Author(s): Silva, Andreia Daniela Machado da
Date: 2014
Persistent ID: http://hdl.handle.net/10400.22/5600
Origin: Repositório Científico do Instituto Politécnico do Porto
Subject(s): Águas Residuais; Amostragem; Monitorização; Otimização; Sensores/Sondas; Wastewaters; Sampling; Monitoring; Optimization; Sensors/Probes
Mestrado em Engenharia Química - Tecnologias de Protecção Ambiental
A presente tese tem como objeto de estudo a ETAR de Rabada, explorada pela TRATAVE, Tratamento de Águas Residuais do Ave, S.A., empresa responsável pela gestão do Sistema Integrado de Despoluição do Vale do Ave (SIDVA). A ETAR de Rabada situa-se em Burgães, concelho de Santo Tirso, tendo sido projetada para tratar os efluentes de Guimarães, Santo Tirso, Famalicão e Trofa. Possui uma capacidade de tratamento instalada, de acordo com o projeto, de 24.881 m3/dia e 165.873 habitantes equivalentes (150 L/hab/d), combinando na sua linha de tratamento processos biológicos, físicos e químicos. Os principais objetivos do trabalho desenvolvido na ETAR de Rabada foram a otimização da operação de amostragem e o estudo da viabilidade da monitorização por sensores/sondas. Para atingir os objetivos propostos, foi feito o acompanhamento do processo de tratamento, no período compreendido entre março e setembro de 2014. A otimização da amostragem compreendeu a análise estatística e espetral da carência química de oxigénio (CQO) no efluente bruto, para determinação da frequência de amostragem. O estudo de viabilidade da monitorização por sensores/sondas compreendeu, por sua vez, a comparação das medições dos(as) sensores/sondas com valores de referência obtidos a partir dos métodos analíticos tradicionais e/ou instrumentação portátil, utilizando uma abordagem estatística. Os parâmetros e os(as) sensores/sondas estudados(as) foram: a condutividade pela HACH LANGE 3798-S sc; o pH e a temperatura pelo HACH LANGE pHD Sensor; o pH pela ATI A15/72/75; o oxigénio dissolvido pelos HACH LANGE LDO Sensors; os sólidos suspensos totais pela HACH LANGE SOLITAX sc; e os sólidos suspensos totais, os nitratos, as carências química e bioquímica de oxigénio pela S::CAN spectro::lyserTM III. Os pontos de monitorização foram, respetivamente, os canais de Parshall, o tanque de neutralização, as bacias de arejamento e o efluente final. O último pico significativo da estimativa do espetro da CQO ditou que a ETAR de Rabada deve fixar como frequência mínima de amostragem uma amostra por hora. À exceção da monitorização da temperatura pelo HACH LANGE pHD Sensor, verificou-se que os(as) sensores/sondas não são estatisticamente equivalentes aos métodos analíticos tradicionais e/ou instrumentação portátil utilizada. Verificou-se que as medições dos(as) sensores/sondas estão sujeitos(as) a desvios, o que sugeriu uma forte influência dos efeitos das matrizes. Experimentalmente observou-se que as condições impostas são igualmente fatores de dispersão, uma vez que influenciam os tempos de resposta dos(as) sensores/sondas. Os resultados do sensor HACH LANGE pHD e das sondas ATI A15/72/75 e HACH LANGE SOLITAX sc mostraram, por sua vez, que os desvios são compensados pelas operações de calibração e ajustamento, o que permitiu concluir que a instrumentação para medição em linha deve ser alvo de manutenção regular.
The study object of the present thesis is Rabada Waste Water Treatment Plant (WWTP), explored by TRATAVE, Tratamento de Águas Residuais do Ave, S.A, Vale do Ave Pollution Remediation (VAPR) management responsible enterprise. Rabada WWTP is located at Burgães, Santo Tirso town hall, it was projected to treat Guimarães, Santo Tirso, Famalicão and Trofa effluent. According to its project, it has a 24.881 m3/day flowrate and 165.873 equivalent inhabitants (150 L/inhab/d) installed treatment capacity, combining in its treatment line chemical, physical and biological processes. The main objectives of the developed work at Rabada WWTP were the sampling operation optimization and sensors/probes monitoring viability study. To achieve the proposed objectives, it was followed up its process treatment, between March and September of 2014. The sampling optimization consisted on the raw wastewater chemical oxygen demand (COD) statistical and spectral analysis, in order to determine the sampling frequency. The sensors/probes monitoring viability study consisted on the comparision between the probes measurements and the traditional analytical procedures and/or portable instrumentation measurements, using a statistical approach. The studied parameters and sensors/probes were: conductivity by HACH LANGE 3798-S sc; pH and temperature by HACH LANGE pHD Sensor; pH by ATI A15/72/75; dissolved oxygen by HACH LANGE LDO Sensors; total suspended solids by HACH LANGE SOLITAX sc; and total suspended solids, nitrates, chemical and biochemical oxygen demands by S::CAN spectro::lyserTM III. Monitoring points were, respectively, Parshall channels, neutralization tank, aeration basins and final effluent. The last significant peak of the COD estimated spectrum dictated that Rabada WWTP must set as minimum sampling frequency one sample per hour. Except HACH LANGE pHD Sensor temperature monitoring, it was found that sensors/probes and the traditional analytical procedures and/or portable instrumentation aren´t statistically equivalent. It was found that sensors/probes measurements are subject to drifts, which suggested a strong influence from the matrix effects. Experimentally it was observed that the imposed conditions are dispersion factors also, since they influence sensors/probes response times. HACH LANGE pHD Sensor, ATI A15/72/75 and HACH LANGE SOLITAX probes results showed, on the other hand, that drifts are compensated by calibration and adjustment operations, and, therefore, allowed to conclude that in-line instrumentation should be subjected to regular maintenance.
