Simulação da operação de uma estação de tratamento de esgotos por lodos ativados com o modelo IWA-ASM3 (Activated Sludge Model n. 3) a partir de dados de monitoramento
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Data de Publicação: | 2021 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos) |
Texto Completo: | http://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9738 |
Resumo: | O tratamento de esgotos por lodos ativados é amplamente adotado em nível mundial, inclusive no Brasil, sendo uma alternativa robusta e confiável, capaz de produzir um efluente de alta qualidade. Nesse sentido, um modelo matemático capaz de simular a operação de uma estação de tratamento de esgotos (ETE) em escala real é oportuno, sendo útil para monitoramento, melhorias e otimização de recursos, bem como na tomada de decisões quanto a novos investimentos. Os modelos ASM da IWA são mundialmente reconhecidos, dentre os quais se destaca o ASM3, que abrange remoção de carbono, nitrogênio e sólidos suspensos. Sua aplicação, porém, exige a disponibilidade de dados que são obtidos com uso intensivo de laboratório, o que nem sempre é viável para a maioria das estações. O presente trabalho propôs a simulação da operação de uma ETE em escala real a partir de dados operacionais comuns e ensaios de monitoramento padrão a um número limitado de amostras, com o uso do ASM3, sendo selecionada a ETE São João-Navegantes, localizada em Porto Alegre/RS. Foram realizadas coletas de amostras durante 24 horas em três estações do ano – inverno, primavera e verão –, visando a obtenção de perfis afluentes heterogêneos. O fracionamento da DQO foi alcançado através do método STOWA, com algumas modificações necessárias para o presente caso. Após a configuração do modelo, as simulações foram realizadas em modo estacionário para a calibração e em modo dinâmico para a validação. Para comparação com os dados reais, calculou-se as médias dos resultados obtidos entre 48 e 96 horas nas simulações, para cada parâmetro avaliado. Para o efluente final, o erro para as formas nitrogenadas e alcalinidade em módulo resultou abaixo de 1 mg/L, para as três estações do ano em que houve ensaios. Para DQO e SST, de modo geral, o erro ficou entre 5 e 10 mg/L. Complementarmente, em modo estacionário, o resultado para DQO apresentou erro menor do que 5 mg/L para as campanhas de primavera e verão. Em modo dinâmico, o erro para DQO foi menor do que 5 mg/L na primavera, e para SST, menor do que 5 mg/L no verão. Concluiu-se que a metodologia permitiu a aplicação do ASM3 com resultados dentro de uma faixa de erro aceitável para os parâmetros monitorados, compatíveis com os padrões de lançamento vigentes e com o contexto da ETE, ressalvadas as limitações do próprio modelo e dos métodos utilizados. |
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2021-05-03T16:36:57Z2021-05-03T16:36:57Z2021-03-25Submitted by Tatiane Vieira da Costa (tatianec) on 2021-05-03T16:36:57Z No. of bitstreams: 1 Cristiano Costa de Souza_.pdf: 8584753 bytes, checksum: 93af1d5ce1f577649d9f3bf7d507f48a (MD5)Made available in DSpace on 2021-05-03T16:36:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cristiano Costa de Souza_.pdf: 8584753 bytes, checksum: 93af1d5ce1f577649d9f3bf7d507f48a (MD5) Previous issue date: 2021-03-25O tratamento de esgotos por lodos ativados é amplamente adotado em nível mundial, inclusive no Brasil, sendo uma alternativa robusta e confiável, capaz de produzir um efluente de alta qualidade. Nesse sentido, um modelo matemático capaz de simular a operação de uma estação de tratamento de esgotos (ETE) em escala real é oportuno, sendo útil para monitoramento, melhorias e otimização de recursos, bem como na tomada de decisões quanto a novos investimentos. Os modelos ASM da IWA são mundialmente reconhecidos, dentre os quais se destaca o ASM3, que abrange remoção de carbono, nitrogênio e sólidos suspensos. Sua aplicação, porém, exige a disponibilidade de dados que são obtidos com uso intensivo de laboratório, o que nem sempre é viável para a maioria das estações. O presente trabalho propôs a simulação da operação de uma ETE em escala real a partir de dados operacionais comuns e ensaios de monitoramento padrão a um número limitado de amostras, com o uso do ASM3, sendo selecionada a ETE São João-Navegantes, localizada em Porto Alegre/RS. Foram realizadas coletas de amostras durante 24 horas em três estações do ano – inverno, primavera e verão –, visando a obtenção de perfis afluentes heterogêneos. O fracionamento da DQO foi alcançado através do método STOWA, com algumas modificações necessárias para o presente caso. Após a configuração do modelo, as simulações foram realizadas em modo estacionário para a calibração e em modo dinâmico para a validação. Para comparação com os dados reais, calculou-se as médias dos resultados obtidos entre 48 e 96 horas nas simulações, para cada parâmetro avaliado. Para o efluente final, o erro para as formas nitrogenadas e alcalinidade em módulo resultou abaixo de 1 mg/L, para as três estações do ano em que houve ensaios. Para DQO e SST, de modo geral, o erro ficou entre 5 e 10 mg/L. Complementarmente, em modo estacionário, o resultado para DQO apresentou erro menor do que 5 mg/L para as campanhas de primavera e verão. Em modo dinâmico, o erro para DQO foi menor do que 5 mg/L na primavera, e para SST, menor do que 5 mg/L no verão. Concluiu-se que a metodologia permitiu a aplicação do ASM3 com resultados dentro de uma faixa de erro aceitável para os parâmetros monitorados, compatíveis com os padrões de lançamento vigentes e com o contexto da ETE, ressalvadas as limitações do próprio modelo e dos métodos utilizados.Wastewater treatment by activated sludge is widely adopted worldwide, including in Brazil, being a robust and reliable alternative, capable of producing a highquality effluent. Therefore, a mathematical model capable of simulating the operation of a sewage treatment plant (WWTP) on a full scale is relevant, being useful for monitoring, improving and optimizing resources, as well for decision making regarding new investments. The IWA ASM models are recognized worldwide, among which the ASM3 stand out, embracing the removal of carbon, nitrogenous and suspended solids. Its application, however, requires the availability of data that is obtained with intensive use of the laboratory for testing samples, which are not always feasible at most stations. The present work proposed the simulation of the operation of a full-scale WWTP from common operational data and standard monitoring tests to a limited number of samples, using ASM3, being selected the São João-Navegantes WWTP, located in Porto Alegre/Brazil. Sample collections were carried out for 24 hours in three seasons – winter, spring and summer –, aiming to obtain heterogeneous affluent profiles. COD fractions was achieved through the STOWA protocol, with some necessary modifications for the present case. After configuring the model, the simulations were performed in stationary mode for calibration and in dynamic mode for validation. For comparison with the actual data, averages for the results obtained between 48 and 96 hours in simulations were calculated for each evaluated parameter. For the final effluent, the error for nitrogen forms and alkalinity in modulus resulted below 1 mg/L, for the three seasons in which the tests were set. For COD and TSS, in general, the error was between 5 and 10 mg/L. In addition, in a stationary mode, COD error was smaller than 5 mg/L in the spring and summer campaigns. In dynamic mode, COD error was smaller than 5 mg/L in spring, and for TSS, smaller than 5 mg/L in summer. It was concluded that the methodology used allowed the application of ASM3 with results within an acceptable error range for the monitored parameters, compatible with the current standards for treated effluent and with the context of WWTP, with due regard for the limitations of the model itself and of the methods used.NenhumaSouza, Cristiano Costa dehttp://lattes.cnpq.br/1383059721484641Miranda, Luis Alcides SchiavoUniversidade do Vale do Rio dos SinosPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUnisinosBrasilEscola PolitécnicaSimulação da operação de uma estação de tratamento de esgotos por lodos ativados com o modelo IWA-ASM3 (Activated Sludge Model n. 3) a partir de dados de monitoramentoACCNPQ::Engenharias::Engenharia CivilModelos de lodos ativadosSimulação dinâmicaCalibraçãoActivated sludge modelsASMDynamic simulationCalibrationinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://www.repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/9738info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos)instname:Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS)instacron:UNISINOSORIGINALCristiano Costa de Souza_.pdfCristiano Costa de Souza_.pdfapplication/pdf8584753http://repositorio.jesuita.org.br/bitstream/UNISINOS/9738/1/Cristiano+Costa+de+Souza_.pdf93af1d5ce1f577649d9f3bf7d507f48aMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82175http://repositorio.jesuita.org.br/bitstream/UNISINOS/9738/2/license.txt320e21f23402402ac4988605e1edd177MD52UNISINOS/97382021-05-03 13:38:16.05oai:www.repositorio.jesuita.org.br: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 Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.repositorio.jesuita.org.br/oai/requestopendoar:2021-05-03T16:38:16Repositório Institucional da UNISINOS (RBDU Repositório Digital da Biblioteca da Unisinos) - Universidade do Vale do Rio dos Sinos (UNISINOS)false |
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