Modelagem matemática de filtros anaeróbios com diferentes materiais suporte

Hattori, Aline Yumi

Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3112

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Campo DC	Valor	Idioma
dc.creator	Hattori, Aline Yumi	-
dc.date.accessioned	2018-05-15T16:17:11Z	-
dc.date.available	2018-05-15T16:17:11Z	-
dc.date.issued	2018-03-05	-
dc.identifier.citation	HATTORI, Aline Yumi. Modelagem matemática de filtros anaeróbios com diferentes materiais suporte. 2018. 131 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia Ambiental) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.	pt_BR
dc.identifier.uri	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3112	-
dc.description.abstract	The present research project aims to develop a Simplified Mathematical Model for Fixed Bed (SMMFB) for temporal and spatial sampling profiles using physicochemical data of anaerobic filters obtained by Baettker (2015). The mathematical modeling can predict possible situations that occur in practice, as well as describe the dynamic behavior of the system, allowing for its improvement and optimization. Some works involving mathematical modeling are based on reactions present in the anaerobic digestion process and others include the hydrodynamic characteristics of the system. In this research, two anaerobic filters with different support media were used and operated with different Hydraulic Detention Time (HTD) values. Based on the physicochemical and hydrodynamic data obtained by Baettker (2015) it was possible to determine mass balance equations for temporal and spatial sampling profiles, as well as mathematical simulations using MATLAB® software. The optimization of the first order kinetic constant for the temporal profiles was performed based on the comparison between experimental and simulated Oxygen Demand (COD) data by means of statistical analyzes. In the spatial profiles the values of k1 were determined through the substrate degradation equation considering 1 st order kinetics. The values of k1 were equivalent to 0.4 h-1 in all operating conditions and this was probably due to the stability of the system provided by adhered biomass growth. Through the amplitude between the values of experimental and simulated COD, it was verified that the anaerobic filter with clay pottery presented greater resistance when subjected to hydraulic overload of 50%. For spatial profiles the values of k1 varied from 0.44 to 0.25 h-1 for the anaerobic filter with tire rubber and 0.37 to 0.21 h -1 with clay pottery when operated with HDT equal to 8 h. When operated with HDT equal to 4 h, the values of k1 ranged from 0.68 to 0.38 h -1 for the anaerobic filter with tire rubber and 0.75 to 0.32 h -1 for the anaerobic filter with clay pottery. In addition, it was observed that along the anaerobic filters, the values of k1 decreased, indicating the reduction of the microorganisms activity due to the decrease of organic matter. From the amplitude data, it was verified that in the spatial profiles, the anaerobic filter with tire rubber showed to be more resistant to the application of the reduction of TDH in 50%. In general, the MMSLF was able to generate simulated COD data coherent with the experimental COD data. It proved to be an efficient and useful tool in understanding the degradation processes of organic matter in adhered biomass treatment systems.	pt_BR
dc.language	por	pt_BR
dc.publisher	Universidade Tecnológica Federal do Paraná	pt_BR
dc.rights	openAccess	pt_BR
dc.subject	Hidrodinâmica	pt_BR
dc.subject	Modelos matemáticos	pt_BR
dc.subject	Cinética química	pt_BR
dc.subject	Tecnologia ambiental	pt_BR
dc.subject	Hydrodynamics	pt_BR
dc.subject	Mathematical models	pt_BR
dc.subject	Chemical kinetics	pt_BR
dc.subject	Green technology	pt_BR
dc.title	Modelagem matemática de filtros anaeróbios com diferentes materiais suporte	pt_BR
dc.title.alternative	Mathematical modeling in anaerobic filters with different support material	pt_BR
dc.type	masterThesis	pt_BR
dc.description.resumo	O presente projeto de pesquisa tem como objetivo desenvolvimento de um Modelo Matemático Simplificado para Leito Fixo (MMSLF) para perfis de amostragem temporais e espaciais utilizando dados físico-químicos de filtros anaeróbios obtidos por Baettker (2015). A modelagem matemática é capaz de prever possíveis situações que ocorrem na prática, bem como, descrever o comportamento dinâmico do sistema possibilitando sua melhoria e otimização. Alguns trabalhos envolvendo modelagem matemática são baseadas em reações presentes no processo de digestão anaeróbia e outros englobam as características hidrodinâmicas do sistema. Nesta pesquisa, foram utilizados dois filtros anaeróbios com diferentes meios suportes e operados com diferentes valores de Tempo de Detenção Hidráulica (TDH). Com base nos dados físico-químicos e hidrodinâmicos obtidos por Baettker (2015) foi possível determinar as equações de balanço de massa para perfis de amostragem temporal e espacial, bem como, a realização de simulações matemáticas utilizando o software MATLAB®. A otimização da constante cinética de 1ª ordem para os perfis temporais foi realizada com base na comparação entre os dados de Demanda Química de Oxigênio (DQO) experimental e simulados por meio de análises estatísticas. Já nos perfis espaciais os valores de k1 foi determinada através da equação de degradação de substrato considerando cinética de primeira ordem. Os valores de k1 foi equivalente a 0,4 h -1 em todas as condições operacionais e isso provavelmente ocorreu devido a estabilidade do sistema proporcionada pelo crescimento de biomassa de forma aderida. Através da amplitude entre os valores de DQO experimental e simulada, verificou-se que o filtro anaeróbio com cerâmica de argila apresentou maior resistência quando submetido a sobrecarga hidráulica de 50%. Nos perfis espaciais os valores de k1 variaram de 0,44 a 0,25 h -1 para o filtro anaeróbio com borracha de pneu e 0,37 a 0,21 h -1 com cerâmica de argila quando operados com TDH igual a 8 h. Quando operados com TDH igual a 4 h, os valores de k1 variaram de 0,68 a 0,38 h -1 para o filtro anaeróbio com borracha de pneu e 0,75 a 0,32 h -1 para o filtro com cerâmica de argila. Além disso observou-se que ao longo dos filtros anaeróbios, os valores de k1 diminuía, indicando a redução da atividade de microrganismos decorrente da diminuição de matéria orgânica. A partir dos dados de amplitude, verificou-se que nos perfis espaciais, o filtro anaeróbio com borracha de pneu mostrou ser mais resistente à aplicação da redução de TDH em 50%. De modo geral, o MMSLF foi capaz de gerar dados de DQO simulada foram coerentes com os dados de DQO experimental e mostrou ser ferramenta útil e eficiente na compreensão de processos de degradação de matéria orgânica em sistemas de tratamento com biomassa aderida.	pt_BR
dc.degree.local	Curitiba	pt_BR
dc.publisher.local	Curitiba	pt_BR
dc.creator.Lattes	http://lattes.cnpq.br/8944076095722166	pt_BR
dc.contributor.advisor1	Carvalho, Karina Querne de	-
dc.contributor.advisor1Lattes	http://lattes.cnpq.br/8055585859691419	pt_BR
dc.contributor.advisor-co1	Cezano, Martina Tamires Lins	-
dc.contributor.advisor-co1Lattes	http://lattes.cnpq.br/2286024628712963	pt_BR
dc.contributor.referee1	Carvalho, Karina Querne de	-
dc.contributor.referee2	Pires, Eduardo Cleto	-
dc.contributor.referee3	Passig, Fernando Hermes	-
dc.publisher.country	Brasil	pt_BR
dc.publisher.program	Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental	pt_BR
dc.publisher.initials	UTFPR	pt_BR
dc.subject.cnpq	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS	pt_BR
dc.subject.capes	Ciências Ambientais	pt_BR
Aparece nas coleções:	CT - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental

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