LISTA DE FIGURAS. Figura 3.8 Gráfico de Kla ( 20)

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1 i LISTA DE FIGURAS Figura 3.1 Esquema de uma célula do gerador de ozônio...03 Figura 3.2 Descoloração de esgoto doméstico...05 Figura 3.3 Remoção de compostos mal cheirosos em água de abastecimento...05 Figura 3.4 Curva cinética da redução de carbono orgânico dissolvido...11 Figura 3.5 Decomposição do ozônio em água pura...14 Figura 3.6 Efeito do tipo de água no valor de Kla...18 Figura 3.7 Efeito dos tipos de efluente nos valores de EKla...19 Figura 3.8 Gráfico de Kla ( 20) em função das vazões de ar estudadas na aeração utilizando diversos níveis de água na coluna...21 Figura 3.9 Comparação dos diâmetros médios para diferentes aproximações de cálculo de diâmetro médio...24 Figura Diâmetro equivalente médio das bolhas em função da vazão de aeração, mantendo o nível de água dentro da coluna em 1,80m...24 Figura 3.11 Variação da porcentagem de (volume total das bolhas)/(volume líquido) em função da vazão de ozônio, para 3 tipos diferentes de difusores...26 Figura 3.12 Determinação do diâmetro médio das bolhas e da área interfacial específica das bolhas para 3 tipos de líquido, em função da vazão de ozônio...28 Figura 3.13 Área superficial das bolhas de ozônio ao longo da altura do reator para vazão de ozônio de 8,92x10-6 m 3 /s (0,53 L/min) e vazão de água de 1,67x10-5 m 3 /s (1,00 L/min), em escoamento contínuo corrente...29 Figura 3.14 DQO biodegradável em função da dose de ozônio aplicada para uma solução de ácido fúlvico tratada com ozônio. (tempo de contato =10 minutos, ph = 7,5, DQO inicial = 2,84 mg/l)...32 Figura 3.15 Redução da turbidez e da absorbância (cor) em função da concentração de ozônio...35 Figura 3.16 Porcentagem de remoção de cor (absorbância a 420nm) variando a dose de ozônio aplicada e o tempo de contato...37 Figura 3.17 DQO de efluente têxtil antes (a) e depois (b) do pós-tratamento com ozônio, nas condições de 40g O 3 /m 3 nos tempos de contato de 15 minutos e 30 minutos...37 Figura 3.18 Porcentagem de remoção de DQO e cor de efluente têxtil depois do póstratamento com ozônio, nas condições de 40g O 3 /m 3 nos tempos de contato de 15 minutos e 30 minutos...38

2 ii Figura 3.19 Concentração de DBO 5, porcentagem de ozônio transferido e porcentagem de remoção de carbono orgânico dissolvido em função da dose de ozônio aplicada...40 Figura 3.20 Teores de ozônio aplicado, transferido e residual em mg/l ao longo do tempo de ozonização...43 Figura 3.21 Inativação do protozoário Cryptosporidium parvum com a utilização de ozônio, para duas quantidades diferentes do microorganismo. (ph 7, 20 o C)...47 Figura 3.22 Efeito da temperatura na inativação do protozoário Cryptosporidium parvum através da ozonização (ph 7,0)...48 Figura 3.23 Esquema dos 3 modelos de colunas para ozonização...50 Figura 3.24 Coluna de bolhas concorente juntamente com o volume de controle especificado...52 Figura 3.25 Balanço de massa no volume de controle de coluna de bolhas concorrente...52 Figura 3.26 Comparação entre resultados experimentais e reatores modelados com relação ao perfil de ozônio dissolvido em função da altura de líquido dentro da coluna de ozonização. (LE SAUZE et al., 1993)...63 Figura 3.27 Variação da concentração de ozônio dissolvido em função da altura de líquido dentro da coluna, para o escoamento contracorrente, variando o número de Peclet...65 Figura 3.28 Variação da concentração de ozônio dissolvido em função da altura de líquido dentro da coluna, para o escoamento concorrente, variando o número de Peclet...65 Figura Efeito da vazão de ozônio no perfil da concentração de ozônio dissolvido na coluna de ozonização, mantendo-se a vazão de água em 2,0 L/min e a concentração de ozônio aplicada em 18,4 mg/l...67 Figura Efeito da vazão de água no perfil da concentração de ozônio dissolvido na coluna de ozonização, mantendo-se a vazão de ozônio em 0,5 L/min e a concentração de ozônio aplicada em 18,4 mg/l...68 Figura 3.31 Comparação do perfil de concentração de ozônio dissolvido simulado com os dados experimentais...69 Figura 4.1 Coluna para transferência e contato do ozônio com o efluente do reator anaeróbio...75 Figura 4.2 Difusor microporoso...76 Figura 4.3 Mecanismo de fechamento da parte superior da coluna de ozonização...77 Figura 4.4 Esquema isométrico das instalações hidráulicas para regime descontínuo (batelada) e contínuo (corrente e contracorrente)...78 Figura 4.5 Frascos lavadores de gás ozônio (off-gas)...80

3 iii Figura Aparelho ozonizador, modelo PXZ 3507 da EAGLESAT, juntamente com o rotâmetro acoplado, da marca DWYER...82 Figura 4.7 Fluxograma de funcionamento do ozonizador PXZ 3507 e do compressor...83 Figura 4.8 Gráfico da produção de ozônio em função da vazão de ozônio aplicada para várias porcentagens de produção de ozônio (recurso do equipamento), em temperatura ambiente...91 Figura Gráfico da dosagem de ozônio em função da vazão de ozônio aplicada para várias porcentagens de produção de ozônio (recurso do equipamento), em temperatura ambiente...92 Figura 4.10 Princípio de funcionamento da sonda de Césio Figura 4.11 Organograma dos experimentos realizados com a sonda de Césio-137 para o nível de água dentro da coluna de ozonização de 0,30m...96 Figura 4.12 Organograma dos experimentos realizados com a sonda de Césio-137 para o nível de água dentro da coluna de ozonização de 0,60m...96 Figura 4.13 Organograma dos experimentos realizados com a sonda de Césio-137 para o nível de água dentro da coluna de ozonização de 0,90m...96 Figura 4.14 Organograma dos experimentos realizados com a sonda de Césio-137 para o nível de água dentro da coluna de ozonização de 1,20m...97 Figura 4.15 Organograma dos experimentos realizados com a sonda de Césio-137 para o nível de água dentro da coluna de ozonização de 1,50m...97 Figura 4.16 Organograma dos experimentos realizados com a sonda de Césio-137 para o nível de água dentro da coluna de ozonização de 1,80m...97 Figura Experimento sendo realizado com a sonda de Césio-137. Neste caso, o nível de água dentro da coluna de ozonização foi de 1,80m. A sonda de Césio-137 estava posicionada na Linha 3 / Ponto Figura 4.18 Equipamento completo do laser a vapor de cobre Figura 4.19 Gerador do Plano de Luz (Fibresheet) Figura 4.20 Conjunto de lentes convergentes e divergentes, que tem a finalidade de gerar o plano de luz laser Figura 4.21 Câmera CCD utilizada neste trabalho de doutorado Figura 4.22 Imagem da tela principal do Programa Visiflow Figura 4.23 Imagem do Programa Visiflow calculando campos de velocidade instantâneos Figura 4.24 Regiões estudadas para obtenção das imagens das bolhas ascensionais Figura 4.25 Mecanismo para movimentação do conjunto de lentes convergentes e divergentes e da câmera CCD Figura 4.26 Suporte do conjunto de lentes convergentes e divergentes construído...115

4 iv Figura 4.27 Imagem captada para calibração da posição de interesse. (Tempo de exposição=32,436 milisegundos, nível de preto=500) Figura Imagem de um experimento com a luz laser sendo realizado (h = 1,80m, Seção 2, Corte 3 e Q = 300 L/h) Figura 4.29 Organograma das imagens captadas para determinação do diâmetro das bolhas Figura 4.30 Imagem (fotografia) captada pela câmera digital NIKON D-70. Imagem foi obtida da posição: h = 0,90m, Seção 4, Corte 3 e Q = 50 L/h Figura 4.31 Bolhas circundadas por elipses e círculos (na cor vermelha). Este procedimento foi realizado no programa computacional AutoCAD Imagem foi obtida da posição: h = 0,90m, Seção 4, Corte 3 e Q = 50 L/h. (Mesma imagem da Figura 4.30) Figura Localização dos 3 pontos de coleta de esgoto utilizados nos primeiros experimentos de oxidação de matéria orgânica e inorgânica através do borbulhamento de ozônio em uma coluna de ozonização em escoamento descontínuo (batelada) Figura 4.33 Organograma da seqüência de experimentos de oxidação de matéria orgânica e inorgânica realizados Figura Tempos de coleta de amostra juntamente com as massas de ozônio correspondentes. Os pontos azuis correspondem aos experimentos de produção mínima de ozônio 0,97g/h (Experimento 1) e os pontos vermelhos correspondem aos experimentos de produção máxima de ozônio 2,92g/h (Experimento 2) Figura Tempos de coleta juntamente com a massa de ozônio aplicada correspondente. Os pontos azuis correspondem aos experimentos com massa mínima de ozônio aplicada (Experimento 11) e os pontos vermelhos correspondem aos experimentos com massa máxima de ozônio aplicada (Experimento 12) Figura 4.36 Tempos de coleta juntamente com os pontos de coleta correspondente. Os pontos azuis correspondem aos experimentos com massa mínima de ozônio aplicada (Experimento 15) e os pontos vermelhos correspondem aos experimentos com massa máxima de ozônio aplicada (Experimento 16) Figura 5.1 Evolução da porcentagem pontual da concentração de bolhas de ozônio com relação ao meio líquido para a altura de água dentro da coluna em 0,30m. (multiplicar o valor da ordenada por 100) Figura Evolução da porcentagem pontual da concentração de bolhas de ozônio com relação ao meio líquido para a altura de água dentro da coluna em 0,60m. (multiplicar o valor da ordenada por 100) Figura Evolução da porcentagem pontual da concentração de bolhas de ozônio com relação ao meio líquido para a altura de água dentro da coluna em 0,90m. (multiplicar o valor da ordenada por 100)...153

5 v Figura Evolução da porcentagem pontual da concentração de bolhas de ozônio com relação ao meio líquido para a altura de água dentro da coluna em 1,20m. (multiplicar o valor da ordenada por 100) Figura Evolução da porcentagem pontual da concentração de bolhas de ozônio com relação ao meio líquido para a altura de água dentro da coluna em 1,50m. (multiplicar o valor da ordenada por 100) Figura Evolução da porcentagem pontual da concentração de bolhas de ozônio com relação ao meio líquido para a altura de água dentro da coluna em 1,80m. (multiplicar o valor da ordenada por 100) Figura 5.7 Campo médio de velocidade ascensional de bolhas de ozônio. (h = 1,50m, Seção 1, Corte 3, Q = 250 L/h) Figura 5.8 Velocidade média das bolhas de ozônio (m/s) em função da vazão de ozônio aplicada (L/h). (h = 1,80m / Seção 3 / Corte 3) Figura 5.9 Velocidade média das bolhas de ozônio (m/s) em função dos Cortes, para as vazões de ozônio aplicada de 250 L/h e 300 L/h. (Seção 8) Figura Velocidade média das bolhas de ozônio (m/s) em função das Seções, para todas as vazões de ozônio estudadas. (Corte 3) Figura Velocidade média das bolhas de ozônio (m/s) em função das alturas de água dentro da coluna de ozonização estudadas, em conjuntos de interesse Seção/Corte/Vazão diversos Figura 5.12 (a): Imagem das bolhas ascensionais de ozônio para Q = 50 L/h e h = 1,80m; (b): Imagem das bolhas ascensionais de ozônio para Q = 100 L/h e h = 1,80m; (c): Imagem das bolhas ascensionais de ozônio para Q = 150 L/h e h = 1,80m; (d): Imagem das bolhas ascensionais de ozônio para Q = 200 L/h e h = 1,80m; (e): Imagem das bolhas ascensionais de ozônio para Q = 250 L/h e h = 1,80m; (f): Imagem das bolhas ascensionais de ozônio para Q = 300 L/h e h = 1,80m Figura Diâmetro médio das bolhas ascensionais de ozônio Figura Melhor linha de tendência para os diâmetros médios das bolhas em função da vazão de gás aplicada (h = 1,80m) em água de abastecimento público Figura Área interfacial específica das bolhas ascensionais em função da vazão de gás aplicada em água de abastecimento público e em esgoto doméstico, mantendose o nível líquido dentro da coluna em 1,80m Figura 5.16 Balanço de massa de ozônio do Experimento 1 (C = 5 mg/l e t = 20 min) Figura 5.17 Balanço de massa de ozônio do Experimento 2 (C = 15 mg/l e t = 20 min)...180

6 vi Figura 5.18 Derivada do balanço de massa de ozônio em função do tempo de contato no Experimento 1 (P = 0,97 g/h, C = 5,0 mg/l e t = 20 minutos) Figura 5.19 Derivada do balanço de massa de ozônio em função do tempo de contato no Experimento 2 (P = 2,92 g/h, C = 15,0 mg/l e t = 20 minutos) Figura 5.20 Porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os Experimentos 1 e Figura 5.21 Derivada da porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os Experimentos 1 e Figura 5.22 Porcentagem de redução do íon hidrogênio, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto e DQO em função do tempo de contato para o Experimento 1 (P= 0,97 g/h, C = 5,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) Figura 5.23 Derivada da porcentagem de redução do íon hidrogênio, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto e DQO em função do tempo de contato para o Experimento 1 (P= 0,97 g/h, C = 5,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) Figura 5.24 Porcentagem de redução do íon hidrogênio, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto e DQO em função do tempo de contato para o Experimento 2 (P= 2,92 g/h, C = 15,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) Figura 5.25 Derivada da porcentagem de redução do íon hidrogênio, alcalinidade, condutividade, turbidez, cor verdadeira, sulfeto e DQO em função do tempo de contato para o Experimento 2 (P= 2,92 g/h, C = 15,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) Figura 5.26 Porcentagem de redução de carbono total, carbono inorgânico total e carbono orgânico total em função do tempo de contato para o Experimento Figura 5.27 Derivada da porcentagem de redução de carbono total, carbono inorgânico total e carbono orgânico total em função do tempo de contato para o Experimento Figura 5.28 Porcentagem de redução de carbono total, carbono inorgânico total e carbono orgânico total em função do tempo de contato para o Experimento Figura 5.29 Derivada da porcentagem de redução de carbono total, carbono inorgânico total e carbono orgânico total em função do tempo de contato para o Experimento Figura 5.30 Porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os Experimentos 3 e

7 vii Figura 5.31 Derivada da porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os Experimentos 3 e Figura 5.32 Porcentagem de redução do íon hidrogênio, alcalinidade e DQO em função do tempo de contato para o Experimento 3 (P= 0,97 g/h, C = 5,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) e Experimento 4 (P= 2,92 g/h, C = 15,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) Figura 5.33 Derivada das porcentagens de redução do íon hidrogênio, alcalinidade e DQO em função do tempo de contato para o Experimento 3 (P= 0,97 g/h, C = 5,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) e Experimento 4 (P= 2,92 g/h, C = 15,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) Figura Porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os Experimentos 5 e Figura Derivada da porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os Experimentos 5 e Figura Porcentagem de redução do íon hidrogênio, alcalinidade e DQO em função do tempo de contato para o Experimento 5 (P= 0,97 g/h, C = 5,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) e Experimento 6 (P= 2,92 g/h, C = 15,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) Figura Derivada das porcentagens de redução do íon hidrogênio, alcalinidade e DQO em função do tempo de contato para o Experimento 5 (P= 0,97 g/h, C = 5,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) e Experimento 6 (P= 2,92 g/h, C = 15,0 mg/l e tempo de contato de 20 minutos) Figura Porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os Experimentos 7 e Figura Derivada da porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os Experimentos 7 e Figura 5.40 Porcentagem de redução do íon hidrogênio, alcalinidade e DQO em função do tempo de contato para os experimentos 7 e Figura 5.41 Derivada da porcentagem de redução do íon hidrogênio, alcalinidade e DQO em função do tempo de contato para os experimentos 7 e Figura 5.42 Porcentagem de redução da série de carbono em função do tempo de contato no Experimento Figura 5.43 Derivada da porcentagem de redução da série de carbono em função do tempo de contato no Experimento Figura 5.44 Porcentagem de redução da série de carbono em função do tempo de contato no Experimento

8 viii Figura Derivada da porcentagem de redução da série de carbono em função do tempo de contato no Experimento Figura 5.46 Porcentagem de redução da DQO total e da DQO filtrada em função do tempo de contato para os experimentos 9 e Figura 5.47 Derivada da porcentagem de redução da DQO total e da DQO filtrada em função do tempo de contato para os experimentos 9 e Figura 5.48 Porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os experimentos 11 e Figura 5.49 Derivada das porcentagens de redução da DQO em função do tempo de contato para os experimentos 11 e Figura 5.50 Porcentagem de redução do íon hidrogênio, da alcalinidade e da DQO em função do tempo de contato nos experimentos 11 e Figura 5.51 Derivada das porcentagens de redução do íon hidrogênio em função do tempo de contato nos experimentos 11 e Figura Derivada das porcentagens de redução da alcalinidade em função do tempo de contato nos experimentos 11 e Figura Porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para os experimentos 13 e Figura 5.54 Derivada das porcentagens de redução da DQO em função do tempo de contato para os experimentos 13 e Figura 5.55 Porcentagem de redução do íon hidrogênio, da alcalinidade e da DQO em função do tempo de contato nos experimentos 13 e Figura Derivada das porcentagens de redução do íon hidrogênio em função do tempo de contato nos experimentos 13 e Figura Derivada das porcentagens de redução da alcalinidade em função do tempo de contato nos experimentos 13 e Figura Porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para o experimento Figura Porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para o experimento Figura 5.60 Derivada da porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para o Experimento Figura Derivada da porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para o Experimento

9 ix Figura 5.62 Porcentagem de redução do íon hidrogênio em função do tempo de contato para o Experimento Figura 5.63 Porcentagem de redução do íon hidrogênio em função do tempo de contato para o Experimento Figura 5.64 Derivada das porcentagens de redução do íon hidrogênio em função do tempo de contato para o Experimento Figura Derivada das porcentagens de redução do íon hidrogênio em função do tempo de contato para o Experimento Figura Comparações entre a massa de DQO reduzida dividida pela massa de ozônio aplicada em função do tempo de contato para os experimentos onde foi aplicada a dosagem final de 5,0 mg/l em 20 minutos (P = 0,97 g/h) Figura Comparações entre a massa de DQO reduzida dividida pela massa de ozônio aplicada em função do tempo de contato para os experimentos onde foi aplicada a dosagem final de 15,0 mg/l em 20 minutos (P = 2,92 g/h) Figura Comparações entre a massa de DQO reduzida dividida pela massa de ozônio aplicada em função do tempo de contato para os experimentos onde foi aplicada a mesma massa mínima de ozônio de 0,0808g em todos os tempos de contato Figura Comparações entre a massa de DQO reduzida dividida pela massa de ozônio aplicada em função do tempo de contato para o experimento 15, onde foi aplicada a mesma massa mínima de ozônio de 0,0808g em todos os tempos de contato. (coletaram-se amostras nos 5 primeiros minutos para todos os tempos de contato estudados) Figura Comparações entre a massa de DQO reduzida dividida pela massa de ozônio aplicada em função do tempo de contato para os experimentos onde foi aplicada a mesma massa máxima de ozônio de 0,243g em todos os tempos de contato Figura Comparações entre a massa de DQO reduzida dividida pela massa de ozônio aplicada em função do tempo de contato para o experimento 16, onde foi aplicada a mesma massa máxima de ozônio de 0,243g em todos os tempos de contato. (coletaram-se amostras nos 5 primeiros minutos para todos os tempos de contato estudados) Figura 5.72 Porcentagem de redução da DQO em função do tempo de contato para várias qualidades de efluente estudados. Os dados foram gerados em estudos realizados pelo autor na Universidade do Minho em Braga/Portugal, em estágio realizado no contexto do presente trabalho...253