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Previous issue date: 2018-03-05 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The whey industrialization process generates effluents that need a special attention regarding treatment and final disposal. Currently, many advanced treatment techniques have been studied in order to provide a treated water with high quality for reuse purposes. In this context, this work aimed at evaluating the efficiency of a hybrid system based on coagulation/flocculation/sedimentation (C/F/S) and nanofiltration (NF) for industrial reuse purposes. In the C/F/S process, the use of Moringa oleifera Lam (Moringa) seeds as a natural coagulant was evaluated. Different methods and saline solutions (KCl, MgCl2.6H2O, and CaCl2.2H2O) were studied when extracting the active components from the seeds. Nanofiltration was performed with polyamide membranes based on the tangential flow filtration principle. The extraction method that utilized the whole Moringa, ground directly with the saline solution, was highlighted among the evaluated ones, by using a smaller number of steps. The extraction with calcium chloride dehydrated demonstrated the best efficiency, compared to the magnesium chloride hexahydrate and potassium chloride. The C/F/S step was optimized through serial factorial designs, in which the turbidity removal was the response variable. It was obtained a turbidity removal of 91.52% when using 300 mg L-1 of the Moringa coagulant (MC), extracted with a saline CaCl2.2H2O solution (0.9 mol L-1) and a pH value of 10.0. The empirical quadratic model obtained, validated by the ANOVA and F-test, in conjunction with the desirability function, demonstrated the possibility to obtain turbidity removals of 92.04 % ( 9.13%) with the following conditions: MC = 300 mg L-1, CCaCl2 = 0.9 mol L-1 e pH = 11.0. The sedimentation time was reduced from 40 to 25 minutes. The MC performance concerning the turbidity removal proved to be dependent on the alkaline pH (8.0 to 11.0). In the nanofiltration process, it was evaluated the influence of the C/F/S optimized as a pre-treatment, comparing the hybrid C/F/S/NF and the direct NF at 4 bar. High removals of apparent color (99.7%), turbidity (99.1%), COD (88.9%), total hardness (66.3%), and calcium (63.7%) were obtained using the hybrid treatment system, providing a removal of 81.2% in the membrane fouling, compared to the raw NF treatment. The proposed hybrid system allows the reuse of this wastewater in the industry. / O processo de industrialização do soro de leite gera águas residuárias que necessitam de atenção especial, quanto ao seu tratamento e disposição final. Atualmente, muitas técnicas de tratamento avançadas são estudadas com o objetivo de produzir águas tratadas de elevada qualidade, para fins de reuso. Dentro deste contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de um sistema de tratamento híbrido, composto por coagulação/floculação/sedimentação (C/F/S) e nanofiltração (NF), para fins de reuso industrial. No processo de C/F/S, foi avaliado o uso das sementes de Moringa oleífera Lam (Moringa) como coagulante natural. Foram avaliados diferentes métodos e soluções salinas (KCl, MgCl2.6H2O e CaCl2.2H2O) na extração dos componentes ativos das sementes. A nanofiltração foi realizada com membranas planas de poliamida pelo princípio de filtração tangencial. O método de extração no qual a Moringa integral foi triturada diretamente com a solução salina destacou-se dentre os avaliados, por utilizar um número menor de etapas. A extração com o cloreto de cálcio dihidratado, demonstrou ser mais eficiente, em comparação aos sais cloreto de magnésio hexahidratado e cloreto de potássio. A etapa de C/F/S foi otimizada através de planejamentos fatoriais em série, nos quais, utilizou-se a remoção de turbidez como variável resposta. Foi obtida uma remoção de turbidez de 91,52 %, ao utilizar 300 mg L-1 de coagulante de Moringa (CM), extraído com solução salina de CaCl2.2H2O (0,9 mol L-1) e pH 10,0. O modelo quadrático empírico obtido, validado pela ANOVA e teste “F”, juntamente com a função desejabilidade, demonstraram ser possível obter remoção de turbidez de 92,04 % ( 9,13 %), nas seguintes condições: CM = 300 mg L-1; CCaCl2= 0,9 mol L-1 e pH = 11,0. O tempo de sedimentação foi reduzido de 40 para 25 minutos. O desempenho de CM para remoção de turbidez demonstrou ser dependente do pH alcalino (8,0 a 11,0). No processo de nanofiltração avaliou-se a influência de C/F/S otimizado como pré-tratamento, compondo o tratamento híbrido C/F/S/NF, em comparação ao tratamento por NF direto (Bruto-NF), na pressão de 4 bar. Elevadas remoções de cor aparente (99,7 %), turbidez (99,1 %), DQO (88,9%), dureza total (66,3 %) e cálcio (63,7 %) foram obtidas utilizando o sistema de tratamento híbrido, que proporcionou redução de 81,2% no fouling da membrana, em comparação ao tratamento Bruto-NF. O sistema híbrido proposto possibilita o reuso desta água dentro da indústria.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:tede.unioeste.br:tede/3613 |
| Date | 05 March 2018 |
| Creators | Schmitt, Dalila Maria Formentini |
| Contributors | Klen, Márcia Regina Fagundes, Veit, Márcia Teresinha, Klen, Márcia Regina Fagundes, Campos, Élvio Antônio de, Hasan, Salah Din Mahmud, Silva, Gracinda Marina Castelo da, Suzaki, Pedro Yahico Ramos |
| Publisher | Universidade Estadual do Oeste do Paraná, Toledo, -2624803687637593200, 500, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, UNIOESTE, Brasil, Centro de Engenharias e Ciências Exatas |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do UNIOESTE, instname:Universidade Estadual do Oeste do Paraná, instacron:UNIOESTE |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 1582274381427649589, 600, 600, 600, 600, -7734402124082146922, 8898138769758318591, 2075167498588264571 |
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