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Modelagem e síntese ótima de tratamento de efluentes em rede de digestores anaeróbios (2002)

  • Authors:
  • Autor USP: PONTES, RICARDO DE FREITAS FERNANDES - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PQI
  • Subjects: DIGESTÃO ANAERÓBIA; TRATAMENTO BIOLÓGICO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS; PROGRAMAÇÃO NÃO LINEAR; MODELOS MATEMÁTICOS
  • Language: Português
  • Abstract: Nos dias de hoje, há uma crescente necessidade de se tratar os efluentes industriais. Muitos destes contêm substâncias agressivas ao meio ambiente que não podem ser despejadas diretamente nos corpos d'água, tais como materiais orgânicos, metais pesados e, algumas vezes, agentes patogênicos. Portanto, as indústrias precisam ter plantas de tratamento de efluentes que sejam, ao menos, capazes de fornecer o tratamento primário (remoção de material suspenso) e o secundário (remoção do material orgânico dissolvido). O uso de digestores anaeróbios para o tratamento de efluentes teve, na década de 70, um crescimento devido ao desenvolvimento do reator UASB (Upflow Anaerobic Sludge Bed ou Manta de Lodo Anaeróbio de Fluxo Ascendente), entre outros fatores. Na década de 90, outro digestor anaeróbio foi desenvolvido, o reator EGSB (Extended Granular Sludge Bed ou Leito Expandido de Lodo Granular) que resolveu alguns problemas operacionais de seu antecessor. Estes digestores anaeróbios são eficientes, principalmente quando há a necessidade de tratamento secundário do efluente. Em virtude dos complexos mecanismos presentes na digestão anaeróbia, torna-se necessária uma compreensão da cinética e da hidráulica do processo, por meio de sua modelagem matemática. A modelagem da digestão anaeróbia proposta por este trabalho começa pela estequiometria da digestão anaeróbia, que descreve as reações químicas e bioquímicas existentes na digestão anaeróbia. A partir destas, é possíveldesenvolver o modelo cinético da digestão anaeróbia, onde se determina a velocidade com que estas reações ocorrem. O passo seguinte foi o da modelagem do comportamento hidráulico (ou de escoamento) dos digestores anaeróbios, sendo que os reatores UASB e EGSB são digestores não-convencionais (a idade do lodo anaeróbio é superior ao tempo de retenção hidráulica) e, portanto, este modelo deve contemplar este fato. ) Neste trabalho, foram realizadas simulações dinâmicas dos modelos da digestão anaeróbia em reatores UASB e EGSB e os resultados foram comparados com os dados experimentais de outros autores visando a validação dos modelos propostos. A partir dos modelos matemáticos dos digestores anaeróbios, foi desenvolvida a otimização do projeto de digestores anaeróbios em estado estacionário. Objetivou-se a minimização do volume total de cada um dos digestores, sujeito a restrições de projeto e ao modelo de cada digestor, resultando em modelos de programação não-linear. Apesar de os resultados da otimização deste modelo propiciarem soluções ótimas para o projeto dos digestores anaeróbios, ela não fornece a melhor solução para o sistema completo. A modelagem de uma superestrutura de rede de digestores anaeróbios contempla a possibilidade de existirem correntes auxiliares de reciclo e bypass, misturadores e separadores e principalmente múltiplos digestores anaeróbios no processo de tratamento de efluentes. A otimização de um modelo matemático,baseado em uma representação em superestrutura, fornece a configuração ótima da rede de digestores anaeróbios. Esta também foi baseada em um modelo de programação não-linear. Os resultados foram superiores aos da otimização dos digestores anaeróbios isolados. Sistemas que contemplam redes de até quatro digestores foram sintetizados com êxito
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 30.08.2002

  • How to cite
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    • ABNT

      PONTES, Ricardo de Freitas Fernandes; PINTO, José Maurício. Modelagem e síntese ótima de tratamento de efluentes em rede de digestores anaeróbios. 2002.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2002.
    • APA

      Pontes, R. de F. F., & Pinto, J. M. (2002). Modelagem e síntese ótima de tratamento de efluentes em rede de digestores anaeróbios. Universidade de São Paulo, São Paulo.
    • NLM

      Pontes R de FF, Pinto JM. Modelagem e síntese ótima de tratamento de efluentes em rede de digestores anaeróbios. 2002 ;
    • Vancouver

      Pontes R de FF, Pinto JM. Modelagem e síntese ótima de tratamento de efluentes em rede de digestores anaeróbios. 2002 ;

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