Avaliação do comportamento hidrodinâmico em wetland horizontal de fluxo subsuperficial

• Autor(a) principal: Schmidt, Augusto Frederico Junqueira
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8114
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA; Hidrodinâmica; Fluidodinâmica computacional; Escoamento - Velocidade; Água - Estações de tratamento; Engenharia civil; Hydrodynamics; Computational fluid dynamics; Runoff - Speed; Water treatment plants; Civil engineering

O presente trabalho teve como objetivo analisar o comportamento hidrodinâmico e as características hidráulicas de um reator do tipo wetland construído de fluxo horizontal subsuperficial (WCHSS), em escala de bancada (0,1506 m3) com meio suporte composto de brita 1 com 44% de vazios, operando com vazão de aproximadamente 2,9 L h-1 e tempo de detenção hidráulica (TDH) teórico de 23 h, alimentado com efluente sanitário fraco. Foi avaliado no reator o comportamento hidrodinâmico, as anomalias no escoamento, a recuperação de massa no ensaio e a modelagem em fluidodinâmica computacional (CFD) para compreender o comportamento do fluido dentro do reator. Foram realizados 2 ensaios, após 1 semana e após 5 meses de operação, aplicando método de estímulo-resposta do tipo pulso com o traçador Rodamina WT. Amostras foram coletadas na saída do sistema no tempo 0 e a cada 2 h durante 78 h. O TDH real obtido mostrou atrasos de 3 h para o 1o ensaio e 9 h para o 2o ensaio. As curvas de concentração de ambos os ensaios indicam a presença de anomalias hidrodinâmicas, a partir do pico pronunciado e o fenômeno de cauda longa no final da curva. O aumento do TDH no decorrer do tempo de operação indica a presença de microporos, que aumentam a resistência do meio e diminuem a velocidade do escoamento, e a recirculação do fluido. Foram encontrados valores de número de tanques em série (N) de 4,6 na primeira semana e 6,1 após 5 meses, estes valores podem representar bem o sistema, pois os índices de correlação (R2) de 0,983 e 0,945 obtidos mostram o melhor ajuste dentre os modelos estudados, de tanques em série, pequena dispersão e grande dispersão. Os sistemas não apresentam volume de zonas mortas, nem curto-circuitos significativos. A recuperação de massa do traçador foi 69,2% no primeiro ensaio e caiu para 60,9% no segundo ensaio, valores que poderiam ser aumentados aplicando uma maior concentração de Rodamina WT injetada no sistema. A modelagem em CFD foi feita a partir de modelos de meios porosos, levando em conta perdas calculadas utilizando a Lei de Darcy. O modelo fornece graficamente os perfis de velocidade e escoamento, indicando velocidades muito baixas no interior do sistema, o que favorece a ocorrência de recirculação.