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Tipo: Monografia
Título: Reator de Leito Fixo Bi-fluxo (RLF-BF) aplicado a potabilização de água subterrânea do meio rural
Autor(es): Souza, Stefani Sulzbacher
Primeiro Orientador: Alves, Alcione Aparecida de Almeida
Primeiro coorientador: Tones, Aline Raquel Müller
Primeiro membro da banca: Birck, Roberto
Resumo: A água faz parte das necessidades básicas dos seres humanos, mas em virtude da sua poluição e contaminação existe a necessidade de tratamento para o abastecimento público. No entanto, no Brasil o sistema convencional de potabilização de água é uma realidade em áreas urbanas, enquanto que as comunidades rurais e propriedades isoladas têm sido afetada pela falta de tratamento das águas de consumo humano. Diante da dificuldade de abastecimento de água tratada em áreas rurais no Brasil, o presente trabalho objetivou analisar a construção de um Reator de Leito Fixo Bi-fluxo (RLF-BF) e a avaliação de sua eficiência de potabilização de água. O RLF-BF foi confeccionado com tubulações de 25, 100 e 200 mm, contendo dois leitos, um leito filtrante (descendente) e um leito adsorvente (ascendente), operado, portanto, em sentido bi-fluxo. O leito filtrante possui volume 0,0012 m³, sendo constituído de areia média (0,25 mm) e o leito adsorvente volume 0,00039 m³, constituído de carvão ativado granular (CAG) oriundo do epicarpo de babaçu (Orbignya phalerata), constituído de granulometria (0,0075 a 2,36 mm), ambos alocados acima de camada suporte de seixos rolados de 15 cm. No RLF-BF foram utilizadas taxas de aplicação superficial de 120 e 32 m³ m-2 d-1 para o leito filtrante e leito adsorvente, respectivamente, sendo alocado a seu montante um reservatório de água de 200 L, o qual o abastecia o RLF-BF. A eficiência do RLF-BF foi avaliada por meio de amostras de água bruta na saída do reservatório e tratada por filtração (ATF), bem como água tratada por filtração e adsorção (ATF-A), ambas amostrada a cada 10 min de tratamento, para os seguintes parâmetros: cor aparente, cloro livre, pH, turbidez, coliformes totais e termotolerantes, considerando valores máximos permitidos (VMP) Portaria de Consolidação GM/MS nº 5, de 28 de setembro de 2017 e suas alterações na Portaria nº 888, de 4 de maio de 2021 do MS, e os parâmetros não preconizados nas Portarias, absorvância (λ – 254 nm), alcalinidade, condutividade elétrica, dureza cálcica e perda de carga do leito filtrante e do leito adsorvente. As análises foram realizadas no Laboratório de Águas e Ecotoxicologia de Universidade Federal da Fronteira Sul, Campus Cerro Largo – RS. A operação do RLF-BF de testes preliminares correspondeu a 11 carreiras de filtrações e encerrou-se os testes devido a eficiência de remoção da turbidez e cor aparente, bem como a perda de carga. Estes parâmetros turbidez, cor aparente e perda de carga foram determinantes para o encerramento do processo, pois estes estão diretamente ligados a colmatação do filtro quando os valores aumentam durante a operação. Após o tratamento considerando 11 carreiras de filtração chegou-se ao máximo de perda de carga no leito filtrante e adsorvente (21 e 15 cm) e identificou-se uma média de eficiência de remoção em relação aos parâmetros analisados na amostragem água tratada por filtração e adsorção (ATF-A): cor aparente (33,2 %), pH (7,2 a 9), turbidez (22 %), absorvância (λ – 254 nm) (16,6 %), alcalinidade (33,3 %), condutividade elétrica (3,2 %). Os parâmetros cloro residual livre e coliforme totais e termotolerantes, preconizados na Portaria nº 888/21 do MS, ficaram em desacordo com o estabelecido na Portaria, e dureza cálcica não preconizado na Portaria, não teve variação. Em relação à eficiência a instalação do RLF-BF melhorou a qualidade da água de abastecimento rural nas amostragens ATF-A. A perda de carga dos leitos foi atingida após (2h20min). Por fim, como perspectivas futuras, sugere-se: (i) realizar ensaios de retro lavagem do leito filtrante e do leito adsorvente quando atingirem a perda de carga máxima; (ii) substituição do filtro de areia após a colmatação e replicata de tratamento; (iii) avaliar parâmetros tais como agrotóxicos na água bruta e tratada, pois este é um poluente comum em matriz aquosa da região de estudo.
Abstract/Resumen: Water is part of the basic needs of human beings, but because of its pollution and contamination there is a need for treatment for public supply. However, in Brazil the conventional water purification system is a reality in urban areas, while rural communities and isolated properties have been affected by the lack of water treatment for human consumption. In view of the difficulty of supplying treated water in rural areas in Brazil, the present work aimed to analyze the construction of a Bi-flow Fixed Bed Reactor (RLF-BF) and the evaluation of its efficiency for water purification. The RLF-BF was made with 25, 100 and 200 mm pipes, containing two beds, a filtering bed (descending) and an adsorbing bed (ascending), operated, therefore, in a bi-flow direction. The filtering bed has a volume of 0.0012 m³, consisting of medium sand (0,25 mm) and the adsorbent bed has a volume of 0,00039 m³, consisting of granular activated carbon (CAG) from babassu (Orbignya phalerata) epicarp, with particle sizes (0,0075 to 2,36 mm), both placed above a 15 cm pebble support layer. In the RLF-BF were used surface application rates of 120 and 32 m³ m-2 d-1 for the filter bed and adsorbent bed, respectively, being allocated upstream a 200 L water reservoir, which supplied the RLF-BF. The efficiency of the RLF-BF was evaluated through raw water samples at the outlet of the reservoir and treated by filtration (ATF), as well as water treated by filtration and adsorption (ATF-A), both sampled every 10 min of treatment, for the following parameters: apparent color, free chlorine, pH, turbidity, total and thermotolerant coliforms, considering maximum permitted values (VMP) Consolidation Ordinance GM/MS nº 5, of September 28, 2017 and its amendments in Ordinance nº 888, of May 4, 2021 of the MS, and the parameters not recommended in the Ordinances, absorbance (λ - 254 nm), alkalinity, electrical conductivity, calcium hardness and head loss of the filter bed and adsorbent bed. The analyses were performed in the Water and Ecotoxicology Laboratory of the Federal University of the Southern Frontier (UFFS), Campus Cerro Largo - RS. The operation of the RLF-BF of preliminary tests corresponded to 11 filtering rows and the tests were terminated due to the removal efficiency of turbidity and apparent color, as well as the pressure drop. The parameters turbidity, apparent color and head loss were decisive for the closure of the process, because they are directly linked to filter clogging when the values increase during operation. After the treatment considering 11 filtering rows the maximum loss of load in the filter and adsorbent bed was reached (21 and 15 cm) and an average removal efficiency was identified in relation to the parameters analyzed in the sampling water treated by filtration and adsorption (ATF-A): apparent color (33,2 %), pH (7,2 to 9), turbidity (22 %), absorbance (λ - 254 nm) (16,6 %), alkalinity (33,3 %), electrical conductivity (3,2 %). The parameters free residual chlorine and total and thermotolerant coliforms, recommended in Ordinance nº 888/21 of the MS, were in disagreement with those established in the Ordinance, and calcium hardness, which is not recommended in the Ordinance, had no variation. Regarding efficiency, the installation of the RLF-BF improved the quality of the rural water supply in the ATF-A samples. The head loss of the beds was reached after (2h20min). Finally, as future prospects, it is suggested: (i) perform backwashing tests of the filter bed and the adsorbent bed when they reach the maximum head loss; (ii) replacement of the sand filter after clogging and replicate treatment; (iii) evaluate parameters such as pesticides in raw and treated water, because this is a common pollutant in aqueous matrix in the study region.
Palavras-chave: Tratamento de água
Filtração
Adsorção
Carvão ativado
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Federal da Fronteira Sul
Sigla da Instituição: UFFS
Faculdade, Instituto ou Departamento: Campus Cerro Largo
Tipo de Acesso: Acesso Restrito
URI: https://rd.uffs.edu.br/handle/prefix/5709
Data do documento: 2022
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