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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2012.tde-30052012-082143
Document
Author
Full name
Priscila Rossetto Camiloti
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2012
Supervisor
Committee
Zaiat, Marcelo (President)
Damianovic, Márcia Helena Rissato Zamariolli
Sant'Anna Junior, Geraldo Lippel
Title in Portuguese
Recuperação de enxofre elementar em reatores microaerados
Keywords in Portuguese
Enxofre elementar
KLa
Membranas de silicone
Microaeração
Sulfeto
Abstract in Portuguese
A ocorrência da redução biológica do sulfato resulta na formação de um produto indesejado, o sulfeto de hidrogênio, que pode ser removido sob condições limitadas de oxigênio. Os fatores que podem afetar a oxidação do sulfeto não estão bem elucidados e o processo de microaeração é pouco utilizado devido a limitações tecnológicas. Desta forma a oxidação química e bioquímica do sulfeto foi estudada em duas configurações de reatores que utilizam membrana polimérica porosa (membrana de silicone) como alternativa para microaeração. As configurações apresentam duas formas de microaeração, por pressão interna (Reator de membrana Submersa-RMS) e outra externa (Reator de Membrana Externa-RME) com aeração por troca atmosférica. Foram realizados ensaios de transferência de massa para determinação do coeficiente volumétrico global de transferência (KLa). Os resultados médios obtidos para o KLa foram de 0,10 h-1 para o RMS e 0,154 h-1 para o RME, confirmando a microaeração do meio. Os reatores foram operados a fim de avaliar a oxidação do sulfeto a enxofre elementar por via química e bioquímica em diferentes faixas de pH, pressão (para o RMS) e velocidade no interior da membrana (para o RME) por meio de planejamento fatorial. A oxidação química apresentou alta conversão do sulfeto a enxofre com percentual médio de 91,3% no RMS e 79,2% no RME e percentual médio de conversão a sulfato de 2,3% no RMS e 15,7% no RME. A oxidação bioquímica no RME apresentou valores médios de conversão de sulfeto a enxofre de 41,6% e de 52,8% para a conversão a sulfato. A oxidação de efluente de reator sulfetogênico também foi avaliada atingiu valores médios de 48,7% para a conversão a enxofre elementar 46,7% para a conversão de sulfeto a sulfato. O estudo das variáveis demonstrou que a variável que influenciou a oxidação foi o pH. A configuraçõa RMS apresentou problemas operacionais inviabilizando seu uso. O uso de membranas apresentou viabilidade de controle da microaeração através das variáveis operacionais, raio e espessura da membrana. Desta forma, devido à viabilidade operacional e os resultados obtidos, as configurações se mostraram uma alternativa viável a conversão do sulfeto a enxofre elementar.
Title in English
Sulfur recovery in micro-aerobic reactors
Keywords in English
KLa
Micro-aeration
Silicon membranes
Sulfide
Sulfur
Abstract in English
The occurrence of biological sulfate reduction results in the formation of unwanted hydrogen sulfide, which can be removal under oxygen-limiting conditions. Detailed knowledge of this process remains unclear and the micro aeration process was prevented by technological limitations. For these reasons, the chemical and biological oxidation of sulfide was studied in two configurations of reactors using porous polymer membrane (silicon membrane) as an alternative to micro aeration. The configurations present two forms of micro-aeration by internal pressure (Submerged Membrane Reactor- SMR) and an external one (External Membrane Reactor EMR) with aeration by air exchange. The micro aeration was evaluated through the global oxygen mass transfer coefficient (KLa). The average results obtained for KLa were 0.10 h-1 for SMR and 0.154 h-1 for EMR, confirming the micro aeration. The settings were operated to evaluate the chemical and biochemical oxidation of sulfide to elemental sulfur by different variables: pH, pressure (for SMR) and flow/membrane area (for EMR) through factorial design. The chemical oxidation showed high sulfide conversion to sulfur, with mean value of 91.3% in SMR and 79.2% in EMR and conversion to sulfate of 2.3% in SMR and 15.7% in EMR. The biochemical oxidation in EMR showed mean values of sulfide conversion to sulfur of 41.6% and 52.8% for sulfate. The oxidation of sulfidogenic reactor effluent was evaluated and obtained mean values of 48.7% for conversion to elemental sulfur and 46.7% to sulfate. The variable studies showed that the variable pH is significantly for sulfide oxidation. The SMR presented operational problems invalidating their use. The use of membranes, showed a high viability due to its ability to micro aeration especially because of the operating variables, radius and membrane thickness. In general the reactors were efficient due the low sulfate yields. Thus the reactors proved are viable settings to the conversion of sulfide to elemental sulfur.
 
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CamilotiPRC.pdf (4.83 Mbytes)
Publishing Date
2012-06-14
 
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