dc.creator | Graepin, Cristiane | |
dc.date.accessioned | 2023-07-11T11:46:31Z | |
dc.date.available | 2023-07-11T11:46:31Z | |
dc.date.issued | 2020-04-30 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/29670 | |
dc.description.abstract | The 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.sponsorship | Companhia Riograndense de Saneamento - CORSAN | por |
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 | Tratamento eletroquímico | por |
dc.subject | Potabilidade de água | por |
dc.subject | Planejamento experimental | por |
dc.subject | Electrochemical treatment | eng |
dc.subject | Drinking water | eng |
dc.subject | Experimental design | eng |
dc.title | Sistema de eletrocoagulação-flotação: uma unidade de tratamento de água inovadora para demandas eventuais e remotas do saneamento básico | por |
dc.title.alternative | Electrocoagulation-flotation system: an innovative water treatment unit for eventual and remote demands of basic sanitation | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | A 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.advisor1 | Carissimi, Elvis | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4642912749433316 | por |
dc.contributor.referee1 | Rodrigues, Cristiane Oliveira | |
dc.contributor.referee2 | Feris, Liliana Amaral | |
dc.contributor.referee3 | Wolff, Delmira Beatriz | |
dc.contributor.referee4 | Kuhn, Raquel Cristine | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/3406239915145167 | 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 |