UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL

Transcrição

1 AVALIAÇÃO DA METODOLOGIA DO REATOR DE LEITO FIXO APLICADA EM CAMPO PARA REPRESENTAR UM SISTEMA ALAGADO CONSTRUÍDO DE ESCOAMENTO HORIZONTAL SUBSUPERFICIAL Gabriel Rodrigues Vasconcellos André Baxter Barreto Marcos von Sperling Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte MG, Brasil Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental Curitiba, 11 de junho de 2015

2 Introdução Estudos realizados em SAC de diferentes escalas (escala real, piloto e de bancada). Uma linha de pesquisa são estudos em reatores de escala de bancada aplicados às condições de campo, pois permite aprofundar no conhecimento das interações que acontecem na zona de raízes. Para isso, faz-se necessário avaliar se reatores de bancada, aplicado às condições de campo, representam as condições dos SAC.

3 Introdução O Planted Fixed Bed Reactor (PFR) foi desenvolvido como unidade para testes em solos plantados em escala laboratorial. Permite investigações sobre os processos que ocorrem na rizosfera em um sistema com o escoamento uniforme no meio poroso, sem gradientes hidráulicos, garantindo a mistura completa no interior do reator. As características construtivas do PFR recriam o ambiente subsuperficial dos SAC, onde as complexas interações entre raízes, microrganismos, meio suporte e líquido intersticial ocorrem. Figura: Desenho esquemático do Planted Fixed Bed Reactor (PFR). Fonte: Kappelmeyer et al. (2002).

4 Material e Métodos Área de estudo

5 Material e Métodos Características dos sistemas alagados construídos UASB = 80 m 3 /d SAC = 7,5 m 3 /d Unidade plantada com Thypha latifolia (taboa) Unidade não plantada (unidade controle) Material suporte: escória de alto forno Dimensões (25,0 x 3,0 x 0,4 m) EB Figura: Foto Reator tipo UASB. Figura: Foto SAC plantado e não plantado.

6 Material e Métodos Características do reator de leito fixo Vazão de alimentação do RLF foi de aproximadamente 450 ml/min. Figura: Desenho esquemático do funcionamento hidráulico do reator de leito fixo. Figura: Foto do reator de leito fixo.

7 Material e Métodos Características do reator de leito fixo Região Região Figura: Desenho esquemático do RLF plantado e não plantado, região e. Figura: Foto da cesta plantada e não plantada.

8 Material e Métodos Fluxograma do sistema Figura: Vista em planta do Sistema Alagado Construído, com dimensões e localização de pontos de monitoramento. Observação: desenho fora de escala.

9 Material e Métodos Parâmetros de monitoramento Sonda YSI 600 XML Potencial Redox Oxigênio Dissolvido Temperatura ph Figura: Sonda multiparamétrica.

10 (mv) UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Resultados e discussão Potencial redox 0 Potencial Redox 25% % 90% % Min UASB SACP Sequência Plantada RLFP SACP RLFP SACNP Sequência Não Plantada RLFNP SACNP RLFNP Max 75% Média Figura: Gráfico box-plot dos dados de potencial redox nos pontos monitorados.

11 (mg/l) UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Resultados e discussão Oxigênio dissolvido 0,50 Oxigênio Dissolvido 0,40 Sequência Plantada Sequência Não Plantada 25% 50% 0,30 90% 10% Min 0,20 Max 75% 0,10 Média 0,00 UASB SACP RLFP SACP RLFP SACNP RLF NP SACNP RLF NP Figura: Gráfico box-plot dos dados de oxigênio dissolvido nos pontos monitorados.

12 ( C) UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS Resultados e discussão Temperatura 40 Temperatura 25% 30 50% 90% 20 10% Min 10 Max 75% Sequência Plantada Sequência Não Plantada Média 0 UASB SACP RLFP SACP RLFP SACNP RLFNP SACNP RLFNP Figura: Gráfico box-plot dos dados de temperatura nos pontos monitorados.

13 Resultados e discussão ph 8,00 ph 25% 7,50 50% 90% 7,00 10% Min Max 6,50 Sequência Plantada Sequência Não Plantada 75% Média 6,00 UASB SACP RLFP SACP RLFP SACNP RLFNP SACNP RLFNP Figura: Gráfico box-plot dos dados de ph nos pontos monitorados.

14 Resultados e discussão Síntese dos resultados Ponto Potencial redox Oxigênio dissolvido Temperatura (mv) (mg/l) ( C) ph SACP (ponto C) ,10 22,1 7,04 RLFP (ponto D) ,10 23,5 6,95 Diferença C com D 13 (5,8%) 0,00 (0%) 1,4 (6,3%) 0,09 (1,3%) SACNP (ponto J) ,10 22,8 7,34 RLFNP (ponto K) ,16 24,3 7,29 Diferença J com K 12 (5,0%) 0,06 (60%) 1,5 (6,6%) 0,05 (0,7%) SACP (ponto F) ,13 22,9 7,05 RLFP (ponto G) ,10 24,1 6,97 Diferença F com G 14 (6,4%) 0,03 (23,1%) 1,2 (5,2%) 0,08 (1,1%) SACNP (ponto L) ,18 22,3 7,62 RLFNP (ponto M) ,16 23,8 7,52 Diferença L com M 17 (6,7%) 0,02 (11,1%) 1,5 (6,7%) 0,10 (1,3%) Tabela: Resumo das diferenças entre os valores de medianas do sistema alagado construído e reator de leito fixo.

15 Conclusão Os valores de Eh do SAC permaneceram mais elevados do que nos RLF. Porém permaneceram na mesma faixa (-200 a -300 mv). As concentrações de OD nos RLF foram mais estáveis que nos SAC correspondentes. A temperatura foi mais elevada nos RLF, devido à sua área de exposição lateral ser proporcionalmente maior, contribuindo para a disponibilidade do íon H + e consequentemente para a redução do ph. Apesar disso, os resultados demonstram existir pouca diferença nos valores entre o RLF e o SAC correspondente. Os autores destacam esta metodologia como o ponto de encontro entre pesquisas em escala laboratorial e escala real.

16 Agradecimentos Os autores do trabalho agradecem à: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES); Ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq); À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) e; À Companhia de Saneamento de Minas Gerais (COPASA).

17 OBRIGADO