Tratamento de águas para abastecimento em instalação piloto de filtração por membranas visando a separação de atrazina, simazina, 17ß-estradiol e microcistinas

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dc.contributor.advisorKuroda, Emília Kiyomi
dc.contributor.authorGalvão, Renan Borelli
dc.contributor.bancaDi Bernardo, Luiz
dc.contributor.bancaCostanzi, Ricardo Nagamine
dc.contributor.bancaHirooka, Elisa Yoko
dc.contributor.bancaFernandes, Fernando
dc.coverage.extent239 p.
dc.coverage.spatialLondrina
dc.date.accessioned2024-10-04T18:57:59Z
dc.date.available2024-10-04T18:57:59Z
dc.date.issued2022-01-14
dc.description.abstractAo longo do século XX e início do século XXI, o aumento acelerado das atividades antrópicas exerceu grande pressão sobre os recursos hídricos, promovendo a degradação da qualidade dos corpos d’água. Dentre os diversos tipos de poluentes, a classe dos contaminantes emergentes inclui agrotóxicos, fármacos, hormônios, toxinas de algas e cianobactérias, entre outros. A maior comercialização de produtos contendo esses compostos, em função do aumento da produtividade agrícola e da automedicação, pode causar a contaminação de mananciais de abastecimento. De difícil degradação química e biológica, são conhecidos por serem persistentes e bioacumuladores e o tratamento de água por técnicas convencionais, como o ciclo completo, não é capaz de efetivamente removê-los. Nesse contexto, a filtração por membranas, que consiste primariamente em um processo de retenção física de partículas, é uma técnica promissora na separação de contaminantes orgânicos presentes em águas. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o desempenho da filtração por membranas para a separação dos contaminantes atrazina – ATZ, simazina – SMZ, 17ß-estradiol – E2 e microcistinas – MCs, aplicando-a em escala piloto como uma alternativa: (i) ao ciclo completo – Experimentos C2, a partir da filtração de água bruta de manancial em membranas de Microfiltração – MF, Nanofiltração – NF e Osmose Inversa – OI; (ii) à filtração em meio granular – Experimentos C3, a partir da filtração de água decantada de Estação de Tratamento de Água – ETA em membranas de MF, NF e OI; e (iii) como pós-tratamento – Experimentos C4, a partir da filtração em membranas de NF e OI de água filtrada de ETA. Foram adotadas pressões de alimentação de 0,3; 5,0 e 7,5 bar para MF, NF e OI, respectivamente, e duração de 5 ou 10 horas. As porcentagens de remoção obtidas pela técnica de ciclo completo foram de apenas 38,0; 5,0; 44,2 e 34,1% para ATZ, SMZ, E2 e MCs, respectivamente, o que comprova a limitada eficiência do tratamento convencional e a necessidade de tratamento complementar para a produção de água potável. A técnica de filtração em membrana de MF seguida por NF ou OI foi eficiente como alternativa tanto ao ciclo completo como para a filtração em meio granular, resultando em porcentagens de remoção médias para todos os contaminantes: (i) acima de 98,2% para o Experimento C2-NF; (ii) acima de 98,3% para o Experimento C3-NF; (iii) acima de 99,6% para o Experimento C2-OI; e (iv) acima de 99,5% para o Experimento C3-OI. A filtração em membrana de NF e OI como alternativa técnica de pós-tratamento também apresentou elevada eficiência de remoção dos contaminantes de estudo (>98,9% para o Experimento C4-NF e >99,6% para Experimento C4-OI), tendo o permeado do Experimento C4-OI apresentado a melhor qualidade dentre todas as condições analisadas, com concentrações residuais de 0,08 e 0,11 µg L- 1 para ATZ e SMZ e inferiores a 2,9 ng L-1 para E2 e 3,6 ng L-1 para MCs
dc.description.abstractother1Throughout the 20th century and the beginning of the 21st century, the accelerated increase in human activities caused great pressure on water resources, promoting the degradation of the quality of water bodies. Among the various types of pollutants, the class of emerging contaminants includes pesticides, prescription drugs, hormones, algae and cyanobacteria toxins, among others. The greater commercialization of products containing these compounds, due to the increase in agricultural productivity and self-medication, can cause the contamination of water sources. Difficult to chemically and biologically degrade, they are known for being persistent and bioaccumulating, and water treatment by conventional techniques is not capable of effectively removing them. In this context, membrane filtration, which primarily consists of a physical particle retention process, is a promising technique for separating organic contaminants present in water. Thus, the aim of this study was to evaluate the performance of membrane filtration for the separation of contaminants atrazine – ATZ, simazine – SMZ, 17ß-estradiol – E2 and microcystins – MCs, applying it on a pilot scale as an alternative (i) to conventional processes – Experiment C2, through the filtration of raw water in Microfiltration – MF, Nanofiltration – NF and Reverse Osmosis – RO membranes, (ii) to filtration in a granular médium – Experiment C3, through the filtration of Water Treatment Plant – WTP decanted water in MF, NF and RO membranes and (iii) as post-treatment – Experiment C4, through the filtration of WTP filtrated water in NF and RO membranes. Pressures of 0.3; 5.0 and 7.5 bar for MF, NF and RO, respectively, and duration of 5 or 10 hours were adopted. The removal percentages obtained by the conventional processes were only 38.0; 5.0; 44.2 and 34.1% for ATZ, SMZ, E2 and MCs, respectively, which proves its limited efficiency and the need for complementary treatment for the production of drinking water. The MF membrane filtration technique followed by NF or RO was efficient as an alternative to both conventional processes and granular media filtration, resulting in average removal percentages for all contaminants: (i) above 98.2% for the C2-NF Experiment (alternative to the conventional processes); (ii) above 98.3% for Experiment C3-NF (alternative to filtration in a granular medium); (iii) above 99.6% for Experiment C2-RO (alternative to the conventional processes); and (iv) above 99.5% for Experiment C3-RO (alternative to filtration in a granular medium). Filtration in NF and RO membranes as an alternative for post-treatment also showed high removal efficiency of contaminants (>98.9% for Experiment C4-NF and >99.6% for Experiment C4-RO), the permeate from Experiment C4-OI had the best quality among all the conditions analyzed, with residual concentrations of 0.08 and 0.11 µg L-1 for ATZ and SMZ and less than 2.9 ng L-1 for E2 and 3.6 ng L-1 for MCs
dc.identifier.urihttps://repositorio.uel.br/handle/123456789/17919
dc.language.isopor
dc.relation.departamentCTU - Departamento de Construção Civil
dc.relation.institutionnameUniversidade Estadual de Londrina - UEL
dc.relation.ppgnamePrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civil
dc.subjectMicrofiltração
dc.subjectNanofiltração
dc.subjectOsmose inversa
dc.subjectAgrotóxicos
dc.subjectHormônios
dc.subjectCianotoxinas
dc.subjectÁgua - Tratamento
dc.subjectAtrazina
dc.subjectCianotoxina
dc.subjectEngenharia sanitária
dc.subject.capesEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.cnpqEngenharias - Engenharia Civil
dc.subject.keywordsMicrofiltration
dc.subject.keywordsNanofiltration
dc.subject.keywordsReverse osmosis
dc.subject.keywordsPesticides
dc.subject.keywordsHormones
dc.subject.keywordsCyanotoxins
dc.subject.keywordsWater - Treatment
dc.subject.keywordsAtrazine
dc.subject.keywordsSanitary engineering
dc.subject.keywordsCyanotoxin
dc.titleTratamento de águas para abastecimento em instalação piloto de filtração por membranas visando a separação de atrazina, simazina, 17ß-estradiol e microcistinas
dc.title.alternativeDrinking water treatment in a pilot membrane filtration plant aiming at the separation of atrazine, simazine, 17ß-estradiol and microcystins
dc.typeTese
dcterms.educationLevelDoutorado
dcterms.provenanceCentro de Tecnologia e Urbanismo

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