Hasta ve Yaşlının Fiziksel Yaşam Alanını Değerlendirme

4.11.1 Ensaios hidrodinâmicos no RMRLF

Os ensaios hidrodinâmicos foram divididos em duas etapas: os primeiros ensaios foram desenvolvidos no início da operação do reator, sem biomassa e o segundo grupo de ensaios foi realizado no final da operação do reator com a presença de biomassa. Os ensaios consistiram em preencher o reservatório de 100 L de líquido. Nos ensaios iniciais com água do sistema público de abastecimento e nos ensaios finais com esgoto bruto, em ambos os casos, o traçador utilizado foi o NaCl dosado para obter-se uma variação nas medições de condutividade. O líquido com traçador era fornecido ao reator através de bomba diafragma.

Um sistema composto por condutivímetro, com sensor localizado na saída do reator, acoplado a uma calculadora da marca Texas Instruments, coletava os dados de condutividade

e armazenava-os na memória. Através de um cabo de comunicação, os dados da calculadora eram transferidos para uma planilha eletrônica no computador, utilizando-se o programa TI- Graph Link 89 da empresa Texas Instruments Figura 4.12.

Figura 4.12 - Equipamento para aquisição de dados de condutividade com sensor disposto no ponto de saída do reator

Após o início do ensaio, os valores de condutividade foram medidos em intervalos de tempo de dez minutos, durante 48 horas, para garantir que o líquido no interior do reator fosse completamente substituído pelo líquido do reservatório.

A vazão média para realização destes ensaios foi, aproximadamente, 2,5 L.h-1, a qual era confirmada e ajustada antes do início de cada ensaio.

Finalizado o ensaio, o reservatório era preenchido com líquido, sem adição de traçador, com o objetivo de se promover a lavagem do reator e a retirada do traçador remanescente do interior do mesmo, a fim de prepará-lo para o ensaio seguinte.

Para tratamento dos dados experimentais e ajuste ao modelo de dispersão para escoamento não ideal, seguiu-se metodologia descrita em Levenspiel (2000).

4.11.2 Amostragem ao longo dos reatores

Ao final de cada etapa experimental dos reatores foram realizadas amostragens ao longo do RMRLF e do RAAHLF. As análises foram repetidas no mínimo duas vezes para verificar a reprodutibilidade dos resultados dos ensaios e cada conjunto de amostragens foi denominado perfil. Em cada perfil, foram realizadas as mesmas análises feitas no

monitoramento dos reatores com exceção de algumas como DQO da amostra não filtrada e sólidos nos pontos intermediários pois, ao coletar amostras nestes pontos, certa quantidade de matéria orgânica retida nas espumas era arrastada, prejudicando os resultados das análises.

4.11.3 Ensaios para avaliação do fornecimento de ar

comprimido e estimativa do coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (KLa) e da velocidade observada de respiração dos microrganismos aeróbios (Robs) no RMRLF

Inicialmente, o reator foi operado com uma vazão de ar comprimido de 6 L.min-1 e, após estabelecida a nitrificação, foram testadas vazões de 4 L.min-1 e 2 L.min-1 correspondendo a volume de ar fornecido por volume de líquido da câmara por unidade de tempo (vvm) de 0,88 L.L-1.min-1, 0,59 L.L-1.min-1 e 0,29 L.L-1.min-1 respectivamente. Nos dias subseqüentes eram acompanhados os valores de OD e eficiência na nitrificação para verificar efeitos negativos na nitrificação devido à redução no fornecimento de ar comprimido.

Depois de definida a vazão de ar comprimido mais econômica para o reator e verificada a estabilidade do mesmo quanto à nitrificação, foram desenvolvidos os ensaios para a determinação dos coeficientes volumétricos de transferência de massa ar-líquido (KLa) e de

velocidade de respiração dos microrganismos aeróbios (Robs)

Para desenvolvimento desse ensaio foi utilizado um oxímetro da marca ORION. Os dados de concentração de OD foram anotados em intervalos de 15 segundos.

Para garantir a homogeneidade da concentração de OD no meio líquido e manter o líquido passando continuamente pela membrana do oxímetro foi utilizado um misturador de aquário, adaptado para esse fim.

Durante a operação do reator, a aeração era interrompida e iniciado o registro do decaimento da concentração de OD devido ao consumo pelos microrganismos. O valor mínimo de 2,5 mg.L-1 foi estabelecido para evitar que a concentração mínima de OD atingisse níveis que pudessem mudar o comportamento das curvas e interferir nos ensaios realizados. A aeração era reativada e o incremento da concentração de OD era acompanhado até o equilíbrio, ou seja, até a concentração manter-se relativamente constante.

Os parâmetros Robs e KLa foram obtidos empregando-se método dinâmico

apresentado por Atkinson e Mavituna (1991). A velocidade de consumo de oxigênio foi obtida através da inclinação da curva de decaimento de OD conforme eq. (4.1).

C = C0 – Robs.t (4.1)

Na qual as variáveis representam: C = concentração de oxigênio;

C0 = concentração de oxigênio no instante em que a aeração é interrompida;

Robs = velocidade de respiração;

t = tempo.

O valor de transferência de OD foi obtido acompanhando-se o valor de concentração de OD no decorrer do tempo. O valor de KLa pôde ser obtido conforme eq. (4.2).

C = Cf – (Cf – C0) * e-KLa*(t-tº) (4.2)

Na qualas variáveis representam:

Cf = concentração de equilíbrio do oxigênio;

C0 = concentração de oxigênio no instante em que a aeração é iniciada;

KLa = coeficiente volumétrico de transferência de massa;

t0 = tempo em que se inicia a aeração.

4.11.4 Ensaios de desnitrificação em batelada

Para adaptação da biomassa aos ensaios em batelada, os reatores foram mantidos em câmara climatizada com temperatura controlada de 33 ºC ± 1 ºC e submetidos a ciclos de batelada de 24 h sem agitação até o momento em que foi verificada a ocorrência da desnitrificação.

A introdução da solução de alimentação era realizada através da tampa superior dos reatores. Para a retirada de amostras, no início e final das bateladas, o líquido era retirado por meio de uma seringa, através do septo no topo dos frascos.

Com objetivo de manter a atmosfera no head-space dos reatores sem compostos de nitrogênio a atmosfera era substituída por gás hélio no início de cada batelada através do fluxionamento do gás por, pelo menos, 10 minutos.

O sulfeto utilizado como doador de elétrons para a desnitrificação era adicionado como solução de sulfeto de sódio hidratado, através de seringas, pelo septo emborrachado presente no topo dos reatores.

No final da fase de adaptação dos ensaios, foram realizados ensaios com os mesmos reatores para obterem-se os parâmetros cinéticos da desnitrificação. Os experimentos foram realizados em mesa agitadora rotativa com agitação próxima a 150 rpm para minimizar os efeitos da resistência externa à transferência de massa conforme utilizado por Vieira (2000) e com temperatura controlada de 33 ºC ± 1 ºC. As amostras eram retiradas em intervalos fixos de tempo até ser detectado o consumo total do sulfeto presente no meio, o que ocorria em tempo muito inferior a 24 horas.

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Resultados e discussão

Neste capítulo, são apresentados os principais resultados e discussões resultantes da pesquisa. Os ensaios hidrodinâmicos sem biomassa e com biomassa foram a primeira e última etapas desenvolvidas neste trabalho, respectivamente. Durante a operação dos reatores, obteve-se o equilíbrio dinâmico no que se refere à remoção de matéria orgânica e de nutrientes; foram realizados ensaios de respirometria, exames microscópicos, coletas de amostras ao longo dos reatores para desenvolvimento de perfis espaciais, ensaios com utilização de biogás como doador de elétrons e análises de biologia molecular.