Estratégias para recuperação de fluxo de membranas de ultrafiltração aplicadas à separação de biomassa microalgácea cultivada com esgoto sanitário

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dc.contributor.advisor1Gonçalves, Ricardo Franci
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000220489451
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9604327349698525
dc.contributor.authorAzeredo, Ludimila Zotele
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2069909978317424
dc.contributor.referee1Keller, Regina de Pinho
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000000291630715
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1765455668560897
dc.contributor.referee2Lapolli, Flávio Rubens
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0002-4789-4019
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8513712303562950
dc.contributor.referee3Cassini, Servio Tulio Alves
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000000152003666
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2519874649699294
dc.contributor.referee4Subtil, Eduardo Lucas
dc.contributor.referee5Campos, Rosane Hein de
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000000182548069
dc.contributor.referee5Latteshttp://lattes.cnpq.br/3005395964947888
dc.date.accessioned2024-05-30T01:41:09Z
dc.date.available2024-05-30T01:41:09Z
dc.date.issued2023-02-13
dc.description.abstractThe improvement of sustainable technologies based on the NEXUS and Circular Economy concepts is a strategic need to mitigate water and energy insecurity in various regions of the planet. The objective of this work was to optimize the ultrafiltration of a microalgae suspension through the implementation of flow recovery strategies using coagulants and steel industry residues to control the formation of deposits. This suspension corresponds to the effluent from a sanitary sewage treatment plant on a pilot scale through a UASB reactor and followed by two high rate lagoons. The average concentration of SSV in the suspension produced in the LAT was 120 mg/L, being composed of a heterogeneous biomass with the majority presence of Chlorella sp. In the first stage of the research, physical methods such as aeration, relaxation and backwashing were tested to recover the flow and control deposits on the ultrafiltration membranes. Aeration at the base of the membranes increased the tangential velocity by 47% compared to filtration without any technique for reducing and controlling deposits. The average flows were 68.9 L/m².h, 63.2 L/m².h and 55.7 L/m².h, aeration, relaxation and backwash, respectively. In the second stage, the use of coagulants and steel industry residues in the pre-treatment of the suspension with microalgae and their effects on flow recovery and deposit control were studied. The coagulation-flocculation-sedimentation process influenced the characteristics of the flocs, and the average final normalized fluxes of the coagulated suspensions. The tannin-based coagulant increased the resistance imposed by deposits on the membrane, even though most deposits were reversible. Finally, the influence of pre-treatment of the suspension on the ultrafiltration of microalgae grown in sanitary sewage on the physical methods of flow recovery and deposit control was verified. The use of residues rich in calcium as coagulants caused lower membrane resistance. Although there was an increase in irreversible deposits with the addition of inorganic coagulants based on aluminum and calcium, the predominant mechanism in the formation of deposits was the formation of the cake layer. For the three control strategies investigated, the lowest formation of deposits on the membrane was observed in the backwash filtration of the suspension coagulated with 10 mg/L with bag filter powder.
dc.description.resumoO aprimoramento de tecnologias sustentáveis com base nos conceitos NEXUS e Economia Circular é uma necessidade estratégica para se mitigar a insegurança hídrica e energética em várias regiões do planeta. O objetivo deste trabalho foi otimizar a ultrafiltração de uma suspensão de microalgas através da implementação de estratégias de recuperação do fluxo com o uso de coagulantes e resíduos da indústria de aço para controle da formação de depósitos. Esta suspensão corresponde ao efluente de uma estação de tratamento de esgoto sanitário em escala piloto por um reator UASB e seguido duas lagoas de alta taxa. A concentração média de SSV na suspensão produzida na LAT foi de 120 mg/L, sendo composta por uma biomassa heterogênea com presença majoritária de Chlorella sp. Na primeira etapa da pesquisa, foram testados métodos físicos como areação, relaxamento e retrolavagem na recuperação do fluxo e controle de depósitos nas membranas de ultrafiltração. A aeração na base das membranas aumentou a velocidade tangencial em 47% em relação a filtração sem nenhuma técnica para redução e controle dos depósitos. Os fluxos médios foram de 68,9 L/m².h, 63,2 L/m².h e 55,7 L/m².h, aeração, relaxamento e retrolavagem, respectivamente. Na segunda etapa, foi estudado o uso de coagulantes e resíduos da indústria de aço no pré-tratamento da suspensão com microalgas e seus efeitos na recuperação do fluxo e controle de depósitos. O processo de coagulação-floculação-sedimentação influenciou nas características dos flocos, e nos fluxos médio finais normalizados das suspensões coaguladas. O coagulante a base de tanino aumentou a resistência imposta pelos depósitos na membrana, mesmo apresentando em sua maioria, depósitos de caráter reversível. Por fim, verificou-se a influência do prétratamento da suspensão na ultrafiltração de microalgas cultivadas em esgoto sanitário nos métodos físicos de recuperação de fluxo e controle de depósitos. A utilização dos resíduos ricos em cálcio como coagulantes, ocasionaram menores resistências na membrana. Embora tenha ocorrido o aumento do depósito irreversível com a adição de coagulantes inorgânicos a base de alumínio e cálcio, o mecanismo predominante na formação de depósitos foi a formação da camada de torta. Para as três estratégias de controle investigadas, a menor formação de depósitos na membrana foi observada na filtração com retrolavagem da suspensão coagulada com 10 mg/L com pó de bag filter.
dc.description.sponsorshipFundação de Amparo à Pesquisa do Espírito Santo (FAPES)
dc.formatText
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/16575
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Engenharia Ambiental
dc.publisher.departmentCentro Tecnológico
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental
dc.rightsopen access
dc.subjectTratamento de esgoto sanitário
dc.subjectMicroalgas
dc.subjectUltrafiltração
dc.subjectPré-tratamento
dc.subjectFouling
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqEngenharia Sanitária
dc.titleEstratégias para recuperação de fluxo de membranas de ultrafiltração aplicadas à separação de biomassa microalgácea cultivada com esgoto sanitário
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis
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