Dissertação

{pt_PT=CFD modeling of a moving bed biofilm reactor for biological nitrification} {} EVALUATED

{pt=Os pesqueiros por todo o mundo estão em sobre-exploração. Grandes esforços estão em marcha de modo a estimular e melhorar a cultura de organismos marinhos e de água doce para consumo humano. A aquacultura é hoje em dia o segmento da indústria alimentar que regista maior crescimento. Recentemente a aquacultura tradicional, onde nenhuma ou apenas uma quantidade residual de água é reutilizada, tem sido substituída pela chamada Aquacultura recirculatória, onde até 99% da água é reutilizada. No presente trabalho foi desenvolvido um modelo de um reactor de biofilme em leito fluidizado. Foi utilizada uma abordagem de CFD (computational fluid dynamics) para simular o comportamento de um meio inerte (kaldnes k1) aprisionado num reactor. O movimento é estimulado por um sistema de ar ascendente e descendente, resultando num sistema trifásico de ar, água e “biotransportadores” Determinou-se o perfil de velocidades de cada fase assim como o padrão de movimento dos “biotransportadores” dentro do reactor. A concentração e productividade volumétrica de oxigénio, amónia, nitritos, nitratos, alcalinidade, H2CO3 assim como de bactérias oxidantes de amónia (AOB) e bactérias oxidantes de nitritos (NOB) foram determinadas. As concentrações médias obtidas na corrente de saída de agua de oxigénio, nitritos, nitratos e H2CO3 foram 5.74 ppm, 3.5x10-4 ppm , 3.9x10-2 ppm and 7.6x10-2 ppm respectivamente. A taxa de consumo de amónia e alcalinidade foram 6.4x10-6 Kg.m-3..s-1 e 4.2x10-5 kg.m-3.s-1 respectivamente. A taxa de produção de biomassa (AOB) foi de 7.34x10-7 Kg.m-3.s-1 e a taxa de produção de NOB foi de 9.5x10-8 Kg.m-3.s-1., en=The world fisheries are currently being depleted. Major efforts are being done worldwide in order to stimulate and improve the culture of marine and freshwater organisms for human consumption. Aquaculture is nowadays the food industry’s segment with the most accelerated growth. In the recent years the traditional flow-through aquaculture where none or only a residual portion of the water is reused is being replaced with the so-called Recirculating Aquaculture, where up to 99% of the water is reutilized. In the present work a moving bed biofilm reactor model was developed. A computational fluid dynamic (CFD) approach was used to simulate the behavior of an inert media (kaldness k1) in a closed reactor. The motion is driven by an air-lift system yielding a 3 phase system of air water and biocarriers. The velocity profile of each phase was determined as well as the moving pattern of the biocarriers inside the reactor. The concentration and volumetric productivities of oxygen, ammonia, nitrite, nitrate, alkalinity, H2CO3 as well as Ammonia oxidizing bacteria (AOB) and nitrite oxidizing bacteria (NOB) were determined. The average concentrations achieved at the water outlet of oxygen, nitrite, nitrate and H2CO3 were 5.74 ppm, 3.5E-4 ppm , 3.9E-2 ppm and 7.6E-2 respectively. The consumption rate of ammonia and alkalinity were 6.4 E-6 Kg.m-3 .s-1 and 4.2 E-5 kg.m-3.s-1 respectively. The biomass production rate of AOB was 7.34E-7 Kg.m-3.s-1 and the production rate of NOB was 9.5E-8 Kg.m-3.s-1.}
{pt=biofiltro, reactor de biofilme em leito fluidizado, nitrificação, en=CFD, biofilter, moving bed biofilm reactor, mbbr, nitrification}

Junho 18, 2018, 14:0

Publicação

Obra sujeita a Direitos de Autor

Orientação

ORIENTADOR

José Carlos Fernandes Pereira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Catedrático

ORIENTADOR

José Manuel Da Silva Chaves Ribeiro Pereira

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar