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Remoção de DQO e de nitrogênio, e estudo dos consórcios microbianos em sistema com três reatores sobrepostos, em série, alimentado com esgoto sanitário / COD and nitrogen removal, and microbial associations study on a three superposed, in series, reactors system, fed with domestic wastewaterSantos, Pedro Ivo de Almeida 17 December 2004 (has links)
Esta pesquisa enfoca a avaliação do desempenho de nova configuração de unidade para tratamento biológico de esgoto sanitário por processo combinado, visando à remoção de nutrientes, especialmente nitrogênio. O sistema construído em escala piloto tem volume útil igual a 71,48 litros. Nesta nova configuração de reatores para tratamento terciário de esgoto sanitário, utilizaram-se três reatores sobrepostos, sendo: um reator UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket"; um reator de leito móvel e filme fixo aeróbio (com aplicação de oxigênio puro); e, um reator de leito móvel e filme fixo com ambiente anóxico. O material suporte utilizado nos reatores de leito móvel e filme fixo constituiu alternativa inédita no tratamento de efluentes líquidos. Foram utilizadas cavilhas ranhuradas" de madeira, de dimensões aproximadas de 8,0 mm de diâmetro por 8,0 mm de comprimento. O desempenho geral do sistema quanto à remoção de matéria carbonácea e compostos nitrogenados, e as associações microbianas formadas nos três reatores são objetos principais de estudo deste trabalho. Foram obtidos resultados de remoção de DQO e de nitrogênio bastante satisfatórios, sobretudo quando o tempo de detenção hidráulica total esteve próximo a 20 horas, incluindo o compartimento de decantação (94,6 % para DQO; e 96,7 % para N-NTK, com formação de nitrato em concentrações inferiores a 10,0 mgN-NO3-/l). O TDH estudado variou entre 5 e 24 horas para os sistema completo. O estudo dos consórcios de microrganismos forneceu excelentes resultados quanto à quantidade, diversidade, e atividade das populações desenvolvidas nos diferentes ambientes, confirmando o bom desempenho do sistema e o fornecimento de ambiente adequado para o desenvolvimento das diferentes populações nos três reatores. A idealização desta configuração tem como finalidade realização de tratamento de esgoto sanitário até nível terciário em planta compacta, podendo ser utilizada por pequenas e grandes comunidades, devido à possibilidade de se construir diversos módulos do sistema proposto. / This research is focused on the performance evaluation of a new system configuration of combined biological reactors, treating domestic wastewater till tertiary level. The pilot scale proposed system had a total useful volume of 71,48 liters. This new configuration involves three types of superposed reactors: an Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor; an aerobic fixed film mobile bed reactor (fed with pure oxygen); and a fixed film mobile bed reactor at anoxic environment. The support material used inside the fixed film mobile bed reactors was wood made grooved dowels. The main purposes of this work are to evaluate the systems general performance regarding COD and nitrogen removal, and the microbial associations inside the reactors. It reached quite satisfactory results regarding COD and nitrogen removal when the total hydraulic retention time (HRT) was around 20 hours, including the clarification zone volume (94,6 % for the COD; and 96,7 % for the TKN-N, whit nitrate formation below 10,0 mgN-NO3-/l). HRTs from 5 to 20 hours were studied. The microbial associations were present in large number, with a great diversity and high specific activities at the different environments, confirming the good results obtained and the suitable environment provided for the growth of the different populations inside the three reactors. The idealization of this treatment system has the goal to treat domestic wastewater from small to large communities till tertiary level, in compact treatment plants, due to the possibility of constructing several modules of the system.
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Remoção de DQO e de nitrogênio, e estudo dos consórcios microbianos em sistema com três reatores sobrepostos, em série, alimentado com esgoto sanitário / COD and nitrogen removal, and microbial associations study on a three superposed, in series, reactors system, fed with domestic wastewaterPedro Ivo de Almeida Santos 17 December 2004 (has links)
Esta pesquisa enfoca a avaliação do desempenho de nova configuração de unidade para tratamento biológico de esgoto sanitário por processo combinado, visando à remoção de nutrientes, especialmente nitrogênio. O sistema construído em escala piloto tem volume útil igual a 71,48 litros. Nesta nova configuração de reatores para tratamento terciário de esgoto sanitário, utilizaram-se três reatores sobrepostos, sendo: um reator UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket; um reator de leito móvel e filme fixo aeróbio (com aplicação de oxigênio puro); e, um reator de leito móvel e filme fixo com ambiente anóxico. O material suporte utilizado nos reatores de leito móvel e filme fixo constituiu alternativa inédita no tratamento de efluentes líquidos. Foram utilizadas cavilhas ranhuradas de madeira, de dimensões aproximadas de 8,0 mm de diâmetro por 8,0 mm de comprimento. O desempenho geral do sistema quanto à remoção de matéria carbonácea e compostos nitrogenados, e as associações microbianas formadas nos três reatores são objetos principais de estudo deste trabalho. Foram obtidos resultados de remoção de DQO e de nitrogênio bastante satisfatórios, sobretudo quando o tempo de detenção hidráulica total esteve próximo a 20 horas, incluindo o compartimento de decantação (94,6 % para DQO; e 96,7 % para N-NTK, com formação de nitrato em concentrações inferiores a 10,0 mgN-NO3-/l). O TDH estudado variou entre 5 e 24 horas para os sistema completo. O estudo dos consórcios de microrganismos forneceu excelentes resultados quanto à quantidade, diversidade, e atividade das populações desenvolvidas nos diferentes ambientes, confirmando o bom desempenho do sistema e o fornecimento de ambiente adequado para o desenvolvimento das diferentes populações nos três reatores. A idealização desta configuração tem como finalidade realização de tratamento de esgoto sanitário até nível terciário em planta compacta, podendo ser utilizada por pequenas e grandes comunidades, devido à possibilidade de se construir diversos módulos do sistema proposto. / This research is focused on the performance evaluation of a new system configuration of combined biological reactors, treating domestic wastewater till tertiary level. The pilot scale proposed system had a total useful volume of 71,48 liters. This new configuration involves three types of superposed reactors: an Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactor; an aerobic fixed film mobile bed reactor (fed with pure oxygen); and a fixed film mobile bed reactor at anoxic environment. The support material used inside the fixed film mobile bed reactors was wood made grooved dowels. The main purposes of this work are to evaluate the systems general performance regarding COD and nitrogen removal, and the microbial associations inside the reactors. It reached quite satisfactory results regarding COD and nitrogen removal when the total hydraulic retention time (HRT) was around 20 hours, including the clarification zone volume (94,6 % for the COD; and 96,7 % for the TKN-N, whit nitrate formation below 10,0 mgN-NO3-/l). HRTs from 5 to 20 hours were studied. The microbial associations were present in large number, with a great diversity and high specific activities at the different environments, confirming the good results obtained and the suitable environment provided for the growth of the different populations inside the three reactors. The idealization of this treatment system has the goal to treat domestic wastewater from small to large communities till tertiary level, in compact treatment plants, due to the possibility of constructing several modules of the system.
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Problemas direto e inverso de processos de separação em leito móvel simulado mediante mecanismos cinéticos de adsorção / Direct and inverse problems of separation processes moving bed simulated by kinetic mechanisms of adsorptionKamilla Vogas Romualdo 21 December 2012 (has links)
Diversas aplicações industriais relevantes envolvem os processos de adsorção, citando
como exemplos a purificação de produtos, separação de substâncias, controle de poluição e
umidade entre outros. O interesse crescente pelos processos de purificação de biomoléculas
deve-se principalmente ao desenvolvimento da biotecnologia e à demanda das indústrias
farmacêutica e química por produtos com alto grau de pureza. O leito móvel simulado (LMS)
é um processo cromatográfico contínuo que tem sido aplicado para simular o movimento do
leito de adsorvente, de forma contracorrente ao movimento do líquido, através da troca
periódica das posições das correntes de entrada e saída, sendo operado de forma contínua,
sem prejuízo da pureza das correntes de saída. Esta consiste no extrato, rico no componente
mais fortemente adsorvido, e no rafinado, rico no componente mais fracamente adsorvido,
sendo o processo particularmente adequado a separações binárias. O objetivo desta tese é
estudar e avaliar diferentes abordagens utilizando métodos estocásticos de otimização para o
problema inverso dos fenômenos envolvidos no processo de separação em LMS. Foram
utilizados modelos discretos com diferentes abordagens de transferência de massa, com a
vantagem da utilização de um grande número de pratos teóricos em uma coluna de
comprimento moderado, neste processo a separação cresce à medida que os solutos fluem
através do leito, isto é, ao maior número de vezes que as moléculas interagem entre a fase
móvel e a fase estacionária alcançando assim o equilíbrio. A modelagem e a simulação
verificadas nestas abordagens permitiram a avaliação e a identificação das principais
características de uma unidade de separação do LMS. A aplicação em estudo refere-se à
simulação de processos de separação do Baclofen e da Cetamina. Estes compostos foram
escolhidos por estarem bem caracterizados na literatura, estando disponíveis em estudos de
cinética e de equilíbrio de adsorção nos resultados experimentais. De posse de resultados
experimentais avaliou-se o comportamento do problema direto e inverso de uma unidade de
separação LMS visando comparar os resultados obtidos com os experimentais, sempre se
baseando em critérios de eficiência de separação entre as fases móvel e estacionária. Os
métodos estudados foram o GA (Genetic Algorithm) e o PCA (Particle Collision Algorithm) e
também foi feita uma hibridização entre o GA e o PCA. Como resultado desta tese analisouse
e comparou-se os métodos de otimização em diferentes aspectos relacionados com o
mecanismo cinético de transferência de massa por adsorção e dessorção entre as fases sólidas
do adsorvente. / Several important industrial applications involving adsorption processes, citing as an
example the product purification, separation of substances, pollution control and moisture
among others. The growing interest in processes of purification of biomolecules is mainly due
to the development of biotechnology and the demand of pharmaceutical and chemical
products with high purity. The simulated moving bed (SMB) chromatography is a continuous
process that has been applied to simulate the movement of the adsorbent bed, in a
countercurrent to the movement of liquid through the periodic exchange of the positions of
input and output currents, being operated so continuous, notwithstanding the purity of the
outlet streams. This is the extract, rich in the more strongly adsorbed component, and the
raffinate, rich in the more weakly adsorbed component, the method being particularly suited
to binary separations. The aim of this thesis is to study and evaluate different approaches
using stochastic optimization methods for the inverse problem of the phenomena involved in
the separation process in LMS. We used discrete models with different approaches to mass
transfer. With the benefit of using a large number of theoretical plates in a column of
moderate length, in this process the separation increases as the solute flowing through the bed,
i.e. as many times as molecules interact between the mobile phase and stationary phase thus
achieving the equilibrium. The modeling and simulation verified in these approaches allowed
the assessment and identification of the main characteristics of a separation unit LMS. The
application under consideration refers to the simulation of the separation of Ketamine and
Baclofen. These compounds were chosen because they are well characterized in the literature
and are available in kinetic studies and equilibrium adsorption on experimental results. With
the results of experiments evaluated the behavior of the direct and inverse problem of a
separation unit LMS in order to compare these results, always based on the criteria of
separation efficiency between the mobile and stationary phases. The methods studied were the
GA (Genetic Algorithm) and PCA (Particle Collision Algorithm) and we also made a
hybridization between the GA and PCA. This thesis, we analyzed and compared the
optimization methods in different aspects of the kinetic mechanism for mass transfer between
the adsorption and desorption of the adsorbent solid phases.
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Problemas direto e inverso de processos de separação em leito móvel simulado mediante mecanismos cinéticos de adsorção / Direct and inverse problems of separation processes moving bed simulated by kinetic mechanisms of adsorptionKamilla Vogas Romualdo 21 December 2012 (has links)
Diversas aplicações industriais relevantes envolvem os processos de adsorção, citando
como exemplos a purificação de produtos, separação de substâncias, controle de poluição e
umidade entre outros. O interesse crescente pelos processos de purificação de biomoléculas
deve-se principalmente ao desenvolvimento da biotecnologia e à demanda das indústrias
farmacêutica e química por produtos com alto grau de pureza. O leito móvel simulado (LMS)
é um processo cromatográfico contínuo que tem sido aplicado para simular o movimento do
leito de adsorvente, de forma contracorrente ao movimento do líquido, através da troca
periódica das posições das correntes de entrada e saída, sendo operado de forma contínua,
sem prejuízo da pureza das correntes de saída. Esta consiste no extrato, rico no componente
mais fortemente adsorvido, e no rafinado, rico no componente mais fracamente adsorvido,
sendo o processo particularmente adequado a separações binárias. O objetivo desta tese é
estudar e avaliar diferentes abordagens utilizando métodos estocásticos de otimização para o
problema inverso dos fenômenos envolvidos no processo de separação em LMS. Foram
utilizados modelos discretos com diferentes abordagens de transferência de massa, com a
vantagem da utilização de um grande número de pratos teóricos em uma coluna de
comprimento moderado, neste processo a separação cresce à medida que os solutos fluem
através do leito, isto é, ao maior número de vezes que as moléculas interagem entre a fase
móvel e a fase estacionária alcançando assim o equilíbrio. A modelagem e a simulação
verificadas nestas abordagens permitiram a avaliação e a identificação das principais
características de uma unidade de separação do LMS. A aplicação em estudo refere-se à
simulação de processos de separação do Baclofen e da Cetamina. Estes compostos foram
escolhidos por estarem bem caracterizados na literatura, estando disponíveis em estudos de
cinética e de equilíbrio de adsorção nos resultados experimentais. De posse de resultados
experimentais avaliou-se o comportamento do problema direto e inverso de uma unidade de
separação LMS visando comparar os resultados obtidos com os experimentais, sempre se
baseando em critérios de eficiência de separação entre as fases móvel e estacionária. Os
métodos estudados foram o GA (Genetic Algorithm) e o PCA (Particle Collision Algorithm) e
também foi feita uma hibridização entre o GA e o PCA. Como resultado desta tese analisouse
e comparou-se os métodos de otimização em diferentes aspectos relacionados com o
mecanismo cinético de transferência de massa por adsorção e dessorção entre as fases sólidas
do adsorvente. / Several important industrial applications involving adsorption processes, citing as an
example the product purification, separation of substances, pollution control and moisture
among others. The growing interest in processes of purification of biomolecules is mainly due
to the development of biotechnology and the demand of pharmaceutical and chemical
products with high purity. The simulated moving bed (SMB) chromatography is a continuous
process that has been applied to simulate the movement of the adsorbent bed, in a
countercurrent to the movement of liquid through the periodic exchange of the positions of
input and output currents, being operated so continuous, notwithstanding the purity of the
outlet streams. This is the extract, rich in the more strongly adsorbed component, and the
raffinate, rich in the more weakly adsorbed component, the method being particularly suited
to binary separations. The aim of this thesis is to study and evaluate different approaches
using stochastic optimization methods for the inverse problem of the phenomena involved in
the separation process in LMS. We used discrete models with different approaches to mass
transfer. With the benefit of using a large number of theoretical plates in a column of
moderate length, in this process the separation increases as the solute flowing through the bed,
i.e. as many times as molecules interact between the mobile phase and stationary phase thus
achieving the equilibrium. The modeling and simulation verified in these approaches allowed
the assessment and identification of the main characteristics of a separation unit LMS. The
application under consideration refers to the simulation of the separation of Ketamine and
Baclofen. These compounds were chosen because they are well characterized in the literature
and are available in kinetic studies and equilibrium adsorption on experimental results. With
the results of experiments evaluated the behavior of the direct and inverse problem of a
separation unit LMS in order to compare these results, always based on the criteria of
separation efficiency between the mobile and stationary phases. The methods studied were the
GA (Genetic Algorithm) and PCA (Particle Collision Algorithm) and we also made a
hybridization between the GA and PCA. This thesis, we analyzed and compared the
optimization methods in different aspects of the kinetic mechanism for mass transfer between
the adsorption and desorption of the adsorbent solid phases.
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