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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8114| Título: | Avaliação do comportamento hidrodinâmico em wetland horizontal de fluxo subsuperficial |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of hydrodynamic behavior in a horizontal subsurface flow constructed wetland |
| Autor(es): | Schmidt, Augusto Frederico Junqueira |
| Orientador(es): | Passig, Karina Querne de Carvalho |
| Palavras-chave: | Hidrodinâmica Fluidodinâmica computacional Escoamento - Velocidade Água - Estações de tratamento Engenharia civil Hydrodynamics Computational fluid dynamics Runoff - Speed Water treatment plants Civil engineering |
| Data do documento: | 4-Jul-2018 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | SCHMIDT, Augusto Frederico Junqueira. Avaliação do comportamento hidrodinâmico em wetland horizontal de fluxo subsuperficial. 2018. 57 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018. |
| Resumo: | O presente trabalho teve como objetivo analisar o comportamento hidrodinâmico e as características hidráulicas de um reator do tipo wetland construído de fluxo horizontal subsuperficial (WCHSS), em escala de bancada (0,1506 m3) com meio suporte composto de brita 1 com 44% de vazios, operando com vazão de aproximadamente 2,9 L h-1 e tempo de detenção hidráulica (TDH) teórico de 23 h, alimentado com efluente sanitário fraco. Foi avaliado no reator o comportamento hidrodinâmico, as anomalias no escoamento, a recuperação de massa no ensaio e a modelagem em fluidodinâmica computacional (CFD) para compreender o comportamento do fluido dentro do reator. Foram realizados 2 ensaios, após 1 semana e após 5 meses de operação, aplicando método de estímulo-resposta do tipo pulso com o traçador Rodamina WT. Amostras foram coletadas na saída do sistema no tempo 0 e a cada 2 h durante 78 h. O TDH real obtido mostrou atrasos de 3 h para o 1o ensaio e 9 h para o 2o ensaio. As curvas de concentração de ambos os ensaios indicam a presença de anomalias hidrodinâmicas, a partir do pico pronunciado e o fenômeno de cauda longa no final da curva. O aumento do TDH no decorrer do tempo de operação indica a presença de microporos, que aumentam a resistência do meio e diminuem a velocidade do escoamento, e a recirculação do fluido. Foram encontrados valores de número de tanques em série (N) de 4,6 na primeira semana e 6,1 após 5 meses, estes valores podem representar bem o sistema, pois os índices de correlação (R2) de 0,983 e 0,945 obtidos mostram o melhor ajuste dentre os modelos estudados, de tanques em série, pequena dispersão e grande dispersão. Os sistemas não apresentam volume de zonas mortas, nem curto-circuitos significativos. A recuperação de massa do traçador foi 69,2% no primeiro ensaio e caiu para 60,9% no segundo ensaio, valores que poderiam ser aumentados aplicando uma maior concentração de Rodamina WT injetada no sistema. A modelagem em CFD foi feita a partir de modelos de meios porosos, levando em conta perdas calculadas utilizando a Lei de Darcy. O modelo fornece graficamente os perfis de velocidade e escoamento, indicando velocidades muito baixas no interior do sistema, o que favorece a ocorrência de recirculação. |
| Abstract: | The purpose of this research was to analyze the hydrodynamic behavior and hydraulic characteristics of a horizontal subsurface flow constructed wetland (HSSFW) on a bench scale (0.1506 m3) with a support medium of gravel composed of 44% voids, operating with a flow rate of 2.9 L h-1 and a theoretical hydraulic retention time (HRT) of 23 h, fed with lowstrength waste water. In order to evaluate its hydrodynamic behavior, flow anomalies, mass recovery and computational fluid dynamics (CFD), modeling were undertaken to understand the behavior of the fluid inside the reactor. Two experiments were performed after 1 week and after 5 months of operation, applying pulse response evaluation method with Rhodamine WT. Samples were collected at the outflow of the system starting at time 0 and every 2 h for 78 h. The HRT showed delays of 3 h for the first test and 9 h for the second test. The concentration curve of both tests show hydrodynamic anomalies, due to a pronounced peak and long tail phenomenon at the end of the curve. The increase in HRT during the operation time indicates the presence of micropores - which increase the resistance of the medium and slow the flow velocity - and back-mixing of the fluid. N values of 4.6 were found in the first week and 6.1 after 5 months. These values represent the system well, since the obtained correlation index (R²) of 0.983 and 0.945 show the best fit among the studied models. The system present no dead zone volume, nor significant short circuits. The tracer mass recovery was 69.2% in the first test and decreased to 60.9% in the second. Those values could be increased through the application of a higher concentration of Rhodamine WT. The CFD modeling was created through the use of porous media models, considering the losses calculated using Darcy's Law. The model provides velocity and flow profiles, indicating very low velocities within the system, which favors the occurrence of back-mixing. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8114 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Civil |
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