Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 804392 bytes, checksum: c59b269fae4711524aa78e01083fde7e (MD5) Previous issue date: 2002-02-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work presents a theoretical study of the thermal balance of a multiple effect desalting (MED) unit type horizontal tube with thin film, used as an alternative source of potable water. The operations principles of different desalting processes are presented and a thermal balance over a MED unit with 18 effects is done. The obtained results of distilled production and specific energy consummation are also presented for different operating conditions. In this work are show results about the influences of salt water heating conditions and the salt water volumetric flow. The results show a salt water conversion as desalting water between 22 and 30 %. / Este trabalho apresenta um estudo teórico do balanço térmico em um dessalinizador múltiplo efeito do tipo tubo horizontal com filme fino, usado como fonte alternativa de água potável. São apresentados os princípios de funcionamento de diferentes processos de dessalinização, sendo efetuado o balanço térmico de uma instalação de dessalinização MED de 18 efeitos. Os resultados obtidos, em termos de produção de destilado e de consumo de energia específica, também são apresentados para diferentes condições de operação. Apresenta-se ainda, resultados quanto à influência das condições de fornecimento de calor à água a ser dessalinizada, bem como a influência da sua vazão de abastecimento. Os resultados obtidos indicam uma conversão de água salobra em água dessalinizada da ordem de 22 a 30 %.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-05-11T00:11:45Z No. of bitstreams: 1 MANIZA SOFIA MONTEIRO FERNANDES LOPES – TESE(PPGEQ) 2017.pdf: 3583306 bytes, checksum: 5cb9a8ad6bd93dd659f061639f9baf25 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-05-11T00:11:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MANIZA SOFIA MONTEIRO FERNANDES LOPES – TESE(PPGEQ) 2017.pdf: 3583306 bytes, checksum: 5cb9a8ad6bd93dd659f061639f9baf25 (MD5) Previous issue date: 2017 / Capes / O crescimento populacional e aumento dos usos múltiplos da água vêm gerando uma pressão sobre os recursos hídricos superficiais e subterrâneos. Na região do Nordeste, a carência de água potável tratada, em função da escassez hídrica durante os longos períodos de estiagens, tem-se mostrado uma das fontes de problemas de ordem ambiental e socioeconômica. Os processos de dessalinização dessas águas vêm sendo uma das alternativas aplicadas para minimizar esses tipos de problemas, com o beneficiamento de água para as comunidades que não têm acesso a água potável. O presente trabalho tem como objetivo avaliar a eficiência das espécies de microalgas isoladas da região semiárida do Nordeste com a finalidade de “bio-dessalinização”, com a produção concomitante de biomassa de algas como fonte potencial de bioenergia. As microalgas foram cultivadas em meios aquosos com concentrações de sal de acordo com a classificação estabelecida pelo CONAMA 357/2005. Este estudo foi dividido em duas fases: a primeira avaliou o crescimento de cinco espécies de microalgas cultivadas em meio aquoso contendo diferentes concentrações de cloreto de sódio; na segunda fase, as duas microalgas apresentando maior tolerância a concentrações (CDM) foram selecionadas para avaliar a capacidade de dessalinização e a produtividade de biomassa concomitante no contexto da produção de bioenergia. As duas microalgas mais tolerantes ao sal das espécies testadas foram as Chlorella sp., que cresceram bem em meios com 10,0 g.L-1 de NaCl, e Scenesdesmus acuminatus, com 6,0 g.L-1 de NaCl. Analisando o desempenho do CDM utilizando membranas de osmose reversa na presença de Scenesdesmus acuminatus ou Chlorella sp. no compartimento catódico, houve uma remoção do íon cloreto no compartimento central da ponte salina de 64,15% e 60,15%, respectivamente. Ao usar membranas eletrodialíticas, as reduções foram de 49,9% e 43,75%, respectivamente. A produção de biomassa com Scenesdesmus acuminatus no compartimento catódico do CDM usando membranas de osmose reversa atingiu uma concentração de 8,00 x 107 células.ml-1 com uma concentração de lipídeos de 12,65% do peso seco celular. No caso da Chlorella sp., a biomassa total atingiu 8,70 x 107 células.mL-1, com um teor lipídico de 15,69% do peso seco celular. A CDM gerou uma tensão de aproximadamente 0,65 V para ambas as algas. Ao usar membranas eletrodialíticas no biorreator, Scenesdesmus acuminatus atingiu uma biomassa de células de 7.64x107 mL-1 e um teor de lipídeos de 12.17% do peso seco celular para uma tensão entre os dois eletrodos de 0.880V. A Chlorella sp. atingiu uma concentração de biomassa de 7,35 x 107 células.ml-1, com um teor de lipídeos de 12,20% de peso seco celular e tensão de 0,66 V. Para o experimento utilizando a água do poço e o efluente de fossa séptica, a CDM teve um desempenho satisfatório tanto com a membrana de osmose quanto com a eletrodialítica, alcançando 7,25x107 células.mL-1 e 7,48x107 células.mL-1, redução na condutividade de 54,60% e 21,98% e geração de tensão de 0,650 V e 0,690 V, e as concentrações de lipídeos foram de 12,3% e 9,8% respectivamente. Os resultados indicam que as microalgas tolerantes ao sal podem ser usadas no biorreator do CDM para fornecer dessalinização pelo menos parcial de águas salobras com a produção concomitante de biomassa de algas com elevadas concentrações de lipídeos importantes para a produção de biocombustíveis em pressões atmosféricas normais. A energia elétrica, embora com baixas tensões, também foi produzida. Outras investigações devem considerar a geometria do CDM, os tipos de eletrodos e a avaliação de microalgas potencialmente mais eficiente. / Population growth and the increasing multiple uses of water have generated pressures on surface and groundwater resources. This is particularly true in semi-arid regions such as northeast Brazil, where the shortage of drinking water due to water scarcity occurs during the long periods of drought and is one of the sources of environmental and socioeconomic problems. The desalination process of these waters has been one of the key alternatives used to minimize these types of problems with the provision of water for communities that do not have access to conventional drinking water supplies. The present work aims to evaluate the efficiency of microalgae species isolated from the northeastern semi-arid region for the purpose of “bio-desalination”, with the concomitant production of algal biomass as a potential source of bioenergy. The microalgae were cultured in aqueous media with salt concentrations above the maximum permissible value permitted according to the classification established by CONAMA 357/2005. This study was divided into two phases: the first involved evaluating the growth of five microalgae species isolated from the northeast region, cultured in aqueous media containing different concentrations of sodium chloride; in the second phase the two microalgae showing the most tolerance to elevated saline concentrations were grown in a Microbial Desalination Cell (MDC), to evaluate their desalination capacity and concomitant biomass productivity in the context of bioenergy production. The two most salt tolerant microalgae of the species tested were a Chlorella sp. which grew well in media with 10.0 g.L-1 of NaCl and Scenesdesmus acuminatus with 6.0 g.L-1 of NaCl. Analyzing the performance of the MDC using electro-dialytic membranes (ED), in the presence of Scenesdesmus acuminatus or Chlorella sp. in the cathodic compartment, there were reductions of the chloride ion in the central, “saline bridge” compartment of 64.15% and 60.15% respectively. When using ED membranes, the reductions were 49.9% and 43, 75% respectively. Biomass production with Scenesdesmus acuminatus in the MDC cathodic compartment using RO membranes reached a concentration of 8.00x107 cells.ml-1 with a lipid concentration of 12.65% of the cellular dry weight. In the case of the Chlorella sp., total biomass reached 8.70x107 cells.mL-1, with a lipid content of 15.69% of the cellular dry weight. The MDC generated a voltage of approximately 0.65V for both algae. When using ED membranes in the CDM, Scenesdesmus acuminatus attained a biomass of 7.64x107 cells ml-1 and a lipid content of 12.17% of the cellular dry weight for a voltage between the two electrodes of 0.880V. The Chlorella sp. attained a biomass concentration of 7.35 x 107 cells.ml-1, with a lipid content of 12.20% of cellular dry weight and voltage 0.66 V. In the MDC experiment using brackish well water in the central “salt bridge” compartment and septic tank effluent in the anodic compartment and Chlorella, algal cell density reached a concentration of 7.25x107 cells.ml-1 with the RO membranes and 7.48x107 cells.ml-1 with ED membranes with reductions in conductivity of 54.60% and 21.98% respectively. Lipid concentrations for Chlorella were 12.3% of the cellular dry weight using RO and 9.8% with ED membranes. The voltages generated in the MDC were similar to values of 0.650 V and 0.690 V for RO and ED membranes respectively. The results suggest that salt tolerant microalgae can be used in the MCD bioreactor to provide at least partial desalination of brackish waters with the concomitant production of algal biomass with elevated lipid concentrations important for biofuel production at normal atmospheric pressure. Electrical energy, albeit at low voltages, was also produced. Further investigations should consider MDC geometry, the use of other types of electrodes and evaluate other potentially more efficient microalgae.

O crescimento acelerado da população mundial e o consequente aumento da produção de bens de consumo tem impulsionado uma crise na disponibilidade de recursos naturais, principalmente os hídricos. Diante da escassez de recursos hídricos, processos de tratamento de efluentes industriais e domésticos que visam o descarte zero de líquido (ZLD - Zero Liquid Discharge) vêm sendo cada vez mais estudados. Atualmente, diversos processos têm sido empregados com este propósito. No entanto, ainda há a geração, juntamente com a água recuperada, de uma corrente composta por uma solução salina concentrada, cuja composição normalmente é constituída por diferentes tipos de sais inorgânicos. Uma das formas de alcançar o descarte zero de líquidos é por meio da implementação de um processo adicional de separação, sendo a cristalização evaporativa considerada viável para essa finalidade. O emprego deste processo é limitado ao controle das características morfológicas das partículas obtidas, visto que estas influenciam diretamente na efetividade de separação dos processos subsequentes à cristalização (filtração, centrifugação). Além disso, efluentes industriais são soluções complexas, e a utilização da cristalização envolve a presença de mais de um sal em solução (co-cristalização). Este processo é pouco investigado na literatura científica, logo, a determinação de condições de processos visando controlar a características destas partículas não é trivial. Neste trabalho, foram estudados o efeito da taxa de evaporação e da presença de sementes na morfologia, composição, tamanho e hábito de partículas de cloreto de sódio e sulfato de cálcio obtidas por co-cristalização evaporativa em bateladas. Os resultados serviram para a determinação de parâmetros de operação para a co-cristalização visando a obtenção de partículas com elevado tamanho médio e baixa dispersão de tamanhos. Taxas de evaporação elevadas favoreceram a obtenção de aglomerados de partículas. A presença de sulfato de cálcio em solução resultou em partículas maiores, menos polidispersas e com menor grau de aglomeração. Tal resultado foi considerado positivo, visto que, estas características são desejáveis para a separação dos cristais da solução mãe. Foi também observado que as sementes de hemihidrato atuam inibindo a aglomeração dos cristais de NaCl. O aumento da quantidade de sementes destes sais culminou na obtenção de partículas menos aglomeradas, porém houve um alargamento das distribuições de tamanho de partículas. Nos experimentos em que foram utilizadas sementes de ambos os sais, o mesmo efeito na aglomeração foi observado. Em todos os experimentos com semeadura de hemihidrato, foi observada a aglomeração deste sal com o NaCl, que foi intensificada com o aumento da taxa de evaporação e com o aumento da concentração de sementes. Foi identificada a possibilidade de recuperação de ambos os sais e obtenção - em determinadas condições - de mais de 90% do NaCl com até 99,50% de pureza. / The accelerated growth of the world population and the consequent increase in the production of consumer goods, has driven to a crisis in the availability of natural resources, especially water. Due to the scarcity of water resources, industrial and domestic wastewater treatment processes that aim the Zero Liquid Discharge (ZLD) have been increasingly studied. Nowadays, several processes have been used for this purpose. However, in all of them, there is still the generation of a brine composed of a concentrated salt solution, concomitantly with the recovered water, whose composition is normally constituted by different types of inorganic salts. One way to achieve the ZLD is through the implementation of an additional separation process, for which the evaporative crystallization is considered technically viable for this purpose. The use of this process is limited to the control of the morphological characteristics of the particles obtained, since this influences directly the separation effectiveness of the downstream processes to crystallization (filtration, centrifugation). Besides, industrial effluents are complex solutions and its crystallization involves the presence of more than one salt in solution (cocrystallization). This process is still not well investigated on scientific literature, thus, the determination of process conditions aiming to control the characteristics of these particles is not trivial. In this work, the effect of the evaporation rate and the presence of seeds on the morphology, composition, size and habit of sodium chloride and calcium sulfate particles obtained by batch evaporative co-crystallization were studied. The results were used to determine the operating parameters for the cocrystallization in order to obtain particles with high average size and narrow dispersion of sizes. High evaporation rates favored the obtaining of agglomerated particles. The presence of calcium sulfate in solution resulted in larger particles, less polydisperse and with less degree of agglomeration. Such result was considered positive, since, these characteristics are desirable for the separation of the crystals from the solution. Seeds of hemihydrate inhibited the agglomeration of the NaCl crystals. The increase in seed load of hemihydrate culminated in obtaining less agglomerated particles, but there was an increase in particle size distributions. In the experiments in which seeds of both salts were used, the same effect in the agglomeration was observed. In all experiments with seeds of hemihydrate, agglomeration of this salt with NaCl was observed, which was intensified with increasing evaporation rate and increasing seed amount. It was identified the possibility of recovery of both salts and, for certain conditions, obtaining more than 90% of NaCl with up to 99.50% purity.

Grande parte da população rural do Semiárido brasileiro sofre com problemas de acesso à água de qualidade. A exploração da água subterrânea representa uma das principais alternativas para o abastecimento dessa parcela da população, mas muitas vezes os poços perfurados encontram-se longe da rede elétrica. A região apresenta abundante recurso solar e, assim, essa dificuldade poderia ser contornada com a utilização de sistemas fotovoltaicos de bombeamento. Mas, além da questão da energia para o funcionamento dos sistemas de bombeamento, pelo fato da maior parte do Semiárido estar localizada sobre escudo cristalino, muitos poços apresentam água com altos níveis de salinidade, o que inviabiliza a utilização desses mananciais para o fornecimento de água potável ou faz com que a população rejeite seu consumo, por conta do gosto. O presente trabalho tem como objetivo verificar se a adaptação de sistemas de dessalinização de pequeno porte disponíveis comercialmente a sistemas fotovoltaicos domiciliares pode potencializar a difusão dos sistemas fotovoltaicos de bombeamento em poços de água com alto teor de sais dissolvidos e se essa opção pode representar uma alternativa de fornecimento de água para a população rural de áreas com problemas de salinização dos mananciais de abastecimento. A opção analisada consiste em um sistema duplo de fornecimento de água, com tratamento do tipo ponto de uso da água para consumo humano. Foi verificado que os sistemas de dessalinização atualmente disponíveis no mercado podem funcionar acoplados a geradores fotovoltaicos e utilizados para fornecimento de água potável a partir de água salobra. / Much of the rural population of the Brazilian Semiarid region suffers from problems related to access of improved water quality. The exploitation of ground water is the main alternative for water supply solutions regarding this population, but often the boreholes are away from power lines. The region has abundant solar source and therefore this problem could be overcome with the use of photovoltaic pumping systems. Beyond the issue of energy for operation of the borehole systems, considering that most of the semiarid region is located on crystalline shield, many boreholes have water with high level of salinity, which hinder their use for drinking water supply solutions, as the population rejects the water because of its taste. This study aims to determine whether the adaptation of commercially available small household desalinization systems adapted to photovoltaic systems can enhance the diffusion of photovoltaic pumping systems of boreholes with high concentrations of dissolved salt, by proposing this water supply solution as an alternative for water supply systems in rural areas with problems of salinization of the main water sources. The proposed technical solution consists of a dual water supply system with the use a point of use water treatment for human consumption. It was found that desalination systems available on the market can operate coupled to photovoltaic generators and used to supply drinking water from brackish water.

A escassez de água nos grandes centros urbanos deve se agravar nos próximos anos. Novas fontes de água são necessárias para suprir a demanda. Nas cidades não há disponibilidade de terrenos para construção de estações de tratamento de águas e esgotos convencionais. Por isso, são necessários novos processos de tratamento. Processos de separação por membranas como osmose reversa e eletrodiálise são usados na dessalinização de águas e efluentes. Para a realização do estudo foi montada unidade de eletrodiálise em escala de laboratório. Na montagem selecionaram-se equipamentos que fossem resistentes à salinidade das soluções. As bombas magnéticas deveriam, ainda, superar a perda de cargas causada pelas membranas. As membranas foram adquiridas no exterior; os equipamentos, no mercado local. Os experimentos foram realizados em duas etapas: exploratória e comparativa. Eles seguiram os planejamentos de fatorial e do tipo Doehlert, respectivamente. Estudou-se a dessalinização de soluções aquosas unitárias (NaCl, Na2SO4, MgCl2 e KCl), com salinidade similar à água marinha (3,5%). Obtiveram-se como respostas os fluxos de sal, de água e consumo de energia em função dos fatores envolvidos no processo. Análises estatísticas propiciaram relacionar os fatores estudados com os resultados empíricos. Os fluxos salinos são proporcionais às densidade de corrente aplicadas e não apresentaram diferenças significativas entre si. Observou-se que o fluxo de água é relevante pelo mecanismo de solvatação de íons removidos e pela osmose. O consumo de energia é proporcional à densidade de corrente e maior para os sais bivalentes. / Water shortage in urban centers is expected to get worse in the next years. New water sources are necessary to meet demand. At urban area there are no available lands to build conventional water and sewage treatment plants. Therefore, new treatment processes are needed. Membrane processes like reverse osmosis and electrodialysis are used in water and wastewater desalination. A lab-scale electrodialysis unit was assembled for the study, based on a stack of electrodialysis membranes and support components that are capable of resisting solution salinity. The membrane stack was imported; the other equipment, obtained locally. The experiments were divided in two phases: exploratory and comparative. The experiments followed factorial and Doehlert designs, respectively. The desalination of aqueous solutions containing different inorganic salts (NaCl, Na2SO4, MgCl2 e KCl) in seawater salinity (3.5% mass) was studied. The responses were the salt and water fluxes and energy consumption in function of the processes variables selected. By means of a statistical analysis, it was possible to obtain the correlations for the studied factors based on the experimental results. The salt fluxes are proportional to the applied current density and they are not significantly different for the salts included in the study. It was observed that the water fluxes are relevant due to solvation of removed ions and osmosis. The energy consumption is proportional to current density and is larger for bivalent salts.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-13T12:44:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissert_gustavo_silva_PROTEN_2012.pdf: 1309861 bytes, checksum: 6a0a8d6c2de4ec3b485fa51e8293cfc1 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-13T12:44:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Dissert_gustavo_silva_PROTEN_2012.pdf: 1309861 bytes, checksum: 6a0a8d6c2de4ec3b485fa51e8293cfc1 (MD5) Previous issue date: 2012-03-08 / CNPq e CAPES / Neste trabalho analisa-se o comportamento dos parâmetros fator de polarização e coeficiente de permeabilidade de um sistema de osmose reversa (OR) acionado por uma fonte de alimentação variável como, por exemplo, um gerador fotovoltaico. No processo de OR as condições de entrada determinam o fluxo de água permeada. Em sistemas ligados à rede elétrica convencional, as condições iniciais são fixas. Porém em sistemas de OR alimentados por geradores FV sem baterias, além da variação das condições internas, são introduzidas variações na vazão e pressão de entrada e, consequentemente, na vazão e salinidade do permeado. As variações de vazão e pressão produzidas pela fonte resultam em variações dos parâmetros que regem o processo: a) O coeficiente de permeabilidade (Kper) que expressa a maior ou menor capacidade que a membrana tem de permitir que as moléculas, neste caso de água, se difundem através dela e b) O fator de polarização (fp), que produz uma diminuição do fluxo do permeado devido à acumulação de íons na parede da membrana. Na maioria dos trabalhos que permitem simular o comportamento de sistemas de OR esses parâmetros são considerados constantes. Neste trabalho foram realizados experimentos em um sistema de OR configurado para operar com um gerador FV. Entretanto, no intuito de manter o controle sobre as condições operacionais dos ensaios, um conversor de frequência ligado à rede elétrica foi empregado para simular o comportamento do gerador fotovoltaico. Dois procedimentos foram utilizados para a determinação dos parâmetros fp e Kper. No primeiro, equações disponíveis na literatura para o cálculo desses parâmetros, a partir da vazão de permeado, foram utilizadas para estimar os parâmetros (fp e Kper). Um modelo de desempenho do sistema de OR desenvolvido no Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas de Energia da Universidade Federal de Pernambuco (FAE-DEN-UFPE) foi utilizado para estimar a vazão de permeado. Nesse caso, apenas condições de entrada do sistema (vazão, pressão, salinidade) são necessárias. No segundo procedimento, os parâmetros (fp e Kper) foram obtidos pelo método denominado de “extração de parâmetros”. Uma comparação entre a vazão de permeado calculada (por meio do mesmo modelo do sistema OR citado anteriormente) e a experimental, que permanece invariável, permite estimar os valores de fp e Kper que minimizam os desvios entre os valores calculados e os valores experimentais. Uma análise dos resultados obtidos para os parâmetros, fp e Kper, por meio de ambos os procedimentos, para o sistema operando em condições variáveis mostrou que a pressão transmembrânica é a variável que permite uma melhor representação do comportamento desses parâmetros. Duas expressões provenientes do ajuste das curvas de fp e Kper em função da pressão transmembrânica foram propostas para o sistema de OR estudado. A validade da utilização das expressões foi verificada com um segundo conjunto de dados experimentais. Para verificar os benefícios da utilização de parâmetros variáveis na determinação do comportamento do sistema foram realizados cálculos da vazão do permeado obtida com os dois procedimentos propostos e comparados com o caso em que Kper e fp são considerados constantes para todas as pressões. Os resultados mostram que os desvios entre os valores da vazão de permeado estimados e experimentais diminuem drasticamente quando as variações de Kper e fp são introduzidas. Desvios médios de até 23% foram observados para elevados valores de salinidade quando Kper e fp são considerados fixos e desvios médios menores que 2% quando utilizados os parâmetros variáveis.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-10-11T14:44:47Z No. of bitstreams: 1 Ricardo Andrade Wanderley.pdf: 1025084 bytes, checksum: 6e914f9adffda90721f08f0275a3264c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T14:44:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ricardo Andrade Wanderley.pdf: 1025084 bytes, checksum: 6e914f9adffda90721f08f0275a3264c (MD5) Previous issue date: 2009-07-29 / The use of waters under appropriate conditions of management should not offer great problems for irrigation. In the semi-arid area of the Brazilian Northeast that presents a hydrological deficit, the inadequate management of the irrigation practice, allied to the incomplete leaching and to the intense evaporation, result in an increasing of the salts in the surface and/or undersurface layers of the soil due to the insufficient salt balance commonly verified in those areas. In this way, aiming to evaluate the soil salty process of the Moxotó – PE irrigation project, submitted to the application of both rejects of desalt machine and of desalt machine after use in the lettuce cultivation in the nutrient laminate flow (type NFT) as a hydroponic technical system, it was realized an experiment in soil columns installed in the Soil Mechanic and Residue Use Laboratory of the Universidade Federal Rural de Pernambuco. The treatments were delineated in a randomized blocks with factorial arrangement of two soils (clayly and sandy), two types of reject (reject of desalt machine and reject of the hydroponic system) and five salty concentrations (0,53; 1,16; 1,90; 3,52; 4,60 dS m ֿ¹), with three replicates. The evaluated components in the extract of the saturated paste were the electric conductivity (EC), soluble cations and the relationship of sodium adsorption relationship (SAR). In the leached solution it was determined the electric conductivity, the soluble sodium, the pH. The calcium, magnesium and potassium soluble concentrations increased independently of the quality of the reject used, and this increasing was proportional at the electric conductivity levels applied. The use of the irrigation volumes equivalent to three volumes of pores, using rejects both of desalt machine and of hydroponic system didn't provide the neither salty process nor sodium process of the soils studied (EC > 4,00 dS m-¹ and SAR > 13). The drainage water was characterized as a material potentially pollutant in terms of the concentration of soluble salts, verifying decreasing in the saturated hydraulic conductivity values of the soils. / O uso de águas sob condições adequadas de manejo não deveria oferecer maiores problemas para irrigação. Na região semi-árida do Nordeste brasileiro que apresenta um déficit hídrico, o manejo inadequado da prática da irrigação, aliada à lixiviação incompleta e a intensa evaporação, resulta num aumento dos sais nas camadas superficial e/ou subsuperficial do solo em decorrência da insuficiência do balanço de sais comumente verificado nessas áreas. Desse modo, objetivando avaliar o processo de salinização de solos do perímetro irrigado do Moxotó–PE, submetidos a aplicação de rejeito de dessalinizador e rejeito de dessalinizador depois de ser utilizado no cultivo de alface no sistema hidropônico técnica do fluxo laminar de nutriente (tipo NFT), realizou-se um experimento em colunas de solo instalado no laboratório de Mecânica do solo e aproveitamento de resíduos da Universidade Federal Rural de Pernambuco. Os tratamento foram dispostos em um delineamento de blocos casualizados com arranjo fatorial de dois de solos (argiloso e arenoso), dois tipos de rejeito (rejeito de dessalinizador e rejeito da hidroponia) e cinco concentração salinas (0,53; 1,16; 1,90; 3,52; 4,60 dS m ֿ¹), com três repetições. Os componentes avaliados no extrato da pasta saturada foram a condutividade elétrica (CE), cátions solúveis e a relação de adsorção de sódio (RAS). No lixiviado determinou-se a condutividade elétrica, o sódio solúvel, o pH. A concentração de cálcio, de magnésio e de potássio solúveis aumentou independentemente da qualidade do rejeito utilizado, e este aumento foi proporcional aos níveis de condutividade elétrica aplicados. A utilização da lâmina de irrigação equivalente a três volumes de poros, utilizando rejeito de dessalinizador e de hidroponia não proporcionou a salinização e nem sodificação dos solos em estudo (CE > 4,00 dS m ֿ¹ e RAS > 13). A água de drenagem caracterizou-se como material potencialmente poluente em termos da concentração de sais solúveis, tornando-se impróprio para reutilização agrícola.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In order to solve scarcity of water in semi-arid regions, many technologies have been studied and tested, presenting positive and negative aspects for each application. In the last years, the Brazilian Government has been trying to supply the water demand of isolated communities of the semi-arid region through the installation of desalination equipments operating through reverse osmosis. However, a good part of the installed devices is out of use, due to maintenance problems. This study tries to point out an alternative of water production which requires simpler operation and maintenance, particularly without the use of filter elements. Solar distillation was used as technologic approach, specially because its characteristics are in agreement with the natural characteristics of insolation of the region. The system was proposed with the objective of supplying a familiar scale water demand and basically consists of a parabolic trough concentrator of solar radiation and a condenser. Through a preliminary economic evaluation, it was achieved a water cost of R$30,00/m3. / Buscando combater a escassez de água em regiões semi-áridas, muitas tecnologias vêm sendo estudadas e testadas, apresentando aspectos positivos e negativos para cada aplicação. Nos últimos anos, o Governo Brasileiro tem buscado atender a demanda de água de comunidades difusas do semi-árido através da instalação de dessalinizadores operando via osmose reversa. No entanto, boa parte dos dispositivos instalados encontra-se fora de uso, devido a problemas de manutenção. O presente estudo procura apontar uma alternativa de produção de água que requer uma operação e manutenção mais simples, particularmente sem o uso de elementos filtrantes. Foi utilizada a destilação solar como abordagem tecnológica, especialmente por esta ir ao encontro das características naturais de insolação da região. O sistema foi proposto visando o abastecimento em escala familiar e consiste basicamente em um concentrador da radiação solar em calha parabólica e um condensador. Através de uma avaliação econômica preliminar, chegou-se a um custo da água de R$ 30,00/m3.

O presente trabalho avaliou o desempenho de um sistema de pré-tratamento para água do mar constituído por um filtro lento de areia, com uma etapa prévia de filtração por um filtro de discos. O sistema demonstrou eficiência na remoção de fatores causadores de fouling em membranas de osmose reversa, removendo aproximadamente 97% dos sólidos suspensos totais presentes na água bruta, e gerando um filtrado com turbidez entre 0.1 e 0.2 UNT. As concentrações de microrganismos e AOC, principais fatores causadores da formação de biofouling, foram ambas reduzidas em cerca de 90%. Em sistemas de dessalinização de água do mar por osmose reversa, o pré-tratamento da água de alimentação constitui a principal estratégia no controle da formação do biofouling, que é gerado pelo estabelecimento de biofilmes sobre a superfície da membrana. A formação de biofouling gera impacto no desempenho do processo de osmose reversa e nos custos de operação. / This study evaluated the performance of a pretreatment system for seawater comprising of a slow sand filter, with a preliminary stage of filtration by disc filtration system. The system proved to be efficient in removing factors causing fouling in reverse osmosis membranes removing around 97% of the total suspended solids present in the raw water, and yielding a filtrate with turbidity between 0.1 and 0.2 NTU. The bacterial concentrations and AOC, main factors causing biofouling formation, were both reduced by about 90%. In seawater reverse osmosis systems, pretreatment of the feeded water is the main strategy to control biofouling, which is formed by the establishment of biofilms on a membrane surface. The biofouling formation produces an impact in the performance of the reverse osmosis process and operating costs.

No presente trabalho foram avaliados processos alternativos de dessalinização visando a recuperação e reuso da água contida em salmouras concentradas, sendo o processo de cristalização assistida por destilação por membranas (MDC) investigado com profundidade. Foi desenvolvido um modelo diferencial para o processo de destilação por membranas por contato direto (DCMD), contemplando métodos termodinâmicos rigorosos para sistemas aquosos de eletrólitos fortes, bem como mecanismos de transferência de calor e massa e efeitos de polarização de temperatura e concentração característicos deste processo de separação. Com base em simulações realizadas a partir do modelo matemático assim desenvolvido, foram investigados os principais parâmetros que influenciam o projeto de um módulo de membranas para DCMD. O modelo foi posteriormente estendido com equações de balanço de massa e energia adicionais para incluir a operação de cristalização e desta forma representar o processo de MDC. De posse dos resultados das simulações e do modelo estendido, foi desenvolvido um método hierárquico para o projeto de processos de MDC, com o objetivo de conferir características de rastreabilidade e repetibilidade a esta atividade. Ainda a partir do modelo MDC foram discutidos aspectos importantes em MDC como a possibilidade de nucleação e crescimento de cristais sobre a superfície das membranas, bem como o comportamento do processo com sais com diferentes características de solubilidade e largura da zona metaestável. Verificou-se que para sais cuja solubilidade varia muito pouco com a temperatura e que possuem zona metaestável com pequena largura, caso do NaCl, a operação com resfriamento no cristalizador não é viável pois aumenta excessivamente o consumo energético do processo, sendo nesses casos preferível a operação \"isotérmica\" - sem resfriamento no cristalizador - e o convívio com a possibilidade de nucleação no interior do módulo. No extremo oposto, observou-se que para sais com grande variabilidade da solubilidade com a temperatura, um pequeno resfriamento no cristalizador é suficiente para garantir condições de subsaturação no interior do módulo, sem grande ônus energético para o processo. No caso de sais com pequena variabilidade da solubilidade com a temperatura, mas com largura da zona metaestável elevada, existe certo ônus energético para a operação com resfriamento do cristalizador, porém não tão acentuado como no caso de sais com zona metaestável estreita. Foi proposto um fluxograma alternativo para o processo de MDC, onde foi introduzido um circuito de pré-concentração da alimentação antes do circuito de cristalização, para o caso de alimentação com soluções muito diluídas. Este esquema proporcionou um aumento do fluxo permeado global do processo e consequentemente uma redução na área total de membrana requerida. Verificou-se que através do processo com préconcentração da alimentação de 5% até 10% em massa - no caso de dessalinização de uma solução de NaCl - foi possível reduzir-se a área total da membrana em 27,1% e o consumo energético específico do processo em 10,6%, quando comparado ao processo sem pré-concentração. Foram desenvolvidas ferramentas úteis para o projeto de processos de dessalinização por MDC em escala industrial. / Alternative desalination processes aiming at the recovery and reuse of the water contained in concentrated brines were evaluated, being the membrane distillation crystallization (MDC) process investigated in depth. A differential model for the direct contact membrane distillation (DCMD) process was developed for that matter, comprising rigorous thermodynamic methods for strong electrolytes, heat and mass transfer mechanisms and temperature and concentration polarization effects. Based on simulations from the mathematical model thus developed, the main parameters that influence the design of DCMD membrane modules were investigated. The model was further extended with mass and energy balance equations in order to consider the crystallization unit operation and thus suitably represent the MDC process. Based on the simulations results and the extended model, a hierarchical method was developed for the MDC process design, adding traceability and repeatability characteristics to the design activity. Important aspects of the MDC process such as the possibility of nucleation and crystal growth on the membrane surface, as well as the behavior of the process with salts presenting different solubility characteristics and metastable zone widths were further discussed. It was observed that salts presenting negligible temperature dependence regarding their solubility and small metastable zone widths (i.e. NaCl) do not favor the operation with cooling in the crystallizer due to excessive increase in energy consumption, being the isothermal operation more indicated in such cases even at the risk of nucleation inside the membrane module. On the other hand, it was noticed that for salts whose solubility is highly temperature dependent a slight cooling in the crystallizer is enough to assure subsaturated conditions inside the membrane module with minimal energy consumption increase. In the case of salts with low temperature dependence regarding solubility but with large metastable zone widths, the operating strategy of applying cooling in the crystallizer may increase energy consumption but not as significantly as in the case of salts with small metastable zone widths. An alternative flowsheet for the MDC process was proposed, where a pre-concentration loop was introduced before the crystallization loop, showing good results for dilute feeds since it takes advantage of the higher water activity and consequently higher transmembrane fluxes due to the lower concentration. It was perceived a 27.1% reduction in the required membrane surface and a 10.6% energy consumption reduction for the modified flowsheet with the pre-concentration loop, for a feed comprised of 5% of NaCl. Useful tools aimed for the design of industrial scale processes based on MDC were developed.