dc.creator | Maraschin, Manoel | |
dc.date.accessioned | 2023-09-27T19:02:36Z | |
dc.date.available | 2023-09-27T19:02:36Z | |
dc.date.issued | 2023-08-29 | |
dc.identifier.uri | http://repositorio.ufsm.br/handle/1/30279 | |
dc.description.abstract | Fluoride is an element present in groundwater and is associated with health benefits, however,
in concentrations, generally above 1.5 mg L-1, these benefits can become risks. So that water
with excess fluoride can be used, there are several consolidated technologies that can efficiently
fulfill this defluoridation step. However, these treatments can result in costs that are
incompatible with the operation of a water treatment plant, requiring a precise assessment of
the characteristics of the environment which one intends to use. Thus, this study is directed to
the evaluation of different defluoridation mechanisms in order to obtain efficient equipment
that can be used in the production of water. The first treatment group was made with the use of
coagulants. This is usually used in industrial effluents with a high amount of fluoride, in which
high dosages of the coagulant are applied. Thus, studies with the application of coagulants
sought to evaluate this application for the defluoridation of groundwater with a fluoride
concentration of approximately 3.5 mg L-1. For this, hydrodynamic and efficiency hydraulic
studies were carried out from the hydraulic mixture in a Helical Tubular Flocculator (HTF),
through continuous treatment in the idealized treatment unit. The experimental investigation
was divided into the following stages: (I) evaluation of the type and dosage of aluminum sulfate
and calcium chloride coagulants; (II) determination of mixing conditions in the (HTF); (III)
comparison with mechanical mixing; (IV) application of coagulative bubbles in the HTF.
Regarding the first group, (I) the lowest dosages required for fluoride reduction, in accordance
with the legislation, were obtained with Al (approximately 30 mg L-1), while removal with Ca
was effective at dosages greater than 160 mg L-1; (II) the HTF sizing parameters revealed that
the unit without distance between the rings generated removals close to 70% of the initial
fluoride concentration, from a concentration of 30 mg L-1 of Al; (III) the mechanical mixture
needed more agitation energy. While the G.t required by the HTF for 65% fluorine removal was
8500, the mechanical system required a G.t of 18000 and resulted in 45% F-
removal. The
required Al dose is also a significant advantage of HTF. From 20 mg L-1, the hydraulic mixture
removed 55% of the fluorine. As for the mechanical mixture, there was a greater demand for
coagulants; (IV) coagulative bubbles were generated from a mixed system composed of
amphoteric surfactant (Cocamidopropyl betaine, CAPB) and inorganic polymeric coagulants
(aluminum sulfate and calcium chloride). The critical micellar concentration (CMC) of CAPB
was 0.26 mmol L-1. Coagulating bubbles (BC) were generated by pressurizing the coagulant
solution in distilled water and continuously applied to the HTF. The CB treatment method
provided greater fluoride removal compared to conventional treatment with simple coagulant
application. BCs generated with Al enabled the removal of approximately 98% of the initial
amount of fluorine (3.5 mg L-1) with a dosage of 31 mg L-1 of Al; feed flow of 20 L min-1; pH
6±0.5; and saturation pressure of 3 atm. The second treatment was carried out by adsorption
with activated alumina (V); in addition to a comparative study with application of Al in FTH
(VI), both procedures on a pilot scale. This step was also intended to fulfill a partnership
between the Federal University of Santa Maria and the Riograndense Sanitation Company (CORSAN). There was a need to develop an adsorption equipment that could be compact and
efficient. The built unit has three filters in series and pH and fluoride control devices. In the
filters, 40 kg of alumina were added and the ideal flow condition of 500 L h-1 (V). The results
showed that the use of coagulation-precipitation presents better application conditions in
different fluoride concentrations. This denotes that a careful evaluation of the adsorbent must
be carried out, in view of its rapid saturation and, therefore, a demand for
regeneration/replacement, which may result in excessive costs (VI). | eng |
dc.description.sponsorship | Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES | 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 | Flúor | por |
dc.subject | Precipitação | por |
dc.subject | Bolhas coagulativas | por |
dc.subject | Adsorção | por |
dc.subject | Alumina | por |
dc.subject | Floculador | por |
dc.subject | Fluoride | eng |
dc.subject | Precipitation | eng |
dc.subject | Coagulative bubbles | eng |
dc.subject | Adsorption | eng |
dc.subject | Alumina | eng |
dc.subject | Flocculator | eng |
dc.title | Desenvolvimento e aplicação de unidades de desfluoretação para tratamento de água | por |
dc.title.alternative | Development and application of defluoridation units for water treatment | eng |
dc.type | Tese | por |
dc.description.resumo | Assim, esses estudos buscaram avaliar essa aplicação para desfluoretação de águas
subterrâneas, solução utilizada para o desenvolvimento experimental, com concentração de
flúor de aproximadamente 3,5 mg L-1. Para isso, foram realizados estudos hidráulicos
hidrodinâmicos e de desempenho a partir da mistura hidráulica em um Floculador Tubular
Helicoidal (FTH), por meio de tratamento contínuo na unidade de tratamento idealizada. A
investigação experimental foi dividida nas seguintes etapas: (I) avaliação do tipo e concentração
dos coagulantes sulfato de alumínio e cloreto de cálcio; (II) determinação das condições de
mistura no (FTH), como número de Camp, torção e curvatura; (III) comparação com a mistura
mecânica; (IV) aplicação de bolhas coagulativas (BCs) no FTH. Com relação ao primeiro
grupo, (I) as menores concentrações requeridas para redução de flúor, em conformidade com a
legislação, foram obtidas com Al (aproximadamente 30 mg L-1), enquanto a remoção com Ca
foi efetiva em doses superiores a 160 mg L-1; (II) os parâmetros de dimensionamento do FTH
revelaram que a unidade sem distância entre os anéis gerou remoções próximas a 70% da
concentração inicial de flúor, a partir de uma concentração de 30 mg L-1 de Al; (III) a mistura
mecânica necessitou de maior energia de agitação. Enquanto o G.t requerido pelo FTH para
remoção de 65% de flúor foi de 8500, o sistema mecânico exigiu um G.t de 18000 e resultou
na remoção de 45% do F-
. A dose de Al necessária também é uma vantagem significativa do
FTH. A partir de 20 mg L-1, a mistura hidráulica removeu 55% do flúor. Já para a mistura
mecânica houve maior demanda de coagulantes; (IV) as BCs foram geradas a partir de um
sistema misto composto por surfactante anfotérico (Cocamidopropil betaína, CAPB) e
coagulantes poliméricos inorgânicos (sulfato de alumínio e cloreto de cálcio). A concentração
micelar crítica (CMC) de CAPB foi de 0,26 mmol L-1. As bolhas coagulantes (BC) foram
geradas a partir da pressurização da solução coagulante em água destilada e aplicadas
continuamente no FTH. O método de tratamento BC proporcionou maior remoção de flúor em
comparação ao tratamento convencional com simples aplicação de coagulante. As BCs geradas
com Al possibilitaram a remoção de aproximadamente 98% da quantidade inicial de flúor (3,5
mg L-1) com a concentração de 31 mg L-1 de Al; vazão de alimentação de 20 L min-1 da água
com excesso de flúor; pH 6±0,5; e pressão de saturação de 3 atm. O segundo grupo de
tratamento foi realizado por adsorção com alumina ativada (V); além de ter sido feito um estudo comparativo com aplicação Al no FTH (VI), ambos procedimentos em escala piloto. Esta etapa
foi realizada no âmbito de cumprir uma parceria entre a Universidade Federal de Santa Maria
e a Companhia Riograndense de Saneamento (CORSAN). Nessa parceria, foi desenvolvido um
um equipamento por adsorção que pudesse ser compacto e eficiente. A unidade construída
dispõe de três filtros em série e dispositivos de controle de pH e de flúor. Nos filtros, foram
adicionados 40 kg de alumina e avaliada a condição ideal de vazão de 500 L h-1 (V). Os
resultados apontaram que a utilização da coagulação-precipitação apresenta melhores
condições de aplicação em diferentes concentrações de flúor. Isso denota que uma avaliação
criteriosa do adsorvente deve ser realizada, tendo em vista sua rápida saturação e com isso uma
demanda por regeneração/substituição, podendo resultar em custos excessivos (VI). | por |
dc.contributor.advisor1 | Carissimi, Elvis | |
dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4642912749433316 | por |
dc.contributor.referee1 | Moraes, Beatriz Stoll | |
dc.contributor.referee2 | Oliveira, Robson Alves de | |
dc.contributor.referee3 | Wolff, Delmira Beatriz | |
dc.contributor.referee4 | Etchepare | |
dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/0959467425881428 | 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 |