Análise hidrodinâmica e de remoção orgânica de reator anaeróbio de manta de lodo e fluxo ascendente (uasb) submetido a sobrecarga hidráulica

• Autor(a) principal: Godinho, Jayson Pereira
• Data de Publicação: 2015
• 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/1/6799
• topic: Engenharia Ambiental; Traçadores radioativos em bioquímica; Hidráulica; Águas residuais - Purificação - Tratamento biológico; Radioactive tracers in biochemistry; Hydraulics; Sewage - Purification - Biological treatment

O objetivo deste trabalho de conclusão de curso foi avaliar a eficiência e o comportamento hidrodinâmico de reator UASB, com volume útil de 21 L, submetido a variação de carga hidráulica. O reator foi operado com tempo de detenção hidráulica (TDH) de 8 e 4 h e mantido a temperatura ambiente. Para análise do comportamento do reator foram realizados 2 perfis de amostragem temporal, com intervalos de 3 h entre as coletas em período de 24 h, em cada condição operacional, na qual foram realizadas análises físico-químicas para determinação dos parâmetros, temperatura do líquido, pH, demanda química de oxigênio, demanda bioquímica de oxigênio, alcalinidade, ácidos voláteis, sólidos totais e sólidos suspensos. O comportamento hidrodinâmico do reator foi avaliado através de ensaios de estímulo-resposta tipo pulso, utilizando o traçador eosina Y, para obtenção da curva de variação de concentração do traçador ao longo do tempo (C(t)). A média de DBO5,20 no afluente foi de 406 mg.L-1 e no efluente foi de 201 mg.L-1 (TDH de 8 h) e de 438 mg.L-1 e 235 mg.L-1 (TDH de 4 h), para o afluente e efluente, respectivamente, com eficiência média de remoção de 52% (TDH de 8 h) e de 46% (TDH de 4 h), ou seja, redução de 11%. Quanto à DQO, os resultados apontaram eficiência de remoção de 50% (TDH de 8 h) e 46% (TDH de 4 h), indicando redução de 8%. As concentrações médias de ST foram de 657 mg.L-1 e 748 mg.L-1 no afluente e de 289 mg.L-1 e 383 mg.L-1 no efluente para TDH de 8 e 4 h, respectivamente, com eficiência média de remoção de 54% (TDH de 8 h) e de 49% (TDH de 4h). As concentrações médias de SST foram de 242 mg.L-1 e 253 mg.L-1 no afluente e de 126 mg.L-1 e 131 mg.L-1 no efluente para TDH de 8 e 4 h, respectivamente, com eficiência média de remoção de 49% (TDH de 8 h) e de 48% (TDH de 4 h). Em relação aos ensaios hidrodinâmicos, foram verificados adiantamento do pico de concentração do traçador para o TDH de 8 h (em 2,25 h) e de 4 h (em 3 h), assim como lento decaimento dessa concentração ao longo do tempo nas condições avaliadas, indicando o fenômeno de cauda longa, que pode ser originado pela difusão do traçador nas zonas mortas do reator e sua lenta liberação no efluente. O modelo matemático teórico que melhor se ajustou ao experimental foi o de tanques de mistura completa em série (N-CSTR), que resultou em 2 reatores para TDH de 8 h e 3 reatores para TDH de 4 h. O coeficiente de correlação médio do modelo N-CSTR para TDH de 8 e 4 h foi de 0,957 e 0,970, respectivamente. O valor do número de Reynolds foi de 0,77 para TDH de 8 h e de 1,5 para TDH de 4 h. Em relação ao volume de zonas mortas, foram obtidos valores médios de 12,5% (TDH de 8 h) e de - 25 % (TDH de 4 h) do volume útil (21 L) do reator. Na operação com TDH de 8 h foi verificada presença de curtos-circuitos hidráulicos (Ψ médio de 0,34). A eficiência hidráulica foi caracterizada como insatisfatória (médio de 0,45) para TDH de 8 h, mas satisfatória para TDH de 4 h (médio de 0,83).