Otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e UV 254
The performance of inorganic coagulants has been studied to optimize the coagulation of surface waters. The degradation of water quality in sources intended for public supply and the need to meet an increasingly demanding potability standard are challenges to be overcome by sanitation companies i...
| Autor principal: | Costa, Marisa Melo |
|---|---|
| Grau: | Dissertação |
| Idioma: | pt_BR |
| Publicado em: |
Universidade Federal do Tocantins
2024
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://hdl.handle.net/11612/7049 |
| id |
ir-11612-7049 |
|---|---|
| recordtype |
dspace |
| spelling |
ir-11612-70492024-10-24T06:04:31Z Otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e UV 254 Costa, Marisa Melo Silva, Giulliano Guimarães Coagulação; MSR; DCCR; Otimização simultânea; Tratamento de água; Função Desirability; Coagulation; MSR, DCCR, Simultaneous optimization; Water treatment; Desirability function CNPQ::ENGENHARIAS The performance of inorganic coagulants has been studied to optimize the coagulation of surface waters. The degradation of water quality in sources intended for public supply and the need to meet an increasingly demanding potability standard are challenges to be overcome by sanitation companies in the context of water treatment. Optimizing coagulation brings several benefits to the treatment process, from cost reduction to the production of safe water. The classic method used for optimization involves changing one process variable at a time, which is time-consuming and expensive. The response surface methodology (MSR) allows experiments to be carried out in a wide variety of conditions, while reducing the total number of tests required, building models with precision, enabling agile and assertive responses for decision making, saving human resources and materials and increasing operational efficiency In this work, the surface water coagulation process was optimized with MSR for simultaneous removal of color, turbidity and UV 254 and determination of coagulation pH, evaluating the performance of three inorganic coagulants. A central rotational composite design was used to describe the dependence of the coagulant and alkalizer dosage variables on the removal of color, turbidity and UV254. The data obtained was analyzed by the protimiza software, which also determined quadratic models, verified by analysis of variance, and generated response surface graphs. The models achieved accuracy above 90%, demonstrating their adjustment to the coagulation process and were validated by triplicate tests. The Deserability function established the optimal dosages for simultaneous optimization. It was found that ferrous PAC achieved the highest removals with lower dosages, compared to aluminum sulfate and ferric sulfate. The optimized dosages of coagulant and alkalinizers in mg/L were, respectively, 78 and 0.5 for PAC; 105 and 68 for ferric sulfate and 105 and 29 for aluminum sulfate, corresponding to residuals of approximately 19; 1 and 0.1 for color (mg/L Pt-Co), turbidity (uT) and UV254 (m-1), respectively. MSR has been validated as a useful tool in ETAs, offering agile responses with resource savings. O desempenho de coagulantes inorgânicos foi estudado para otimizar a coagulação de águas superficiais. A degradação da qualidade da água dos mananciais e as necessidades de atendimento a um padrão de potabilidade cada vez mais exigente são desafios a serem superados pelas companhias de saneamento. Otimizar a coagulação traz diversos benefícios ao processo de tratamento de água, desde a redução de custo até a produção de água segura. O método clássico utilizado para otimização envolve a alteração de uma variável do processo por vez, sendo demorado e dispendioso. A metodologia de superfície de resposta (MSR) permite que os experimentos sejam realizados em uma ampla variedade de condições, enquanto reduz o número total de ensaios necessários, construindo modelos com precisão, possibilitando respostas ágeis e assertivas para tomadas de decisões, economizando recursos humanos e materiais e aumentando a eficiência operacional Neste trabalho o processo de coagulação de águas superficiais foi otimizado com a MSR para remoção simultânea de cor, turbidez e UV 254 e determinação do pH de coagulação, avaliando o desempenho de três coagulantes inorgânicos. Um planejamento composto central rotacional foi empregado para descrever a dependência das variáveis dosagem de coagulante e de alcalinizante na remoção de cor, turbidez e UV254. Os dados obtidos foram analisados pelo software protimiza, que também determinou modelos quadráticos, verificados por análise de variância, e gerou gráficos de superfície de resposta. Os modelos obtiveram precisão acima de 90%, demonstrando o ajuste destes ao processo de coagulação, e foram validados por ensaios em triplicata. A função Deserability estabeleceu as dosagens ótimas para a otimização simultânea. Verificou-se que o PAC ferroso alcançou as maiores remoções com menores dosagens, em comparação com sulfato de alumínio e sulfato férrico. As dosagens de coagulante e de alcalinizantes otimizadas em mg/L foram, respectivamente, de 78 e 0,5 para o PAC; 105 e 68 para sulfato férrico e 105 e 29 para o sulfato de alumínio, correspondentes a residuais de, aproximadamente 19; 1 e 0,1 para cor (mg/L Pt-Co), turbidez (uT) e UV254 (m-1), respectivamente. A MSR foi validada como uma ferramenta útil em ETAs, oferecendo respostas ágeis com economia de recursos. 2024-10-23T09:14:20Z 2024-10-23T09:14:20Z 2023-10-30 Dissertação COSTA, Marisa Melo. Otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e UV 254. 2023. 65f. Dissertação (Mestrado Profissional em Engenharia Ambiental) – Universidade Federal do Tocantins, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Palmas, 2023. http://hdl.handle.net/11612/7049 pt_BR Open Access application/pdf application/pdf Universidade Federal do Tocantins BR Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental - PPGEA Palmas |
| institution |
Repositório Institucional - Universidade Federal do Tocantins - UFT |
| collection |
RepositorioUFT |
| language |
pt_BR |
| topic |
Coagulação; MSR; DCCR; Otimização simultânea; Tratamento de água; Função Desirability; Coagulation; MSR, DCCR, Simultaneous optimization; Water treatment; Desirability function CNPQ::ENGENHARIAS |
| spellingShingle |
Coagulação; MSR; DCCR; Otimização simultânea; Tratamento de água; Função Desirability; Coagulation; MSR, DCCR, Simultaneous optimization; Water treatment; Desirability function CNPQ::ENGENHARIAS Costa, Marisa Melo Otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e UV 254 |
| topic_facet |
Coagulação; MSR; DCCR; Otimização simultânea; Tratamento de água; Função Desirability; Coagulation; MSR, DCCR, Simultaneous optimization; Water treatment; Desirability function CNPQ::ENGENHARIAS |
| description |
The performance of inorganic coagulants has been studied to optimize the coagulation
of surface waters. The degradation of water quality in sources intended for public
supply and the need to meet an increasingly demanding potability standard are
challenges to be overcome by sanitation companies in the context of water treatment.
Optimizing coagulation brings several benefits to the treatment process, from cost
reduction to the production of safe water. The classic method used for optimization
involves changing one process variable at a time, which is time-consuming and
expensive. The response surface methodology (MSR) allows experiments to be
carried out in a wide variety of conditions, while reducing the total number of tests
required, building models with precision, enabling agile and assertive responses for
decision making, saving human resources and materials and increasing operational
efficiency In this work, the surface water coagulation process was optimized with MSR
for simultaneous removal of color, turbidity and UV 254 and determination of
coagulation pH, evaluating the performance of three inorganic coagulants. A central
rotational composite design was used to describe the dependence of the coagulant
and alkalizer dosage variables on the removal of color, turbidity and UV254. The data
obtained was analyzed by the protimiza software, which also determined quadratic
models, verified by analysis of variance, and generated response surface graphs. The
models achieved accuracy above 90%, demonstrating their adjustment to the
coagulation process and were validated by triplicate tests. The Deserability function
established the optimal dosages for simultaneous optimization. It was found that
ferrous PAC achieved the highest removals with lower dosages, compared to
aluminum sulfate and ferric sulfate. The optimized dosages of coagulant and
alkalinizers in mg/L were, respectively, 78 and 0.5 for PAC; 105 and 68 for ferric sulfate
and 105 and 29 for aluminum sulfate, corresponding to residuals of approximately 19;
1 and 0.1 for color (mg/L Pt-Co), turbidity (uT) and UV254 (m-1), respectively. MSR
has been validated as a useful tool in ETAs, offering agile responses with resource
savings. |
| author_additional |
Silva, Giulliano Guimarães |
| author_additionalStr |
Silva, Giulliano Guimarães |
| format |
Dissertação |
| author |
Costa, Marisa Melo |
| title |
Otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e UV 254 |
| title_short |
Otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e UV 254 |
| title_full |
Otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e UV 254 |
| title_fullStr |
Otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e UV 254 |
| title_full_unstemmed |
Otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e UV 254 |
| title_sort |
otimização do processo de coagulação de águas superficiais com metodologia de superfície de resposta: estudo de coagulantes inorgânicos para remoção de cor, turbidez e uv 254 |
| publisher |
Universidade Federal do Tocantins |
| publishDate |
2024 |
| url |
http://hdl.handle.net/11612/7049 |
| _version_ |
1816126046205902848 |
| score |
11.755432 |