Modelação do decaimento do cloro residual em sistemas de adução e distribuição de água

Laura Monteiro, Dídia Covas, José Menaia

RESUMO

O cloro residual é a última barreira sanitária dos sistemas de adução e distribuição de água. À medida que a água percorre os sistemas, a concentração de cloro decresce devido a reações com compostos da água, em processos não totalmente conhecidos. Os simuladores de qualidade da água são ferramentas importantes para a gestão dos teores de cloro, mas a sua precisão é condicionada por limitações dos modelos de decaimento utilizados. Neste artigo descreve-se o estado da arte e apresentam-se os principais resultados da I&D desenvolvida no LNEC e no IST no âmbito dum doutoramento e do projeto Chloridec. Estudou-se a influência da temperatura, dos teores e qualidade da matéria orgânica natural e da turbulência do escoamento no decaimento do cloro. Os resultados foram aplicados no desenvolvimento de modelos mecanísticos para previsão do decaimento. Concluiu-se que as cinéticas de segunda ordem são as mais adequadas para a descrição do fenómeno e que a constante de decaimento aumenta significativamente com a temperatura e com a turbulência do escoamento. Características espectroscópicas da água foram correlacionadas com parâmetros dos modelos. Os resultados obtidos contribuíram para melhorar a precisão e robustez dos modelos de decaimento do cloro residual nos sistemas de abastecimento de água.

Palavras passe: Cloro residual, Matéria orgânica natural, Modelos de cinética, Modelação matemática, Sistemas de adução e distribuição de água.

ABSTRACT

Modelling chlorine residual decay in water transmission and distribution systems

Chlorine residual is the last hygienic barrier in drinking water transmission and distribution systems. As the water travels through the systems, chlorine concentration decreases due to reactions with compounds dissolved in the water through not completely described mechanisms. Water quality simulators are important tools for the management of chlorine residuals but their suitability to accurately predict chlorine concentrations is restricted by limitations of the decay models used. This paper describes the state of art and the main results from R&D studies carried out by LNEC and IST for a doctoral thesis and the Chloridec project. The influence of temperature, natural organic matter concentration and quality, and flow turbulence was studied. The outputs were applied to mechanistic models for chlorine decay prediction, suitable for embedding in water quality simulators. The results showed that second-order kinetics are the most suitable to accurately model the chlorine decay and that the rate constant significantly increased with the water temperature and flow turbulence. Spectroscopic characteristics of the waters could be correlated with models’ parameters. The results have the potential for enhancing chlorine decay modelling accuracy and robustness, thus for upgrading the precision of water quality simulators to predict chlorine residual behaviour in drinking water systems.

Keywords: Chlorine residual, Natural Organic matter, Kinetic models, Modelling, Transmission and distribution systems.

DOI : 10.22181/aer.2016.0104
ISSN : 2184-6049

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