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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.18.2022.tde-10102022-142800
Document
Author
Full name
Paula Alejandra Lara Romero
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2022
Supervisor
Committee
Paz, Lyda Patricia Sabogal (President)
Borges, Alisson Carraro
Silva, Wilson Tadeu Lopes da
Title in Portuguese
Sistema compacto para desinfecção de água potável com uso de ozônio para aplicação a escala domiciliar: construção, avaliação operacional, estudo do desempenho e viabilidade econômica
Keywords in Portuguese
E. coli
adequação operacional
inativação de microrganismos
tratamento de água descentralizado
Abstract in Portuguese
O elevado risco microbiológico ao qual estão expostas as comunidades rurais e a necessidade de universalização do acesso a água segura faz com que seja fundamental a procura por alternativas de tratamento de água mais eficientes e viáveis economicamente. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho foi conceber, construir, adequar operacionalmente e avaliar o desempenho e viabilidade econômica de um sistema compacto para desinfecção de água com ozônio para aplicação em escala domiciliar, utilizando um ozonizador de baixo custo. O sistema foi construído utilizando principalmente peças hidráulicas de PVC e equipamentos facilmente encontrados no mercado. Foram definidas condições de operação do sistema como vazão de bombeamento, vazão de ar injetada no sistema, volume a ser tratado e tempo de borbulhamento de ozônio. Nas condições de operação, o gerador de ozônio conseguiu produzir em média 0,98 mg/h de ozônio. Os parâmetros físico-químicos na água não apresentaram alterações com o tratamento, a exceção do pH, o qual aumentou na água após tratamento. As concentrações de óxidos de nitrogênio, como nitrito e nitrato, permaneceram abaixo dos valores máximos permitidos na Portaria GM/MS Nº 888 durante o tratamento. Com um tempo de borbulhamento de ozônio de 4 horas, foi atingida uma eficiência de inativação de E. coli acima de 3 log em 87,5% do tempo. Nenhuma das variáveis estudadas, com relação aos parâmetros físicoquímicos da água bruta, influenciou a eficiência de inativação. Nas condições de operação, o sistema apresentou uma média de 59,31% de ozônio perdido no off-gas. O custo do sistema é mais elevado quando comparado com outras tecnologias de tratamento de água voltadas à aplicação domiciliar, como os filtros lentos domiciliares, por exemplo. De forma geral, o sistema apresentou potencial para ser aplicado em etapas de desinfecção, em complementação a uma estação piloto com mais etapas de tratamento.
Title in English
Compact drinking water disinfection system using ozone for household-scale application: construction, operational evaluation, performance study and economic viability
Keywords in English
E. coli
decentralized water treatment
microbial inactivation
operational suitability
Abstract in English
The high microbiological risk to which rural communities are exposed and the need to universalize access to safe water makes the search for more efficient and economically viable water treatment alternatives essential. This study aimed to design, build, execute operational adaptations and evaluate the performance and economic viability of a compact system for water disinfection at household level application, using a low-cost ozone generator. The system was built using mainly PVC hydraulic pipes and fittings, and equipment easily found on the market. Operating conditions of the system were defined, such as pumping flow, flow of injected air into the system, volume to be treated, and ozone bubbling time. Under operating conditions, the ozone generator was able to produce an average of 0,98 mg/h of ozone. Most of the physicochemical parameters in the water did not change significantly with the treatment, except for the pH, which increased after treatment. The concentration of nitrogen oxides, such as nitrite and nitrate, remained significantly below the maximum values allowed in Portaria GM/MSNo. 888 during the treatment. With an ozone bubbling time of 4 hours, an E. coli inactivation efficiency above 3 log was achieved 87.5%of the time. None of the variables studied, regarding physicochemical parameters of raw water, significantly influenced the inactivation efficiency. Under operating conditions, the system presented an average of 59.31% of ozone lost in the off gas. System cost is higher when compared to other water treatment technologies aimed to be used at the household level (e.g., household-scale slow sand filters). The system presented potential to be applied for disinfection purposes, as a complementary process in a small water treatment station with more stages.
 
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Publishing Date
2022-10-11
 
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