Resumo
Os reatores do tipo Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) tem se destacado no tratamento de esgoto doméstico em países tropicais devido às suas propriedades, as quais permitem operação ótima nas condições providas naturalmente pelo clima de tais locais. Além do tratamento da carga de afluente, este equipamento ainda pode ser incorporado a uma planta de maneira que o subproduto gasoso de suas reações, o biogás, possa ser aproveitado para geração de energia, em vez de liberá-lo à atmosfera. A existência de produto gasoso no meio reacional influencia fortemente a fluidodinâmica do reator, sendo um fator de acréscimo de turbulência ao fluxo. O estudo por Computational Fluid Dynamics (CFD) possibilita a estimativa do efeito na física interna e na produção de biogás no reator por meio de modelos de turbulência voltados para o fluxo bifásico.
Introdução
Reatores do tipo UASB tem sido o foco de diversos estudos devido tanto as suas qualidades, como alta eficiência e baixo custo de operação em climas tropicais, como seus obstáculos, a instabilidade com relação a variações expressivas na Demanda Química de Oxigênio (DQO) e na vazão de esgoto, devido à alta sensibilidade dos micro-organismos produtores de metano presentes no lodo ativado, podem alterar consideravelmente a produção de biogás. O design do reator é feito de forma que as três fases presentes, esgoto, lodo e biogás, possam ser separadas, de forma que há alta eficiência tanto no âmbito da separação como na taxa de remoção de DQO. Estudos anteriores confirmaram a capacidade deste design de reator de suportar cargas orgânicas tão baixas quanto 92 mg/L, tornando-o opção conveniente para o tratamento de esgoto doméstico.
O uso de CFD para o estudo do comportamento hidrodinâmico de equipamentos é prática comum, possibilitando alterações no design visando sua otimização. Tal método pode ser aplicado para fluxos multifásicos, escolhidos os modelos de mistura e de arraste adequados, apresentando resultados como campos de velocidade, pressão e concentração, de forma que é possível analisar o comportamento de cada fase separadamente com relação ao fluxo, no caso de fases imiscíveis, e também a variação da fração mássica de cada fase, no caso de haver miscibilidade entre elas. Os resultados gerados por esse tipo de estudo se mostraram em diversos casos representativos das físicas aplicáveis aos casos, tornando-se dados válidos para a análise de casos e de desenvolvimento de projetos. Com as técnicas corretas, o uso de simulação para a avaliação de estruturas e modelos mostrou-se um método de pré-análise válido, reduzindo custos e riscos de projetos.
O objetivo desse trabalho foi simular um modelo fluidodinâmico para um fluxo multifásico em um reator UASB contendo as fases líquida e gasosa fazendo uso de modelos matemáticos adequados.
Autores: Carlos Adller Saraiva Paiva; Leon Torres de Oliveira; Silvano Porto Pereira; Renato Carrhá Leitão e Iran Eduardo Lima Neto
