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Tipo do documento: Dissertação
Título: Remoção simultânea de matéria orgânica e nitrogênio em um reator de leito estruturado submetido à aeração intermitente: efeito do diâmetro do material suporte e da porosidade do meio
Título(s) alternativo(s): Carbon-nitrogen removal in a structured-bed reactor under intermittent aeration: effect of the diameter of the support material and the porosity of the medium
Autor: SOUZA, João Vitor Rodrigues de 
Primeiro orientador: MOURA, Rafael Brito de
Primeiro membro da banca: SANTOS, Carla Eloísa Diniz dos
Segundo membro da banca: SOUZA, Theo Syrto Octávio
Resumo: O presente trabalho determinou o efeito do nível de água e da vazão de ar na transferência de oxigênio em um reator. Tal caracterização foi feita através da estimativa dos parâmetros de coeficiente de transferência de oxigênio (KLa), a capacidade padrão de transferência de oxigênio (SOTR) e a eficiência padrão de transferência de oxigênio (SOTE). Foi utilizado um delineamento experimental das faces centradas (DFC). Neste delineamento, foram realizados um total de 11 ensaios, variando a vazão de ar (2, 4 e 6 L/min) e o nível de água no reator (20, 40 e 60cm). Os resultados indicaram que houve um efeito significativo das varáveis na concentração de OD no sistema, tendo o sistema atingindo sua melhor performasse quando operado com uma vazão de ar de 5L/min e nível de água no reator de 40cm. Contudo, através do teste de regressão e de falta de ajuste F, foi possível concluir que os modelos foram significativos não preditivos, necessitando que que novos estudos abordando outra faixa de operação seja realizado, para que tais conclusões obtidas possam ser utilizadas para futuras projeções. Este estudo também avaliou o desempenho de um reator de leito estruturado sujeito a aeração intermitente (SBRIA) na remoção simultânea de carga orgânica (DQO) e nitrogênio total (NT) de um efluente sintético. O reator foi operado sob tempo de detenção hidráulico (TDH) de 10h, vazão de ar de 4,0L/min e ciclos de aeração e não aeração de 2h/1h. Um delineamento experimental do tipo delineamento composto central (DCC) foi utilizado para definir as condições de diâmetro do material suporte e a porosidade do meio(fatores) a serem estudados. Oito condições operacionais, correspondente a variação do diâmetro do material suporte (1, 2 e 3cm) e porosidade do meio (60, 70 e 80%), foram testadas. A metodologia da superfície de resposta foi utilizada para analisar a influência dos fatores acima sob a eficiência de remoção de NT e DQO. Observou-se que os fatores não apresentaram efeito significativo para os resultados e de eficiência de remoção de DQO e de nitrificação, com nível de confiança de 95%, obtendo-se valores, respectivamente, superiores a 80% e 90% em todas as condições testadas. Os melhores resultados de eficiência de desnitrificação e de remoção de NT foram obtidos quando o sistema foi operado com diâmetro de material suporte igual a 3cm e porosidade de 60%. A superfície de resposta demonstrou que o efeito do aumento do diâmetro do material suporte atrelado a redução da porosidade foi positivo sob a eficiência de desnitrificação, favorecendo a existência de uma zona anóxica no interior da espuma e, por consequência, gerando um efluente com baixas concentrações de NO3-.
Abstract: The present work determined the effect of water level and air flow on oxygen transfer in a reactor. Such characterization was made through the estimation of the oxygen transfer coefficient parameters (KLa), standard oxygen transfer rate (SOTR) and standard oxygen transfer efficiency (SOTE). An experimental of the center faces (DCF) was used. In this design, a total of 11 tests were carried out, varying the air flow (2, 4 and 6 L,min-1) and the water level in the reactor (20, 40 and 60 cm). The results indicated that there was a significant effect of the variables on the DO concentration in the system, with the system achieving its best performance when operated with an air flow of 5 L,min-1 and water level in the 40cm reactor. However, through the regression test and lack of adjustment F, it was possible to conclude that the models were significant non-predictive, requiring that further studies addressing another range of operation be performed, so that such conclusions obtained can be used for future projections This study also evaluated the performance of a structured bed reactor subject to intermittent aeration (SBRIA) in the simultaneous removal of chemical oxygen demand (COD) and total nitrogen (TN) from a synthetic effluent. The reactor was operated under a hydraulic retention time (HRT) of 10h, air flow of 4.0 L.min-1 and aeration and non-aeration cycles of 2h/1h. An experimental Central Composite Designs (CCD) was used to define the diameter conditions of the support material and the porosity (factors) to be studied. Eight operating conditions, corresponding to the variation in the diameter of the support material (1, 2 and 3 cm) and porosity (60, 70 and 80%), were tested. Response surface methodology was used to analyse the influence of the factors above the results, the removal of TN and COD. It was observed that the factors had no significant effect on the results and efficiency of COD removal and nitrification, with a 95% confidence level, obtaining values, respectively, above 80% and 90% in all conditions. tested. The best results of denitrification efficiency and TN removal were obtained when the system was operated with a support material diameter equal to 3 cm and porosity of 60%. The response surface demonstrated that the effect of increasing the diameter of the support material coupled with the reduction of porosity was positive under the denitrification efficiency, favoring the existence of an anoxic zone inside the foam and, consequently, generating an effluent with low concentrations. from NO3-.
Palavras-chave: Transferência de Oxigênio.
Nitrificação.
Desnitrificação.
Águas residuais - Purificação – Aeração.
Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente.
Área(s) do CNPq: ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal de Alfenas
Sigla da instituição: UNIFAL-MG
Departamento: Instituto de Ciência e Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia Ambiental
Citação: SOUZA, João Vitor Rodrigues de. Remoção simultânea de matéria orgânica e nitrogênio em um reator de leito estruturado submetido à aeração intermitente: efeito do diâmetro do material suporte e da porosidade do meio. 2020. 67 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia Ambiental) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, 2020.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
URI: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/1731
Data de defesa: 14-Fev-2020
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