Tratamento de águas cinza geradas em edificação unifamiliar de médio porte, visando ao seu reuso

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Oliveira, Taísa Machado de
Data de Publicação: 2014
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Estadual de Maringá (RI-UEM)
Texto Completo: http://repositorio.uem.br:8080/jspui/handle/1/6665
Resumo: Orientador: Prof.ª Dr.ª Célia Regina Granhen Tavares
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spelling Tratamento de águas cinza geradas em edificação unifamiliar de médio porte, visando ao seu reusoÁguas cinza - Tratamento com membranasEfluentes - Reuso domésticoEfluentes - Tratamento com membranasMembrana de microfiltraçãoMembrana de osmose inversa628.164EngenhariasEngenharia QuímicaOrientador: Prof.ª Dr.ª Célia Regina Granhen TavaresCoorientador: Prof.ª Dr.ª Cláudia Telles BenattiTese (doutorado em Engenharia Química) - Universidade Estadual de Maringá, 2014Resumo: O reuso de águas residuárias surge como uma parte integrante da gestão da demanda de água. Algumas das razões para a sua crescente importância são o fornecimento e a preservação da qualidade de água potável, bem como, o potencial de redução da poluição nos recursos hídricos. O reuso doméstico é uma opção atraente devido a um consumo de água relativamente elevado juntamente com uma população intensiva. Nessa perspectiva, destaca-se a água cinza, efluente urbano constituído por águas de lavagens, sem a contribuição de vasos sanitários. O processo de separação com membrana é uma das tecnologias para o tratamento de tais efluentes. No entanto, uma limitação importante para o desempenho dessas membranas são os depósitos e os acúmulos de partículas e de compostos orgânicos sobre a superfície da membrana, o que geram incrustações. Estas causam diminuição do fluxo permeado ao longo do tempo de operação e, também, a deterioração da qualidade do permeado. Como consequência, a redução da viabilidade da membrana. De acordo com esta abordagem, o presente estudo teve o objetivo avaliar a viabilidade do tratamento das águas cinza pelo processo de separação com membrana (microfiltração submersa e osmose inversa), visando à obtenção de uma água de boa qualidade que permita o seu reúso, para fins menos nobres em edificações de unifamiliares. Para tanto, foi realizado a caracterização das águas cinza. Elas apresentam variações significativas em sua qualidade física, química e bacterológica. Isso é decorrente de fatores como a fonte geradora do efluente, os hábitos familiares e os produtos químicos usados no ambiente doméstico (por exemplo, detergentes, sabões, xampus). Também, apresentaram elevadas concentrações de cor aparente, de turbidez, de sólidos suspensos e dissolvidos, de tensoativos aniônicos, de matérias orgânicas e de coliformes fecais. Em escala bancada, quatro módulos de membrana de fibra oca de microfiltração com poros de 0.4µm e diferentes densidades de empacotamento foram estudados. Avaliaram-se as melhores condições de operação (pressão e aeração), o comportamento do fluxo permeado durante 100 minutos, o efeito das incrustações nos módulos, a eficiência de remoção dos parâmetros físicos, químicos e biológico e a qualidade do permeado. Assim, com os melhores resultados obtidos foram aplicados no tratamento em escala real. A limpeza física/retrolavagem foi realizada no término de cada experimento e foi eficiente para a recuperação do fluxo permeado e a permeabilidade hidráulica da membrana. Para finalizar, foi instalada uma unidade piloto de tratamento de águas cinza em uma residência unifamiliar. Essa consistia no acoplamento dos módulos de membranas de microfiltração submersa de fibra oca e de osmose inversa plana e espiral. Avaliou-se o desempenho desses módulos e a qualidade do efluente tratado durante 100 dias de operação. O processo físico de separação com membranas de microfiltração e de osmose inversa permitiu rejeição dos parametros físicos superiores a 97%. A cor aparente média encontrada foi de 2 ± 3 UNITS PtCo APHA, a turbidez, 2 ± 1 FAU e ausência de sólidos suspensos. Já a quantidade média de matéria orgânica determinada, em termos de DQO e DBO5, foi de 28,3 ± 9,5 mg L-1 e 4 ± 2 mg L-1 e com rejeição de 91,1 ± 4,7 % e 98 ± 1 %, respectivamente. Isso assegurou a qualidade da água dentro das normas de reuso doméstico. Diante disso, a qualidade do efluente final destacou a possibilidade de reutilização de águas cinza para fins menos nobres, tais como descarga de vasos sanitários, irrigação de jardim, lavagem de carro ou de calçada. Desse modo, o processo de separação com membranas foi uma solução técnicamente atrativa e segura, podendo ser instalada nas edificações unifamiliares e, também, nas multifamiliares, desde que se realizem as limpezas físicas e químicas nos módulos de membrana, de forma a garantir a qualidade do permeado. Essa reutilização pode levar as mudanças na gestão global dos recursos hídricos e de um cenário consequentemente sustentávelAbstract: Wastewater reuse has emerged as element in the management of water demand. The supply and conservation of drinking water quality as well as the potential decrease of water resources pollution are some of the reasons of such increasing relevance. Domestic reuse is an attractive option due to relatively high water consumption for a demanding population. In this context, greywater is on the spotlight; the urban effluent constituted by wash-water free of flush toilets contributions. The separation process using membrane is one of the available technologies to treat effluents. However, the performance of these membranes is restrained by particles and organic compounds deposited and accumulated on the membrane surface; they generate encrustations and decrease the permeate flow during the operation and deteriorate the permeate quality; consequently the membrane viability is reduced. According to this approach, the objective of this study was to assess the viability of greywater treatment through separation process using membrane (submerged micro-infiltration and reverse osmosis) seeking good-quality water that allows reuse for ends other than consumption in single-family houses. For this purpose, we conducted greywater characterization. They present significant variations regarding physical, chemical and bacteriological quality because of factors such as the source generating the effluent, family habits and chemical products used in domestic environments (detergent, soap, shampoo). We also observed high concentrations of apparent color, turbidity, suspended and dissolved solids, anionic surfactants, organic matters and fecal coliforms. Using a scale workbench, we studied four modules of hollow-fiber membrane with micro-infiltration of 0.4µm pores and different packing densities. We assessed the most satisfactory operation conditions (pressure and aeration), the permeate flow behavior for 100 minutes, the effect of encrustations on modules, the efficiency in removing physical, chemical and biological parameters, and finally, the permeate quality. Therefore, we applied the most satisfactory results in the real-scale treatment. At the final stage of each experiment, we carried out the physical cleaning/backwash, which was efficient to recover the permeate flow and the membrane hydraulic permeability. Finally, we installed a unit of semi-pilot greywater treatment in a single-family house consisting of the coupling of the modules of submerged micro-infiltration of hollow-fiber as well as flat reverse osmosis and spiral reverse osmosis. Modules performance and effluent quality were then assed. The physical process of separation membranes MF and OI rejição allowed over 97% of the physical parameters. The average apparent color was found to be 3 ± 2 UNITS PtCo APHA, turbidity, 2 ± 1 FAU and absence of suspended solids. The mean amount of organic matter determined in terms of COD and BOD5 was 28.3 ± 9.5 mg L-1 and 4 ± 2 mg L-1 and rejecting 91.1±4.7 % to 98 ± 1 %, respectively. This ensured the water quality within the norms of domestic reuse. Results revealed that the separation process using membrane is technically viable alternative to treat greywater. The final effluent quality emphasized the possibility of reusing domestic sewage for ends other than consumption, such as discharge of flush toilets, garden irrigation, car, pavement among others. Such reuse could lead to alterations in the global management of water resources and a consequent sustainable scenario167 f. : il. (algumas col.).Departamento de Engenharia QuímicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaMaringá, PRCentro de TecnologiaTavares, Célia Regina GranhenBenatti, Cláudia TellesLapolli, Flávio RubensOkawa, Cristhiane Michiko Passos, 1970-Santos, Alessandra Zacarias dosVieira, Marcelo FernandesOliveira, Taísa Machado de2024-02-09T19:41:27Z2024-02-09T19:41:27Z2014info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Taísa Machado de. Tratamento de águas cinza geradas em edificação unifamiliar de médio porte, visando ao seu reuso. 2014. 167 f. 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