Reuso de água e energia em uma planta de nitrocelulose

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Cristalização assistida por destilação por membranas aplicada ao reuso de água: comparação com outros métodos de reuso, análise do processo e projeto hierárquico de processo.

No presente trabalho foram avaliados processos alternativos de dessalinização visando a recuperação e reuso da água contida em salmouras concentradas, sendo o processo de cristalização assistida por destilação por membranas (MDC) investigado com profundidade. Foi desenvolvido um modelo diferencial para o processo de destilação por membranas por contato direto (DCMD), contemplando métodos termodinâmicos rigorosos para sistemas aquosos de eletrólitos fortes, bem como mecanismos de transferência de calor e massa e efeitos de polarização de temperatura e concentração característicos deste processo de separação. Com base em simulações realizadas a partir do modelo matemático assim desenvolvido, foram investigados os principais parâmetros que influenciam o projeto de um módulo de membranas para DCMD. O modelo foi posteriormente estendido com equações de balanço de massa e energia adicionais para incluir a operação de cristalização e desta forma representar o processo de MDC. De posse dos resultados das simulações e do modelo estendido, foi desenvolvido um método hierárquico para o projeto de processos de MDC, com o objetivo de conferir características de rastreabilidade e repetibilidade a esta atividade. Ainda a partir do modelo MDC foram discutidos aspectos importantes em MDC como a possibilidade de nucleação e crescimento de cristais sobre a superfície das membranas, bem como o comportamento do processo com sais com diferentes características de solubilidade e largura da zona metaestável. Verificou-se que para sais cuja solubilidade varia muito pouco com a temperatura e que possuem zona metaestável com pequena largura, caso do NaCl, a operação com resfriamento no cristalizador não é viável pois aumenta excessivamente o consumo energético do processo, sendo nesses casos preferível a operação \"isotérmica\" - sem resfriamento no cristalizador - e o convívio com a possibilidade de nucleação no interior do módulo. No extremo oposto, observou-se que para sais com grande variabilidade da solubilidade com a temperatura, um pequeno resfriamento no cristalizador é suficiente para garantir condições de subsaturação no interior do módulo, sem grande ônus energético para o processo. No caso de sais com pequena variabilidade da solubilidade com a temperatura, mas com largura da zona metaestável elevada, existe certo ônus energético para a operação com resfriamento do cristalizador, porém não tão acentuado como no caso de sais com zona metaestável estreita. Foi proposto um fluxograma alternativo para o processo de MDC, onde foi introduzido um circuito de pré-concentração da alimentação antes do circuito de cristalização, para o caso de alimentação com soluções muito diluídas. Este esquema proporcionou um aumento do fluxo permeado global do processo e consequentemente uma redução na área total de membrana requerida. Verificou-se que através do processo com préconcentração da alimentação de 5% até 10% em massa - no caso de dessalinização de uma solução de NaCl - foi possível reduzir-se a área total da membrana em 27,1% e o consumo energético específico do processo em 10,6%, quando comparado ao processo sem pré-concentração. Foram desenvolvidas ferramentas úteis para o projeto de processos de dessalinização por MDC em escala industrial.

Utilização da eletrofloculação para tratamento de água de produção

A demanda para tratamento de efluentes industriais tem sido maior a cada dia e a indústria tem buscado melhoria constante nos processos para tratamento. Nesse contexto, a eletrofloculação surge como uma técnica promissora, devido à sua eficiência, econômica e ambiental, com possibilidade de reuso da água. O presente trabalho tem como objetivo estudar o tratamento de água de produção de plataforma de petróleo, pelo processo de eletrofloculação, em reator batelada, com eletrodo de alumínio. Foi avaliada a influência de parâmetros como: condutividade, pH, intensidade de corrente aplicada e tempo de operação. O estudo teve foco na remoção de poluentes como óleos e graxas, cor, turbidez e boro. Os resultados alcançados indicam que o processo de eletrofloculação, nas condições operacionais estudadas, é uma alternativa tecnicamente viável para a remoção de óleos e graxas, cor e turbidez, obtendo remoção média de 84%, 83% e 83%, respectivamente. Entretanto, não foi observada eficiência na remoção de boro

Gestão Sustentável da água: um estudo da conscientização ambiental em atividades residenciais urbanas

The search for sustainable solutions through an appropriate environmental administration of the available natural resources, that comes from encounter to the aspirations of preservation of the environment and of the human being, in way to diagnose and to solve the environmental and social problems with the smallest possible impact to the nature and the man, it is the great challenge, so much for that generation, as for the future generations. The study of the environmental problems of the water and the participation and the social actors' environmental understanding as a whole, interferes in the field of the thematic environmental international, contemplating the strategic need of an appropriate administration of that very natural one, through a program returned to the diagnosis of the problems and in the search of compatible maintainable solutions, in a social and environmental politics of planning and environmental education, centered above all in the citizen's voice , user of that system. The present thesis she seeks to study the problem of the maintainable administration of the water, focusing the participation and the citizen's environmental understanding in the use of that very natural one for urban residential activities, in what concerns the approach and analyses of variables that treat of the measurement of general knowledge and you adapt, sense of community of the access to the means of information and of the attitudes and environmental behaviors, besides the variables of partner-demographic characterization or personal identification of the interviewed ones of an exploratory research of the type " survey ", accomplished through a stratified aleatory sampling, being the strata each one of the 4 (four) Political-Administrative Areas of the Natal city, having happened the collection of the data in the period of february to april/2002. The methodology used in this work it constitutes in the application of questionnaires with scales of the type Likert to measure the echo-varied of the study, besides a partner-demographic scale for the characterization of the studied sample. For the analysis of the results, it was made an exploratory descriptive study initially, followed by the use of techniques statistical multivariate s, such as, factorial analysis through the application of main components, besides the accomplishment of studies of multiple lineal regression. To complement this study, the accomplishment of Tests of Independence was proceeded through the Qui-square of Pearson, in way to verify the dependence of the associations between the partner-demographic variables and the principal selected variables and presents in the resulting factors of the factorial analysis. The results appear for a low level of environmental knowledge, of access to the information and community's sense, besides the verification that the principal factors resultants send for the need of feeling emphasis in the programs and administration actions addressed for the environmental understanding, the behaviors and attitudes that approach the information and the environmental education, besides the reuse of the water

Contaminação do lençol freático e cultivo de alface sob irrigação com água residuária

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Remoção de nitrogênio de água residuária de produção intensiva de tilápias com recirculação utilizando reator de leito fluidizado com circulação em tubos concêntricos

Pós-graduação em Engenharia Civil - FEIS

Desenvolvimento e avaliação de uma miniestação ecoeficiente de tratamento de esgoto e reuso de águas, com sistemas registrador queimador, para baixa vazões de biogás e cogeração de energia

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Utilização do cavaco de madeira como combustível alternativo para a produção de vapor de água em uma caldeira aquatubular com grelha fixa do tipo PIN HOLE

The steady increase in the price of oil and its derivatives, carbon credits, the concern with the environment combined with the precipitation of rain water and lack of water resources that Brazil has suffered in 2014 caused a migration of participation sources of energy in the Brazilian energy matrix. The hydropower sector suffered big drop at 2013 and is suffering so far, contributing thus to the generation and cogeneration of thermal energy using renewable energy sources such as: sugarcane bagasse, wood chips, rice husks, among others. The selling price of the electricity market reached the level of R$ 807, 00 MWh in January 2014 (Source: ANEEL), heating the Brazilian thermoelectric sector. Although thermoelectric use in bulk water as vaporizing fluid to produce electricity and use in various processes, water reuse plans have become an important factor in these industries. The increased use of biomass has been the bagasse which is allied to the sugarcane sector, strong market in Brazil, and consists basically use the rest of sugar cane, sugarcane industries that would play out. The sugar and ethanol industry is very unstable and only lasts for 6-8 months a year, and the remaining time in the period known as between crop that corresponds to the planting and harvesting of sugarcane and then enter the period of vintage which is the constant cane harvesting and crushing it. This instability of the market and the thermoelectric idle period leads the thermoelectric industries to seek other sources of renewable energy, such as wood chips (pine, Eucalyptus, Orange), rice husk, sorghum among others, to not be dependent on alcohol sector. The present work aims to study the use of wood chips as an alternative biomass for burning a fuel that essentially uses bagasse, the thermoelectric in question consists of two boilers that produce together 350 t / h ... (Complete Abstract click electronic access below)

Avaliação do potencial de reuso agrícola do efluente de uma estação de tratamento de esgoto com alagados construídos

The study took place in a sewage treatment plant located at the actual Department of Water and Sewer in Bauru, city of Sao Paulo state. This treatment plant has an average entrance flow of 4.8 l. s-1 made by upflow anaerobic filter, followed by wetland systems constructed in parallel. . As objective of this study we evaluate the effectiveness of three systems of constructed wetlands, with three different types of plants (Lily pond, Giant papyrus and Cattail),quantify, and qualify the effluents at various stages of treatment to monitor their effectiveness and the possibility of reuse in agriculture. There was a satisfactory removal of organic matter, with a mean concentration of 36 and 39mg.l-1 at the , phases 1 and 2 of the operation, respectively. The constructed wetlands effluent nitrogen and phosphate concentrations were high throughout all the system and the removal efficiency of ammonia nitrogen was much lower than expected, then the system is functioning as secondary treatment and not as tertiary treatment. The concentrations of micro-organisms found in the final effluent were also high. Therefore, it is concluded that the results of removal efficiency of organic matter, of constructed wetland systems, meet the parameters required by legislation for effluent discharges but do not attend the parameters required for nitrogen and micro organisms. This way, these analyzed plants effluents are suitable for reuse in agriculture restricted irrigation

Proposta de implantação de telhado verde para captação e uso de águas pluviais em área de relevância ambiental: Ilha Grande/RJ.

Visando minimizar os impactos causados pelas ações antrópicas sobre o meio ambiente, mais especificamente sobre os recursos hídricos, torna-se imprescindível a busca por fontes alternativas para suprir as crescentes demandas de água para os mais diversos fins. Medidas como o reuso da água e a captação e aproveitamento de água das chuvas são fundamentais no contexto atual de busca por modelos sustentáveis de gestão dos recursos hídricos. No presente trabalho foi realizada extensa pesquisa bibliográfica sobre como o uso de telhados verdes pode contribuir para o uso racional da água potável e para a redução da ocorrência de enchentes. A área de estudo em questão foi Ilha Grande, localizada no litoral sul do Estado do Rio de Janeiro, uma Área de Preservação Permanente que, dentre outras Unidades de Conservação da Natureza, abriga o Parque Estadual de Ilha Grande. Para se analisar a viabilidade de implantação de um telhado verde na região, mais especificamente na Vila Dois Rios (23o11S, 44o12W), foi realizado o levantamento das séries históricas de chuvas da última década na região. Espécies vegetais compatíveis para uso em telhado verde foram encontradas na Ilha e, além disso, foram identificadas as premissas construtivas e operacionais relevantes. Para promover a conscientização dos visitantes e moradores locais foi elaborada uma cartilha informativa ilustrativa. Por fim, concluiu-se que existe a viabilidade de implantação de um telhado verde para captação e aproveitamento das águas das chuvas em Ilha Grande.

Mecanismos técnico-institucionais para a sustentabilidade da drenagem urbana

A drenagem urbana, especialmente nos grandes centros, tem sido efetuada de forma não sustentável com contaminação e alterações no regime de escoamento superficial devido à impermeabilização de superfícies, e deposição de resíduos sólidos. Estas condições representam ameaça considerável ao homem e ao ecossistema do corpo receptor. O emprego de práticas sustentáveis aparece como caminho a ser perseguido, encontrando no Desenvolvimento Urbano de Baixo Impacto (Low Impact Development, LID) o conjunto de técnicas que mais se aproxima desta meta. LID objetiva atingir paisagens com funções hidrológicas, apresentando comportamento mais similar ao natural, por controlar não somente o pico de vazões, mas volume, freqüência/duração, além de qualidade dos escoamentos pluviais. Este tipo de desenvolvimento atua recuperando a capacidade de infiltração das superfícies urbanas, além de estimular o reuso de água, reduzindo os impactos, com ganhos econômicos e paisagísticos em comparação ao controle efetuado pelos métodos tradicionais de controle por condutos e mesmo detenções. A utilização desta nova tecnologia se aplica à implantação de novos desenvolvimentos e redesenvolvimentos, a priori, apresentando ainda vantagens para implantação destas em empreendimentos antigos com relação a métodos tradicionais Buscou-se, por intermédio deste estudo, avaliar os potenciais mecanismos técnicoinstitucionais que possam ser empregados na realidade brasileira, em especial em Porto Alegre, vislumbrando a implementação da sustentabilidade, assim como, avaliar as respostas obtidas da simulação numérica da implantação das técnicas de LID a um condomínio hipotético. Para tanto, fez-se necessário aplicar metodologia diferente da proposta pelos manuais existentes, em virtude da insuficiência destes em representar o comportamento dos dispositivos de controle do escoamento. Os resultados obtidos confirmaram a necessidade de revisão nos mecanismos para controle da drenagem vigentes, bem como, as vantagens de aplicação de técnicas que apresentam abordagem mais integradora e de escala menor.

Degradação fotoquímica de efluentes industriais contendo polipropileno e isoniazida

One of the main impacts to the environment is the water pollution, where the industrial sector is one of the main sources of this problem. In order to search for a solution, the industrial sector is looking forward to new technologies to treat its wastewaters with the goal to reuse the water in the own process. In this mode, the treatment presents a reduction in its costs with the water suply. One of these technologies that are getting more and more applications is the advanced oxidative processes (AOP´s). In this work two industrial wastewaters have been studied, i.e., containing polymers and pharmacus. In the case of the wastewaters with polymers the UV/H2O2 process has been applied with a systematic series of experiments, using irradiation from a mercury lamp and also solar. The following variables of the UV/H2O2 process for the polymers wastewaters have been studied systematically with the lamp reactor: mode of addition of hydrogen peroxide, temperature, time of reaction, hydrogen peroxide concentration and power of the lamp (80, 125, 250 and 400W). The results demonstrated to be satisfactory, obtaining rates of organic charge removal of 100% in 120 minutes of reaction. The studied variables for the experiments with solar irradiation using polymers wastewaters were only the time of reaction, the mode of addition and concentration of the hydrogen peroxide. The results with the solar irradiation demonstrated to be not satisfactory, reaching maximum of 22% of TOC removal in 240 minutes of reaction. This is in accordance with the fact that the solar source has only 5% of low UV irradiation. With respect to the photodegradation of the pharmacus wastewaters, the process UV/H2O2 and photo-Fenton have been applied. As a source of photons, in this case, a mercury UV lamp of 80 W has been used. The studied variables for the experiments with artificial irradiation with the pharmacus wastewaters were: initial concentration of the pollutant, concentration of Fe2+ and time of reaction. The results demonstrated a degree of degradation fairly satisfactory, showing a maximum conversion value of 46% in 120 minutes

Monitoramento de 24 horas do desempenho de reator aeróbio de leito fluidizado trifásico na remoção de amônio num sistema de recirculação para produção de tilápia

O objetivo deste trabalho foi monitorar o desempenho de remoção de nitrogênio amoniacal no tratamento das águas residuárias da produção intensiva de tilápia nilótica em sistema com recirculação de água. O sistema foi constituído por um sedimentador convencional e um reator aeróbio de leito fluidizado trifásico com circulação, operados com tempos de detenção hidráulica de 176.4 e 11.9 minutos respectivamente. O meio suporte utilizado no reator foi o carvão ativado granular com densidade aparente de 1.64 g/cm3 e tamanho efetivo de 0.34 mm; a concentração do meio suporte no reator foi mantida constante em 80 g/L. A eficiência média de remoção do nitrogênio amoniacal total foi de 41.2%. O sistema avaliado é uma alternativa efetiva para o reuso da água em sistemas de recirculação para aqüicultura. Embora a variabilidade das concentrações do nitrogênio amoniacal afluente cujo valor médio foi de 0.136 mg/L, o efluente do reator conservou as características de qualidade da água estáveis, com concentrações médias de nitrogênio amoniacal de 0.079 mg/L e do oxigênio dissolvido de 6.70 mg/L, recomendáveis para a criação dos peixes e nas faixas de valores permitidos pela legislação Brasileira (Resolução CONAMA No. 357 de março 5 de 2005) para lançamento de efluentes finais nos corpos de água receptores.

Utilização de microemulsão na remoção da cor de efluentes têxteis contendo corantes dispersos

Polyester fibers are the most used fibers in the world and disperse dyes are used for dyeing these fibers. After dyeing, the colorful dyebath is discharged into effluent streams, which needs a special treatment for color removal. Surfactants interaction with dyes has been evaluated in several studies, including the textile area, specifically in the separation of dyes from textile wastewater. In this work a cationic surfactant was used in a microemulsion system for the extraction of anionic dyes (disperses dyes) from textile wastewater. These microemulsion system was composed by dodecylamonium chloride (surfactant), kerosene oil (organic phase), isoamyl alcohol (cosurfactant) and the wastewater (aqueous phase). The wastewater that results after the dyeing process is acid (pH 5). It was observed that changing the pH value to above 12.8 the extraction could be made, resulting in an aqueous phase with low color level. The Scheffé net experimental design was used for the extraction process optimization, and the obtained results were evaluated using the program "Statistica 7.0". The optimal microemulsion system was composed by 59.8wt.% of wastewater, 30.1wt.% of kerosene, 3.37wt.% of surfactant and 6.73wt.% of cosurfactant, providing extraction upper than 96%. A mix of reactive dyebath (50%) and disperse dyebath (50%) was used as aqueous phase and it presented extraction upper than 98%. The water phase after extraction process can be reused in a new dyeing, being obtained satisfactory results, according to the limits established by textile industry for a good dyeing. Tests were accomplished seeking to study the influence of salt addition and temperature. An experimental design was used for this purpose, which showed that the extraction doesn't depend on those factors. In this way, the removal of color from textile wastewater by microemulsion is a viable technique (that does not depend of external factors such as salinity and temperature), being obtained good extraction results even with in wastewater mixtures

Microbiological and physicochemical treatments applied to metallurgic industry aiming water reuse

Estudou-se o reuso de água de um sistema composto por estação de tratamento de esgoto (ETE) com aeração prolongada e lodo ativado, e em uma estação compacta de tratamento de água (ECTA) de uma indústria metalúrgica. Os processos para obtenção da água de reuso foram: microbiológico e físico-químico. O esgoto doméstico foi bombeado para a ETE, onde houve formação de flocos biológicos e água clarificada. Avaliou-se a eficiência do processo microbiológico da ETE mediante a remoção de demanda bioquímica de oxigênio (DBO), demanda química de oxigênio (DQO) e sólidos sedimentáveis (SS). A eficiência do processo físico-químico de clarificação e desinfecção foi avaliada mediante análises de pH, turbidez, cor, contagem de bactérias heterotróficas aeróbias, cloro livre, dureza, alcalinidade, cloretos, sulfatos, sólidos totais dissolvidos (STD). Na água de reuso além desses parâmetros avaliou-se a toxicidade aguda ao microcrustáceo Daphnia similis.