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Título: Estudo computacional de uma proposta de um dissipador de gases em um reator Upflow Anaerobic Sludge Blanket
Autor(es): Kuroda, Christopher Yuity
Orientador(es): Arantes, Eudes José
Palavras-chave: Esgotos
Simulação (Computadores)
Fluidodinâmica computacional
Sewerage
Computer simulation
Computational fluid dynamics
Data do documento: 15-Out-2010
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Campo Mourao
Referência: KURODA, Christopher Yuity. Estudo computacional de uma proposta de um dissipador de gases em um reator Upflow Anaerobic Sludge Blanket. 2012. 60 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2012.
Resumo: Os reatores Upflow Anaerobic Sludge Blanket são unidades de tratamento anaeróbio e de fluxo ascendente que possui um leito de lodo, que de forma geral, degrada a matéria orgânica presente no esgoto sanitário. Este sistema tratamento está bem difundido nas estações de tratamento de esgoto sanitário no Brasil. Apesar disso ainda são necessários estudos do comportamento hidrodinâmico dos reatores, para propor modificações para melhorias nas eficiências dos processos. Neste contexto surge à ferramenta fluidodinâmica computacional que tem como objetivo reproduzir numericamente os fenômenos, sendo largamente usado para reproduzir e documentar o escoamento. Os programas adotados para a simulação foram o COMSOL® Multiphysics e o ANSYS®/CFX para a simulação hidrodinâmica do separador de fases do reator UASB. O estudo hidrodinâmico computacional do separador de fase mostrou que o fluxo gasoso tem grande influência no escoamento do reator e que este fluxo de gás pode dar origem a uma zona de recirculação que pode atingir todo o volume do reator. Para evitar perdas de biogás dissolvido no efluente tratado uma geometria alternativa foi proposta para aumentar a troca de gases na saída do reator. A estrutura com degraus cônicos foi elaborada e analisada com o uso de ferramenta CFD. Com o software ANSYS®/CFX foi determinada as características do escoamento que de forma a permitir a avaliação desta nova proposta. As características avaliadas foram velocidade de mistura, pressão, fração líquida, dissipação de energia, velocidade do escoamento, energia cinética e ainda foram determinadas as características em uma seção perpendicular aos degraus em que foram quantificadas a fração líquida sobre os degraus, a pressão relativa e a velocidade em relação à altura. O estudo da geometria apresentou características que possibilita o aumento da transferência de massa, permitindo maior troca de gases e dissipação de energia.
Abstract: The Upflow Anaerobic Sludge Blanket reactors are anaerobic treatment units and having an upflow sludge bed, which generally degrades the organic matter present in wastewater. This treatment system is very widespread in sewage treatment sewage in Brazil. Yet studies are needed of the hydrodynamic behavior of the reactor, to propose changes for improvement in processes efficiencies. In this context arises the computational fluid dynamics tool that aims to reproduce numerically the phenomena being widely used to reproduce and document flow. The programs were adopted to simulate the COMSOL Multiphysics® and ANSYS®/CFX for hydrodynamic simulation of phase separator of the UASB. The hydrodynamic study computational phase separator showed that the gas stream has great influence on the flow of the reactor and this gas stream may result in a recirculation zone which can reach the entire volume of the reactor. To avoid losses of biogas dissolved in the treated effluent alternative geometry has been proposed to increase the exchange of gases at the outlet of the reactor. The tapered stepped structure was prepared and analyzed using CFD tool. With the ANSYS®/CFX was determined that the flow characteristics to permit the evaluation of this new proposal. The characteristics evaluated were mixing speed, pressure, liquid fraction, energy dissipation, flow velocity, kinetic energy and yet was made a section normal to the steps for determining the liquid fraction on the stairs, the pressure and velocity all is relative to height . The study showed geometry characteristics which enables increased mass transfer, allowing more gas exchange and power dissipation.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1604
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