Baalbaki, Z., Torfs, E., Yargeau, V., Vanrolleghem P.A. (2017). Predicting the fate of micropollutants during wastewater treatment: Calibration and sensitivity analysis. Science of the Total Environment 601–602, 874–885. (link)

Título

Predicting the fate of micropollutants during wastewater treatment: Calibration and sensitivity analysis

(Prevendo o destino de micropoluentes durante o tratamento de águas residuais: calibração e análise de sensibilidade)

Resumo

The presence of micropollutants in the environment and their toxic impacts on the aquatic environment have raised concern about their inefficient removal in wastewater treatment plants. In this study, the fate of micropollutants of four different classes was simulated in a conventional activated sludge plant using a bioreactor micropollutant fate model coupled to a settler model. The latter was based on the Bürger-Diehl model extended for the first time to include micropollutant fate processes. Calibration of model parameters was completed by matching modelling results with full-scale measurements (i.e. including aqueous and particulate phase concentrations of micropollutants) obtained from a 4-day sampling campaign. Modelling results showed that further biodegradation takes place in the sludge blanket of the settler for the highly biodegradable caffeine, underlining the need for a reactive settler model. The adopted Monte Carlo based calibration approach also provided an overview of the model’s global sensitivity to the parameters. This analysis showed that for each micropollutant and according to the dominant fate process, a different set of one or more parameters had a significant impact on the model fit, justifying the selection of parameter subsets for model calibration. A dynamic local sensitivity analysis was also performed with the calibrated parameters. This analysis supported the conclusions from the global sensitivity and provided guidance for future sampling campaigns. This study expands the understanding of micropollutant fate models when applied to different micropollutants, in terms of global and local sensitivity to model parameters, as well as the identifiability of the parameters.

TRADUÇÃO LIVRE

A presença de micropoluentes no meio ambiente e seus impactos tóxicos no meio aquático têm gerado preocupação quanto à sua remoção ineficiente em estações de tratamento de esgoto . Neste estudo, o destino de micropoluentes de quatro classes diferentes foi simulado em uma planta convencional de lodos ativados usando um biorreatormodelo de destino de micropoluente acoplado a um modelo de colonizador. Este último foi baseado no modelo de Bürger-Diehl estendido pela primeira vez para incluir processos de destino de micropoluentes. A calibração dos parâmetros do modelo foi concluída combinando os resultados do modelo com as medições em escala real (ou seja, incluindo concentrações aquosas e particuladas de micropoluentes) obtidas em uma campanha de amostragem de 4 dias. Os resultados da modelagem mostraram que mais biodegradação ocorre no manto de lodo do decantador para a cafeína altamente biodegradável, destacando a necessidade de um modelo de decantador reativo. A abordagem de calibração baseada em Monte Carlo adotada também forneceu uma visão geral da sensibilidade global do modelo aos parâmetros. Esta análise mostrou que para cada micropoluente e de acordo com o processo de destino dominante, um conjunto diferente de um ou mais parâmetros teve um impacto significativo no ajuste do modelo, justificando a seleção de subconjuntos de parâmetros para calibração do modelo. Uma análise dinâmica de sensibilidade local também foi realizada com os parâmetros calibrados. Esta análise apoiou as conclusões da sensibilidade global e forneceu orientação para futuras campanhas de amostragem. Este estudo expande a compreensão dos modelos de destino de micropoluentes quando aplicados a diferentes micropoluentes, em termos de sensibilidade global e local aos parâmetros do modelo, bem como a identificabilidade dos parâmetros. Esta análise apoiou as conclusões da sensibilidade global e forneceu orientação para futuras campanhas de amostragem.

Artigo publicado no site ScienceDirect, no International Journal for Scientific Research.