Matesun, J., Mazivila, C., Ikumi, D.S. (2021). The development of a calibration methodology for a realistic primary settling tank (PST) model. Journal of Water Process Engineering 40, 101936. (link)

 

Título

The development of a calibration methodology for a realistic primary settling tank (PST) model

(O desenvolvimento de uma metodologia de calibração para um modelo realista de tanque primário de decantação (PST)

 

Resumo

The previous models that replicated primary sedimentation units assumed that all the total settleable solids (TSS) components settled at the same velocities. These assumptions resulted in poor predictions of primary sludge characteristics and anaerobic digestion (AD) model. With the accurate knowledge of PS compositions, the settled wastewater that leads to the activated sludge (AS) system can be determined using the principles of material mass balance. The mass balance is achieved by consolidating the known compositions of raw wastewater and primary sludge (PS) hereby allow accurate tracking of elements along the entire WRRF when using the model for design and optimised operation of WRRF systems. In this investigation, the raw wastewater entering the water and resource recovery facility (WRRF) via the PST is comprehensively characterising the TSS. The TSS was categorised into inorganic settleable solids (ISS), biodegradable particulate organics (BPO) and unbiodegradable particulate organics (UPO), each with five settling velocity distribution profiles. The BPO is further defined in terms of its elemental composition and hydrolysis rate kinetic constants to allow for accurate prediction of the AD system performance when linked to the virtual PST. To achieve this, the study introduced the (i) modification of the University of Cape Town Primary Sedimentation Unit (UCTPSU) model of (Polorigni et al., 2021), by the inclusion of hydrolysis and acid fermentation bioprocesses, and (ii) calibration of the UCTPSU model. The calibration was conducted through the (a) performance of a sensitivity analysis on the modified UCTPSU model and (b) the utilisation of the data generated from settleometer and augmented bio-methane potential (ABMP) tests.

 

TRADUÇÃO LIVRE

Os modelos anteriores que replicaram unidades de sedimentação primária assumiram que todos os componentes dos sólidos sedimentáveis ​​totais (TSS) assentaram nas mesmas velocidades. Essas suposições resultaram em previsões ruins das características primárias do lodo e do modelo de digestão anaeróbica (AD). Com o conhecimento preciso das composições do PS, o efluente sedimentado que leva ao lodo ativado(AS) pode ser determinado usando os princípios do balanço de massa do material. O balanço de massa é obtido pela consolidação das composições conhecidas de águas residuais brutas e lodo primário (PS), permitindo assim o rastreamento preciso de elementos ao longo de todo o WRRF ao usar o modelo para projeto e operação otimizada de sistemas WRRF. Nesta investigação, as águas residuais brutas que entram na instalação de recuperação de água e recursos (WRRF) através do PST caracterizam de forma abrangente o TSS. O TSS foi categorizado em sólidos sedimentáveis ​​inorgânicos (ISS), orgânicos particulados biodegradáveis ​​(BPO) e orgânicos particulados não biodegradáveis ​​(UPO), cada um com cinco velocidades de sedimentaçãoperfis de distribuição. O BPO é ainda definido em termos de sua composição elementar e constantes cinéticas da taxa de hidrólise para permitir uma previsão precisa do desempenho do sistema AD quando vinculado ao PST virtual. Para conseguir isso, o estudo introduziu a (i) modificação do modelo da Unidade Primária de Sedimentação da Universidade da Cidade do Cabo (UCTPSU) de (Polorigni et al., 2021), pela inclusão de bioprocessos de hidrólise e fermentação ácida, e (ii) calibração do modelo UCTPSU. A calibração foi realizada através da (a) realização de uma análise de sensibilidade no modelo UCTPSU modificado e (b) da utilização dos dados gerados a partir de testes de sedimentômetro e potencial aumentado de biometano (ABMP).

 

Artigo publicado no site ScienceDirect, no The Journal of Water Process Engineering (JWPE).