Desenvolvimento de um reator de leito fluidizado hibrido para o tratamento de efluentes industriais

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Marques, Jose Jailton
Data de Publicação: 2003
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1595157
Resumo: Orientador: Elias Basile Tambourgi
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spelling Desenvolvimento de um reator de leito fluidizado hibrido para o tratamento de efluentes industriaisÁguas residuaisÁgua - PoluiçãoEsgotosFluidizaçãoOrientador: Elias Basile TambourgiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia QuimicaResumo: o uso de reatores de leito fluidizado trifásicos no tratamento de efluentes tem sido objeto de estudo de vários pesquisadores em todo o mundo, devido a diversas vantagens sobre os processos convencionais. A imobilização de microrganismos na superfície de partículas sólidas inertes representa o principal aspecto responsável pelas elevadas taxas de remoção de substrato alcançadas nos processos que utilizam tal técnica. O presente trabalho trata de uma inovação de caráter operacional em relação aos reatores de leito fluidizado trifásicos, a qual consiste na superposição de dois mecanismos num mesmo reator: a fluidização de uma fase sólida mais densa que o efluente com a flutuação de uma fase sólida menos densa que o efluente, o que proporcionou a denominação "reator de leito fluidizado híbrido" (RLFH). Para verificar a aplicabilidade da técnica de tratamento fez-se uso de efluentes sintéticos à base de corantes têxteis diretos, macronutrientes (nitrogênio e fósforo) e outras substâncias coadjuvantes, capazes de proporcionar o crescimento adequado dos microrganismos. Os suportes inertes testados foram: o carvão ativo granulado, a borracha vulcanizada triturada, a argila expandida granulada, o polietileno de alta densidade e a espuma de poliuretana. Avaliou-se o comportamento do RLFH no tocante à hidrodinâmica, contemplando a dispersão axial e o tempo de residência - usando-se. o modelo de Levenspiel e Bishop, além da fração volumétrica da fase dispersa. Estudou-se ainda o desempenho do reator na remoção da matéria orgânica - expressa em termos da demanda química de oxigênio (OQO), e remoção de cor do efluente - avaliada por via espectrofotométrica. Foram executados testes em regime de batelada e em regime contínuo, variando-se a vazão de ar, a vazão de efluente sintético, o tipo e a quantidade de suporte inerte no meio. Os resultados revelaram elevados graus de dispersão e retenção da fase gasosa ('holdup"). As eficiências de remoção de OQO foram superiores a 80% e as eficiências de remoção de cor foram da ordem de 80 %. O carvão ativo granulado, a borracha vulcanizada triturada e a espuma de poliuretana destacaram-se como os suportes inertes que produziram melhores resultados. A combinação do carvão ativo granulado (suporte inerte mais denso que o efluente) com a espuma de poliuretana (suporte inerte menos denso que o efluente) produziu melhores resultados que o uso do carvão ativo, isoladamente. A principal conclusão deste trabalho é que o RLFH apresenta melhor desempenho que os reatores de leito fluidizado convencionais, traduzindo-se numa nova alternativa para o tratamento de efluentes de natureza orgânica por via aeróbia, a exemplo dos efluentes têxteis, com a vantagem de ocupar menos área que as outras modalidades de processos aeróbiosAbstract: The use of fluidized bed reactors for wastewater treatment has been studied for many researchers around the world, because of their advantages over the conventional processes. The immobilization of microorganisms on the surface of inert carriers is the main reason of high biodegradation rates inherent to the processes based on this technique. The present work shows an innovative operational issue in relation to the fluidized bed reactors due to the combination of two mechanisms in the same equipment: the fluidization of one solid phase heavier than the wastewater and the fluctuation of other solid phase lighter than the liquid phase, providing the denomination "hybrid fluidized bed reactor" (HFBR). Synthetic wastewater obtained through the mixing of macronutrient substances (containing nitrogen and phosphor) and other substances with specific role in the microorganisms growth was used to verify the appliance of this treatment technique. The inert carriers tested were: granulated activated carbon (GAC), triturated wheel rubber, granulated expanded clay, pellets of high density polyethylene and cubes of polyurethane foam. The hydrodynamic of the reactor was studied in terms of its axial dispersion and mean residence time - using the model of Levenspiel and Bishop, and the gas holdup. The behaviour of the HFBR was evaluated in terms of COD and colour removal efficiencies, both parameters measured through molecular absorption spectrophotometry. Batch and continuous runs were performed, varying the following parameters: air and wastewater flowrates, the type and the proportion of inert carrier. The results showed high axial dispersion and gas holdup. The COD and colour removal efficiencies were both of about 80%. Granulated activated carbon, triturated wheel rubber and polyurethane foam have provided the best performance to the process. Besides, the use of GAC-polyurethane foam combination yielded better results than the use of GAC as the only inert carrier. The main conclusion of this work is that the "hybrid fluidized bed reactor" has provided an improvement in relation to the conventional fluidized bed reactors, revealing a novel alternative to treat organic wastewater like textile effluents, in an aerobic way, with the advantage of occupying less area than the other kind of aerobic processesDoutoradoSistemas de Processos Químicos e InformáticaDoutor em Engenharia Química[s.n.]Tambourgi, Elias Basile, 1957-Souza, Roberto Rodrigues deGois, Luis Mario Nelson deFileti, Ana Maria FrattiniJordão, ElizabeteUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação não informadoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMarques, Jose Jailton20032003-07-11T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf203p. : il.(Broch.)https://hdl.handle.net/20.500.12733/1595157MARQUES, Jose Jailton. Desenvolvimento de um reator de leito fluidizado hibrido para o tratamento de efluentes industriais. 2003. 203p. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1595157. Acesso em: 2 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/295226porreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2017-02-18T03:51:03Zoai::295226Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2017-02-18T03:51:03Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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