BR0314736B1

BR0314736B1 - método para exercer controle contìnuo sobre um processo biológico de tratamento de água residual e aparelho para realizar o método.

Info

Publication number: BR0314736B1
Application number: BRPI0314736-3A
Authority: BR
Inventors: David T Redmon; Ian Trillo-Fox; Thomas Jenkins; Timothy Hilgart; Juan De Dios Trillo-Monsoriu
Priority date: 2002-09-24
Filing date: 2003-09-23
Publication date: 2012-01-10
Also published as: ES2864726T3; CN100522838C; WO2004028974A2; US20090230055A1; EP1546045B1; WO2004028974A3; ZA200501937B; US7449113B2; AU2003275113A1; EP1546045A2; CN1684912A; EP1546045A4; US7718066B2; CA2497531C; US20040112829A1; BR0314736A; CA2497531A1; JP2006500214A; DK1546045T3

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA EXERCER CONTROLE CONTÍNUO SOBRE UM PROCESSO BIO- LÓGICO DE TRATAMENTO DE ÁGUA RESIDUAL E APARELHO PARA REALIZAR O MÉTODO".

Setembro de 2003, Referência Cruzada com Pedidos Correlatos,

Benefício de prioridade internacional e prioridade interna é reivindicado sob todos os tratados internacionais e leis nacionais aplicáveis em todo o mundo com relação ao assunto dos Pedidos de Patente Provisórios U.S. N0S de Série 60/412.817 e 60/479.150, respectivamente depositados em 24 de se- tembro de 2002 e 18 de junho de 2003, em nome de David T. Redmon1 Thomas E. Jenkins, Trillo Fox1 Juan De Dios Trillo Monsoriu e Timothy D. Hilgart, documento de procuração número 3085.004, e intitulado CON- TROLE DE PROCESSOS DE TRATAMENTO DE ÁGUA RESIDUAL.

Campo Técnico

Esta invenção refere-se a métodos e aparelho para controle con- tínuo e automatizado de processos de tratamento biológico de água residual. Em certas modalidades preferidas, a invenção refere-se a controle de aera- ção em processos de tratamento biológico de crescimento suspenso, espe- cialmente em processos de lama ativada.

Antecedentes da Invenção

A maior parte dos processos biológicos para tratamento de água residual envolve introduzir gás contendo oxigênio em água residual com al- guma forma de aparelho consumidor de energia. Geralmente, um motor elé- trico é o consumidor de energia, e ele aciona algum tipo de agitador, com- pressor ou soprador que proporciona força de propulsão para distribuir o gás que contém oxigênio em um ou mais tanques que contêm água residual. Há muitos anos, tem sido evidente que o custo de eletricidade para operar tal equipamento é um dos maiores custos operacionais, e freqüentemente o maior desses custos, de plantas de tratamento de água residual.

No começo da história do estado da técnica de tratamento bioló- gico, o controle dos processos era "manual". Auxiliado em grau inadequado por observação visual e por instrumentação que era usualmente limitada e rudimentar, o pessoal de operação da planta ajustava a corrente de gás uma tentativa de combinar essa corrente com a quantidade de oxigênio consumi- do no processo biológico. Corrente em excesso, acima dos limites, desperdi- çava eletricidade. Pouca corrente, abaixo dos limites, prejudicava a qualida- de do tratamento.

À medida que o estado da técnica progrediu, reconheceu-se que economia de eletricidade e qualidade mais consistente de tratamento pode- riam ser obtidas com instrumentação melhor e mais completa. Por conse- guinte, começou a se tornar evidente que importantes ganhos em economia de energia e qualidade poderiam ser obtidos através de controle automático de correntes de gás e outros aspectos dos processos.

Desde, no mínimo, começo dos anos 1960, esforços de controle automatizado da corrente de gás contendo oxigênio em processos de trata- mento biológico de água residual têm incluído medições do nível de OD (o- xigênio dissolvido) na água residual no tanque de tratamento. A corrente de gás é automaticamente reduzida se OD excede um limite predeterminado ou ponto de ajuste e aumentada se OD cai abaixo desse limite. Esse modo de operação reduziu mas não eliminou o problema de excesso e falta em rela- ção às verdadeiras exigências de oxigênio e energia dos processos biológicos.

Desde, no mínimo, começo dos anos 1970, a necessidade de conservar energia e regulamentos rigorosos sobre a qualidade dos efluentes das plantas têm proporcionado ampla e contínua motivação para desenvol- ver melhores formas de controle automatizado.

O documento W00134527 descreve um método e aparelho para o tratamento termofílico aeróbico de efluentes, Um gás, contendo oxigênio, é injetado no reator. O potencial de oxidação-redução e a temperatura do lí- quido no reator são monitorados, e pelo menos uma taxa de injeção de gás contendo oxigênio é selecionada e ajustada em resposta è eficiência de transferência de oxigênio e o potencial de oxidação-redução.

O documento EP 630860 descreve um aparelho para controlar o tratamento biológico de águas residuais. Gás oxigênio é alimentado ao filtro biológico do sistema de tratamento. A taxa de consumo de oxigênio é moni- torada. Em função da resposta, é ajustada a taxa de alimentação.

Entretanto, apesar de muitas sugestões de modos adicionais e/ou outros modos de controle automático, na prática efetiva, controle base- ado fundamentalmente em níveis de OD, com decorrentes desafios de des- perdício de energia e qualidade, tem permanecido bastante popular.

Continuação até a presente data da popularidade de controle baseado principalmente em medições de OD, acompanhado de problemas de desperdício e qualidade, sugere haver uma necessidade há muito pres- sentida e insatisfeita de aperfeiçoamentos no controle de processos biológi- cos para o tratamento de água residual. A presente invenção busca satisfa- zer essa necessidade.

Sumário da Invenção

A invenção satisfaz essa necessidade de várias maneiras. Ela inclui tanto métodos quanto aparelho. Entre esses métodos, estão métodos de controle de um processo de tratamento biológico de água residual e apa- relho de sistema de controle para controlar um processo de tratamento bio- lógico de água residual. Estes compreendem várias combinações diferentes de dispositivos, etapas e condições, cada um dos quais representa um as- pecto particular do que foi inventados.

Um primeiro aspecto de método compreende, em pelo menos um tanque de tratamento contendo água residual, conduzir um processo bio- lógico sustentado, pelo menos em parte, por introdução de gás contendo oxigênio na água residual na forma de bolhas proporcionadas na água resi- dual por um sistema de alimentação de gás, e levar pelo menos uma porção do oxigênio nessas bolhas a dissolver na água residual. Pelo menos uma porção do oxigênio dissolvido a ser consumido pelo processo biológico, onde o oxigênio assim dissolvido poderá representar um excesso ou uma defici- ência em relação ao oxigênio consumido pelo processo biológico, e onde pelo menos um membro de coleta de gás é posicionado no tanque de trata- mento para receber eliminação de gás que representa gás de bolhas que não foi dissolvido na água residual. A operação do processo biológico é con- trolada com um sistema de controle que, à medida que o processo opera, exerce controle contínuo sobre o processo pelo menos parcialmente em res- posta a medições que são tomadas pelo sistema de controle da eliminação de gás coletada no membro de coleta de gás e que apresentam correlação com a quantidade de um ou mais gases na eliminação de gás. A invenção utiliza dados obtidos através dessas medições para proporcionar, no sistema de controle, as quantidades variáveis de consumo de oxigênio que ocorrem no processo biológico, valores de controle ou componentes de valores de controle, que se alteram em resposta ao processo, enquanto guardam corre- lação com tais quantidades variáveis de consumo de oxigênio, e geram si- nais de controle baseados nos valores ou componentes de controle que se alteram.

Um segundo aspecto de método compreende, em pelo menos um tanque de tratamento contendo água residual, conduzir um processo bio- lógico que compreende aeração de crescimento suspenso. Nesse processo, decomposição biológica de material residual suspenso e/ou dissolvido pre- sente na água residual é sustentada, pelo menos em parte, por introdução de gás contendo oxigênio na água residual na forma de bolhas proporciona- das na água residual por um sistema de alimentação de gás. Essas bolhas sobem através de pelo menos uma parte da profundidade da água residual na direção de sua superfície superior e levam pelo menos uma porção do oxigênio nessas bolhas a dissolver na água residual e pelo menos uma por- ção do oxigênio dissolvido a ser consumida pelo processo biológico. O oxi- gênio assim dissolvido poderá representar um excesso ou representar uma deficiência em relação ao oxigênio consumido pelo processo biológico. Pelo menos um membro de coleta de gás é posicionado para receber eliminação de gás que representa gás de bolhas que não foi dissolvido na água residu- al. O método controla a operação do processo com um sistema de controle que, à medida que o processo opera, exerce controle contínuo sobre a intro- dução de água residual no processo e/ou sobre a quantidade de gás descar- regado no tanque através desse sistema de alimentação de gás, pelo menos parcialmente em resposta a medições da eliminação de gás, tomadas pelo sistema de controle, que apresentam correlação com a quantidade de um ou mais gases na eliminação de gás. Dados obtidos através dessas medições são utilizados para proporcionar, no sistema de controle, valores de controle que pelo menos em parte apresentam correlação com necessidades alterá- veis de alimentação de oxigênio dissolvido à água residual conforme deter- minado pelo sistema de controle, pelo menos parcialmente com base em tais dados.

Um terceiro aspecto, que é o aparelho do sistema de controle, compreende pelo menos um membro de coleta de gás que é posicionado em pelo menos um tanque de processamento de água residual, no qual o processo biológico é conduzido, para coletar, proveniente da água residual no tanque de processamento, eliminação de gás que representa pelo menos uma porção de gás que contém oxigênio que foi introduzido, mas não dissol- vido na água residual. Há pelo menos um dispositivo de medição que com- preende pelo menos um detector de gás que é conectado com o membro de coleta de gás e que pode tomar medições e, desse modo, fornecer dados indicativos da quantidade de pelo menos um gás na eliminação de gás cole- tada pelo membro de coleta de gás.

Há também pelo menos um controlador conectado ao dispositivo de medição, controlador este que define, em relação às quantidades variá- veis de consumo de oxigênio que ocorrem no processo biológico, valores de controle ou componentes de valores de controle, que se alteram em respos- ta ao processo, enquanto guardam correlação com tais quantidades variá- veis de consumo de oxigênio, controlador este que gera sinais de controle baseados nos valores ou componentes de controle.

Um quarto aspecto envolve aparelho do tipo que compreende pelo menos um tanque para conduzir um processo biológico que compreen- de aeração de crescimento suspenso sobre água residual e um sistema de alimentação de gás para introduzir gás que contém oxigênio na água residu- al, na forma de bolhas, e levar pelo menos uma porção do oxigênio nessas bolhas a dissolver-se na água residual, e pelo menos uma porção do oxigê- nio dissolvido a ser consumido pelo processo biológico. O oxigênio assim dissolvido poderá compreender um excesso ou representar uma deficiência em relação ao oxigênio consumido pelo processo biológico. Pelo menos um membro de coleta de gás é posicionado para receber eliminação de gás que representa gás de bolhas que não foi dissolvido na água residual. Esse apa- relho possui um sistema de controle que compreende diversas partes. Há pelo menos um detector de gás que pode tomar medições da quantidade e pelo menos um gás coletado no membro de coleta de gás. Há também pelo menos um detector de OD (oxigênio dissolvido) que possui uma sonda que, quando em contato com a água residual no tanque, pode tomar medições do nível de OD da água residual. Também incluído é pelo menos um controla- dor que contém ou tem acesso ao código que o controlador pode utilizar com as medições para fornecer, no sistema de controle, valores de controle que guardam pelo menos em parte correlação com necessidades de alteração da alimentação de oxigênio dissolvido à água residual.

Os métodos gerais e aparelho precedentes poderão opcional- mente ser praticados em qualquer um ou mais dos modos particulares se- guintes, que poderão envolver particularização dos métodos gerais e apare- lho e/ou a adição de etapas ou outras características. Os modos opcionais seguintes, quer empregados isoladamente ou em qualquer combinação, re- presentam não só modos preferidos de praticar os métodos gerais e apare- lhos, como também, quando combinados com qualquer dos métodos gerais e/ou aparelho, se acredita serem invenções.

Vários desses modos particulares são aplicáveis a cada um dos aspectos de método geral e/ou aparelhos e poderão ser combinados com qualquer um ou todos os outros modos particulares. Entre esses modos par- ticulares estão aqueles: ... onde o processo biológico que compreende aera- ção de crescimento suspenso que inclui metabolização biológica de material residual suspenso e/ou dissolvido presente na água residual é sustentado, pelo menos em parte, pelo gás que contém oxigênio introduzido na água residual; ... onde o processo biológico é um processo de fluxo contínuo; ... onde o processo biológico é um processo de lama ativada; ... onde o sistema de controle é programado para tender a manter um nível de OD positivo em pelo menos uma parte do tanque; ... onde o membro de coleta de gás é po- sicionado na superfície da água residual; ... compreendendo um tanque que apresenta uma entrada e uma saída de água residual, e o sistema de contro- le inclui dispositivos de medição de OD em primeiro e segundo locais no tanque, sendo o primeiro local mais próximo da entrada do que o segundo local, ou sendo o segundo local mais próximo da saída do que o primeiro local; ... onde primeiro local está mais próximo do membro de coleta de gás do que o segundo local, ou o primeiro local é adjacente à entrada e o segun- do local é adjacente à saída; ou o membro de coleta de gás e o primeiro Ιο- cal estão cada um mais próximos da entrada do que o segundo local, ou o membro de coleta de gás e o segundo local estão cada um mais próximos da saída do que o primeiro local; ou o membro de coleta de gás é posiciona- do entre o primeiro e o segundo locais; ... compreendendo um tanque alon- gado que apresenta a montante e a jusante metades; ... compreendendo um tanque alongado dividido em pelo menos duas seções por uma chicana e/ou outra forma de divisor de comprimento, e pelo menos uma dessas seções apresenta a montante e a jusante metades; ... onde um membro de coleta de gás é posicionado em uma metade a montante de um tanque ou seção de tanque para receber eliminação de gás que representa gás de bolhas que não foi dissolvido na água residual; ... onde o sistema de controle inclui pelo menos duas sondas de OD, respectivamente posicionadas em metades a montante e a jusante de um tanque ou seção de tanque para colher dados com respeito a níveis de OD; ... compreendendo um tanque ou seção de tanque que apresenta uma extremidade a montante, e pelo menos partes do membro de coleta de gás e de uma sonda de OD posicionadas na metade a montante do tanque estão, respectivamente, dentro de cerca dos primeiros 10% ou 15% ou 20% do comprimento do tanque, medidos a partir da extre- midade a montante; ... onde medições da eliminação de gás tomadas pelo sistema de controle apresentam correlação com a quantidade de pelo menos um gás que representa pelo menos uma porção da composição da elimina- ção de gás; ... onde o gás que contém oxigênio é ou compreende ar e medi- ções da eliminação de gás tomadas pelo sistema de controle apresentam correlação com a quantidade de oxigênio ou com a quantidade de dióxido de carbono ou com as quantidades de oxigênio e dióxido de carbono na elimi- nação de gás; ... onde um controlador contém ou tem acesso ao código e, opcionalmente, também a tabelas de dados, com cuja ajuda define os valo- res de controle; ... onde o sistema opera como um controlador avançado de alimentação onde são geradas saídas de controle, pelo menos em parte, baseadas em exigências de valores de controle e valores de controle de de- sempenho; ... onde os valores de controle são exigências de valores de con- trole; ... onde os valores de controle compreendem exigências de valores de controle; ... onde os valores de controle compreendem exigências de valores de controle que apresentam correlação com o oxigênio consumido pelo pro- cesso biológico, conforme determinado pelo sistema de controle; ... onde os valores de controle compreendem valores de controle de OD que apresen- tam correlação com quantidades alteráveis de gás que contém oxigênio exi- gido para retornar o nível de OD na água residual a um valor alvo; ... onde os valores de controle compreendem valores de controle de desempenho que apresentam correlação com variações na capacidade de o sistema de alimentação de gás transferir oxigênio para a água residual; ... onde os valo- res de controle compreendem exigências de valores de controle combinados com valores de controle de OD; ... onde os valores de controle compreen- dem exigências de valores de controle combinados com taxa de OD de valo- res de alteração e valores de controle de OD; ... onde os valores de controle compreendem exigências de valores de controle combinados com valores de controle de desempenho; ... onde o sistema de controle compreende pelo menos um aparelho que regula quantidade de gás que, em resposta a en- tradas de controle do sistema de controle, muda ou mantém a quantidade de gás introduzido na água residual; ... onde o sistema de controle compreende pelo menos um aparelho regulador de corrente líquida que, em resposta a entradas de controle do sistema de controle, muda ou mantém a quantidade de água residual introduzida no tanque; e ... compreendendo pelo menos primeiro e segundo tanques, o segundo dos quais é controlado simultanea- mente com o primeiro tanque, ou é controlado independentemente a partir do primeiro tanque.

Vários desses modos particulares são aplicáveis a cada um dos aspectos de métodos gerais e poderão ser combinados com qualquer um ou todos os outros modos particulares. Entre esses modos particulares estão aqueles: ... onde o excesso ou deficiência manifesta-se como um aumento ou diminuição no nível de OD (oxigênio dissolvido) da água residual; ... com- preendendo fornecer dados de DO (desempenho operacional) no sistema de controle; ... compreendendo fornecer dados de PD (padrão de desempenho) no sistema de controle; ... compreendendo fornecer dados de DRS (desem- penho relativo do sistema) no sistema de controle que são derivados pelo menos em parte com dados de PD; ... compreendendo: (A) levar o sistema de controle a tomar, em um ou mais locais na água residual, medições con- tínuas que apresentam correlação com níveis de OD na água residual que diferem positiva e/ou negativamente de um valor alvo de OD; (B) gerar, no sistema de controle, valores de controle de OD de magnitude suficiente, quando aplicado em conjunto com exigências de valores de controle, para compensar pelo menos parcialmente desvios de nível de OD na água resi- dual a partir do valor alvo de OD; ... onde o sistema de controle gera valores de controle de OD que apresentam correlação com a quantidade de oxigênio exigido para deslocar o nível de OD na água residual para o valor alvo de OD; ... onde: (A) em pelo menos um tanque, a água residual escoa ao longo de um caminho de escoamento que apresenta partes a montante e a jusan- te, (B) um membro de coleta de gás é posicionado ao longo da parte a mon- tante para receber eliminação de gás que representa gás de bolhas que não foram totalmente dissolvidas na água residual, (C) dados com relação a nível de OD são coletados de pelo menos duas sondas de OD1 respectivamente posicionadas ao longo das partes a montante e a jusante do caminho de es- coamento; (D) o sistema de controle estabelece, de forma contínua, valores de controle para todo o tanque que apresentam pelo menos em parte corre- lação com uma combinação de (1) consumo alterável de oxigênio pelo pro- cesso biológico, conforme medido com a ajuda do membro de coleta de gás, e (2) os dados de níveis de OD coletados das sondas de OD posicionadas ao longo das partes a montante e a jusante do caminho de escoamento; ... onde: (A) o sistema de controle estabelece, de forma contínua, valores de controle que apresentam pelo menos em parte correlação com uma combi- nação de (1) consumo alterável de oxigênio pelo processo biológico, con- forme medido com a ajuda do membro de coleta de gás, e (2) desvios, a par- tir de um primeiro valor alvo, do nível de OD medido por uma sonda de OD posicionada ao longo de uma parte a montante do caminho de escoamento de água residual, e (B) o sistema de controle ajusta esse primeiro valor alvo, de forma contínua, com a ajuda de dados que se correlacionam com desvi- os, a partir de um segundo valor alvo, do nível de OD medido por uma sonda de OD posicionada ao longo de uma parte a jusante do caminho de escoa- mento; ... onde a água residual escoa em fluxo empistonado; ... onde a água residual escoa ao longo de um caminho de escoamento que apresenta uma dimensão na direção do escoamento da água residual que é maior do que sua dimensão média perpendicular a essa direção; ... onde: (A) dados com relação à taxa de mudança de nível de OD são coletados de pelo menos uma sonda de OD posicionada no tanque, e (B) o sistema de controle esta- belece, de forma contínua, valores de controle que são aplicados a um tan- que como um todo, apresentando esses valores de controle pelo menos em parte correlação com uma combinação de (1) consumo alterável de oxigênio pelo processo biológico, conforme medido com a ajuda do membro de coleta de gás ao longo de uma parte a montante de um caminho de escoamento de água residual através do tanque, (2) dados de níveis de OD coletados de pelo menos duas sondas de OD, respectivamente posicionadas ao longo de partes a montante e a jusante do caminho de escoamento, e (3) taxa de OD de dados de alteração; ... compreendendo: levar o sistema de controle a to- mar, em um ou mais locais na água residual, medições contínuas que apre- sentam correlação com níveis de OD na água residual que diferem positiva e/ou negativamente de um ou mais valores alvo de OD; (B) levar o sistema de controle a tomar, em um ou mais locais na água residual, medições con- tínuas que apresentam correlação com taxas de mudança de nível de OD na água residual; e (C) gerar, no sistema de controle, de forma contínua, valo- res de controle que apresentam pelo menos em parte correlação com uma combinação do consumo de oxigênio no processo biológico, dos níveis de OD e das taxas de mudança; ... compreendendo: (A) levar o sistema de con- trole a estabelecer, de forma contínua, valores de desempenho que apresen- tam correlação com a capacidade de o sistema de alimentação de gás dis- solver o gás que contém oxigênio na água residual, e (B) levar o sistema de controle, de forma contínua, a combinar esses valores de desempenho com exigências de valores de controle que apresentam pelo menos em parte cor- relação com consumo alterável de oxigênio no processo biológico; ... com- preendendo gerar, no sistema de controle, de forma contínua, valores de controle de DRS que se correlacionam com relações entre (A) dados de DO, gerados pelo sistema de controle, correlativos com a capacidade variável de o sistema de alimentação de gás transferir oxigênio para a água residual sob condições de processo flutuantes, compreendendo uma ou mais condições de sistema de alimentação de gás, condições de água residual, condições de processo e condições atmosféricas, e (B) dados de PD, fornecidos no sistema de controle, correlativos com a capacidade de o sistema de alimen- tação de gás transferir oxigênio para a água e/ou água residual sob padrão predeterminados para essas condições; ... onde os valores de controle são estabelecidos pelo menos em parte com dados de DO que são fornecidos no sistema de controle e que se baseiam em um ou mais do seguinte: condi- ções do sistema de alimentação de gás, condições da água residual, condi- ções do processo e condições atmosféricas, e onde a condição/condições, incluindo características de qualquer dos precedentes, é/são determinada(s) pelo sistema de controle; ... onde os valores de controle são estabelecidos pelo menos em parte com dados de PD que incluem TTO: dados de Q (taxa de transferência de oxigênio: fluxo) correlativos com taxas de transferência de oxigênio que o sistema de alimentação de gás poderia atingir em água limpa sob taxas variáveis de corrente de gás através do sistema de alimen- tação de gás; ... onde os valores de controle são estabelecidos pelo menos em parte com valores alfa aparentes que apresentam correlação com uma proporção entre (a) a taxa, conforme determinada pelo sistema, em que o sistema de alimentação de gás pode transferir oxigênio para a água residual, e (b) a taxa em que o sistema de alimentação de gás pode transferir oxigê- nio para água limpa; ... compreendendo: (A) proporcionar, no sistema de controle, TTO: valores de controle de Q (taxa de transferência de oxigênio: fluxo) correlativos com taxas de transferência de oxigênio que o sistema de alimentação de gás poderia atingir em água limpa sob taxas variáveis de corrente de gás através do sistema de alimentação de gás; (B) proporcionar, no sistema de controle, valores alfa aparentes que apresentam correlação com uma proporção entre (a) a taxa, conforme determinada pelo sistema, em que o sistema de alimentação de gás pode transferir oxigênio para a á- gua residual, e (b) a taxa em que o sistema de alimentação de gás poderia transferir oxigênio para água limpa; e (C) derivar valores de DRS mediante combinação de TTO: valores de Q e valores alfa aparentes; ... onde valores alfa aparentes são determinados pelo menos em parte pelo sistema de con- trole e refletem alterações na condição do sistema de alimentação de gás e da água residual que podem afetar a quantidade de oxigênio que o sistema de alimentação de gás pode transferir para a água residual; ... onde valores de controle são aplicados pelo sistema com base pelo menos em parte em necessidades de controle do processo, compreendendo pelo menos uma forma de necessidade de controle do processo selecionada entre necessi- dades de controle de oxigênio no processo, necessidades de controle de nível de OD e necessidades de controle de desempenho, e onde o valor de controle aplicado situa-se dentro mais ou menos de 20%, mais preferencial- mente de 10%, ainda mais preferencialmente de 5%, e, ainda bem mais pre- ferencialmente de 3%, com base nos dados disponíveis no sistema quando o valor de controle é aplicado, de um valor de controle de referência que produziria uma vazão de gás e/ou de água residual para o processo biológi- co que satisfaria precisamente a necessidade ou necessidades particulares; ... onde valores de controle são aplicados pelo sistema com base pelo me- nos em parte em necessidades de controle do processo, compreendendo pelo menos uma forma de necessidade de controle do processo selecionada entre necessidades de controle de oxigênio no processo, necessidades de controle do nível de OD e necessidades de controle de desempenho, e onde os valores de controle são aplicados direta ou indiretamente a pelo menos um dispositivo regulador de fluxo para proporcionar, de forma contínua, con- trole de entradas no dispositivo para levar o dispositivo a mudar ou manter a quantidade de gás introduzido na água residual e/ou mudar ou manter a quantidade de água residual introduzida no tanque; ... onde controle é efetu- ado, pelo menos em parte, usando dados em taxas de alteração de nível de OD no tanque por um ou mais períodos de tempo predeterminados; ... onde o sistema de controle deriva controle de entradas baseado pelo menos em parte (1) em diferenças entre a temperatura efetiva da água residual e (b) uma temperatura de referência selecionada, e/ou (2) em diferenças entre (a) a pressão barométrica efetiva que atua na superfície da água residual e (b) uma pressão barométrica de referência selecionada; ... onde o sistema de controle exerce controle pelo menos parcialmente em resposta a medições correlativas com TAO (taxa de absorção de oxigênio), ou TTO (taxa de transferência de oxigênio), ou ETO (eficiência de transferência de oxigênio), ou qualquer combinação destas; e ... onde o sistema de controle deriva con- trole de entradas mediante ajuste dos valores de controle pelo menos em parte com relação às características de resposta de controle de um dispositi- vo regulador de fluxo.

Vários desses modos particulares são aplicáveis a cada um dos aspectos gerais de aparelho e poderão ser combinados com qualquer um ou todos os outros modos particulares. Entre esses modos particulares estão aqueles: ... onde o sistema de controle compreende pelo menos um dos se- guintes: um dispositivo para medir temperatura da água residual; um disposi- tivo para medir fluxo de gás do membro de coleta de gás; um dispositivo pa- ra medir o teor de oxigênio dissolvido da água residual; e um dispositivo para medir teor de oxigênio na eliminação de gás; ... onde o sistema de controle compreende um dispositivo para medir temperatura da água residual, um dispositivo para medir fluxo de gás do membro de coleta de gás, um disposi- tivo para medir o teor de oxigênio dissolvido da água residual, e um disposi- tivo para medir teor de oxigênio na eliminação de gás; ... compreendendo código que define, de forma contínua, valores de controle de DRS (desem- penho relativo do sistema) que apresentam correlação com relações entre (A) dados de DO (desempenho operacional) correlativos com a capacidade variável de o sistema de alimentação de gás transferir oxigênio para a água residual sob condições de processo flutuantes, compreendendo uma ou mais condições de sistema de alimentação de gás, condições de água resi- dual, condições de processo e condições atmosféricas, e (B) dados de PD (padrão de desempenho) correlativos com a capacidade de o sistema de alimentação de gás transferir oxigênio para a água e/ou água residual; ... compreendendo código que define dados de DO; ... que inclui ou tem acesso a dados de PD; ... compreendendo código que define dados de DRS pelo menos em parte com dados de PD que são armazenados no sistema de controle; ... onde dados de PD são armazenados no sistema e incluem TTO: dados de Q (taxa de transferência de oxigênio: fluxo) correlativos com taxas de transferência de oxigênio que o sistema de alimentação de gás poderia atingir em água limpa sob taxas variáveis de corrente de gás através do sis- tema de alimentação de gás; ... onde pelo menos um elemento de controle é conectado ao controlador e é responsivo aos sinais de controle gerados no controlador para efetuar controle sobre pelo menos uma parte do processo biológico mediante ajuste de pelo menos um parâmetro do processo; ... que adicionalmente inclui uma ou mais unidades de controle de fluxo de líquido que podem controlar introdução de água residual no tanque; ... que adicio- nalmente inclui uma ou mais unidades de controle de fluxo de gás que po- dem controlar a introdução de gás descarregado no tanque através do sis- tema de alimentação de gás; e ... adicionalmente compreendendo pelo me- nos um aparelho de regulagem de quantidade de gás capaz de mudar ou manter a quantidade de gás introduzida na água residual, em resposta ao controle de entradas pelo sistema de controle que inclui entradas baseadas pelo menos em parte em exigências de valores de controle e valores de con- trole de OD, onde as exigências de valores de controle e os valores de con- trole de OD baseiam-se pelo menos em parte em relações com valores de DRS. Vantagens

Algumas modalidades da presente invenção medem consumo de oxigênio e os parâmetros de desempenho do sistema de aeração. Isso pro- porciona uma oportunidade de controle de "predição" (ou alimentação ante- cipada) onde a variável controlada por exigência (por exemplo, vazão de ar) pode ser predita com base em consumo de oxigênio e desempenho do equi- pamento. Acredita-se que, na prática, sistemas de controle do estado da técnica são quase exclusivamente "reativos" (realimentação). Esses siste- mas do estado da técnica reagem a erros em desempenho do processo, e erros são assim um resultado inerente de desempenho de certos sistemas de controle do estado da técnica. Devido aos erros geralmente inerentes em sistemas de realimentação, a atividade biológica de microorganismos em processos operados sob esse modo de controle pode ser comprometida por flutuações no nível de oxigênio dissolvido. Com modalidades preferidas des- sa invenção, as variáveis críticas na atividade biológica podem ser tornadas mais estáveis, resultando em redução de variações nos efluentes.

Para minimizar o impacto deletério de erros em sistemas do es- tado da técnica, há uma tendência de operadores ajustarem o nível alvo de oxigênio dissolvido em um valor maior do que o nível mínimo que seria acei- tável em uma operação bem controlada. Isso proporciona uma "almofada" para impedir que excursões na carga causem diminuição excessiva no nível de oxigênio dissolvido.

Porque a operação de certas modalidades preferidas desse sis- tema pode ser mais estável e erros podem ser minimizados ou eliminados, o nível alvo de oxigênio dissolvido pode ser ajustado para baixo. Isso pode produzir maior eficiência e resultar em significativa economia de energia e outros custos associados.

Bombeamento e o tempo exigido para reações ocorrerem nos sistemas que retiram amostras de líquido, tal como a maior parte das técni- cas respirométricas, resultam em um retardo de tempo entre o começo do processo de medição e a obtenção dos resultados. Devido à construção de modalidades preferidas dessa invenção, é possível capitalizar na velocidade de dispositivos de medição rápidos que conduzam a determinação próxima ou verdadeira do "tempo real" das exigências de oxigênio e desempenho do processo.

Algumas modalidades preferidas dessa invenção monitoram o impacto de mudanças no consumo de oxigênio em tempo real. Essas moda- lidades proporcionam uma oportunidade de detectar carga de lama ou con- taminantes inibidores provenientes de contribuintes industriais ou outras fon- tes. A resposta rápida dessas modalidades minimizará o impacto dessas mudanças na qualidade do efluente e alerta o operador de modo que medi- das corretivas apropriadas possam ser implementadas. Alguns sistemas e- xistentes medem a demanda de oxigênio da água residual. Ao contrário do que é comum na prática do estado da técnica, certas modalidades da inven- ção podem medir o desempenho do equipamento de aeração (isto é, difuso- res) de uma forma contínua e uniforme em tempo real.

Esses parâmetros medidos poderão, por exemplo, incluir eficiên- cia de transferência de oxigênio e alfa (razão de processo efetivo para de- sempenho de água limpa).

O presente sistema de controle pode aplicar valores alfa aparen- tes, determinados pelo sistema de controle, que refletem mudanças na con- dição do sistema de alimentação de gás e da água residual que podem afe- tar a quantidade de oxigênio que o sistema de alimentação de gás pode transferir para a água residual. Essa informação proporciona discernimentos no desempenho efetivo do sistema de aeração e fornece uma oportunidade de monitorar degradação do sistema com o tempo devido à incrustação e/ou outras formas de degradação de desempenho do aerador. Limpeza ou subs- tituição de difusores pode ser otimizada com base no desempenho efetivo, minimizando os custos de limpeza ou substituição prematura ou indevida- mente retardada, permitindo assim limpeza antes que desempenho e efici- ência de energia sejam significativamente degradadas.

Na regulagem de certos sistemas do estado da técnica, resposta dos sistemas a erros e mudanças de carga é monitorada e os parâmetros que afetam a resposta são modificados por resultados empíricos derivados de observação e experiência. Por exemplo, isso é verdadeiro para certos algoritmos de controle "IDP" (Integral-Derivada Proporcionais), mas é geral- mente também verdadeiro para algoritmos de controle de realimentação. Mudanças na condição do sistema de aeração, entrada de rejeito e condi- ções ambientes exigiram modificação dos parâmetros de regulagem.

Porque em certas modalidades preferidas a resposta desse sis- tema baseia-se na configuração física do equipamento de processo e em uma combinação de eficácia do sistema de aeração conhecida e medida, a regulagem é insensível a mudanças na condição do sistema de aeração, entrada de rejeito e condições atmosféricas.

Uma vez que dados sobre a configuração física e desempenho do sistema de aeração são armazenados, essas modalidades podem predi- zer a resposta às mudanças acima mencionadas mediante cálculos matemá- ticos baseados em parâmetros de desempenho conhecidos.

Certos sistemas de controle do estado da técnica têm usado re- gulagem "parâmetro fragmentado", onde os efeitos de carga do processo, desempenho biológico e desempenho do sistema de aeração não são dife- renciados na determinação da resposta do sistema a perturbações. Uma alteração nos parâmetros do processo exigiu uma mudança na regulagem do sistema de controle. Com certas modalidades desse sistema de controle, parâmetros de processo relacionados com carga do processo, desempenho biológico e desempenho do sistema de aeração são individualmente monito- rados, tornando tais sistemas tanto mais responsivos quanto mais estáveis.

Vários métodos existentes utilizados para medir exigências de oxigênio de um sistema de tratamento, tal como a maior parte das técnicas respirométricas (também referidas como respirometria), envolvem movimen- to de amostras do conteúdo dos tanques de aeração para uma célula de re- ação. Em muitos sistemas, produtos químicos adicionais têm de ser usados para determinar as exigências de oxigênio da água residual.

Os sistemas de bombeamento e manipulação de fluido são pro- pensos à obstrução e exigem manutenção significativa. Os produtos quími- cos adicionais, se exigidos, são um custo adicional de operação. Porque modalidades preferidas dessa invenção usam saída de gás da superfície em vez de amostras de líquido retiradas, elas não são propensas a tal obstrução e manutenção é minimizada. A confiabilidade também aumenta.

Todas as modalidades da invenção, quer especificamente des- critas ou não neste relatório, não apresentarão necessariamente todas as vantagens acima, nem as mesmas combinações de vantagens. Além disso, usuários da invenção, fabricantes de componentes ou sistemas completos que envolvem a invenção e outras pessoas versadas no estado da técnica poderão identificar, com a ajuda da presente descrição e/ou através de ex- periência com a invenção, modalidades que inerentemente incluem vanta- gens não discutidas acima.

Breve Descrição dos Desenhos

As Figuras 1-4 são cada uma diagramas esquemáticos de pro- cessos de tratamento biológico de água residual e componentes de sistemas de controle de acordo com a invenção.

A Figura 5 é um fluxograma que ilustra as funções de entrada de dados e funções lógicas de controle de software útil na prática da invenção.

Modalidades Várias e Preferidas

Introdução

Em geral, esse método de controle e aparelho são úteis com uma ampla variedade de processos de tratamento biológico de água residu- al. Tipicamente, há processos em que aeração com gás que contém oxigê- nio sustenta a metabolização de rejeito por bactérias na água residual, por exemplo, processos de lama ativada, em um ou mais tanques. Outros gases ou vapores poderão ser usados em ou em conjunto com esses processos para qualquer finalidade adequada, por exemplo, gás de limpeza.

Esse sistema de controle emprega qualquer forma de aparelho de medição para receber dados sobre um ou mais parâmetros de processo, que poderão incluir quaisquer parâmetros de ou afetar o processo. Tais pa- râmetros incluem quantidades variáveis de um ou mais gases na eliminação de gás recuperada da água residual no tanque, e poderão incluir, por exem- plo, outras correntes de gás e de líquido, temperatura da água, pressão at- mosférica e outras variáveis. Medições desses parâmetros poderão ser fei- tas por qualquer tipo adequado de aparelhos de medição. Eles são ligados ao sistema e usados para fornecer dados necessários sobre parâmetros do processo a um controlador.

A saída de dados dos dispositivos de medição para o controla- dor, quer de forma elétrica ou outra forma, não precisa corresponder direta- mente, por exemplo, ser numericamente proporcional a parâmetros medidos expressos em unidades usuais. No entanto, para pelo menos algumas medi- ções de interesse, são disponíveis dispositivos de medição que fornecem saídas que correspondem diretamente a parâmetros medidos, e esses dis- positivos são preferidos.

O controlador emprega as saídas de dados para estabelecer va- lores de controle variáveis que se correlacionam com, entre uma variedade de possibilidades, uma ou mais necessidades variáveis de oxigênio do pro- cesso. Estas incluem exigências de valores de controle, e poderão também incluir valores de controle de OD e/ou valores de controle de desempenho.

Como isso, é realizado pode depender em certo grau da nature- za das saídas do dispositivo de medição e/ou das capacidades do controlador.

Quer as saídas de dados correspondam ou não diretamente aos parâmetros medidos, o controlador poderá, por exemplo, conter ou ter aces- so a e derivar quaisquer dos valores de controle de uma tabela que contém e combina valores de saídas de dados com valores de controle pré- calculados apropriados. Por outro lado, o controlador poderá calcular quais- quer dos valores de controle a partir de algoritmos, à medida que dados são recebidos, onde saídas de dados diretamente correspondentes são disponí- veis para os parâmetros necessários ao cálculo.

Cálculo de valores de controle à medida que dados são recebi- dos é também possível se saídas de dados diretamente correspondentes não são disponíveis para o controlador, por exemplo, quando ele contém ou tem acesso a meios de converter essas saídas de dados em uma forma útil em tais cálculos. Informação detalhada sobre cálculo de valores de controle é proporcionada abaixo.

Valores de controle variáveis, presentes no controlador, são u- sados, com ou sem ajuste, para proporcionar sinais de controle ao controla- dor. Qualquer tipo adequado de elemento(s) de controle automatizado(s), tais como válvulas de controle, barragens, controles de motores e outros dispositivos, é conectado ao controlador, que transmite os sinais de controle a ele. Os sinais poderão ser os próprios valores de controle ou poderão dife- rir deles. Por exemplo, os valores de controle poderão ter sido ajustados na geração de sinais de controle, por exemplo, para conformar-se a exigências de sinais dos elementos de controle ou a fatores tais como as características operacionais desses elementos, do sistema de alimentação de gás ou do processo.

Preferencialmente, os valores de controle correspondem direta e numericamente à necessidade ou necessidades do processo com que os valores de controle se relacionam, e os sinais apresentam magnitudes ajus- tadas que proporcionam algum incremento selecionado da ação de controle exigida pelos valores de controle e pela necessidade afim. Por conseguinte, à medida que o sistema toma medições contínuas de parâmetros do proces- so afetados pela ação de controle incrementai, os valores de controle pode- rão permanecer os mesmos ou ser alterados pelo controlador como resulta- do de observação dos efeitos da ação de controle aplicada e/ou de outros fatores. Sinais de controle adicionais de mesma magnitude ou magnitude diferente como aqueles anteriores poderão, então, ser emitidos ao(s) ele- mento(s) de controle para continuar a ação de controle em incrementos para satisfazer os valores de controle então correntes.

Sinais de controle separados poderão ser emitidos por um con- trolador ou controladores, que representam separadamente diferentes tipos de valores de controle. Por exemplo, sinais variáveis separados poderão ser transmitidos para separar elementos de controle múltiplos da alimentação de gás, sinais estes que se baseiam, respectivamente, em exigências de valo- res de controle variáveis e valores de controle de OD variáveis. Por conse- guinte, com base nos sinais de controle separados, os elementos de controle separados podem fornecer correntes de gás separadas reguladas de linhas de alimentação de gás separadas. Essas correntes podem entrar em um tanque de tratamento como correntes separadas ou, após terem sido combi- nadas umas com as outras a montante do tanque, mas a jusante dos ele- mentos de controle, como uma única corrente. A quantidade agregada des- sas correntes separadas, quer entrem no tanque na forma de correntes sim- ples ou múltiplas, pode estar em uma quantidade suficiente para satisfazer as necessidades variáveis de oxigênio para metabolizar e, opcionalmente, tratar de outra forma rejeito na água residual e manter um nível de OD subs- tancialmente estável.

Contudo, o controlador preferencialmente gera valores de contro- le variáveis dos quais dois ou mais tipos diferentes de valores de controle são partes componentes, tal como uma combinação de exigências de valo- res de controle variáveis e valores de controle de OD variáveis. Por conse- guinte, o controlador poderá, se desejado, gerar sinais de controle variáveis correlativos com uma combinação variável ou total dos componentes de va- lores de controle diferentes. Esses sinais poderão, se desejado, ser transmi- tidos a um único elemento de controle. Por sua vez, tal elemento de controle poderá, se desejado, levar uma única linha de gás, ou um conjunto combi- nado de linhas de gás, a fornecer gás à água residual nas quantidades ne- cessárias.

Quando, conforme preferido, os valores de controle variáveis usados para gerar sinais de controle incluem como partes componentes exi- gências de valores de controle, valores de controle de OD e valores de con- trole de desempenho, gás poderá, então, ser alimentado nas quantidades variáveis exigidas para satisfazer a necessidade de oxigênio para metaboli- zar ou tratar de outra maneira rejeito, adequadamente ajustado para manter níveis de OD estáveis e responder por alterações no desempenho. Altera- ções de desempenho poderão, por exemplo, envolver um ou mais dos se- guintes: condições do sistema de alimentação de gás, por exemplo, os resul- tados de incrustação do difusor, limpeza do difusor ou alterações nas taxas de alimentação de gás e as alterações resultantes na vazão do difusor, onde estão envolvidos difusores de bolhas finas em área de liberação; alterações nas condições da água residual; variações nas condições de processo e condições atmosféricas alteráveis. Tal(is) condição/condições, incluindo ca- racterísticas de qualquer um dos precedentes, é/são, ou poderá/poderão ser, como determinado(s) pelo sistema de controle.

Qualquer que seja a natureza e o modo de uso dos valores de controle e sinais de controle, o sistema de controle leva os elementos de controle a atuar em resposta a esses sinais para efetuar controle sobre o processo biológico.

O sistema de controle poderá efetuar controle sobre o processo biológico de qualquer maneira que seja eficaz em combinar a disponibilidade de gás que contém oxigênio com o consumo alterável de ou necessidade de oxigênio em toda ou uma parte do processo, e possivelmente satisfazer ou- tras necessidades.

Exemplos de maneiras de efetuar controle sobre o processo in- cluem um ou mais dos seguintes: aumentar ou diminuir o fluxo de gás e/ou de água residual ao processo, alterando a distribuição de gás introduzido no sistema, alterando a quantidade ou distribuição de água residual no tanque, por exemplo, como na etapa de alimentação, alterar a intensidade de opera- ção de aeradores mecânicos ou de escova, ligando ou desligando pelo me- nos uma parte dos aeradores mecânicos ou de escova e/ou difusores que são disponíveis no sistema, alimentar quantidades zero ou variáveis de oxi- gênio suplementar ao processo, e alterar a eficiência de transferência de oxigênio da operação, tal como alterando a distância transversal por bolhas de gás à medida que elas atravessam a água residual, por exemplo, ligando, aumentando, diminuindo ou desligando agitadores e/ou alterando a profun- didade da água residual em um dado tanque. Serão selecionados elementos de controle que são adequados para a maneira(s) escolhida(s) de efetuar controle sobre o processo.

As discussões seguintes e Figuras 1-5 apresentam diversas mo- dalidades ilustrativas específicas de aparelho de tratamento de água residu- al, aparelho de sistema de controle e software que são úteis na invenção. Descrição Detalhada dos Desenhos

As Figuras 1-4 ilustram esquematicamente exemplo de equipa- mento de processo biológico que inclui tanques e dispositivo para introduzir gás contendo oxigênio em água residual nos tanques. Essas figuras também ilustram disposições de sistemas de controle que são compatíveis com os layouts de equipamento de processo e que incluem aparelho de medição para derivar dados e controladores para derivar entradas de controle para o processo. A Figura 5 ilustra esquematicamente um exemplo de disposições muito possíveis de funções no processo e particularmente em software que programadores qualificados podem projetar para uso em controladores que realizam a presente invenção, tais como as modalidades das Figuras 1-4.

Figura 1

A modalidade da Figura 1 inclui tanque 2 que contém água resi- dual em que um processo de aeração de crescimento suspenso está sendo conduzido. A entrada 17 e a saída 18, respectivamente, são proporcionadas para entrada de água residual a ser aerada no tanque e descarga de licor misto para processos subseqüentes.

Em e ao redor do tanque estão componentes de um sistema de alimentação de gás.

Entre estes estão dispositivos múltiplos 3 de qualquer tipo ade- quado para introduzir bolhas de gás que contém oxigênio na água residual, por exemplo, difusores de bolhas finas, uma fonte de gás 4, que é mostrada como um tubo, mas poderia ser um outro dispositivo, e dispositivo regulador de fluxo de gás 1, que é mostrado como uma válvula, mas poderia ser um outro dispositivo.

No processo, que poderá aerar a água residual contínua e inter- mitentemente, bolhas de gás contendo oxigênio, geradas pelo sistema de alimentação de gás, sobem através de pelo menos uma parte da profundi- dade de água residual na direção de sua superfície superior. Oxigênio nas bolhas dissolve-se na água residual. Pelo menos uma porção do oxigênio dissolvido é consumida pelo processo biológico. O oxigênio assim dissolvido poderá compreender um excesso ou representa uma deficiência em relação ao oxigênio consumido pelo processo biológico. Tal excesso ou deficiência poderá manifestar-se como um aumento ou diminuição no nível de OD (oxi- gênio dissolvido) da água residual.

Um sistema de controle de acordo com a invenção controla o processo de aeração. Nessa modalidade, incluem-se um dispositivo 5, para medir temperatura da água residual, um membro de coleta de gás, por e- xemplo, uma coifa 10 para coletar gás que escapa do tanque, um dispositivo 11 para medir corrente de gás da coifa, um dispositivo 12 para medir o teor de oxigênio dissolvido da água residual, um dispositivo 13 para medir teor de oxigênio na eliminação de gás, um controlador 14 para executar automati- camente controle lógico, conexões 15 para transmitir ao controlador valores medidos e sinais de controle do controlador e uma saída 16 para descarre- gar amostra de ar na atmosfera.

Na modalidade ilustrada na Figura 1, coifa 10 representa um lο- cal de que se obtêm dados úteis para determinar o oxigênio estimado trans- ferido pelo sistema de alimentação de gás. Sonda 12 representa um local de que se obtêm dados para determinar o nível de OD estimado no tanque.

A partir desses dados, o controlador 14 estabelece exigências de valores de controle correspondentes que apresentam correlação com o oxi- gênio transferido pelo sistema de alimentação de gás e com a taxa de au- mento/diminuição de OD, conforme determinado pelo sistema de controle. O controlador 14 também estabelece valores de controle de OD correlativos com o ajuste de oxigênio exigido, conforme determinado pelo sistema de controle, para retornar níveis de OD a um valor alvo. Preferencialmente, o estabelecimento de exigências de valores de controle se dá pelo menos par- cialmente em resposta a medições correlativas com o TAO (taxa de absor- ção de oxigênio) da água residual, ou com a TTO (taxa de transferência de oxigênio) do sistema de alimentação de gás, ou com a ETO (eficiência de transferência de oxigênio) do sistema de alimentação de gás, e preferenci- almente alguma combinação destas.

Preferencialmente, as exigências de valores de controle correla- tivas com o oxigênio consumido pelo processo biológico, conforme determi- nado pelo sistema de controle, são combinadas com valores de controle de OD. O controlador combina esses dois tipos de valores de controle, quer de forma aditiva ou deslocada em certo grau, e a partir desse total estabelece valores de controle e sinais de controle correspondentes que, com ou sem ajuste, por exemplo, para dar conta das características de resposta do acio- nador da válvula, são transmitidos pelo controlador 14 à válvula reguladora de fluxo de gás 1. Onde o processo é um processo de fluxo contínuo, a combinação de valores de controle gerados pelo sistema de controle poderá ser correlativa com uma combinação de taxas de consumo de oxigênio e taxas de alteração de nível de OD no tanque durante um ou mais períodos de tempo predeterminados. Tipicamente, o sistema de controle é programa- do para tender a manter um nível de oxigênio dissolvido estável e positivo em pelo menos uma parte do tanque, enquanto satisfaz as necessidades variáveis de oxigênio do processo biológico.

Os locais selecionados para a coifa e a sonda poderão ser arbi- trários se o conteúdo do tanque está substancial e completamente misturado e homogêneo, ou, se não, poderão ser locais de interesse específico ao ope- rador.

Figura 2

Aqui, novamente, um sistema de controle de acordo com a in- venção controla o processo de aeração em uma operação múltipla de aera- ção em tanques. Em comum com a modalidade da Figura 1, essa modalida- de possui um primeiro tanque 23 que contém água residual em que um pro- cesso de aeração de crescimento suspenso é conduzido.

A entrada 78 e a saída 79, respectivamente, estão presentes para entrada de água residual no tanque e descarga de licor misto.

Em e ao redor desse tanque estão componentes de um sistema de alimentação de gás.

Entre estes estão uma fonte de gás 25, que é mostrada como um tubo, mas poderia ser um outro dispositivo, e dispositivos múltiplos 24 de qualquer tipo adequado para introduzir bolhas de gás que contém oxigênio na água residual. A modalidade da Figura 2 inclui um segundo tanque de aeração 45 que contém água residual que sofre aeração de crescimento suspenso. A entrada 78 e a saída 79, respectivamente, são proporcionadas para entrada e descarga de água residual e licor misto.

Soprador ou compressor 75 fornece ar ou gás ao tanque 45 e, opcionalmente, a um ou mais tanques adicionais. Dispositivos múltiplos 24 de qualquer tipo adequado estão presentes no tanque 45 e são conectados ao soprador para introduzir bolhas de gás contendo oxigênio na água residual.

Há três linhas de amostragem 41, 42 e 43. Elas, respectivamen- te, incluem certos dispositivos auxiliares, discutidos abaixo. As linhas 41 e 42 retiram gases das coifas 32, que são parte de aparelho de medição a ser discutido adicionalmente abaixo, para determinar exigências de valores de controle para os tanques 23 e 45. A coifa 32 do tanque 45 apresente um dis- positivo de flotação 46 para manter a coifa na superfície da água residual durante variações no nível da água. A linha 43 e seus dispositivos auxiliares retiram ar ambiente da atmosfera através da entrada 39 para calibrar e veri- ficar a precisão do aparelho de medição.

Dispositivos auxiliares presentes em todas as três linhas de a- mostragem incluem compressores 49 para proporcionar fluxo positivo de eliminação de gás das coifas 32 através das linhas de amostragem ao apa- relho de medição para análise, válvulas de alívio de pressão 50 para impedir formação de pressão excessiva nas linhas, dispositivos de secagem 55 para remover água e vapor d'água capturados do gás nas linhas antes de sua entrada no aparelho de medição e válvulas 56, que poderão ser outros tipos de dispositivos. Essas válvulas controlam a direção do gás e/ou fluxo de gás em seqüência apropriada a partir de vários tanques para o aparelho de me- dição e/ou para a atmosfera.

Opcionalmente, diversos elementos adicionais do sistema pode- rão ser proporcionados. Por exemplo, a linha 42 poderá apresentar um con- duto de descarga 47 para liberar excesso de gás da coifa 32 do tanque 45 em ou adjacente à água residual e sistema de aquecimento 48 para impedir condensação de vapor d'água. As linhas 57 poderão proporcionar entradas de gás das outras coifas ou tanques na linha 42 e no aparelho de medição.

Alguns elementos do aparelho de medição dessa modalidade de sistema de controle são dispostos ao longo da linha de análise 44. Dispositi- vo 65 detecta umidade ou condensado na eliminação de gás ou corrente de gás ambiente. Dispositivo 68 mede temperatura do gás, enquanto dispositivo 67 mede pressão do gás. Dispositivo 66 mede teor de dióxido de carbono na eliminação de gás. Restrição 64 acelera a corrente de gás para criar pressão positiva no sistema de medição. Dispositivo 35 mede teor de oxigênio na eliminação de gás, enquanto a saída 38 descarrega na atmosfera ar de a- mostra usado.

Outros elementos do aparelho de medição incluem dispositivos 26 em cada tanque, para medir a temperatura da água residual, as coifas 32 acima mencionadas para coletar gás que escapa dos tanques, um dispositi- vo 33 no tanque 23 para medir corrente de gás da coifa, dispositivo 74 para medir corrente de gás no tanque 45 e dispositivo 34 em cada tanque para medir o teor de oxigênio dissolvido da água residual.

Na modalidade mostrada na Figura 2, a disposição no tanque 23 difere da disposição no tanque 45 na técnica empregada para medir o fluxo de gás para os respectivos tanques. No tanque 23, dispositivo 33 é utilizado para medir corrente de gás que escapa da coifa, e essa vazão de gás é ex- trapolada para abranger toda a corrente de gás para o tanque através da razão da área superficial da coifa para a área de todo o tanque. No tanque 45, dispositivo 74 é utilizado para medir a corrente de gás de todo o tanque diretamente. Fatores que têm relação com decisão de que disposição usar em dado tanque incluem a extensão de qualquer variação no processo de um local a um outro no tanque e a natureza de instrumentação existente as- sociada ao tanque quando se converte ao uso da presente invenção. Como mostra a figura, essas duas disposições poderão ser utilizadas em diferentes tanques da mesma planta ou poderão ser utilizadas em combinação uma com a outra no mesmo tanque.

Com a ajuda de dados do aparelho de medição, um controlador 36 executa automaticamente controle lógico de cada tanque. Dispositivo de interface 76 é proporcionado para mostrar dados medidos e calculados e ajudar na entrada de constantes e parâmetros de controle para operar o sis- tema. Conexões 37 transmitem ao controlador valores medidos e sinais de controle do controlador aos tanques 23 e 45. Através de sinais enviados via essas conexões, o controlador ajusta a corrente de gás para o tanque 23 com dispositivo regulador de fluxo de gás 22, que é mostrado como uma válvula, mas poderia ser um outro dispositivo, e ajusta corrente de gás para o tanque 45 mediante alteração da velocidade do soprador 75. Conexões 58 transmitem valores medidos do outro aparelho de medição para o controla- dor e sinais de controle do controlador para outras coifas ou tanques, onde estes são proporcionados.

Como mostrado pela Figura 2 e na discussão acima, cada um dos tanques 23 e 45 tem um ponto de entrada e controle de corrente de gás. Como na Figura 1, cada coifa 32 representa um local de que se obtêm da- dos úteis para determinar as quantidades variáveis de oxigênio transferido pelo sistema de alimentação de gás para cada tanque.

O primeiro tanque 23 possui um sensor de OD, dispositivo 34, localizado na extremidade a montante do tanque. O segundo tanque 45 pos- sui primeiro e segundo sensores de OD, dispositivos 34 e 77, localizados, respectivamente, nas extremidades a montante e a jusante do tanque. Os sensores de OD, quer sejam sensores simples ou duplos, são usados no segundo tanque para fornecer dados de forma contínua relativos a níveis variáveis de OD em seus respectivos tanques. Tais dados são úteis para proporcionar taxa de dados de aumento/diminuição de OD e para determinar valores de controle de OD que são correlativos com o ajuste variável de oxi- gênio exigido, conforme determinado pelo sistema de controle, para retornar os níveis de OD a um valor alvo.

A partir desses dados, o controlador 36 estabelece, individual- mente para cada tanque, exigências de valores de controle que são basea- das no oxigênio transferido pelo sistema de alimentação de gás e pela taxa de aumento/diminuição de OD, nos respectivos tanques, conforme determi- nado pelo sistema de controle. A partir de uma combinação das exigências de valores de controle e dos valores de controle de OD para cada tanque, o controlador 36 estabelece taxas de gás separadas e variáveis e sinais de controle correspondentes que satisfarão necessidades variáveis e diferentes de oxigênio nos respectivos tanques. Esses sinais separados são enviados ao dispositivo regulador de fluxo de gás 22 e ao soprador 75 conforme exigi- do para satisfazer tais necessidades. Os cálculos para cada tanque poderão ser efetuados seqüencial ou simultaneamente em um único controlador ou poderão ser efetuados em um controlador separado para cada tanque.

Figura 3

Em comum com a Figura 1, a modalidade da Figura 3 possui um tanque 91 que contém água residual em que um processo de aeração de crescimento suspenso está sendo conduzido. A entrada 156 e a saída 157, respectivamente, são dotadas de entrada de água residual a ser aerada no tanque e descarga de licor misto. O tanque apresenta pelo menos duas zo- nas distintas em que corrente de gás pode ser controlada independentemen- te. Aqui, novamente, um sistema de controle de acordo com a invenção con- trola o processo de aeração.

Em e ao redor da primeira zona de controle do tanque 91 estão componentes de um sistema de alimentação de gás. Entre estes estão dis- positivos múltiplos 92 de qualquer tipo adequado para introduzir bolhas de gás que contém oxigênio na água residual, uma fonte de gás 93, que é mos- trada como um tubo, mas poderia ser um outro dispositivo, e dispositivo re- gulador de fluxo de gás 90, que é mostrado como uma válvula, mas poderia ser um outro dispositivo. O sistema de alimentação de gás da segunda zona de controle do tanque é também servido pela fonte de gás 93 e é dotado de um dispositivo regulador de fluxo de gás 95 e dispositivos múltiplos 96 para introduzir bolhas de gás contendo oxigênio na água residual.

A primeira zona de controle do tanque, em comum com a Figura 1, inclui um dispositivo 94, para medir temperatura da água residual, um membro de coleta de gás, por exemplo, uma coifa 110, para coletar gás que escapa do tanque, e uma linha de amostragem 122. Dispostos ao longo da linha de amostragem 122 estão dispositivos de medição e diversos itens au- xiliares, discutidos acima, e um dispositivo 111, para medir o fluxo de gás da coifa.

Associados à segunda zona de controle estão um dispositivo 97, para medir temperatura da água residual, uma coifa 118, para coletar gás que escapa do tanque, e uma linha de amostragem 123. Ao longo da linha 123 estão um dispositivo 119, para medir fluxo de gás da coifa, e vários dis- positivos auxiliares.

Uma terceira linha de amostragem 124, que também inclui dis- positivos auxiliares, é também instalada. Ela recebe ar ambiente da entrada 117 para calibrar e verificar a precisão do sistema.

Os dispositivos auxiliares nas linhas 122, 123 e 124 incluem compressor ou compressores 127 para proporcionar um fluxo positivo de eliminação de gás da coifa 110, coifa 118 e entrada 117 através dessas Ii- nhas. Válvulas de alívio de pressão 128 impedem formação de pressão ex- cessiva nas linhas. Sistemas de secagem 133 removem água e vapor d'á- gua capturados da eliminação de gás. Válvulas 134 ou outros dispositivos controlam fluxo de ar e/ou outro de gás das coifas ou entrada em um siste- ma de medição que inclui linha de análise de amostra 125.

Na linha 125 encontram-se uma restrição 142 que acelera a cor- rente de gás para criar pressão positiva no sistema de medição e um dispo- sitivo 143 que detecta umidade ou condensado na eliminação de gás ou cor- rente de gás ambiente. Dispositivo 144 mede teor de dióxido de carbono na eliminação de gás. Dispositivo 145 mede pressão do gás, dispositivo 146 mede temperatura do gás. Dispositivo 113 mede teor de oxigênio na elimi- nação de gás, e uma saída 116 descarrega amostra de ar na atmosfera.

Outros elementos do sistema de medição incluem dispositivos 152 e 153 que medem fluxo de gás para a primeira e segunda zonas do tan- que, bem como dispositivos 112 e 120 para medir o teor de oxigênio dissol- vido da água residual nas primeira e segunda zonas.

O sistema de controle inclui um controlador 114, para medição e controle do processo. Ele executa automaticamente controle lógico de am- bas as zonas do tanque. Conexões 115 transmitem valores medidos do sis- tema de medição ao controlador e sinais de controle do controlador às válvu- las 90 e 95. Dispositivo de interface 154 pode ajudar na entrada de constan- tes e parâmetros de controle no sistema e mostra dados medidos e calcula- dos.

Na modalidade ilustrada na Figura 3, cada parte do tanque cons- titui uma zona de operação separada, com a capacidade de medir e controle corrente de gás em cada uma das zonas independentemente da outra zona. É usual, mas não obrigatório, que o tanque venha a ser configurado como um tanque de fluxo empistonado, de modo que a corrente de água residual sob tratamento seja proveniente da primeira zona para a segunda zona, com ou sem outras zonas intermediárias. Nessa modalidade, exigências de valo- res de controle para cada zona são calculadas independentemente de todas as considerações de zonas anteriores ou subseqüentes.

Similarmente, valores de controle de OD para cada zona são calculados independentemente de todas as considerações de zonas anterio- res ou subseqüentes. Isso é verdadeiro quer ou não os cálculos para cada zona sejam realizados seqüencial ou simultaneamente em um único contro- lador ou os cálculos sejam realizados em um controlador separado para ca- da zona.

A partir de uma combinação das exigências de valores de con- trole e dos valores de controle de OD para cada zona, o controlador 114 es- tabelece taxas de gás separadas e variáveis e sinais de controle correspon- dentes que satisfarão as necessidades variáveis de oxigênio nas respectivas zonas. Esses sinais são enviados aos dispositivos regulador de fluxo de gás 90 e 95 conforme exigido para satisfazer tais necessidades.

Modalidades adicionais implícitas na disposição identificada na Figura 3 e que empregam os princípios ilustrados nesta invenção incluiriam mais de duas zonas de controle separadas em um único tanque de fluxo empistonado, ou duas ou mais zonas de controle separadas em tanques de fluxo empistonado paralelos. Os princípios ilustrados pela Figura 3 são adi- cionalmente independentes, quer ou não chicanas ou paredes do tanque separem zonas de controle.

Figura 4

A modalidade da Figura 4 será preferida para muitas plantas de tratamento de água residual onde considerações econômicas, configurações de tanque preexistentes e/ou considerações de processo ditam um sistema mais simples do que aquele mostrado na Figura 3, porém mais complexo do que aquele mostrado nas Figuras 1 e 2. Em comum com a Figura 1, a moda- lidade da Figura 4 apresenta um único tanque 170 que conduz um processo de aeração de crescimento suspenso, entrada 228 e saída 229, respectiva- mente, para entrada de água residual e descarga de licor misto, e um local para gás de amostragem que escapa do tanque, mas dois locais para de- terminar níveis de OD.

Em e ao redor do tanque 170 estão componentes de um sistema de alimentação de gás.

Entre estes estão dispositivos múltiplos 174 de qualquer tipo a- dequado para introduzir bolhas de gás que contém oxigênio na água residu- al, uma fonte de gás 175, que é mostrada como um tubo, mas poderia ser um outro dispositivo, e um dispositivo regulador de fluxo de gás 180.

Em comum com a Figura 1, esse sistema de controle inclui li- nhas de amostragem 177 e 178 e linha de análise 179. Essas linhas incluem ou são conectadas a vários itens de dispositivos auxiliares ou aparelho de medição, discutidos abaixo.

As linhas 177 e 178 incluem dispositivos auxiliares tais como compressores 199 para proporcionar um fluxo positivo de gás, válvulas de alívio de pressão 200 para impedir formação de pressão excessiva, disposi- tivos de secagem 205 para remover água e vapor d'água capturados e vál- vula 206 ou algum outro dispositivo para controlar a direção do fluxo de gás e/ou ar de vários locais, para a atmosfera e/ou para o aparelho de medição em seqüência apropriada. A linha 178 também inclui uma entrada de ar am- biente 189, para calibrar e verificar a precisão do aparelho de medição.

Entre os elementos do aparelho de medição, em e ao redor do tanque, estão um dispositivo 176, para medir temperatura da água residual, e um membro de coleta de gás, por exemplo, uma coifa 182, conectado à linha de amostragem 177, para coletar gás que escapa do tanque. Também, a linha 177 inclui um dispositivo 183, para medir corrente de gás da coifa.

Dispostos ao longo da linha de análise 179 estão dispositivo 215 que detecta umidade ou condensado na eliminação de gás ou corrente de gás ambiente, dispositivo 218 que mede temperatura do gás, dispositivo 217 que mede pressão do gás, dispositivo 216 que mede teor de dióxido de car- bono na eliminação de gás, dispositivo 185 que mede teor de oxigênio na eliminação de gás, restrição 214 que acelera a corrente de gás para criar pressão positiva no aparelho de medição, e uma porta de saída que descar- rega na atmosfera gás de amostra.

Outros elementos do aparelho de medição incluem dispositivo 222 que mede fluxo da fonte de gás 175 para o tanque 170, e dois sensores de OD 184 e 192. Estes medem o nível de OD da água residual em partes a montante e a jusante do tanque, respectivamente.

Elementos adicionais da modalidade do sistema de controle in- cluem um controlador 186, para executar automaticamente controle lógico, e conexões 187, para transmitir ao controlador valores medidos e sinais de controle do controlador à válvula 180. Dispositivo de interface 226 é propor- cionado para mostrar dados medidos e calculados e facilitar a entrada de constantes e parâmetros de controle para operar o sistema.

É freqüentemente importante manter o nível de OD em uma par- te particular de um tanque em um nível fixo ou substancialmente uniforme para assegurar que as demandas de oxigênio pela água residual tenham sido satisfeitas. Geralmente, mas não necessariamente, nível de OD é moni- torado com essa finalidade a jusante do ponto de entrada da água residual, próximo de onde a água residual flui para fora do tanque. O nível de OD nessa parte do tanque pode ser crítico para determinação de valores de con- trole de OD. Assim, a Figura 4 mostra o sensor de OD a jusante, dispositivo 192, em ou próximo da extremidade a jusante do tanque.

Entretanto, é freqüentemente verdadeiro, especialmente em uma operação de fluxo empistonado, que a extremidade a jusante do tanque não é o lugar ótimo para coletar dados sobre as exigências de oxigênio do pro- cesso para determinar exigências de valores de controle. Assim, nessa mo- dalidade, outros componentes do sistema de controle da invenção localizam- se alhures, tipicamente, mas não necessariamente, perto do local onde água residual escoa para o tanque.

Conseqüentemente, na presente modalidade, coifa 182 e com- ponentes de controle afins são posicionados próximos da entrada de água residual 228, a montante do local no tanque em que se deseja manter um nível de oxigênio específico fixo ou substancialmente uniforme. Sensores usados para determinar exigências de valores de controle, por exemplo, dis- positivo 185 para medir o teor de oxigênio na eliminação de gás e dispositivo 184 para medir OD nesse local, são localizados de uma maneira que pos- sam determinar as exigências de oxigênio no local a montante.

O controlador 186 utiliza dados dos dispositivos 184 e 185 no local a montante para calcular as exigências variáveis de valores de controle que satisfarão a necessidade de quantidades variáveis de oxigênio para sus- tentar metabolização de rejeito.

O controlador também calcula, com base em dados do sensor de OD 192, valores de controle de OD variáveis necessários para manter níveis alvo de OD especificados no local a jusante. Essas exigências e valores de controle de OD são combinados no controlador para estabelecer taxas totais variáveis de corrente de gás para o tanque como um todo que se estima se- rem necessárias para satisfazer estado estacionário e necessidades dinâmi- cas de oxigênio para sustentar metabolização e necessidades de controle de OD. Essas vazões de gás são usadas pelo controlador para estabelecer si- nais de controle variáveis enviados para controlar a válvula 180 quando e conforme necessário para satisfazer tais necessidades.

Um modo alternativo de operação para o aparelho mostrado na Figura 4 é utilizar o local a montante para determinar tanto valores de contro- le de OD quanto exigências de valores de controle para o tanque inteiro. Nessa configuração, referida como "controle em cascata", valores de contro- le de OD são calculados a partir do nível de oxigênio dissolvido medido no local a montante pelo dispositivo 184.

O nível alvo de OD usado para determinar valores de controle de OD para o local a montante é calculado a partir de níveis de OD medidos no local a jusante pelo dispositivo 192. Uma função matemática pode ser usada para estabelecer uma relação entre níveis de OD a jusante e níveis alvo de OD a montante. Por exemplo, pode-se usar uma razão de um nível para o outro, ou uma razão (a) da diferença entre um nível alvo de OD a jusante e níveis de OD medidos a jusante para (b) o nível alvo a montante.

Alternativamente, o nível alvo de OD a montante poderá ser au- mentado ou diminuído à medida que o nível de OD a jusante medido cai a- baixo ou acima do nível alvo de OD a jusante. A partir dessas funções, um controlador poderá calcular valores de controle de OD para combinar com exigências de valores de controle para controlar corrente de gás para o tan- que.

Modalidades adicionais incluem, entre outros, vários tanques, cada um com um único ponto de controle de fluxo de gás, utilizando um úni- co controlador e um único conjunto de dispositivos para medir as caracterís- ticas do gás que deixa o processo. Cada um desses tanques poderá ou não apresentar um conjunto separado de dispositivos para determinar valores de controle de OD a jusante e/ou exigências de valores de controle a montante. Figura 5

A Figura 5 é um fluxograma esquemático de software e proces- so. Na área de funções de entrada de dados, localizada no canto superior esquerdo do fluxograma, estão três paralelogramos que identificam dados a serem entrados e armazenados na memória de controladores quando o sis- tema está configurado. Esses dados poderão ser atualizados de tempos em tempos se necessário. Na área de funções de controle lógico, está uma série de caixas retangulares e paralelogramos que identificam operações que são realizadas pelos controladores.

Um primeiro paralelogramo localizado no canto superior esquer- do da área de funções de controle lógico identifica entradas de dados no controlador provenientes de sensores no sistema de controle, por exemplo, dispositivo 5 de medição de temperatura da água residual, dispositivo 11 de medição de fluxo de gás e dispositivo 13 de medição de teor de oxigênio da modalidade da Figura 1. Com base em medições contínuas ou periódicas tomadas por quaisquer sensores que poderão ser incluídos e ativos nessa modalidade ou outras modalidades do sistema de controle, o controlador gera, de forma contínua, por exemplo, repetitiva, valores de controle variá- veis, por exemplo, exigências de valores de controle, valores de controle de OD e outros valores de controle tais como estes poderão ser desejados.

Um outro paralelogramo no canto inferior direito da área de fun- ções de controle lógico representa saídas repetitivas do controlador para aparelho regulador de quantidade de gás, tal como uma ou mais das válvu- las 1 ilustradas na Figura 1. Tais saídas do controlador representam entra- das de controle do sistema de controle para o processo de aeração, levando uma válvula ou outro dispositivo, por exemplo, válvula 1 da Figura 1, a atuar em resposta a essas entradas e alterar ou manter a quantidade de gás intro- duzido na água residual.

Nas presentes modalidades de sistema de controle, o controla- dor possui uma inclusão ou tempo de espera selecionável por operador. Es- te é um incremento de tempo que poderá ser selecionado para durar entre saídas repetidas do controlador e baseado, por exemplo, em tempo(s) de resposta antecipado(s) ou observado(s) do sistema, e/ou no grau de exce- lência de controle desejado e/ou outras considerações. Ver a caixa acima das terceira e quarta colunas na área de funções de controle lógico.

Esses incrementos poderão ser de qualquer duração adequada.

Modalidades tal como aquela ilustrada pela Figura 5 incluem proporcionar correção, durante um tempo de resposta selecionado, de erros tal como poderão existir no nível de OD da água residual, tendendo assim a deslocar o nível de OD de volta a um valor alvo. Em tais modalidades, o tempo de espera é preferencialmente coordenado com o tempo de resposta do sistema de modo que todo o tempo de resposta coincida substancialmen- te com ou ocorra dentro do tempo de espera. Contudo, controles de saída contínuos comumente usados (tais como Integral-Derivada Proporcionais) poderão ser empregados com ou sem tempo de espera sem se afastar dos princípios fundamentais da invenção.

Pessoas versadas na técnica entenderão que a ordem de várias funções no fluxograma poderá ser rearranjada, e que o sistema de controle pode, no entanto, operar de maneira bem-sucedida. Ademais, pessoas ver- sadas na técnica perceberão imediatamente que é possível projetar modali- dades que envolvam modificação ou eliminação de algumas etapas no flu- xograma, sem se afastar dos princípios fundamentais da invenção.

Nas modalidades preferidas precedentes, os valores de controle variáveis, ou componentes dos mesmos, permanecem correlativos com as quantidades variáveis de consumo de oxigênio pelo processo biológico. Isto é, há uma relação quantitativa estabelecida, presente no sistema de contro- le, entre exigências de valores de controle e tal consumo. Essa relação quantitativa é aplicada repetidamente pelo sistema de controle na determi- nação de exigências alteráveis de valores de controle durante uma dada e- levação e/ou queda desse consumo detectada pelo sistema. Essa repetição ocorre preferencialmente durante uma pluralidade de determinações conse- cutivas de exigências de valores de controle durante a dada elevação e/ou queda. Ainda mais preferencialmente, repetição em determinações consecu- tivas múltiplas ocorre durante uma pluralidade de elevações e quedas con- secutivas. Entretanto, a relação quantitativa acima mencionada poderá ser alterada intencionalmente de tempos em tempos, tal como por um operador e/ou pelo próprio sistema de controle, por exemplo, por um controlador a- daptável, para refinar a combinação que o sistema faz entre exigências de valores de controle e consumo de oxigênio. Modalidades Adicionais

Há várias modalidades adicionais que poderão opcionalmente ser praticadas em conjunto com as modalidades descritas acima, ou com outras modalidades da invenção. Estas incluem, à maneira de exemplo e não de limitação:

1) Medir 02 de concentração como % em volume ou % em mas- sa diretamente em uma corrente de eliminação de gás. 2) Adicionar C02 de concentração como medição de % em vo- lume ou % em massa à corrente de gás de amostra para aumentar a preci- são da determinação de concentração de oxigênio na eliminação de gás.

3) Estabelecer valores de controle de OD relacionados com cor- rente de gás exigida para responder por erro em OD1 com base na equação: 80D-V. I Corrente de Gás Exigida tcoF-C, onde: AOD = OD-OD V = Volu- me de controle poderão referir-se ao tanque completo ou parte dele, tc = Constante de tempo para estabelecer o ajuste de tempo para corrigir OD efetivo em OD Alvo aF = Valor alfa aparente, efeito combinado de caracterís- ticas da água residual (a) e condição do sistema de alimentação de gás (F), sobre a capacidade de o sistema de alimentação de gás transferir oxigênio para água residual, 6' = Fator de correção para efeito de temperatura da á- gua residual sobre a capacidade de o sistema de alimentação de gás trans- ferir oxigênio para água residual E)' = O (T-20), onde T é temperatura da água residual, 6 = Coeficiente de Arrhenius para o fator de correção da tem- peratura da água residual responder por efeito da temperatura da água resi- dual na transferência de oxigênio T = Temperatura da Água Residual.

6) Usar medição de pressão e temperatura na linha de gás de amostra ou linha de exaustão de coifa para converter vazão volumétrica em vazão mássica.

7) Usar um dispositivo de medição direta de fluxo de massa para medir massa diretamente.

8) Adicionar reatores e coifas múltiplos para serem amostrados e onde ação de controle é determinada em uma seqüência específica por um único controlador.

9) Medir pressão barométrica para aumentar a precisão dos cál- culos.

10) Calcular e mostrar valores derivados de dados medidos que são de uso na monitoração do desempenho dos reatores, incluindo, por e- xemplo: aF, KLa, fluxo de ar/difusor, TTOS e TAO.

11) Traçar gráfico e arquivar dados de desempenho com o tempo. 12) Proporcionar alarme para excursões em parâmetros de pro- cesso para indicar falha em equipamento, problemas de processo e exigên- cias de manutenção.

13) Com sistemas de calibração ambiente ou sistemas de tan- ques múltiplos, adicionar válvulas solenóide para exaurir gás e permitir ope- ração contínua do compressor de amostra.

14) Integrar o controle de um único reator com o controle de um sistema completo e com controle de sopradores coordenar todas as ações de controle e minimizar perturbações.

15) Usar um único soprador modulado para cada reator em vez de reatores múltiplos que retiram gás de um sistema de distribuição comum.

16) Aplicar empiricamente constantes derivadas às correntes de gás contendo oxigênio para acelerar ou desacelerar respostas do sistema ou condições deslocadas específicas a sítios; por exemplo, essas constantes poderão ser aplicadas a correntes determinadas a partir de valores de con- trole de OD se considerações sobre o processo exigirem que o tempo de resposta difira dos valores teóricos ou corrija quedas a curto prazo nos ní- veis de OD.

Modalidade Preferida de Cálculos do Sistema de Controle

Discussão adicional que segue inclui uma modalidade preferida de bases para cálculos que são úteis na geração de valores de controle e são, desse modo, úteis na construção de software ou código apropriado para o controlador.

Essa discussão descreve uma modalidade preferida de como controlar um sistema de alimentação de gás para aeração com ar difundido de tal maneira que:

1. Exigências de valores de controle são desenvolvidas a fim de satisfazer as exigências de oxigênio do processo de tratamento biológico, e

2. Valores de controle de OD são desenvolvidas a fim de manter uma concentração de OD preestabelecida em locais selecionados no tanque de aeração.

Diversas variáveis e condições de processo são consideradas e manipuladas para permitir identificação de ajustes de operação do sistema de alimentação de gás que atingirão os objetivos estabelecidos.

A estrutura básica da estratégia de controle preferida proposta compreende as seguintes etapas:

1. Determinação de consumo de oxigênio efetivo (Taxa de Ab- sorção de Oxigênio ou TAO) nos tanques, tanque, zona do tanque ou outro recipiente de água residual sob tratamento, também referido como reator;

2. Determinação de características de transferência de oxigênio que afetarão a capacidade de o sistema de alimentação de gás alimentar oxigênio ao processo;

3. Estabelecimento de exigências de oxigênio para o processo;

4. Estabelecimento de condições de operação exigidas pelo sis- tema de alimentação de gás para satisfazer as exigências estabelecidas; e

5. Ajuste das condições de operação do sistema de alimentação em condições estabelecidas.

Assim, o sistema de controle inclui elementos e dispositivos ca- pazes de realizar essas etapas. Essas etapas, e a base subjacente ao mé- todo através do qual essa modalidade as realiza, serão descritas em maio- res detalhes abaixo.

Determinação de Consumo de Oxigênio Efetivo no Reator (TAO)

A Taxa de Absorção de Oxigênio (TAO) do licor misto é determi- nada usando análise de eliminação de gás e tipicamente é útil no estabele- cimento de exigências de valores de controle no sistema de controle. Essa metodologia permite usar pelo menos uma parte do próprio reator de lama ativada como um respirômetro, com desempenho de forma contínua de ba- lanços de massa em fase gasosa de oxigênio através de um volume de con- trole selecionado, para determinar a quantidade de oxigênio introduzido pelo sistema de alimentação de gás, e com desempenho de forma contínua de balanço de massa em fase líquida de oxigênio através do mesmo volume de controle, para identificar quanto do oxigênio introduzido pelo sistema de ali- mentação de gás está sendo consumido por microorganismos na água resi- dual. O volume de controle poderia ser todo o volume do reator que contém líquido, mas é convenientemente uma pequena parte selecionada do volume total selecionado para proporcionar a informação mais útil e conve- niente para fins de controle. À maneira de ilustração e não de limitação, con- sidera-se um tanque de fluxo empistonado que mede cerca de 20 metros (largura) por 100 metros (comprimento) por 5 metros (profundidade de água) ou mais. Nesse tanque, pode-se selecionar um volume de controle que, em virtude de sua localização no tanque, seria razoavelmente representativo do desempenho do reator em relação ao processo. Por exemplo, pode-se esco- lher uma posição centralizada na linha central longitudinal do tanque, cerca de 24 metros da extremidade a montante do tanque e tendo cerca de 1,2 metro (largura) por 2,4 metros (comprimento) horizontalmente e estendendo- se verticalmente através de toda a profundidade da água residual no tanque.

Balanço de massa em fase líquida envolve uma variedade de processos físicos, químicos e bioquímicos que tomam lugar simultaneamen- te. Oxigênio dissolvido entra e deixa o volume de controle como conseqüên- cia de água que escoa em e para fora desse volume. Porque a água poderá conter oxigênio (na forma de oxigênio dissolvido), essa água que entra no volume de controle representará uma entrada de oxigênio no volume de con- trole, e água que sai do volume de controle, com qualquer concentração de OD que esteja presente nela, representará uma saída de oxigênio. Outras entradas de oxigênio poderão ter de ser consideradas, tais como aquelas devido à operação de dispositivos de aeração, ou, no exemplo mais simples, carregando oxigênio puro no volume de controle.

Atividade biológica na biomassa responsável por tratamento da água residual consome algum ou todo o oxigênio disponível no tanque. Quando se estabelece um balanço de massa em fase líquida de oxigênio através de um volume de controle, oxigênio consumido pela biomassa não mais estará presente no líquido e poderá, portanto, ser considerado como uma saída de oxigênio do volume de controle. Quaisquer outras fontes de saída de oxigênio deverá também ser considerada quando se formula esse balanço de massa, por exemplo, fontes de saída de oxigênio tais como a- quela devido a reações que poderão ocorrer, tal como após a adição de um agente oxidante. Entretanto, em plantas de aeração com ar difundido, admi- te-se que a entrada de oxigênio devido à transferência que ocorre na interfa- ce superfície líquida-atmosfera em tanques de aeração com ar abertos seja uma fração desprezível do lugar de tomada de transferência abaixo da su- perfície líquida.

Assim, essa modalidade proporciona uma formulação de balanço de massa em que entrada e saída de oxigênio via água que escoa para e do volume de controle, entrada de oxigênio devido à operação do sistema de alimentação de gás e saída de oxigênio de consumo de oxigênio pela bio- massa e inventário de oxigênio dissolvido no volume de controle precisam ser considerados.

Naqueles casos onde as entradas totais de oxigênio no volume de controle são maiores do que as saídas totais de oxigênio, um aumento líquido de oxigênio ocorre no volume de controle e um aumento no inventário de oxigênio total no volume de controle será observado. Similarmente, quando as saídas totais de oxigênio são maiores do que as entradas totais de oxigênio, uma diminuição no inventário de oxigênio total será observada.

Quando esse balanço de massa é conduzido em um volume de controle por um certo período de tempo, um dado termo na relação de ba- lanço de massa (quer seja esse termo, por exemplo, uma entrada de oxigê- nio ou uma saída de oxigênio para ou do volume de controle) poderá ser determinado se todos os termos restantes são de valor conhecido.

Sob essas circunstâncias, ausência de qualquer outra fonte de entrada ou saída de oxigênio, consumo de oxigênio por biomassa poderá ser determinado se a entrada de oxigênio pelo sistema de alimentação de gás, a entrada líquida de oxigênio (de valor positivo ou negativo) devido à oxigênio contido em correntes de água do volume de controle que entram e que saem e a alteração líquida (de valor positivo ou negativo) no volume de controle de inventário de oxigênio dissolvido são conhecidas ou medidas.

Sempre que esses princípios são aplicados a uma seção ou par- te plenamente profunda de um tanque de aeração localizada a uma distância significativa das paredes verticais do tanque, pode-se descrever o volume de controle como uma parte limitada do volume do tanque que possui superfí- cies de limites verticais imaginários que correm de fato do fundo do tanque até a superfície do líquido. Nenhuma água entra através do fundo (fundo do tanque) ou do alto do volume de controle, e todas as correntes de água en- tram ou deixam o volume de controle através de seus limites laterais.

Admitindo que o volume de controle abrange uma parte relativa- mente pequena das dimensões horizontais do tanque, em virtude do que se esperaria que os níveis de oxigênio dissolvido variem pouco de um lado ao outro do volume, nenhuma alteração significativa no teor de oxigênio do vo- lume de controle é esperada ocorrer como resultado de desequilíbrio entre correntes de água que entram e que saem, de modo que essas correntes poderão ser tratadas como tais. Todas as correntes de água entram no vo- lume de controle a partir de regiões imediatamente externas a um limite ima- ginário, e todas as correntes que saem afastam-se de regiões imediatamen- te internas a esse limite.

Porque esse limite não existe fisicamente, pode-se admitir que as características do líquido em ambos os lados do limite são as mesmas. Se essa admissão é aplicada a teor de oxigênio dissolvido no líquido, pode- se admitir que o oxigênio dissolvido em ambos os lados do limite é o mesmo.

Se os limites do volume de controle correspondem de fato ou parcialmente a limites físicos, por exemplo, uma parede do tanque com uma pequena abertura ou um tubo de comunicação, essa admissão poderá não ser aplicável.

Naqueles casos onde a admissão quanto a limites imaginários é aplicável, a entrada líquida de oxigênio associada a líquido que escoa para o volume de controle e líquido que escoa do volume de controle tem o mesmo valor sob condições de volume em estado estacionário e, desse modo, as concentrações de oxigênio dissolvido em correntes que entram e que saem são as mesmas. Portanto, a entrada líquida de oxigênio devido a intercâmbio de líquido entre o volume de controle e o resto do tanque de aeração é zero.

Sob essas circunstâncias, os únicos termos restantes no balanço de massa são a entrada de oxigênio devido a transferência de oxigênio do sistema de alimentação de gás, à saída de oxigênio associada a consumo de oxigênio pela biomassa e à alteração líquida (de valor positivo ou negati- vo) no volume de controle de inventário de oxigênio dissolvido.

Sempre que arranjos são feitos de modo que as condições para a aplicação do procedimento descrito sejam satisfeitas, a quantidade de oxi- gênio que é consumida pela biomassa por um certo período de tempo pode- rá ser determinada a partir da transferência de oxigênio do sistema de ali- mentação de gás e da alteração líquida no inventário de oxigênio dissolvido no volume de controle.

A alteração líquida no inventário de oxigênio dissolvido no volu- me de controle poderá derivar-se de medições de oxigênio dissolvido no iní- cio e término do período de tempo durante o qual um balanço de massa é efetuado e o volume de controle.

A determinação da Transferência de Oxigênio do sistema de ali- mentação de gás é feita com um segundo balanço de massa em oxigênio (balanço de massa de fase gasosa) em relação ao volume de controle sele- cionado. Esse balanço de massa baseia-se na idéia que, na ausência de quaisquer outras entradas e saídas de oxigênio em fase gasosa, qualquer quantidade de oxigênio exaurida do gás é equivalente ao oxigênio dissolvido no líquido (oxigênio transferido para líquido).

Portanto, transferência de oxigênio poderá ser determinada a partir de análise de gás que entra e de gás que sai do sistema.

Uma abordagem para essa tarefa é medir o oxigênio que entra no sistema no gás de aeração e o oxigênio que sai do sistema na eliminação de gás, medindo a corrente de gás e o teor de oxigênio do gás de entrada e a corrente de gás e o teor de oxigênio na eliminação de gás.

Uma outra abordagem para essa tarefa envolve assumir que tan- to as correntes volumétricas de gás de entrada quanto as correntes volumé- tricas de eliminação de gás de saída são do mesmo valor como conseqüên- cia de nenhuma alteração líquida de volume de gás no sistema (volume de gás no sistema permanece constante com o tempo). Uma maneira adequada de determinar a quantidade de oxigênio presente tanto nas correntes de gás de entrada quanto nas correntes de gás de saída, pode ser comparar o oxigênio presente em cada corrente de gás com outros componentes presentes em cada corrente de gás que permane- ce constante através do processo. À guisa de exemplo, se o gás de aeração usado contém um certa porção de gás A que não é transferida para o líquido e não reage com o conteúdo do tanque (inerte), em seguida tanto a corrente de gás de entrada quanto as correntes de gás de saída mostrariam o mesmo teor de gás A. O gás A é conservado durante o processo.

A fim de agir desse modo, poderá ser necessário medir o teor de dióxido de carbono e vapor d'água das correntes de gás de entrada e saída.

Depleção de oxigênio na fase gasosa ou transferência de oxigê- nio para a fase líquida poderá em seguida ser expressa como uma redução percentual no teor de oxigênio na corrente de gás comparando a diferença entre as razões molares de oxigênio a inertes nas correntes de entrada e saída para a razão molar de oxigênio a inertes na corrente de entrada.

Sempre que essa abordagem é seguida, a porcentagem de transferência de oxigênio determinada ( Eficiência de Transferência de Oxi- gênio) poderá ser combinada com dados de taxa de entrada de oxigênio pa- ra determinar Taxa de Transferência de Oxigênio. À guisa de exemplo, a massa de oxigênio transferida poderá ser determinada a partir da porcenta- gem de transferência de oxigênio observada e o fluxo de massa de oxigênio introduzido no sistema. Em muitos exemplos poderá ser conveniente ex- pressar equações de balanço de massa em termos de unidades de taxa (ta- xa de transferência de oxigênio, taxa de absorção de oxigênio, e taxa de al- teração líquida de inventário de oxigênio) em lugar de unidades de massa.

Exemplos de variáveis envolvidas molto = inventário de oxigênio em um volume de controle no início do período de tempo durante o qual um balanço de massa de oxigênio em fase líquida é efetuado Oltmb = inventário de oxigênio em um volume de controle no fim do período de tempo durante o qual um balanço de massa de oxigênio em fase líquida é efetuado ETO = Eficiência de Transferência de Oxigênio TTO = Taxa de Transferência de Oxigênio TAO = Taxa de Absorção de Oxigênio em Licor Misto 02 con. = Concentração de Oxigênio em gás que contém oxigênio Q = Corrente volu- métrica de gás que contém oxigênio no volume de controle tmb = Ajuste de constante de tempo para estabelecer o período de tempo durante o qual um balanço de massa de oxigênio em fase líquida é efetuado V = volume, pode- rá referir-se ao tanque completo ou parte dele. Valores associados a essas variáveis no sistema de controle poderão ser armazenados ou desenvolvidos pelo sistema de controle com o auxílio de dados no sistema ou adquiridos de fontes externas.

Determinação de Características de Transferência de Oxigênio

A informação coletada durante os cálculos conduzidos para de- terminar TAO poderá também ser usada para avaliar as características de transferência de oxigênio do sistema estudado, se dados apropriados são disponíveis. A fim de agir desse modo, alguma relação entre a Transferência de Oxigênio de um sistema de alimentação de gás em condições de proces- so e a Transferência de Oxigênio do mesmo sistema sob condições conhe- cidas poderá ser usada.

Na indústria de aeração, transferência de oxigênio de sistemas de alimentação de gás e dispositivos é comumente expressa em relação a um ajuste de condições de operação de referência para permitir comparação de diferente equipamento sob condições equivalentes. Isso é devido ao fato de que transferência de oxigênio de sistema de alimentação de gás depende de fatores tais como condições de ambiente (pressão barométrica e tempe- ratura da água entre outras), características da água (composição, etc.) e concentração de oxigênio dissolvido no tanque de aeração que tornariam dados de diferentes dispositivos de aeração muito difíceis de comparar a não ser que operando sob condições similares (se não exatamente as mes- mas).

Quando se compara transferência de oxigênio de um sistema de alimentação de gás que opera sob condições de processo com transferência de oxigênio do mesmo sistema sob condições de referência (Condições Pa- drão), vários fatores de correção são preferencialmente introduzidos para responder pelo diferente efeito de condições de operação diferentes no de- sempenho do sistema.

Além disso, testes sob condições de referência são usualmente conduzidos em novos sistemas de alimentação de gás, assim nesses casos onde transferência de oxigênio de um sistema de alimentação de gás poderá ser influenciada por condição de sistema de alimentação de gás (sistemas novos versus usados), um outro fator de correção pode ser introduzido para responder pelo efeito de condição de sistema de alimentação de gás em transferência de oxigênio.

Fatores de correção para condições de ambiente tais como tem- peratura de água, pressão barométrica e temperatura da água têm sido do- cumentados na literatura e amplamente aceitos e extensivamente usados no passado.

Entretanto, devido à dificuldade de estabelecer uma relação en- tre características de água residual e composição e seu efeito na transferên- cia de oxigênio, nenhum fator de correção amplamente aceito foi estabeleci- do para a determinação de transferência de oxigênio de um sistema de ali- mentação de gás em água residual comparado a seu desempenho sob con- dições de referência, por exemplo, em água potável.

Se fatores de correção de condição de ambiente são usados em combinação com os valores dos parâmetros envolvidos nas correções acima mencionadas, alguns dos quais poderão exigir medição e outros poderão ser admitidos, uma relação entre a transferência de oxigênio do sistema de ali- mentação de gás conforme medida nas condições de processo e a transfe- rência de oxigênio do mesmo sistema de alimentação de gás sob condições padrão pode ser desenvolvida em que todos os termos na relação seriam conhecidos (medidos ou calculados) exceto os efeitos de características de (a) água residual e (b) condição do sistema de alimentação de gás. Portanto, mesmo que os valores individuais desses dois parâmetros não fossem iden- tificados, seu efeito combinado pôde ser determinado.

Uma vez que esse efeito foi determinado (alfa aparente), uma relação entre transferência de oxigênio de sistema de alimentação de gás sob condições padrão e transferência de oxigênio de sistema de alimentação de gás sob condições de processo, onde todos os fatores de correção são conhecidos ou estabelecidos, podem ser desenvolvidos e ser úteis em esta- belecer valores de controle de desempenho de sistema de alimentação de gás.

Determinação das características de transferência de oxigênio do sistema de alimentação de gás e licor misto do processo envolve medi- ção tanto da temperatura de água residual no volume de controle quanto do Oxigênio Dissolvido no licor misto. Embora C*oof possa ser calculado a par- tir de valores medidos tais como pressão barométrica, temperatura de água residual e fator P de correção de salinidade, sua pequena variação sugere a possibilidade de utilizar relações internas, significando que o sistema de con- trole pode operar com bom êxito com base em valores fixos para C*, arma- zenados ou introduzidos temporariamente no sistema de controle. Desse modo, um sistema de controle interno de acordo com essa modalidade da invenção incluirá um ou mais sensores de OD (oxigênio dissolvido) e um ou mais sensores de temperatura, conforme será discutido abaixo em conjunto com as figuras anexas.

Exemplos de Variáveis envolvidas = Efeito de características de água residual na capacidade de o sistema de alimentação de gás transferir oxigênio para água residual osF = Valor alfa aparente, efeito combinado de características de água residual (a), e condição de sistema de alimentação (F), na capacidade de o sistema de alimentação de gás transferir oxigênio para água residual = fator de correção para o efeito de salinidade na concen- tração de saturação de oxigênio dissolvido C* χ 20 = concentração de satu- ração de oxigênio dissolvido em 20 C, 1 atm, inclui satisfazer as exigências de oxigênio do processo de tratamento biológico e manter uma concentração preestabelecida ou alvo de OD em um ou mais locais selecionados no licor misto do processo.

Embora determinação da exigência de oxigênio do processo de tratamento biológico seja discutida acima, a modalidade presente também determina o oxigênio exigido para manter o processo sob uma concentração preestabelecida de OD como uma função das condições reais de processo com relação às condições preestabelecidas (nível alvo de OD).

Sempre que condições reais do processo se igualam às condi- ções alvo preestabelecidas, ambos os objetivos da estratégia de controle são satisfeitos. O processo está absorvendo oxigênio na taxa em que ele está sendo alimentado e opera no nível desejado de oxigênio dissolvido.

Contudo, se as condições reais de processo diferem das condi- ções alvo, uma diferença entre a concentração real de OD no ponto de con- trole selecionado no licor misto e a concentração alvo de OD nesse mesmo ponto de controle é observada. Isso poderá ocorrer porque o OD no tanque de aeração é maior que o valor alvo ou menor que o valor alvo. Em ambos os casos, os valores de controle de OD devem ser desenvolvidos e ações corretivas executadas para retornar níveis de OD a níveis alvo de OD. Se apenas a quantidade maior ou menor de oxigênio exigida mediante uma al- teração no consumo de oxigênio de biomassa fosse alimentada, a diferença observada quanto ao nível de OD no processo versus o nível de OD alvo permaneceria presente.

Uma quantidade adicional de oxigênio deve ser alimentada quando o OD do processo é menor que OD alvo, e uma menor alimentação de oxigênio total do que aquela exigida por consumo de biomassa deve ser alimentada quando o OD do processo é maior que o OD alvo.

O incremento necessário de aumento ou diminuição de alimen- tação de oxigênio, acima ou abaixo que exigiu satisfazer exigências corren- tes de biomassa poderá ser determinado mediante estabilização de uma relação entre condições de processo observado e condições de processo alvo. Isso poderá ser feito considerando o inventário de oxigênio dissolvido em um volume de controle selecionado em torno do local de controle de OD alvo. Mais particularmente, o sistema de controle determina como oxigênio dissolvido estaria presente no licor misto se o OD alvo fosse obtido e como OD está realmente presente no mesmo volume. A diferença entre essas du- as quantidades, positiva ou negativa, é em seguida adicionada ou subtraída pelo sistema de controle da quantidade de oxigênio exigida para consumo de biomassa.

Porque exigências de oxigênio são usualmente expressas como taxas, o resultado desse inventário de OD1 isto é, a massa total de oxigênio a ser adicionada ou subtraída de exigências de biomassa, será usualmente convertido em uma taxa de alimentação de oxigênio exigida para retornar OD ao valor alvo durante um período de tempo selecionado. Introdução de um parâmetro de tempo estabelece a velocidade em que o nível de OD será retornado ao valor alvo.

OD alvo refere-se a um nível de OD selecionado que o operador deseja manter sob um local de controle selecionado e refere-se a uma cons- tante de tempo, o período de tempo em que se deseja retornar OD ao nível de OD alvo.

AOD refere-se à diferença entre o OD alvo e o licor misto.

OD (teor de oxigênio dissolvido da água residual) para o local de controle selecionado.

Exemplo de variáveis de OD envolvido = oxigênio dissolvido em licor misto AOD = Diferença entre concentração de oxigênio dissolvido alvo e concentração de oxigênio dissolvido real sob um local selecionado de OD alvo = concentração de OD alvo para um local selecionado te = Constante de tempo para estabelecer o ajuste de tempo para corrigir OD real para ODV alvo = Volume, poderá referir-se ao tanque completo ou parte dele. Valores associados a essas variáveis no sistema de controle poderão ser armazena- dos ou desenvolvidos pelo sistema de controle com o auxílio de dados no sistema ou adquiridos de fontes externas. Determinação de Condições de Operação Exigidas pelo Sistema de Alimen- tação de Gás

Uma vez determinadas as exigências de oxigênio necessárias para satisfazer metas estabelecidas, a relação entre transferência de oxigê- nio de sistema de alimentação de gás em condições de processo e transfe- rência de oxigênio de sistema de alimentação de gás em condições padrão, desenvolvida conforme descrita acima, é usada pelo sistema de controle para determinar a alimentação de oxigênio de condições padrão exigidas pelo processo.

Dados disponíveis sobre desempenho do sistema de alimenta- ção de gás sob condições padrão, dados estes que poderão ser armazena- dos ou desenvolvidos pelo sistema de controle com o auxílio de dados no sistema ou adquiridos de fontes externas, poderão então ser úteis na deter- minação de condições de operação e valores de controle de desempenho do sistema de alimentação de gás exigidos para obter a alimentação de oxigê- nio desejada.

Exemplos de variáveis envolvidas

O seguinte é uma chave para certas expressões usadas na des- crição acima e na medição e cálculo de variáveis de processo: = Efeito de características de água residual na capacidade de o sistema de alimentação de gás transferir oxigênio para água residual aF = Valor alfa aparente, efeito combinado de características de água residual (a), e condição de sistema de alimentação (F), na capacidade de o sistema de alimentação de gás transfe- rir oxigênio para água residual P = Fator de correção para o efeito de salini- dade em concentração de saturação de oxigênio dissolvido C*oc 20 = Con- centração de saturação de oxigênio dissolvido sob 20C, 1 atm.

Q = Corrente volumétrica de gás contendo oxigênio no volume de controle TTOE = Taxa de Transferência de Oxigênio Exigido Total sob condições de processo TTOP = Taxa de Transferência de Oxigênio sob Condições Padrão (20 C, 1 atm, OD 0, água limpa) 6' = Fator de correção para efeito de temperatura de água residual na capacidade de o sistema de alimentação de gás transferir oxigênio para água residual, 0 (T-20), onde T é condições de temperatura de água residual e sob condições padrão. Na maior parte dos casos, condições que operam sistema de alimentação de gás podem ser definidas como uma função de correntes de gás individu- ais/totais para cada zona de controle/tanque completo.

Definições "ajuste" ou "ajustamento" referem-se a: modificação de dados de um dispositivo de medição ou sinais de controle de um contro- lador, incluindo por exemplo uma alteração na magnitude e/ou conversão para uma forma diferente. Esses termos também referem-se a alteração de um ou mais parâmetros do processo biológico e alteração de uma ou mais condições de alguma parte do equipamento do processo biológico e/ou do sistema de controle. Usualmente, essa alteração é em resposta a alguma indicação de necessidade, que poderá ser uma necessidade de alteração para gás que contém oxigênio, tal como a necessidade de gás consumido no processo biológico, e/ou a necessidade de gás para alterar um nível de OD e/ou a necessidade de gás ocasionado por alterações no desempenho do sistema de alimentação de gás. Essa alteração poderá ocorrer de forma con- tínua ou intermitente. Em alguns exemplos, alteração pode ocorrer de tal maneira que a quantidade total de ação corretiva exigida para satisfazer uma ou mais necessidades ocorre imediatamente, quando o sistema de controle sente a necessidade.

Em outros exemplos, a alteração pode ocorrer por um período de tempo, em incrementos.

Para alterações incrementais, não é possível estabelecer para todas as situações a proporção mínima absoluta da ação corretiva que deve ser aplicada nos primeiros e subseqüentes incrementos. Plantas de trata- mento biológico podem variar amplamente em seu tempo de resposta a a- ções corretivas. Quando a invenção é incorporada em maneiras que envol- vem alteração contínua mas incrementai, os tempos de espera do sistema podem variar amplamente. Contudo, alterações podem ocorrer em incre- mentos que representam uma pequena proporção da ação corretiva total desejada quando tempos de espera são curtos e/ou tempo de resposta de planta é longo. Inversamente, incrementos maiores poderão ser exigidos quando tempos de espera são longos e/ou tempos de resposta de planta são curtos. Armados com esse entendimento e suas experiências com ope- rações de planta, aqueles versados na técnica podem determinar, sem inde- vido experimento, que proporção de ação corretiva deve ser aplicada nos respectivos incrementos, de modo que haja uma quantidade suficiente de ação corretiva por incremento para impedir necessidades de alteração de exceder freqüente ou gravemente o sistema de controle.

"Processo biológico aeróbico" significa qualquer um de uma vari- edade de processos biológicos, uma ou mais partes dos quais são sustenta- das, pelo menos em parte, pela introdução de gás que contém oxigênio em água residual a fim de criar um ambiente aeróbico. Exemplos proeminentes desses processos existem em uma ampla variedade de configurações contí- nua e descontínua do processo de lama ativada que envolve uma variedade de sistemas de fluxo. Exemplos incluem fluxo empistonado, mistura comple- ta e aeração de alimentação em etapa. São considerados filtros de aeração submersos e outros processos em bateladas em que a água residual subme- tida a aeração por toda ou uma parte do ciclo de operação para cada batela- da.

"Quantidade", conforme aplicada a qualquer coisa dada tangível ou intangível, incluindo sem limitação materiais, dados e sinais, refere-se a uma quantidade dessa coisa ou uma relação de quantidade entre essa coisa e uma outra coisa tangível ou intangível. Essa quantidade ou relação poderá ser expressa em qualquer unidade ou unidades ou sem unidades. Por e- xemplo, uma quantidade absoluta poderá ser expressa em unidades de, por exemplo, massa ou volume. Uma quantidade relativa poderá ser expressa, por exemplo, como unidades da coisa dada por unidade de tempo (taxa) ou por unidade de volume ou massa de uma outra coisa, ou como uma razão entre coisas diferentes que, por exemplo, são expressos nos mesmos tipos de unidades, de modo que a natureza das unidades possa ser ignorada.

"Aproximado" significa que há um grau de correlação entre valo- res que, se perfeito ou imperfeito, é suficiente para ser útil no controle de um processo de aeração de água residual de acordo com a invenção.

"Processo biológico" significa qualquer processo de tratamento de água residual que, pelo menos parte, envolve a metabolização por ação bacteriana de material residual dissolvido e/ou suspenso em água residual, que abrange, entre outros, uma combinação de etapas ou processos aeróbi- cos, anóxicos e anaeróbicos.

"Composição", conforme aplicada a um gás, refere-se a identi- dades de pelo menos uma porção dos gases em uma mistura de dois ou mais gases diferentes, ou à quantidades relativas de dois ou mais gases nessa mistura, ou à quantidade de um único gás nessa mistura.

"Conectado com" significa apresentar uma conexão operacional tangível ou intangível, quer direta ou indireta, incluindo formas tangíveis de conexão tais como fios dedicados, linhas de força elétrica e sistemas de Ii- gação por fio, conexões intranet ou internet, linhas telefônicas, cabos de fi- bras ópticas, conexões em placas de circuito e linhas de sinalização pneu- mática, e formas intangíveis de conexão tais como ondas de rádio, laser e outros feixes de luz e ondas sonoras, mediante os quais fontes de sistema de controle tais como dados, sinais ou saídas de controle, entradas de con- trole e código poderão passar entre componentes de cooperação do sistema de controle, por exemplo, dispositivos de medição, controladores e dispositi- vos que regulam fluxo, quer esses componentes sejam localizados próximos ou distantes uns aos outros.

"Consumo de oxigênio... no processo biológico" refere-se a oxi- gênio que é consumido, por exemplo, por bactérias ou outros meios, na re- moção da água residual e/ou de outra maneira aceitavelmente alterando, por exemplo, mediante metabolização e/ou por outros mecanismos, carboná- ceos e/ou nitrogenosos e/ou outras formas de resíduos; essa linguagem pre- tende distinguir necessidades de oxigênio de processo de deficiências e ex- cessos na alimentação de oxigênio à água residual que manifesta ela própria à medida que diminui e aumenta no nível de OD da água residual.

"Contínuo(a)", por exemplo, como no exercício de controle contí- nuo ou a tomada de medições contínuas, refere-se a ações tomadas de for- ma contínua ou de forma intermitente, mas repetitiva, incluindo uma forma periódica ou irregularmente repetitiva.

Um "controlador" é qualquer dispositivo que é ou inclui um ou mais dispositivos lógicos, e é capaz, quer separado ou em combinação com um ou mais outros dispositivos, para interpretar valores correlativos com um ou mais parâmetros do processo biológico e para estabelecer valores de controle.

O controlador poderá, por exemplo, ser pelo menos em parte, incluindo totalmente, um ou mais dispositivos mecânicos e/ou um ou mais dispositivos elétricos e/ou eletrônicos. Desse modo, a lógica do controlador poderá, por exemplo, residir pelo menos em parte em uma ou mais relações mecânicas em dispositivos mecânicos, ligações elétricas em dispositivos elétricos e/ou eletrônicos, e/ou em qualquer combinação dos precedentes.

O controlador preferencialmente inclui ou pelo menos tem aces- so a software apropriado ou código para interpretar dados nas condições de processo coletados de aparelho de medição e estabelecer os valores de controle. Em uma modalidade preferida, a lógica reside pelo menos em par- te, que poderá incluir totalmente, em um ou mais elementos de código tem- porariamente presente ou armazenado em um ou mais dispositivos progra- mados ou programáveis co ou remotamente localizados.

Controladores usados na invenção poderão ser unidades espe- cializadas de capacidade de computação limitada mas suficiente, ou pode- rão ser um computador para fim geral ou especial ou computadores de ca- pacidade de computação considerável. O controlador é preferencialmente capaz de executar instruções básicas de controle (por exemplo, lógica Boo- leana e quatro funções matemáticas) tais como aquelas comumente dispo- níveis através de (mas não limitado a) plataformas de controle baseadas em computador ou computador pessoal (PC), plataformas de controle baseadas em controlador lógico programável (CLP) ou plataformas de controle basea- das em sistemas de controle distribuídos (SCD). Controladores proporcio- nais, integral-proporcionais (IP) e integral-derivada proporcionais (IDP) pode- rão ser usados. Ver, por exemplo, "Process Instruments and Controls Hand- booK",3a. Ed., McGraw Hill.

Os controladores poderão também incluir dispositivos de memó- ria, bem como comparadores, outros dispositivos e/ou códigos que ajustam, aperfeiçoam, corrigem, condicionam ou também ajudam a efetuar funções auxiliares, tais como a regulagem do sistema de controle e/ou dados de pro- cessamento, valores de controle e sinais de controle. Desse modo, controla- dores adaptáveis (próprios ou auto-reguláveis) ou não-adaptáveis poderão ser usados.

*Na verdade, o controlador define, para as quantidades variáveis de consumo biológico de oxigênio que ocorre no processo, valores de con- trole, ou componentes de valores de controle, que se alteram em resposta a, enquanto permanecem correlativos com, essas quantidades variáveis de consumo de oxigênio. Colocar diferentemente, o controlador gera valores de controle variáveis que apresentam, ou que respectivamente, inclui pelo me- nos um componente que apresenta, de forma contínua, pelo menos uma relação quantitativa aproximada com as quantidades variáveis de oxigênio consumido pelo processo biológico.

Valores de controle gerados pelo controlador, com ou sem ajus- tamento intermediário, são úteis para agir no processo, ou em itens tais co- mo válvulas ou outros elementos associados a eles, para alterar ou manter operação do processo de uma maneira que geralmente limita ou minimiza desvio de uma ou mais variáveis do processo de desempenho desejado, por exemplo, a partir de pontos de ajuste estabelecidos. Valores de controle de mais de um tipo, por exemplo, respectivamente correspondente a mais de uma necessidade de processo, poderão ser combinados no controlador, por exemplo, para gerar um único sinal de controle que envolvem componentes plurais. Opcionalmente, valores de controle que respectivamente represen- tam diferentes necessidades de processo poderão ser gerados, mas manti- dos separados no controlador e usados para emitir sinais de controle sepa- rados a diferentes elementos de controle.

"Correlativo(a) com", conforme aplicado a uma relação entre primeiro e segundos valores, significa que, independente de quer ou não eles sejam numericamente iguais ou precisamente relacionados, há pelo menos uma relação quantitativa aproximada entre eles, um grau suficiente de parentesco de modo que eles ou pelo menos um deles possam funcionar de forma prática para controle durante o processo. A magnitude de um ou mais valores poderá ser afetada por inclusão de um ou mais parâmetros, usualmente bastante pequena para ser ignorada, que não são parte da rela- ção em que a correlação se baseia. Em modalidades da invenção em que um primeiro valor é correlativo com, mas não numericamente similar a um segundo valor, o primeiro valor poderá ser funcionalmente relacionar-se ao segundo de modo que o primeiro possa ser usado como um indicador pelo menos aproximado do outro. Qualquer funcional útil ou outro tipo de relação entre os valores satisfará. A relação poderá tornar qualquer forma útil. Por exemplo, um valor poderá ser diretamente proporcional ao segundo. Ou o primeiro poderá ser relacionado ao segundo por uma diferença fixa ou variá- vel. Ou o primeiro poderá ser relacionado ao segundo através de uma equa- ção ou tabela de valores. Valores de todos os tipos são incluídos, por exem- plo, Taxa de Transferência de Oxigênio vs. Corrente de Gás e Eficiência de Transferência de Oxigênio vs. Corrente de Gás. No caso de valores de con- trole, "correlativo com" preferencialmente refere-se a uma relação entre (a) um controle aplicado, valor aplicado pelo sistema em relação a uma neces- sidade de controle de processo particular, por exemplo, necessidades de oxigênio, necessidades de controle de nível de OD, necessidades de contro- le de desempenho ou uma combinação de necessidades de controle de pro- cesso e (b) um valor de controle de referência que ajustaria operação do processo biológico de modo que precisamente satisfaria a necessidade ou necessidades particulares.; nessa relação, o valor de controle aplicado, quer aplicado em um ou uma pluralidade de incrementos, aproxima do valor de controle de referência. A adequação dessa aproximação será expressa em uso convencional como uma diferença percentual entre o valor de controle e o valor de referência, sendo essa diferença mais ou menos 20%, mais prefe- rencialmente mais ou menos 10%, ainda mais preferencialmente mais ou menos 5%, e mais preferencialmente mais ou menos 3%. Apesar desse uso convencional, como o valor de referência aproxima dos limites superiores e inferiores da faixa utilizável poderá ser mais conveniente ou mais exato para expressar a adequação dessa aproximação como uma diferença finita, por exemplo, mais ou menos 0,10 ppm ou mais ou menos 25 metros cúbicos por hora.

"Valores de controle de OD" ou "valores de controle de oxigênio dissolvido" referem-se a parâmetros medidos e calculados correlativos com a quantidade de oxigênio exigido para mover um nível de OD (incluindo con- dições de oxigênio positivo ou oxigênio zero) observados no processo ou no sentido de um nível alvo de OD.

"Membro de coleta de gás" significa um dispositivo que compre- ende uma câmara confinada para receber água residual e substancialmente isolar da atmosfera pelo menos uma porção das bolhas de gás que foram liberadas na água residual por um sistema de alimentação de gás e percor- reram ascendentemente a água residual por pelo menos uma parte de sua profundidade, mas não foram dissolvidas na água residual. Um exemplo típi- co, mas não-limitativo, seria uma coifa retangular em vista plana e triangular em seção transversal, que apresenta um fundo redondo; exceto para entra- das e saídas associadas a sua função de controle, ela é então hermética a gás e é equipada em toda a periferia de suas bordas inferiores com flutuado- res para sustentá-la na superfície da água residual. Membros de coleta de gás não precisam, entretanto, ser localizados na superfície da água residual, uma vez que eles podem efetuar suas funções de recebimento e isolamento se posicionados abaixo da superfície ou se posicionados acima da superfície e dotados com margens dependentes que se estendem, em toda sua perife- ria, em uma direção descendente no sentido e preferencialmente a uma po- sição abaixo da superfície.

"Sistema de alimentação de gás" inclui qualquer dispositivo ou dispositivos formadores de bolhas de tipo, forma e tamanho amplamente variáveis, isto é, são adequados para transferir o oxigênio de gás que con- tém oxigênio para água residual no contexto de um processo de tratamento biológico, por exemplo, difusores de bolhas finas em área de liberação, ae- radores de tubo de descarga, aeradores mecânicos, aeradores de escova e difusores de bolhas grossas, juntamente com o equipamento acessório ne- cessário para sustentar a operação do dispositivo ou dispositivos formadores de bolhas e transferir o gás para estes, incluindo condutos de alimentação de gás, tubos de distribuição, suportes de sustentação, tubos descendentes, tubulação de pátio (yard piping), válvulas, filtros, compressores de desloca- mento positivos, turbocompressores, ou sopradores centrífugos e controle compressor/soprador afim e dispositivos de controle de corrente de gás. Di- fusores de bolhas finas em área de liberação ilustrativos incluem aqueles na forma de tubos, discos, cúpulas e lâminas, quer de material elastomérico, cerâmicos ou fibrosos.

Exemplos de difusores de bolhas grossas incluem dispositivos de coifa, bicos, orifícios, válvulas e cisalhamento.

"Indicativo" refere-se à qualidade de indicação de um dado valor numericamente igual ou, se não numericamente igual, pelo menos através de um funcional ou outra relação, sendo essa indicação um valor preciso na medida em que pode ser determinado por observação ou cálculo dos dados disponíveis no sistema ou, se não tal valor preciso, desviando do valor preci- so por uma quantidade insuficiente, levando em conta o uso pretendido da indicação, para destruir sua utilidade para efetuar controle durante o proces- so biológico. Em uma modalidade preferida, a indicação situa-se entre +/- 20%, ou +/-10%, ou +/-5% ou +/-3% desse valor preciso.

"Em resposta a" refere-se a estimulação direta e indireta de uma ação ou condição por uma outra ação ou condição; por exemplo, um ele- mento de controle age em resposta a um sinal de controle quando essa ação é um resultado direto ou indireto do sinal de controle, quer o sinal seja rece- bido direta ou indiretamente de um controlador com ou sem modificação ou conversão em uma forma diferente.

"Licor misto" refere-se ao conteúdo de um tanque que compre- ende pelo menos água residual e biomassa.

"Gás contendo oxigênio" inclui qualquer gás, incluindo misturas de gases com ou sem vapores arrastados ou dissolvidos, por exemplo, ar, oxigênio, ozônio, qualquer outro gás e misturas de quaisquer destes, que é adequado para sustentar um processo biológico aeróbico ou etapa de pro- cesso para o tratamento de água residual, tal como um processo de aeração de crescimento suspenso e preferencialmente um processo que inclui uma ou mais etapas de processamento de lama ativada.

"Taxa de Absorção de Oxigênio" (TAO) refere-se à taxa de tem- po de consumo de oxigênio na água residual, e inclui componentes tais co- mo consumo de oxigênio de biomassa, outras formas de consumo de oxigê- nio, reações químicas e outros fatores. "Parâmetros cie desempenho" refere-se a valores medidos, cal- culados ou predeterminados que são correlativos com alterações no desem- penho ou eficiência de qualquer dispositivo ou processo no sistema.

"Proporciona" ou "proporcionando" significa tornar disponível de qualquer maneira para uso no sistema de controle por qualquer período útil. Por exemplo, como aplicado a código ou dados, a definição inclui tornar os mesmos disponíveis a partir de ou sem o sistema, a partir de uma fonte em ou afastada do sítio no qual o processo biológico é conduzido, mediante ge- ração dos mesmos no sistema e/ou introdução manual dos mesmos no sis- tema, e/ou por armazenagem dos mesmos no sistema, quer ou não a locali- zação de armazenagem situa-se dentro do sistema e quer ou não a armaze- nagem seja de curto ou longo prazo, com ou sem, atualização de tempos em tempos.

"Repetitivo" significa repetido em um intervalo de tempo de qual- quer duração que é útil em efetuar controle de uma operação de aeração no contexto da invenção, por exemplo, sob intervalos até cerca de 8 horas, mais preferencialmente até cerca de 1 hora e ainda mais preferencialmente até cerca de 5 minutos. Esses intervalos poderão ser tão curtos quanto uma fração muito pequena de um segundo, por exemplo, de cerca de 0,01 se- gundo ou mais, preferencialmente cerca de 10 segundos ou mais, e, mais preferencialmente, cerca de 30 segundos ou mais.

"Exigências de valores de controle" refere-se a parâmetros me- didos e calculados correlativos com o oxigênio exigido para satisfazer o uso de oxigênio no processo biológico. Esses poderão incluir, mas sem se limitar a todos os fatores relacionados para taxa de absorção de oxigênio (TAO) tanto nas condições de estado estacionário quanto estados não-estacionáios.

"Processo de aeração de crescimento suspenso" significa um processo biológico aeróbico em que gás que contém oxigênio usualmente auxilia na mistura da água residual, e ainda mais preferencialmente, auxilia em manter as bactérias em suspensão.

"Tanque" refere-se a uma ou mais represas adequadas de água naturais e/ou produzidas pelo homem que poderão ser de tipo, forma e ta- manho amplamente variantes. Desse modo, o tanque ou tanques poderão ser revestidos de barro ou plástico, mas são preferencialmente de aço ou concreto e são de qualquer forma adequada quando vistos em visão plana ou seção vertical. Por exemplo, os tanques poderão ter uma forma circular, anular, oval, quadrada ou retangular alongada em vista plana. O termo tan- que também se aplica a uma seção de um tanque que foi segregado de uma ou mais outras partes desse tanque por um anteparo e/ou outra forma de divisor de comprimento de modo que a seção segregada responda substan- ciai e independentemente da outra seção ou seções a entradas de controle. Preferidos são tanques em que suas dimensões na direção de fluxo de água residual, quer em uma linha reta ou não (L), são maiores do que suas di- mensões perpendiculares a essa direção (W)1 em que L/W poderão, por e- xemplo, ser maiores que 3,5, 10 ou 15, tais como tanques de forma anular ou retangular alongada. Preferencialmente, pelo menos as porções aeróbi- cas dos tanques serão equipadas com qualquer sistema de alimentação de gás adequado.

"Valores" são representações de (a) quantidades, expressas em qualquer unidade ou combinações de unidades adequadas, tais como uni- dades de massa, volume, pressão, tempo, potencial elétrico, resistência ou outras unidades, ou expressos como números sem unidades, ou de (b) con- dições, por exemplo, "em", "fora", "acima", "abaixo", "igual a" e outras. Os resultados de medições são usualmente expressos como valores.

"Água residual" refere-se à água residual que sofre tratamento em qualquer estágio em um processo biológico, abrangendo entre outras água residual em estado natural, água residual após tratamento preliminar, licor misto e outras misturas de água residual e biomassa.

Claims

1. Método para exercer controle contínuo sobre um processo biológico de tratamento de água residual que consome oxigênio em que a necessidade de oxigênio aumenta e diminui repetidamente e que é conduzi- do em pelo menos um tanque de processamento de planta de tratamento de água residual em cooperação com um sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) para propor- cionar bolhas de gás que contém oxigênio para água residual, e dissolver o oxigênio na água residual, em pelo menos um tanque (2; 23, 45; 91; 170) de processamento de planta e um sistema de controle que compreende pelo menos um elemento de controle de fluxo (1; 22; 95; 180) para proporcionar um fluxo crescente e decrescente de gás que contém oxi- gênio por meio do sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) na água residual em pelo menos um tanque (2; 23, 45; 91; 170) de processamento de planta, pelo menos um membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) e um detector de gás (13) para proporcionar dados de eliminação de gás correlativos com quantidades variáveis de um ou mais gases na eliminação de gás da água residual e um controlador (14; 36; 114; 186) para processar os dados de eliminação de gás e levar o elemento de controle de fluxo (1; 22; 95; 180) a aumentar e a diminuir o fluxo de gás que contém oxigênio na água residual no referido tanque (2; 23, 45; 91; 170) ou nos referidos tanques, caracterizado pelo fato de que, proporciona no sistema de controle de OD (oxigênio dissolvido) dados correlativos com níveis variáveis de OD na água residual e/ou dados de desempenho correlativos com a capacidade variável de o sistema de ali- mentação de gás (4; 25; 93; 175) dissolver oxigênio na água residual, gera valores de controle no sistema de controle derivado pelo menos em parte dos (a) dados de eliminação de gás e (b) dados de OD e/ou dados de desempenho e usa esses valores de controle para gerar sinais de controle para levar pelo menos um elemento de controle de fluxo (1; 22; 95; 180) a condu- zir fluxos de gás que contém oxigênio pelo sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) e pelo menos para o tanque (2; 23, 45; 91; 170) de proces- samento da planta para refletir as necessidades de oxigênio de processo ajustadas para leva os níveis de OD de água residual a avançar, a retornar ou a serem mantidos em um valor alvo e/ou compensa a capacidade variável de o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) dissolver oxigênio na água residual.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender gerar valores de controle no sistema de controle (14; 36; 114; -186) derivados pelo menos em parte dos dados de gás de eliminação, dados de OD e dados de desempenho e usar esses valores para gerar sinais de controle para levar pelo menos um elemento de controle de fluxo (1; 22; 95; -180) de gás a proporcionar fluxos de gás que contém oxigênio para pelo menos um tanque (2; 23, 45; 91; 170) de processamento de planta que refle- te as necessidades de oxigênio de processo ajustadas para (a) levar os ní- veis de OD de água residual a avançar, a retornar ou a serem mantidos em um valor alvo e (b) compensar a capacidade variável de o sistema de ali- mentação de gás (4; 25; 93; 175) dissolver oxigênio na água residual.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o processo biológico compreende aeração de crescimento suspenso que inclui a metabolização biológica de material residual suspenso e/ou dissolvido presente na água residual.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o processo biológico é um processo de fluxo contínuo.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o processo biológico é um processo de lama ativada.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle é programado para tender a manter um nível de OD positivo em pelo menos uma porção do tanque.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o controlador (14; 36; 114; 186) contém ou tem acesso a tabelas de dados, com cuja ajuda define os referidos valores de controle.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle (14; 36; 114; 186) opera como um controlador (14; 36; 114; 186) avançado de alimentação onde são geradas saídas de controle, pelo menos em parte, baseadas em valores de controle de exigências e valores de controle de desempenho.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os referidos valores de controle compreendem vários com- ponentes de valores de controle combinados dentro do controlador (14; 36; -114; 186) para gerar um ou mais sinais de controle.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os referidos valores de controle compreendem, como suas par- tes componentes, valores de controle de exigências combinados com valo- res de controle de OD.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os referidos valores de controle compreendem, como suas par- tes componentes, valores de controle de exigências combinados com valo- res da taxa de alteração de OD e valores de controle de OD.

12. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os referidos valores de controle compreendem, como suas par- tes componentes, valores de controle de exigências combinados com valo- res de controle de desempenho.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o elemento de controle de fluxo (1; 22; 95; 180), em respos- ta a sinais de controle no sistema de controle, muda ou mantém a quantida- de de gás introduzida na água residual e muda ou mantém a quantidade de água residual introduzida no tanque.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos o primeiro e o segundo tanques, o segundo dos quais é controlado simultaneamente com o primeiro tanque, ou é controlado independentemente a partir do primeiro tanque.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que alterações na taxa de consumo de oxigênio ocorrem no processo, levando o oxigênio sendo dissolvido na água residual a compre- ender um excesso ou representar uma deficiência em relação ao oxigênio consumido pelo processo biológico; tal excesso ou deficiência pode manifes- tar-se como um aumento ou diminuição no nível de OD (oxigênio dissolvido) da água residual.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende proporcionar dados de DO (desempenho ope- racional) no sistema de controle.

17. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende proporcionar dados de DP (desempenho pa- drão) no sistema de controle.

18. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende proporcionar dados de DRS (desempenho re- lativo ao sistema) no sistema de controle que derivam pelo menos em parte com dados de DP.

19. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os níveis de OD na água residual que diferem positivamente e/ou negativamente de um valor alvo de OD e os valores de controle e sinais de controle são suficientes, quando aplicados em conjunto com valores de controle de exigências, a pelo menos desvios de níveis de OD parcialmente deslocados do valor alvo de OD.

20. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle gera valores de controle de DO corre- lativos com a quantidade de oxigênio necessária para mover o nível de OD na água residual para o valor alvo de OD.

21. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: A. em pelo menos um tanque, a água residual flui ao longo de um caminho de escoamento que apresenta porções a montante e a jusan- tes, Β. um membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) é posi- cionado ao longo da porção a montante para receber gás que representa eliminação de gás de bolhas que não foram totalmente dissolvidas na água residual, C. dados com relação ao nível de OD são coletados de pelo me- nos duas sondas de OD respectivamente posicionadas ao longo das por- ções a montante e a jusan te do caminho de escoamento, D. o sistema de controle estabelece, de forma contínua, valores de controle para todo o tanque que são pelo menos em parte correlativos com uma combinação de (1) alteração do consumo de oxigênio pelo proces- so biológico, conforme medida com o auxílio do referido membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) e (2) os referidos dados de nível de OD cole- tados das sondas de OD posicionadas ao longo das porções a montante e a jusante do caminho de escoamento.

22. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: A. o sistema de controle estabelece, de forma contínua, valores de controle que são pelo menos em parte correlativos com uma combinação de (1) alteração do consumo de oxigênio pelo processo biológico, conforme medida com o auxílio do referido membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; -182) e (2) desvios, de um primeiro valor alvo, do nível de OD medido por uma sonda de OD posicionada ao longo de uma porção a montante do ca- minho de escoamento de água residual, e Β. o sistema de controle ajusta o referido primeiro valor alvo, de forma contínua, com o auxílio de dados correlativos com desvios, de um se- gundo valor alvo, do nível de OD medido por uma sonda de OD posicionada ao longo de uma porção a jusante do caminho de escoamento.

23. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a água residual flui em fluxo empistonado.

24. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a água residual flui ao longo de um caminho de escoamento que apresenta uma dimensão na direção de fluxo de água residual que é maior que sua dimensão média perpendicular a essa direção.

25. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que: A. dados com relação à taxa de alteração de nível de OD são coletados de pelo menos uma sonda de OD posicionada no tanque, e Β. o sistema de controle estabelece, de forma contínua, valores de controle que são aplicados a um tanque como um todo, sendo esses va- lores de controle pelo menos em parte correlativos com uma combinação de (1) alterando o consumo de oxigênio pelo processo biológico, conforme me- dido com o auxílio do membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) ao longo de uma porção a montante de um caminho de escoamento de água residual através do tanque (2) dados de nível de OD coletados de pelo me- nos duas sondas de OD respectivamente posicionadas ao longo das por- ções a montante e a jusante do caminho de escoamento e (3) taxa de alte- ração de dados OD.

26. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende: A. levar o sistema de controle a tomar, em um ou mais locais na água residual, medições contínuas que são correlativas com níveis de OD na água residual que difere positivamente e/ou negativamente de um ou mais valores alvo de OD, B. levar o sistema de controle a tomar, em um ou mais locais na água residual, medições contínuas que são correlativas com taxas de altera- ção de nível de OD na água residual; e C. gerar no sistema de controle, de forma contínua, valores de controle que são pelo menos em parte correlativos com uma combinação do consumo de oxigênio no processo biológico, dos referidos níveis de OD e das referidas taxas de alteração.

27. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende: A. levar o sistema de controle a estabelecer, de forma contínua, valores de desempenho que são correlativos com a capacidade de o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) dissolver o referido gás que contém oxigênio na água residual, e B. levar o sistema de controle, de forma contínua, a combinar os valores de desempenho com valores de controle de exigências que são pelo menos em parte correlativos com a alteração de consumo de oxigênio no processo biológico.

28. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende gerar, no sistema de controle, de forma contí- nua, valores de controle de DRS correlativos com relações entre A. dados de DO, gerados pelo sistema de controle, correlativos com a capacidade variável de o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; -175) transferir oxigênio para a água residual sob condições de processo flu- tuantes, compreendendo uma ou mais condições de sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175), condições de água residual, condições de processo e condições atmosféricas, e B. dados de DP, proporcionados no sistema de controle, correla- tivos com a capacidade de o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) transferir oxigênio para água e/ou água residual sob padrão predetermina- dos para essas condições.

29. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os valores de controle são estabelecidos pelo menos em parte com dados de DO que são proporcionados no sistema de controle e que se baseiam em um ou mais dos seguintes: condições de sistema de a- limentação de gás (4; 25; 93; 175), condições de água residual, condições de processo e condições atmosféricas, e onde essa(s) condição/condições, incluindo característica(s) de qualquer dos precedentes, é/são determina- da(s) pelo sistema de controle.

30. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os valores de controle são estabelecidos pelo menos em parte com dados de DP que incluem dados de TTO: Q (taxa de transferência de oxigênio: fluxo) correlativos com taxas de transferência de oxigênio que o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) pode obter em água limpa sob taxas variáveis de fluxo de gás através do sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175).

31. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os valores de controle são estabelecidos pelo menos em parte com valores alfa aparentes que são correlativos com uma razão entre (a) a taxa, conforme determinada pelo sistema, na qual o sistema de alimen- tação de gás (4; 25; 93; 175) pode transferir oxigênio para a água residual e (b) a taxa na qual o sistema de alimentação pode transferir oxigênio para água limpa.

32. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende: A. proporcionar, no sistema de controle, valores de controle de TTO: Q (taxa de transferência de oxigênio: fluxo) correlativos com taxas de transferência de oxigênio que o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) pode obter em água limpa sob taxas variáveis de fluxo de gás através do sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175); B. proporcionar, no sistema de controle, valores alfa aparentes que são correlativos com a razão entre (a) a taxa, conforme determinada pelo sistema, na qual o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) pode transferir oxigênio para a água residual e (b) a taxa na qual o sistema de a- limentação de gás (4; 25; 93; 175) pode transferir oxigênio para água limpa; e C. derivar valores de DRS mediante combinação de TTO: valo- res Q e alfa aparentes.

33. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que valores alfa aparentes são determinados pelo menos em parte pelo sistema de controle e refletem alterações na condição do sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) e na água residual que pode afetar a quantidade de oxigênio que o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) pode transferir para a água residual.

34. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os valores de controle são aplicados pelo sistema com base pelo menos em parte nas necessidades de controle do processo que com- preende pelo menos uma forma de necessidades de controle de processo selecionada dentre necessidades de controle de oxigênio de processo, ne- cessidades de controle de nível de OD e necessidades de controle de de- sempenho, e onde o valor de controle aplicado situa-se entre mais ou menos -20%, com base nos dados disponíveis no sistema quando o valor de contro- le é aplicado, de um valor de controle de referência que produziria uma va- zão de gás e/ou água residual no processo biológico que precisamente satis- faria a(s) necessidade(s) particular(es).

35. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o valor de controle aplicado está entre mais ou menos 10% do valor de controle de referência.

36. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o valor de controle aplicado está entre mais ou menos 5% do valor de controle de referência.

37. Método, de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o valor de controle aplicado está entre mais ou menos 3% do valor de controle de referência.

38. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os valores de controle são aplicados pelo sistema com base pelo menos em parte nas necessidades de controle de processo que com- preendem pelo menos uma forma de necessidades de controle de processo selecionada dentre as necessidades de controle de oxigênio de processo, necessidades de controle de nível de OD e necessidades de controle de de- sempenho, e onde os valores de controle são aplicados diretamente ou indi- retamente a pelo menos um dispositivo regulador de fluxo para proporcionar, de forma contínua, entradas de controle a esse dispositivo para levar esse dispositivo a alterar ou manter a quantidade de gás introduzida na água resi- dual e/ou alterar ou manter a quantidade de água residual introduzida no tanque.

39. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o controle é efetuado, pelo menos em parte, utilizando da- dos sobre taxas de alteração de nível de OD no tanque por um ou mais perí- odos de tempo predeterminados.

40. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle deriva entradas de controle com base pelo menos em parte (1) em diferenças entre (a) a temperatura real da água residual e (b) uma temperatura de referência selecionada, e/ou (2) em dife- renças entre (a) a pressão barométrica real que age na superfície de água residual e (b) uma pressão barométrica de referência selecionada.

41. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle exerce controle pelo menos parcial- mente em resposta a medições correlativas com TAO (taxa de absorção de oxigênio), ou TTO (taxa de transferência de oxigênio), ou ETO (eficiência de transferência de oxigênio), ou qualquer combinação das mesmas.

42. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle deriva entradas de controle mediante ajuste dos valores de controle pelo menos em parte com relação às caracte- rísticas de resposta de controle de um elemento regulador de fluxo.

43. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle compreende pelo menos um dos se- guintes: um dispositivo para medir temperatura da água residual e um dispo- sitivo para medir o teor de oxigênio na eliminação de gás.

44. Aparelho para realizar o método definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, o aparelho compreende pelo menos um detector de OD (oxigê- nio dissolvido) conectado com o sistema de controle para proporcionar, no sistema de controle, dados de OD que refletem níveis de OD na água resi- dual e o controlador (14; 36; 114; 186) contém ou tem acesso a código em que, com a ajuda dos dados de eliminação de gás e dos dados de OD, o controlador (14; 36; 114; 186) define valores de controle variáveis que com- preendem, de forma separada ou combinada, valores de controle de exigências correlativos com a necessida- de repetidamente flutuante de o fluxo de gás que contém oxigênio sustentar o processo biológico e valores de controle de OD que são correlativos com esses ajus- tes positivos ou negativos variáveis do fluxo de gás que contém oxigênio suficientes para levar os níveis de OD a avançar, a retornar ou a serem man- tidos em um valor alvo. pelo menos um elemento de controle de fluxo (1; 22; 95; 180) está conectado ao controlador (14; 36; 114; 186) para receber e atuar em resposta aos sinais de controle no sistema de controle com base pelo menos em parte nos referidos valores de controle para conduzir um fluxo crescente e decrescente de gás que contém oxigênio pelo sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) na água residual em pelo menos um tanque de proces- samento (2; 23, 45; 91; 170) de planta.

45. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44, caracterizado pelo fato de que o controílador (14; 36; 114; 186) contém ou tem acesso a código adicional que, com a ajuda dos dados de desempenho, o controlador (14; 36; 114; 186) define valores de desempenho que são correlativos com ajustes de fluxo de gás que contém oxigênio adicionais necessários para compensar a capacidade variável de o sistema de alimentação de gás (4; -25; 93; 175) dissolver oxigênio na água residual.

46. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que o referido membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; -182) é posicionado na superfície da água residual.

47. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que compreende um tanque que apresenta uma entrada e uma saída de água residual, e o sistema de controle inclui dispositivos de medição de OD no primeiro e segundo locais no tanque.

48. Aparelho, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o primeiro local está mais próximo da entrada do que do segundo local.

49. Aparelho, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o segundo local está mais próximo da saída do que do pri- meiro local.

50. Aparelho, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o primeiro local está mais próximo do membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) do que do segundo local.

51. Aparelho, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o primeiro local é adjacente à entrada e o segundo local é adjacente à saída.

52. Aparelho, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) e o pri- meiro local estão cada um mais próximos da entrada do que do segundo local.

53. Aparelho, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) e o se- gundo local estão cada um mais próximos da saída do que do primeiro local.

54. Aparelho, de acordo com a reivindicação 47, caracterizado pelo fato de que o membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) é posi- cionado entre os primeiro e segundo locais.

55. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações -44, 45, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 ou 54, caracterizado pelo fato de que com- preende um tanque alongado que apresenta metades a montante e a jusan- te.

56. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações -44, 45, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 ou 54, caracterizado pelo fato de que com- preende um tanque alongado dividido em pelo menos duas seções por uma chicana e/ou outra forma de divisor de comprimento, e pelo menos uma des- sas seções apresenta metades a montante e a jusante.

57. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações -44, 45, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53 ou 54, caracterizado pelo fato de que um membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) é posicionado em uma me- tade a montante de um tanque ou seção de tanque para receber eliminação de gás que representa gás de bolhas que não foram dissolvidas na água residual.

58. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de controle inclui pelo menos duas sondas de OD, respectivamente posicionadas em metades a montante e a jusante de um tanque ou seção de tanque para coletar dados com respeito a níveis de OD.

59. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que compreende um tanque ou seção de tanque que apre- senta uma extremidade a montante, e pelo menos porções do membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) e de uma sonda de OD posicionadas na metade a montante do tanque estão, respectivamente, dentro de um in- tervalo de comprimento de tanque representando cerca dos primeiros 20% do comprimento do tanque, medidos a partir da extremidade a montante do tanque.

60. Aparelho, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de que o referido membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) e as porções da sonda de OD estão respectivamente dentro de cerca dos primeiros 15% do comprimento do tanque.

61. Aparelho, de acordo com a reivindicação 59, caracterizado pelo fato de que o referido membro de coleta de gás (10; 32; 110, 118; 182) e as porções da sonda de OD estão respectivamente dentro de cerca dos primeiros 10% do comprimento do tanque.

62. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que medições da eliminação de gás tomadas pelo sistema de controle apresentam correlação com a quantidade de pelo menos um gás que representa pelo menos uma porção da composição da eliminação de gás.

63. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que o gás que contém oxigênio é ou compreende ar e me- dições da eliminação de gás tomadas pelo sistema de controle apresentam correlação com a quantidade de oxigênio ou com a quantidade de dióxido de carbono ou com as quantidades de oxigênio e dióxido de carbono na elimi- nação de gás.

64. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que o sistema de controle compreende pelo menos um dos seguintes: um dispositivo para medir a temperatura de água residual, um dispositivo para medir o teor de oxigênio na eliminação de gás.

65. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que compreende código que define, de forma contínua, valores de controle de DRS (desempenho relativo ao sistema) correlativos com relações entre A. dados de DO (desempenho operacional) correlativos com a capacidade variável de o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) transferir oxigênio para a água residual sob condições de processo flutuan- tes, compreendendo uma ou mais condições de sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175), condições de água residual, condições de processo e condições atmosféricas, e B. dados de DP (desempenho padrão) correlativos com a capa- cidade de o sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175) transferir oxigê- nio para água e/ou água residual.

66. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que compreende código que define dados de DO.

67. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que inclui ou tem acesso a dados de DP.

68. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que compreende código que define dados de DRS pelo menos em parte com dados de DP que são armazenados no sistema de controle.

69. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que os dados de DP são armazenados no sistema e inclui dados de TTO: Q (taxa de transferência de oxigênio: fluxo) correlativos com taxas de transferência de oxigênio que o sistema de alimentação de gás (4; -25; 93; 175) pode obter em água limpa sob taxas variáveis de fluxo de gás através do sistema de alimentação de gás (4; 25; 93; 175).

70. Aparelho, de acordo com a reivindicação 44 ou 45, caracteri- zado pelo fato de que os valores de controle de exigências e os valores de controle de OD são baseados pelo menos em parte em relações com valo- res de DRS.