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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.18.2016.tde-04042016-093031
Document
Author
Full name
Ajadir Fazolo
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2003
Supervisor
Committee
Zaiat, Marcelo (President)
Foresti, Eugenio
Hokka, Carlos Osamu
Silva, Sandra Márcia Cesário Pereira da
Von Sperling, Marcos
Title in Portuguese
Determinação de parâmetros cinéticos e de transferência de massa em reator radial aeróbio-anóxico alimentado com esgoto sanitário tratado em reator anaeróbio
Keywords in Portuguese
Desnitrificação
Nitrificação
Pós-tratamento
Reator de leito fixo
Transferência de massa
Abstract in Portuguese
Este trabalho apresenta uma avaliação dos parâmetros cinéticos, hidrodinâmicos e de transferência de massa de um reator radial aeróbio-anóxico de leito fixo, em escala piloto, com biomassa imobilizada em espuma de poliuretano e alimentado com efluente de um reator anaeróbio horizontal de leito fixo que tratava esgoto sanitário. Os parâmetros estimados demonstraram que as resistências líquido-sólido e intraparticular afetam significativamente a velocidade global de consumo de oxigênio no sistema de leito fixo e que a agitação mecânica pode minimizar essas resistências. Os valores de (KLA), para velocidades superficiais de ar entre 0,14 e 0,95 cm.s-1, variaram na faixa de 20,8 e 58,8 h-1 para água do sistema de abastecimento público, e 16,8 a 53,0 h-1 para esgoto pré-tratado anaerobiamente. A velocidade intrínseca de consumo de oxigênio foi estimada em 19,9 mgO2.g SSV-1.h-1. A velocidade de remoção de DQO pôde ser representada pelo modelo cinético de primeira ordem com residual e a conversão de nitrogênio seguiu modelo de reações em série, de pseudo-primeira ordem, com valores das constantes cinéticas k1 e k2 iguais a 0,251 h-1 e 6,624 h-1, respectivamente. O comportamento hidrodinâmico pôde ser representado pelo modelo de 3 e 4 tanques de mistura completa em série. Foi possível promover a nitrificação e desnitrificação no reator radial aeróbio-anóxico mantido parcialmente aerado, com tempos de detenção hidráulica de 3,3 horas na zona aeróbia e 2,7 horas na zona anóxica, e com adição de etanol como fonte externa de carbono. O efluente apresentou valor médio da DQOf de 52 mg O2.l-1, e concentrações de 2 mg N.l-1, 1,24 mg N.l-1 e 3,46 mg N.l-1, respectivamente, para nitrogênio amoniacal, nitrito e nitrato.
Title in English
Kinetics and mass transfer in a packed-bed aerobic anoxic reactor fed with anaerobically treated domestic sewage
Keywords in English
Denitrification
Fixed bed reactor
Mass transfer
Nitrification
Post-treatment
Abstract in English
The assessment of hydrodynamics, mass transfer and kinetic parameters of a pilot fixed bed reactor containing immobilized biomass in polyurethane matrices and fed with the effluent of a horizontal-flow fixed bed anaerobic reactor that treated domestic sewege is presented. For oxygen, the estimated parameters showed that the liquid-solid and intra-particles resistances significantly affected the global substrate consumption velocity. It was also found that mechanical agitation can minimize such resistances. The KLA values for superficial velocities between 0.14 and 0.95 cm.s-1 varied from 20.8 to 58.8 h-1 for tap water, and 16.8 to 53.0 h-1 for the anaerobic pre-treated effluent. The oxygen consumption intrinsic velocity was estimated in 19.9 mgO2.gSSV-1.h-1. The COD removal velocity could be represented by a first order kinetic model with residual, while nitrogen conversion followed an also a first order reactions in series model, with kinetic constants k1 and k2 of 0.25 h-1 and 6.62 h-1, respectively. The hydrodynamics behavior could be represented by the model of three to four completely mixed reactors in series. It was possible to promote nitrification and the denitrification in the radial reactor kept partially aerated and operated at hydraulics detention times of 3.3 hours and 2.7 hours in the aerobic and anoxic zones, respectively. The radial reactor effluent presented COD of 52 mg.l-1, based on filtered samples, and concentrations of 2 mg N.l-1, 1.24 mg N.l-1, and 3,46 mg N.l-1 for ammonia nitrogen, nitrite and nitrate, respectively.
 
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Tese_Fazolo_Ajadir.pdf (43.98 Mbytes)
Publishing Date
2016-04-04
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • FAZOLO, A, et al. Kinetics, Mass Transfer and Hydrodynamics in a Packed Bed Aerobic Reactor Fed with Anaerobically Treated Domestic Sewage [doi:10.1080/09593332708618721]. Environmental Technology [online], 2006, vol. 27, p. 1125-1135.
  • FAZOLO, A, FORESTI, E, and ZAIAT, M. Removal of Nitrogen and Organic Matter in a Radial-Flow Aerobic-Anoxic Immobilized-Biomass Reactor Used in the Post-Treatment of Anaerobically Treated Effluent [doi:10.1007/s12010-007-0001-z]. Applied Biochemistry and Biotechnology [online], 2007, vol. 142, p. 44-51.
  • FAZOLO, A, e ZAIAT, M. Estudo da Transferência de Oxigênio em Reator Radial Aeróbio de Leito Fixo Utilizado no Pós-Tratamento de Efluente Anaeróbio. In XI Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Natal, 2004. Anais do XI Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. : CD ROM, 2004.
  • FAZOLO, A, FORESTI, E, and ZAIAT, M. Nitrogen and Organic Matter Removal in aRadial-Flow Aerobic-Anoxic Immobilized-Biomass Reactor Used in the Post-Treatment of Anaerobically Treated Effluent. In VIII Taller y Simposio Latinoamericano Sobre Digestión Anaerobia, Punta del Este, 2005. Memorias del VIII Taller y Simposio Latinoamericano Sobre Digestión Anaerobia., 2005.
  • FAZOLO, A, FORESTI, E, e ZAIAT, M. Remoção de Nitrogênio em um Reator Radial Aeróbio-Anóxico de Leito Fixo Utilizado no Pós-Tratamento de Efluente Anaeróbio. In XI Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental, Natal, 2004. Anais do XI Simpósio Luso-Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental. : CD ROM, 2004.
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