Dynamic modelling in effluent treatment stations using models: ASAL1 for activated sludge and ADM1 for UASB reactors focusing on systems behavioural analysis

Sanitary effluents pressure water resources regarding irregular and untreated dumps. This subject is based on the importance of new technologies development, capable of optimizing this process. Thus, the dynamic modelling of Activated Sludge Model 1 (ASAL1) for the activated sludge systems and Anaerobic Digestion Model 1 (ADM1) for the Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactors (UASB) present applicability in the prediction of sewage treatment plants’ behaviour, using the Sewage Treatment Optimization and Analysis over Time (STOAT) software. It is proposed to observe the behaviour of the system composed of UASB reactors in scenarios represented in STOAT, according to the mathematical model ADM1, as well as to analyse the ASAL1 model for activated sludge, both focused on Biochemical Oxygen Demand (BOD) removal. In order to do so, it was used monitoring data from an activated sludge station on a pilot scale, and data from a UASB reactors plant serving a city in Paraná. Then, the effluent profile data and the characteristics of the treatment methods used were calibrated and replicated in the STOAT for analysis considering the efficiency of the ASAL1 model and simulation of six possible scenarios with hydraulic retention times (HRT) of 7 and 12 hours, where the flow and concentration of pollutants in the UASB system varied. The calibration of the activated sludge system showed a variation of 7 mg/l for total BOD and 4 mg/l for the filtered BOD, while the parameter with the greatest variation was suspended solids with 30 mg/l. Regarding the calibration of the ADM1 model, the program is, on average, 10,64% less efficient than the actual treatment in removing pollutants. The scenarios studied would fit within the current legislation of treated sewage standards, except for ammoniacal nitrogen. To sum up, it was found that the software has a limited number of parameters that can be evaluated and, in addition, there was no significant difference between the HRTs. In this way, STOAT presents great potential of wastewater treatment optimization by dynamic models’ utilization.O tema de tratamento de efluentes sanitários é pautado pela importância do desenvolvimento de novas tecnologias capazes de otimizar esse processo, haja vista que há uma pressão por conservação de recursos hídricos. Os modelos dinâmicos Activated Sludge Model 1 (ASAL1) para o sistema de lodos ativados e Anaerobic Digestion Model 1 (ADM1) para os reatores de manta de lodo (UASB) apresentam aplicabilidade na previsão do comportamento de estações de tratamento de efluentes, por meio do software Sewage Treatment Optimization and Analysis over Time (STOAT). Propõe-se a observar o comportamento do sistema composto por reatores UASB em cenários representados no STOAT, segundo o modelo ADM1, bem como analisar brevemente o modelo ASAL1 para lodos ativados, ambos focados em remoção de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO). Para tanto, utilizou-se dados de monitoramento de uma estação em escala piloto de lodo ativado, e dados de uma estação de reatores UASB que atende um município paranaense. Em seguida, os dados de perfil dos efluentes e as características dos métodos de tratamento empregados foram calibrados e replicados no STOAT para então análise de calibração do modelo ASAL1 e realização da simulação de seis possíveis cenários com tempos de detenção hidráulica (TDH) de 7 e 12 horas, em que são variadas as vazões e concentrações de poluentes no sistema de reatores UASB, com modelo ADM1. A calibração do sistema de lodos ativados apresentou variação de 7 mg/l para a DBO total e 4 mg/l para a DBO filtrada, enquanto o parâmetro com maior variação foram os sólidos suspensos com 30 mg/l. Em relação a calibração do modelo ADM1, o programa apresenta, em média, tratamento de parâmetros 10,64% menos eficiente do que o real. Em suma, constatou-se que o software possui limitações de parâmetros que podem ser avaliados, devido aos modelos matemáticos empregados e que não houve diferença significativa entre os TDHs Dessa forma, STOAT apresenta potencial de utilização dos modelos dinâmicos na otimização de processos de tratamentos de efluentes