Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11422/25995

Tipo: Tese
Título: Osmotic bioreactor combined with reverse osmosis and UV/H2O2 to treat wastewater containing pharmaceuticals and produce high quality reuse water
Autor(es)/Inventor(es): Silva, Jessica Rodrigues Pires
Orientador: Borges, Cristiano Piacsek
Coorientador: Fonseca, Fabiana Valéria da
Resumo: O objetivo desta Tese foi avaliar os processos de biorreator osmótico com membranas (OBRM), osmose inversa (OI) e oxidação avançada com ultravioleta e peróxido de hidrogênio (UV/H2O2) para o tratamento de efluente sintético visando a remoção de fármacos e produção de água de reúso. A combinação do OBRM com a OI é imprescindível quando se pretende reusar a água, já que o OBRM sozinho gera somente solução extratora (SE) diluída. Nesse trabalho, o sal pirofosfato de potássio (K4P2O7) foi usado como SE, e a OI foi usada para reconcentrar a SE. O permeado da OI é a água de reúso. Os resultados mostraram que com K4P2O7 se obteve baixa permeabilidade inversa de sais (0.05 LMH) enquanto se manteve atividade biológica no biorreator, medida em termos de taxa de consumo de oxigênio. A água de reúso produzida teve concentrações de nitrito, nitrato e dos fármacos sulfametoxazol, carbamazepina e diclofenaco 4, 10, 74, 6 e 4 vezes menores, respectivamente, do que as encontradas no permeado de OI após um BRM convencional, e não houve declínio de fluxo de permeado na OI após o OBRM. Constatou-se experimentalmente a permeação de fármacos do biorreator para a SE em quantidades relevantes, alcançando concentrações na faixa de µg.L-1 após 72h de operação contínua. Dose de UV de 816 mJ.cm-2 com H2O2 de 30 mg.L-1 removeu mais de 91% de todos esses fármacos acumulados na SE. Esses resultados demonstram a viabilidade técnica do processo combinado. Em termos de viabilidade econômica, o custo mínimo da água de reúso ficou em USD 1,23 por m³ de água produzida.
Resumo: The objective of this Thesis was to evaluate the processes of osmotic membrane bioreactor (OMBR), reverse osmosis (RO) and advanced oxidation with ultraviolet and hydrogen peroxide (UV/H2O2) for the treatment of synthetic wastewater, aiming removal of pharmaceuticals and production of reuse water. The combination of OMBR and RO is essential when the goal is to reuse water, since OMBR alone generates only diluted draw solution (DS). In this work, potassium pyrophosphate salt (K4P2O7) was used as DS, and RO was employed to reconcentrate the DS. The RO permeate corresponded to the reuse water. The results showed that, by using K4P2O7, low reverse salt permeability (0.05 LMH) was obtained while maintaining the biological activity in the bioreactor, measured in terms of oxygen uptake rate. Reuse water had concentrations of nitrite, nitrate and the pharmaceuticals sulfamethoxazole, carbamazepine and diclofenac 4, 10, 74, 6 and 4 times lower, respectively, than those found in RO permeate after a conventional MBR, and there was no water flux decline in the RO employed after OMBR. It was demonstrated experimentally that permeation of pharmaceuticals from the bioreactor to the DS occurs at considerable levels, reaching concentrations in the range of µg.L-1 after 72h of continuous operation. A UV dose of 816 mJ.cm-2 with H2O2 of 30 mg.L-1 removed more than 91% of all pharmaceuticals accumulated in the DS. These results demonstrate the technical feasibility of the combined process. In terms of economic feasibility, the minimum cost of reused water was USD 1.23 per m³ of water produced.
Palavras-chave: Bioreator osmótico
Osmose inversa
Água de reuso
Fármaco
Osmotic bioreactor
Reverse osmosis
Drug
Assunto CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS BIOQUIMICOS
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Unidade produtora: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Editora: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Data de publicação: Mar-2021
País de publicação: Brasil
Idioma da publicação: eng
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Citação: SILVA, Jessica Rodrigues Pires da. Osmotic bioreactor combined with reverse osmosis and UV/H2O2 to treat wastewater containing pharmaceuticals and produce high quality reuse water. 2021. 248 f. Tese (Doutorado) - Programa de Engenharia Química, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2021.
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