Análise e projeto de hidrociclones para o espessamento do lodo gerado no tratamento de efluentes de indústrias têxteis

• Ano de defesa: 2015
• Autor(a) principal: Moura, Artur Duarte de
• Orientador(a): Almeida, André Ricardo Felkl de
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal do Pampa
• Palavras-chave em Inglês: Environmental pollution; Wastewater treatment; Textile industry; Sludge; Hydrocyclone; Computational fluid dynamics
• Link de acesso: http://dspace.unipampa.edu.br:8080/jspui/handle/riu/1257

O descarte de efluentes industriais e residenciais em corpos hídricos ganha cada vez mais atenção da fiscalização dos órgãos ambientais. Assim, é crescente a contribuição de grupos de pesquisas científicas em desenvolver novas tecnologias que contribuam para que esses descartes sejam menos prejudiciais à natureza. A indústria têxtil contribui com uma grande geração de poluentes que quando não são devidamente tratados se tornam agravante problema ambiental. Uma das matérias primas da indústria têxtil é a lã de ovinos. Devido às condições como são criadas as ovelhas, para o processamento industrial dessa lã é indispensável a retirada da maior parte possível de impurezas por meio da lavagem, para então ser transformada em fio pelo processo de cardar e por fim ser fiada e tingida. A alta temperatura e pH que são utilizados na lavagem contribuem significativamente para a geração dos lodos como efluente e a alta quantidade de água utilizada faz com que este efluente fique bastante úmido. O método mais comum de tratamento desse tipo de efluente se dá por meio da decantação ou sedimentação através de tratamento biológico via sistema de lodos ativados. Apesar de apresentar uma boa eficiência, esse método não é suficiente para remoção de compostos orgânicos dissolvidos, além de produzir grande volume de lodo. Algumas opções como a secagem ou hidrociclonagem, contribuem para o espessamento dos lodos gerados durante o tratamento do efluente. Os parâmetros geométricos dos hidrociclones dependem da família a qual ele pertence, as configurações da família Rietema e Bradley são os que aparecem com mais frequência nos trabalhos da literatura quando se trata de equipamentos com boa eficiência para separação de sólido-líquido. O Rio Grande do Sul, dentre os estados brasileiros, se destaca tanto na produção têxtil como no cenário da pecuária, em especial na produção de lãs de ovinos, por isso o objetivo desse trabalho foi projetar, analisar e simular a fluidodinâmica de hidrociclones do tipo Rietema e Bradley para o espessamento do lodo produzido por uma indústria têxtil da cidade de Bagé – RS. Primeiro, foi realizado a caracterização física do lodo do efluente através da obtenção da temperatura, da massa específica da fase fluida e da parte sólida, da sua viscosidade, da sua concentração de sólidos, e da sua distribuição do tamanho médio de partículas. Também foi feita a caracterização química através das medidas do pH, da DQO, da quantidade de matéria orgânica e condutividade elétrica. Com base nesses resultados e nas equações que relacionam a eficiência com diâmetro de corte e com o diâmetro da secção cilíndrica do hidrociclone, foi possível projetar e analisar o comportamento das eficiências dos hidrociclones de configuração Rietema e Bradley. Também foi verificado com base nas relações de Euler e Reynold qual dos hidrociclones tem menor gasto energético para uma mesma faixa de eficiência. Por fim, foi realizada a análise numérica por meio de simulação computacional, por CFD utilizando o programa ANSYS para descrever os perfis de velocidade, pressão e o comportamento da fase líquida e sólida no interior dos hidrociclones. Os resultados da caracterização física demostraram que o lodo possui massa específica de 1000,05 kg/m3 e o sólido contido no lodo possui uma massa específica de 1002,64 kg/m3 e diâmetro de partícula de 586 e uma concentração volumétrica de sólidos de 4,2 %. Na sensibilidade paramétrica, os hidrociclones de configuração Rietema e Bradley se comportaram de maneira bastante semelhante. Os resultados das simulações auxiliaram no conhecimento e na interpretação gráfica de como ocorre o movimento do fluido e a separação das fases no interior do hidrociclone. Na visualização dos perfis de velocidade tangencial, foi observado que esta é maior na região central do hidrociclone, onde retornará por movimento helicoidal ascendente, à fase menos densa. As correntes de pressão mostraram que essa variável é maior próxima nas paredes do hidrociclone, o que provoca a separação das fases. Para análise da eficiência foi utilizado o modelo Lagrangeano com curva de dispersões de sólido em água com mediana de distribuição de 586 . Ambos hidrociclones projetados apresentaram uma eficiência de separação de 74 %.