MODELO MATEMÁTICO DE REMOÇÃO DE COMPOSTOS ORGÂNICOS

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1 ARTIO MODEO MATEMÁTICO DE REMOÇÃO DE COMPOSTOS ORÂNICOS OÁTEIS EM UNIDADES DE ARRASTE COM AR DIFUSO MODEIN OF OATIE ORANIC COMPOUNDS REMOA IN AIR STRIPPIN UNITS RENATO CAROS ZAMON Engenhero vl pela Esola Polténa da Unversdade de São Paulo (EPUSP) e mestre em engenhara hdráula e santára pela EPUSP DIONE MARI MORITA Engenhera vl pela Esola de Engenhara da Unversdade Maenze, doutora em engenhara hdráula e santára pela EPUSP, doente do Departamento de Engenhara Hdráula e Santára da EPUSP PODAYRO AMARA DE SOUZA Engenhero vl pela EPUSP, mestre e doutor em engenhara hdráula e santára pela EPUSP, doente do Departamento de Engenhara Hdráula e Santára da EPUSP Reebdo: 8// Aeto: // RESUMO Compostos orgânos volátes podem ser transferdos da fase líquda para a gasosa em estações de tratamento de esgotos santáros, ausando danos à saúde públa. O presente estudo fo desenvolvdo om o objetvo de propor um modelo matemáto de transferêna destes ompostos em undades de arraste om ar dfuso, onsderando o grau de turbulêna. O modelo fo albrado om os resultados de ensaos de transferêna de oxgêno, realzados em uma nstalação ploto. Nas smulações utlzando o modelo, observou-se a omplexdade das relações entre os dversos parâmetros envolvdos, destaando-se uma varação sgnfatva do fluxo de massa por undade de área ao longo da profunddade. PAARAS-CHAE: arraste om ar dfuso, modelo matemáto, ompostos orgânos volátes. ASTRACT olatle organ ompounds (OCs) an be transferred to the atmosphere n munpal wastewater treatment plants, ausng problems to publ health. The am of ths researh wor was the development of a OCs mass transfer model n ar strppng unts onsderng turbulene effets. Ths model was albrated wth oxygen transfer data obtaned from the dffused ar strppng plot plant. ased on the smulaton t was observed the omplexty between the varables nvolved n the mass transfer proess, manly the nfluene of mass transfer flux per unt area along the depth. KEYWORDS: ar strppng, modelng, volatle organ ompounds INTRODUÇÃO Compostos orgânos volátes (COs) podem ser enontrados em águas de abastemento e subterrâneas, esgotos santáros e efluentes ndustras. Dependendo de sua onentração, eles podem ausar neurotoxdade, mutagendade, arnogendade e teratogendade. Além dsso, são preursores do ozôno troposféro, que ausa danos à vegetação e problemas respratóros ao ser humano (WPCF; USEPA, 99). No Estado de São Paulo, as onentrações deste poluente têm ultrapassado freqüentemente os níves de atenção nas Regões Metropoltanas de São Paulo e de Cubatão e nos munípos de Paulína e Soroaba (CETES, ). A remoção dos COs pode ser feta de dversas formas, destaando-se o arraste om ar ou vapor. Esta remoção oorre não apenas em undades de tratamento exlusvas, mas também omo efeto seundáro no sstema de oleta, transporte e tratamento de esgotos santáros. Têm sdo reportadas na lteratura remoções da ordem de a 5% desses ompostos nos sstemas de oleta e transporte de esgotos (WPCF; USEPA, 99) e de 75 a 95% nas undades de tratamento, tas omo tanques de equalzação, axas de area aeradas, deantadores, tanques de aeração de sstemas de lodos atvados, lagoas aeradas, fltros bológos e bo-dsos (USEPA, 987; Namung & Rtmann, 987; Parer et al., 99; Parer et al., 996; Kuang et al., ). Três proessos untáros têm sdo omumente utlzados para a transferêna de massa dos COs da fase líquda para a gasosa: oluna reheada, aeração superfal e ar dfuso (aeração sub-superfal). O omportamento hdrodnâmo da oluna reheada tem sdo estudado por dversos pesqusadores, omo por exemplo Roberts et al. (985) e Dvora et al. (996). Os parâmetros de projeto têm sdo determnados expermentalmente em nstalações ploto. Estmatvas teóras também podem ser obt- engenhara santára e ambental 59 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68

2 Zambon, R. C.; Morta, D. M. & Souza, P. A. das om modelos matemátos omo o de ONDA, que apresenta resultados om presão de era de % para ondções bem ontroladas (Thom & yers, 99). O meansmo de transferêna de massa de ompostos orgânos volátes em undades de aeração superfal tem sdo nvestgado extensvamente nos últmos anos (Roberts et al., 98; Munz, Roberts, 989; Wang, ). Por outro lado, a bblografa enontrada sobre o arraste om ar dfuso tem onsderado apenas a nfluêna de parâmetros globas de transferêna de massa, desprezando mportantes aspetos hdrodnâmos (Roberts et al., 98). OJETIOS O presente trabalho fo desenvolvdo tendo os seguntes objetvos: propor um modelo de transferêna de massa de COs em undades de arraste om ar dfuso, onsderando o grau de turbulêna na fase líquda, medda pelo gradente médo de velodades; realzar smulações om o modelo proposto para COs e para dferentes ondções operaonas da undade de arraste om ar dfuso. CONSIDERAÇÕES TEÓRICAS SORE TRANSFERÊNCIA DE COMPOSTOS ORÂNICOS OÁTEIS DA FASE ÍQUIDA PARA A FASE ASOSA EM UNIDADES DE ARRASTE COM AR DIFUSO Na remoção de ompostos orgânos volátes em undades de arraste om ar, a abordagem mas utlzada tem sdo a teora de transferêna de massa na dupla amada (Weber, 97). Nesta abordagem, a taxa de transferêna de um determnado omposto da fase líquda para a gasosa é expressa em função de um oefente global de transferêna de massa e do gradente de onentração, omo apresentado na equação. T, ( ) M a () M taxa global de transferêna de massa do omposto através da nterfae líqudo/gás [M.T - ] T,, oefente global de transferêna de massa do omposto da fase líquda para a gasosa [.T - ] a área nterfaal da bolha por undade de volume [ - ] volume do líqudo [ ] onentração do omposto na fase líquda [M. - ] onentração do omposto na fase líquda em equlíbro om a fase gasosa [M. - ]. O oefente global de transferêna de massa do omposto através da nterfae líqudo/gás pode ser obtdo através dos oefentes de transferêna de massa através do flme líqudo e gasoso, sendo expresso por: + T,,H () oefente de transferêna de massa do omposto no flme líqudo [.T - ], oefente de transferêna de massa do omposto no flme gasoso [.T - ] H onstante da le de Henry do omposto (admensonal). Uma vez que a dfusão de substânas orgânas apolares é a grosso modo da ordem de vezes maor no flme gasoso do que no líqudo (Emerson, 975 apud Matter-Müller et al., 98), a taxa de transferêna de massa de ompostos orgânos volátes om valores da onstante da le de Henry superores a, é ontrolada pela resstêna do flme líqudo, smplfando a equação () para: () T, Para ompostos volátes om onstantes da le de Henry superores a,, pode-se orrelaonar os oefentes globas de transferêna de massa de um omposto e o do oxgêno (Pnne, 99; Meler et al., 99). Esta smplfação deve-se à grande quantdade de resultados expermentas relatvos à transferêna de massa de oxgêno da fase gasosa para a líquda, alada à faldade de sua determnação. Segundo alguns autores (Tsvoglou et al., 965; Rathbun et al., 978, Matter-Müller et al., 98), demonstra-se teóra e expermentalmente que essa relação ndepende da temperatura e do grau de turbulêna na fase líquda, sendo dada por: β (),O onde: b relação entre os oefentes globas de transferêna de massa do omposto e do oxgêno. Supondo-se um volume de líqudo homogêneo () e uma sére de bolhas subndo através da oluna de água e desprezando as mudanças de pressão, volume das bolhas de ar e a resstêna do flme gasoso, obtém-se da equação : d dt, A ( ) (5) onde:,a são volume e área superfal da bolha de ar, respetvamente [ ]; [ ];, onentração do omposto na fase gasosa [M. - ] Supondo: A a (6) volume total das bolhas no sstema [ ] e aplando-se a le de Henry para obter a onentração do omposto na fase líquda em equlíbro om a fase gasosa, tem-se:, (7) H onde:, onentração do omposto na fase gasosa [M. - ] H onstante da le de Henry para o omposto, na forma admensonal. Substtundo a equação (7) na (5), obtém-se: d dt a ( ) (8) H, Integrando a equação (8) do nstante t até o tempo de subda da bolha ao longo da oluna líquda (t ) e admtndo que permaneça onstante durante o tempo de resdêna de uma smples bolha, tem-se: ARTIOA engenhara santára e ambental 6 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68

3 Remoção de ompostos volátes em undades de arraste ARTIO a exp[ H Q onde: ( t t Q - vazão de ar [.T - ] t Q [T] )] (9) A Fgura mostra a relação em função da relação entre um determnado tempo genéro (t) e o tempo de detenção da bolha no reator (t ), para dferentes valores do grupo admensonal (.a. )/(H.Q ). Para t/t, a relação nda o grau de saturação do omposto na fase gasosa. Observa-se que para altos valores de (.a. )/(H.Q ), a fase gasosa fa saturada om o omposto a ser removdo ( ). Isto pode ser ausado por altos valores de H ou longos tempos de ontato das bolhas om a fase líquda. Consderando que valores determnados expermentalmente de.a representam a méda para uma determnada nstalação, pode-se alular a taxa de transferêna de massa M de um omposto da fase líquda para a gasosa omo: M Q Q ás sa saturado a >> H Q onge da saturação a << H Q H,, ( t τ ), a exp H Q () M taxa de transferêna de massa do omposto da fase líquda para a gasosa [M.T - ] Assumndo que a remoção de um omposto oorre apenas na nterfae das bolhas, para reatores por batelada e por fluxo ontínuo, onsderando mstura ompleta da fase líquda, podese deduzr as expressões apresentadas na Tabela. Quando o gás sa saturado om o omposto a ser removdo, pode ser determnada a onstante da le de Henry (Maay et al., 979), mas não o oefente global de transferêna de massa. Quando o gás lberado está longe da saturação, devdo ao alto valor de H ou de ln, ln atelada Q H t,, Q, os resultados expermentas permtem a determnação de.a, mas não de H. MATERIAIS E MÉTODOS Modelo proposto As hpóteses onsderadas para a elaboração do modelo proposto foram as seguntes: onsderou-se a troa múltpla de dversos ompostos smultaneamente e não apenas de um úno omponente; ao nvés de um oefente global de transferêna de massa para toda a nstalação e de valores médos de dâmetro de bolha, velodade asensonal da mesma, et., estes parâmetros foram onsderados loalmente, ntegrando-se os resultados ao longo da oluna e na superfíe; Tabela Expressões utlzadas para o álulo da remoção do omposto para reatores em regme de esoamento em batelada e em fluxo ontínuo a t Fluxo ontínuo Q, H + Q, a + Q ONDE C, é a onentração do omposto na fase líquda no nstante t [M. - ].., a H Q Fgura - Relação em função de t/t para dferentes valores de (.a. )/(H.Q ) Fonte: Matter-Muller et al. (98). t τ o oefente fo obtdo em função do gradente médo de velodades (grau de mstura no tanque) e da relação b de ada omposto; não fo onsderada oalesêna e nem a ruptura das bolhas ao longo da oluna d'água; admtu-se reator em batelada. Além das hpóteses menonadas anterormente, onsderou-se no álulo da pressão nterna nas bolhas apenas a pressão atmosféra mas a devdo à profunddade, pos o arésmo orrespondente à tensão superfal é desprezível (Tabela ). a) Dados de entrada do modelo: - volume do líqudo (m ); h - altura útl do tanque (m); A S - área superfal do tanque (m ); - onentração nal do omposto no líqudo (g/m ); engenhara santára e ambental 6 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68

4 Zambon, R. C.; Morta, D. M. & Souza, P. A Tabela - Arésmo de pressão nterna nas bolhas devdo à tensão superfal em função do dâmetro da bolha Dâmetro da bolha (mm) Arésmo de pressão devdo à tensão superfal - p (atm),,87,,87,,9 alulado através da segunte expressão: e s - tensão superfal [M.T - ] H - onstante da e de Henry do omposto ; β,o Mol - massa moleular do omposto (g); x - fração molar do omposto na fase gasosa; Q - vazão de ar na saída dos dfusores (m /s); d - dâmetro nal da bolha na saída dos dfusores (m); dt - ntervalo de tempo para dsretzação (s); t f - tempo fnal de smulação (s); R - onstante unversal dos gases 8, N.m/mol.ºK; P atm - pressão atmosféra (N/m ); T - temperatura ( º K); g - aeleração da gravdade 9,8 m/s ; r a - massa espeífa da água g/m ; m a - vsosdade dnâma da água, N.s/m, g/m.s; () - varação do oefente de transferêna de massa do omposto em função do gradente médo de velodades e da temperatura, O ( ). T. β, sendo:,o ()- função obtda pela albração do modelo e T Fator de orreção da temperatura, (T ) v (d ) - velodade asensonal da bolha em função do dâmetro (d ) das mesma. b) Algortmo do modelo. Inalmente, alula-se a massa espeífa de ada omponente na fase gasosa (r) através da segunte expressão: p.mol atm. ρ R.T.x ().σ p, sendo d dâmetro da bolha [] d. Inrementa-se o tempo: t t + dt. Cra-se nova sére de bolhas, onsderando: profunddade: z h (z na superfíe do líqudo); dâmetro nal da bolha: d d ; olume nal da bolha: π. d 6 Número de bolhas na sére: Q.dt N ; Área superfal da bolha: A π. ; d Pressão na profunddade z: p + z.ρ.g p atm a. Calula-se o número de moles de ada omposto presente no nteror x.p. da bolha n e sua massa nal m n.mol RT. 5. Calula-se a velodade asensonal da bolha através do segunte proesso teratvo onsdera-se, nalmente, o oefente de arrasto C D,; alula-se a velodade asensonal da bolha através da expressão () gd v C onde g - aeleração D da gravdade [M.T - ] e d é o dâmetro da bolha [M] alula-se o número de Reynolds: v.d Re () ν realula-se C D de aordo om o número de Reynolds, através das seguntes expressões: C D para Re () Re C D, para Re ³ (5) C D + +, Re para Re < Re < (6) retorna ao tem até oorrer a onvergêna do resultado. 6. Calula-se a potêna dsspada através da segunte expressão: P n.ρ. g. v. N (7) 7.Calula-se o gradente médo de velodades () através da equação (8): P µ a. (8) 8. Calula-se o fluxo de massa por undade de área na superfíe do líqudo (M s ):, MS.(, ) (9) H 9. Corrge-se pelo fluxo de massa na superfíe M.A +.dt S S (). Calula-se o fluxo de massa através das bolhas (M ): m M.(, ).H (). Calula-se a massa de omposto que fo transferda através das bolhas: dm MA.dt () se dm > m, onsdera-se dm m. Corrge-se a massa do omposto na bolha: m m dm. Realula-se o número de ARTIOA engenhara santára e ambental 6 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68

5 Remoção de ompostos volátes em undades de arraste ARTIO moles do omposto na bolha: m n Mol. Aresenta-se n à somatóra do número de moles na bolha: n n + n 5. Corrge-se pelo fluxo de massa através das bolhas dm. () + 6. Se n < -, onsdera-se que toda a transferêna já oorreu e a bolha dexa de exstr; aso ontráro, realulam-se novos dados para t+dt n z z ν.dt p p + z. ρ.g d A atm a n.r.t p 6. π π.d se z for menor do que zero, a sére de bolhas fo lberada para a atmosfera; 7. Repete-se o proesso teratvo até que t seja gual ou superor a t f. Calbração do modelo proposto A albração do modelo fo realzada através dos resultados de transferêna de oxgêno obtdos em uma nstalação ploto de arraste om ar dfuso. Esta nstalação era onsttuída basamente de um tanque de aeração de,5 metros de dâmetro e 6 metros de altura. Em seu nteror fo nstalada uma malha de tubos por onde rulava o ar omprmdo. Este era gerado em ompressor e purfado om fltros de água, óleo e partíulas. Sua pressão era regulada por meo de uma válvula om manômetro. As bolhas eram formadas pela passagem do ar da malha de tubos através de domos erâmos. A metros e metros de altura da base, foram nserdos eletrodos de membrana, que regstravam automatamente a onentração de oxgêno dssolvdo (OD). Do lado externo do tanque de aeração fo nstalada uma Fgura - Esquema da nstalação ploto de arraste om ar dfuso azão de ar no meddor (m /h) Tabela - Condções operaonas dos ensaos em batelada Pressão na entrada do meddor(atm) azão de ar no fundo do tanque(m /h) bomba entrífuga para a dosagem de sulfto de sódo e loreto de obalto. Uma representação esque-máta da nstalação ploto é apresentada na Fgura. Foram exeutados 5 ensaos por batelada om dferentes vazões de ar (entre e 8 m /h), medndo-se em ada um a varação da onentração de OD após redução om solução de sulfto de sódo e loreto de obalto. As ondções operaonas de ada um destes ensaos são apresentadas na Tabela. O proedmento dos ensaos onsstu em: troar nalmente a água do tanque de aeração e dssolver o loreto de obalto, atalsador da redução do O om sulfto de sódo (era de g para m de volume de água). Para ada ensao, preparava-se a solução de sulfto de sódo, om pré-dlução em um repente de 5 (,5 Kg); dosava-se rapdamente o sulfto no tanque om uma pequena bomba entrífuga e meda-se a varação da onentração de OD ao longo do tempo. APRESENTAÇÃO E ANÁISE DOS RESUTADOS Calbração do modelo proposto Com os resultados da varação da onentração de oxgêno dssolvdo (OD) no tanque ao longo do tempo, determnou-se a função,o () para a nstalação ploto de arraste om ar dfuso. Esta função é apresentada na Fgura. radente médo de velodades(s - ) Temperatura do líqudo ( o C), ,8 7 6, 5 5 6, , 8 6 engenhara santára e ambental 6 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68

6 Zambon, R. C.; Morta, D. M. & Souza, P. A Coefente de transferêna de oxgêno da fase gasosa para a líquda, O ( -6 m/s) radente médo de velodades(s - ) Fgura - Curva ajustada do oefente de transferêna de oxgêno em função do gradente médo de velodades para a nstalação ploto A equação da urva ajustada é: 6,O + () sendo:,o oefente de transferêna do oxgêno da fase gasosa para a líquda ( -6 m/s); gradente médo de velodades (s - ). Observa-se da Fgura que o oefente de transferêna de oxgêno da fase gasosa para a líquda dmnu à medda que o gradente médo de velodades aumenta, provavelmente pela maor probabldade de oorrer a oalesêna das bolhas de ar ao longo da oluna d'água, dmnundo a área de ontato entre as fases líquda e gasosa. Smulações om o modelo proposto Foram realzadas smulações om o modelo proposto para quatro COs. As Tabela - Caraterístas dos ompostos orgânos volátes estudados Composto Conentração nal (mg/) Constante da le de Henry Relação β Fração molar do omposto na fase gasosa Peso moleular (g/mol) Oxgêno,,, Ntrogêno 9, 6,9,79 8 Tetraloreto de arbono araterístas destes ompostos, do oxgêno e do ntrogêno são ndadas na Tabela. A Fgura apresenta a varação das onentrações dos COs estudados ao longo do tempo, para dferentes dâmetros nas de bolhas. Observa-se laramente que para um determnado tempo de detenção, a remoção do omposto aumenta à medda que o dâmetro da bolha dmnu. Estes resultados orroboram om os obtdos por Caballero e rffth (99), que medram as onentrações de COs volatlzados em tanques de aeração de estações de tratamento de esgotos de os Angeles, utlzando bolhas fnas e grossas. No entanto, Roberts et al. (98) hegaram a uma onlusão ontrára à do presente estudo. A Fgura 5 apresenta a varação das frações molares dos COs na fase gasosa ao longo da profunddade, para dferentes dâmetros nas de bolha. 5,,5,66 5 Trloroetleno,,,67 Tolueno,,7,5 9 enzeno,6,9,5 78 Para um determnado dâmetro da bolha, a fração molar do omposto volátl na fase gasosa dmnu ao longo da profunddade. Esta redução é tanto maor quanto menor for o dâmetro da bolha. Para dâmetro de bolha gual a 5 mm, pratamente não há transferêna de massa e portanto, a fração molar mantém-se pratamente onstante. A Fgura 6 mostra a taxa de transferêna de massa de ada omposto em função da profunddade e do dâmetro das bolhas. A taxa de transferêna de massa dos ompostos orgânos volátes aumenta ao longo da profunddade. A varação de transferêna de massa é mas sgnfatva om dâmetros de bolhas menores. A partr de uma determnada profunddade, que vara segundo o CO estudado, a taxa de transferêna mantém-se pratamente onstante, pos se por um lado a onentração de ada omposto nas bolhas aumenta devdo ao fluxo de massa, por outro lado, ela é reduzda om a expansão das bolhas em asensão, permtndo a ontnudade da troa (Fgura 7). A Fgura 8 mostra a varação típa da onentração de um omposto ao longo do tempo e da vazão de ar aplada. Como era de se esperar, quanto maor a vazão de ar, maor a remoção dos ompostos orgânos volátes, resultado amplamente desrto na lteratura (Dobbs, 99; Matter-Müller et al., 98; ). A Tabela 5 apresenta a porentagem de remoção dos ompostos orgânos volátes através da superfíe líquda em dferentes vazões de ar e dâmetros de bolhas. Observa-se que a maor porentagem de remoção é devdo à transferêna através das bolhas e não pela superfíe, em onformdade om os resultados obtdos na lteratura (Kyosa e Rttmann, 99). Para um determnado omposto e vazão de ar, um aumento no dâmetro da bolha reflete em um aumento na taxa de dessorção superfal. Isto oorre, pos om o aumento do dâmetro da bolha, a remoção pela transferêna através das bolhas é menor e a taxa de transferêna através da superfíe é aumentada. Para um determnado dâmetro da bolha, aumentando a vazão de ar dmnu a remoção do omposto através da superfíe e portanto, aumenta a remoção através das bolhas. ARTIOA engenhara santára e ambental 6 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68

7 Remoção de ompostos volátes em undades de arraste ARTIO onentração (mg/) 6 5 dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm Tetraloreto de arbono tempo (mnutos) onentração (mg/) 5 dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm Trloroetleno tempo (mnutos) enzeno Tolueno onentração (mg/) dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm onentração (mg/) dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm tempo (mnutos) tempo (mnutos) Fgura - aração das onentrações dos COs em função do tempo de detenção no reator e do dâmetro nal da bolha fração molar ( -6 ) dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm % % % 6% 8% % profunddade Tetraloreto de arbono fração molar ( -6 ) dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm % % % 6% 8% % profunddade Trloroetleno 5 fração molar ( -6 ) 5 5 dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm fração molar ( -6 ) dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm % % % 6% 8% % profunddade % % % 6% 8% % profunddade Tolueno enzeno Fgura 5 - aração das onentrações dos ompostos orgânos volátes estudados em função do tempo e do dâmetro nal da bolha Nota: % refere-se à superfíe do líqudo e % ao fundo do tanque engenhara santára e ambental 65 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68

8 Zambon, R. C.; Morta, D. M. & Souza, P. A Taxa de transferêna ( -9 g/s/m ) dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm % % % 6% 8% % profunddade Tetraloreto de arbono Taxa de transferêna ( -9 g/s/m ) Trloroetleno dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm % % % 6% 8% % profunddade ARTIOA Taxa de transferêna ( -9 g/s/m ) Tolueno - dâmetro da bolha 5 mm - dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm % % % 6% 8% % profunddade Taxa de transferêna (-9 g/s/m ) enzeno % % % 6% 8% % profunddade dâmetro da bolha 5 mm dâmetro da bolha mm dâmetro da bolha 5 mm Fgura 6 - aração das taxas de transferêna dos ompostos orgânos volátes em função da profunddade e do dâmetro nal da bolha Notas: % refere-se à superfíe do líqudo e % ao fundo do tanque. Os snas negatvos nos valores da ordenada ndam que a transferêna se dá da fase líquda para a gasosa., d (mm),,, % 8% 6% % profunddade (%) % Fgura 7 - aração do dâmetro da bolha em função da profunddade Nota: % refere-se à superfíe do líqudo e % ao fundo do tanque CONCUSÕES Fo proposto um modelo para smular a transferêna de gases e/ou ompostos orgânos volátes em undades de arraste om ar dfuso, onsderando os efetos da turbulêna. Este % modelo fo albrado em nstalação ploto e pode ser aplado em reatores por batelada, fluxo ontínuo ou varado no tempo. Das smulações realzadas om o modelo, onluu-se que para o tetraloreto de arbono, trloroetleno, benzeno e tolueno: a remoção aumentava à medda que o dâmetro da bolha dmnuía para um determnado tempo de detenção; a fração molar na fase gasosa dmnuía ao longo da profunddade para um determnado dâmetro da bolha; a taxa de transferêna de massa do omposto para a fase gasosa aumentava ao longo da profunddade; a remoção aumentava om a vazão de ar aplada; a maor porentagem de remoção era devdo à transferêna através das bolhas e não pela superfíe do líqudo. REFERÊNCIAS IIORÁFICAS CAAERO, R. C.; RIFFITH, P. OCs emssons from POTWs. In: AIR TOXICS EMISSIONS AND POTWS WORKSHOP, Alexandra, rgna, WPCF/ USEPA, July 989. Report and Proeedngs. K.P. ndstrom In. Sa- engenhara santára e ambental 66 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68

9 Remoção de ompostos volátes em undades de arraste ARTIO onentração (mg/) 6 5 /s /s 5 /s /s Tetraloreto de arbono tempo (mnutos) onentração (mg/) 5 Trloroetleno /s /s 5 /s /s tempo (mnutos) onentração (mg/) Tolueno /s /s 5 /s /s onentração (mg/) enzeno /s /s 5 /s /s tempo (mnutos) tempo (mnutos) Fgura 8 - aração das onentrações de COs ao longo do tempo e em função da vazão de ar aplada Tabela 5 - Porentagem de remoção dos ompostos orgânos volátes através da superfíe líquda em dferentes vazões de ar e dâmetro de bolhas. Compostos Tetraloreto de arbono Trloroetleno Tolueno enzeno azão de ar (/s) ramento, Calforna, Sept. 99. COMPANHIA DE TECNOOIA DE SA- NEAMENTO AMIENTA (CETES). Relatóro de qualdade do ar. São Paulo, CETES,. DOS, R. A. Fators affetng emssons of volatles from wastewater treatment plants. In: AIR Dâmetro da bolha (mm) 5 5,5, - - -,5,7,5, ,,, 5, - - -,, 5,9 6, , 5, TOXICS EMISSIONS AND POTWS WORKSHOP, Alexandra, rgna, WPCF/ USEPA, July 989. Report and Proeedngs. K.P. ndstrom In. Saramento, Calforna, Sept. 99. DORAK,. I.; AWER, D. F.; FAIR, J. R.; HANDER, N. E. Evaluaton of the Onda orrelatons for mass transfer wth large random pangs. Envronmental Sene & Tehnology, v., n., p. 95-5, 996. KUAN, W. Z.; SACHS, F..; DISAO, D.. Do OC emssons from WPCPS affet ambent ar qualty? In: ODORS AND OC EMISSIONS, WATER ENIRONMENT FEDERATION SPECIATY CONFERENCE PAPER, Aprl. KYOSAI, S.; RITTMANN,. E. Effet of watersurfae desorpton on volatle ompound removal under buble aeraton. Researh Journal Water Polluton Control Federaton. v. 6, n. 6, 99 MACKAY, D.; SHIER, W. Y.; SUTHERAND, R. P. Determnaton of Ar-Water Henry's aw Constants for Hydrophob Pollutants. Envronmental Sene & Tehnology. v., n., p. -7, Mar MATTER-MÜER, C.; UJER, W.; IER, W. Transfer of volatle substanes from water to the atmosphere. Water Researh. v.5, n., p. 7-9, Nov. 98. MECER, H.; THOMPSON, D.; MONTEITH, H. Strppng of volatle organ ompounds at munpal wastewater treatment plants. In: AIR TOXICS EMISSIONS AND POTWS WORKSHOP, Alexandra, rgna, WPCF/ USEPA, July 989. Report and Proeedngs. K.P. ndstrom In. Saramento, Calforna, Sept. 99. engenhara santára e ambental 67 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68

10 Zambon, R. C.; Morta, D. M. & Souza, P. A MUNZ, C.; ROERTS, P.. as- and lqudphase mass transfer resstanes of organ ompounds durng mehanal surfae aeraton. Water Researh, v., n. 5, p , 989. NAMKUN, E.; RITTMAN,. E. Estmatng volatle organ ompound emssons from Publly Owned Treatment Wors. Journal Water Polluton Control Federaton, v. 59, n. 7, p. 67-8, 987. PARKER, W..; THOMPSON, D.; E, J.; MECER, H. Fate of volatle organ ompounds n munpal atvated sludge plants. Water Envronment Researh, v. 65, n., p. 58-6, 99. PARKER, W. J.; MONTEITH, H. D.; MECER, H. OCs n fxed flm proesses. I. Plot Studes and II: Model Studes. Journal of Envronmental Engneerng. v., n. 7, p.557-7, 996. PINCINCE, A.. Transfer of oxygen and emssons of volatle organ ompounds at larfer wers. In: AIR TOXICS EMISSIONS AND POTWS WORKSHOP, Alexandra, rgna, WPCF/ USEPA, July 989. Report and Proeedngs. K.P. ndstrom In. Saramento, Calforna, Sept. 99. RATHUN, R. E. et al. aboratory studes of gas traers for reaeraton. Journal of Envronmental Engneerng Dvson, v., p. 5-9, 978. ROERTS, P..; MUNZ, C.; DÄNDIKER, P. Modelng volatle organ solute removal by surfae and bubble aeraton. Journal Water Polluton Control Federaton. v.56, n., p. 57-6, 98. ROERTS, P..; HOPKINS,. D.; MUNZ, C.; ROJAS, A. H. Evaluatng two-resstane models for ar strppng of volatle organ ontamnants n a ounterurrent, paed olumn. Envronmental Sene & Tehnology. v. 9, n., p. 6-7, 985. THOM, J. E.; YERS, W. D. mtatons and pratal use of a mass transfer model for predtng ar strpper Performane. Envronmental Progress. v., n., p. Feb. 99. TSIOOU, E. C.; O'CONNE, R..; WATER, C. M.; ODSI, P. J.; OSDON,. S. Traer measurements of atmospher reaeraton - I. aboratory studes. Journal Water Polluton Control Federaton, v. 7, n., p. -6, 965. UNITED STATES ENIRONMENTA PROTECTION AENCY (USEPA) Offe of Water Enforement and Permts. udane manual on the development and mplementaton of loal dsharge lmtatons under the pretreatment program. Washngton, USEPA, 987. WAN, Z.; OIND, R. Theory of emsson of volatle ompounds from aeraton basns of wastewater treatment plants. In: ODORS AND EMISSIONS. Water Envronment Federaton Spealty Conferene Paper, Aprl. WATER POUTION CONTRO FEDERATION; UNITED STATES ENIRONMENTA PROTECTION AENCY. Ar tox emssons and POTWs Worshop. Alexandra, rgna, July 989. Report and proeedngs. K.P. ndstrom, In. Saramento, Calforna, Sept. 99 WEER, W. J. Physohemal proess for water qualty ontrol. New Yor. Wley Intersene, 97. Endereço para orrespondêna: Renato Carlos Zambon Esola Polténa da Unversdade de São Paulo Av. Prof. Almeda Prado, n 8 Cdade Unverstára CEP: São Paulo - SP Tel.: () 9-5 Fax:: () 9-5 dmmorta@usp.br ARTIOA engenhara santára e ambental 68 ol. 8 - Nº - jan/mar e Nº - abr/jun, 59-68