King-Pin İşaretleme Aparatı ile Römorklara İlişkin Uzunluk Bilgisi Tespiti

Do ensaio com o traçador NaCl foram obtidas as Figuras 5.5 e 5.6, que mostram a curva de distribuição do tempo de residência em função do tempo para os ensaios 1 e 2, respectivamente. Na Tabela 5.4 é apresentado o tempo de detenção hidráulica teórico (TDH), o tempo de detenção hidráulica médio (TDHM) e sua variância (σ²), o tempo pico (tP– tempo

no qual se obtém a maior concentração do traçador) e as velocidades ascensionais aplicadas para cada ensaio. Na sequência são comentadas as curvas e os valores obtidos.

O tempo de duração de entrada da injeção do traçador no reator foi de 13 minutos para os dois ensaios. Os resultados referentes aos ensaios estão no Apêndice E.

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0,050 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 D T R ( h -1) Tempo (h) TDH teórico

Figura 5.7– Curva de distruibuição do tempo de residência para o ensaio 1(somente bomba de alimentação funcionando) no reator com leito de biomassa aderida em escala plena.

0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040 0,045 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 D T R ( h -1 ) Tempo (h) TDH teórico

Figura 5.8 – Curva de distruibuição do tempo de residência para o ensaio 2 (bomba de alimentação, bomba de recicurlação inferior, bomba de recirculação aeróbio e compressor

funcionando) no reator com leito de biomassa aderida em escala plena.

Tabela 5.4 – Condições experimentais, TDH teórico, tP (tempo pico), TDH médio (TDHM) e σ² (variância) para os ensaios com traçador no reator com leito de biomassa aderida.

ENSAIO Setor 1 vasc (m.h-1) Setor 2 vasc (m.h-1) TDH (h) tP (h) TDHM (h) σ² (h 2 ) 1 1,87 12 6 18,45 104,27 2 8,43 13,12 12 2 16,90 129,06

O TDHM e σ² foram calculados por meio das Equações 9 e 10, respectivamente. O

tempo pico (tP) foi obtido a partir da curva de DTR, no ponto em que se observou a maior

fração de concentração de sal no efluente

No Ensaio 1 somente a bomba de alimentação funcionou, portanto a velocidade ascensional foi igual em todo o reator e não houve entrada de ar no setor 2 (compressor desligado). O aumento da velocidade ascensional no Ensaio 2 foi devido à recirculação do efluente para o setor 1 e setor 2, ressalta que no setor 2 a velocidade ascensional do ar foi igual a 0,4cm.s-1 (compressor estava ligado neste ensaio). As condições operação do Ensaio 2 são idênticas as da Fase 1, da Etapa II.

Silva (1995) notou no sistema ar-água que na situação com baixa vazão de ar (v = 0,3cm.s-1) foram formadas bolhas pequenas, que coalesceram ao ascender na coluna, havendo uma distribuição de tamanho relativamente grande. Já para vazão de ar maior (v = 2,1cm.s-1) houve formação de um canal preferencial, pois as bolhas no centro da coluna ascenderam com velocidade superior às das bolhas próximas à parede.

Nas curvas de DTR são relacionadas às frações das concentrações do sal no efluente com seu respectivo tempo de permanência no reator. Ao observar a Figura 5.7, vê-se que há um pico na curva bem definido e esse se deu a 6h, que é metade do valor do tempo de detenção hidráulica teórico de 12h. Já na Figura 5.8, observou-se que a resposta ao traçador se deu de forma mais rápida, sendo o pico registrado foi 2h após o inicio do ensaio, este valor é 6 vezes menor que o tempo de detenção hidráulica teórico de 12h. O tempo pico do Ensaio 2 menor que do Ensaio 1 pode ser explicado pela maior velocidade ascensional líquida aplicada e pela entrada de ar no setor 2.

Tempo de resposta ao estímulo, isto é tempo pico, menor que o tempo de detenção hidráulica teórico aponta presença de caminhos preferenciais e regiões mortas ao longo da trajetória do fluido dentro do reator. Como a velocidade ascensional do ar foi pequena (v = 0,4cm.s-1) no Ensaio 2, ela não influenciou muito na formação do caminho preferencial, visto que velocidade de ar alta, em torno de 2,1cm.s-1, como relatou Silva (1995), contribuiu para formar o caminho preferencial.

De acordo com Stevens et al. (1986), em um sistema sólido-líquido, o atraso do traçador pode depender do movimento de ambas fases. Quando a fase sólida é porosa e contém fluido considerável em seus poros, como no caso de processos biológicos com filme fixo, o atraso do traçador pode drasticamente distorcer a forma da curva DTR. Ainda segundo os autores a difusão do traçador no biofilme foi considerada ser o mecanismo de ação dominante para criar longas caudas nas curvas de DTR.

Como o reator em estudo é de filme-fixo e em seu meio há material poroso com biofilme, pode-se considerar o que foi afirmado por Stevens et al (1986) para este caso. Dessa forma, as caudas longas observadas nas Figuras 5.5 e 5.6 devem-se, provavelmente, ao fato da difusão do traçador no biofilme.

Ressalta-se que na Figura 5.8 há existência de muitos picos na cauda que pode ser explicado pela recirculação interna aplicada no Ensaio 2. Na Figura 5.7 também foram observados alguns picos, porém em menor quantidade do que na Figura 5.8, lembrando que para o ensaio 1 (Figura 5.7) não houve recirculação. Uma explicação para existência desses picos, indica que o NaCl não foi totalmente dissolvido na solução injetada no reator no início do experimento, e no decorrer do ensaio ele se dissolveu, aumentando dessa forma a concentração de Cl- no afluente e por conseqüência no efluente do reator. Outro motivo para ocorrência desses vários picos nas curvas de DTR obtidas por meio dos ensaios deve-se ao aumento da concentração de Cl- no esgoto bruto que chegava à ETE experimental e posteriormente era bombeado para o reator, como já foi comentado, o NaCl não é traçador ideal.

Os tempos de detenção hidráulica médios obtidos nos ensaios foram maiores que o definido teoricamente e apresentaram diferenças de aproximadamente 54% para o Ensaio 1, e 41% para o 2 com relação ao TDH teórico de 12h.

Stevens et al. (1986) relataram que experimentos em leito fluidificado mostraram que o tempo de residência médio estimados a partir da curva de DTR foram consistentemente maiores que o TDH teórico, sendo explicado pela difusão do traçador no biofilme.

Para o estudo em questão, a explicação para o TDH experimental ser maior que o TDH teórico deve-se a difusão deste no biofilme e o atraso na resposta do traçador deve-se a existência de zonas mortas no reator.

5.3. Etapa II