Instrumentação óptica aplicada à análise de qualidade e tratamento de água e esgoto: soluções de baixo custo para estações de pequeno porte
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Universidade Federal de Lavras
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Departamento de Engenharia
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Agrícola
Agência de fomento
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
Neste trabalho, propõe-se o uso de técnicas de processamento de imagens para a
monitoração de atributos frequentemente analisados em processos de tratamento
de água e esgoto, de forma que os instrumentos de medição almejados possam
fornecer informações para sistemas automáticos de dosagem de produtos químicos
sem onerá-los significativamente. Com isso, espera-se estimular o uso de sistemas
de automação em estações de tratamento, em especial nas de pequeno porte,
para as quais a redução dos custos relacionados a estes sistemas e à mão-de-obra
operacional é mais impactante, podendo ser um fator decisivo para implantações
em comunidades isoladas, fazendas, processos industriais, universidades e outras
localidades. Em um primeiro momento, um sistema de dosagem automática de
produto coagulante foi desenvolvido em três etapas: na primeira, foi proposta
uma técnica para medição de turbidez a partir de imagens capturadas por uma
webcam comum, sendo que os resultados obtidos atestaram sua confiabilidade.
Na segunda etapa, um novo algoritmo para a implementação de sistemas fuzzy
em controladores digitais de pequeno porte foi proposto, contribuindo para que
este tipo de hardware possa ser utilizado nos sistemas de automação em questão.
Integrando as duas primeiras etapas, um protótipo do turbidímetro baseado em
processamento de imagens e uma planta piloto foram construídos, demonstrando
a coerência do sistema de dosagem implementado e a sua aptidão para ser
instalado em estações de tratamento de água reais. Em um segundo momento,
uma sequência de trabalho similar à anterior foi iniciada com o desenvolvimento
de um método para monitorar a desinfecção de águas residuais submetidas a
processos de cloração. A partir de avaliações da atividade biológica detectada em
amostras coletadas em uma estação de tratamento de efluentes, a técnica proposta
foi capaz de determinar se as desinfecções ocorreram de forma satisfatória ou não,
permitindo a criação de um instrumento de baixo custo que forneça informações
para realimentar sistemas de dosagem automática de produtos derivados do cloro.
Abstract
In this work, the use of image processing techniques for monitoring important
attributes in drinking water and wastewater treatment processes is proposed, so
that the glimpsed measuring instruments can provide information for automatic
dosing systems of chemical products without overpricing them. The purpose is to
stimulate the use of automation systems in treatment plants, especially in compact
ones, for which the reduction of costs with these systems and with the operational
workforce is more impacting and, in some cases, can be a decisive factor for
deployments in isolated communities, farms, small industries, universities and
other localities. At first, an automatic dosing system for coagulant product was
developed in three steps: in the first one, a technique to measure water turbidity
from images captured by a common webcam was proposed, and reliable results
were obtained. In the second step, a new algorithm for the implementation of
fuzzy systems in compact digital controllers was proposed, contributing for the
use of this kind of hardware in the desired automation systems. Integrating the
previous steps, a prototype of the image processing based turbidity meter and a
pilot plant were builded, demonstrating the coherence of the implemented dosing
system and its suitability to be installed on a real drinking water treatment plant. In
another effort, a work sequence similar to the previous one was initiated with the
development of a method to monitor the disinfection of wastewaters subjected to
chlorination processes. Based on evaluations of the biological activity detected in
samples collected at a wastewater treatment plant, the proposed technique was able
to establish if the disinfections were accomplished or not, allowing the creation of
a low cost instrument to feedback automatic chlorine dosing systems.
Descrição
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
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DOI
Citação
VIANA, D. C. Instrumentação óptica aplicada à análise de qualidade e tratamento de água e esgoto: soluções de baixo custo para estações de pequeno porte. 200 p. Tese (Doutorado em Engenharia Agrícola)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2017.