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Tipo: Dissertação
Título: Influence of inlet mass flow rate upon nutrient removal potential for different floating treatment island configurations in a stormwater pond
Autor(es): VINICIUS NEVES URBANEK
Primeiro orientador: Johannes Gerson Janzen
Resumo: Ilhas de Tratamento Flutuantes (FTI) são uma tecnologia relativamente nova para tratamento de água. Para avaliar a influência da hidrodinâmica sobre o potencial de remoção de nutrientes de FTI em uma lagoa de detenção, realizou-se um estudo numérico, analisando a remoção de massa para diferentes vazões e profundidades de raízes. As simulações foram feitas com a versão acadêmica do código comercial ANSYS CFX. Uma breve revisão de literatura é apresentada, com os principais tópicos e vazios na literatura que este trabalho deseja preencher. Em seguida são apresentados estudos numéricos para avaliar a resposta de um sistema Lagoa+FTI para a variação de vazão sob diferentes configurações de posicionamento das ilhas. Por fim, diferentes profundidades de raízes foram testadas, para estabelecer uma relação entre as raízes, a hidrodinâmica e o tratamento pelas ilhas. Verificou-se que a ocorrência de zonas de recirculação próximas às FTI favorece um aumento na quantidade de massa adentrando as zonas das raízes, sendo o aspecto chave da remoção de nutrientes por esses sistemas. Os sistemas com melhor performance foram aqueles com velocidades médias na lagoa entre 0,08 e 0,10 m/s, com padrões de recirculação mais próximos às ilhas, favorecendo o tempo de residência e a entrada de poluentes nas zonas de raízes. O sistema de FTI também apresentou as melhores performances para profundidades relativas das raízes acima de 0,45, com uma condição ótima sendo a profundidade relativa das raízes de cerca de 0,50, sob as perspectivas do tratamento, hidrodinâmica e viabilidade técnico-econômica.
Abstract: Floating Treatment Islands (FTI) are a relatively new technology, that can be used for water treatment. To evaluate the influence of hydrodynamics over nutrient removal potential of FTI in a stormwater pond, a numerical study was undertaken, evaluating the mass removal under different inlet flow rates and root depths. Simulations were performed using an academic version of the commercial software ANSYS CFX. A brief literature review is presented, to show the main topics studied in the FTI research field, and the gaps that this work aims to fill. Then, numerical studies to evaluate how a Pond+FTI system responds to the variation of inflow under different island positioning configurations are presented. Finally, different root depths under the same inflow condition were tested, to establish a relationship between roots, hydrodynamics and treatment by the FTI. We found that the occurrence of recirculation zones nearest to the FTI favors an enhancement of the fraction of mass entering the root zones, and it is the key hydrodynamic aspect of mass removal by these systems. The systems that performed better presented average velocity between 0.08 and 0.10 m/s inside the pond, with reversed flow patterns in the region of the FTI’s roots, conditions that favored both hydraulic residence time and pollutant availability at the root zones. Also, the FTI system presented its best removal performance for relative root depths above 0.45, with an optimal condition being the relative root depth about 0.50, under the perspectives of treatment, hydrodynamics and technical & economic viability.
Palavras-chave: -
País: Brasil
Editor: Fundação Universidade Federal de Mato Grosso do Sul
Sigla da Instituição: UFMS
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.ufms.br/handle/123456789/3905
Data do documento: 2021
Aparece nas coleções:Programa de Pós-graduação em Tecnologias Ambientais

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