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dc.creatorBrächer, Gustavo Holz
dc.date.accessioned2022-10-31T15:50:52Z
dc.date.available2022-10-31T15:50:52Z
dc.date.issued2022-08-23
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/26709
dc.description.abstractAlthough essential for human life, health and dignity, there is a large proportion of people without access to services of water supply. Most of them are in regions with difficult access, low demographic density and/or high spatial dispersion, which makes unfeasible conventional solutions to serve them. Innovative solutions are also desired to complement public supply systems in face of the growing water scarcity and to supply the growing demand for water in a limited physical space. So, the objective of this study was developing an electrocoagulation-flotation system (ECF system), at pilot scale, for the surface water treatment for public supply and evaluating its performance. The ECF system was composed by two modular electrocoagulators followed by a helical tubular flocculator (HTF), with flowrate of 20 L∙min-1 . This configuration was developed for better use of the coagulants and microbubbles generated in the electrocoagulation by the formation of aerated flocs. The adopted conditions in the electrocoagulators were upward flow, aluminum electrodes, parallel monopolar connection, inter-electrodes distance of 3 mm, current density of 0.43-1.28 mA∙cm-2 , flow speed of 0.04 m∙s-1 , hydraulic detention time (HDT) of 51.0 s, and contact time with the electrodes of 43.3 s. The adopted conditions in the HTF were vertical orientation with upward flow, HDT of 6.36 min, speed gradient of 71.7-182.8 s -1 , Camp number of 27,366-69,770, and Reynolds number of 7,059. The study was performed at the water treatment plant of Santa Maria-RS, with water from the rivers Vacacaí-Mirim and Ibicuí-Mirim. The treatment was performed with pH adjustment of the water to 6.4. The ECF system was capable to provide turbidity of 1.3 ± 0.4 NTU and apparent color of 16.8 ± 5.8 uC to the treated water, which were appropriate for the further filtration step. Among the results of performance, the removal efficiency of total coliforms (95.6 ± 4.7%), E. coli (89.4 ± 8.8%), chlorophyll a (87.7 ± 10.9%), apparent color (73.0 ± 8.2%), and turbidity (79.9 ± 4.6%) were stand out, which shows the efficiency of the system in the water clarification and micro-organisms inactivation. The system had an energetic consumption of 0.02- 0.37 kWh∙m-3 , aluminum consumption of 3.0-9.0 mg∙L-1 , and hydrochloric acid of 2.5-21.5 mL∙m-3 . Operations of cleaning or electrodes change proved to be essential for keeping the energetic efficiency of the system. The energy consumption proved to be a good indicator for determining the moment to do it. The operation cost of the system was R$ 0.19 ± 0.07∙m-3 , where 49.1% referred to energy consumption, 44.1% to aluminum consumption, and 6.6% to hydrochloric acid consumption. The use of renewable energy sources can reduce the operational costs to R$ 0,10 ± 0,06∙m-3 . The ECF system showed potential of being diffused as an alternative technology for surface water treatment, compact, easily installable, operable, and automatable, especially attractive for decentralized supply systems (rural, riverside, peri-urban and/or hard-to-reach communities), as well as for coping with water scarcity and/or seasonal demands.eng
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Santa Mariapor
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International*
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/*
dc.subjectSaneamentopor
dc.subjectTratamento de águapor
dc.subjectÁgua potávelpor
dc.subjectProcessos eletroquímicospor
dc.subjectEletrocoagulação-flotaçãopor
dc.subjectSanitationeng
dc.subjectWater treatmenteng
dc.subjectDrinking watereng
dc.subjectElectrochemical processeng
dc.subjectElectrocoagulation-flotationeng
dc.titleDesenvolvimento de um sistema de eletrocoagulação-flotação para o tratamento de água para abastecimento públicopor
dc.title.alternativeDevelopment of an electrocoagulation-flotation system for the treatment of water for public supplyeng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoEmbora essencial para a vida, saúde e dignidade humana, existe uma grande parcela da população sem acesso a serviços de abastecimento de água. A maioria está situada em regiões de difícil acesso, baixa densidade demográfica e/ou alta dispersão espacial, inviabilizando soluções convencionais para o seu atendimento. Soluções inovadoras também são desejadas para complementar sistemas de abastecimento público frente à crescente escassez de água e suprir a crescente demanda por água em um espaço físico limitado. Assim, o objetivo deste estudo foi desenvolver um sistema de eletrocoagulação-flotação (sistema ECF), em escala piloto, para o tratamento de águas superficiais para abastecimento público e avaliar o seu desempenho. O sistema ECF foi composto por dois eletrocoaguladores modulares seguidos por um floculador tubular helicoidal (FTH), com vazão de 20 L∙min-1 . Esta configuração foi desenvolvida para melhor aproveitamento de coagulantes e microbolhas gerados na eletrocoagulação através da formação de flocos aerados. As condições adotadas para os eletrocoaguladores foram de fluxo ascendente, eletrodos de alumínio, conexão monopolar em paralelo, distância entre os eletrodos de 3 mm, densidade de corrente de 0,43-1,28 mA∙cm-2 , velocidade de escoamento de 0,04 m∙s -1 , tempo de detenção hidráulico (TDH) de 51,0 s e tempo de contato com os eletrodos de 43,3 s. As condições adotadas para o FTH foram de orientação vertical com fluxo ascendente, TDH de 6,36 min, gradiente de velocidade de 71,7-182,8 s-1 , número de Camp de 27.366-69.770 e número de Reynolds de 7.059. O estudo foi realizado na estação de tratamento de água de Santa Maria-RS, com água dos rios Vacacaí-Mirim e Ibicuí-Mirim. O tratamento foi realizado com ajuste do pH inicial da água para 6,4. O sistema ECF foi capaz de conferir turbidez de 1,3 ± 0,4 NTU e cor aparente de 16,8 ± 5,8 uC à água tratada, valores adequados para posterior etapa de filtração. Dentre os resultados de desempenho, destacam-se a eficiência de remoção de coliformes totais (95,6 ± 4,7%), E. coli (89,4 ± 8,8%), clorofila a (87,7 ± 10,9%), cor aparente (73,0 ± 8,2%) e turbidez (79,9 ± 4,6%), demonstrando a eficiência do sistema na clarificação da água e inativação de micro-organismos. O sistema apresentou consumo energético de 0,02-0,37 kWh∙m-3 , consumo de alumínio de 3,0-9,0 mg∙L-1 e consumo de ácido clorídrico de 2,5-21,5 mL∙m-3 . Operações de limpeza ou troca dos eletrodos se mostraram essenciais para manter a eficiência energética do sistema. O consumo energético se mostrou um bom indicador para determinar o momento de realizá-las. O custo operacional do sistema foi de R$ 0,19 ± 0,07∙m-3 , dos quais 49,1% foram referentes ao consumo energético, 44,1% ao consumo de alumínio e 6,6% ao consumo de ácido clorídrico. O uso de fontes de energia renovável pode reduzir os custos operacionais para R$ 0,10 ± 0,06∙m-3 . O sistema ECF demonstrou potencial de ser difundido como uma tecnologia alternativa de tratamento de águas superficiais, compacta, de fácil instalação, operação e automação, especialmente atrativo para sistemas de abastecimento descentralizados (comunidades rurais, ribeirinhas, de difícil acesso e/ou periurbanas), assim como para enfrentamento de escassez de água e/ou suprimento de demandas sazonais.por
dc.contributor.advisor1Carissimi, Elvis
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4642912749433316por
dc.contributor.advisor-co1Oyanedel-Craver, Vinka
dc.contributor.referee1Azevedo, André Camargo de
dc.contributor.referee2Oliveira, Danieli Soares de
dc.contributor.referee3Machado, Ênio Leandro
dc.contributor.referee4Ruotolo, Luis Augusto Martins
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/1962820275069667por
dc.publisher.countryBrasilpor
dc.publisher.departmentEngenharia Civilpor
dc.publisher.initialsUFSMpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Civilpor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILpor
dc.publisher.unidadeCentro de Tecnologiapor


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