A Osmose Inversa (OI) é amplamente utilizada nos processos de desmineralização, onde são utilizados módulos espirais que após 3 a 5 anos de uso são descartados devido à queda de seu desempenho. Estes módulos ainda podem ser reaproveitados em tratamentos que não exijam um efluente final com qualidade tão elevada, como por exemplo, em correntes de reuso. Um efluente com potencial para ser reutilizado é a purga, a qual é drenada da bacia da torre de resfriamento com a finalidade de reduzir a concentração de sais e outras impurezas da água de recirculação. Estes processos industriais utilizam grandes quantidades de água, sendo de grande importância estudos que visem o seu reaproveitamento. Uma alternativa seria o tratamento desta corrente utilizando as membranas de OI descartadas, porém um fator limitante é a qualidade do efluente que irá alimentar os módulos de OI descartados, devido à pequena espessura dos canais de alimentação. A proposta deste trabalho foi ajustar o pré-tratamento para um sistema de filtração com membranas de OI descartadas com o objetivo de tratar e reutilizar a corrente de purga de uma torre de resfriamento, como água de reposição. Foram avaliados como pré-tratamentos processos de coagulação/floculação, filtração com filtro de areia,sorção com carvão ativado comercial e combinações destes. A avaliação da eficiência dos tratamentos foi realizada através de análises de pH, condutividade elétrica, turbidez, dureza total, DQO, sílica e SDI. Após cada pré-tratamento, o efluente tratado foi alimentado no sistema de OI, avaliando-se o fluxo de permeado, permeabilidade hidráulica, retenção salina e a propensão ao fouling, para, então, determinar a eficiência do tratamento proposto. O permeado foi analisado e os parâmetros foram comparados com a água de reposição utilizada na torre de resfriamento. Verificou-se que o melhor tratamento obtido foi utilizando a coagulação/floculação seguida do filtro de areia, apresentando SDI5 5,5 e turbidez de 0,3 NTU; o processo de sorção com carvão ativado não demonstrou bons resultados para as condições testadas. Através das análises das membranas utilizadas para as medidas de SDI e dos valores dos contaminantes presentes após os pré-tratamentos, pôde-se perceber uma diminuição de incrustações referentes aos teores de sílica e dureza, principais causadores de fouling, indicando uma melhora na qualidade da corrente de purga pré-tratada, que apresentou características adequadas para alimentação do sistema de OI. Ainda, as membranas de OI apresentaram uma retenção salina em torno de 97% e as análises dos permeados obtidos indicaram valores de contaminantes inferiores aos da água de reposição da torre, demonstrando a possibilidade de reutilização. / Reverse Osmosis (RO) is widely used in demineralization processes, where spiral wound modules are used, which after 3-5 years are discarded to lose their performance. However, these modules can be reused for treatments that do not require final effluent with so high quality. The blowdown is drained from the basin of the cooling tower in order to reduce the concentration of salts and other impurities from recirculating water. These industrial processes use large quantities of water, so it’s important to study reuse possibilities. An alternative would be treating this stream using RO discarded membranes, but some limiting factors are the quality of the feed water and the thin feed channels. Thus, the aim of the study is to set a pretreatment to a RO system that uses discarded membranes from the demineralization process to treat the blowdown stream of a cooling tower, with will reuse as make-up water. Steps of coagulation and flocculation, sand filter filtration, sorption with activated carbon and combinations of these were proposed as pre-treatments. Analysis of pH, conductivity, turbidity, total hardness, COD, silica and SDI were used to evaluate the efficiency of the pretreatments. After each proposed pre-treatment, the treated effluent was tested in RO system and the permeate flow, salt retention and hydraulic permeability were evaluated to identify the presence of fouling and the membranes performance. Also the permeate analysis were compared with the makeup water used in the cooling tower. The sand filter as only step treatment is not effective for good treatment of the stream, obtaining the best result when coupled with coagulation/flocculation process. The GAC had not shown good results for the tested conditions. RO discarded membranes presented high salt retention, about 97% and analysis of the permeates indicate the reuse possibility. Through MEV and EDS analysis of SDI membranes, we could notice a decrease of scale related to silica and hardness, which are the main cause of fouling, indicating an improvement of the quality of the treated stream, which presents suitable characteristics for feed RO systems with discarded modules.

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.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / This project presents a brackish water desalination plant via Reverse Osmosis (RO) powered by Photovoltaic Modules (PV) with Maximum Power Tracking (MPPT) and a self â regulating pressure valve. The developed unit is installed on Alternative Energy Laboratory (LEA), which is located on the campus of PICI at Federal University of CearÃ. To extract maximum power from the PV module a Buck type converter was developed for this application. The Incremental Conductance algorithms (IncCond) is used. The MPPT technique was simulated, tested and validated, showing an efficiency of 86.8%. An innovation in this plant is the use of a self-regulating pressure valve installed in the concentrate output, which ensures a smaller pressure and power variation in the pump that is responsible for pressurizing the water to the membranes. The technical feasibility of the RO plant is checked in two phases: one without the presence of the self- regulating pressure valve in the concentrated output and other with the self-regulating pressure valve in the concentrated output. The plant is tested for two salinity levels 1000 and 1500 mg/L of TDS (Total Dissolved Solids) levels. These salinity levels chosen are commonly found in most brackish water wells of the semi-arid region of Northeastern Brazil. For operation without selfregulating pressure valve the obtained average values are: recovery rate 8.03% (relation between permeate flow and feed water flow), 151.7 L of daily production of drinking water with 130 mg/L of TDS, specific energy consumption of 2.68 kWh/m3. For operation with self-regulating pressure valve the obtained average values are: recovery rate 8.14%, 175.3 L of daily production of drinking water with 120 mg/L of TDS, specific energy consumption of 2.56 kWh/m3. Thus the configuration system using the self â regulating valve showed better results / O presente projecto apresenta uma planta de dessalinizaÃÃo de Ãgua salobra por osmose reversa (OR) acionada por mÃdulos fotovoltaicos (FV) com seguimento de potÃncia mÃxima (MPPT - Maximum Power Point Tracking) e vÃlvula autoreguladora de pressÃo. A planta desenvolvida està instalada no LaboratÃrio de Energias Alternativas (LEA), situado no Campus do PICI da Universidade Federal do CearÃ. Para extraÃÃo da mÃxima de energia do mÃdulo FV foi desenvolvido um conversor do tipo Buck, usando a tÃcnica CondutÃncia Incremental (CondInc). A tÃcnica de MPPT foi simulada, testada e validada, apresentando uma eficiÃncia de 86,8% no seguimento do ponto de potÃncia mÃxima. Uma inovaÃÃo na planta proposta à o uso de uma vÃlvula autoreguladora de pressÃo instalada na saÃda do concentrado, que garante uma menor variaÃÃo de pressÃo e corrente eletrica na motobomba responsÃvel por pressurizaÃÃo da Ãgua para as membranas. A planta de OR foi testada em duas etapas: uma sem a presenÃa da vÃlvula auto-reguladora de pressÃo e a outra com a vÃlvula, para uma Ãgua de alimentaÃÃo entre os nÃveis de salinidade de 1000 e 1500 mg/L de STD (SÃlidos Totais Dissolvidos). Estes nÃveis de salinidade adotados sÃo geralmente encontrados em poÃos com Ãgua salobra do semiÃrido do Nordeste do Brasil e noutros casos maior 1500 mg/L de STD. Para a operaÃÃo sem a vÃlvula autoreguladora de pressÃo foram obtidos os seguintes valores mÃdios: taxa de recuperaÃÃo 8,03%, produÃÃo de Ãgua potÃvel de 151,7 L/dia com 130 mg/L de STD, consumo especÃfico de energia de 2,68 kWh/m3. Para a operaÃÃo com a vÃlvula autoreguladora de pressÃo foram obtidos os seguintes valores mÃdios: taxa de recuperaÃÃo 8,14%, produÃÃo de Ãgua potÃvel de 175,3 L/dia com 120 mg/L de STD, consumo especÃfico de energia de 2,56 kWh/m3. No entanto a configuraÃÃo da planta operando com a vÃlvula autoreguladora de pressÃo apresenta melhores resultados relativamente a operaÃÃo sem a vÃlvula.

O lixiviado de aterro sanitário é um efluente complexo de alta carga orgânica, composto basicamente de substâncias recalcitrantes, amônia e poluentes tóxicos. Quando descartado de forma inadequada nos corpos receptores, desempenha um papel significativo dentre os principais fatores causadores de danos ao meio ambiente. A tecnologia de separação por membranas consiste em uma alternativa atrativa no tratamento do lixiviado, pois é capaz de remover contaminantes que não são removidos por processos de tratamento convencionais. O presente estudo tem por objetivo a avaliação, em escala de bancada, do tratamento do lixiviado por processos de separação por membranas e o monitoramento de fatores de fouling e resistências nas membranas. O sistema de membrana fibra-oca de microfiltração de poli(éter-imida) foi testado a fim de promover o polimento final do tratamento do lixiviado. O resultado obtido de remoção de matéria orgânica, expressado em DQO, variou entre 14 e 43%, no entanto, esse sistema não foi eficiente na remoção de cor. Para a remoção de cor foram realizados ensaios em sistemas de osmose inversa e de eletrodiálise, no entanto, apenas o sistema de osmose inversa apresentou resultados positivos. Foi verificado que as características do lixiviado têm influencia na formação de fouling, reduzindo o fluxo de permeado e contribuindo para o aumento das resistências. O percentual médio de fouling observado foi de 53% e a resistência da membrana contribuiu com mais de 50% da resistência total do sistema. Os resultados comprovam que a implementação do sistema de membranas de microfiltração e osmose inversa, como polimento final no tratamento de lixiviado, seriam de grande valia, tanto para atender aos padrões mínimos de lançamento de efluentes previsto na legislação brasileira como para a preservação dos recursos hídricos. / Landfill leachate is a complex wastewater of high organic matter, composed basically of recalcitrant substances, ammonia and toxic pollutants. When leachate is improperly disposed in the receiving waters, it has a significant role among the main factors causing damage to the environment. The membrane separation technology is an attractive alternative in the treatment of the leachate, because it is able to remove contaminants that are not removed by conventional treatment processes. The present study aims to evaluate, using a bench scale system, leachate treatability by membrane separation processes and to monitor fouling factors and membrane resistance. The microfiltration system of hollow fiber membrane poly(ether-imide) was tested in order to promote leachate treatment. The result of organic matter removal, expressed in COD, varied between 14 and 43%, however, this system was not efficient to color removal. Tests were performed for color removal in a reverse osmosis and electrodialysis systems, however, only the reverse osmosis system showed positive results. It was found that the characteristics of leachate have influence in the fouling formation, permeate flux reducing and contributes to the resistance increase. The average percentage of fouling observed was 53% and the membrane resistance contributed more than 50% of the total resistance of the system. The results show that microfiltration and reverse osmosis systems implementation to treat the leachate would be of great importance, both to meet the minimum standards for effluent discharge as provided for in Brazilian law to the preservation of water resources.

Os desreguladores endócrinos, como o bisfenol A (BPA), são compostos encontrados na água em concentrações da ordem de μg.L-1 ou ng.L-1, sendo por isso também denominados micropoluentes. Sua presença, mesmo em baixas concentrações, pode causar prejuízos aos organismos expostos. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a remoção de BPA por membranas de ultrafiltração (UF) e osmose inversa (OI) e por carvão ativado granular (CAG). Essas técnicas têm a vantagem de não gerar subprodutos que também podem ser tóxicos. Nos estudos foram realizados experimentos para remoção do BPA através de membrana PL-1 (celulose regenerada de 1 kDa), Sy-10 (polietersulfona de 10 kDa) e membrana de OI (poliamida) reutilizada, com concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA. Para a membrana Sy-10, foram testados os pHs 7 e 10. Os ensaios de adsorção foram realizados com CAG (1-2mm) em frascos contendo 100 mL da solução de BPA, com 0,5 g de CAG para cada frasco. As variáveis testadas foram pH, tempo de contato e concentração inicial na ordem de mg.L-1. Adicionalmente, foi testada a concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA em experimento de adsorção. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade da membrana Sy-10 para remoção de BPA foi superior, chegando a cerca de 90% de remoção, em contraposição aos 20% encontrados para PL-1. A membrana de OI apresentou remoções de cerca de 95%. A influência do pH (7 e 10) na remoção do BPA para a membrana Sy-10 não mostrou-se significativa. Nos ensaios de adsorção, analisando diferentes valores de pH, obteve-se eficiência de 93% para pH 7. Ensaios de variação do tempo de contato com CAG mostraram que o equilíbrio é atingido nos primeiros 10 minutos para a maior concentração e em 40 minutos para a menor concentração testada, de 500 μg.L-1. O estudo do efeito da concentração inicial de BPA na adsorção mostrou que a remoção aumenta com o aumento da concentração inicial do poluente. Conclui-se que tanto a adsorção em CAG quanto membranas são boas alternativas para a remoção de BPA de soluções aquosas. As duas técnicas poderiam ser usadas conjuntamente, sendo que o concentrado do processo com membranas poderia ser submetido à adsorção por CAG. / Endocrine disrupting chemicals, such as bisphenol A (BPA) compounds, are found in water at concentrations of the order of μg.L-1 or ng.L-1 is therefore also known micropollutants. His presence, even at low concentrations, can cause damage to exposed organisms. In this context, the aim of this study was to evaluate the removal of BPA by ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) membranes and granular activated carbon (GAC). These techniques have the advantage of not generating by-products can also be toxic. In the studies were performed experiments to remove the BPA by PL-1 (1 kDa regenerated cellulose), Sy-10 (10 kDa polyethersulfone) and RO (polyamide) reused membranes, with initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA. For Sy-10 membrane pHs 7 and 10 were tested. The adsorption experiments were carried out with GAC (1-2mm) in flasks containing 100 mL of the BPA solution and 0.5 g of GAC to each vial. The variables tested were pH, contact time and initial concentration on the order of mg.L-1. Additionally, we tested the initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA in adsorption experiment. Results showed that the capacity of Sy-10 membrane to remove BPA was higher, reaching approximately 90% removal, as opposed to the 20% found to PL-1. The RO membrane showed removal of about 95%. The influence of pH (7 and 10 ) in the removal of BPA onto the membrane Sy - 10 was not significant. In adsorption tests, analyzing different pH values was obtained efficiency from 93% to pH 7. Testing time variation of contact GAC showed that equilibrium is reached in the first 10 minutes to the largest concentration and 40 minutes to the lowest concentration tested, 500 μg.L-1. The study of the effect of the initial concentration of BPA in the adsorption showed that removal increases with increase in the initial concentration of the pollutant. It was concluded that both the GAC adsorption as membranes are good alternatives for the removal of the BPA aqueous solutions. The two techniques could be used together, with the concentrate from the membrane process could be subjected to adsorption GAC.

A Osmose Inversa (OI) é amplamente utilizada nos processos de desmineralização, onde são utilizados módulos espirais que após 3 a 5 anos de uso são descartados devido à queda de seu desempenho. Estes módulos ainda podem ser reaproveitados em tratamentos que não exijam um efluente final com qualidade tão elevada, como por exemplo, em correntes de reuso. Um efluente com potencial para ser reutilizado é a purga, a qual é drenada da bacia da torre de resfriamento com a finalidade de reduzir a concentração de sais e outras impurezas da água de recirculação. Estes processos industriais utilizam grandes quantidades de água, sendo de grande importância estudos que visem o seu reaproveitamento. Uma alternativa seria o tratamento desta corrente utilizando as membranas de OI descartadas, porém um fator limitante é a qualidade do efluente que irá alimentar os módulos de OI descartados, devido à pequena espessura dos canais de alimentação. A proposta deste trabalho foi ajustar o pré-tratamento para um sistema de filtração com membranas de OI descartadas com o objetivo de tratar e reutilizar a corrente de purga de uma torre de resfriamento, como água de reposição. Foram avaliados como pré-tratamentos processos de coagulação/floculação, filtração com filtro de areia,sorção com carvão ativado comercial e combinações destes. A avaliação da eficiência dos tratamentos foi realizada através de análises de pH, condutividade elétrica, turbidez, dureza total, DQO, sílica e SDI. Após cada pré-tratamento, o efluente tratado foi alimentado no sistema de OI, avaliando-se o fluxo de permeado, permeabilidade hidráulica, retenção salina e a propensão ao fouling, para, então, determinar a eficiência do tratamento proposto. O permeado foi analisado e os parâmetros foram comparados com a água de reposição utilizada na torre de resfriamento. Verificou-se que o melhor tratamento obtido foi utilizando a coagulação/floculação seguida do filtro de areia, apresentando SDI5 5,5 e turbidez de 0,3 NTU; o processo de sorção com carvão ativado não demonstrou bons resultados para as condições testadas. Através das análises das membranas utilizadas para as medidas de SDI e dos valores dos contaminantes presentes após os pré-tratamentos, pôde-se perceber uma diminuição de incrustações referentes aos teores de sílica e dureza, principais causadores de fouling, indicando uma melhora na qualidade da corrente de purga pré-tratada, que apresentou características adequadas para alimentação do sistema de OI. Ainda, as membranas de OI apresentaram uma retenção salina em torno de 97% e as análises dos permeados obtidos indicaram valores de contaminantes inferiores aos da água de reposição da torre, demonstrando a possibilidade de reutilização. / Reverse Osmosis (RO) is widely used in demineralization processes, where spiral wound modules are used, which after 3-5 years are discarded to lose their performance. However, these modules can be reused for treatments that do not require final effluent with so high quality. The blowdown is drained from the basin of the cooling tower in order to reduce the concentration of salts and other impurities from recirculating water. These industrial processes use large quantities of water, so it’s important to study reuse possibilities. An alternative would be treating this stream using RO discarded membranes, but some limiting factors are the quality of the feed water and the thin feed channels. Thus, the aim of the study is to set a pretreatment to a RO system that uses discarded membranes from the demineralization process to treat the blowdown stream of a cooling tower, with will reuse as make-up water. Steps of coagulation and flocculation, sand filter filtration, sorption with activated carbon and combinations of these were proposed as pre-treatments. Analysis of pH, conductivity, turbidity, total hardness, COD, silica and SDI were used to evaluate the efficiency of the pretreatments. After each proposed pre-treatment, the treated effluent was tested in RO system and the permeate flow, salt retention and hydraulic permeability were evaluated to identify the presence of fouling and the membranes performance. Also the permeate analysis were compared with the makeup water used in the cooling tower. The sand filter as only step treatment is not effective for good treatment of the stream, obtaining the best result when coupled with coagulation/flocculation process. The GAC had not shown good results for the tested conditions. RO discarded membranes presented high salt retention, about 97% and analysis of the permeates indicate the reuse possibility. Through MEV and EDS analysis of SDI membranes, we could notice a decrease of scale related to silica and hardness, which are the main cause of fouling, indicating an improvement of the quality of the treated stream, which presents suitable characteristics for feed RO systems with discarded modules.

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.

Os desreguladores endócrinos, como o bisfenol A (BPA), são compostos encontrados na água em concentrações da ordem de μg.L-1 ou ng.L-1, sendo por isso também denominados micropoluentes. Sua presença, mesmo em baixas concentrações, pode causar prejuízos aos organismos expostos. Neste contexto, o objetivo do presente trabalho foi avaliar a remoção de BPA por membranas de ultrafiltração (UF) e osmose inversa (OI) e por carvão ativado granular (CAG). Essas técnicas têm a vantagem de não gerar subprodutos que também podem ser tóxicos. Nos estudos foram realizados experimentos para remoção do BPA através de membrana PL-1 (celulose regenerada de 1 kDa), Sy-10 (polietersulfona de 10 kDa) e membrana de OI (poliamida) reutilizada, com concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA. Para a membrana Sy-10, foram testados os pHs 7 e 10. Os ensaios de adsorção foram realizados com CAG (1-2mm) em frascos contendo 100 mL da solução de BPA, com 0,5 g de CAG para cada frasco. As variáveis testadas foram pH, tempo de contato e concentração inicial na ordem de mg.L-1. Adicionalmente, foi testada a concentração inicial de 500 μg.L-1 de BPA em experimento de adsorção. Os resultados obtidos mostraram que a capacidade da membrana Sy-10 para remoção de BPA foi superior, chegando a cerca de 90% de remoção, em contraposição aos 20% encontrados para PL-1. A membrana de OI apresentou remoções de cerca de 95%. A influência do pH (7 e 10) na remoção do BPA para a membrana Sy-10 não mostrou-se significativa. Nos ensaios de adsorção, analisando diferentes valores de pH, obteve-se eficiência de 93% para pH 7. Ensaios de variação do tempo de contato com CAG mostraram que o equilíbrio é atingido nos primeiros 10 minutos para a maior concentração e em 40 minutos para a menor concentração testada, de 500 μg.L-1. O estudo do efeito da concentração inicial de BPA na adsorção mostrou que a remoção aumenta com o aumento da concentração inicial do poluente. Conclui-se que tanto a adsorção em CAG quanto membranas são boas alternativas para a remoção de BPA de soluções aquosas. As duas técnicas poderiam ser usadas conjuntamente, sendo que o concentrado do processo com membranas poderia ser submetido à adsorção por CAG. / Endocrine disrupting chemicals, such as bisphenol A (BPA) compounds, are found in water at concentrations of the order of μg.L-1 or ng.L-1 is therefore also known micropollutants. His presence, even at low concentrations, can cause damage to exposed organisms. In this context, the aim of this study was to evaluate the removal of BPA by ultrafiltration (UF) and reverse osmosis (RO) membranes and granular activated carbon (GAC). These techniques have the advantage of not generating by-products can also be toxic. In the studies were performed experiments to remove the BPA by PL-1 (1 kDa regenerated cellulose), Sy-10 (10 kDa polyethersulfone) and RO (polyamide) reused membranes, with initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA. For Sy-10 membrane pHs 7 and 10 were tested. The adsorption experiments were carried out with GAC (1-2mm) in flasks containing 100 mL of the BPA solution and 0.5 g of GAC to each vial. The variables tested were pH, contact time and initial concentration on the order of mg.L-1. Additionally, we tested the initial concentration of 500 μg.L-1 of BPA in adsorption experiment. Results showed that the capacity of Sy-10 membrane to remove BPA was higher, reaching approximately 90% removal, as opposed to the 20% found to PL-1. The RO membrane showed removal of about 95%. The influence of pH (7 and 10 ) in the removal of BPA onto the membrane Sy - 10 was not significant. In adsorption tests, analyzing different pH values was obtained efficiency from 93% to pH 7. Testing time variation of contact GAC showed that equilibrium is reached in the first 10 minutes to the largest concentration and 40 minutes to the lowest concentration tested, 500 μg.L-1. The study of the effect of the initial concentration of BPA in the adsorption showed that removal increases with increase in the initial concentration of the pollutant. It was concluded that both the GAC adsorption as membranes are good alternatives for the removal of the BPA aqueous solutions. The two techniques could be used together, with the concentrate from the membrane process could be subjected to adsorption GAC.

A Osmose Inversa (OI) é amplamente utilizada nos processos de desmineralização, onde são utilizados módulos espirais que após 3 a 5 anos de uso são descartados devido à queda de seu desempenho. Estes módulos ainda podem ser reaproveitados em tratamentos que não exijam um efluente final com qualidade tão elevada, como por exemplo, em correntes de reuso. Um efluente com potencial para ser reutilizado é a purga, a qual é drenada da bacia da torre de resfriamento com a finalidade de reduzir a concentração de sais e outras impurezas da água de recirculação. Estes processos industriais utilizam grandes quantidades de água, sendo de grande importância estudos que visem o seu reaproveitamento. Uma alternativa seria o tratamento desta corrente utilizando as membranas de OI descartadas, porém um fator limitante é a qualidade do efluente que irá alimentar os módulos de OI descartados, devido à pequena espessura dos canais de alimentação. A proposta deste trabalho foi ajustar o pré-tratamento para um sistema de filtração com membranas de OI descartadas com o objetivo de tratar e reutilizar a corrente de purga de uma torre de resfriamento, como água de reposição. Foram avaliados como pré-tratamentos processos de coagulação/floculação, filtração com filtro de areia,sorção com carvão ativado comercial e combinações destes. A avaliação da eficiência dos tratamentos foi realizada através de análises de pH, condutividade elétrica, turbidez, dureza total, DQO, sílica e SDI. Após cada pré-tratamento, o efluente tratado foi alimentado no sistema de OI, avaliando-se o fluxo de permeado, permeabilidade hidráulica, retenção salina e a propensão ao fouling, para, então, determinar a eficiência do tratamento proposto. O permeado foi analisado e os parâmetros foram comparados com a água de reposição utilizada na torre de resfriamento. Verificou-se que o melhor tratamento obtido foi utilizando a coagulação/floculação seguida do filtro de areia, apresentando SDI5 5,5 e turbidez de 0,3 NTU; o processo de sorção com carvão ativado não demonstrou bons resultados para as condições testadas. Através das análises das membranas utilizadas para as medidas de SDI e dos valores dos contaminantes presentes após os pré-tratamentos, pôde-se perceber uma diminuição de incrustações referentes aos teores de sílica e dureza, principais causadores de fouling, indicando uma melhora na qualidade da corrente de purga pré-tratada, que apresentou características adequadas para alimentação do sistema de OI. Ainda, as membranas de OI apresentaram uma retenção salina em torno de 97% e as análises dos permeados obtidos indicaram valores de contaminantes inferiores aos da água de reposição da torre, demonstrando a possibilidade de reutilização. / Reverse Osmosis (RO) is widely used in demineralization processes, where spiral wound modules are used, which after 3-5 years are discarded to lose their performance. However, these modules can be reused for treatments that do not require final effluent with so high quality. The blowdown is drained from the basin of the cooling tower in order to reduce the concentration of salts and other impurities from recirculating water. These industrial processes use large quantities of water, so it’s important to study reuse possibilities. An alternative would be treating this stream using RO discarded membranes, but some limiting factors are the quality of the feed water and the thin feed channels. Thus, the aim of the study is to set a pretreatment to a RO system that uses discarded membranes from the demineralization process to treat the blowdown stream of a cooling tower, with will reuse as make-up water. Steps of coagulation and flocculation, sand filter filtration, sorption with activated carbon and combinations of these were proposed as pre-treatments. Analysis of pH, conductivity, turbidity, total hardness, COD, silica and SDI were used to evaluate the efficiency of the pretreatments. After each proposed pre-treatment, the treated effluent was tested in RO system and the permeate flow, salt retention and hydraulic permeability were evaluated to identify the presence of fouling and the membranes performance. Also the permeate analysis were compared with the makeup water used in the cooling tower. The sand filter as only step treatment is not effective for good treatment of the stream, obtaining the best result when coupled with coagulation/flocculation process. The GAC had not shown good results for the tested conditions. RO discarded membranes presented high salt retention, about 97% and analysis of the permeates indicate the reuse possibility. Through MEV and EDS analysis of SDI membranes, we could notice a decrease of scale related to silica and hardness, which are the main cause of fouling, indicating an improvement of the quality of the treated stream, which presents suitable characteristics for feed RO systems with discarded modules.

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.