Simulação fluidodinâmica de um protótipo semi-industrial de flotação por pré-saturação induzida para separação água-óleo

Abstract

Águas residuais oleosas, que constituem uma grande parte dos efluentes industriais, podem conter óleos, surfactantes, hidrocarbonetos e outros contaminantes como sais inorgânicos e outras matérias orgânicas. Neste cenário, o setor industrial tem direcionado pesquisas para agregar novas tecnologias direcionadas ao tratamento de efluentes oleosos. Para implementar tecnologias adequadas às circunstâncias atuais das empresas tem sido necessário definir se tais tecnologias possuem potenciais para oferecer água tratada para ser descartada em corpos d’água ou reutilizada de forma segura no próprio processo, sempre obedecendo às normas e regulamentos governamentais, em vigor. Neste trabalho, uma investigação computacional foi aplicada para avaliar o comportamento fluidodinâmico de um Flotador por Pré-saturação Induzida (FPSI) em escala Semi-Industrial (SI) no tratamento de águas oleosas. Mais especificamente a referida pesquisa abordou simulações da separação entre água e agregados estáveis, compostos por microbolhas envoltas por um filme oleoso proveniente do contato com gotículas de óleo. A densidade desses agregados, geralmente desconhecida e difícil de ser medida, foi estimada combinando as propriedades teóricas com a eficiência total de remoção do material oleoso, obtido de forma experimental. Para realização das simulações, foi utilizada a ferramenta de estudo de partículas presente no software Solidworks denominada de Flow Simulation. A estratégia proposta foi de menor esforço computacional para o hardware e relativa precisão, visto que se utilizou de um modelo fluidodinâmico homogêneo. Verificou-se, que o perfil fluidodinâmico de distribuição dos particulados, dividido em seis cenários, de acordo com a concentração do efluente na alimentação do sistema, apresentava eficiência próxima do aferido experimental, principalmente para cenários com maior teor de material oleoso, em que a maioria dos agregados formados são constituídos de particulados na faixa de 80 a 40 μm de diâmetros.