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Habilitation Thesis
DOI
10.11606/T.3.2017.tde-01082017-113514
Document
Author
Full name
José Carlos Mierzwa
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2009
Committee
Porto, Monica Ferreira do Amaral (President)
Assunção, João Vicente
Ceballos, Beatriz Suzana Ovruski de
Hespanhol Ivanildo
Sperling, Marcos von
Title in Portuguese
Desafios para o tratamento de água de abastecimento e o potencial de aplicação do processo de ultrafiltração.
Keywords in Portuguese
PROSAB
Tratamento de água
Ultrafiltração (Viabilidade econômica)
Abstract in Portuguese
Nesta pesquisa foi feita avaliação da viabilidade técnica e econômica do processo de ultrafiltração, com membranas enroladas em espiral, para o tratamento e água de abastecimento. O desenvolvimento deste tema levou em consideração os atuais problemas de qualidade das águas de mananciais utilizados para abastecimento e o fato do sistema convencional de tratamento de água apresentar limitações para enfrentar os novos desafios impostos. A avaliação foi feita com base nos resultados obtidos na operação de uma unidade piloto utilizando membranas de ultrafiltração com diferentes capacidades de separação. Procurou-se avaliar o desempenho operacional do sistema e também a capacidade de separação de contaminantes tradicionalmente utilizados para controle de desempenho de estações de tratamento de água, além de alguns contaminantes específicos, como nonilfenol, estrogênios naturais e etinilestradiol. A operação contínua da unidade piloto, totalizando 7.866 horas na primeira etapa e 10.600 horas na segunda, utilizando membranas com peso molecular de corte de 3.500 e 10.000 g.mol-1, respectivamente, resultou em taxas médias de fluxo de 21,47 L.h-1.m-2, com pressão de 418,3 kPa, e 18,39 L.h-1.m-2, com pressão de 160,9 kPa. As remoções de cor e turbidez foram superiores a 90% e de Escherichia coli e coliformes totais foram de 100%. A partir dos custos de investimento e operação, determinou-se que o custo de produção de água por ultrafiltração é de US$ 0,20 (vinte centavos de dólar), por metro cúbico e que as membranas são o item mais relevante na sua composição. Em relação aos novos riscos associados à qualidade da água, foi verificado que o etinilestradiol é o contaminante que exige maior atenção e que o processo de ultrafiltração apresentou potencial para a sua remoção. Como conclusão, pode-se afirmar que o processo de ultrafiltração apresenta elevado potencial de aplicação para tratamento de água no país.
Title in English
Drinking water treatment chalenges and the potential for ultrafiltration process application.
Keywords in English
Costs evaluation
PROSAB
Ultrafiltration
Water treatment
Abstract in English
This work evaluates the technical and economical feasibility of ultrafiltration process for drinking water treatment, using spiral wound membranes. For the development of this research it was taken into account emerging issues related to drinking water quality and limitations of conventional water treatment systems to address these issues. The evaluation was done based on he results obtained from a pilot plant unit, using spiral wound ultrafiltration membranes with different molecular weight cut-off (MWCO), considering membrane operational performance as well as contaminant removal capacity, particularly the ones normally used for conventional drinking water treatment plants monitoring, besides nonyphenol, natural estrogens, and ethynilestradiol. Continuous operation during 7.866, and 10.600 hours using 3.500 and 10.000 g.mol-1 MWCO membranes, respectively, resulted in a permeate flow rates of 21,47 L.h-1.m-2 at 418,3 kPa, and 18,39 L.h-1.m-2 at 160,9 kPa. Color and turbidity removal were higher than 90%, and Escherichia coli and total coliform achieved 100% removal. A preliminary cost analysis for an ultrafiltration system resulted in a treated water cost of US$ 0,20 per cubic meter, and showed that membrane cost is the most relevant parameter. With regard the emerging risks related to drinking water quality it was determined that ethynilestradiol is the most relevant contaminant, and that its removal using ultrafiltration process could be possible.Based on these results it is concluded that ultrafiltration technology for drinking water treatment has a high potential for application in Brazil
 
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Publishing Date
2017-08-14
 
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