DesinfecÃÃo de Ãgua contaminada com Escherichia Coli: desenvolvimento de fotorreator e estudo cinÃtico

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

A Ãgua tem influÃncia direta sobre a saÃde, a qualidade de vida e o desenvolvimento do ser humano. A maioria das enfermidades (80%) que ocorrem em paÃses em desenvolvimento à ocasionada por contaminaÃÃo microbiana da Ãgua. Em conseqÃÃncia, a desinfecÃÃo de Ãgua de consumo e residuÃria à necessÃria. O uso da RadiaÃÃo UV-C ( = 253,70 nm) como agente germicida data do inÃcio do SÃculo XX. A princÃpio foi discreto devido aos problemas relacionados com alguns fatores, tais como, o alto custo de processo e manutenÃÃo, o projeto dos fotorreatores, as lÃmpadas nÃo-eficientes. Este processo à limpo, pois nÃo apresenta subprodutos tÃxicos ou carcinogÃnicos, como no caso da cloraÃÃo, que gera os trihalometanos quando em presenÃa de substÃncias hÃmicas. O poder germicida da RadiaÃÃo UV-C devese a modificaÃÃes genÃticas no DNA dos microrganismos que levam a formaÃÃo do dÃmero da pirimidina. O presente trabalho utilizou a radiaÃÃo UV-C para desinfetar Ãgua destilada e estÃril contaminada com a bactÃria Escherichia coli. Desenvolveu-se um fotorreator anular em escala de bancada, especialmente, apropriado para obtenÃÃo da cinÃtica intrÃnseca do processo. O fotorreator foi acoplado em sÃrie a um tanque de reciclo dentro de um circuito contÃnuo. Objetivando-se simplificaÃÃes no modelo desenvolvido para o perfil de concentraÃÃo de bactÃrias ativas, o tanque de reciclo munido de agitaÃÃo mecÃnica foi projetado para ter um volume Ãtil dez vezes superior ao do fotorreator. As simplificaÃÃes de modelo matemÃtico permitiram que o ponto de amostragem fosse posicionado a 8 cm apÃs a saÃda do tanque. As fontes de radiaÃÃo UV-C foram as lÃmpadas germicidas de baixa potÃncia, TUV HO 75W (alta emissÃo) e TUV 36W (baixa emissÃo). Foram realizados estudos sobre a distribuiÃÃo do tempo de residÃncia no tanque de reciclo para sistema sem e com agitaÃÃo mecÃnica (250 rpm e 1000 rpm), utilizou-se a tÃcnica de estÃmulo resposta (tipo pulso). A agitaÃÃo mecÃnica trouxe melhorias na qualidade de mistura do lÃquido no tanque de reciclo, assim como levou o comportamento dinÃmico a aproximar-se consideravelmente de um tanque de mistura perfeita, o que possibilitou a aquisiÃÃo de dados cinÃticos na saÃda do tanque de reciclo. O modelo utilizado para taxa de reaÃÃo de inativaÃÃo de bactÃrias ativas foi uma simplificaÃÃo do proposto por Labas et al. (2006) e apenas um evento de exposiÃÃo à radiaÃÃo UV-C foi considerado. Os modelos desenvolvidos para as propriedades do campo de radiaÃÃo sÃo semiempÃricos, utilizou-se o modelo radial de incidÃncia para representar a propagaÃÃo de fÃtons no espaÃo reacional. Os valores obtidos para a energia incidente na entrada Ãtica do fotorreator foram: 1,34 x 10-9 Einstein.cm-2.s-1 (TUV HO 75W) e 1,36 x 10-9 Einstein.cm-2.s-1 (TUV 36W), estes resultados mostraram que a lÃmpada de 75W encontrava-se com uma emissÃo inferior à esperada. No processo de desinfecÃÃo de Ãgua a concentraÃÃo inicial de bactÃrias ativas variou dentro da faixa de 106 a 108 NMP/100 cm3, a vazÃo de reciclo e a velocidade de agitaÃÃo foram 48,30 cm3.s-1 e de 1000 rpm. Em todas as corridas experimentais a eficiÃncia de inativaÃÃo foi de 100%, ocorrendo em tempos distintos de processo cujo mÃximo foi de 1440 s, o que correspondeu ao tempo efetivo de irradiaÃÃo de 87,28 s. A inativaÃÃo das bactÃrias nÃo foi observada de imediato em todas as corridas, o que està relacionado com a dose de radiaÃÃo UV-C, que depende diretamente da concentraÃÃo inicial de bactÃria e da energia radiante na entrada Ãtica do fotorreator. A dose mÃnima de RadiaÃÃo UV foi compatÃvel com valores observados na literatura para 90% de inativaÃÃo. A avaliaÃÃo da cinÃtica do processo utilizando a simplificaÃÃo do modelo de Labas et al. (2006) forneceu resultados coerentes dentro da faixa de erro de 4,68 â 5,15%. A taxa de reaÃÃo inicial de inativaÃÃo, a constante de inativaÃÃo e a ordem de reaÃÃo foram: a) concentraÃÃo inicial de 1,60x 106 NMP/100 cm3: 0,06 NMP/100 cm3.s, 2,24 x 102 s-1(cm3.Einstein-1)m e 0,50; b)concentraÃÃo inicial de 1,60 x 108 NMP/100 cm3: 0,13 NMP/100 cm3, 4,01 x 102 s-1(cm3.Einstein-1)m e 0,40

ASSUNTO(S)

engenharia quimica radiaÃÃo uv cinÃtica escherichia coli disinfection desinfecÃÃo escherichia coli annular photoreactor modelagem fotorreator anular kinetics uv radiation model mathematical

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