Disponibilidade hídrica e água de reúso : uma nova abordagem para a gestão de recursos hídricos em bacias urbanas

Orientador: Prof. Cristóvão V. S. Fernandes, PhD

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa : Curitiba, 24/05/2019

Inclui referências: p. 99-103

Resumo: A gestão dos recursos hídricos se desenvolveu de modo linear. Entretanto, o potencial cenário atual de escassez hídrica e a economia mundial indicam a necessidade da transição para um modelo econômico circular. O reúso da água torna o modelo em circular dos sistemas de gestão de recursos hídricos, e com isso impacta positivamente a disponibilidade hídrica das bacias hidrográficas, uma vez que atuam diretamente reduzindo a necessidade de retirada de água e diminuindo o retorno. Foram usadas séries históricas fluviométricas e dados monitorados de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) do rio Iguaçu na região metropolitana de Curitiba, a fim de estudar a disponibilidade hídrica que inclua qualidade variável dos recursos hídricos, e a introdução de sistema de reúso como uma fonte alternativa de água. Entretanto, devido à escassez de dados de qualidade, foram utilizadas duas abordagens para a composição de séries temporal mensais de DBO. O método de regressão de vazão com a DBO obteve o melhor resultado para ajustes de funções exponencias de um termo. As regressões da vazão com a DBO apresentaram baixos resultados, com o coeficiente de determinação (r2) variando de 1% a 16%, mas os dados gerados com a função apresentaram médias próximas as das concentrações amostradas. A segunda abordagem consistiu na simulação das concentrações de outorga com auxílio do software AcquaNet que usa as equações de Streeter-Phelps em sua base de cálculo. As concentrações de DBO no rio com essa simulação apresentaram valores menores que as amostradas, o que se deve a não consideração das fontes difusas de poluentes. Essa abordagem possibilitou avaliar que apenas as concentrações outorgadas já são responsáveis por deixar a qualidade da água na classe 2, segundo o enquadramento do CONAMA 357/2005. As séries de concentrações foram analisadas quanto a frequência nas faixas de concentrações estabelecidas pelo enquadramento dos recursos hídricos, o que resultou em uma classificação variável do rio Iguaçu. A fim de avaliar a disponibilidade hídrica com a introdução de sistema de reúso para a finalidade industrial foram estudadas taxas de reciclagem dos efluentes oriundos da ETE Cachoeira, e do polo industrial e taxas de captação, de forma a compor 10 cenários. A série gerada através da regressão demonstrou a necessidade de tratamento da água para uso industrial em 100% do tempo, enquanto a série de concentrações obtidas através da simulação das outorgas ficaram dentro do limite, e deste modo não necessitaria de tratamento prévio. O aumento da captação, aumentando a diluição da mistura da água com os efluentes, diminuiu a eficiência de tratamento necessário para o uso. A partir da captação de 50% do volume possível de ser captável, as concentrações de DBO devido ao reúso passam estar diluídas na proporção de que a eficiência requerida de tratamento é próxima a necessária para o cenário sem o reúso. Essa pesquisa demonstrou a necessidade da contemplação da variabilidade da qualidade da água e a inserção de sistemas de reúso na avaliação da disponibilidade hídrica, e deste modo subsidiar a tomada de decisões da alocação dos recursos hídricos. Palavras-Chave: Disponibilidade Hídrica, qualidade da água variável, Reúso de água

Abstract: The Brazilian water resources management has developed in a linear way. However, the current scenario water scarcity and a world economy showed that is necessary for the transition to circular economy. model. Water reuse allow change the model to circular economy, and thus positively impacts the watershed's water availability. Hydrological historical series and BOD measurements from the Iguassu river in Curitiba's metropolitan area were used to study its water availability, considering variable quality of the water resources, and the introduction of water reuse systems as an alternative water source. However, due to the scarcity of quality data, two approaches were used to compose synthetic monthly BOD series. The correlation method between water flow and BOD obtained the best result for one term exponential equation adjustments. Correlations between water flow and BOD showed r2 varying between 1% and 16%, but data generated with the equation showed averages values close to the sampled concentrations. The second approach used the Streeter-Phelps equations with software AcquaNet to simulate the concentrations of granted concessions. The river's BOD concentrations presented lower values than the sampled concentrations, which happened because the the diffuse pollution sources were not considered. This approach allowed to evaluate that the granted concentrations alone are enough to turn the water quality to class 2, in accordance to the CONAMA 357/2005 framework. The concentrations series were analyzed for concentration frequency in the ranges established by the water resources framework, which resulted in a variable classification of the Iguassu river. In order to evaluate the water availability with the introduction of a reuse system for the industrial purpose, effluent recycling rates from ETE Cachoeira and the industrial area and catchment rates were studied and with them were composed 10 scenarios. The series generated through correlation demonstrated the need to treat water for industrial use in 100% of the time, while the series of concentrations obtained through the simulation of the grant's concentrations were within the limit, and thus would not require prior treatment. Increasing the catchment affects the effluent dilution, so decreased the treatment efficiency required for the use. From the 50% catchment of the total available volume, the BOD's concentrations due to reuse become diluted in the proportion that the required treatment efficiency is close to that required for the scenario without the reuse. Key-words: Water availability, variable water quality, Water reuse