Análises da Incerteza e da Sensibilidade do Processo Biológico de Lamas Ativadas, Avaliação do

2.4.1. Análises da incerteza e da sensibilidade

Os sistemas de tratamento de águas residuais caraterizam-se pela ocorrência de reações químicas, bioquímicas e físicas, e também pelo elevado grau de incerteza, devido a flutuações encontradas em diversos parâmetros:

(1) Caudal de água residual afluente;

(2) Caraterísticas (composição) qualitativas do afluente, condições atmosféricas, tais como a temperatura, a precipitação e o vento;

(3) Comportamento dos equipamentos e instrumentos, incluindo os sistemas de supervisão e automação;

(4) Erros ou lapsos humanos.

Para tal, é importante avaliar o nível de confiança dos resultados obtidos através de simulações (cálculos hipotéticos), para tomar decisões na operação e controlo do sistema. As incertezas num sistema de tratamento biológico podem ser divididas em 3 categorias: (1) incertezas subjetivas (dados utilizados para os cálculos, tais como produção específica de lamas, a concentrações de MLSS nas lamas decantadas ou recirculadas); (2) incertezas estruturais, as associadas com a simplificação dos cálculos, por exemplo, a omissão de SST no efluente final, operação constante, razão entre MLVSS e MLSS constante, sem influência atribuída à temperatura ou substâncias tóxicas e (3) incertezas aleatórias, que ocorrem esporadicamente, tais como a avaria de equipamentos ou instrumentos. As análises de sensibilidade permitem identificar e quantificar as combinações individuais entre as incertezas de inputs e output.

Dos parâmetros considerados nos cálculos de dimensionamento ou avaliação do comportamento do processo de lamas ativadas, a taxa específica de crescimento de biomassa heterotrófica (YH), é a mais sensível, independente dos cenários de simulação [24]. Para águas

residuais domésticas considera-se YH = 0,6 g SSV/g CBO [3]. De facto é compreensível que o

O processo de tratamento na ETAR pode ser estudado, apenas quando os dados disponíveis são válidos. Uma investigação publicada em Water Research, em 2001, feita na ETAR de Hardenburg na Holanda, com um caudal afluente de 6850 m3/d, concluiu que (1) o tempo de residência de lamas (idade de lamas), um parâmetro de operação prática, é extremamente importante para avaliação do funcionamento; e (2) a verificação, via balanço de massa, dos dados operativos é mais crítico que os valores de parâmetros cinéticos.

Fisicamente, um processo de lamas ativadas apresenta simplesmente 3 opções práticas de controlo, nomeadamente, (1) o grau de arejamento (concentração de OD), (2) o caudal de recirculação de lamas decantadas e (3) a remoção de lamas em excesso. O controlo do arejamento é o mais significativo em termos económicos, sendo normalmente o mais simples uma vez que o sensor de OD faz a monitorização e regulariza-se em tempo real o equipamento de oxigenação. As outras duas opções estão intimamente ligadas com as concentrações de sólidos e com as caraterísticas biológicas das lamas, sendo complexa a sua determinação.

Considerando o tempo de resposta à perturbação não hidráulica no processo de lamas ativadas, que é contado em dias, do ponto de vista prática, medições em linha das caraterísticas de lamas são desnecessárias. No entanto, análises de MLSS e decantabilidade das lamas no arejamento e no decantador devem ser realizadas diariamente, utilizando métodos simplificados que permitem rápidas determinações por operadores sem elevada qualificação técnica. As

análises das caraterísticas do afluente e efluente, devem ser efetuadas com intervalos de 2 – 3 dias, permitindo calcular a eficácia de tratamento.

No Anexo A.1, apresentam-se os parâmetros utilizados nos cálculos para verificação do comportamento dum processo de lamas ativadas e as inter-relações entre eles. Para validação dos cálculos interrelacionados, os dados de medição de caudal e os resultados analíticos devem ser válidos. Uma prática para verificação dos dados é através de contagem dos inventários das lamas, ou seja balanço de massa das quantidades de lamas [17].

2.4.2. Avaliação do comportamento

Ao longo da linha de tratamento devem ser efetuadas um conjunto de análises, laboratoriais ou no terreno, em vários pontos de amostragem aos parâmetros que caraterizam o efluente. É de salientar, que estas análises não servem para controlo prático de funcionamento da ETAR. Os

resultados das análises conjuntamente com os dados de registo de caudais, de consumo de energia, água e reagentes, de produção de subprodutos e de serviço de manutenção, permitem:

(1) avaliar o efluente em termos de qualidade, conhecer a eficiência da depuração, assim como verificar situações anómalas, tais como descargas imprevistas;

(2) quantificar o comportamento da ETAR, etapa a etapa, ao longo o período de funcionamento, apresentando a evolução da circunstância da ETAR;

(3) planear as ações mais vantajosas de manutenção e melhoria com estabelecimento da prioridade e grandeza de investimento;

(4) cumprir as exigências legais estipuladas na licença de descarga e serem utilizados parcialmente para elaboração de relatórios periódicos destinados para a divulgação ao público.

2.4.2. Prática de controlo

Como referido, na prática recorre-se, a alguns métodos no sentido de corrigir diversas situações anómalas que possam ocorrer com o tratamento de lamas ativadas. Alguns dos procedimentos mais práticos e habituais, relacionam-se com o controlo do arejamento, o ajuste do caudal de recirculação e da purga de lamas.

(1) Recirculação de lamas decantadas

A recirculação de lamas é um dos parâmetros mais importantes para controlar o funcionamento do processo biológico de lamas ativadas. Este parâmetro torna o processo de lamas ativadas exequível, pois mantêm uma concentração suficiente de microrganismos biologicamente ativos no tanque de arejamento [1], controlando a concentração MLSS e assegurando a continuação do tratamento.

Para a determinação do caudal de recirculação, Qr, aplica-se o balanço de massas (Figura 2)

ao reator biológico, tal como mostra a Equação (2.13).

Qa× Xv,a+ Qr× Xv,u= (Qa+ Qr) × Xv,r (2.13)

Como a concentração Xv,a é relativamente reduzida, quando comparada com a de Xv,u e

X_v,r, obtém-se a Equação (2.14).

(2) Remoção de lamas em excesso

Uma fração de lamas deve ser removida frequentemente, para manter um nível de MLSS constante no sistema. Para determinação da quantidade de lamas a ser desperdiçada, devem avaliar-se três parâmetros fundamentais, a idade das lamas, a concentração de MLSS e a razão F/M [4], cujas relações podem ser observadas a partir das definições matemáticas dos parâmetros relevantes.