Angula, S.T., Okedi, S.T., Harding, T., Bellandi, G., Ikumi, D.S. (2024). Hybrid modelling framework for ozonation and biological activated carbon in tertiary wastewater treatment. Water Science & Technology 90, 3052–3075. (link)

Título

Hybrid modelling framework for ozonation and biological activated carbon in tertiary wastewater treatment

(Estrutura de modelagem híbrida para ozonização e carvão ativado biológico no tratamento de águas residuais terciárias)

Resumo

Despite water being a significant output of water and resource recovery facilities (WRRFs), tertiary wastewater treatment processes are often underrepresented in integrated WRRF models. This study critically reviews the approaches used in comprehensive models for ozone (O3) and biological activated carbon (BAC) operation units for wastewater tertiary treatment systems. The current models are characterised by limitations in the mechanisms that describe O3 disinfection and disinfection by-product formation, and BAC adsorption in multi-component solutes. Drawing from the insights from the current O3, BAC, and WRRF modelling approaches, we propose an integrated O3–BAC model suitable for simulating dissolved organic carbon (DOC) and micropollutants removal in the O3–BAC systems. We recommend a hybrid modelling approach in which data-driven models can be integrated to compensate for structural limitations in mechanistic models. The model is developed within the activated sludge model (ASM) framework for flexibility in coupling with other WRRF models and hence facilitates developing system-wide WRRF models for wastewater reclamation and reuse systems.

TRADUÇÃO LIVRE

Apesar de a água ser um produto significativo de instalações de recuperação de água e recursos (WRRFs), os processos de tratamento de águas residuais terciárias são frequentemente sub-representados em modelos WRRF integrados. Este estudo analisa criticamente as abordagens utilizadas em modelos abrangentes para unidades de operação de ozônio (O3) e carvão ativado biológico (BAC) para sistemas de tratamento terciário de águas residuais. Os modelos atuais são caracterizados por limitações nos mecanismos que descrevem a desinfecção por O3 e a formação de subprodutos da desinfecção, e a adsorção de BAC em solutos multicomponentes. Com base nos insights das abordagens atuais de modelagem de O3, BAC e WRRF, propomos um modelo integrado de O3–BAC adequado para simular a remoção de carbono orgânico dissolvido (COD) e micropoluentes nos sistemas O3–BAC. Recomendamos uma abordagem de modelagem híbrida na qual modelos baseados em dados podem ser integrados para compensar as limitações estruturais em modelos mecanísticos. O modelo é desenvolvido dentro da estrutura do modelo de lodo ativado (ASM) para flexibilidade no acoplamento com outros modelos WRRF e, portanto, facilita o desenvolvimento de modelos WRRF em todo o sistema para sistemas de recuperação e reutilização de águas residuais.

Artigo publicado no site International Water Association (IWA), no Journal Water Science & Technology.