Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente, Perfil Engenharia Sanitária | A escassez de água é, cada vez mais, um problema actual e afecta já vários sectores da sociedade, ameaçando também a sustentabilidade ambiental. Como resposta, tem surgido a dessalinização enquanto técnica de tratamento de água. A dessalinização foi muito utilizada inicialmente para abastecer os municípios e indústrias de regiões áridas e semi-áridas, no entanto, esta tecnologia tem-se tornado um excelente aliado como recurso primário para o tratamento de água e, sobretudo nas décadas mais recentes, tem sido cada vez mais utilizada. Os impactes ambientais e económicos são os principais aspectos que condicionam a proliferação desta técnica de tratamento de água. Este trabalho tem como principal objectivo contribuir para o conhecimento da dessalinização enquanto técnica de tratamento de água, analisando as vertentes ambiental e económica, tentando focar, sobretudo, os aspectos que divergem de outros tipos de técnicas de tratamento de água. Dos principais impactes ambientais destaca-se, a descarga do concentrado de salmoura rejeitado pelas unidades de dessalinização. A descarga dos sub-produtos provenientes de uma estação de tratamento por dessalinização é, comummente, efectuada no meio aquático provocando alterações significativas neste meio, uma vez que, a salmoura pode conter uma variedade de produtos químicos com elevadas concentrações. A potencial nocividade deste tipo de descargas no ambiente aquático e outras formas de destino final, é alvo de identificação e análise. Foi ainda elaborada uma comparação dos custos mais relevantes entre as duas principais tecnologias, a OI (Osmose Inversa) e a MSF (“Multi-Stage Flash”). Para além disso incorporouse um conjunto de recomendações, que permitem diminuir não só os impactes ambientais mas como os custos do processo. Concluiu-se que a técnica da dessalinização de água pode, potencialmente, destacar-se como técnica primária de abastecimento de água potável, verificando-se um alargado crescimento em vários países do mundo, mesmo em países com menos recursos económicos, na medida em que os custos associados são cada vez mais baixos. A OI e a MSF assumem o papel de maior destaque nesta técnica e, no caso da Osmose Inversa esta é a técnica, onde os impactes ambientais, os custos e o dispêndio energético são menores. A MSF, sendo um processo térmico é a mais utilizada em países do Golfo Pérsico, onde a energia é obtida a um custo bastante menor. Por fim descrevem-se alguns dos futuros avanços tecnológicos, alguns ainda em fase de estudo, e que, permitirão uma constante evolução nos processos e técnicas envolvidas para que a dessalinização se venha a tornar uma forma eficaz e cada vez mais económica de produzir água potável

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.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014. | A contaminação de águas por diversos produtos, entre eles, os defensivos agrícolas, tem exigido processos especiais de tratamento de água para removê-los. Assim, as membranas filtrantes representam uma alternativa, já que muitos contaminantes, mesmo aqueles de baixas massas molares, são removidos por essas tecnologias. Nesse contexto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência da remoção dos carbamatos carbaril, carbofurano e metomil, de água destilada e água de lagoa, ambas fortificadas com os carbamatos, através de membrana de nanofiltração e osmose inversa. Foram avaliadas diferentes concentrações na água de alimentação do sistema piloto de filtração, variando de 6 µg/L a 96 µg/L. Tanto a membrana de nanofiltração quanto a de osmose inversa foram eficientes, mas com desempenhos distintos, na remoção dos carbamatos. Quando em água destilada, a eficiência de remoção dos carbamatos pela membrana de nanofiltração atingiu 85%, 93% e 75% para carbaril, carbofurano e metomil, respectivamente. Para a membrana de osmose inversa o desempenho foi inferior, atingindo percentuais de 67%, 94% e 41%. Quando se utilizou água de lagoa, diferentes tipos de pré-tratamentos foram utilizados (coagulação, filtração direta, filtração em filtro cartucho de 5 µm, carvão ativado) e a eficiência dos mesmos foi calculada pelo teste SDI (Silt Densit Index) e MFI (Modified Fouling Index), porém, de acordo com esses critérios, os pré-tratamentos não foram eficientes para tratar a água para as membranas de nanofiltração e osmose inversa. Com relação a eficiência de remoção dos carbamatos através das membranas, quando utilizado água natural advinda da Lagoa do Peri fortificada com os mesmos, a membrana de nanofiltração apresentou retenções médias maiores do que quando utilizou-se água destilada. Estas remoções atingiram 98%, 99% e 90% para carbaril, carbofurano e metomil, respectivamente. O mesmo ocorreu para a membrana de osmose inversa com remoções de 84%, 100% e 63%, respectivamente. Verificou-se que no permeado, as concentrações dos carbamatos se mantiveram abaixo dos limites máximos permitidos por legislações brasileiras e internacionais.<br> | Abstract : Contamination of water with a variety of contaminants, among them the pesticides, has required special procedures to remove them. Thus, membrane technology represents an alternative, because that technology can remove many contaminants, even those of low molar weight. In this context, the present study evaluated the removal efficiencies of carbamates: carbaryl, carbofuran and methomyl, from distilled water and pond water, both fortified with carbamates, using nanofiltration and reverse osmosis membranes. Different concentrations of the contaminants were evaluated in the feed water, ranging from 6 µg/L to 96 µg/L. Both membranes were effective, but with different performances in the removal of carbamates. When distilled water was used, the pesticide removal efficiency of the nanofiltration reached 75%, 93% and 85% for methomyl, carbofuran and carbaryl, respectively. The results from reverse osmosis were 41%, 94% and 67%. When using pond water, different types of pre-treatments were used and effectiveness was calculated by testing SDI (Silt Densit Index) and MFI (Modified Fouling Index), however, according to these criteria , the pre - treatments did not were efficient in treating water for nanofiltration membranes and reverse osmosis. Regarding, the removal efficiency of carbamates through the membranes, when used natural water from the pond, Lagoa do Peri, fortified with pesticides, the nanofiltration membrane showed higher averages than when used distilled water. These removals reached 90 %, 99 % and 98 % for methomyl, carbofuran and carbaryl, respectively. The same was true for the reverse osmosis membrane with removals of 63 %, 100 % and 84 %, respectively. It was found that the permeate concentrations of pesticides is kept below the maximum allowed by Brazilian and international guidelines.

O presente trabalho tem como principal objetivo desenvolver um processo de conceção preliminar tendo em vista o abastecimento de água potável à Cidade Assomada, na ilha de Santiago, Cabo Verde, a partir de uma nova estação dessalinizadora a ser instalado no Concelho de Calheta de São Miguel, na Ilha de Santiago. Este projeto terá uma vida útil de 25 anos prevendo-se que no horizonte do projeto venha a servir um total de cerca de 16 000 habitantes para um caudal de dimensionamento de 3156 m3/dia. O caudal de água de abastecimento será disponibilizado numa estação dessalinizadora em estudo que irá utilizar a técnica da osmose inversa e apresenta uma relação de custo-benefício ótima com baixo custo de investimento e de energia, para além de apresentar de fácil operação e manutenção. No presente trabalho é apresentado o estado da arte relativamente à dessalinização da água do mar, e é apresentado em detalhe todo o processo a ser implementado na estação que irá servir a Cidade de Assomada. Em complemento à estação dessalinizadora é igualmente apresentado o estudo do respectivo sistema adutor até à Cidade de Assomada, tendo em consideração critérios de natureza técnica e económica. O dimensionamento técnico-económico teve por objetivo a escolha do diâmetro mais económico a que corresponde o menor valor do somatório dos respetivos encargos de instalação e de exploração associados. Assim, e em resumo, o sistema de abastecimento à Cidade de Assomada será pois integrado por uma captação de água do mar através de dois furos instalados junto à costa, uma estação de tratamento de água, do tipo dessalinizadora um sistemas adutor com dois patamares de bombagem um reservatório de distribuição terminal, seguindo posteriormente a água de abastecimento diretamente para a nova rede de distribuição de toda a Cidade.

Several liquid effluents are generated during gold ore extraction and processing. Due to high concentrations of heavy metals and sulfuric acid, the effluent from pressure oxidation process is noteworthy. Given this scenario, this study aimed to investigate the performance of nanofiltration (NF) and reverse osmosis (RO) in the treatment of effluent from pressure oxidation process, aiming at recovery of metals and sulfuric acid and also water reclamation. In NF and RO tests, the commercial membranes MPF-34 and TFC-HR were employed respectively. Both membranes were supplied by Koch Membrane Systems. The study was divided into three parts. At first, NF potential in separation of sulfuric acid from nickel and cobalt sulfates was evaluated. RO potential in sulfuric acid concentration was also evaluated. Synthetic solutions were used in both assessments. For NF, high acid permeation (~ 100%) and high rejection of metals (>90%) were observed. For RO, a high rejection of sulfuric acid (>88%) was observed, when synthetic solutions with pH greater than 1 were evaluated. The results showed that RO and NF processes can be associated in the treatment acid solutions contaminated with metals. In the second part of this study, the NF and RO association in the treatment of real effluent from oxidation pressure process was evaluated. The proposed route allowed for: the recovery of a purified acid stream; the production of a metal enriched stream; the generation of high quality reuse water; a significant reduction in lime demand for neutralization in comparison to current demand. In the last part, the effect of continuous exposure to effluent in the NF and RO characteristics was investigated. In order to simulate the continuous exposure to the effluent, the membranes were immersed in real effluent and in synthetic acid solutions for eight weeks. For MPF-34, after eight weeks to exposure to real effluent, it was observed a decrease of 33% in cobalt and nickel rejections. That result indicated a reduction of NF ability in separation of metals from acid solution. Thus, the reduction of NF membrane selectivity would result in an acid production with a lower degree of purity. Also, a portion of the noble metals would be lost in NF permeate. Under these circumstances, a more stable membrane should be evaluated for industrial scale application of the proposed treatment route. Regarding to TFC-HR, the results indicated that the membrane showed a satisfactory stability under the acidic conditions employed in this investigation, thus exhibiting potential for application in real scale. | Dentre os diversos efluentes líquidos gerados na mineração e no beneficiamento de minérios auríferos, aquele produzido na etapa de oxidação sob pressão (POX) merece destaque, uma vez que apresenta elevadas concentrações de metais pesados e ácido sulfúrico. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo investigar o desempenho dos processos de nanofiltração (NF) e osmose inversa (OI) no tratamento desse efluente, visando à recuperação de metais e ácido sulfúrico, além da geração de água de reúso industrial. Nos ensaios de NF e OI foram empregadas, respectivamente, as membranas MPF-34 e TFC-HR, fornecidas pela Koch Membrane Systems. O estudo foi dividido em três fases. Na primeira, avaliou-se a potencialidade da NF na separação do ácido sulfúrico dos sulfatos de níquel e cobalto e da OI na concentração de ácido sulfúrico. Soluções sintéticas foram utilizadas em ambos os processos nessa fase do trabalho. Para a NF, observou-se uma elevada permeação do ácido (~100%) e um elevado percentual de rejeição aos metais (>90%). Já para a OI, verificou-se coeficientes de rejeição ao ácido superiores a 88%, para soluções sintéticas com pH acima de 1. Os resultados obtidos nessa etapa indicaram que os processos de NF e OI podem ser associados no tratamento de soluções ácidas contaminadas com metais. Na segunda fase, a conjugação dos processos de NF e OI como rota de tratamento do efluente do POX foi avaliada. A associação desses processos possibilitou: a recuperação de uma corrente purificada de ácido; a produção de uma corrente enriquecida em metais; a geração de água de reúso, com baixa condutividade, reduzido teor de sólidos totais e contaminantes; e a redução da demanda de cal para neutralização. Na última fase do estudo, avaliou-se o efeito da exposição ao efluente nas características das membranas de MPF-34 e TFC-HR. Com esse objetivo, as membranas foram imersas no efluente e em soluções ácidas durante um período de 8 semanas, de forma a simular a exposição contínua ao efluente. Para a membrana MPF-34, após 8 semanas de exposição ao efluente, observou-se uma redução de 33% nos coeficientes de rejeição dos metais cobalto e níquel. Assim, tendo em vista a rota de tratamento avaliada, a redução da seletividade da membrana de NF resultaria na obtenção de um ácido com um menor grau de pureza, além da perda de uma parcela dos metais nobres no permeado. Dessa maneira, para a aplicação industrial da rota, a busca por uma membrana de NF de maior estabilidade deverá ser realizada. Já os resultados encontrados para a membrana TFC-HR indicaram que essa apresentou uma boa estabilidade às condições ácidas empregadas no estudo, exibindo potencial para uma aplicação em escala real.