Vaneeckhaute, C., Claeys, F., Tack, F.M.G., Meers, E., Belia, E., Vanrolleghem, P.A. (2018). Development, implementation, and validation of a generic nutrient recovery model (NRM) library. Environmental Modelling & Software 99, 170–209. (link)

Título

Development, implementation, and validation of a generic nutrient recovery model (NRM) library

(Desenvolvimento, implementação e validação de uma biblioteca genérica de modelo de recuperação de nutrientes (NRM))

Resumo

The reported research developed a generic nutrient recovery model (NRM) library based on detailed chemical solution speciation and reaction kinetics, with focus on fertilizer quality and quantity as model outputs. Dynamic physicochemical three-phase process models for precipitation/crystallization, stripping and acidic air scrubbing as key unit processes were developed. In addition, a compatible biological-physicochemical anaerobic digester model was built. The latter includes sulfurgenesis, biological N/P/K/S release/uptake, interactions with organics, among other relevant processes, such as precipitation, ion pairing and liquid-gas transfer. Using a systematic database reduction procedure, a 3- to 5-fold improvement of model simulation speeds was obtained as compared to using full standard thermodynamic databases. Missing components and reactions in existing standard databases were discovered. Hence, a generic nutrient recovery database was created for future applications. The models were verified and validated against a range of experimental results. Their functionality in terms of increased process understanding and optimization was demonstrated.

TRADUÇÃO LIVRE

A pesquisa relatada desenvolveu uma biblioteca genérica de modelo de recuperação de nutrientes (NRM) com base na especificação detalhada de soluções químicas e cinética de reação, com foco na qualidade e quantidade de fertilizantes como resultados do modelo. Foram desenvolvidos modelos dinâmicos de processos físico-químicos trifásicos para precipitação/cristalização, decapagem e depuração de ar ácido como processos unitários chave. Além disso, um digestor anaeróbio biológico-físico-químico compatívelmodelo foi construído. Este último inclui sulfurgênese, liberação/absorção biológica de N/P/K/S, interações com orgânicos, entre outros processos relevantes, como precipitação, pareamento iônico e transferência líquido-gás. Usando um procedimento sistemático de redução de banco de dados, uma melhoria de 3 a 5 vezes nas velocidades de simulação do modelo foi obtida em comparação com o uso de bancos de dados termodinâmicos padrão completos. Componentes ausentes e reações em bancos de dados padrão existentes foram descobertos. Portanto, um banco de dados genérico de recuperação de nutrientes foi criado para aplicações futuras. Os modelos foram verificados e validados contra uma série de resultados experimentais. Sua funcionalidade em termos de maior compreensão e otimização do processo foi demonstrada.

Artigo publicado no site ScienceDirect, no Journal International Environmental Modelling & Software Society.