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Título: Modelos de otimização para determinação de eficiências de sistemas de tratamento de efluentes sanitários no âmbito de bacias hidrográficas
Autor(es): Santoro, Mariana Coelho
Orientador: Reis, José Antônio Tosta dos
Palavras-chave: Otimização
Equidade
Modelagem de qualidade de água
Efluente sanitário
Data do documento: 7-Abr-2016
Editor: Universidade Federal do Espírito Santo
Resumo: A estimativa de eficiências mínimas a serem consideradas no planejamento e projeto de estações de tratamento de efluentes sanitários, quando avaliada no âmbito de bacias hidrográficas, é complexa, função dos múltiplos lançamentos, apresentando diferentes cargas, dispostos em corpos d‟água com diferentes capacidades de assimilação. Esta pesquisa teve como objetivo selecionar e avaliar, a partir da literatura técnica corrente, modelos de otimização aplicáveis à estimativa de eficiências mínimas de tratamento de efluentes no âmbito de bacias hidrográficas. Os modelos selecionados consideraram a minimização do somatório das eficiências e a minimização da inequidade entre os esforços de tratamento de efluentes. Os padrões de qualidade associados, oxigênio dissolvido e demanda bioquímica de oxigênio, constituíram restrições no problema de seleção de eficiências. O modelo matemático de qualidade de água e o Algoritmo Genético, ferramentas que permitiram a obtenção de eficiências mínimas de tratamento de efluentes, foram combinados no ambiente computacional do software MatLab. A área de estudo considerada foi a bacia hidrográfica do rio Pardo, afluente do rio Itapemirim, mais importante curso d‟água da região sul do estado do Espírito Santo. Os resultados indicaram que os modelos que apresentaram medida de equidade imposta como restrição do problema não garantiram a equidade por motivo da grande variação de carga orgânica bruta entre seus efluentes. Os modelos que incorporaram medidas de equidade na função objetivo apresentaram desempenho satisfatório e permitiram a obtenção de conjuntos de eficiências de tratamento de efluentes próximos entre si.
The definition of minimum water treatment efficiencies for wastewater treatment stations located in a watershed represents a complex problem, considering various discharges, presenting different organic loads, disposed to water bodies having different assimilation capacity. This research aims to select optimization models for minimizing water treatment efforts in a watershed. The selected models objective to minimize the sum of efficiencies for the wastewater treatment stations and the inequity between the treatment efforts. Water quality goals were considered as restrictions for the optimization problem that involved dissolved oxygen and biochemical oxygen demand as water quality parameters. Water quality model was integrated with Genetic Algorithm to estimate the set of minimum efficiencies required and to solve the optimization problem. The models were applied at the Pardo river watershed, tributary of Itapemirim river, important river located in Espirito Santo, in Brazil. The results showed that optimization models with equity measures imposed as restrictions to the problem did not guarantee equity, because of the high variation of wastewater loads considered in the watershed. Optimization models that incorporate the equity measure in the objective function showed satisfactory performance, achieving close water treatment efficiencies values.
URI: http://repositorio.ufes.br/handle/10/9435
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