Submitted by Dilene Paulo (dilene.fatima@ufcg.edu.br) on 2018-02-07T13:41:46Z No. of bitstreams: 1 VERA SOLANGE DE OLIVEIRA FARIAS – TESE PPGEP 2011.pdf: 7179434 bytes, checksum: 4a30c9a95f4a089e00fa550fbf1b42b8 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-07T13:41:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VERA SOLANGE DE OLIVEIRA FARIAS – TESE PPGEP 2011.pdf: 7179434 bytes, checksum: 4a30c9a95f4a089e00fa550fbf1b42b8 (MD5) Previous issue date: 2011-04-29 / CNPq / Este trabalho apresenta a solução numérica da equação de difusão tridimensional em regime transiente, para um domínio arbitrário. Para atingir os objetivos, a equação de difusão foi discretizada usando coordenadas generalizadas via método dos volumes finitos com uma formulação totalmente implícita, para condições de contorno de equilíbrio e convectiva. Para cada passo no tempo, o sistema de equações obtido para uma dada malha estruturada foi resolvido pelo método de Gauss-Seidel. O código computacional foi desenvolvido em FORTRAN, usando o estúdio CVF 6.6.0, na plataforma Windows Vista. A solução proposta foi validada usando soluções analíticas e numéricas da equação de difusão para várias geometrias, permitindo validar malhas ortogonais e não-ortogonais. A análise e comparação dos resultados mostraram que a solução proposta forneceu resultados coerentes para todos os casos investigados. O código computacional desenvolvido foi aplicado na simulação, a partir de dados experimentais da secagem de telhas cerâmicas para as seguintes condições experimentais: temperaturas de 55,6 °C, 69,7 °C, 82,7 °C e 98,6 °C e teor de umidade inicial variando de 0,2345 até 0,2405 (b.s.). A simulação tornou possível determinar o coeficiente de difusão efetivo em função da razão de umidade e da temperatura do ar de secagem e também o valor do coeficiente de transferência convectivo de massa correspondente para cada temperatura. / This work presents a three-dimensional numerical solution for the diffusion equation in transient state, in an arbitrary domain. The diffusion equation was discretized using the finite volume method with a fully implicit formulation and generalized coordinates, for the equilibrium and convective boundary condition. For each time step, the system of equations obtained for a given structured mesh was solved by the Gauss-Seidel method. A computational code in FORTRAN, using the CFV 6.6.0 Studio, in a Windows Vista platform was developed. The proposed solution was validated by analytical and numerical solutions of the diffusion equation for several geometries. The geometries tested enabled to validate both orthogonal and non-orthogonal meshes. The analysis and comparison of the results showed that the proposed solution provides correct results for all cases investigated. The developed computational code was applied in the simulation, using experimental data of the drying of ceramic roof tiles, for the following experimental conditions: temperature from 55.6; 69.7; 82.7; 72.8 and 98.7 °C, initial moisture content from 0.2345 up to 0.2405 (d.b.). The simulation makes it possible to determine an expression for the diffusion coefficient as a function of the moisture content and temperature of the drying air, and also the value of the convective mass transfer coefficient corresponding to each temperature.

O tratamento de águas residuárias industriais, submetido constantemente a cargas de choque, é pouco estudado no Brasil, sendo limitado o grau de conhecimento que se tem no mundo sobre os mecanismos de remoção de disruptores endócrinos nos sistemas de tratamento físico-químicos e biológicos. O presente trabalho traz um estudo de caso, envolvendo uma indústria com uma composição de produtos muito diversificada, com despejos líquidos de unidades isoladas de qualidades diversas e que tem como uma das principais matérias-primas, nonil fenóis, conhecidos disruptores endócrinos. Os mecanismos de remoção de carga orgânica e a avaliação da toxicidade da água residuária ao processo biológico de tratamento foram estudados em escala de laboratório, enquanto que a sua tratabilidade por coagulação, floculação, flotação com ar dissolvido seguido de sistema de lodos ativados, em escala piloto. Avaliou-se, também, a aplicabilidade do tratamento biológico com carvão ativado em pó. A grande variação qualitativa e quantitativa da água residuária bruta requer uma unidade de equalização com tempo de detenção de pelo menos 30 horas. O maior responsável por esta variação de qualidade é o processo da unidade química, cujo efluente é proveniente de lavagens de tanques e reatores. Apesar da reduzida eficiência de remoção de DQO obtida com a coagulação, floculação e flotação com ar dissolvido (20 a 30%), constatou-se que este tratamento é essencial para a redução da toxicidade ao processo biológico. A dosagem de coagulante e o pH ótimos variam conforme a característica do despejo e devem ser determinadas diariamente. No sistema biológico, observou-se uma remoção significativa da DQO do efluente bruto gerado na indústria, não apenas por biodegradação, mas também por volatilização e adsorção. Os testes de bancada evidenciaram remoções de DQO por arraste com ar de 47 a 77 % e por adsorção no lodo biológico, de 42%. Apesar dos constantes choques de carga orgânica e de poluentes tóxicos, conseguiu-se atingir o estado estacionário com variações máximas da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração entre 20 e 30%. Neste período, a idade do lodo situou-se em torno de 25 a 30 dias e o tempo de detenção hidráulico foi de 3,8 dias. A eficiência média de remoção de DQO neste período foi de 86%. Os testes com a unidade piloto demonstraram que a utilização de carvão ativado em pó (CAP) produz resultados satisfatórios, comprovando a redução de poluentes tóxicos da água residuária e refletindo em uma significativa melhora na biodegradabilidade do efluente, com aumento da concentração de sólidos em suspensão voláteis no tanque de aeração (de 1380 mg/L para 3820 mg/L) e redução da amplitude de variação da DQO do efluente tratado que passou de 600 a 3200 mgO2/L para o sistema sem CAP para 300 a 600 mgO2/L para o sistema com CAP. Notou-se, também, com a adição de CAP, melhoria na sedimentação do lodo. Pode-se concluir também que o sistema de tratamento atendeu a legislação atual do Estado de São Paulo, com uma remoção média de 80% da DBO5. / Wastewater treatment systems continuously receiving shock loads and the behavior of contaminants under unsteady state conditions are not very well documented in our country, with limited degree of knowledge in the world on the removal of specific pollutants like endocrine disrupting chemicals (EDC) in physical chemical and biological wastewater treatment systems. The present work brings a case study regarding an industry which wastewaters were generated from plants with multiproducts and campaign production with variable composition, and with nonylphenols as one of their raw materials which is known as an endocrine disrupting chemical. The organic load and toxicity removal mechanisms of the wastewater to the biological treatment were studied in bench scale whilst their treatability was evaluated through coagulation, flocculation, dissolved air flotation followed by activated sludge, in pilot scale. The feasibility of the addition of powdered activated carbon to the biological system was also studied. The large qualitative and quantitative variability of the wastewater requires an equalization time of at least 30 hours. The main responsible for this variability in quality is the chemical unit process which wastewaters are originated from reactors and tanks cleanings. Although the low efficiency in COD removal obtained with coagulation, flocculation and dissolved air flotation (20 to 30%), it was found that this process is essential to the toxicity reduction for the biological process. Optimum pH and coagulant dose vary with the wastewater characteristics, and must be determined on a daily basis. On the biological system, it was observed important raw wastewater COD elimination not only through biodegradation, but also through volatilization and adsorption. Bench tests revealed COD elimination of 47 to 77% by air stripping and 42% by adsorption onto the biological sludge. Despite of constant organic and toxic shock loads, it had been possible to reach the steady state during which the maximum variation on the volatile suspended solids concentration was 20 to 30%. During this period, sludge age was around 25 to 30 days, and the hydraulic detention time was 3,8 days. Average efficiency on COD removal in this period was 86%. Tests results with PAC dosage on the pilot plant showed satisfactory, proving the reduction of toxic compounds from the wastewater and resulting in biodegradability improvement. The increase of volatile suspended solids in the aeration tank was from 1380 mg/L to 3820 mg/L, and reduction in the range of variation of remaining treated water COD from 600 to 3200 mgO2/L (system without CAP) down to 300 to 600 mgO2/L (system with CAP). The improvement on the sludge sedimentation with PAC addition was also remarkable. One can also conclude the treatment system attained the current legislation of the State of São Paulo, with 80% BOD5 removal.

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