Modelagem matemática do processo de oxidação química na remediação de solo tropical contaminado por tolueno

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dc.contributor.advisorFreitas, Juliana Gardenalli de [UNIFESP]
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9021997241840860pt_BR
dc.contributor.authorRibeiro, Gabriel Ferreira [UNIFESP]
dc.contributor.authorLeme, Isabela Pinheiro [UNIFESP]
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/3772157331890075pt_BR
dc.coverage.spatialDiademapt_BR
dc.date.accessioned2020-12-21T17:05:47Z
dc.date.available2020-12-21T17:05:47Z
dc.date.issued2020-10-15
dc.description.abstractA utilização da técnica de Oxidação Química In Situ (ISCO) para remediação de áreas contaminadas vem ganhando cada vez mais importância, contudo a obtenção de dados para a otimização do emprego desta técnica pode ser muito trabalhosa em estudos experimentais. Uma forma de auxiliar os estudos de bancada é por meio simulações computacionais. Este trabalho teve por objetivo entender o funcionamento da ISCO em solos tropicais contaminados pelo LNAPL utilizando o persulfato como oxidante, por meio de um modelo matemático numérico (BIONAPL/3D) a partir de estudos realizados em bancada. Nestes estudos experimentais Latossolo Vermelho foi compactado buscando manter as caracteríscas próximas do natural encontradas na área de coleta, após isso foi simulado derramamento do LNAPL (tolueno + heptano) e posteriormente realizada a injeção do oxidante. Obteve-se uma boa aproximação para simulação da interação do oxidante com o solo na ausência do contaminante. Com relação as características do meio, o modelo mostra-se pouco responsivo à algumas características do solo como densidade aparente e dispersividade transversal horizontal e vertical. Por outro lado, o modelo mostra-se muito responsivo à condutividade hidráulica e dispersividade longitudinal. Estimou-se pelo modelo simulado um valor um pouco superior de dispersividade longitudinal, isso pode ocorrer pois a dispersividade é um parâmetro diretamente ligado ao grau de heterogeneidade e anisotropia do solo, assim o fato do modelo considerar um solo perfeitamente homogêneo pode influenciar nesse resultado. Com relação aos parâmetros de interação do persulfato com o solo, as plumas que mais se adequavam ao modelo experimental indicavam uma alta interação com o solo por meio dos coeficientes de decaimento e retardamento. Em relação ao contaminante, como o modelo não considera a migração em fase livre, optou-se por posicionar e dimensionar a área fonte de LNAPL no local onde foi verificada a ocorrência de concentrações acima da solubilidade efetiva de contaminante, posterior a infiltração. A pluma de contaminante do modelo simulado apresenta um formato uniforme, diferente do experimental, ocorrendo provavelmente devido à homogeneidade do solo na simulação. Quanto aos parâmetros que exercem grande influência no contaminante, o modelo apresentou alta sensibilidade em relação ao coeficiente de distribuição. Para a reação de degradação do tolueno, não foi possível atingir uma boa calibração, porém, acredita-se que melhores aproximações pudessem ser estimadas com um maior número de simulações. O modelo possui um potencial para aplicações práticas, para otimizar o processo da ISCO, no entanto é fundamental a determinação das propriedades do campo.pt_BR
dc.description.abstractThe use of the In Situ Chemical Oxidation (ISCO) technique for the remediation of contaminated areas is gaining more and more importance, however, obtaining data for the use of this technique can be very laborious in experimental studies. One way to assist bench studies is through computer simulations, this work aimed to understand the functioning of ISCO in tropical soils contaminated by LNAPL using persulfate as an oxidizer, through a numerical mathematical model (BIONAPL/3D) based on bench studies. In these experimental studies Red Latosol was compacted in order to keep the characteristics close to the natural ones found in the collection area, after which LNAPL (toluene + heptane) spillage was simulated and the oxidant injection was subsequently performed. A good approximation was obtained when simulating the interaction of the oxidant with the soil in the absence of the contaminant. Regarding the characteristics of the environment, the model shows little responsiveness to some characteristics of the soil and environment such as apparent density, horizontal and vertical dispersiveness, which is consistent with reality. On the other hand, the model is very responsive to hydraulic conductivity and longitudinal dispersivity. A slightly higher value of longitudinal dispersivity was estimated by the simulated model compared to the experimental model, this may occur because the dispersivity is a parameter directly linked to the degree of heterogeneity and anisotropy of the soil, thus the fact that the model considers a perfectly homogeneous soil can influence that outcome. Regarding the parameters of interaction of persulfate with the soil, the plumes that best suited the experimental model indicated a high interaction with the soil through the decay and retardation coefficients, showing good sensitivity of the model in relation to the decay and delay parameters. Regarding the contaminant, it was observed that the model does not consider migration in the free phase, so it was decided to position and dimension the LNAPL source area in the place where the occurrence of concentrations above the effective contaminant solubility was verified, after infiltration. In addition, it is also noted that the contaminant plume of the simulated model has a uniform shape, probably occurring due to the homogeneity of the soil. As for the parameters that exert a great influence on the contaminant, the model presented a good approximation in relation to the distribution coefficient. For the degradation reaction, the Monod parameters were estimated taking into account the concentration of the LNAPL, but values that better represented the simulated to the experimental model were not reached, it is believed that better approximations could be estimated with a greater number of simulations. The model has a potential for practical applications, to optimize the ISCO process, however it is essential to determine the properties of the soil.pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)pt_BR
dc.description.sponsorshipIDFAPESP: 2011/12158-2pt_BR
dc.format.extent71 f.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.unifesp.br/handle/11600/58906
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de São Paulopt_BR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesspt_BR
dc.subjectSolos tropicaispt_BR
dc.subjectRemediaçãopt_BR
dc.subjectLNAPLpt_BR
dc.subjectOxidação químicapt_BR
dc.subjectÁguas subterrâneaspt_BR
dc.subjectTropical soilspt_BR
dc.subjectLNAPL remediationpt_BR
dc.subjectChemical oxidationpt_BR
dc.subjectGroundwaterpt_BR
dc.titleModelagem matemática do processo de oxidação química na remediação de solo tropical contaminado por toluenopt_BR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesispt_BR
unifesp.assessoresproreitoriasNão se aplicapt_BR
unifesp.campusInstituto de Ciências Ambientais, Químicas e Farmacêuticas (ICAQF)pt_BR
unifesp.departamentoEngenharia Químicapt_BR
unifesp.especializacaoNão se aplicapt_BR
unifesp.graduacaoNão se aplicapt_BR
unifesp.graduateProgramNão se aplicapt_BR
unifesp.knowledgeAreaOutrapt_BR
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