Modelarea și controlul unui proces de tratare aerobă a apelor uzate

Abstract

Există o cantitate imensă de apă în lume, dar 97% este apă sărată și doar 3% este apă dulce. Din cauza poluanților și a schimbărilor climatice, deficitul de apă și secetele sunt frecvente. Astfel, deficitul de apă dulce a devenit o preocupare majoră în multe țări aride și semi-aride la nivel mondial. În Europa, o treime din țări sunt considerate a fi afectate de deficitul de apă (Comisia Europeană 2012). Posibilitatea de reciclare a apei reprezintă o alternativă reală de reducere a utilizării apei dulci și deci a apei. Reciclarea apei este folosită sinonim cu recuperarea apei și reutilizarea apei și este definită de Agenția pentru Protecția Mediului (EPA) ca „Reciclarea apei este reutilizare tratată a apei uzate în scopuri benefice precum irigarea agriculturii și a peisajului, procese industriale, spălarea toaletei și completarea unui bazin de apă subteran”. Tratarea apelor uzate reprezintă un proces vital pentru protejarea mediului înconjurător. Prin utilizarea diverselor tehnologii, aceste ape sunt purificate și dezinfectate înainte de a fi eliberate în natură. Procesul implică etape precum pre-tratarea, în care se îndepărtează materialele solide mari, apoi tratarea biologică, în care bacteriile descompun substanțele organice. Urmează etapa de tratare chimică, în care substanțele nocive sunt eliminate prin utilizarea substanțelor chimice adecvate. În cele din urmă, apa tratată este testată și monitorizată pentru a se asigura că îndeplinește standardele de calitate. Modelarea matematică este o etapă preliminară importantă în implementarea sistemelor de ghidare a proceselor de tratare a apelor uzate. Evaluarea preciziei măsurătorilor, testarea algoritmilor de control și verificarea performanțelor sunt necesare pentru a determina structura liniarizată a modelului folosit în proiectarea algoritmului de control. Deși modelarea matematică uneori duce la modele abstracte care descriu aproximativ structura acestor procese, rămâne cea mai eficientă metodă de cercetare. Procesele de tratare a apelor uzate au ca scop separarea particulelor din apă pentru a obține un efluent care să îndeplinească standardele specifice ale Uniunii Europene. Obiectivul principal al stațiilor de epurare este să atingă standardele de calitate a efluentului cu costuri operaționale cât mai reduse. Procesele de nămol activat sunt metoda cea mai utilizată pentru epurarea biologică a apelor uzate și atrag un interes considerabil din partea comunității de cercetare.