A cada dia a disputa pelo uso da água entre os diversos setores aumenta gerando sérios conflitos entre os usuários. Para minimizar a crise da água, tem-se desenvolvido técnicas, estudos, projetos e medidas que visem a proteção e conservação dos recursos disponíveis. Neste contexto, a possibilidade de substituição de parte da água potável, para usos menos restritivos, por uma de qualidade inferior está cada vez mais em evidência. No entanto, a falta de regulamentação específica sobre o assunto pode trazer conseqüências indesejáveis como riscos à saúde pública e ao meio ambiente, criação de práticas inadequadas; conflitos de competências e de interesses e, até, o descrédito da prática do reúso de água por parte da população. Este trabalho visa propor as variáveis de qualidade e seus respectivos limites para água de reúso urbano não potável de modo a garantir que esta prática seja viável e segura. Para tanto, são apresentados os potenciais usos urbanos da água de reúso e os riscos associados; as experiências internacionais e nacionais dos programas de reúso; a legislação e diretrizes existentes. Com base na pesquisa concluiu-se que a qualidade da água está relacionada aos perigos do reúso de água, contaminação química e contaminação microbiológica, sendo esta a mais relevante. Desta forma, definiu-se como variáveis de controle: os coliformes termotolerantes que indicam a contaminação por microorganismos patogênicos; de sólidos dissolvidos totais que causam danos materiais como incrustação e corrosão; da matéria orgânica que pode causar o ressurgimento dos microorganismos e aumentar o consumo do agente de desinfecção; da turbidez que interfere no processo da desinfecção; do cloro residual que deverá garantir a eliminação dos organismos patogênicos e garantir um residual para evitar o ressurgimento de bactérias. / Every day the dispute for the use of water between the sectors increases creating serious conflicts between the users. To minimize the water crisis, several options have been looked for through development of techniques, studies, projects and measures that seek the protection and conservation of the available resources. In this context, the possibility of replacing part of the potable water for one of lower quality is more and more in evidence. However, the lack of specific regulation on the issue can bring undesirable consequences as risk to public health and to the environment; creation of inadequate practices; conflicts of competences and of interests; and mainly the precipitate condemnation of water reuse from part of the population. This paper aims to propose the variables and quality of their water limits for urban non-potable reuse in order to ensure that this practice is feasible and safe. For that, are presented the potential uses of reuse water and the associate risks; the national and international experiences of reuse programs; the existing legislation and guidelines; and proposed quality criteria for the reuse water seeking a safe practice. Each one of these items will be evaluated and then the quality criteria will be proposed as well as their concentration for urban reuse. Based on the research concluded that water quality is related to the dangers of reuse of water contamination, chemical and microbiological contamination, which is the more relevant. Thus, it was defined as control variables of the limits of the thermotolerant coliforms that indicate the contamination by pathogenic microorganisms; of total dissolved solids that cause incrustation and corrosion problems; of organic matter that can cause the resurgence of the microorganisms; of the turbidity that interferes in the disinfection process; of the residual chlorine that must guarantee the elimination of pathogenic organisms.

O objetivo desta tese de doutorado foi desenvolver um novo método de geração de nanobolhas de ar (NBs) em meio aquoso via cavitação hidrodinâmica. Foram estudados os principais parâmetros envolvidos na formação e propriedades das NBs, e foram estudadas aplicações na remoção de poluentes aquosos e no reúso de água por flotação. A geração de bolhas foi realizada e comparada utilizando duas técnicas: a primeira inclui a pressurização em vaso saturador e despressurização de água saturada com ar em uma válvula agulha (escala de bancada); e a segunda, por uma bomba multifásica (cisalhamento de ar em rotor aberto) e passagem forçada (despressurização) da mistura ar/líquido em uma válvula de agulha (sistema semi-contínuo). Com estas técnicas, tanto microbolhas (MBs, 30-100 μm) como NBs (150-250 nm) foram geradas em concentrações diferentes que dependem da pressão de saturação (Psat) e da tensão superficial do líquido. Para a caracterização das NBs, um procedimento de separação foi conduzido, explorando o fato de que as MBs ascendem e colapsam na superfície do líquido, enquanto que as NBs permanecem em suspensão durante longos períodos. A distribuição de tamanho e a concentração de NBs (número por volume) foram medidas pela técnica NTA (nanoparticle tracking analysis). Foi observado que a concentração de NBs formadas após a despressurização do fluxo de água saturada é função da quantidade de ar dissolvido na água e aumenta com o tempo de saturação até atingir o equilíbrio em 30 min de saturação. A concentração de NBs mostrou-se inversamente proporcional à Psat utilizada, e a maior concentração de NBs (1,5 x 109 NBs.mL-1) foi obtida com Psat de 2,5 bar e uma tensão superficial da solução de 50 mN.m-1, obtida com 100 mg.L-1 de α-Terpineol. Nos estudos em sistema semi-contínuo, a geração de MBs (D32 = 70 μm) e NBs (D32 = 150-300 nm) de ar foi realizada em um skid (sistema protótipo) tendo como principais componentes do sistema de geração de bolhas por cisalhamento do ar e cavitação hidrodinâmica, uma bomba multifásica, uma válvula agulha e uma coluna cilíndrica. Para a caracterização das NBs, o skid foi operado com a recirculação de um volume fixo de 40 L de água deionizada (DI) em uma vazão de líquido de 1000 L.h-1, razão gás/líquido de 7,5% (v/v) e temperatura controlada (21°C ± 1). Contrariamente ao método em nível de bancada de geração de NBs pela despressurização de água saturada (em vaso saturador), na geração contínua com o skid, maiores concentrações de NBs foram obtidas com o aumento da Psat pela ocorrência de mecanismos de cavitação hidrodinâmica adicionais (cisalhamento) aos do primeiro método. No skid, foi observado que as NBs de ar são resistentes ao cisalhamento ocasionado pelos rotores da bomba e às altas pressões de operação (até 5 bar) ao longo dos ciclos de geração de bolhas. O tamanho médio das NBs permanece constante e a sua concentração aumenta em função destes ciclos, atingindo um valor máximo após 29 ciclos, dependente da Psat e da tensão superficial da solução. As maiores concentrações de NBs (4 x 109 NBs.mL-1) foram obtidas com o aumento da pressão (5 bar) e com a diminuição da tensão superficial (50 mN.m-1). Esses fenômenos podem ser explicados pela lei de Henry e pela menor energia requerida para formação de bolhas quando a tensão interfacial ar/líquido for menor e maior for a diferença de pressão da fase líquida com relação à pressão atmosférica. O diâmetro médio e concentração destas NBs não variaram significativamente em um período de 2 meses, o que demonstrou a alta estabilidade destas NBs em concentrações elevadas. Ainda, quando a bomba multifásica foi operada sem injeção de ar, foi observado o mesmo efeito de aumento de concentração de NBs em função do nº de ciclos de geração. Nestas condições, um aumento da velocidade de fluxo do líquido (de 67 para 127 m.h-1) e um aumento da turbulência na saída da válvula agulha potencializou a formação de cavidades e a formação de um maior número de NBs (até 70% maior). Com relação aos parâmetros de dispersão de ar, altos valores de holdup (percentagem em volume de ar no líquido) de ar e fluxo de área superficial de bolhas (Sb), importantes para a flotação, foram obtidos (6,8% e 235 s-1, respectivamente) em uma pressão de operação de 4 bar. Foram realizados estudos de remoção de íons Fe+3, na forma de precipitados coloidais e nanopartículas de Fe(OH)3 (pH 7) por flotação com MBs e NBs e com NBs isoladas; em baixas pressões de saturação (concentração mais alta de NBs); e em altas pressões (onde a concentração de NBs é menor). A utilização de uma alta concentração de NBs juntamente com as MBs geradas na flotação em uma Psat de 2 bar, foi responsável por uma remoção de Fe(OH)3 superior a 99% (residual = 0,9 mg.L-1) e uma redução de turbidez de 95% (residual = 0,6 NTU). A flotação com uma Psat de 4 bar é mais rápida em função deste maior arraste de agregados por MBs (velocidade média de ascensão de bolhas/precipitados = 0,07 cm.s-1). Os resultados se explicam em termos do aprisionamento ou oclusão das NBs nos precipitados coloidais e do grau de aeração (demonstrado em microfotografias). Como resultado, diminui a densidade relativa destes precipitados, inferior à da água. Estudos de remoção, por flotação com MBs e NBs, de dispersões oleosas de petróleo (com 30 g.L-1 de NaCl) foram estudados após a floculação com 5 mg.L-1 de uma poliacrilamida catiônica (Dismulgan) em pH 7. A melhor remoção de óleo (>99% de eficiência) foi obtida com uma pressão de saturação de 5 bar, pela redução do teor de óleo (concentração inicial = 334–484 mg.L-1 mg/L) na água tratada a < 1 mg.L-1. Adicionalmente, a flotação utilizando uma pressão de 3,5 bar permitiu a obtenção de uma água tratada com teores de óleo inferiores a 29 mg.L-1, meta técnica deste estudo por ser o limite de emissão em plataformas de petróleo para descarte de água produzida em alto mar. A flotação foi bastante rápida e seguiu um modelo de primeira ordem, com constante cinética de flotação de 1,3 e 1,8 min-1 para as Psat de 3,5 e 5 bar, respectivamente. A injeção de NBs isoladas em conjunto com MBs residuais (condicionamento) após a etapa de floculação com 1 e 3 mg.L-1 de Dismulgan aumentou a hidrofobicidade dos agregados, facilitando a adesão entre bolhas e flocos oleosos, e aumentando a eficiência geral do processo de flotação de 73 para 84%, e de 92 para 95%, respectivamente. A flotação com NBs isoladas em conjunto com MBs residuais obteve eficiências de remoção de óleo de 75 e 90%, com e sem NaCl (30 g.L-1), respectivamente. Acredita-se que nestes casos, as NBs se aprisionam e aderem como “pancakes” nas gotículas de óleo floculadas, formando flocos oleosos aerados. O estudo aplicado de floculação-flotação com bomba multifásica para geração de bolhas, associado à ozonização (processo FFO), no tratamento de efluentes e reúso de água na lavagem de veículos demonstrou como principais resultados que a água de reúso era clarificada (turbidez = 10 NTU), sem odor (sulfeto < 1 mg.L-1), sem risco microbiológico (E. coli < 1,8 NMP.100.mL-1) e sem formação de espuma (surfactantes = 1,3 mg.L-1). Uma avaliação de custos mostrou que o período de amortização do equipamento FFO em sistemas de reciclagem de água na lavagem de veículos é dependente principalmente da tarifa da água e da demanda diária de lavagens, podendo ser inferior a 1 ano em municípios brasileiros. Os resultados obtidos nesta tese permitiram aprimorar e determinar as condições ótimas de técnicas de geração de elevadas concentrações de NBs, extremamente estáveis e demonstraram o elevado potencial destas bolhas para viabilizar diferentes rotas de tratamento e aplicações no tratamento de efluentes líquidos e reúso de água por flotação. / The main objective of this doctoral thesis was to develop a new method of generating air nanobubbles (NBs) in aqueous solutions by hydrodynamic cavitation. The main parameters involved in the formation and properties of NBs were assessed and applications were studied in the removal of aqueous pollutants models for water reuse by flotation. The generation of bubbles was carried out and compared using two techniques; i. Pressurization in a saturator vessel and depressurization of air-saturated water in a needle valve (bench level); and ii. Using a multiphase pump (air shearing in an open imeller) and depressurization of the ar/liquid mixture in a needle valve (semi-continuous system). By using these techniques, both microbubbles (MBs 30-100 uM) and NBs (150-200 nm) were generated in different concentrations as a function of the saturation pressure (Psat) and surface tension (liquid/air). For the characterization of NBs, a separation procedure was conducted exploiting the fact that the MBs rise and collapse at the liquid surface, while the NBs remain in suspension for long periods. The size distribution and concentration of NBs (number by volume) were measured by the NTA (nanoparticle tracking analysis) technique. It was found that the concentration of NBs formed after depressurizing the saturated water flow is a function of the amount of air dissolved in the water and increases with the saturation time achieving equilibrium after 30 min saturation. The concentration of NBs was inversely proportional to the Psat values, and more NBs (1.5 x 109 NBs.mL-1) were obtained at Psat - 2.5 bar and at a surface tension of 50 mN.m- 1, obtained with 100 mg.L-1 of α-Terpineol. In the semi-continuous system, the generation of MBs (D32 = 70 μm) and NBs (D32 = 150-300 nm) of air was performed with in a system called in this thesis as skid; with a multiphase pump, a needle valve and a cylindrical column as main components. For the characterization of NBs, the skid was operated with recirculation of a fixed volume of 40 L of deionized (DI) water at a liquid flow rate of 1000 L.h-1, at a gas / liquid ratio of 7.5% and controlled temperature (21°C ± 1). Contrary to the method at bench level, the NBs generation by the depressurization of air-saturated water (in saturator vessel), with the skid, higher concentrations of NBs were obtained increasing Psat due to the hydrodynamic cavitation mechanism (air shearing) in comparison with the first method. In the skid, it was observed that air NBs are resistant to shearing caused by pump impellers and to the high operating pressures (up to 5 bar) throughout the bubble generation cycles. The size of the NBs remained constant and its concentration increases as a function of these cycles, reaching a condition of equilibrium after 29 cycles; this was dependent on Psat and the surface tension of the solution. The highest concentrations of NBs (4 x 109 NBs.mL-1) were obtained with increasing pressure (5 bar) and reducing of surface tension of water (50 mN.m-1). These phenomena can be explained by the Henry's Law and the lower energy required for bubbles formation when the interfacial tension (air / liquid) is smaller and the higher is the difference between the Psat and the atmospheric pressure. The mean diameter and concentration of these NBs did not vary significantly over a period of two months, which demonstrated the high stability of these concentrated NBs. Furthermore, when the multiphase pump was operated without injecting air, it was observed the same effect of increasing concentration of NBs along the generation cycles. Thus, a greater fluid flow rate (from 67 to 127 m.h-1) and the increase of turbulence at the outlet of the valve needle potentiated the formation of cavities and the generation of a greater number of NBs (up to 70% higher). With respect to air dispersion parameters, high holdup (percentage by volume of air in the liquid) and superficial area flow density (Sb) values, important parameters for flotation, were obtained (6.8% and 235 s -1, respectively) at a 4 bar operating pressure. Studies on the removal of Fe+3 ions, as colloidal precipitates and Fe(OH)3 (pH 7) nanoparticles were carried out by flotation with MBs and NBs and with isolated NBs; at low saturation pressures (higher concentration of NBs); and at high pressures (where the concentration of NBs is lower). The use of a high concentration of NBs, together with MBs in a Psat of 2 bar generated along with the flotation, was responsible for a Fe(OH)3 removal of > 99% (residual = 0.9 mg.L-1), a turbidity reduction of 95% (residual = 0.6 NTU). The flotation with a Psat of 4 bar is faster due to this increased entrainment of aggregates by MBs (average rising velocity of the bubbles/precipitates = 0.07 cm.s-1). The flotation with isolated NBs (or “floatation” by NBs entrapment and reduction of the relative density of aggregates), was responsible for the removal of up to 91% of the total iron content, which resulted in a final concentration of 2.7 mg.L-1 (feed iron content =30 mg.L-1). The results are explained in terms of the entrapment or occlusion of NBs in the colloidal precipitates and higher aeration degree (shown in the photomicrographs). As a result, it decreases the relative density of these precipitates, lower than the water´s. The removal of oil dispersions (30 g.L-1 NaCl), by flotation with NBs and MBs, was carried out after flocculation with 5 mg.L-1 of a cationic polyacrylamide (Dismulgan) at pH 7. The best oil removal (> 99% efficiency) was obtained at 5 bar by reducing the oil content (feed concentration = 334-484 mg.L-1) in the treated water to < 1 mg.L-1. Furthermore, it was obtained a treated water with an oil content lower than 29 mg.L-1, which was a technical goal of this study (emission limit) for produced water discharge at offshore oil platforms, by using a Psat of 3.5 bar. The flotation was very fast and followed a first order model with a flotation rate constant of 1.3 and 1.8 min-1 for Psat values of 3.5 and 5 bar, respectively. The injection of isolated NBs in conjunction with residual MBs (conditioning stage) after flocculation with 1 and 3 mg L-1 Dismulgan increased the hydrophobicity of the aggregates, thus facilitating the adhesion between bubbles and oily flocs and increasing the overall efficiency of the flotation process from 73 to 84% and from 92 to 95%, respectively. The flotation with isolated NBs in conjunction with residual MBs resulted in oil removal efficiencies of 75 and 90% with and without NaCl (30 g.L-1), respectively. It is believed that in these cases the NBs entrap and adhere as "pancakes" into the flocculated oil droplets, forming aerated oily flocs. The applied study of flocculation-flotation with multiphase pump, associated with ozonation (FFO process) for wastewater treatment and water reuse in vehicle washing, demonstrated as main results the clarification of the reclaimed water (turbidity = 10 NTU), which was odorless (sulfide <1 mg.L-1) without any microbiological risk (E. coli <1.8 NMP.100.mL-1) and with no foaming (surfactant = 1.3 mg.L-1). A cost assessment showed that FFO equipment amortization period in vehicle washing water recycling systems is dependent mainly on water prices and on the daily washes demand, and it may be less than 1 year in Brazilian municipalities. The results obtained in this thesis allowed to improve and determine the optimal process conditions for the generation of high concentrations of extremely stable NBs, and demonstrated the high potential of these bubbles to enable different routes of treatment and applications in wastewater treatment and water reuse by flotation.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:51Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2295_1.pdf: 7363929 bytes, checksum: 65907103fde73ef14107712b05d863de (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / O Arranjo Produtivo Local (APL) de Confecções de Pernambuco localiza-se em uma região de limitações hídricas, produzindo cerca de 15% das peças de jeans do país, onde também são realizadas as atividades de lavagem e tingimento. A demanda de água fica entre 50 a 300.000 L/mês, captados no rio Capibaribe, único manancial de abastecimento da região. Os processos físico-químicos (coagulação, floculação e sedimentação) são utilizados nas lavanderias para tratamento dos efluentes gerados. Foram estudadas três lavanderias (pequeno, médio e grande porte) de Toritama-PE, das quais foram coletadas amostras de água bruta utilizada pelas indústrias, efluente equalizado e efluente tratado. As coletas foram realizadas quinzenalmente, durante três meses e meio, em época chuvosa. Os resultados mostraram que a água bruta não atende aos limites para seu enquadramento como rio de águas doce classe 2. Os parâmetros analisados, após o tratamento físico-químico, indicaram que os efluentes saem das ETEs com teores fora do permitido para lançamento em termos de pH. As características do efluente tratado estão relacionadas tanto com a qualidade dos aditivos como com tipo de beneficiamento executado pelas lavanderias. Os parâmetros dos efluentes devem ser adequados à legislação. Isto pode ser conseguido com o aperfeiçoamento da operação da ETE e com a posterior implantação de tratamento complementar biológico. O reúso deve ser estimulado como forma de reduzir os custos com aquisição da água e o impacto ambiental do lançamento de efluentes

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:38:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo6259_1.pdf: 1202660 bytes, checksum: c76a99b7fdd4eff6b4156d62542566ee (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Este trabalho objetivou investigar, por meio de experimento em condições de campo, as alterações química e físico-hídrica de um Argissolo Amarelo Eutrófico típico e os componentes de produção da cultura do feijão caupi (Vigna unguiculata (L.) Walp), em resposta ao manejo de fertirrigação com efluente (ME) secundário de origem doméstica, comparando os resultados com aqueles obtidos com água de abastecimento (MA), em lisímetros de drenagem. As características químicas e físico-hídricas do solo monitoradas foram: pH, MO, P, K, Na, Ca+2, Mg+2, Fe, Cu, Zn, Mn, PST, RAS, densidade do solo, densidade das partículas, umidade volumétrica e resistência do solo a penetração. Na cultura do feijão ao final do ciclo foram avaliadas as seguintes componentes de produção: vagens por planta, grãos por vagem, peso de 1000 sementes, matéria seca total e produtividade. Ao final do experimento, verificou-se que a qualidade do tipo da água (efluente e água de abastecimento) usada na irrigação, considerando o possível problema de salinização do solo, os resultados mostraram que a água não apresentou nenhuma restrição de uso durante os meses referentes ao primeiro e segundo plantio. No entanto, o efluente apresentou restrições de ligeira a moderado durante os mesmos períodos. No que se refere aos riscos de redução de infiltração de água no solo, tanto a água como o efluente apresentou grau de restrição severo no inicio do primeiro plantio (Outubro); no restante do plantio, as restrições foram de ligeiro a moderado e severo , respectivamente. No segundo plantio a água teve restrição de ligeira a moderado , enquanto o efluente teve nenhuma restrição . Os valores baixos de RAS, devido às concentrações de Ca+2 e Mg+2, indicam que, tanto a água como o efluente pode ser manejado sem comprometer o solo. Quanto à toxicidade especifica, grau de restrição de ligeira a moderado e nenhuma foram atribuídos, na maior parte dos plantios, para água e efluente. Com referência ao Na+2, verificou-se que a concentração deste elemento foi em média, superior na primeira fase do plantio. O valor médio de pH na água e no efluente foi considerado normal para uso na irrigação. As concentrações médias de oligoelementos estão em conformidade com as diretrizes para uso na irrigação, por longos períodos. A aplicação de efluente secundário foi eficaz no suprimento das necessidades hídricas do feijão e, devido à sua composição química, possibilitou melhoria na fertilidade do solo e na oferta de macronutrientes. A lâmina acumulada nos dois períodos supriu a demanda de N. Em relação aos micronutrientes (Fe, Cu, Zn, e Mn), as lâminas não supririam as necessidades no solo, devido às baixas disponibilidades do Fe, Cu e Mn disponíveis. O manejo com efluente ME foi mais efetivo no aumento do pH do solo que o MC na maioria das profundidades monitoradas. Observou-se que ME foi mais efetivo no aumento do teor de Matéria Orgânica (MO) que os tratamentos que receberam MA. No que se refere ao teor de Fósforo (P) trocável, de maneira geral pôde-se verificar que o ME foi mais efetivo no aumento do teor de P disponível no solo do que os tratamentos com MA. Houve aumento do teor de Potássio (K+) trocável no solo em resposta a adoção dos dois manejos, sendo o efeito mais xi i pronunciado no MA. A adoção do ME diminuiu o teor de Sódio (Na+) trocável do solo nas faixas de profundidade de 0,0 0,40 m, fato decorrente da adição de Ca2+ e Mg2+, por meio da aplicação de calcário e de superfosfato simples (que contém de 18 a 20% de Ca2+). As chuvas ocorridas durante o ciclo vegetativo e ao final do plantio, também contribuíram para a diminuição do Na+ nas faixas de profundidade. O aumento do teor de Cálcio (Ca2+) trocável no solo foi mais efetivo com a adoção de ME que o MC; na maioria dos tratamentos com ME. O incremento de magnésio (Mg2+) trocável no solo ocorreu de forma mais expressiva no ME, evidenciando que a aplicação de efluente, pode ser uma alternativa de aporte de Mg2+ ao solo. Os resultados referentes à Percentagem de Sódio Trocável (PST) mostram que, de maneira geral, os tratamentos que tiveram manejo com água (MA) apresentaram valores de PST superiores aos tratamentos manejados com efluente (ME). A adoção do MA foi mais efetiva no aumento da RAS do solo que no ME. O aumento da RAS do solo, verificado em ambos os manejos, foi atribuído ao aumento da concentração de Na+ em relação à de Ca2+ e Mg2+. No que se refere aos micronutrientes no solo, notou-se que as concentrações de Fe Cu, ora aumentou e ora diminuiu. A concentração de Zn aumentou e a de Mn diminuiu. A densidade do solo e das partículas não sofreu interferência dos manejos ME e MA, no entanto a profundidade influenciou de forma discreta a porosidade total do solo. A resistência do solo à penetração foi mais efetiva no ME que no MA, proporcionando menores valores de resistência. Nos componentes de produção o tratamento T2 (E+NPK) apresentou maior produtividade. O tratamento T1 (E) apresentou uma produtividade 15% inferior a do tratamento T6 (A+NPK), indicando que o uso do efluente pode ser uma opção econômica onde a indisponibilidade de alguns nutrientes do solo pode ser corrigida com a oferta de nutrientes disponíveis no efluente

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:31Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9481_1.pdf: 16798777 bytes, checksum: eea751391287f24c722f07b32f0cb554 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Existe no mundo uma crescente competição, entre os diversos setores da sociedade, pelo uso da água onde a agricultura se apresenta como uma grande consumidora dos recursos hídricos disponíveis. Nesse contexto, é essencial a racionalização do uso desses recursos, de modo a favorecer a demanda de outros setores, principalmente o abastecimento público. Desde que realizada de forma controlada, a irrigação com efluentes de estação de tratamento de esgoto - ETE é uma prática muito atrativa, pois possibilita uma maior oferta de água para fins mais nobres, além de fornecer água e nutrientes essenciais aos cultivos agrícolas. Esse trabalho teve como objetivo geral fazer uma avaliação da produção de esgoto dos 122 municípios inseridos no semiárido pernambucano, como forma de viabilizar o planejamento estratégico na gestão dos recursos hídricos do Estado, com vistas ao reúso agrícola. Foram avaliados, principalmente, os municípios atendidos por serviços de esgotamento sanitário, destacando aqueles que contemplam o tratamento de esgoto, além das demais cidades não atendidas por esses serviços, em cenários populacionais e considerando os municípios de Petrolina, Pesqueira e Salgueiro como estudos de caso. A avaliação e proposição de formas de reúso agrícola, adaptadas às condições locais, foram subsidiadas através de dados secundários de consumo per capita de água e monitoramento de qualidade dos efluentes das ETEs existentes. Também foi observada, por meio de pesquisa de campo, o conhecimento de uma comunidade rural, quanto à prática do reúso agrícola; e a avaliação dos principais custos envolvidos na implantação de esgotamento sanitário, tratamento de esgoto e projeto de reúso agrícola. Os resultados mostraram que apenas 13 municípios apresentavam esgotamento sanitário, dos quais nove desses possuíam, além do sistema de coleta, o sistema de tratamento de parte dos esgotos produzidos. O custo para a instalação de um projeto de reúso agrícola foi de aproximadamente R$ 130,00 por habitante, que representou em torno de 17,5% do total investido em todo projeto de saneamento e reúso. O potencial de reúso agrícola do semiárido pernambucano poderá ser de 6.767 hectares irrigados com água residuárias, principalmente nos municípios do agreste pernambucano, possibilitando o aumento na produção de culturas como milho, feijão e algodão. A percepção da população rural avaliada mostrou uma aceitação para o cultivo e consumo de produtos através de reúso agrícola, sobretudo, com informações seguras da qualidade apropriada dos efluentes utilizados

Nesta tese, é apresentada uma revisão bibliográfica de reuso potável indireto e reuso industrial. Examina-se na prática dois estudos de caso, um de reuso industrial e um de reuso potável com aplicação para a Baixada Santista. O de reuso industrial refere-se ao projeto de fornecidmento de água oriunda da represa Billings, que com pequeno tratamento é oferecida às indústrias de Cubatão para fins não nobres como por exemplo, refrigeração, aquecimento a vapor, rega de jardins, abatimento de material particulado. etc. Quanto ao de reuso potável a apresentação se faz através de experimentos de laboratórios, examinando-se trihalometanos (THM) e o poder desinfetante de alguns produtos químicos após passagem da água por carvão ativado granular e outros tratamentos, e suas consequências na rede de abastecimento de água. Concluiu-se que o melhor ponto de instalação da captação para o abastecimento de água industrial fica entre os canais de fuga da usina Henry Borden, em Cubatão, por seu melhor desempenho econômico e pela possibilidade de atendimento no futuro a outras indústrias. Ainda, se comprovou a eficiência do carvão ativado granular na remoção dos precursores de THM e o baixo poder desinfetante da cloramina. / There is in this thesis, a small literature revision about the matter, mainly about indirect potable reuse and industrial reuse. In the practical part they are examined in two cases, industrial reuse and potable reuse, both for the Santos Basin. In the Industrial Reuse, there is a project to distribute industrial water to Cubatão industries, using water from Billings after a small treatment. This water is to be used in refrigeration of steel or to boil water to obtain steam or put in solid material to avoid air pollution, etc. In Potable Reuse, there are many laboratory experiences about THM and desinfection by many chemical products and their consequences in distribuition of water. In conclusion, the best place for ínstalation of the collection of water is located between the Henry Borden Power Plant Channels, in Cubatão, for it\'s superior economic performance and for the possibility to support other industries in the future. It has already confirmed the efficiency of the granular activated carbon to remove THM precursors and its inability to desinfect ammonia chlorine.

Submitted by Andreia Aparecida Ferreira Da Silva (profandreiabio@hotmail.com) on 2018-06-26T13:43:36Z No. of bitstreams: 1 TESE_ANDREIA_A.FERREIRASILVA.pdf: 4770489 bytes, checksum: f664d8da99aa8bb3ae1e784fb102bcdb (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Lucia Martins Frederico null (mlucia@fca.unesp.br) on 2018-06-26T16:27:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_aaf_dr_botfca.pdf: 4770489 bytes, checksum: f664d8da99aa8bb3ae1e784fb102bcdb (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-26T16:27:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_aaf_dr_botfca.pdf: 4770489 bytes, checksum: f664d8da99aa8bb3ae1e784fb102bcdb (MD5) Previous issue date: 2018-05-07 / Dentre as alternativas propostas para conter a crise hídrica, está à utilização de esgoto doméstico tratado (EDT) na agricultura, sendo esta uma proposta eficiente na preservação dos recursos naturais disponíveis tanto qualitativa quanto quantitativamente. O presente trabalho objetivou avaliar os parâmetros químicos do solo cultivado com laranjeiras e irrigado com esgoto doméstico tratado via gotejamento superficial e subsuperficial. As avaliações foram conduzidas na Fazenda Lagoa Bonita/UNASP em Engenheiro Coelho, SP. O delineamento experimental utilizado foi em faixas de cultivo no esquema de parcelas subdivididas, o experimento constituído por 5 tratamentos com 5 repetições, totalizando 25 unidades experimentais. Nas parcelas foram avaliadas as duas qualidades de água (esgoto doméstico tratado – EDT, e água de reservatório – AR) e nas subparcelas o sistema de gotejamento superficial, o sistema de gotejamento subsuperficial; e a testemunha sem irrigação. Foram realizadas análises de solo, água de reservatório e EDT e também dos frutos para verificação das características químicas e de produtividade. O tratamento irrigação subsuperficial com aplicação de água foi o que apresentou as maiores médias para o pH, Ca na profundidade de 0,20 m, Mg nas profundidades de 0,20 e 0,40m também MO. O tratamento irrigação subsuperficial com aplicação de efluente apresentou as menores médias para o pH, Ca e Mg nas profundiades de 0,20 e 0,60m. O tratamento sem irrigação apresentou as maiores médias para o NO₃⁻, S, Zn e B e o tratamento subsuperficial apresentou as maiores médias para NH₄⁺e Mn. Há que se considerar que durante o ciclo da cultura houve um grande volume de precipitação que pode ter interferido diretamente na movimentação dos nutrientes no solo e consequentemente afetado a produtividade da planta. A aplicação do efluente quando comparado a água apresentou as maiores médias para as variáveis: NH₄⁺, Cu, Zn, Fe e Mn. O presente trabalho apresentou resultados promissores em relação à irrigação da cultura da laranja com EDT via irrigação superficial e subsuperficial, porém sugere-se, trabalhos futuros, estudos em longo prazo que detalhem de forma mais minuciosa o balanço de nutrientes realmente aplicados no solo.

A escassez de água, o alto custo do tratamento de efluentes e a iminente cobrança pelo uso e descarte da água vêm preocupando a sociedade e incentivando pesquisas na área de otimização do uso da água e minimização de efluentes. O setor industrial é um dos setores que mais tem se preocupado e se empenhado em encontrar soluções para este problema, pois vivencia os dois problemas ao mesmo tempo, a alta demanda de água e o tratamento dos efluentes gerados. É neste contexto que este trabalho se insere, através de um estudo de caso na Companhia Petroquímica do Sul (Copesul), mais especificamente no setor de utilidades. Neste estudo, foi feita uma análise dos principais processos envolvidos, desde a captação da água até seus consumidores finais, para a identificação da demanda de água e dos locais com maior potencial de reaproveitamento. Para tanto, foi necessária a realização de um balanço hídrico da unidade de tratamento de água usando combinações de dados de planta, estimativas e medições em campo, que foram ajustados através de reconciliação de dados. Os resultados obtidos para esta primeira etapa foram satisfatórios, obtendo uma redução do consumo de água estimada em 40 m3.h-1 e economia anual com o tratamento da água e efluentes de aproximadamente R$ 80.000,00. Também foram apresentadas duas propostas de configurações na planta para a aplicação destas alternativas de reaproveitamento. Numa segunda etapa, realizou-se um balanço de massa e energia para a torre de resfriamento, objetivando reduzir tanto o consumo de água de reposição como o descarte de efluente. O potencial de redução obtido na taxa volumétrica de purga do sistema, considerando apenas o efeito evaporativo e estado estacionário, foi estimado em 20 %. As iniciativas de reuso das águas de lavagem e enxágüe dos equipamentos, bem como da otimização do sistema de resfriamento, conduzem a uma redução da demanda de água e da geração de efluentes, trazendo benefícios econômicos e ambientais para a indústria.

Com a poluição dos recursos hídricos e o substancial aumento do custo com água, o reúso da água tornou-se uma alternativa a ser considerada nas operações industriais. Essa iniciativa pode auxiliar na busca de uma solução para problemas de escassez de recursos hídricos e na diminuição de custos operacionais das empresas. O problema a ser abordado neste estudo está relacionado com as dificuldades técnicas do tratamento de efluentes para atingir a qualidade necessária ao reúso da água e a necessidade de atender os padrões de lançamento de efluentes estabelecidos pela legislação ambiental tendo em vista a impossibilidade de reúso total do efluente tratado. O principal objetivo deste trabalho foi estudar a remoção de poluentes gerados em uma indústria metal-mecânica por meio de plantas aquáticas em escala piloto e industrial e avaliar o potencial de reúso do efluente como água industrial em diferentes aplicações (descarga de vaso sanitário, irrigação paisagística, torre de resfriamento, lavagem de equipamentos, usinagem de peças e água de incêndio). Para este estudo foram projetadas e construídas uma planta piloto e outra planta em escala industrial em uma empresa situada na região metropolitana de Porto Alegre. O sistema foi constituído por um banhado construído como sistema terciário para simular as condições de tratamento do efluente industrial. As macrófitas foram acondicionadas em tanques de polietileno com capacidade total de 1 m3 considerando o tratamento de efluente de 2 m3/dia. O efluente circulou com um fluxo sub-superficial horizontal através da matriz porosa de areia grossa e brita, na quais estavam presentes as raízes das macrófitas das espécies Junco (Scirpus sp.) e Taboa (Typha sp.). A planta em escala industrial foi executada seguindo os mesmos padrões da planta piloto, porém, com algumas modificações. A planta industrial é constituída de 4 lagoas de fluxo sub-superficial horizontal com dimensões idênticas de 11,50 m de largura, 7,0 m de comprimento e 0,8 m de profundidade útil; camada suporte composta de brita zero; construção das lagoas com argila compactada; uso das espécies Junco (Scirpus sp.) e Taboa (Typha sp.) nas quatros lagoas de forma intercalada; estação de bombeamento e rede para o reúso do efluente tratado. O estudo de tratabilidade da planta em escala piloto e industrial foi realizado por monitoramento dos parâmetros físico-químicos e biológicos. Mesmo com algumas variações de carga e problemas operacionais, o sistema apresentou um comportamento adequado para a remoção de poluentes na planta piloto/ industrial, cujos resultados médios de eficiência de remoção foram de 73%/49%, 61%/42%, 56%/46%, 54%/49%, 57%/46% e 66%/69% de fósforo total, NTK, NH4-N, DQO, DBO, SS, respectivamente. As análises da camada suporte em conjunto com o sistema radicular e parte aérea apontam um possível potencial de emprego destes resíduos no solo como adubo devido a sua composição. O sistema de tratamento com banhado construído para reúso da água mostrou ser efetivo para redução de custos cujo período de payback médio é de 4,5 anos. Durante o experimento foi possível verificar que o reúso de água consiste em uma estratégia de sustentabilidade para redução do consumo de água potável (economia de 18 % em média e 44% máxima do consumo total). / With the pollution of water resources and the substantial increase in the cost of water, water reuse has become an alternative to be considered in industrial operations. This initiative can support in finding a solution to problems of scarcity water resources and minimizing operating costs in the companies. The problem to be considering in this study is related to the technical difficulties of treating effluent to aiming the quality necessary for water reuse and the need to reach effluent discharge standards set by environmental legislation considering the impossibility of total effluent treated reuse. The objective of this work was to study the pollutants removal generated in a metalworking industry effluent by aquatic plants in pilot and industrial scales and evaluate the potential for effluent reuse as industrial water in different applications (flushing, landscape irrigation, cooling tower, vehicles washing, machining of parts and firefighting). A pilot plant was built in an industry consisting of a constructed wetland as a tertiary system to simulate the conditions of treatment of an industrial effluent. The macrophytes were conditioned in polyethylene tanks with a total capacity of 1 m3 foreseeing the treatment of 2 m3/day. The effluent circulated in a horizontal subsurface flow through a porous matrix of thick sand and gravel in which the roots of macrophytes of the species Reed (Scirpus sp.) and Cattail (Typha sp.) were developed. The industrial scale plant was executed following the same standards by the pilot plant with some modifications. The industrial plant was composed by four horizontal sub-surface flow lagoons with equal dimensions of 11m width, 7m length and 0.8m useful depth; a support layer composed by gravel; lagoons with compacted clay; Reed (Scirpus sp.) and Cattail (Typha sp.) aquatic plant were interchangeably introduced in the four lagoons; pump station and network of pipes for the reuse of the treated effluent. The study of the treatment was carried out by monitoring of the physical-chemical and biological parameters. Even though some operational load variations and operational problems, the system showed an adequate behavior for the removal of pollutants, in pilot and industrial scales whose the average removal efficiency results were 73%/49%, 61%/42%, 56%/46%, 54%/49%, 57%/46% e 66%/69%, respectively. The analyses of the support layer with the root system and aerial part of the plant pointed out a possible potential of use of these wastes in the ground as fertilizer due to its composition. The constructed wetland treatment system for reuse of water showed to be effective for reduction of costs and the payback is very attractive (4.5 years). During the experiment it was possible to verify that reuse of water is a useful sustainability strategy to reduction of utilization of drinking water in industrial operations (saving of 18 % in average and 44% maximum of total consumption).

Este trabalho teve como objetivo avaliar a aplicação da eletrodiálise reversa no tratamento de efluente final de refinaria para reuso em sistema de resfriamento. O estudo foi conduzido nas instalações da Refinaria Gabriel Passos (REGAP)- MG, com efluente real, proveniente da saída da Estação de Tratamento de Despejos Industriais (E.T.D.I.), e utilizando para os testes uma unidade-piloto de eletrodiálise reversa com capacidade de tratamento de 2 m3/h. A utilização do processo de dessalinização por EDR teve o objetivo de reduzir sólidos totais dissolvidos no efluente de aproximadamente 1.240 mg/L para 310 mg/L, o que equivale a cloretos de 460 mg/L e 100 mg/L respectivamente, para atingir a qualidade requerida para água de make-up da torre de resfriamento da REGAP. Inicialmente foi feita uma avaliação comparativa com o processo de osmose inversa, no qual foi constatada, com o uso da EDR, a maior continuidade operacional, menores problemas de incrustação e menor exigência para o pré-tratamento do efluente. No estudo com a EDR foram realizados testes variando-se a vazão, de 600 a 2000 L/h de produto; voltagem de 200 a 370V e número de estágios. Durante os testes foi realizado o monitoramento operacional e analítico da água de alimentação da EDR, do produto (solução diluída) e do rejeito (concentrado salino), sendo os dados avaliados e correlacionados para determinação da densidade de corrente, taxa hidráulica, eficiência e taxa de remoção de sais. A análise da formação de incrustações e deposições na superfície das membranas levou ao estabelecimento de um procedimento de limpeza química. O estudo foi conduzido de forma a obter a otimização da operação com rendimento necessário na remoção de sólidos dissolvidos, menor custo energético e de manutenção. Após os testes foi selecionada a condição otimizada da unidade piloto: módulo em 2 estágios, vazão de 1,1 m3/h e voltagem de 275V. Para este condição o consumo energético foi de 1,95 KWh/m3 de efluente tratado. Os resultados mostraram a viabilidade técnica-econômica do uso da EDR para remoção de sais de efluente final de refinaria para aplicação em reposição de sistemas de resfriamento. / This study aimed the evaluation of the application of electrodialysis reversal in final effluent treatment targeting the reuse in cooling towers. The study was done in Gabriel Passos Refinery (REGAP) - MG, with real effluent, from the Industrial Effluent Treatment Station (ETDI), and was held in a pilot plant of electrodialysis reversal with a treatment capacity of 2 m3 / h. The use of the desalination process with EDR target the reduction of total dissolved solids in the effluent of about 1.240 mg / L to 310 mg / L, equivalent to chlorides of 460 mg / L and 100 mg / L respectively, to reach the required quality of make-up water in the REGAP cooling tower. It was originally done a comparative evaluation with reverse osmosis process, another method of membrane desalination. Electrodialysis was selected because of its operating stability, less problems with scaling and fouling, dispensing the use of conditioning chemicals, and the requirement of a simpler pre- treatment The tests with EDR were carried out ranging the product flux for 600 to 2.000 L/h, the voltage for 200 to 370V and the number of hydraulic stages. During the tests were analyzed operational and analytical data in the EDR feed, product (diluted solution) and reject (concentrated solution), being the parameters analyzed and correlated to determine the current density, hydraulic rate, efficiency and salts removal rate. The analysis of fouling and deposition formation on the membranes surface led to an establishment of a chemical cleaning procedure. This study was conducted in order to obtain the operational optimizing with the necessary income to remove dissolved solids, with lower energy cost and maintenance. After the tests was selected the optimum condition for the pilot plant: stack in 2 stages, flow rate of 1.1 m3/h and voltage of 275V. In this condition the power consumption was 1.95 KWh/m3 of treated effluent. The results showed the technical and economic feasibility for the EDR in removing salts from refinery effluents for reuse in make up of cooling systems.