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Title: Estimação da taxa de consumo de oxigênio com filtro de Kalman e acionamento PWM da aeração em sistemas de lodo ativado
Authors: Silva, Francisco Jadilson dos Santos
Keywords: Taxa de consumo de oxigênio;Oxigênio dissolvido;Controle PWM;Estimação;Respirômetro
Issue Date: 21-Dec-2018
Citation: SILVA, Francisco Jadilson dos Santos. Estimação da taxa de consumo de oxigênio com filtro de Kalman e acionamento PWM da aeração em sistemas de lodo ativado. 2018. 74f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e de Computação) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Abstract: The oxygen uptake rate (OUR) is a key variable in activated sludge processes for the biological wastewater treatment. It has been used to model and optimize the process; to monitor the quality and efficiency of the treatment; to indicate toxic elements in the treatment units and to activate alarms; among other applications. The OUR is usually measured by using respirometers, devices based on some technique to measure the rate at which the activated sludge consumes the dissolved oxygen (DO) available in the liquid. In these systems, the DO concentration must be controlled to ensure an adequate level of oxygen to the microorganisms and to avoid energy waste. The objective of this work is to propose and implement a method for the estimation of the OUR, while the DO concentration is maintained around a constant reference value by using aquarium air pumps driven by a PWM control signal. Numerical simulations and experiments conducted in a laboratory scale activated sludge reactor are used to evaluate the proposed method and the results confirm its validity.
Portuguese Abstract: A taxa de consumo de oxigênio (TCO) é uma variável chave nos processos de lodo ativado para o tratamento biológico de águas residuais. Ela tem sido utilizada para modelar e otimizar o processo; para monitorar a qualidade e a eficiência do tratamento; para indicar a presença de elementos tóxicos nas unidades de tratamento e acionar alarmes; entre outras aplicações. A TCO é normalmente medida por meio de respirômetros, equipamentos baseados em alguma técnica para medir a taxa na qual o lodo ativado consome o oxigênio dissolvido (OD) disponível no líquido. Nesses sistemas, a concentração de OD deve ser controlada para garantir um nível adequado de oxigênio aos microrganismos e evitar o desperdício de energia nos aeradores. O objetivo deste trabalho é propor e implementar um método para a estimação da TCO, enquanto a concentração de OD é mantida em torno de uma referência constante por meio de bombas de ar acionadas por um sinal de controle PWM. Simulações numéricas e experimentos conduzidos em um reator de lodo ativado em escala de laboratório são utilizados para avaliar o método proposto e os resultados obtidos comprovam a sua validade.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/26772
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