Avaliação do desempenho do processo de ultrafiltração aplicado a efluentes de lavanderia visando o reúso e sua viabilidade ambiental

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dc.contributor.advisorRezende, Patrícia Sueli de
dc.contributor.advisor-coFrança Neta, Luzia Sergina de
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/7946921413803113
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9451950811333244
dc.contributor.authorResende, Ingrid Daiane
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/9776371569591940
dc.contributor.refereeRezende, Patrícia Sueli de
dc.contributor.refereeFrança Neta, Luzia Sergina de
dc.contributor.refereeAndrade, Laura Hadmam
dc.contributor.refereeMello, Marilia Carvalho de
dc.contributor.refereeMoravia, Wagner Guadagnin
dc.date.accessioned2025-04-28T21:20:18Z
dc.date.available2025-04-28T21:20:18Z
dc.date.issued2022-08-31
dc.description.abstractA maioria das atividades antrópicas dependem diretamente do uso da água, e o seu consumo tem aumentado cada vez mais, devido crescimento acelerado da população e das cidades. O reúso de águas cinzas claras, águas residuais domésticas oriundas de lavatório, banho e área de serviço, tem sido muito reconhecido devido serem efluentes de alto volume e fácil acesso. As águas cinzas de lavanderias podem ser domésticas ou industriais. Esses efluentes apresentam coloração mais clara e baixa concentração de poluentes quando comparados a outros efluentes domésticos. Sobretudo, estudos que envolvem águas cinzas de lavanderia têm relevância, pois estima-se que 10% de toda a água utilizada nas áreas urbanas são consumidas na lavagem de roupas. O reaproveitamento de efluentes de lavanderia é uma forma de mitigar a escassez hídrica e reduzir a poluição dos cursos d’água. Os Processos de Separação por Membranas (PSM) vêm se mostrando efetivos na aplicação desses efluentes, devido as membranas funcionarem como barreira seletiva para os compostos presentes em uma dada fração líquida. A Ultrafiltração (UF) tem se apresentando eficiente na remoção de sólidos suspensos, turbidez e compostos orgânicos dos efluentes de lavanderia. A ferramenta de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) permite avaliar os potenciais impactos ambientais oriundos das diversas tecnologias de tratamento de efluentes. Diante do exposto, o presente trabalho tem como objetivo avaliar a viabilidade técnica e ambiental do processo de ultrafiltração quando aplicado à recuperação de águas cinzas de lavanderias doméstica e industrial, visando o seu reúso. Foram utilizadas membranas poliméricas de Fluoreto de Polivinilideno (PVDF) na conformação de fibras ocas acondicionadas em dois módulos de permeação na configuração casco tubo. As membranas foram caracterizadas pelo método de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier (FTIR) e teste de rejeição a solutos. Os módulos foram acoplados ao sistema de UF com escoamento tangencial, sistema pressurizado e modo operacional com reciclo total. Eles foram caracterizados quanto a permeabilidade hidráulica e o fluxo limite. Os ensaios de permeação foram realizados com duas matrizes de efluentes: lavanderias doméstica e industrial. A alimentação e o permeado obtidos foram caracterizados físico-quimicamente para verificar a eficiência da UF na remoção de compostos, como matéria orgânica e materiais sólidos em geral. A viabilidade ambiental foi analisada pela ferramenta ACV com auxílio do software OpenLCA versão 1.10.3 e considerando três cenários: coagulação-floculação com reúso em lavagem de pisos (cenário 1), UF com reúso em lavagem de pisos (cenário 2) e UF com reúso na etapa de lavagem da própria lavanderia (cenário 3). Os ensaios de permeação com operação de 40 horas para cada uma das matrizes de efluentes apresentaram estabilidade do fluxo permeado. As caracterizações físico-químicas mostraram melhores remoções para os parâmetros: Turbidez (93,2% lavanderia doméstica e 92,7% lavanderia industrial), Demanda Química de Oxigênio (68,7% lavanderia doméstica e 62,6% lavanderia industrial), Sólidos Totais (45,3% lavanderia doméstica e 44,6% lavanderia industrial) e Sólidos Dissolvidos Totais (25,1% lavanderia doméstica e 39,1% lavanderia industrial). Para os parâmetros analisados, as matrizes apresentaram viabilidade quanto ao reúso não potável pela norma NBR 13.969/1997, exceto classe 1. A ACV indicou que o cenário 3 foi o mais viável ambientalmente reduzindo significativamente o consumo de água potável.
dc.description.abstractotherMost human activities depend directly on the use of water, and its consumption has increased more and more, due to the rapid growth of population and cities. The reuse of light gray water, domestic wastewater from washbasins, baths and service areas, has been widely recognized due to high volume and easy access effluents. Gray water from laundries can be domestic or industrial. These effluents are lighter in color and have a low concentration of pollutants when compared to other domestic effluents. Above all, studies involving gray water from laundry are relevant, as it is estimated that 10% of all water used in urban areas is consumed in washing clothes. The reuse of laundry effluents is a way to mitigate water scarcity and reduce the pollution of waterways. The Membrane Separation Processes (PSM) have shown to be effective in the application of these effluents, because the membranes work as a selective barrier for the compounds present in a given liquid fraction. Ultrafiltration (UF) has been shown to be efficient in removing suspended solids, turbidity and organic compounds from laundry effluents. The Life Cycle Assessment (LCA) tool makes it possible to assess the potential environmental impacts arising from different effluent treatment technologies. In view of the above, the present work aims to evaluate the technical and environmental feasibility of the ultrafiltration process when applied to the recovery of gray water from domestic and industrial laundries, aiming at its reuse. Polyvinylidene Fluoride (PVDF) polymeric membranes were used in the conformation of hollow fibers packed in two permeation modules in the shell-tube configuration. The membranes were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and solute rejection test. The modules were coupled to the UF system with tangential flow, pressurized system and operating mode with total recycle. They were characterized in terms of hydraulic permeability and limit flow. The permeation tests were carried out with two effluent matrices: domestic and industrial laundries. The feed and the permeate obtained were characterized physicochemically to verify the efficiency of the UF in the removal of compounds, such as organic matter and solid materials in general. The environmental feasibility was analyzed by the ACV tool with the aid of the OpenLCA software version 1.10.3 and considering three scenarios: coagulation-flocculation with reuse in floor washing (scenario 1), UF with reuse in floor washing (scenario 2) and UF with reuse in the washing stage of the laundry itself (scenario 3). The permeation tests with operation of 40 hours for each of the effluent matrices showed stability of the permeate flow. The physical-chemical characterizations showed better removals for the following parameters: Turbidity (93.2% domestic laundry and 92.7% industrial laundry), Chemical Oxygen Demand (68.7% domestic laundry and 62.6% industrial laundry), Solids Totals (45.3% domestic laundry and 44.6% industrial laundry) and Total Dissolved Solids (25.1% domestic laundry and 39.1% industrial laundry). For the analyzed parameters, the matrices showed viability regarding non-potable reuse according to the NBR 13.969/1997 standard, except for class 1. The LCA indicated that scenario 3 was the most environmentally viable, significantly reducing the consumption of potable water.
dc.description.sponsorshipQualimaster Lavanderia Ltda, Vitaltec Engenharia Ltda
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/1309
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Tecnologia de Produtos e Processos
dc.subjectÁguas cinzas (águas residuais domésticas)
dc.subjectLavanderia
dc.subjectUltrafiltração
dc.subjectÁgua - Reuso
dc.subjectAvaliação do ciclo de vida
dc.titleAvaliação do desempenho do processo de ultrafiltração aplicado a efluentes de lavanderia visando o reúso e sua viabilidade ambiental
dc.typeDissertação

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