Resultados
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8ª Coferência Nacional de Ambiente, 27-29 de Outubro de 2004, Lisboa 1 Isabel Espírito Santo, 1 Edite Fernandes, 1 Madalena Araújo, 2 Eugénio Ferreira 1 Systems and Production Department, 2 Center of Biological Engineering Minho University, Braga, Portugal 1 {iapinho;emgpf;mmaraujo}@dps.uminho.pt, 2 [email protected] 0 i in a r V Q Apresenta-se um problema de optimização relacionado com um processo biológico de tratamento de águas residuais, em que se pretende minimizar uma função custo de um sistema de lamas activadas, constituído por um tanque arejador e um sedimentador secundário. A função foi obtida a partir de dados reais e os modelos utilizados foram o ASM1 para as lamas activadas e um ponto de separação simples sem clarificação perfeita para a sedimentação. Utilizou- se o pacote de software LOQO como ferramenta de optimização e o AMPL como linguagem de codificação do problema. Resultados Pode concluir-se que a qualidade do efluente exigida influencia directamente os custos, quer de operação, quer de investimento de uma ETAR, isto é, quanto mais exigente for a qualidade do efluente, mais elevado será o custo. O parâmetro que mais influencia o desenho da ETAR é a CQO exigida ao efluente. CQO (g/m 3 ) SST (g/m 3 ) V a (m 3 ) G S (m 3 /d NPT) r Q ef (m3/d) Custo total (milhões €) Iterações LOQO(*) 50 33.2 886 8735 1.65 1970 4.8 39 60 33.2 911 4796 1.41 1970 3.2 57 70 33.2 905 2641 1.74 1970 2.2 58 80 33.2 890 933 1.85 1970 1.2 60 85 34.8 876 503 1.87 1971 0.9 49 85.4 35.0 874 503 1.87 1971 0.9 47 Referências M. Henze, C. P. L. Grady Jr, W. Gujer, G. V. R. Marais and T. Matsuo. Activated Sludge Model no 1 Technical Report. IAWPRC Task Group on Mathematical Modeling for Design and Operation of Biological Wastewater Treatment, London, 1986. R. J. Vanderbei. LOQO user’s manual, version 3.10, Technical Report SOR-97-08, Princeton University, 2003. O Modelo Restrições 1. Balanços mássicos no tanque arejador é a concentração de cada componente – S S , S O , S NO , S ND , S NH , S ,X ND . r i é a taxa de conversão de cada composto (modelo ASM1). 2. Variáveis compostas Em sistemas reais, algumas das variáveis anteriores não estão disponíveis e por isso são usadas variáveis compostas que estão disponíveis de imediato – X, S, CQO, SSV, SST, CBO, TKN, N . 3. Restrições de qualidade Estas são impostas por lei nas variáveis CQO, SST e N no efluente. 4. Balanços mássicos e aos caudais em torno do sistema O modelo requer balanços à matéria suspensa, à matéria dissolvida e caudais. 5. Limites simples Todas as variáveis são não negativas e algumas têm limites operacionais (SST, HRT, K L a, S alk ). Função objectivo O objectivo é minimizar uma função custo obtida a partir de dados reais: (*) não admissibilidade primal e dual ≤10 -5 e 2 dígitos de concordância entre a função primal e a dual. Clarificador (ponto sim ples) A rejador (RPA) Influente Efluente Reciclagem de lam as X Q X ent Q ent Q inf X inf X ef Q ef (r) X r Q r Q w 0 1 2 3 4 5 6 7 8 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 Lim ite im posto à C Q O no efluente C u sto to tal (m ilh õ es d e eu r 0 200 400 600 800 1000 1200 Ín d ice d e q u alid ad TC IQ 62 . 0 10 10 07 . 1 62 . 0 07 . 1 7737 02 . 0 01 . 0 6 . 148 7737 6 . 148 S a S a G i 1 i 1 V G V TC Optimização de um processo biológico de tratamento de águas residuais 0 i in a r V Q
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Optimização de um processo biológico de tratamento de águas residuais. - PowerPoint PPT Presentation
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8ª Coferência Nacional de Ambiente, 27-29 de Outubro de 2004, Lisboa
1Isabel Espírito Santo, 1Edite Fernandes, 1Madalena Araújo, 2Eugénio Ferreira
1Systems and Production Department, 2Center of Biological EngineeringMinho University, Braga, Portugal
1{iapinho;emgpf;mmaraujo}@dps.uminho.pt, [email protected]
0 iina
rV
Q
Apresenta-se um problema de optimização relacionado com um processo biológico de tratamento de águas residuais, em que se pretende minimizar uma função custo de um sistema de lamas activadas, constituído por um tanque arejador e um sedimentador secundário. A função foi obtida a partir de dados reais e os modelos utilizados foram o ASM1 para as lamas activadas e um ponto de separação simples sem clarificação perfeita para a sedimentação. Utilizou-se o pacote de software LOQO como ferramenta de optimização e o AMPL como linguagem de codificação do problema.
ResultadosPode concluir-se que a qualidade do efluente exigida influencia directamente os custos, quer de operação, quer de investimento de uma ETAR, isto é, quanto mais exigente for a qualidade do efluente, mais elevado será o custo. O parâmetro que mais influencia o desenho da ETAR é a CQO exigida ao efluente.
CQO (g/m3)
SST (g/m3)
Va
(m3)
GS
(m3/d NPT)
r Qef
(m3/d)
Custo total (milhões €)
Iterações LOQO(*)
50 33.2 886 8735 1.65 1970 4.8 39
60 33.2 911 4796 1.41 1970 3.2 57
70 33.2 905 2641 1.74 1970 2.2 58
80 33.2 890 933 1.85 1970 1.2 60
85 34.8 876 503 1.87 1971 0.9 49
85.4 35.0 874 503 1.87 1971 0.9 47
ReferênciasM. Henze, C. P. L. Grady Jr, W. Gujer, G. V. R. Marais and T. Matsuo. Activated Sludge Model no 1 Technical Report. IAWPRC Task Group on Mathematical Modeling for Design and Operation of Biological Wastewater Treatment, London, 1986.
R. J. Vanderbei. LOQO user’s manual, version 3.10, Technical Report SOR-97-08, Princeton University, 2003.
O ModeloRestrições1. Balanços mássicos no tanque arejador
é a concentração de cada componente – SS, SO, SNO, SND, SNH, Salk, XI, XBH, XBA, XS, XP,XND. ri é a taxa de conversão de cada composto (modelo ASM1).
2. Variáveis compostasEm sistemas reais, algumas das variáveis anteriores não estão disponíveis e por isso são usadas variáveis compostas que estão disponíveis de imediato – X, S, CQO, SSV, SST, CBO, TKN, N.
3. Restrições de qualidadeEstas são impostas por lei nas variáveis CQO, SST e N no efluente.
4. Balanços mássicos e aos caudais em torno do sistemaO modelo requer balanços à matéria suspensa, à matéria dissolvida e caudais.
5. Limites simplesTodas as variáveis são não negativas e algumas têm limites operacionais (SST, HRT, KLa, Salk).
Função objectivoO objectivo é minimizar uma função custo obtida a partir de dados reais:
(*) não admissibilidade primal e dual ≤10-5 e 2 dígitos de concordância entre a função primal e a dual.
Clarificador(ponto simples)
Arejador(RPA)
Influente Efluente
Reciclagem de lamas
X
Q
Xent
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Qinf Xinf Xef
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(r)
XrQr
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0
1
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45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Limite imposto à CQO no efluente
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