Exportar este item: EndNote BibTex

Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://bdtd.unifal-mg.edu.br:8443/handle/tede/2146
Tipo do documento: Dissertação
Título: Caracterização hidrodinâmica de biorreator combinado anóxico-aeróbio de leito fixo
Título(s) alternativo(s): Hydrodinamic characterization of combined anoxic-aerobic fixed bed bioreactor
Autor: FONTES, Henrique Gama 
Primeiro orientador: DAMASCENO, Leonardo Henrique Soares
Primeiro membro da banca: MOURA, Rafael Brito de
Segundo membro da banca: RODRIGUES, Marcos Vinícius
Resumo: O presente trabalho avaliou as características hidrodinâmicas de um biorreator combinado anóxico-aeróbio de leito fixo em escala piloto que opera de maneira contínua, com escoamento ascendente e recirculação. Utilizou-se de cloreto de sódio como traçador, e a alimentação ocorreu na forma de injeção tipo degrau. O biorreator era composto por cinco compartimentos chamados módulos, sendo os três primeiros anaeróbios e após o terceiro módulo havia a inserção de uma vazão de aeração (2,5 m³.h-1), onde os dois últimos passaram a operar de forma aeróbia. Foram avaliadas cinco etapas diferentes objetivando constatar a influência no regime de escoamento no biorreator através das variações nas vazões, inserção de aeração e variação nas razões de recirculação. Nas duas primeiras etapas se avaliou as características hidrodinâmicas dos três módulos anaeróbios que compõe o biorreator com vazões de 0,06 l.min-1 e 0,12 l.min-1 respectivamente. Na terceira etapa foi inserida a vazão de aeração. Nas duas últimas etapas o efluente foi submetido a recirculação nas razões de 1:1 e 2:1 respectivamente. Para a modelagem matemática foram testados os modelos clássicos de Levenspiel, de Pequena Dispersão (PD), Grande Dispersão Tanque Aberto (GD-TA), Tanques em série (N-CSTR) e o modelo de Danckwerts. O biorreator avaliado apresentou três perfis distintos de escoamento. Durante as duas primeiras etapas o perfil de escoamento se manteve próximo ao fluxo de pistão (PF) o que comprovado pelo valor obtido de número de dispersão (D/µ ETAPA I = 0,01) e (D/µ ETAPA II = 0,008); com a inserção da aeração, houve uma mudança no comportamento hidrodinâmico do biorreator, e o mesmo passou a ter um regime de escoamento entre: PF e mistura perfeita (CSTR) (D/µ ETAPA III = 0,12). Ao avaliar a influência da recirculação, foi constado que a inserção de uma vazão de recirculação surtiu efeito direto no escoamento, que passou a ser um regime de CSTR (D/µ ETAPA IV e V = 0,21). Não foi verificado influencia no número de dispersão ao variar as razões de recirculação nas condições propostas pelo estudo. Verificou-se através dos perfis de escoamento das curvas de todas as etapas e através dos tempos de detenção hidráulico calculados que existem fortes indícios da presença de zonas mortas no interior do reator, que propicia o fluido a estagnação e tomada de caminhos preferenciais.
Abstract: The present study evaluated the hydrodynamic characteristics of a pilot scale fixed-bed anoxic-aerobic combined bioreactor that operates continuously, with upward flow and recirculation. It was used salt as tracer and fed by a step-input injection. The bioreactor consisted of five compartments, called modules, the first three of which were anaerobic and after the third module there was the insertion of an aeration flow (2.5 m³.h-1), where the latter two were aerobically operated. Five different stages were evaluated, aiming to verify the influence on the flow regime in the bioreactor of the variations in the flows, insertion of aeration and variation in the recirculation ratios. In the first two stages, the hydrodynamic characteristics of the three anaerobic modules that compose the bioreactor were evaluated with flow rates of 0.06 l.min-1 and 0.12 l.min-1 respectively. In the third stage the aeration flow was inserted. In the last two stages the effluent was submitted to recirculation in ratios of 1:1 and 2:1, respectively. The classical models of Levenspiel, Small Dispersion (PD), Large Dispersion – Open Vessel (GD-TA), Tanks in series (N-CSTR) and Danckwerts model were tested for mathematical modeling. The evaluated bioreactor presented three distinct flow profiles. During the first two steps the flow profile remained close to the piston flow (PF) which proved by obtained value of dispersion number (D/µ STAGE I = 0,01) and (D/µ STAGE II = 0,008); with the insertion of the aeration, there was a change in the hydrodynamic behavior of the bioreactor, and it started to have a flow regime between: PF and perfect mixture (CSTR) (D/µ STAGE III = 0,12). In evaluating the influence of the recirculation, it was recorded that the insertion of a recirculation flow had a direct effect on the flow, which became a CSTR regime (D/µ STAGE IV and V = 0,21). No influence was observed on the dispersion number as the recirculation ratios varied under the conditions proposed by the study. Through the flow profiles of the curves of all stages and through the calculated hydraulic residence time, there were strong indications of the presence of dead zones inside the reactor, which allows the fluid to stagnate and take preferential paths.
Palavras-chave: Águas residuárias.
Hidrodinâmica.
Ciências ambientais - Modelos matemáticos.
Biorreator anóxico-aeróbio.
Leito fixo.
Área(s) do CNPq: ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS
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: FONTES, Henrique Gama. Caracterização hidrodinâmica de biorreator combinado anóxico-aeróbio de leito fixo. 2018. 82 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia Ambiental) - Universidade Federal de Alfenas, Poços de Caldas, MG, 2018.
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/2146
Data de defesa: 29-Ago-2018
Aparece nas coleções:Mestrado

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Dissertacao_HenriqueGamaFontes_2018_PPGCEA.pdf2,41 MBAdobe PDFBaixar/Abrir Pré-Visualizar


Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons Creative Commons