Simulação de um sistema de tratamento de águas residuais de lamas ativadas

A modelação matemática de Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) tem sido uma ferramenta de enorme utilidade nas fases de projeto e de exploração destas estruturas de tratamento. O presente estudo teve por objetivo principal construir um modelo matemático da ETAR de Bragança, em particular do seu tratamento biológico de lamas ativadas, com vista a avaliar, compreender e otimizar o seu desempenho. A construção do modelo foi efetuada com recurso ao ambiente de simulação WRc STOAT 5.0. O processo de lamas ativadas foi descrito pelo modelo de referência ASAL3. O modelo construído foi calibrado e validado com base em dados experimentais de 2015, obtidos no âmbito do programa de controlo analítico da ETAR. O modelo foi ainda utilizado para avaliar a qualidade do efluente em resposta a alterações do caudal e composição do afluente, a alterações de condições operacionais e a outras alternativas de tratamento. O modelo mostrou-se bastante adequado na descrição da evolução mensal da qualidade do efluente final da ETAR relativamente aos parâmetros Sólidos Suspensos Totais (SST) e Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5), embora apresente uma tendência para os subestimar em 1,5 e 3,5 mg/L, respetivamente. Em relação ao azoto total, os valores simulados aproximaram-se dos valores reais, quando se aumentaram as taxas de recirculação interna para 400%, um fator de cerca de 4 vezes superior. Os resultados do modelo e dos cenários mostram e reforçam o bom desempenho e a operação otimizada da ETAR em relação a remoção de SST e CBO5. Em relação ao azoto total, a ETAR não assegura de forma sistemática uma eficiência elevada, mas apresenta um bom desempenho, face ao que o modelo consegue explicar para as mesmas condições operacionais. Através do estudo de cenários procurou-se encontrar alternativas de tratamento eficientes e viáveis de remoção de azoto total, mas não se identificaram soluções que assegurassem decargas de azoto abaixo dos limites legais. Os melhores resultados que se alcançaram para a remoção deste contaminante estão associados ao aumento das taxas de recirculação interna do sistema pré-anóxico existente e a uma configuração do tipo Bardenpho de quatro estágios com alimentação distribuída, em proporções iguais, pelos dois estágios anóxicos. Outras soluções que envolvam tecnologias distintas podem e devem ser equacionadas em projetos futuros que visem a melhoria de eficiência de remoção de azoto da ETAR.

Flowers of Gomphrena globosa L. as an alternatve source of betacyanins: optimization of the extraction using response surface methodology

Betacyanins are betalain pigments that display a red-violet colour which have been reported to be three times stronger than the red-violet dye produced by anthocyanins [1]. The applications of betacyanins cover a wide range of matrices, mainly as additives or ingredients in the food industry, cosmetics, pharmaceuticals and livestock feed. Although, being less commonly used than anthocyanins and carotenoids, betacyanins are stable between pH 3 to 7 and suitable for colouring in low acid matrices. In addition, betacyanins have been reported to display interesting medicinal character as powerful antioxidant and chemopreventive compounds either in vitro or in vivo models [2]. Betacyanins are obtained mainly from the red beet of Beta vulgaris plant (between I 0 to 20 mg per I 00 g pulp) but alternative primary sources are needed [3]. In addition, independently of the source used, the effect of the variables that affect the extraction of betacyanins have not been properly described and quantified. Therefore, the aim of this study was to identifY and optimize the conditions that maximize betacyanins extraction using the tepals of Gomphrena globosa L. flowers as an alternative source. Assisted by the statistical technique of response surface methodology, an experimental design was developed for testing the significant explanatory variables of the extraction (time, temperature, solid-liquid ratio and ethanolwater ratio). The identification was performed using high-performance liquid chromatography coupled with a photodiode array detector and mass spectrometry with electron spray ionization (HPLC-PDAMS/ ESI) and the response was measured by the quantification of these compounds using HPLC-PDA. Afterwards, a response surface analysis was performed to evaluate the results. The major betacyanin compounds identified were gomphrenin 11 and Ill and isogomphrenin IJ and Ill. The highest total betacyanins content was obtained by using the following conditions: 45 min of extraction. time, 35•c, 35 g/L of solid-liquid ratio and 25% of ethanol. These values would not be found without optimizing the conditions of the betacyanins extraction, which moreover showed contrary trends to what it has been described in the scientific bibliography. More specifically, concerning the time and temperature variables, an increase of both values (from the common ones used in the bibliography) showed a considerable improvement on the betacyanins extraction yield without displaying any type of degradation patterns.

Desenvolvimento de uma Metodologia para a Seletividade cinética aplicada ao processo de hidroconversão do petróleo, ocorrendo em reator gás-líquido

Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia de seletividade cinética, para os pseudocomponentes do petróleo em escoamento gás-liquido em colunas de bolhas usando a Fluidodinâmica Computacional (CFD). Uma geometria cilíndrica de 2,5m de altura e 0,162m de diâmetro foi usada tanto na validação fluidodinâmica com base em dados experimentais da literatura, como na análise cinética do reator operando em dois modos distintos em relação a fase líquida: batelada e contínuo. Todos os casos de estudo operam em regime heterogêneo de escoamento, com velocidade superficial do gás igual a 8 cm/s e diâmetro médio de bolhas de 6 mm. O modelo fluidodinâmico validado apresentou boa concordância com os dados experimentais, sendo empregado como base para a implementação do modelo cinético de rede de Krishna e Saxena (1989). A análise da hidroconversão foi realizada a 371ºC, e os resultados mostraram o comportamento esperado para o processo reativo estudado, definindo-se os tempos (batelada) e posições axiais (contínuo) de coleta ideal para os pseudocomponentes leves. Em síntese, ressaltase o uso da ferramenta CFD no entendimento, desenvolvimento e otimização de processos.