Performance evaluation and coefficients of reliability for waste stabilization ponds in northeast Brazil

Ano: 2021 | Volume: 16 | Número: 1

Autores: Matheus Sales Alves; Fernando José Araújo da Silva; André Luís Calado Araújo; Erlon Lopes Pereira

Palavras-chave: effluent quality, reliability, waste stabilization ponds.

Resumo Português:

Este trabalho tem como objetivo avaliar a confiabilidade de Lagoas de Estabilização e propor uma abordagem alternativa à concepção destes sistemas baseada no cálculo do coeficiente de confiabilidade (CDC) com base numa medida aceitável de violação das normas de lançamento. Para tal, foram coletados dados de 10 sistemas em escala real que operam no Nordeste do Brasil. Todos os sistemas recebem efluentes predominantemente domésticos e são compostos por uma lagoa facultativa e duas lagoas de maturação em série. Foram considerados diferentes níveis de restrição para o lançamento de efluentes no que diz respeito aos parâmetros: DBO, DQO, Sólidos Suspensos Totais, Amônia total e Coliformes Termotolerantes. A Função de Distribuição de Probabilidade Log-normal (FDP) mostrou-se apta para representar o comportamento dos dados de concentração no efluente e, portanto, permitiu o cálculo do CDC. O CDC foi obtido a partir do coeficiente de variação (CV) das concentrações e da variável normal padronizada associada a uma probabilidade de 95% de não excedência. A dispersão observada dos resultados de CDC revelou-se prejudicial à adopção de um único valor para os parâmetros avaliados. Além disso, a comparação entre a concentração observada e a concentração de projeto/operacional para um desempenho ótimo mostrou que o cenário de 95% de confiabilidade representa um objetivo pouco factível para os sistemas de lagoas de estabilização.

Palavras-chave: confiabilidade, lagoas de estabilização, qualidade dos efluentes.

Resumo Inglês:

This paper assesses the reliability of Waste Stabilization Ponds (WSP) and proposes an alternative approach to WSP design based on the calculation of coefficient of reliability (COR) from an acceptable measure of violation of discharge standards. For that, data were collected from 10 full-scale systems operating in Northeast Brazil. All systems receive predominantly domestic effluent and are composed of one facultative pond and two serial maturation ponds. Different levels of restriction for effluent discharge were considered regarding the parameters: BOD, COD, total suspended solids, ammonia and thermotolerant coliforms. The Log-normal Probability Distribution Function (PDF) was able to represent the behavior of the concentration data in the effluent and, therefore, allowed the COR calculation. The COR was obtained from the coefficient of variation (CV) of the concentrations and the standardized normal variable associated with a 95% probability of non-exceedance. The observed dispersion of the results proved to be detrimental to the adoption of a single COR value for the evaluated parameters. In addition, the comparison between observed and design/operational concentration for optimal performance showed that the 95% reliability scenario represents a less achievable target for WSP systems.