Construction and evaluation of hydrocyclones models for wastewater treatment.

Resumo: Neste trabalho foram construídos cinco tipos de hidrociclones, seguindo as geometrias recomendadas por Rietema (1961) e Bradley (1965), para avaliação da eficiência de separação de óleo emulsionado em água. O objetivo foi maximizar a eficiência do hidrociclone como prédepurador de águas residuárias. Emulsões de óleo em água e soluções com partículas de carvão e Sacaromyces cerevisiae foram mantidas num tanque de alimentação com agitador mecânico, para completa homogeneização das emulsões e suspensões. Os hidrociclones foram alimentados por meio de uma bomba centrífuga. Um dos hidrociclones tinha uma parte cônica no topo, sem a presença do tubo inserido na parte cilíndrica (CM1). Em um segundo modelo (CM2) foi introduzido uma rosca sem fim com onze passos, na parte cilíndrica do hidrociclone para aumentar o tempo de residência das partículas no campo centrífugo. O hidrociclone (CM3) foi diferenciado do CM2 pela inserção de um tubo cilíndrico na parte central. O hidrociclone (CM4) foi diferenciado do modelo de Bradley pela inserção de uma rosca sem fim. Também foi construído um hidrociclone modelo de Bradley para fins de comparação. Amostras foram coletadas na alimentação, underflow e overflow para posterior determinação da concentração de óleo emulsionado em água. O método de DQO, conforme descrito no Standard Methods, foi usado na determinação da concentração de óleo, usando uma curva padrão. A eficiência global do hidrociclone de Bradley foi maior que dos modelos CM1 e CM2, entretanto a eficiência global de separação desses hidrociclones operando sob condições de reciclo foi significativamente maior que em modo contínuo. O hidrociclone CM2 apresentou maior eficiência que o modelo CM1. O hidrociclone CM3 não apresentou diferença significativa de eficiência global em relação ao modelo tradicional de Bradley, apresentando eficiência global semelhante à do hidrociclone CM2 operando em sistema de reciclo, portanto em relação ao CM2, o hidrociclone CM3 foi um pouco mais eficiente. A eficiência global do hidrociclone CM4 foi semelhante à apresentada pelo hidrociclone de Bradley. Os hidrociclones estudados não foram eficientes para a concentração de células de Saccharomyces cerevisiae e nem na separação de finas partículas de carvão.Abstract: In this work five different hydrocyclones were constructed based on geometry recommended by Rietema (1961) and Bradley (1965), for evaluation of the efficiency to separate emulsified oil from water. Its aim was to maximize the hydrocyclone efficiency as wastewater pre-depurator. Oil-in-water emulsions and solutions with particles of coal and Sacaromyces cerevisiae in water were maintained in a agitate tank to ensure the complete homogenization of the emulsions and solutions. The hydrocyclones were feed through a centrifugal pump. One of the hydrocyclones has two conical parts and one cylindrical part (CM1). In a second model a static screw with eleven threads was inserted in the cylindrical part of the hydrocyclone to increase the course of the particles in the centrifugal field (CM2). The hydrociclone (CM3) was differentiated of CM2 for the insertion of a tube in its central part. The hydrocyclone (CM4) was constructed from Bradley model hydrocyclone for the insertion of a static screw with six threads. Also it was constructed a Bradley model for ends of comparisons. Samples of the water-oil emulsion were collected at the feed, underflow and overflow to determined the oil concentration. The COD test, as recommended by Standard Methods, was used to determine the oil concentration, after the sample dilution. The overall efficiency of separation oil of the Bradley model hydrocyclone was better than the hydrocyclones CM1 and CM2, therefore the overall efficiency of separation of these hydrocyclones operating in recycle was significantly higher than without recycle, under same operating conditions. The CM2 model had overall efficiency higher than the CM1 model. No higher significant difference was found with the increase of the power pump, as well as no higher significant difference of overall efficiency was found between CM3 and Bradley model hydrocyclones. The hydrocyclones studied cannot efficiently separate Sacaromyces cerevisiae or coal powder from water with high efficiencies