Tome em consideração as seguintes constantes cinéticas e vazão de entrada do processo para operação de um sistema de tratamento de efluentes por lodo ativado, e em seguida resolva as questões abaixo.
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3 |
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60 |
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0,1 |
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850 |
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0,58 |
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1000 |
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300 |
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DBO - Demanda Bioquímica de Oxigênio e SSV - Sólidos Suspensos Voláteis.
Construa também um gráfico de produtividade por tempo, e discurse sobre um intervalo ideal de operação do reator, mencionando qual seria dentre os
considerados, o mais adequado para o processo e calcule a produção semanal de biomassa.
Passo 1
O enunciado fornece parâmetros de cinética de Monod e dados operacionais de um reator de lodo ativado:
,
,
, concentração de entrada
, rendimento
, vazão de alimentação
e taxa de purga de lodo
.
Conteúdo: cinética de Monod, balanços estacionários de substrato e biomassa, cálculo de produtividade em função do tempo de residência celular .
Conteúdo: cinética de Monod, balanços estacionários de substrato e biomassa, cálculo de produtividade em função do tempo de residência celular
Passo 2
Em regime estacionário definimos a taxa de diluição
e decorre do balanço de biomassa que
onde
obedece à isoterma de Monod
Passo 3
Isolamos
da equação
Passo 4
A concentração de biomassa
no reator resulta do balanço de substrato
Passo 5
A produtividade diária de biomassa
(massa de lodo extraída por dia) é
Em unidades:
em
,
em
, convertendo
.
Passo 6
Para vários valores de
(por ex.
dias) computa-se
,
e
. Graficamente,
cresce rapidamente de
a 5 dias e depois se aproxima de um platô à medida que
aumenta, pois
tende a um valor mínimo e
atinge o máximo viável.
Passo 7
O intervalo ideal de operação costuma ficar entre
e
dias: abaixo disso
é grande demais e
fica baixo; acima disso não há ganho significativo em
. Dentre os
considerados,
dias equilibra produtividade alta e estabilidade biológica.
Passo 8
Para
:
,
.
Produção semanal
Resposta
Gráfico qualitativo de
versus
: curva que sobe rápido até
dias e depois se aproxima de platô.
Intervalo ideal de operação: a
dias, com
dias como mais adequado.
Produção semanal de biomassa .
Intervalo ideal de operação:
Produção semanal de biomassa