Objetivou-se neste trabalho avaliar a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) na remoção do surfactante aniônico, alquilbenzeno linear sulfonado (LAS), de água residuária de lavanderia, em dois reatores de leito fluidificado (RLF) operados em TDH de 8 horas (RLF1) e 12 horas (RLF2). Os reatores foram inoculados com biomassa de lodos ativados e foi investigado a influência da adição de nitrato e etanol na degradação do LAS e seus impactos na comunidade microbiana. Para tal fim, o trabalho foi desenvolvido nas fases que se seguem: caracterização da água residuária de lavanderia comercial, ensaio de degradação desnitrificante de LAS, operação dos reatores de leito fluidificado, planejamento experimental de condições ótimas de degradação de surfactante em reatores em batelada e caracterização microbiana do consórcio microbiano do RLF1 e RLF2 por meio do Illumina MiSeq. Verificou-se considerável remoção de LAS (77%) no ensaio de degradação sob condição desnitrificante nos reatores em batelada com 21 mgLAS/L e adição de 100 mgNO3-/L. Ao longo de 436 dias de operação, verificou-se elevada remoção de LAS em RLF1 e RLF2, todavia, observou-se diferença significativa; ou seja, maior remoção global de LAS (99±3%) para 22,5±5,9 mg /L afluente em RLF2. A adição de etanol influenciou, notadamente, a remoção de LAS em RLF1, por outro lado a adição de nitrato exerceu influência na remoção de LAS em ambos os reatores. Na realização do planejamento experimental, em reatores em batelada, pode-se obter condições ótimas de degradação de LAS, verificando-se os valores críticos para etanol de 97,5 mg /L, e de 87,5 mg /L para nitrato. Para as seis etapas de operação foram identificados gêneros relacionados à desnitrificação e a degradação de LAS. Para Etapa I, foram identificadas bactérias relacionadas com a redução de nitrato, dentre eles Flavobacterium, Sphingobium e Xanthobacter. Para as etapas com adição de surfactante (II, III, IV, V e VI) identificou-se Dechloromonas, Zoogloea, Novosphingobium, Pseudomonas, Acinetobacter e Desulfobulbus, provavelmente relacionadas à degradação de LAS. / The aim of this study was to evaluate the influence of hydraulic retention time (HRT ) on anionic surfactant; linear alkyl benzene sulphonate (LAS) from laundry wastewater in two fluidized bed reactors (FBR) operated in HRT of 8 hours (FBR1) and 12 hours (FBR2). The reactors were inoculated with activated sludge and the influence of nitrate and ethanol addition on LAS removal was studied with subsequent impact on microbial diversity. The study was conducted in following phases; laundry wastewater characterization, denitrifying degradation potential of LAS, fluidized bed reactor operation under specified conditions, central composite design, and determination of microbial shift between biofilm of FBR1 and FBR2 through Mi-Seq Illumima®. Higher LAS removal (77%) was verified in denitrifying potential degrading of LAS using batch reactors feed with 21 mg LAS /L and 150mg NO3-/L. Great LAS removal efficiency was observed for 436 days, however significant notice was observed for global LAS removal between FBR1 and FBR2, i.e. greater LAS removal in FBR2 (99±3% for 22,5 ±5,9 mg LAS/L) than FBR1 (93 ±12% for 20,6 ±4,4 mg LAS /L). The ethanol addition significantly influenced FBR1 efficiency while nitrate addition improves LAS removal in both reactors. Central composite design resulted into optimal values for LAS removal (94%) in addition to 97,5 mg/L ethanol and 87,5 mg/L nitrate. Microbial shift showed genus abundance related to denitrification and LAS degradation. In Step I denitrifying bacteria Flavobacterium, Shingobium and Xanthobacter were identified. For Steps with laundry wastewater addition, Dechloromonas, Zoogloea, Novosphingobium, Pseudomonas, Acinetobacter and Desulfobulbus, were identified, probably, related to LAS degradation.

Foi realizado um estudo sobre o efeito das concentrações de SO2 na sua absorção por calcários em fornalhas de leito fluidizado. Para observar a influência do SO2 sobre os diferentes parâmetros físicos e químicos do processo, foram criadas atmosferas compostas por quatro concentrações diferentes de SO2, que foram de 500, 1.000, 2.000 e 4.000 ppm. Utilizou-se ainda dois tipos de calcários, o Dolomítico-DP e o Calcítico-CI. O leito fluidizado borbulhante utilizado, possuía 160 mm de diâmetro interno e foi fluidizado com ar à temperatura de 850ºC, contendo SO2 na concentração desejada. Como material do leito foi utilizada areia de quartzo (99,9%), com diâmetro de 385 &#956m e aproximadamente 3,0 Kg de massa. O calcário foi adicionado em bateladas de 50 g com o reator já pré-aquecido, enquanto as variações das concentrações dos gases SO2, CO2, CO e O2 e suas descargas foram monitoradas continuamente na saída do ciclone que era utilizado para retenção do particulado fino. Para adquirir esses dados foi desenvolvido um programa em LabView. O modelo matemático escolhido possibilitou a determinação da conversão, da taxa de conversão e do coeficiente global de taxa de reação para todas as condições testadas. / A study of the effect of the concentrations of SO2 in its absorption by limestones in fluidized bed furnaces was conducted. For the determination of the SO2 influence on the different physical and chemical parameters of process, such as calcinations and sulfatation four different atmospheres were used in the reator with concentrations of SO2 of 500, 1.000, 2.000 and 4.000 ppm. Two types of limestones were used : Dolomitico-DP and Calcitico-CI. The bench scale bubbling fluidized bed reactor had a 160 mm internal diameter and was fluidized with air at 850ºC containing the required concentration of SO2. Bed material was quartz sand (99,9%), with 385 &#956m diameter and approximately 3 Kg of mass. The limestone was introduced in samples of 50 g, in the reactor previously stabilized, and the concentration of the gases SO2, CO2, CO and O2 and their discharges in the reactor exit were continually monitored. For the recording of this parameters a data acquisition program in LabView was developed. A mathematical model was used to allow the determination of the conversion, the conversion rate and the global coefficient of reaction rate for all the tested conditions.

The pH is an important parameter in anaerobic reactors, may influence the rate of hydrogen production and inhibit the action of microorganisms hidrogenotróficos, it may affect the activity of hydrogenase as well as the route of metabolism. In this context, the present research aimed to study the best operating condition in relation to the pH factor in Anaerobic Fluidized Bed Reactor (RALF) for enhanced biological production of hydrogen from wastewater processing cassava (manipueira) plus supplements. The reactor used in laboratory scale possessed height of 190 cm and total volume 4192 cm3 net volume used was 2.7 L. It was used as support material for microbial adhesion, expanded clay having a diameter of 2.8 to 3.35 mm. For starting the reactor was used as the inoculum, an anaerobic lagoon sludge that was liquid swine waste, it has undergone a heat treatment so that there was a selection of microorganisms, resulting mainly in anaerobic hidrogenotróficos . It was used for room temperature operation of the reactor (25 to 30°C), and the hydraulic retention time (HRT) was applied 2 h. For substrate (cassava), took it a Chemical Oxygen Demand (COD) theoretical initial 4000 mg.L- 1. For this study we evaluated different pH values in the range 4.0 to 5.3 . In this sense, according to the results obtained can be said that the experiment was effective for biohydrogen production from cassava in RALF, observing an optimum pH of 4.9 with a production volume checked 0,31 L/h/L and 3.5 mol H2/mol yield glucose, a conversion rate of hydrogen in cassava 88%. The route of butyric acid fermentation is the most prevalent in this pH value. The percentages of metabolites soluble in this pH were: 4% acetic acid, 54% butyric acid, 4% propionic acid, 22% caproic acid and 16% ethanol. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O pH é um parâmetro fundamental em reatores anaeróbios, podendo influenciar na velocidade de produção de hidrogênio e inibir a ação de microrganismos hidrogenotróficos, pois pode afetar a atividade da hidrogenase, bem como na via de metabolismo. Neste contexto, a presente pesquisa objetivou estudar a melhor condição operacional em relação ao fator pH em Reator Anaeróbio de Leito Fluidificado (RALF) para uma maior produção biológica de hidrogênio a partir da água residuária do processamento da mandioca (a manipueira) acrescida de suplementos. O reator utilizado, em escala de laboratório, possuía altura de 190 cm e volume total 4192 cm3, o volume útil utilizado foi 2,7 L. Utilizou-se, como material suporte para adesão microbiana, a argila expandida com diâmetro de 2,8 à 3,35 mm. Para a partida do reator utilizou-se, como inóculo, lodo de uma lagoa anaeróbia que tratava resíduo líquido de suinocultura, o mesmo passou por um tratamento térmico para que houvesse uma seleção de microrganismos, resultando principalmente nos anaeróbios hidrogenotróficos. Utilizou-se a temperatura ambiente para a operação do reator (25 a 30 °C), e o Tempo de Detenção Hidráulica (TDH) aplicado foi de 2h. Para o substrato (manipueira), adotou-se uma Demanda Química de Oxigênio (DQO) teórica inicial de 4000 mg.L-1. Para este estudo foram avaliados diferentes valores de pH, na faixa de 4,0 a 5,3. Neste sentido, de acordo com os resultados verificados pode-se dizer que a realização do experimento foi eficiente para a produção de biohidrogênio a partir da manipueira em RALF, observando-se um pH ótimo de 4,9 com uma produção volumétrica verificada de 0,31 L/h/L e rendimento de 3,5 mol H2/mol glicose, a uma taxa de conversão de manipueira em hidrogênio de 88%. A rota fermentativa do ácido butírico foi a que predominou neste valor de pH. As percentagens dos metabólitos solúveis no pH de 4,9 foram: 4% de ácido acético, 54% de ácido butírico, 4% de ácido propiônico, 22% de ácido capróico e 16% de etanol.

Foi realizado um estudo sobre o efeito das concentrações de SO2 na sua absorção por calcários em fornalhas de leito fluidizado. Para observar a influência do SO2 sobre os diferentes parâmetros físicos e químicos do processo, foram criadas atmosferas compostas por quatro concentrações diferentes de SO2, que foram de 500, 1.000, 2.000 e 4.000 ppm. Utilizou-se ainda dois tipos de calcários, o Dolomítico-DP e o Calcítico-CI. O leito fluidizado borbulhante utilizado, possuía 160 mm de diâmetro interno e foi fluidizado com ar à temperatura de 850ºC, contendo SO2 na concentração desejada. Como material do leito foi utilizada areia de quartzo (99,9%), com diâmetro de 385 &#956m e aproximadamente 3,0 Kg de massa. O calcário foi adicionado em bateladas de 50 g com o reator já pré-aquecido, enquanto as variações das concentrações dos gases SO2, CO2, CO e O2 e suas descargas foram monitoradas continuamente na saída do ciclone que era utilizado para retenção do particulado fino. Para adquirir esses dados foi desenvolvido um programa em LabView. O modelo matemático escolhido possibilitou a determinação da conversão, da taxa de conversão e do coeficiente global de taxa de reação para todas as condições testadas. / A study of the effect of the concentrations of SO2 in its absorption by limestones in fluidized bed furnaces was conducted. For the determination of the SO2 influence on the different physical and chemical parameters of process, such as calcinations and sulfatation four different atmospheres were used in the reator with concentrations of SO2 of 500, 1.000, 2.000 and 4.000 ppm. Two types of limestones were used : Dolomitico-DP and Calcitico-CI. The bench scale bubbling fluidized bed reactor had a 160 mm internal diameter and was fluidized with air at 850ºC containing the required concentration of SO2. Bed material was quartz sand (99,9%), with 385 &#956m diameter and approximately 3 Kg of mass. The limestone was introduced in samples of 50 g, in the reactor previously stabilized, and the concentration of the gases SO2, CO2, CO and O2 and their discharges in the reactor exit were continually monitored. For the recording of this parameters a data acquisition program in LabView was developed. A mathematical model was used to allow the determination of the conversion, the conversion rate and the global coefficient of reaction rate for all the tested conditions.

Objetivou-se neste trabalho avaliar a influência do tempo de detenção hidráulica (TDH) na remoção do surfactante aniônico, alquilbenzeno linear sulfonado (LAS), de água residuária de lavanderia, em dois reatores de leito fluidificado (RLF) operados em TDH de 8 horas (RLF1) e 12 horas (RLF2). Os reatores foram inoculados com biomassa de lodos ativados e foi investigado a influência da adição de nitrato e etanol na degradação do LAS e seus impactos na comunidade microbiana. Para tal fim, o trabalho foi desenvolvido nas fases que se seguem: caracterização da água residuária de lavanderia comercial, ensaio de degradação desnitrificante de LAS, operação dos reatores de leito fluidificado, planejamento experimental de condições ótimas de degradação de surfactante em reatores em batelada e caracterização microbiana do consórcio microbiano do RLF1 e RLF2 por meio do Illumina MiSeq. Verificou-se considerável remoção de LAS (77%) no ensaio de degradação sob condição desnitrificante nos reatores em batelada com 21 mgLAS/L e adição de 100 mgNO3-/L. Ao longo de 436 dias de operação, verificou-se elevada remoção de LAS em RLF1 e RLF2, todavia, observou-se diferença significativa; ou seja, maior remoção global de LAS (99±3%) para 22,5±5,9 mg /L afluente em RLF2. A adição de etanol influenciou, notadamente, a remoção de LAS em RLF1, por outro lado a adição de nitrato exerceu influência na remoção de LAS em ambos os reatores. Na realização do planejamento experimental, em reatores em batelada, pode-se obter condições ótimas de degradação de LAS, verificando-se os valores críticos para etanol de 97,5 mg /L, e de 87,5 mg /L para nitrato. Para as seis etapas de operação foram identificados gêneros relacionados à desnitrificação e a degradação de LAS. Para Etapa I, foram identificadas bactérias relacionadas com a redução de nitrato, dentre eles Flavobacterium, Sphingobium e Xanthobacter. Para as etapas com adição de surfactante (II, III, IV, V e VI) identificou-se Dechloromonas, Zoogloea, Novosphingobium, Pseudomonas, Acinetobacter e Desulfobulbus, provavelmente relacionadas à degradação de LAS. / The aim of this study was to evaluate the influence of hydraulic retention time (HRT ) on anionic surfactant; linear alkyl benzene sulphonate (LAS) from laundry wastewater in two fluidized bed reactors (FBR) operated in HRT of 8 hours (FBR1) and 12 hours (FBR2). The reactors were inoculated with activated sludge and the influence of nitrate and ethanol addition on LAS removal was studied with subsequent impact on microbial diversity. The study was conducted in following phases; laundry wastewater characterization, denitrifying degradation potential of LAS, fluidized bed reactor operation under specified conditions, central composite design, and determination of microbial shift between biofilm of FBR1 and FBR2 through Mi-Seq Illumima®. Higher LAS removal (77%) was verified in denitrifying potential degrading of LAS using batch reactors feed with 21 mg LAS /L and 150mg NO3-/L. Great LAS removal efficiency was observed for 436 days, however significant notice was observed for global LAS removal between FBR1 and FBR2, i.e. greater LAS removal in FBR2 (99±3% for 22,5 ±5,9 mg LAS/L) than FBR1 (93 ±12% for 20,6 ±4,4 mg LAS /L). The ethanol addition significantly influenced FBR1 efficiency while nitrate addition improves LAS removal in both reactors. Central composite design resulted into optimal values for LAS removal (94%) in addition to 97,5 mg/L ethanol and 87,5 mg/L nitrate. Microbial shift showed genus abundance related to denitrification and LAS degradation. In Step I denitrifying bacteria Flavobacterium, Shingobium and Xanthobacter were identified. For Steps with laundry wastewater addition, Dechloromonas, Zoogloea, Novosphingobium, Pseudomonas, Acinetobacter and Desulfobulbus, were identified, probably, related to LAS degradation.

Subject of the present Ing. thesis is problem of incineration of sewage sludge and influence of lime on production of editions. In work are described kinds of sewage sludge combustion and possibilities of edition cleaning. Work includes design and description of experimental combustion of sewage sludge mixtured with kalcite in fluidized bed reactor. The end of work delal with, evaluation of editions from combustion experiment. Evaluated components of bunt gases are: heavy metals, TZL, SO2, CO, CO2, HCl, HF, O2, NO, PAH, PCB, PCDD/F.

The multi zone fluidized bed reactor instantaneously creates several chemical/physical environments in a single reactor vessel. Effective solid circulation across zones can be achieved by tuning the reactor geometries, solid properties, and operating conditions. However, there is limited research for this innovative reactor concept beyond the laboratory scale, among which a better understanding of the complex fluid dynamics, dominating the solid circulation in different zones, is a basis. This work aims to propose a new method to capture the fluid dynamics of a pilot MZFBR by laboratory measurements with validation from theoretical analysis and simulation. Toward this goal, we first performed particle characterizations, and fluidization testing experiments in a laboratory scale fluidized bed reactor and a pilot scale multi zone fluidized bed reactor at ambient conditions to study the development of fluidization regimes. Then we compared the minimum fluidization velocity with argon and air between the experimental measurements and theoretical calculation results and proposed a modified Ergun equation, which better fits our system. Finally, we conducted computational particle fluid dynamics simulations for the pilot multi zone fluidized bed reactor with the Ergun equation and our modified equation and compared the results against previous experimental observations. Simulations display that the prediction of pressure drop in the pilot scale multi zone fluidized bed reactor with the proposed Ergun equation is similar to that of the original equation, with a relative deviation of around 3%. However, the modified equation captured the bubbling fluidization behavior as the experiment, while the Ergun equation predicted a smooth fluidization without any bubbles. The better agreements validated both our workflow of estimating the fluidization behavior in a pilot multi zone fluidized bed reactor from laboratory measurements and the simulation strategy.

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La mécanique des fluides numérique (CFD) est utilisée pour modéliser la précipitation du carbonate de baryum dans un réacteur à lit fluidisé. L’étude est divisée en deux parties : la modélisation de l’hydrodynamique du réacteur et la modélisation de la précipitation du carbonate de baryum. Pour ces deux parties, les modèles sont validés par l’expérience. Dans la première partie de l’étude, des réactions instantanées de neutralisation en absence et en présence de particules solides inertes sont mises en œuvre dans le réacteur à lit fluidisé. Pour représenter la réaction chimique dans la phase liquide, plusieurs modèles son testés : le modèle Eddy Dissipation (EDM), le modèle Eddy Dissipation Concept (EDC) et le modèle modifié Eddy Dissipation- Multiple Time Scale turbulent mixer (EDM-MTS). Le modèle qui donne la meilleure prédiction de la réaction chimique est choisi : il s’agit du modèle EDM-MTS, qui demande aussi le moins de temps de calcul. Dans la deuxième partie, l’équation de bilan de population est incorporée au code de calcul pour prédire la distribution de taille des particules (PSD). La méthode des classes est implémentée couplée avec le modèle des écoulements multiphasiques Eulérien-Eulérien, le modèle de turbulence k-e et le modèle EDM-MTS. Les cinétiques de précipitation de BaCO3 sont incluses dans le modèle. Des expériences de précipitation du BaCO3 en réacteur à lit fluidisé permettent de valider le modèle de CFD développé. La PSD donnée par le modèle de CFD est en bonne concordance avec les résultats expérimentaux / Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques are used to model the precipitation of Barium Carbonate in a solid-liquid fluidized bed reactor. The study is divided in two sections: The hydrodynamic behavior and the barium carbonate precipitation. The CFD model is validated with experimental results for both cases. In the first part, a neutralization reaction in the fluidized bed column with and without solids is carried out. In order to simulate the liquid phase reaction, the Eddy Dissipation Model (EDM), the Eddy Dissipation - Multiple Time Scale turbulent mixer model (EDM-MTS) and the Eddy Dissipation Concept (EDC) reaction models are tested. The model EDM-MTS is chosen for giving the best approach and for being the less computationally expensive. In the second part, the population balance equation is added to the model in order to calculate the Particle Size Distribution (PSD) in the fluidized bed reactor. The discrete method is chosen to solve the population balance equation coupled with the multi-phase Eulerian-Eulerian model, the k-e turbulence model and the EDM-MST model. The nucleation, growth and aggregation kinetics of BaCO3 are included in the precipitation model. The experimental BaCO3 precipitations realized in a fluidized bed reactor allowed the CFD precipitation model validation. The PSD obtained by CFD are in good agreement with the experimental PSD

O presente trabalho teve como objetivo avaliar a produção de H2 a partir de diferentes substratos orgânicos da indústria sucroalcooleira, como caldo, melaço e vinhaça da cana-de-açúcar, incluindo a sacarose como uma fonte de carbono sintética. Foram utilizados quatro reatores anaeróbios de leito fluidificado, sendo reator mesofílico caldo (RMC), reator mesofílico melaço (RMM), reator mesofílico sacarose (RMS) e reator mesofílico vinhaça (RMV) mantidos em condição mesofílica (30 ºC) e em concentrações iniciais no substrato de alimentação de 5 gDQO. L-1. O pH do reatores foi mantido entre 4 e 5, os tempos de detenção hidráulica (TDH) empregados foram de 8, 6, 4, 2 e 1 h e a inoculação foi através de um lodo proveniente de um abatedouro de aves, que sofreu tratamento térmico. Em RMC o rendimento de H2 (HY) máximo obtido foi de 1,2 mol H2. mol sacarose-1, ocorrido no TDH de 8 h. O reator (RMM) apresentou um melhor consumo de substrato atingindo um HY de 1,4 mol H2. mol sacarose-1, observado no TDH de 4 h. RMS apresentou o melhor HY em relação aos demais reatores atingindo 3,3 mol H2. mol sacarose-1 no TDH de 6 h. A melhor produção volumétrica de H2 (PVH) obtida foi observada no RMS, onde no TDH de 2 h o reator atingiu 11 L H2. L-1. D-1. RMV, que utilizou vinhaça que passou por tratamento físico-químico através da adição de óxido de cálcio, não apresentou produção de H2. Dentre os principais produtos metabólitos solúveis observados nos reatores durante a operação houve predominância nas concentrações de ácido acético, butírico, isobutírico, propiônico, e succínico, em RMM. No RMC observaram-se maiores concentrações de ácido acético, butírico, lático e propiônico. RMV apresentou predominância de ácido acético, succínico, propiônico e butírico. Em RMS as maiores concentrações foram de ácido propiônico, acético, isobutírico, butírico e etanol. / This study aimed to evaluate the production of H2 from different organic substrates sugar industry, like juice, molasses and vinasse from cane sugar, including sucrose as a source of synthetic carbon. four anaerobic fluidized bed were used, mesophilic broth reactor (RMC), mesophilic molasses reactor (RMM), reactor mesophilic sucrose RMS) and reactor mesophilic vinasse (RMV) maintained at mesophilic condition (30ºC) and at initial concentrations feed substrate 5 gCOD. L-1. The pH of the reactor was kept between 4 and 5, the hydraulic detention time (HDT) used were 8, 6, 4, 2 and 1 h and the inoculation through a sludge from a poultry slaughterhouse, which underwent heat treatment. In MRC H2 yield (HY) maximum obtained was 1.2 mol H2. mol sucrose-1, occurred in HRT of 8 h. The reactor (RMM) showed a better substrate consumption reaching a HY 1.4 mol H2. mol-1 sucrose, HDT observed in 4 h. RMS presented the best HY compared to other reactors reaching 3.3 mol H2. mol-1 sucrose in HRT of 6 h. The best volumetric H2 production (PVH) obtained was observed in the RMS where the TDH 2 h the reactor reached 11 L H2. L-1. D-1. RMV that used vinasse which has undergone physical-chemical treatment by adding calcium oxide, showed no H2 production. Among the main products soluble metabolites observed in the reactors during operation predominated in acetic acid concentrations, butyric, isobutyric, propionic, and succinic in RMM. In MRC were observed higher concentrations of acetic, butyric, lactic and propionic acid. RMV showed predominantly acetic, succinic, propionic and butyric acid. RMS higher concentrations were propionic acid, acetic, isobutyric, butyric acid and ethanol.