Nas indústrias de celulose e papel, a redução no consumo de água é uma preocupação constante. Uma das formas de reduzir este consumo consiste no fechamento dos circuitos de água da fábrica. O fechamento de circuitos pode ser feito através reutilização dos efluentes setoriais do processo produtivo. Em fábricas de celulose e papel integradas, uma das principais fontes de efluente setorial é a água branca das máquinas de papel. Este trabalho apresenta um estudo da viabilidade técnica da reciclagem da água branca proveniente de uma fábrica de celulose kraft integrada, no processo produtivo. Foram testadas sete diferentes amostras de água branca. A reciclagem deste efluente setorial foi avaliada após um tratamento utilizando ultrafiltração com membranas poliméricas. A capacidade de remoção de contaminantes pelas membranas foi avaliada por meio de análises físico-químicas e o comportamento de fluxo foi descrito para cada efluente estudado. Discutiu-se sobre a reutilização dos efluentes tratados nas máquinas de papel e as possíveis conseqüências deste procedimento no processo fabril e na qualidade do produto final, com base na caracterização físico-química dos efluentes tratados. O tratamento de ultrafiltração removeu 100% dos sólidos em suspensão e acima de 84% da turbidez em todas as águas brancas tratadas . No entanto, como esperado, o tratamento não removeu a porção solúvel presente na água branca. Para se obter a remoção de cálcio, por se tratar de um elemento com grande potencial de formação de depósitos, montou-se um processo combinado de remoção do cálcio através da precipitação química pela elevação do pH, seguida de ultrafiltração. Este processo se mostrou bastante eficiente na remoção do cálcio para valores de pH superiores a 10. Testes laboratoriais de reutilização da água branca bruta, água branca ultrafiltrada e água branca ultrafiltrada de baixa dureza no último estágio da seqüência de branqueamento OD0EopD1P foram realizados, sendo comparados às simulações com água fresca. Após os testes, foram avaliados os parâmetros de qualidade da polpa e do filtrado. Verificou-se que a branqueabilidade da polpa não foi alterada pela reutilização das diferentes águas brancas como água de processo no estágio de peroxidação. Os filtrados apresentaram variações quanto ao teor de íons cálcio, sendo que o potencial de incrustação dos filtrados do branqueamento com águas brancas bruta e ultrafiltrada foi significativo segundo a interpretação do coeficiente de solubilidade do carbonato de cálcio. Verificou-se que o tratamento de ultrafiltração com membranas é tecnicamente viável, considerando-se que as águas brancas testadas não possuem potencial de entupimento de membranas rigoroso durante três dias de ultrafiltração. A reciclagem de água branca no branqueamento é viável após precipitação química e ultrafiltração combinadas, pela redução da tendência de formação de incrustações no processo. Esta combinação de tecnologias apresenta-se atrativa e inovadora para a aplicação na indústria de celulose e papel. Houve ganho de refinabilidade, em virtude de um menor consumo de energia para o refino da polpa proveniente do estágio de peroxidação com água branca ultrafiltrada de baixa dureza. As propriedades fisico-mecânicas e ópticas do papel não foram afetadas significativamente em todas as amostras analisadas. A confirmação dos testes laboratoriais deve ser realizada em trabalhos futuros em escala piloto ou industrial. | In the pulp and paper industry, the water use minimization is becoming an important issue. One way to reduce the water consumption is to reuse effluent such as in a closed-cycle concept. The possible reuse of segregated effluents is more attractive than the reuse of the end-of-pipe final effluent. Effluent originated from specific mill sites might have adequate quality to be recycled; otherwise it would be treated in a less costly manner. In paper mills, the main source of effluent is the so-called whitewater. The present work studied the viability of paper mill whitewater reuse in different areas of an integrated bleached kraft pulp mill after membrane ultrafiltration. The contaminant removal was evaluated and flux behavior was studied. The several types of whitewater from different paper mills did not show rigorous membrane fouling potential. The main potential process and product quality problems due to the reuse of treated whitewater in the paper mills were discussed. Ultrafiltration removed 100% of the suspended solids and more than 90% of turbidity but, as expected, did not remove the soluble components of the whitewater. One of the potential problems related to the formation of deposits is the calcium content present in the whitewater. In order to remove calcium, a process was proposed consisting of precipitation by pH increase followed by ultrafiltration. Excellent calcium removal was obtained at pH 10. The reuse of whitewater, ultrafiltered whitewater and low hardness ultrafiltered whitewater was tested in the last bleaching P-stage and compared with the use of fresh water. Bleachability of pulp remained the same in all simulations. The scale-forming potentials on bleaching filtrates were determined and evaluated. Water reuse in bleaching was possible through combined treatment of hardness removal and ultrafiltration of whitewater. This combination is attractive and innovative to be applied in the pulp and paper industry. Saves on the refining energy consumption were found on pulp from the low hardness ultrafiltered whitewater simulations. Optical and mechanical properties were not affected by water reuse in all analyzed samples. Further studies should be done in pilot or industrial scales to confirm laboratorial behavior.

A água de coco verde no interior do fruto é estéril, porém, durante a sua extração e envase, podem ocorrer contaminações microbiológicas e alterações bioquímicas, com perda de qualidade do produto e redução do seu valor comercial. Este trabalho teve como objetivo estudar a conservação da água de coco verde através da microfiltração e da ultrafiltração. Para a microfiltração, foram utilizadas membranas com tamanho de poro de 0,1µm e, para a ultrafiltração, membranas com peso molecular de corte de 100, 50 e 20kDa. A eficiência do processo foi avaliada através do fluxo permeado e da caracterização microbiológica, físico-química, bioquímica e sensorial dos produtos obtidos. Não foi observada variação significativa nos parâmetros físico-químicos analisados. A água de coco filtrada apresentou maior luminosidade e menor turbidez. O teor de proteína na água de coco permeada, medida indireta da concentração de enzimas, foi proporcional à porosidade da membrana. A água de coco ultrafiltrada foi envasada em frascos de plástico e armazenada sob refrigeração por 28 dias, sendo avaliada semanalmente. Durante o período de armazenamento, as amostras avaliadas mantiveram-se com a coloração clara e adequadas ao consumo, atendendo aos padrões exigidos pela legislação. O produto ultrafiltrado obteve boa aceitabilidade sensorial, tendo sido aprovado por 94% dos consumidores.

A água de coco verde no interior do fruto é estéril, porém, durante a sua extração e envase, podem ocorrer contaminações microbiológicas e alterações bioquímicas, com perda de qualidade do produto e redução do seu valor comercial. Este trabalho teve como objetivo estudar a conservação da água de coco verde através da microfiltração e da ultrafiltração. Para a microfiltração, foram utilizadas membranas com tamanho de poro de 0,1µm e, para a ultrafiltração, membranas com peso molecular de corte de 100, 50 e 20kDa. A eficiência do processo foi avaliada através do fluxo permeado e da caracterização microbiológica, físico-química, bioquímica e sensorial dos produtos obtidos. Não foi observada variação significativa nos parâmetros físico-químicos analisados. A água de coco filtrada apresentou maior luminosidade e menor turbidez. O teor de proteína na água de coco permeada, medida indireta da concentração de enzimas, foi proporcional à porosidade da membrana. A água de coco ultrafiltrada foi envasada em frascos de plástico e armazenada sob refrigeração por 28 dias, sendo avaliada semanalmente. Durante o período de armazenamento, as amostras avaliadas mantiveram-se com a coloração clara e adequadas ao consumo, atendendo aos padrões exigidos pela legislação. O produto ultrafiltrado obteve boa aceitabilidade sensorial, tendo sido aprovado por 94% dos consumidores. | The green coconut water is sterile inside the nut, but during its extraction and bottling microbiological contamination and biochemical alterations can occur, resulting in quality loss and decrease of its commercial value. The present work aimed at studying the conservation of the green coconut water by microfiltration and ultrafiltration. For microfiltration, a 0.1µm pore size membrane was tested and for the ultrafiltration 100, 50 and 20kDa molecular weight cut off membranes were evaluated. The process efficiency was evaluated by the permeate flux and microbiological, physical-chemical, biochemistry and sensory evaluations. It was not observed significant variation in the physical-chemical parameters. The permeate water presented higher luminosity and lower haze than the original coconut water. The protein content of the permeate coconut water, which is an indirect measure of enzyme concentration, was proportional to membrane porosity. The shelf-life evaluation revealed satisfactory results in relation to the microbiological quality. Among consumers who tasted the ultrafiltrated coconut water, 94% liked the product.

Os sistemas de tratamento de água, existentes e de futuro, deverão ter em consideração diversos aspectos multidisciplinares, tais como o fenómeno de sobrepopulação, a escassez de água, a deterioração da qualidade das águas superficiais, o aumento das exigências legais e o aumento dos custos de energia. Neste sentido, os processos de separação por membranas (PSM), foram estudados para aferir acerca da sua aplicação na produção de água de elevada qualidade para consumo humano, independentemente das variações de qualidade na origem. Neste trabalho avaliou-se a qualidade da água da Albufeira de Monte Novo, concluindo-se que esta se encontra eutrofizada e com parâmetros indicadores da qualidade da água classificados com nível >A3. A linha de tratamento convencional, instalada na ETA de Monte Novo, foi avaliada perante um cenário de deterioração da qualidade da água bruta e de novos objectivos definidos para a qualidade final da água tratada. Sem a existência de uma nova etapa final de afinação, não é garantida a completa remoção de parâmetros microbiológicos (microrganismos potencialmente patogénicos, vírus, cianotoxinas) e de subprodutos da desinfecção. Foi proposta uma solução de reabilitação da linha de tratamento, que inclui um processo integrado de UF, complementado pela linha de tratamento existente, que actua como pré-tratamento. Esta solução foi analisada em termos de custos operacionais, comparativamente à solução actualmente instalada. Em comparação, o consumo energético anual da solução ETA-UF, tanto em época baixa, como em época alta, foi mais elevado, e o consumo de reagentes foi mais reduzido. Globalmente, a poupança obtida através das menores dosagens de reagentes, permitiu à solução ETA-UF diluir o efeito de um maior consumo energético, obtendo-se uma redução de 11% nos custos anuais operacionais e um custo de 0,08 €/m3 de água tratada. Tendo em conta o elevado investimento inicial na solução ETA-UF, o período de retorno foi de 6 anos, para um horizonte de projecto de 16 anos.

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente – Perfil Engenharia Sanitária | A escassez de água tem levado à necessidade de explorar origens de água alternativas para produção de água, em especial em regiões áridas e semi-áridas onde se verificam graves carências hídricas. Por conseguinte, a água residual tem sido alvo de interesse por parte da comunidade científica, que tem dedicado atenção à pesquisa e desenvolvimento de técnicas e sistemas que permitam a sua recuperação e reutilização. Nesta vertente, os processos de separação por membranas são considerados uma tecnologia bastante eficiente, uma vez que permitem elevadas taxas de rejeição de contaminantes, baixa necessidade de químicos para tratamento, menor área para implantação e menor produção de resíduos, o que os torna competitivos em termos de custos face a um sistema de tratamento convencional. Os processos de separação por membranas normalmente utilizados na recuperação/reutilização de água residual são: microfiltração (MF), ultrafiltração (UF), nanofiltração (NF) e osmose inversa (OI). A MF e UF são normalmente utilizadas como pré-tratamento para remoção de substâncias em suspensão da água, enquanto que a NF e OI são utilizadas preferencialmente para separar compostos dissolvidos. O objectivo principal deste estudo foi contribuir para a demonstração da possibilidade de utilização de processos de separação por membranas num projecto de produção de água para consumo humano a partir de água residual tratada. Estudaram-se os processos de separação MF, UF, NF e OI numa perspectiva teórica de percentagens de remoção por tipo de contaminante. Abordaram-se inicialmente quatro esquemas de tratamento: MF–NF e MF–OI, UF–NF e UF–OI, verificando-se em todos a não conformidade de vários parâmetros com a qualidade de água para consumo, tendo sido necessária a exploração de um esquema de tratamento mais eficiente. Considerou-se um esquema composto por UF e dois estágios em série de OI, verificando-se a possibilidade de produzir água para consumo humano a partir de água residual, em conformidade com as normas presentes no Dec-Lei n.º 306/2007.

A água é um recurso natural e imprescindível à vida, cada vez mais escasso no planeta. No concelho de Loures pretende-se encontrar soluções que respondam às necessidades atuais e futuras para a rega dos espaços verdes urbanos e solos agrícolas. Uma alternativa que tem vindo a ganhar espaço no discurso científico e político nas últimas décadas, prende-se com a produção de água para reutilização (ApR), proveniente do melhoramento da qualidade do efluente final das Estações de Tratamento de Água Residual. O presente relatório dá nota dos resultados de um processo de investigação que envolveu não só os atores locais como recorreu a benchmarking de países como Israel, China e Espanha com o objetivo de se definir um Modelo de Negócio (MdN) através do qual se identificam processos de produção da ApR, custos associados e cálculos de preço em função dos fins a que se destina e tipo de utilizador final. Priorizou-se a tecnologia de membranas (MBR) de ultrafiltração (UF) como solução proposta de upgrade à qualidade do efluente final. Através de cálculos realizados com base em dados reais, foi definido que a ApR é disponibilizada gratuitamente a clientes públicos, sendo criada uma Taxa ApR em valor de 0,45 €/mês cobrada por habitação dos residentes no concelho de forma a assegurar o valor de custo do sistema. Através das simulações realizadas, conclui-se que este valor é anulado se forem comercializados a privados, 5% (2,5% vendido para agricultura + 2,5% vendido para indústria) do caudal afluente à ETAR, tendo como referência o ano de 2018, para preços definidos para a agricultura e indústria de 0,07 €/m3 e 1,00 €/ m3 respetivamente. Por fim, conclui-se ainda, que a venda de 10% do afluente representa um volume potencial bruto de negócio anual aproximado de 1 050 000 € e de 21 140 000 € acumulados nos 20 anos de projeto. | Water is a natural and essential resource for life, increasingly scarce on the planet. In the municipality of Loures, the aim is to find solutions that meet current and future needs for the irrigation of urban green spaces and agricultural soils. An alternative that has been gaining ground in scientific and political discourse in recent decades is the production of water for reuse (WWR), resulting from the improvement of the quality of the final effluent from the Waste Water Treatment Plants (WWTP). This report notes the results of an investigation process that not only involved local actors but also used benchmarking in countries such as Israel, China and Spain in order to define a Business Model through which processes are identified. ApR production costs, associated costs and price calculations depending on the purposes for which it is intended and the type of end user. Ultrafiltration (UF) membrane technology (MBR) was prioritized as a proposed solution to upgrade the quality of the final effluent. Through calculations carried out based on real data, it was defined that the WWR is made available free of charge to public customers, with an WWR Rate being created in the amount of 0.45 €/month charged per household of the residents in the municipality in order to ensure the value of system cost. Through the simulations carried out, it is concluded that this value is nullified if 5% (2.5% sell to agriculture + 2.5% sell to industry) of the inflow to the WWTP are sold to private parties, with reference to the year 2018, for prices defined for agriculture and industry of 0.07 €/m3 and 1.00 €/m3 respectively. Finally, it is also concluded that the sale of 10% of the affluent represents an annual gross potential turnover of approximately €1 050 000 and €21 140 000 accumulated over the 20 years of the project. | Mestrado em Sistemas Energéticos Sustentáveis