Integração de modelos de emissão e dispersão para avaliação de impacto odorante em lagoas de estabilização: Integration of emission and dispersion models for assessing odour impact in stabilisation ponds

Abstract

A redução constante das zonas de amortecimento ao redor das estações de tratamento de esgoto (ETE) tem evidenciado, ao longo dos últimos anos, a problemática das emissões odorantes e seus impactos sobre os receptores. O impacto odorante proveniente dessas instalações é influenciado por diversos fatores, incluindo características da fonte emissora, condições meteorológicas, variabilidade dos compostos, topografia, entre outros. O uso de modelos de emissão e dispersão para prever o impacto odorante tornou-se uma abordagem amplamente adotada. Entretanto, a prática comum de adotar emissões constantes na modelagem de odores, devido à dificuldade de medições in loco, especialmente em superfícies líquidas passivas, pode induzir a erros propagados aos modelos de dispersão, resultando em estimativas imprecisas das distâncias de separação e comprometendo a prevenção adequada dos impactos nos receptores. A modelagem de dispersão de odores deve refletir a realidade e fornecer subsídios confiáveis para a tomada de decisões. Nesse sentido, a adoção de emissões variáveis e mais realistas é crucial para uma análise acurada do impacto odorante. O objetivo desta pesquisa é investigar a sensibilidade da integração entre modelos de emissão e dispersão atmosférica, considerando emissões variáveis influenciadas por condições meteorológicas. Além dessas variações, o estudo também avalia a influência das condições topográficas e de projeto. Foram selecionados dois compostos odorantes, metil mercaptana e ácido valérico, representativos do comportamento físico-químico das emissões de ETE, com dominância em fases líquida e gasosa. A análise foi conduzida utilizando modelos amplamente reconhecidos, como WATER9, Mackay e Yeun (1983), Prata-Brutsaert (revisão do modelo Brutsaert de 1975) e AERMOD. Os resultados demonstram que a adoção de emissões variáveis ao longo do tempo é essencial para uma avaliação precisa das áreas de impacto odorante. Compostos com volatilização predominante em fases distintas apresentam contribuições diferenciadas nas emissões. Fatores muitas vezes negligenciados, como o desenvolvimento da camada limite interna e a mudança de rugosidade entre superfícies de terra e água, influenciam diretamente a dimensão das áreas impactadas. A integração de múltiplos processos de emissão e variáveis ambientais se mostra necessária para uma modelagem mais robusta. As conclusões deste estudo fornecem uma base sólida para o desenvolvimento de diretrizes mais rigorosas e regulamentações sobre a modelagem de odores em ETE. Esses achados têm potencial para influenciar significativamente futuras pesquisas, orientando o desenvolvimento de estratégias mais eficazes para a mitigação de odores e contribuindo para o aprimoramento da sustentabilidade ambiental das instalações de tratamento de esgoto.

Abstract: The constant reduction of buffer zones around Wastewater Treatment Plants (WWTP) has highlighted, over recent years, the issue of odorous emissions and their impacts on receptors. The odour impact from these installations is influenced by various factors, including the characteristics of the emission source, meteorological conditions, compound variability, topography, among others. The use of emission and dispersion models to predict odour impact has become a widely adopted approach. However, the common practice of assuming constant emissions in odour modelling, due to the difficulty of on-site measurements, especially over passive liquid surfaces, can lead to errors being propagated through dispersion models, resulting in inaccurate estimates of separation distances and compromising the effective prevention of odour impacts on receptors. Odour dispersion modelling must reflect reality and provide reliable support for decision-making; thus, the adoption of variable and more realistic emissions is crucial for accurate odour impact analysis. The aim of this research is to investigate the sensitivity of the integration between emission and atmospheric dispersion models, considering variable emissions influenced by meteorological conditions. In addition to these variations, the study also evaluates the influence of topographical and design conditions. Two odorous compounds were selected, methyl mercaptan and valeric acid, representing the physicochemical behaviour of emissions from WWTP, with dominance in both liquid and gaseous phases. The analysis was conducted using widely recognised models such as WATER9, Mackay and Yeun (1983), Prata-Brutsaert (a revision of Brutsaert?s 1975 model), and AERMOD. The results demonstrate that adopting variable emissions over time is essential for accurate evaluation of odour impact areas. Compounds with volatilisation dominated by different phases contribute differently to emissions. Neglected factors, such as the development of the internal boundary layer and changes in surface roughness between land and water, directly influence the extent of impacted areas. Integrating multiple emission processes and environmental variables proves necessary for more robust modelling. The conclusions of this study provide a solid foundation for developing more rigorous guidelines and regulations regarding odour modelling in WWTP. These findings have the potential to significantly influence future research, guiding the development of more effective odour mitigation strategies and contributing to the enhancement of the environmental sustainability of sewage treatment facilities.