Avaliação hidrogeológica da interação lagoa - aquífero e da qualidade da água no sistema de filtração em margem da Universidade Federal de Viçosa -MG

Abstract

Na Europa, a utilização da FM para o abastecimento das cidades é bastante comum e antiga (100 anos). No Brasil, o estudo da técnica se iniciou no estado de Santa Catarina em 2006. Em Viçosa, a técnica se iniciou em 2013. Foram utilizados poços de monitoramento previamente instalados a diferentes distâncias da margem da Lagoa da Universidade Federal de Viçosa, nas proximidades do ponto de captação de água das Estações de Tratamento que abastecem a universidade e parte da cidade de Viçosa. O poço de captação foi instalado com o intuito de analisar a dinâmica do fluxo da água subterrânea. A lacuna existente no estudo realizado em 2013, devido à falta de informações da porção mais alta da área, deu origem ao presente trabalho. Portanto, o objetivo dessa pesquisa foi analisar a influência de mais pontos de monitoramento no resultado da modelagem realizada anteriormente e, a qualidade da água do sistema de FM de lagoa para estudos de viabilidade da aplicação da técnica como alternativa efetiva de pré tratamento de água. A análise do fluxo foi realizada por meio do software Visual MODFLOW e a qualidade da água por meio de análises laboratoriais dos parâmetros oxigênio dissolvido, pH, T°, condutividade, turbidez, demanda bioquímica de oxigênio, fósforo total, nitrato, coliformes totais e Escheríchia coli. O modelo numérico foi construído com base no modelo conceitual formulado por meio das medições de nível d’água ao longo de um ano hidrológico, levantamento topográfico, teste de bombeamento, batimetria, condutividade hidráulica, recarga e balanço hídrico. A calibração foi realizada com base no valor do RMS Normalizado que foi igual a 26,73% para o período estacionário sem bombeamento e igual a 23,98% para o período estacionário com bombeamento. Cinco cenários foram simulados a partir do modelo com bombeamento: cenários 1, 2 e 3 considerando uma nova posição do poço de produção com vazões de 120 m3/dia, 150m3/dia e 90m3/dia respectivamente em um período de 43 dias (cenário 1) e 5 anos (cenários 2 e 3). Os RMS Normalizados encontrados para esses cenários foram 23,45%, 24,26% e 23,39%, respectivamente. Os cenários 4 e 5 consideraram o poço de bombeamento no mesmo local, porém com bombeamento de 150m3/dia e 90 m3/dia, resultando em um RMS Normalizado de 24,38% e 24,09%, respectivamente. Com relação às análises de qualidade da água, os resultados demonstram que os parâmetros turbidez, coliformes totais e E. coli foram os que apresentaram valores de remoção mais satisfatórios, com redução de mais de 90% após passagem pelo sistema de filtração em margem.

River bank filtration (RBF) is a simple technique that uses the natural material present on river margins to filter as filtration media. By pumping on a well, water is driven from a river or any water body throughout the sediments on its margins towards the collection well and being filtrated by physical, chemical and biological processes that remove pollutants. In Europe, RBF for urban areas supply have been used for more than 100 years. In Brazil, the study of this technique has began on 2006, Santa Catarina state. In Viçosa, the BF studies started in 2013. Monitoring wells installed at different distances from a pond margin located within Federal University of Viçosa campus. Pumping well was specifically installed for the purposes of the present research. Flow analysis was performed trough Visual Modflow ® and water quality was based on laboratory analysis of the following parameters: dissolved oxygen, HP, temperature, conductivity, turbidity, Oxygen Biochemical Demand (OBD), total phosphorus, nitrate, total coliforms and E. coli. The numerical model was based on a conceptual model developed specifically for this study and supported by: water level measurements during one hydraulic year, pumping test, topography, bathymetry, hydraulic conductivity tests, recharge and water balance. Calibration was performed for Normalized RMS, which was equal to 26.73% for stationary period and equal to 23.98% for pumping period. Five scenarios were simulated from the pumping model: scenarios 1, 2 and 3 considering a new pumping well with 120 m3/day, 150 m3/day and 90 m3/day flow pumping rates during 43 days (scenario 1) and 5 years (scenarios 2 and 3). Normalized RMS found for those scenarios were 23.45%, 24.26% and 23.39%, respectively. Scenarios 4 and 5 have considered a pumping well in the same place as the real tested well, but considering 150 m3/day and 90 m3/daily flow rates, so resulting in Normalized RMS equal to 24.38% and 24.09% respectively. Based on water quality analysis, turbidity, total coliform and E. coli were the one that have presented the best results, with water after river bank filtration presenting a reduction of more than 90% of those parameters when compared to water in the pond.