Avaliação e otimização de parâmetros do modelo ASM1 aplicadas à simulação de lodos ativados com dados de monitoramento de estação de tratamento de esgoto doméstico de grande porte

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Martins Júnior, Antônio Carlos de Oliveira
• Orientador(a): Benetti, Antônio Domingues
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Modelo ASM1; Lodo ativado; Modelagem matemática; Estação de tratamento de esgoto; Tratamento de esgoto doméstico
• Palavras-chave em Inglês: Mathematical modelling; Systematic calibration; Sensitivity analysis; Response surface methodology
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/229913

A universalização do tratamento de esgoto no Brasil ainda é um grande desafio. A modelagem matemática pode contribuir com o avanço científico e técnico do tratamento de esgotos com lodos ativados (LA), processo amplamente empregado em Estações de Tratamento de Efluentes (ETE) no país. Este estudo ofereceu uma configuração de parâmetros cinéticos e estequiométricos ótimos do modelo ASM1 para a modelagem utilizando dados de monitoramento padrão de ETE de grande porte situada no Brasil em região de clima subtropical. O processo de LA da ETE-SJNV foi modelado com ASM1, Version 3 e o simulador STOAT©. Dados médios de monitoramento (2018 e 2019) foram usados após o tratamento de registros ausentes e censurados e a avaliação de outliers. Adotaram-se relações teóricas no fracionamento da composição do afluente, padrão de simulação sinusoidal (amplitude=30%) e o descarte do LA com tempo de bombeamento variável. Os parâmetros cinéticos e estequiométricos do ASM1 foram avaliados e otimizados com análise de sensibilidade e Metodologia de Superfície de Resposta (MSR), visando erro mínimo de previsão para as variáveis alvo da modelagem: SST, DQO e NH3 efluentes. Na simulação inicial foram obtidos altos erros de previsão (SST: -57,47%; DQO: -45,52%; e NH3: -88,61%), que justificaram a calibração e validação do ASM1. Foram identificados seis parâmetros sensíveis para o ASM1: YH, YA, μA, KNH, bA e kOA. YH afetou principalmente SST e DQO e os outros parâmetros afetaram NH3. As previsões dos modelos de regressão (MSR) e das simulações apresentaram forte correlação (R²>97%). Os valores ótimos estimados foram: YH: 0,9903; YA: 0,2575; μA: 0,012; KNH: 1,4; bA: 0,0054; e kOA: 0,4536. O ASM1 foi calibrado gerando previsões precisas de SST, DQO e NH3 efluentes em condições específicas de modelagem. Na validação foram obtidos altos erros de previsão para SST e DQO, que estão relacionados com o aumento de YH pela otimização. Os parâmetros ótimos, principalmente os que afetaram as previsões de NH3, são base para explorar aplicações do ASM1 na modelagem utilizando dados de monitoramento padrão de ETE de grande porte situada no Brasil em região de clima subtropical. Recomenda-se avaliar o valor ótimo determinado para YH, a simulação dinâmica e diferentes amplitudes, métodos de descarte de LA e períodos de simulação.