dc.creator | Brächer, Gustavo Holz | |
dc.date.accessioned | 2022-10-31T15:50:52Z | |
dc.date.available | 2022-10-31T15:50:52Z | |
dc.date.issued | 2022-08-23 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/26709 | |
dc.description.abstract | Although 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.language | por | por |
dc.publisher | Universidade Federal de Santa Maria | por |
dc.rights | Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International | * |
dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | * |
dc.subject | Saneamento | por |
dc.subject | Tratamento de água | por |
dc.subject | Água potável | por |
dc.subject | Processos eletroquímicos | por |
dc.subject | Eletrocoagulação-flotação | por |
dc.subject | Sanitation | eng |
dc.subject | Water treatment | eng |
dc.subject | Drinking water | eng |
dc.subject | Electrochemical process | eng |
dc.subject | Electrocoagulation-flotation | eng |
dc.title | Desenvolvimento de um sistema de eletrocoagulação-flotação para o tratamento de água para abastecimento público | por |
dc.title.alternative | Development of an electrocoagulation-flotation system for the treatment of water for public supply | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Embora 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.advisor1 | Carissimi, Elvis | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4642912749433316 | por |
dc.contributor.advisor-co1 | Oyanedel-Craver, Vinka | |
dc.contributor.referee1 | Azevedo, André Camargo de | |
dc.contributor.referee2 | Oliveira, Danieli Soares de | |
dc.contributor.referee3 | Machado, Ênio Leandro | |
dc.contributor.referee4 | Ruotolo, Luis Augusto Martins | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/1962820275069667 | por |
dc.publisher.country | Brasil | por |
dc.publisher.department | Engenharia Civil | por |
dc.publisher.initials | UFSM | por |
dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil | por |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL | por |
dc.publisher.unidade | Centro de Tecnologia | por |