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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Application of membrane separation processes on the treatment of textile effluent for water and dye reuse
Authors: Carolina Fonsêca Couto
First Advisor: Miriam Cristina Santos Amaral
Abstract: A indústria têxtil consome grandes quantidades de água, bem como corantes e produtos químicos auxiliares durante os vários estágios de processamento têxtil, gerando quantidade substancial de efluentes potencialmente poluidores. Assim, neste contexto, este trabalho destina-se a investigar a aplicação de processos de separação por membranas aplicadas ao tratamento de efluentes têxteis contendo azul índigo, a fim de gerar água de reuso industrial, assim como promover a reutilização do corante. Duas rotas tratamento foram avaliadas. A primeira consistiu em microfiltração (MF), seguido por biorreator com membrana (MBR) e, em seguida, nanofiltração (NF). A segunda rota foi MF seguido de NF. O efluente bruto não é biodegradável devido à complexidade química do corante, no entanto, o permeado da MF apresenta ser biodegradável. O corante índigo blue foi eficientemente retido pela membrana de MF (100%), o que permite a sua recuperação a partir da corrente de concentrado. O BRM promoveu a remoção de COD e de amônia de 73% e 100%, respectivamente. Este processo já permite a aplicação do seu permeado em alguns processos têxteis, tais como, lavagem de piso e equipamentos. No entanto, ainda é necessária uma etapa de polimento para possibilitar a aplicação da água em usos de mais nobres. A NF foi aplicada com sucesso para este fim. Os melhores desempenhos da NF foram obtidos sob uma pressão de 12 bar e uma velocidade de escoamento de 0,63 cm s-1. O desempenho da NF em termos de COD, condutividade, cor, remoção de nitrogênio não foi influenciada pelo pH; No entanto, os valores de pH da alimentação mais elevados resultou num aumento da incrustação da membrana. Alta temperatura e pH reduz a rejeição do processo. Mesmo o pior caso avaliado, NF90 ainda é capaz de atender a exigência de qualidade de água da indústria. A principal causa da redução de fluxo foi atribuída à concentração de polarização. A limpeza química da membrana foi suficiente para recuperar a permeabilidade inicial. A taxa máxima de recuperação de água obtida por um único passo MF-NF no tratamento de efluente têxtil foi de 40%, resultando em um custo de capital total (CapEx) do sistema de tratamento MF-NF estimado em US$ 58.362,50, e o custo operacional total (OpEx) foi de 0,31 US$/m3 de efluentes. Uma vez que ambas as rotas estudadas apresentaram resultados semelhantes, o sistema híbrido MF-NF foi escolhido considerando requisitos de área, consumo de energia e equipamentos, bem como a complexidade do sistema. NF atende aos requisitos de qualidade para todos os processos dentro da indústria têxtil, enquanto o concentrado da NF pode ser aplicado a usos mais grosseiros.
Abstract: Textile industry consumes large amount of water as well as dyes and various processing chemicals during the many stages of textile processing generating substantial quantity of wastewater potentially polluting. Thus, in this context, this work aims to investigate the application of a membrane separation process applied to the treatment of textile effluent containing indigo blue, in order to generate industrial water as well as promote dye reuse. Two treatment routs was assessed. The first one consisted in microfiltration (MF), followed by membrane bioreactor (MBR) and then nanofiltration (NF). The second rout was MF followed by NF. Raw textile effluent is not biodegradable due to dye chemical complexity, however MF permeate is much more biodegradable since the molecules weight are much smaller, being readily assimilated by the microorganisms. The indigo blue dye was efficiently retained by the MF membrane (100%), which allows its recovery from the concentrate stream. The MBR resulted in COD and ammonia removal of 73% and 100%, respectively. This process already enables the water in a few textile processes, such as, floor and equipment washing. However, it is still needed a polishing step to apply this water in more noble using. NF technology was successfully applied to polish textile effluent. The best NF filtration performances were provided under a pressure of 12 bar and a cross-flow velocity of 0.63 cm s1 for both studied treatment routs. The NF performance, in terms of COD, conductivity, colour, nitrogen removal was not influenced by pH; however, higher pH values of the NF feed resulted in increased membrane fouling. High temperature and pH also reduces the NF rejection even the worst case evaluated (37.5 ºC and pH 11), NF90 is still able to attend the manufactory quality requirement. The principal cause of flux decline was determined to be concentration polarization in all studied cases, but chemical cleaning of the membrane was sufficient to regain the initial permeability. The maximum water recovery rate obtained for a single MF-NF step in the treatment of microfiltered textile effluent is 40% resulting in a total capital cost (CapEx) of the MF-NF treatment system estimated at US$ 58,362.50, and the total operational cost (OpEx) was 0.31 US$/m3 of effluent. Since both studied routs showed similar results, the MF-NF hybred system was chosen considering area requirements, energy and equipment consumption, as well as system complexity. The NF permeate meets the quality requirements for all processes within the textile industry, while the NF concentrate can be used to wash equipment, screens in the printworks, print paste containers, and floors.
Subject: Água Reutilização
Meio ambiente
Biorreatores
Industria textil
Engenharia sanitária
language: Inglês
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AHJQ5P
Issue Date: 26-Aug-2016
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