Illuminants de la CIE

A água, no seu estado natural (H2O), é composta por três isótopos estáveis

(16O, 17O, 18O), dois isótopos estáveis de hidrogénio (1H, 2H) e um isótopo não estável (3H). A composição dos isótopos estáveis da água é muito robusta e não sofre alterações perante catividades químicas ou biológicas, principalmente quando circula nas infraestruturas da rede de drenagem de águas residuais, tornando-se um traçador natural com as características ideais para ser utilizado neste método (Bertrand-Krajewski, 2005).

Esta composição isótopa da água é utilizada como traçador de infiltração, uma vez que difere consoante a água em questão. A composição isotópica da água abastecida à população, a água residual doméstica e a água presente no solo são diferentes e através desta diferença consegue-se determinar a sua origem e quantificar as águas presentes na rede, nomeadamente a componente da água residual doméstica e a água do solo que entra na rede (Kracht et al., 2003).

A título de exemplo, foi realizado um estudo sobre o método dos isótopos estáveis numa tubagem experimental no âmbito do projeto APUSS. Na Figura 15 estão representados os valores registados de 18O relativos ao caudal das águas residuais domésticas durante 28 horas e os valores referência de 18O das águas dos solos e de consumo.

Revisão Bibliográfica

33 Figura 15 – Decomposição do hidrograma da água residual doméstica registada na tubagem, segundo o método dos isótopos estáveis (Bertrand-Krajewski, 2005)

Comparando os dados de 18O é possível observar que durante o período noturno (entre as 02:00 e as 06:00) os valores de 18O das águas residuais domésticas aproximam-se dos valores referência de 18O das águas dos solos e durante o dia os valores de 18O do caudal das águas residuais domésticas aproximam-se dos valores referência de 18O da água de consumo. Esta comparação permite assumir que durante o período noturno grande parte do caudal presente na rede tem como origem a infiltração das águas do solo (Bertrand-Krajewski, 2005).

Baseado nestes dados, o autor determinou que 17% do volume afluente tinha como origem a infiltração das águas do solo, 2% água de consumo sem resíduos e 8% águas residuais domésticas.

Revisão Bibliográfica

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2.4.2.1 Casos de estudo Método dos Isótopos estáveis 2.4.2.1.1 Projeto APUSS

Em 2005 foi lançado o relatório final APUSS, realizado pela Comissão Europeia, no qual estão referidos vários estudos em cidades e países diferentes com recurso ao método dos isótopos estáveis. Nos parágrafos seguintes serão feitas referências a esses estudos.

Foi realizado o estudo de uma tubagem experimental em Ecully, perto de Lyon na França através da aplicação do método dos isótopos com vista à distinção e quantificação dos componentes do caudal afluente à tubagem, nomeadamente o caudal de infiltração e o caudal proveniente do consumo da população, Figura 16.

Figura 16 – Composição do hidrograma total diário resultado da utilização do método dos isótopos estáveis (Bertrand-Krajewski, 2005)

Com base nestes dados, o autor quantificou a infiltração das águas do solo em relação ao caudal total registado em tempo seco com valor de 63,5 m3/h durante o dia e 41,7 m3/h durante o período noturno, sendo que essa infiltração representa 38% e 56% do volume total registado, respetivamente.

Revisão Bibliográfica

35 Na ETAR de Infernetto, Roma, foi quantificado o caudal de infiltração através do método dos isótopos estáveis com recurso a um caudalímetro submersível (Sigma 900Max) para a monitorização da altura da lâmina líquida e velocidade do escoamento afluente à ETAR enquanto a carga poluente foi registada através de um amostrador automático (SIGMA 900MAX). Estas amostras foram analisadas em laboratório de forma a determinar a abundância de 18O.

Os componentes verificados no caudal afluente à ETAR, através do método dos isótopos estáveis, foram o caudal de infiltração e o caudal residual de origem doméstica. O caudal total médio diário de infiltração foi estimado em 49,9% ± 11,9% com precisão de ± 20%.

Caso de Estudo

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Caso de Estudo

O presente estudo foi realizado na Estação de Tratamento de Águas Residuais da Freguesia de Folhadela (com as coordenadas 41°16' 49" N 7° 44' 25" O) em Vila Real, Portugal. Esta ETAR é explorada pela empresa EMAR e serve a população de Folhadela que, segundo os Censos realizados pelo Instituído Nacional de Estatística em 2011, é composta por 2261 habitantes, dos quais 2184 são habitantes presentes. A planta da rede de drenagem está representada na Figura 17. Esta ETAR recebe ainda as águas residuais provenientes do Complexo Desportivo da UTAD que não está representada na Figura 17.

Figura 17 – Planta da rede de drenagem da ETAR de Folhadela.

Para a monitorização do caudal afluente à estação utilizou-se um caudalímetro portátil ultrassónico representado na Figura 18, designado PCM4, que mede caudais não permanentes em condições não poluídas a muito poluídas, em canais parcialmente preenchidos a cheios, com as mais diversas formas geométricas.

Caso de Estudo

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Figura 18 – Caudalímetro utilizado para a monitorização do caudal

Este aparelho está combinado com sensores que detetam simultaneamente a velocidade do escoamento e a sua lâmina liquida. Estes sensores podem ser combinados ou utilizados separadamente. Dependendo do sensor utilizado, a ocupação do coletor pode ser calculada através de ultrassons na água, da pressão ou combinação de ambos.

O caudalímetro foi instalado à entrada da estação de tratamento, a seguir a uma rede de retenção de sólidos, de forma a garantir a integridade e correta leitura dos sensores.

Através da observação visual é possível confirmar a presença de caudais indevidas, uma vez que o caudal presente na rede apresentava características de água de infiltração, nomeadamente a ausência de cor e de resíduos sólidos. Procedeu-se à monitorização do caudal instantâneo com intervalo de dois minutos entre leituras tendo em vista um maior rigor na leitura e evitar perda de dados devido a erros de leitura.

A estação meteorológica de Vila Real, que se situa aproximadamente a 3 Km de distância da ETAR em estudo, forneceu os dados pluviométricos com intervalo horário para o período de Maio de 2014 a Maio de 2015.

Metodologia

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Metodologia

Tendo em vista a determinação das afluências indevidas das águas do solo e pluviais, o diagrama de efluências, os fatores de ponta e os componentes do caudal afluente à ETAR de Folhadela, procedeu-se à medição do caudal instantâneo afluente à ETAR, à análise dos dados pluviométricos da região e à comparação dos dados de consumo da população da rede em estudo com os caudais registados utilizando o caudalímetro.

Recorreu-se aos dados registados pelo caudalímetro para calcular:  Caudal base diário, mensal, anual e médio anual;  Caudal em tempo seco ( );

 Infiltração das águas do solo ( ) da época em baixa e alta;  Infiltração das águas do solo total anual;

 Caudal das águas residuais domésticas ( ) da época em baixa e alta;

 Fatores de ponta (FP);  Diagramas de efluências.