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http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80333
Tipo: | Tese |
Título: | A tecnologia de membranas de ultrafiltração e os desafios sanitários e operacionais no tratamento de águas eutrofizadas: um estudo piloto |
Título em inglês: | Ultrafiltration membrane technology and challenges sanitary and operational conditions in the treatment of eutrophicated waters: a pilot study |
Autor(es): | Almeida, Herivanda Gomes de |
Orientador: | Mota, Francisco Suetônio |
Coorientador: | Mierzwa, José Carlos |
Palavras-chave em português: | Incrustação Biológica;Ultrafiltração;Lise celular;Cianobactéria |
Palavras-chave em inglês: | Biofouling;Ultrafiltration;Cell lysis;Cyanobacteria; |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA SANITARIA::SANEAMENTO AMBIENTAL |
Data do documento: | 2025 |
Citação: | ALMEIDA, Herivanda Gomes de. A tecnologia de membranas de ultrafiltração e os desafios sanitários e operacionais no tratamento de águas eutrofizadas: um estudo piloto. 2025. 125 f. Tese (Doutorado em Engenharia Civil- Saneamento Ambiental) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2025. |
Resumo: | Nas últimas décadas, a tecnologia de membranas destacou-se como um dos avanços mais importantes no processo de tratamento de água potável. Contudo, elevadas concentrações de cianobactérias representam um desafio operacional devido à formação de depósitos (fouling) na superfície e poros das membranas e, consequentemente, o aumento da perda de carga e diminuição do fluxo de permeado, às limitações inerentes ao potencial de rejeição da tecnologia e aos riscos associados a tensões hidráulicas dos sistemas pressurizados. Apesar de avançada, essa tecnologia ainda demanda uma maior compreensão e centralização de informações para uma aplicação estratégica no tratamento de águas eutrofizadas. Diante disso, esta tese investiga se a pressão hidráulica em sistemas de ultrafiltração (UF) pode lisar células fitoplanctônicas e liberar cianotoxinas e outros compostos intracelulares na água. Visa, ainda, obter diretrizes para uma operação otimizada, com fluxo linear e maximização do volume de permeado. Especificamente, aborda (i) um estudo cienciométrico, desafios e limitações no tratamento de águas eutrofizadas para abastecimento humano: uma revisão. Nesse, o jornal Water Research teve a maior contribuição para a área, a China liderou em conhecimento e a temática “fouling” foi o grande desafio. Agentes coagulantes, oxidantes e adsortivos foram os mecanismos de mitigação do problema; (ii) a relevância dos parâmetros fluxo crítico e intervalos de contralavagem para o dimensionamento de ultrafiltração: um estudo piloto. Nesse, os pontos críticos de operação foram coordenados pelos pares (12psi, 29,8 L.m-2 .h-1 ) e (9psi, 23 L.m-2 .h- 1 ), seguidos dos intervalos de contralavagens de 65 e 54.8 minutos, período seco e chuvoso, respectivamente. A dominância de Planktothrix sp., no período chuvoso, esteve associada à formação de depósitos ligeiramente mais rápida e (III) os impactos do processo de ultrafiltração pressurizada na integridade celular de algas e cianobactérias. As cianobactérias tiveram 11,44 vezes mais chances de lise do que algas. Aphanizomenon sp., Dolichospermum sp., Microcystis sp. e Raphidiopsis sp. obtiveram, em média, 499,5% a mais de chances de lise do que à espécie de referência, Planktothrix sp. Além da visão geral do conhecimento, os resultados desta tese fornecem diretrizes para mitigar o “fouling”, reduzir riscos no pré-tratamento, melhorar a operação e identificar organismos sensíveis e resilientes às pressões hidráulicas, oferecendo informações valiosas para companhias de saneamento no tratamento de águas eutrofizadas. |
Abstract: | In recent decades, membrane technology has emerged as one of the most important advances in drinking water treatment. However, high concentrations of cyanobacteria in the feed source of these systemsrepresent an operational challenge due to membrane fouling and, consequently, the head loss increases, the inherent limitations of the technology's rejection potential, and the risks associated with hydraulic stresses in pressurized systems. Although this technology being advanced, it still requires greater understanding and centralization of information for its strategic application in the treatment of eutrophic waters. Therefore, this thesis investigates whether hydraulic pressure in ultrafiltration (UF) systems can lyse phytoplankton cells and release cyanotoxins and other intracellular compounds into the water. It also aims to provide guidelines for optimized operation, with linear flux and maximization of permeate volume. Specifically, it addresses (i) a scientometric study, challenges and limitations in the treatment of eutrophic waters for human consumption: a review. In this, the journal Water Research had the greatest contribution to the area, China led in knowledge, and the fouling theme was the great challenge. Coagulant, oxidizing and adsorptive agents were the mechanisms to mitigate the problem; (ii) the relevance of critical flux and backwash intervals parameters for the design of ultrafiltration process: a pilot study. In this, the critical operating points were coordinated by pairs (12 psi, 29.8 L.m-2.h-1) and (9 psi, 23 L.m-2.h-1), followed by backwash intervals of 65 and 54.8 minutes, dry and rainy periods, respectively. The dominance of Planktothrix sp., in the rainy period, was associated with slightly faster fouling and (III) the impacts of the pressurized ultrafiltration process on the cellular integrity of algae and cyanobacteria in the treatment of water for human consumption. It was found that cyanobacteria were 11.44 times more likely to lyse than algae. Aphanizomenon sp., Dolichospermum sp., Microcystis sp. and Raphidiopsis sp. obtained, on average, 499.5% more chances of lysis than the reference species, Planktothrix sp. In addition to the general overview of knowledge, the results of this thesis provide guidelines to mitigate fouling, reduce risks in pretreatment, improve operation and identify organisms sensitive and resilient to hydraulic pressures, offering valuable information for sanitation companies in the treatment of eutrophic waters. |
Descrição: | Este documento está disponível online com base na Portaria no 348, de 08 de dezembro de 2022, disponível em: https://biblioteca.ufc.br/wp-content/uploads/2022/12/portaria348-2022.pdf, que autoriza a digitalização e a disponibilização no Repositório Institucional (RI) da coleção retrospectiva de TCC, dissertações e teses da UFC, sem o termo de anuência prévia dos autores. Em caso de trabalhos com pedidos de patente e/ou de embargo, cabe, exclusivamente, ao autor(a) solicitar a restrição de acesso ou retirada de seu trabalho do RI, mediante apresentação de documento comprobatório à Direção do Sistema de Bibliotecas. |
URI: | http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/80333 |
Currículo Lattes do(s) Autor(es): | http://lattes.cnpq.br/9193842935078387 |
ORCID do Coorientador: | https://orcid.org/0000-0003-0377-563X |
Currículo Lattes do Coorientador: | http://lattes.cnpq.br/0952130145931304 |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
Aparece nas coleções: | DEHA - Teses defendidas na UFC |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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