Sistema de membrana reciclada assistido por energia solar fotovoltacia para recuperação ambiental da água de lagos ornamentais eutrofizados

dc.creatorMariana Mendes Miranda
dc.date.accessioned2025-06-05T12:16:50Z
dc.date.accessioned2025-09-09T00:46:08Z
dc.date.available2025-06-05T12:16:50Z
dc.date.issued2022-05-31
dc.description.abstractEutrophication is a pressing environmental challenge worldwide, which associates the increase in primary productivity and the excessive development of algae and/or aquatic macrophytes, which implies adverse effects on aquatic ecosystems, such as the development of anoxic conditions and of species diversity. In addition, eutrophication affects ecological goods and services derived from lakes and reservoirs, such as water supply. At the same time, the negative impact of potable water shortages has stimulated interest in decentralized water treatment systems using membrane separation processes (PSM) aided by renewable energies. The use of photovoltaic solar energy (PV) to drive these installations occurs in a satisfactory way to form a PVmembrane system with low specific energy consumption, mainly indicated for regions disconnected from the grid. Recent studies have developed the recycling of reverse osmosis membranes, at the end of their useful life, as an alternative to their disposal. Low-cost, recycled membranes are used in less restrictive separation processes. The present study evaluated the performance of a recycled membrane system aided by PV solar energy for the treatment of eutrophic waters from ornamental lakes. On a bench scale, the treatment of eutrophic water samples, collected from two ornamental lakes, using a recycled membrane, similar to commercial ultrafiltration (UF) membranes, was investigated. On a pilot scale, a recycled UF membrane module in spiral configuration was evaluated in a PV solar powered system. The treatment was evaluated for removal of apparent color, turbidity, chemical oxygen demand (COD), total phosphorus (TP), nitrate, ammonia, total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN) and chlorophyll a. The results showed that the recycled UF membranes provided a permeate with average values of 0,1 UNT for turbidity; 2.2 uH for apparent color; 26.3 mg.L-1 of COD; 1.6 mg.L-1 of TP, 7.4 mg.L-1 of TOC; 0.2 µg.L-1 of chlorophyll a and 0.4 mg.L-1 of NT. The highlights were removals higher than 90% for TP, TOC and COD; higher than 96% for chlorophyll a and apparent color; higher than 98% for turbidity and higher than 40% for TN removal. The PV-recycled UF membrane system demonstrated satisfactory operation capacity, with no risk of drastic reduction in operating pressure or shutdowns, for the purpose of algae removal and recovery of the environmental quality of eutrophicated ornamental lakes.
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/82800
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
dc.subjectEngenharia sanitária
dc.subjectMeio ambiente
dc.subjectEnergia solar
dc.subjectUltrafiltração
dc.subjectSeparação (Tecnologia)
dc.subjectEutrofização
dc.subject.otherÁgua eutrofizada
dc.subject.otherMembrana reciclada
dc.subject.otherUltrafiltração
dc.subject.otherEnergia solar fotovoltaica
dc.titleSistema de membrana reciclada assistido por energia solar fotovoltacia para recuperação ambiental da água de lagos ornamentais eutrofizados
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Míriam Cristina Santos Amaral
local.contributor.advisor1Eduardo Coutinho de Paula
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0483537080350101
local.contributor.referee1Victor Flores Mendes
local.contributor.referee1Glaucia Pantano
local.contributor.referee1Luciano Matos Queiroz
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6610840240993099
local.description.resumoA eutrofização é um desafio ambiental premente em todo o mundo, que associa o aumento da produtividade primária e o desenvolvimento excessivo de algas e/ou macrófitas aquáticas, o que implica em efeitos adversos sobre os ecossistemas aquáticos, como o desenvolvimento de condições anóxicas e diminuição da diversidade de espécies. Além disso, a eutrofização afeta os bens e serviços ecológicos derivados de lagos e reservatórios, como o abastecimento de água. Ao mesmo tempo, o impacto negativo da escassez de água potável têm estimulado o interesse por sistemas de tratamento descentralizado de água utilizando processos de separação por membranas (PSM) auxiliados por energias renováveis. A utilização da energia solar fotovoltaica (FV) para o acionamento dessas instalações ocorre de modo satisfatório a formar um sistema FV-membrana com baixo consumo específico de energia, indicado principalmente para regiões desconectadas da rede. Estudos recentes desenvolveram a reciclagem de membranas de osmose inversa, ao final da sua vida útil, como uma alternativa ao seu descarte. As membranas recicladas, de baixo custo, são utilizadas em processos de separação menos restritivos. O presente estudo avaliou o desempenho de um sistema com membrana reciclada auxiliado por energia solar FV para tratamento de águas eutrofizadas de lagos ornamentais. Em escala de bancada investigou-se o tratamento de amostras de água eutrofizada, coletadas de dois lagos ornamentais, utilizando uma membrana reciclada, similar a membranas de ultrafiltração (UF) comerciais. Em escala piloto, avaliou-se um módulo de membrana reciclada de UF em configuração espiral em um sistema assistido por energia solar FV. O tratamento foi avaliado quanto à remoção de cor, turbidez, demanda química de oxigênio (DQO), fósforo total (PT), ortofosfato, nitrato, amônia, carbono orgânico total (COT), nitrogênio total (NT) e clorofila a. Os resultados demonstraram que as membranas recicladas de UF propiciaram um permeado com valores médios de 0,1 UNT para turbidez; 2,2 uH para cor aparente; 26,3 mg/L de DQO; 1,6 mg/L de PT, 7,4 mg/L de COT; 0,2 µg/L de clorofila a e 0,4 mg/L de NT. Destaque para remoções superiores a 90% para os parâmetros PT, COT e DQO; superiores a 96% para clorofila a e cor aparente; superiores a 98% para turbidez e superiores a 40% para a remoção de NT. O sistema FV-membrana reciclada de UF demonstrou capacidade de operação, de modo satisfatório, isento de riscos de redução drásticas na pressão de operação ou desligamentos, para fins de remoção de algas e recuperação da qualidade de lagos ornamentais eutrofizados.
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos

Arquivos

Pacote original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
Sistema de membrana reciclada assistido por energia solar fotovoltaica para recuperação ambiental da água de lagos ornamentais eutrofizados.pdf
Tamanho:
4.06 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format

Licença do pacote

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
license.txt
Tamanho:
2.07 KB
Formato:
Plain Text
Descrição: