Estudos dinâmicos do processo de digestão anaeróbia com vista ao desenvolvimento de um sistema inteligente de supervisão baseado em conhecimento

Abstract

Com este trabalho pretendeu-se dar os primeiros passos no sentido da criação de um Sistema Pericial Baseado em Conhecimento para o controlo de processos de digestão anaeróbia. Para tal foi operado um filtro anaeróbio de fluxo ascendente durante 244 dias alimentado com um efluente lácteo sintético contendo oleato. Este foi monitorizado em termos CQO (carência química em oxigénio) solúvel removido, AGV (ácidos gordos voláteis) e SSV (sólidos suspensos voláteis) à saída, produção de metano, pH e temperatura de operação. O digestor, mesmo com a presença deste ácido gordo de cadeia longa, inibidor, apresentou um bom desempenho com eficiências de remoção acima dos 90%. Este sistema foi sujeito a uma série de sobrecargas simulando choques orgânicos por aumento da CQO de entrada de 4000 para cerca de 20000 mgCQO/L, e choques hidráulicos, por decréscimo do TRT-I (tempo de residência hidráulica) de 16 para cerca de 3,2 horas. O objectivo destes ensaios foi não só a determinação do efeito dos choques no desempenho do di gestor, mas também o de avaliar a influência do caudal de recirculação. Assim foram utilizadas razões de reciclo de 1,17, 1,74, 2,84 e 6,19 para choques orgânicos e 0,23 e 0,59 nos choques hidráulicos. Foi evidente o impacto negativo destas sobrecargas sobre o comportamento do sistema atingindo-se, no efluente final, valores mínimos de eficiência de entre os 83% e os 74%, para choques orgânicos e valores entre os 77% e os 54%, para choques hidráulicos. Os valores de AGV e de SSV aumentaram entre 6 e 8 vezes para os choques orgânicos e entre 2 e 4 vezes para choques hidráulicos. Embora semelhantes em termos de carga orgânica aplicada, a melhoria do desempenho do digestor era conseguida por aumento do caudal de recirculação no caso dos choques orgânicos e por diminuição do mesmo para os choques hidráulicos. Estes dados foram incorporados em regras úteis na detecção e resposta a situações deste tipo, que podem ser usadas por num Sistema Pericial Baseado em Conhecimento. Com este objectivo foi também implementada a aquisição de dados como o pH e temperatura de operação por intermédio do computador e também a manipulação da bomba de recirculação.

The aim of this work was giving the first steps towards the creation of a Knowledge-Based Expert Systcm for the control ofanaerobic digestion processes. For this purpose an upflow anaerobic filter was operated for 244 days fed with a synthetic dairy wastewater containing oleate. Thc soluble COD (chemical oxygen demand) removal, the VFA (volatile fatty acids) and the VSS (volatile suspended solids) on the final effluent, the mcthane production and the operation pH and temperature, were monitored. Even with the presence of the inhibitor long chain fatty acids, the digestor had a good performance with removal efficiencies above 90%. A series of overloads were applied to this system simulating organic shocks with an increase on the influent COD from 4000 to about 20000 mgCOD/L and hydraulic shocks with an decrease on the HRT (hydrauhc retention time) from 16 to about 3,2 Iiours. The objectives of this runs was the evaluation of the reactor performance under shock loads as well as the influence of the recycle flow. Recycle rates of 1,17, 1,74, 2,84 and 6,19 for organic shocks and 0,23 and 0,59 for hydraulic shocks were used. The negative effect of these shocks on the behaviour of the system was evident with minimum efficiency values between 83% and 74%, for organic shocks and between 77% and 54%, for hydraulic shocks. VFA and VSS values increased 6 to 8 times for organic shocks and 2 to 4 times for hydraulic shocks. Though similar in terms of applied organic load, the system’s efficiency in organic shocks improved when the recycle flow was increased, and deteriorated when the sarne action was taken in hydraulic shocks. This information was used to build useful rules to be used in the detection of these kind of situations as part of a Knowlcdge-Based Expert Systern. The automatic data acquisition of the operational pH and temperature and the automatic control of the recycle flow pump was also implemented having this objective in mmd.