Q====Q

MMóódulo: Matdulo: Matééria orgânicaria orgânica

0Cr =

ODODMMóódulo: Matdulo: Matééria orgânicaria orgânica

++++−−−−++++−−−−

====−−−−−−−−++++−−−−

−−−−.tK

0sat

.tKKK

12

0U1st

2231 ).eC-(OD)e.(eKK

.LKCO

t).(

3 )K(D

�� Coeficiente de DesoxigenaCoeficiente de Desoxigenaçção (Kão (K11))

0,45Água residuária concentrada2º) K1 – alto (análise do OD)

0,09Rios com águas limpas1º) K1 - baixo (análise da DBO)

K1 (dia-1)OrigemCasosValores na base “e”, a 20°C

ParParáágrafo 1grafo 1ºº do artigo 10 do CONAMA 357/05 diz que os limites de DBO do artigo 10 do CONAMA 357/05 diz que os limites de DBO estabelecidos para estabelecidos para ááguas doces classes 2 e 3 poderão ser elevados, caso haja um guas doces classes 2 e 3 poderão ser elevados, caso haja um estudo da capacidade de autodepuraestudo da capacidade de autodepuraçção do corpo receptor demonstrando que as ão do corpo receptor demonstrando que as concentraconcentraçções mões míínimas de OD previstas não sejam desobedecidas nas nimas de OD previstas não sejam desobedecidas nas condicondiçções de vazão de referência.ões de vazão de referência.

SimplificaSimplificaççõesõesMMóódulo: Matdulo: Matééria orgânicaria orgânica

Exemplo

CritCritéérios de outorga (SUDERHSA)rios de outorga (SUDERHSA)

Vazão outorgável

QQoutorgoutorgáávelvel = 0,5 (Q= 0,5 (Q95%95%) ) –– QQnãonão dispondisponíívelvel

QQ95%95%: vazão natural com permanência de 95% do tempo : vazão natural com permanência de 95% do tempo na sena seçção i.ão i.

QQnãonão dispondisponíívelvel: somat: somatóória das vazões outorgadas a ria das vazões outorgadas a montante e a jusantemontante e a jusante

VerificaVerificaçção do Modelo do sistemaão do Modelo do sistema

�� ComparaComparaçção com modelo Qual2E calibradoão com modelo Qual2E calibrado

Usando mesmos coeficientes:

K1=0,1 dia-1

K3=1,2 dia-1

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70

Distância (km)

DB

O5

(mg/

l)

DBO Modelo simplificado DBO QUAL2E

VerificaVerificaçção dos ão dos coeficientescoeficientes

0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40 50 60 70

Distância (km)

DB

O5

(mg/

l)

DBO Modelo simplificado DBO QUAL2E

0

20

40

60

80

100

120

140

0 20 40 60 80 100 120 140

DBO QUAL2E

DB

O M

odel

o Si

mpl

ifica

do

Reta com ângulo de 45° Concentrações de DBO (mg/l)

K1 = 0,09 dia-1

Vs = 0,04 m/d K3 = 0,05dia-1

RMS = 42 mg/L

( )

2n

yyRMS

n

1i

2ii

−

−

=∑

=

Situação críticaCenário conservador

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70

Distância (km)

DB

O5

(mg/

l)

DBO Modelo simplificado DBO QUAL2E

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120

DBO QUAL2E

DB

O M

odel

o Si

mpl

ifica

do

Reta com ângulo de 45° Concentrações de DBO (mg/l)

K1=0,09 dia-1

Vs = 0,94 m/d K3=1,15dia-1

RMS = 2 mg/L

VerificaVerificaçção dos ão dos coeficientescoeficientes

AplicaAplicaçção do ão do sistema de outorgasistema de outorga

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50 60 70

Rio Iguaçu (km)

DB

O5

(mg/

l)

DBO para o cenário atual com vazão Q 95%

Limite máximo da classe 2 de enquadramento ( CONAMA, 2005)

0102030405060708090

0 10 20 30 40 50 60 70

Distância (km)

Vaz

ão (m

3 /s)

Vazão apropriada para diluição Vazão disponível para outorga

Q95% Q95% Cargas atuais Cargas atuais -- 20052005

Coeficientes selecionados:

K1=0,09 dia-1

Vs = 0,94 m/d

0

2

4

6

8

10

0 10 20 30 40 50 60 70Rio Iguaçu (km)

OD

(m

g/l)

OD para o cenário atual com vazão Q 95%

Limite mínimo da classe 2 de enquadramento ( CONAMA, 2005)

Oxigênio Dissolvido de Saturação

0125.000.120Pianduva67

086.000.270Rio das Onças65

0154.000.590Passaúna57

03380.000.007População54

0890.000.002Witmarsum53

50840.000.160ETE Cachoeira51

01230.000.005Ralfs Costeira 50

075.000.180Faxinal48

78341.671.960Barigui47

046.000.510Mauricio46

781330.000.100Mascate43

781300.000.140Divisa41

03380.000.005População38

03380.000.034População37

046.000.670Bloco V33

03380.000.002População30

055.000.960Bloco IV28

811230.000.370Bloco III27

973030.000.780Padilha25

97972220.000.823ETE Belém14

982580.001.120Belém11

98772270.000.720ETE Atuba Sul7

973380.000.156População6

703380.000.019População5

91660.000.870Atuba3

863380.000.103População2

95473.071.824Bloco I0

Eficiência p outorga (%)

Eficiência atual (%)DBOODVazão Fontes Pontuaiskm

AplicaAplicaçção do sistema ão do sistema de outorga atendendo de outorga atendendo

aos critaos critéérios de rios de outorgaoutorga

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70

Rio Iguaçu (km)

DB

O5

(mg/

l)

DBO para o cenário atual com vazão Q 95%

Limite máximo da classe 2 de enquadramento ( CONAMA, 2005)

0

1

2

3

4

5

6

0 10 20 30 40 50 60 70

Distância (km)

Vaz

ão (m

3 /s)

Vazão apropriada para diluição Vazão disponível para outorga

0

2

4

6

8

10

0 10 20 30 40 50 60 70Rio Iguaçu (km)

OD

(m

g/l)

OD para o cenário atual com vazão Q 95%

Limite mínimo da classe 2 de enquadramento ( CONAMA, 2005)

Oxigênio Dissolvido de Saturação

Exemplo de aplicaExemplo de aplicaçção do sistemaão do sistema

Rio Iguaçu

50% Q95%

Km 47

Indústria de papel

Qe=0,005m3/s

Ce=500 mg/l

Ef.=70%

Ce final= 150 mg/l

Eficiência: 88%

MMóódulo:dulo:TTÓÓXICOSXICOS

Principais processosPrincipais processos

Substância em sólidos

particulados

Substância dissolvida na

água intersticial

Substância na forma dissolvida

Substância em sólidos

particulados

Cadeia alimentar

Desorção

Sorção

RessuspensãoSedimentação Trocas difusivas

Desorção

Sorção

Perdas para camadas mais profundas do sedimento

BiodegradaçãoVolatilização

Fotólise ...

BiodegradaçãoFotólise ...

21

r11d22d

1

d1p

1

s11d

1

v11

1 CH

v)CFCF(

H

vCF

H

vCF

H

vCk

dx

dCU0

1++++−−−−++++−−−−−−−−−−−−−−−−====

Método da Vazão de Diluição não seria adequado

PropostaProposta

CARGA

EFEITO DE SUBSTÂNCIAS TÓXICASÀ SAÚDE HUMANA E AO MEIO AMBIENTE

Carga máxima admissível: Q95% * Climite

( )[ ]riolim,i

lim,ieea,i CC

CCQQ

−

−=

er

eerr

QQ

CQCQ

++++

++++====C

ilim,C====L

l,ar Q====Q

Q95% * Clim

Em andamentoEm andamento

�� AnAnáálise: lise: Comportamento Comportamento ““realreal”” do metal do metal pesado em relapesado em relaçção a essas cargasão a essas cargas

�� EstEstáá a favor da segurana favor da segurançça?a?

�� Não estNão estáá subestimando demais a capacidade do subestimando demais a capacidade do corpo receptor?corpo receptor?

�� ÁÁgua ou Sedimentogua ou Sedimento??

11

T1 CHv

dxdC

U0 −−−−−−−−====

MMóódulo:dulo:NUTRIENTESNUTRIENTES

MMóódulo: Nutrientesdulo: Nutrientes

{ { { { 434214342143421ÃODECOMPOSIÇ

sedsed

ÃODECOMPOSIÇHIDROLISE

orgorg

NUTRIENTESDEQUÍMICA

ÇÃOTRANSFORMA

NUTRIENTESDEQUÍMICA

ÇÃOTRANSFORMAEXCREÇÃO

s

SEFOTOSSÍNTE

s SkfSkfSkSkSkefVdt

dS3detdet2

.

2

.

11 ' +++−++−=

44 344 2144 344 214342143421ÃODECOMPOSIÇ

sedsed

ÃODECOMPOSIÇHIDROLISE

orgorg

EXCREÇÃO

sorg SkfSkfSkef

dt

dS)1()1()1( 3detdet21 −+−+−−=

{ { {

NZOOPLANCTOEXCREÇÃO

z

ÃODECOMPOSIÇ

sedsed

ÃODECOMPOSIÇPLANCTON

p

EXCREÇÃO

p GSkSkMedt

dS−−−+=

43421321 detdetdet

{ 43421321ÃODECOMPOSIÇ

sedsed

ALGAS

s

ÃOSEDIMENTAÇ

ssed SkASk

dt

dS−+= det

Nutrientes inorgânicos dissolvidos

Nutrientes orgânicos dissolvidos

Nutrientes orgânicos particulados

Nutrientes do sedimento

PropostaProposta

11

1−

⋅+⋅=

m

mqK

CC

RIO RESERVATÓRIO

−+=

−− xU

Kd

xU

K

m e1K

SeCC

dSKCC

Ut

C+−

∂

∂−=

∂

∂

x

Taxas de decaimentoTaxas de decaimento

0,005> 850,0

0,0410,051283,0 – 850

0,1230,11828,3 – 283,0

0,3840,455< 28,3

0,067> 28,3

0,3025,66 – 28,3

0,759< 5,66

0,710< 2,8

0,002> 1

0,0510,223< 1

Carolina do

norte

Nova

Zelândi

a

New

Englan

dNASQAN

Baía de

ChesapeakeMississippiVazão (m3/s)

Taxa de decaimento para NT (dia-1)

SOFTWARESOFTWARE

Dados de entradaDados de entrada

CargasCargas

SituaSituaçção por varião por variáávelvel

DificuldadesDificuldades� Falta de informações para serem inseridas no programa;

� Tentativa: Regionalização de parâmetros hidrológicos;� Solução: inserção de vazões e seções transversais;� Justificativa: Evita que o programa tente substituir o hidrólogo na tomada de

decisões.

� Vazões naturais: não existe estudo separando a vazão natural do rio e a dos usuários já instalados;� Tentativa: Regionalização de parâmetros hidrológicos;� Solução: separar vazão natural da vazão correspondente aos lançamentos de

efluentes, quando necessário;

� Uso de parâmetros críticos na cinética das variáveis� Superestimando impacto� Solução: Verificar com modelos já calibrados ou com dados de campo

gradativamente.

RelatRelatóório do parecer trio do parecer téécnicocnico

�� SituaSituaçção da bacia: ão da bacia: QQdispdisp

�� Em situaEm situaçções desfavorões desfavorááveis de outorga:veis de outorga:�� Necessidade de aumentar eficiência de tratamento, Necessidade de aumentar eficiência de tratamento,

comparando/considerando com o BATcomparando/considerando com o BAT

�� LocalizaLocalizaçção com disponibilidade de ão com disponibilidade de áágua para gua para diluidiluiçção para a descargaão para a descarga

Dentro limitaçõesdo modelo

ConsideraConsideraçções finaisões finais

�� Monitoramento:Monitoramento:�� estudos hidrolestudos hidrolóógicosgicos�� estudo de comportamento da qualidade da estudo de comportamento da qualidade da ááguagua

�� Medida preventiva: Medida preventiva: �� direcionamento e direcionamento e �� controle das descargas futurascontrole das descargas futuras

�� Medida corretiva:Medida corretiva:�� Metas progressivas: Metas progressivas:

�� vazão de referência, vazão de referência, �� comprometimento de reducomprometimento de reduçção de carga gradativaão de carga gradativa

�� RealocaRealocaçção do empreendimento ou do lanão do empreendimento ou do lanççamento de efluenteamento de efluente�� (Custos sociais e econômicos!)(Custos sociais e econômicos!)