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dc.creatorGraepin, Cristiane
dc.date.accessioned2023-07-11T11:46:31Z
dc.date.available2023-07-11T11:46:31Z
dc.date.issued2020-04-30
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufsm.br/handle/1/29670
dc.description.abstractThe need for an innovative, compact, portable and automated technology, originating from the operating sector of the sanitation companies, to meet the growing demand for water treatment, this study aimed to develop an electrochemical technology for the treatment of public water supply via electrolysis. The study was carried out in two stages: in stage I, the batch electrocoagulation-flotation (ECF) reactor was built, in discontinuous flow, to evaluate the effects of the variables that influence the ECF, in addition to determining an ideal operational configuration for the reactor. A 26-2 factorial design was carried out with 6 independent variables that could influence the treatment by ECF, namely: initial pH, electric current, electrolysis time, agitation, distance between electrodes and number of electrodes, followed by a central rotational composite design (DCCR) 24, with the variables: initial pH, electric current, electrolysis time and number of electrodes, and a DCCR (22), with the variables electric current and electrolysis time. In step II, a continuous flow ECF system was developed, through a central composite design 23, with the variables: current density, height of modules and flow. Followed by a DCCR (22), in which the operating flow and length of the helical tubular flocculator tubing variables were analyzed, and a DCCR (22) in which the initial pH and aluminum concentration were analyzed. In this stage, the ECF system was scaled from bench scale to pilot scale. The ideal treatment condition for the batch ECF reactor was as follows: distance between the electrodes of 1.0 cm, agitation of 280 rpm, initial pH 7.0, 4 units of electrodes, electrical current of 0.3A and time of 25 min electrolysis This condition promoted a color removal efficiency of 82.03 %, final pH of 8.51, mass consumption of electrodes of 0.05 kg m-3, sludge production of 0.19 kg m-3, consumption of energy of 0.45 kwh m-3 and residual aluminum of 7.48 mg L-1. For the ECF system continuous flow the ideal treatment condition was: current density of 1 mA cm-2, initial pH of 6.4, flow equal to or less than 0.8 L min-1, pipe length greater than 17 m, velocity gradient between 250-350 s-1 and 0.3 cm distance between the electrodes. The efficiency of water treatment in this condition was satisfactory, with a color removal greater than 85 %, turbidity greater than 80 % and total coliforms greater than 90 %, with an energy consumption of less than 0.04 kWh m-3, production of sludge less than 0.03 kg m-3 and residual aluminum concentration less than 1 mg L-1. The ECF system was installed on a pilot scale, and its performance monitoring was started, with different characteristics of raw water samples. However, it was possible to develop in this study an ECF system for the treatment of supply water, in an innovative, compact, portable, efficient and with automation potential.eng
dc.description.sponsorshipCompanhia Riograndense de Saneamento - CORSANpor
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.subjectTratamento eletroquímicopor
dc.subjectPotabilidade de águapor
dc.subjectPlanejamento experimentalpor
dc.subjectElectrochemical treatmenteng
dc.subjectDrinking watereng
dc.subjectExperimental designeng
dc.titleSistema de eletrocoagulação-flotação: uma unidade de tratamento de água inovadora para demandas eventuais e remotas do saneamento básicopor
dc.title.alternativeElectrocoagulation-flotation system: an innovative water treatment unit for eventual and remote demands of basic sanitationeng
dc.typeTesepor
dc.description.resumoA necessidade de uma tecnologia inovadora, compacta, portátil e automatizada, oriunda do setor operacional das companhias de saneamento, para atender a crescente demanda por tratamento de água, objetivou este estudo a desenvolver uma tecnologia eletroquímica para o tratamento de água de abastecimento público via eletrólise. O estudo foi desenvolvido em duas etapas: na etapa I foi construído o reator de eletrocoagulação-flotação (ECF) batelada, em fluxo descontínuo, para avaliar os efeitos das variáveis que influenciam na ECF, além de ser determinada uma configuração operacional ideal para o reator. Um delineamento experimental fatorial 26-2 foi realizado com 6 variáveis independentes que poderiam influenciar no tratamento por ECF, sendo elas: pH inicial, corrente elétrica, tempo de eletrólise, agitação, distância entre os eletrodos e número de eletrodos, seguido de um delineamento composto central rotacional (DCCR) 24, com as variáveis: pH inicial, corrente elétrica, tempo de eletrólise e número de eletrodos, e um DCCR (22), com as variáveis corrente elétrica e tempo de eletrólise. Na etapa II foi desenvolvido um sistema ECF em fluxo contínuo, por meio de um delineamento composto central, com as variáveis: densidade de corrente, altura dos módulos e vazão. Seguido de um DCCR (22), em que foram analisadas as variáveis operacionais: vazão de operação e comprimento da tubulação do floculador tubular helicoidal, e um DCCR (22) em que foram analisados o pH inicial e a concentração de íons alumínio. Nessa etapa também foi realizado o escalonamento do sistema ECF de escala de bancada para escala piloto. A condição ideal de tratamento do reator ECF batelada foi a seguinte: distância entre os eletrodos de 1,0 cm, agitação de 280 rpm, pH inicial 7,0, 4 unidades de eletrodos, corrente elétrica de 0,3 A e tempo de eletrólise de 25 min. Essa condição promoveu uma eficiência de remoção de cor de 82,03 %, pH final de 8,51, consumo de massa dos eletrodos de 0,05 kg m-3, produção de lodo de 0,19 kg m-3, consumo de energia de 0,45 kwh m-3 e alumínio residual de 7,48 mg L-1. Para o sistema ECF em fluxo contínuo a condição ideal de tratamento foi: densidade de corrente de 1 mA cm-2, pH inicial de 6,4, vazão igual ou inferior a 0,8 L min-1, comprimento da tubulação maior que 17 m, gradiente de velocidade entre 250-350 s-1 e distância entre os eletrodos de 0,3 cm. A eficiência do tratamento de água nessa condição foi satisfatória, apresentando uma remoção de cor superior a 85 %, turbidez superior a 80 % e coliformes totais superior a 90 %, com um consumo energético inferior a 0,04 kWh m-³, produção de lodo inferior a 0,03 kg m-³ e concentração de alumínio residual inferior a 1 mg L-1. O sistema ECF foi instalado em escala piloto, sendo iniciado o monitoramento do seu desempenho, com diferentes características de amostras de água bruta. Contudo, foi possível desenvolver nesse estudo um sistema ECF para o tratamento de água de abastecimento, de forma inovadora, compacta, portátil, eficiente e com potencial de automação.por
dc.contributor.advisor1Carissimi, Elvis
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4642912749433316por
dc.contributor.referee1Rodrigues, Cristiane Oliveira
dc.contributor.referee2Feris, Liliana Amaral
dc.contributor.referee3Wolff, Delmira Beatriz
dc.contributor.referee4Kuhn, Raquel Cristine
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3406239915145167por
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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