Nesta pesquisa estudou-se o emprego de radiação ultravioleta em reatores de batelada e em reator com escoamento contínuo (unidade comercial de alta intensidade), respectivamente em escala de laboratório e real. Os ensaios em batelada tiveram como finalidade monitoramento da potência radiante da lâmpada de baixa pressão de vapor de mercúrio durante a vida útil, determinação da intensidade média de radiação ultravioleta incidente no interior da câmara de desinfecção, obtenção dos coeficientes do modelo de Hom para coliformes totais, Escherichia coli e Clostridium perfringens e comparação da resistência à desinfecção desses microrganismos indicadores e colifagos. Os ensaios em sistema contínuo apresentaram como principal objetivo estudo da resistência dos microrganismos indicadores à desinfecção em condições de operação em escala real. Nos ensaios de desinfecção utilizou-se esgoto sanitário tratado em nível secundário. Os microrganismos indicadores apresentaram a seguinte ordem decrescente de resistência à desinfecção: C. perfringens, coliformes totais, E. coli e colifagos. As percentagens de inativação de C. perfringens, coliformes totais, E. coli e colifagos nos ensaios em batelada variaram de 0 a 99,882%, 36,3 a 99,999%, 21,8 a 100% e de 86,5 a 100%, respectivamente. Os resultados de inativação obtidos para coliformes totais e E. coli apresentaram ajustes pelo modelo de Hom com valores de R2 superiores a 0,81 e 0,76, respectivamente. Comprovou-se que a instalação contínua é inadequada para efluentes com elevadas concentrações de sólidos em suspensão e matéria orgânica. / In this research the use of ultraviolet radiation was studied in batch and continuous flow (high intensity commercial unit) reactors, respectively in laboratory and real scale. The batch assays were aimed to monitor the wattage of the low-pressure mercury lamp during its lifetime, to determine the mean ultraviolet radiation intensity inside disinfection chamber, to obtain Hom model coefficients for total coliforms, Escherichia coli and Clostridium perfringens and to compare the resistance to disinfection of these indicator microorganisms and coliphages. The assays in the continuous system presented as main objective to study the resistance of these indicator microorganisms to disinfection in real scale operational conditions. In the disinfection assays wastewater treated by a secondary level was used. The indicator microorganisms presented the following decreasing order of disinfection resistance: C. perfringens, total coliforms, E. coli and coliphages. C. perfringens, total coliforms, E. coli and coliphages inactivation percentages in batch assays varied from 0 to 99,882%, 36,3 to 99,999%, 21,8 to 100% and from 86,5 to 100%, respectively. The inactivation results obtained for total coliforms and E. coli presented adjustments by Hom model with R2 values above 0,81 and 0,76, respectively. It was proved that the installation of high intensity is not adequate for effluents with high concentration of suspended solids and organic matter.

Nesta pesquisa estudou-se o emprego de radiação ultravioleta em reatores de batelada e em reator com escoamento contínuo (unidade comercial de alta intensidade), respectivamente em escala de laboratório e real. Os ensaios em batelada tiveram como finalidade monitoramento da potência radiante da lâmpada de baixa pressão de vapor de mercúrio durante a vida útil, determinação da intensidade média de radiação ultravioleta incidente no interior da câmara de desinfecção, obtenção dos coeficientes do modelo de Hom para coliformes totais, Escherichia coli e Clostridium perfringens e comparação da resistência à desinfecção desses microrganismos indicadores e colifagos. Os ensaios em sistema contínuo apresentaram como principal objetivo estudo da resistência dos microrganismos indicadores à desinfecção em condições de operação em escala real. Nos ensaios de desinfecção utilizou-se esgoto sanitário tratado em nível secundário. Os microrganismos indicadores apresentaram a seguinte ordem decrescente de resistência à desinfecção: C. perfringens, coliformes totais, E. coli e colifagos. As percentagens de inativação de C. perfringens, coliformes totais, E. coli e colifagos nos ensaios em batelada variaram de 0 a 99,882%, 36,3 a 99,999%, 21,8 a 100% e de 86,5 a 100%, respectivamente. Os resultados de inativação obtidos para coliformes totais e E. coli apresentaram ajustes pelo modelo de Hom com valores de R2 superiores a 0,81 e 0,76, respectivamente. Comprovou-se que a instalação contínua é inadequada para efluentes com elevadas concentrações de sólidos em suspensão e matéria orgânica. / In this research the use of ultraviolet radiation was studied in batch and continuous flow (high intensity commercial unit) reactors, respectively in laboratory and real scale. The batch assays were aimed to monitor the wattage of the low-pressure mercury lamp during its lifetime, to determine the mean ultraviolet radiation intensity inside disinfection chamber, to obtain Hom model coefficients for total coliforms, Escherichia coli and Clostridium perfringens and to compare the resistance to disinfection of these indicator microorganisms and coliphages. The assays in the continuous system presented as main objective to study the resistance of these indicator microorganisms to disinfection in real scale operational conditions. In the disinfection assays wastewater treated by a secondary level was used. The indicator microorganisms presented the following decreasing order of disinfection resistance: C. perfringens, total coliforms, E. coli and coliphages. C. perfringens, total coliforms, E. coli and coliphages inactivation percentages in batch assays varied from 0 to 99,882%, 36,3 to 99,999%, 21,8 to 100% and from 86,5 to 100%, respectively. The inactivation results obtained for total coliforms and E. coli presented adjustments by Hom model with R2 values above 0,81 and 0,76, respectively. It was proved that the installation of high intensity is not adequate for effluents with high concentration of suspended solids and organic matter.

Este estudo apresenta a modelagem fluidodinâmica de um reator solar utilizado para Processos Oxidativos Avançados (POA). Desenvolveu-se um modelo que considera a fluidodinâmica, o campo de radiação e cinética da reação de actinometria química (ferrioxalato), em regime transiente. Essa modelagem foi feita utilizando-se o código de fluidodinâmica computacional PHOENICS. Para análise dos resultados de simulações com o modelo, consideraram-se os dados experimentais de actinometria química para um trecho do reator, constituído de dois tubos (hairpin), e de distribuição de tempos de residência (DTR), para o reator completo, constituído de dez tubos. Os dados experimentais foram obtidos por RIBEIRO (2009). O resultado da análise da distribuição do tempo de residência do reator completo mostrou que o modelo baseado em escoamento laminar apresentou uma maior aderência aos dados experimentais de DTR. Como os experimentos de actinometria foram realizados em trecho com dois tubos do reator, construiu-se a geometria do hairpin que apresentou uma DTR mais aderente aos modelos teóricos. Outra simplificação foi necessária para a modelagem do campo de radiação de forma mais precisa, adaptando-se o hairpin para um tubo reto simples. A partir dos resultados de actinometria química foi possível estimar, pelo modelo, a taxa de fótons incidentes na parede do reator. / This study consists of the fluid dynamic modeling of a solar reactor used in Advanced Oxidation Processes (AOP). The model was developed by considering fluid dynamics, radiation field and the kinetics of the chemical actinometry reaction (ferrioxalate) in transient regime. This modeling was developed using computational fluid dynamics (CFD) in PHOENICS. Simulation results based on the model were analyzed by comparing them with a set of chemical actinometry experimental data obtained by RIBEIRO (2009). This considered a reactor section constituted by two pipes (hairpin), and the residence time distribution (RTD) of the complete reactor, composed of ten pipes. Residence time distribution results showed that the laminar flow model presented a better fitting to experimental data. Since the actinometry experiments were carried out in a reactor section with two pipes, a new geometry was designed, which resulted in a better fitting of RTD results with theoretical models. In order to obtain a more precise radiation field model, another simplification was necessary, which consisted of assuming a straight cylindrical pipe geometry. The use of the chemical actinometry and the radiation field model enabled the estimation of the incident photons rate at reactor wall.

Este estudo apresenta a modelagem fluidodinâmica de um reator solar utilizado para Processos Oxidativos Avançados (POA). Desenvolveu-se um modelo que considera a fluidodinâmica, o campo de radiação e cinética da reação de actinometria química (ferrioxalato), em regime transiente. Essa modelagem foi feita utilizando-se o código de fluidodinâmica computacional PHOENICS. Para análise dos resultados de simulações com o modelo, consideraram-se os dados experimentais de actinometria química para um trecho do reator, constituído de dois tubos (hairpin), e de distribuição de tempos de residência (DTR), para o reator completo, constituído de dez tubos. Os dados experimentais foram obtidos por RIBEIRO (2009). O resultado da análise da distribuição do tempo de residência do reator completo mostrou que o modelo baseado em escoamento laminar apresentou uma maior aderência aos dados experimentais de DTR. Como os experimentos de actinometria foram realizados em trecho com dois tubos do reator, construiu-se a geometria do hairpin que apresentou uma DTR mais aderente aos modelos teóricos. Outra simplificação foi necessária para a modelagem do campo de radiação de forma mais precisa, adaptando-se o hairpin para um tubo reto simples. A partir dos resultados de actinometria química foi possível estimar, pelo modelo, a taxa de fótons incidentes na parede do reator. / This study consists of the fluid dynamic modeling of a solar reactor used in Advanced Oxidation Processes (AOP). The model was developed by considering fluid dynamics, radiation field and the kinetics of the chemical actinometry reaction (ferrioxalate) in transient regime. This modeling was developed using computational fluid dynamics (CFD) in PHOENICS. Simulation results based on the model were analyzed by comparing them with a set of chemical actinometry experimental data obtained by RIBEIRO (2009). This considered a reactor section constituted by two pipes (hairpin), and the residence time distribution (RTD) of the complete reactor, composed of ten pipes. Residence time distribution results showed that the laminar flow model presented a better fitting to experimental data. Since the actinometry experiments were carried out in a reactor section with two pipes, a new geometry was designed, which resulted in a better fitting of RTD results with theoretical models. In order to obtain a more precise radiation field model, another simplification was necessary, which consisted of assuming a straight cylindrical pipe geometry. The use of the chemical actinometry and the radiation field model enabled the estimation of the incident photons rate at reactor wall.