Simulação numérica aplicada ao tratamento de efluentes

Trabalho final de Mestrado para a obtenção de grau de Mestre em Engenharia Química e BiológicaA existência de estações de tratamentos de águas residuais (ETAR) é, nos dias de hoje, fundamental na medida em que permite, reduzir a poluição ambiental associada às águas e, também, a reutilização da água tratada para diversos fins. A constante necessidade de cumprir os limites de descargas nos meios recetores conduziu a um melhoramento nas técnicas e processos de tratamento de efluentes, nomeadamente, nos processos biológicos. O processo por lamas ativadas é um processo amplamente utilizado para a remoção de poluentes orgânicos presentes nas águas residuais, pelo que um estudo mais intensivo sobre estes tratamentos resultou na publicação de uma série de conceitos e pressupostos, através de modelos numéricos. A modelação numérica de processos de tratamento de águas residuais e a utilização de ferramentas de simulação numérica têm sido largamente utilizadas, a nível mundial, por exemplo em investigação, desenvolvimento de processos, atividade de consultoria e igualmente por entidades reguladoras, na medida em que os auxiliam no planeamento, dimensionamento e análise do comportamento de infraestruturas de tratamento. No presente trabalho, recorreu-se ao software de simulação GPS-X (versão 6.0) para implementar o esquema de tratamento da ETAR de Beirolas. O objetivo deste trabalho é verificar a aplicabilidade de modelos numéricos na simulação de unidades de tratamento de efluentes e avaliar a resposta dos diferentes modelos, assim como a influência na alteração de características das águas afluentes no comportamento dos modelos. Os resultados obtidos permitiram concluir que os modelos numéricos podem ser utilizados para prever a resposta dos sistemas biológicos e as suas perturbações. Conclui-se ainda que o comportamento, dos modelos estudados (ASM1, ASM2d, ASM3 e mantis), é semelhante, contudo deve-se referir que devido à complexidade do modelo e a falta de informação experimental sobre as características do efluente, não permitiram efetuar uma completa caracterização e calibração do caso de estudo, e toda a informação disponível sobre as características físico-químicas da água foram baseadas em estimativas de concentrações de carências de oxigénio e sólidos suspensos.The existence of waste water treatment plants (WWTP) is nowadays very important as it allows reducing water pollution and also the reuse of treated water for various purposes. The constant need to meet the discharge limits in receiving waterbodies led to an improvement in the techniques and effluent treatment processes, particularly in biological processes. The activated sludge process is a biological process widely used for the removal of organic pollutants in wastewater, so a more intensive study of these treatments led to the publication of a series of concepts and assumptions, based on numerical models. The numerical modeling of wastewater treatment processes and the use of software simulation tools have been widely used worldwide, for example in research, development processes, and also consulting firms and governing organizations, assisting in the planning, design and behavior analysis of treatment facilities. In this study, a WWT simulator (GPS-X (version 6.0)) was used to implement the treatment layout of Beirolas’s WWTP. The main goal of this work is to verify the applicability of the models in wastewater treatment and to evaluate the behavior between different models and its influence in changing characteristics of the wastewater in operating models. The result obtained allows concluding that numerical models can be used to predict the response of biological systems and adverse disturbances. Also, it is possible to conclude that the behavior of the different models (ASM1, ASM2d, ASM3 e mantis) is similar, however it should be noted that due to the complexity of the WWTP and the lack of information about the characteristics of the effluent, the characterization and calibration of models are approximate, and therefore all available information on the chemical characteristics of water was based on estimates of concentrations of oxygen demand and suspended solids