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Desenvolvimento de um sistema de pré

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1. e Controller controle remoto do Oxitop e misturador magn tico para 12 frascos Stirrer da Oxitop e 1 arm rio climatizado e 1 balan a anal tica e 1 esp tula e proveta volum trica e Pastilhas de NaOH e Inibidor de Nitrifica o Standard Methods Procedimentos e Adicionar ponta de espatula de pastilhas de NaOH em cada suporte para pastilha e rosque lo j com a borracha de veda o em seu interior Rosquear o suporte de NaOH com a cabe a de medi o colocando entre eles uma rosca de veda o e Preparar o Controller clicando em GLP Tools bot o 4 gt Settings e atualizando as seguintes informa es do local de ensaio e Operation Mode BOD Special e Measuring time tempo de dura o do ensaio Para ensaio de poucas horas recomenda se selecionar a op o Measuring Time para 24h ou mais e High altitude acima do n vel do mar e Air Pressure press o atmosf rica e Temperature temperatura de incuba o no arm rio climatizado e Ainda no Controller selecionar o bot o de transmiss o de dados bot o 6 gt 95 Start Sample e Selecionar a op o Measuring Range e Bottle volume total do frasco medir colocando agua at o limite do gargalo e Filling Vol volume de amostra ensaiada em ml e ID Number utilize esta op o para facilitar a associa o do ID das amostras aos resultados finais e No frasco Schott adicione o volume pr determinado da amostra a ser ensaiada uma barra magn
2. Figura 21 Elemento de membrana e sua composi o 42 Assim que se inicia a suc o no canal de permeado dos m dulos part culas se depositam na superf cie da membrana dificultando a passagem de outras part culas menores formando a torta de filtro Obstru dos os poros originalmente com di metro nominal de 0 2 um operam como se fossem de di metro menor e apresentam melhora na qualidade da gua permeada por m o fluxo torna se decrescente O fluxo de permeado depende da for a neste caso a suc o concentra o de alimenta o e caracter sticas da membrana A energia de suc o fornecida por uma bomba perist ltica escolhida por permitir um controle da velocidade do sentido do fluxo e por operar normalmente mesmo no caso de entrada de ar na tubula o Um m dulo de membranas um conjunto de 4 elementos instalados em paralelo Cada m dulo pode ser operado em regimes diferentes de limpeza vaz o press o e aera o A utiliza o de 4 m dulos permite avaliar simultaneamente a performance de diferentes tipos de membranas Esta caracter stica ser muito til no in cio da opera o da planta para permitir a escolha do melhor material filtrante 6 3 3 2 Sistema de aera o O sistema de aera o tem como principal objetivo aumentar o tempo de opera o do sistema de filtra o reduzindo o n mero de interrup es no processo para retrolavagens limpezas qu micas ou substitui o dos m dulos de
3. c psulas de 130mL e 80mL substitu das por c psulas de 20mL triplicatas em s lidos totais reduzido para duplicatas em fun o da aus ncia de c psulas 78 4 3 Resultados Sdlidos Dissolvdos A 20 13635825 136374 13636 EMO fm 139240 1 ___139225 Jero______ erro S lidos Dissolvidos C 20 1345522 1345438 134534 8fErro ETO Meda o So SA ij Za Desvio Padr o Os resultados da amostragem indicados na tabela acima forneceram informa es confi veis apenas para a fra o de s lidos em suspens o dentro dos valores previstos pelo Standard Methods Os demais resultados indicados na tabela como erro foram decorrentes do insignificante volume de gua coletado nas amostras que levou o teor de s lidos a valores inferiores precis o da balan a O ideal seria fazer a evapora o com no m nimo 100mL 5 vezes mais que o utilizado nesta experi ncia 5 Refer ncia Bibliogr fica e Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 1998 20th edn APHA Washington DC e Manual de Procedimentos e T cnicas Laboratoriais voltado para an lise de guas e esgotos sanit rio e industrial 2004 Laborat rio de Saneamento Prof Lucas Nogueira Garcez Escola Polit cnica da USP 79 Anexo 7 Levantamento de m todos padronizados para a determina o da demanda bioqu mica do oxig nio DBO 80 DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENIO DBO Bruna de Sandre Oristanio bruky82 yahoo com Mai
4. es na agricultura abastecimento p blico em processos industriais e na rea m dica Infelizmente a tecnologia de osmose reversa est sujeita a uma s rie de problemas um dos maiores deles a redu o acelerada da vida til das membranas em virtude do entupimento das membranas Isso leva ao aumento dos custos e de sua complexidade operacional As causas deste problema est o relacionadas com a qualidade da gua que alimenta o sistema Este trabalho enfoca a solu o do problema do entupimento de membranas atrav s do pr tratamento da gua que alimenta os sistemas de osmose reversa ou seja uma remo o pr via de s lidos mat ria org nica e outros compostos para evitar que prejudiquem a osmose reversa em si Neste projeto ser o concebidas desenvolvidas e dimensionadas m quinas para o pr tratamento de gua mais eficientes e economicamente vi veis do que outras op es atualmente utilizadas A iniciativa parte de um conv nio entre a empresa Perenne Equipamentos e Sistemas de gua Ltda e a Universidade de S o Paulo Os autores deste relat rio integraram uma equipe multidisciplinar constitu da por bi logos engenheiros e projetistas Durante 10 meses os equipamentos foram concebidos e constru dos Paralelamente foram realizadas atividades para determinar o modo de opera o e definir estrat gias para avaliar a efici ncia dos sistemas concebidos 2 OBJETIVOS O objetivo deste trabalho o desenvolvimen
5. o As subdivis es entre fixos e vol teis s o feitas de acordo com o processo t rmico a que a amostra foi submetida Os valores determinados atrav s da secagem em estufa s o denominados fixos e aqueles resultantes da igni o em forno mufla recebem o nome de vol teis importante ressaltar que a fra o de vol teis n o permite distinguir com precis o a quantidade de mat ria org nica pois no processo de igni o alguns minerais tamb m s o volatilizados SM a sigla para Standard Methods o n mero do lado do procedimento indica o c digo do protocolo padronizado Refer ncias Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 1998 20th ed APHA Washington DC Manual de Procedimentos e T cnicas Laboratoriais voltado para an lise de guas e esgotos sanit rio e industrial 2004 Laborat rio de Saneamento Prof Lucas Nogueira Garcez Escola Polit cnica da USP Material Bomba de V cuo Balan a anal tica com precis o de 0 0001g Dessecador Estufa com temperaturas de opera o de 100 C a 180 C 2 C Forno mufla para a opera o a 550 C Para determina o de fixos e vol teis Pin a de Mohr Pin a simples e esp tula C psula de porcelana de 80mL de capacidade C psula de porcelana de 130mL de capacidade Kitassato Sistema de filtra o p membranas com 47mm de di metro Membrana de filtra o de s lica 1 2um 47mm de di metro
6. o indicadora de Amido e 5g de amido e 1 25g de cido salic lico e 4g de cloreto de zinco Solu o de Hidr xido de S dio NaOH e 40g de NaOH e Hidr xido de S dio NaOH e Pastilhas de hidr xido de s dio e Inibidor de Nitrifica o 2 cloro 6 triclorometil piridina f rmula 2533 HACH e cido Sulf rico com Sulfato de Prata e 10g de Sulfato de Prata em e IL de Acido Sulf rico concentrado Solu o de Dicromato de Pot ssio 0 25N e 12 259g de Dicromato de Pot ssio p a Solu o de Sulfato Ferroso Amoniacal SFA 0 25N e 98g de SFA e 20mL de Acido Sulf rico concentrado Solu o Indicadora de Ferroin e 1 485g de 1 10 fenantrolina monohidratada e 695mg de Sulfato Ferrosos heptahidratado 85 6 Amostras ensaiadas Para os testes ser o utilizadas e Agua bruta da Raia Ol mpica da USP sem resfriamento e gua destilada branco e gua destilada com in culo e Esgoto ou in culo em meio de cultura TSB As amostras dever o ser coletadas no m ximo 2h antes do in cio dos ensaios Ser o feitas dilui es de cada fonte amostrada de forma a se obter no minimo 2 de 5 frascos de DBO atendendo aos padr es de OD residual minimo 1mg l e OD consumido m nimo 2mg 1 ap s 5 dias de incuba o 7 Metodologia adotada Os seguintes testes ser o realizados e Teste de integridade do Oxitop uma rodada de experimento DBOS com os 4 tipos de gua de forma a se analisar o funcionamento ge
7. Escola Polit cnica da Universidade de Sao Paulo Projeto de Formatura Engenharia Ambiental Desenvolvimento de um sistema de pr tratamento para osmose reversa Orientador Prof Dr Ren Peter Schneider schneideWicb usp br Gradua o em Engenharia Ambiental Bruna de Sandre Oristanio oristaniobruna yahoo com Daniel Brooke Peig daniel brookepeig com Marcelo Augusto Sartori Lopes maslusp gmail com Dezembro de 2006 INDICE RESUMO ABS PRACT sssiscossiessiccsssocescsnseassscuss sonsssentdonssvscosenssosbsteasseunssbudssobscvetes 4 1 INTRODUC O sisal Td 2 2 OBJETIVOS ecsievstsscesasnssscrsensesurstuavecussbsasennives deita areia aaa date sao 9 3 REVIS O BIBLIOGRA PICA 0 ssctassstescesiscecsescets cities aceda 3 3 1 Sistemas de separa o por membrana cccceesceererrserresses 3 3 2 Sistema de osmose reversa ienes 3 3 2 1 Princ pio de funcionamento da osmose reversa 3 3 2 2 Dep sito em MEMDIanas ccsccsrcssrccssscsssccssscssccsssecsecccees 4 3 2 3 Dep sito BiOlOSICO cissssssacssscssessesovssdosseedosvecedensssacseessosoresees 4 SA POIAFIZA O favas scatevceesescdtacedasvcsosiascetosssasongavssasssavoasesseussssoane 6 3 2 4 Controle de dep sitos em membranas cccceceseecesseres 6 3 3 M todos de pr tratamento mais utilizados cceeeeceseceseecsse 7 3 3 1 Convencional soesoessessoesocssessossosssessoss
8. Osmose Reversa o Concentrado Figura 03 Processo de osmose reversa As membranas semiperme veis de osmose reversa s o compostas de tr s camadas A primeira um suporte de poli ster que garante a resist ncia mec nica do conjunto A segunda uma camada de polisulfona com caracter stica de membrana de ultrafiltra o cujo objetivo funcionar como suporte para a fixa o da terceira camada que a membrana de osmose uma pel cula ultrafina de poliamida que estabelece a barreira de rejei o dos sais Todo este conjunto possui cerca de 1 10 de mil metro e consist ncia e apar ncia de uma folha de papel Na pr tica um sistema de osmose reversa composto de elementos de membranas Figura 04 vasos de press o e uma bomba de alimenta o Figura 05 Os vasos de press o asseguram o suporte e a prote o mec nica dos elementos de membrana A bomba de alta press o injeta continuamente gua nas membranas com energia suficiente para superar a press o osm tica A solu o que alimenta o sistema divide se em dois fluxos um de permeado gua dessalinizada e outro de concentrado Esta rela o de fluxos controlada atrav s de uma v lvula na tubula o de concentrado Figura 06 Normalmente a produ o de concentrado varia de 40 a 80 do fluxo de alimenta o do sistema 10 Figura 04 Elemento de membrana Fonte TMA Am rica 2006 Alimenta o Permeado gt Rejeito Figura 05 In
9. tratamento 16 3 3 M todos de pr tratamento mais utilizados 3 3 1 Convencional O m todo convencional consiste na adi o de um coagulante na agua a ser tratada seguido da flocula o sedimenta o das part culas maiores e finalmente da passagem por filtros de areia antracito ou granada para remover part culas menores Este sistema mais antigo amplamente difundido em diversos campos do tratamento de gua e dominado por projetistas de sistemas de tratamento de gua O m todo convencional eficiente na remo o de mat ria coloidal e demonstra se pouco eficiente na remo o de bact rias e compostos org nicos ou inorg nicos dissolvidos As principais desvantagens do m todo convencional podem ser apontadas como a necessidade de reas de instala o superiores de sistemas ais modernos altos custos de opera o e a baixa efici ncia na remo o de part culas dissolvidas microrganismos e carbono org nico mesmo quando bem operados 4 A utiliza o de coagulantes como sulfato de alum nio ou cloreto f rrico gera lodo um passivo ambiental que deve ser tratado e disposto adequadamente Em um de seus estudos realizado em 2004 a American Water Works Association 6 considera insuficiente o uso exclusivo de pr tratamento pelo m todo convencional em sistemas de osmose reversa 3 3 2 Microfiltra o e ultrafiltra o Sistemas de microfiltra o e ultrafiltra o t m se demonstrado as op es
10. 128 20 128 15 128 128 o E ce 310 Q 5 310 A VA 310 0 me 310 868888888 8 amp 8 888k 8B SB sR ISSS SEJI SINSI Z ES 622 oor te te E E E AAN AANAND DS amp amp a amp E F amp F amp F F amp F SF FS F amp F SF F amp F F amp F SF SF gs A OA A A A A A QA A A A A A A A QA AAN 622 Tempo dias 622 Coment rios Observa se que quanto menor o volume ensaiado maior a sensibilidade de detec o do equipamento Os pr ximos testes ser o realizados sempre em frascos de 300m1 Ensaio 6 Varia o da concentra o de c lulas em TSB DBO para diferentes D O 580nm pseudomonas 600 500 400 e 2 0E 07 e 300 2 85E 07 x 2 85E 07 Q 200 2 85E 07 a 6 67E 07 100 03 100 SOT AMTHOHNMHASIAMTHOENBASERKAKRES Tempo h Comentarios Considerou se proporcional a rela o entre o aumento da turva o nas amostras medida por densidade tica DO e o aumento do crescimento microbiano nas amostras O controle de temperatura feito em arm rio climatizado o ideal A fase lag do crescimento microbiano ainda muito extensa Os resultados j s o confi veis e relevantes Pr ximos passos incubar os microorganismos em solu o menos nutritiva 92 Ensaio 7 Varia o da concentra o de c lulas inocula o de Pseudomonas a DOs pr definidas Ensaio 7 Densidades ticas f
11. 76 21 7 103 2 7 82 78 22 8 102 8 7 82 77 20 8 101 4 7 83 79 22 2 103 3 7 82 78 22 6 102 5 7 82 79 25 6 102 6 7 83 78 21 1 101 5 7 82 81 20 3 103 4 7 83 78 20 7 102 9 7 84 80 24 8 102 7 7 83 79 21 4 103 5 7 84 79 21 5 105 1 7 83 81 25 5 101 2 7 82 81 25 104 7 7 82 79 23 2 101 1 7 84 79 23 102 7 81 79 22 8 102 9 7 84 80 23 6 103 1 7 85 78 21 9 102 7 7 84 78 24 6 102 5 7 82 77 22 1 101 3 7 81 80 22 7 102 7 7 83 77 21 1 102 5 7 83 78 22 6 103 4 7 83 1 39 1 46 1 43 0 01 78 63 22 9 103 05 7 82 111 temperatura m dia nas an lises foi de 20 5 C Dados obtidos O desvio padr o representado pela pen ltima linha e a m dia pela ltima linha 7 Experi ncia II CIRRA 18 07 2006 An lise 1 60 mL Amostra 140 mL gua destilada Cor uC Turbidez NTU Condutividade uS PH 19 C 24 5 45 47 2 6 906 25 5 74 46 8 6 902 24 5 57 46 6 895 24 5 37 45 8 6 888 24 5 47 46 2 6 893 24 5 52 44 3 6 881 24 5 64 44 4 6 877 23 5 65 45 2 6 902 24 5 78 45 3 6 900 24 5 36 46 1 6 893 Desvio Padrao 0 4714 0 1465 0 9440 0 0097 M dia 24 5 56 45 73 6 89 An lise 2 100 mL Amostra 100 mL gua destilada Cor uC Turbidez NTU Condutividade uS PH 19 C 37 10 56 7 110 38 9 36 56 4 7 114 38 9 44 55 9 7 117 36 10 3 55 2 7 114 36 11 2 55 5 7 091 37 10 55 6 7 148 37 10 4 55 3 7 129 38 8 96 55 8 7 168 38 10 2 56 2 7 117 38 9 79 56
12. atingir estes objetivos Com essas informa es foi poss vel iniciar o projeto de cada um dos tr s prot tipos focando na opera o final de cada m quina 24 Ultrafiltra o No caso da ultrafiltra o pensou se em um arranjo semelhante ao utilizado em reatores de membrana comerciais A montagem das folhas de membranas em placas retangulares permite a otimiza o do espa o e facilita a constru o dos tanques e suportes O uso de uma tela como espa ador entre duas folhas de membranas evita o bloqueio do canal de permeado durante a suc o Um tanque com alimenta o de gua por gravidade permite o controle da vaz o atrav s de uma chave b ia J nesta fase surgiram alguns desafios em rela o ao equipamento O primeiro deles foi a constru o dos suportes das membranas de forma que conferissem resist ncia e ao mesmo tempo ocupassem um espa o m nimo uma vez que era desejada a maximiza o de rea de membrana por volume de tanque A solu o proposta com as molduras de a o parafusadas foi proposta pela engenharia da Perenne e foi aceita para o equipamento Um segundo desafio que surgiu foi a defini o da configura o do sistema de coleta de amostras de permeado Por se tratar de um sistema de suc o uma v lvula convencional aliviaria as press es internas dos tubos inviabilizando o recolhimento da gua Um ponto de coleta localizado ap s a bomba de suc o permitiria a an lise de uma mistura de permead
13. efici ncia dos pr tratamentos e Determina o da acur cia e precis o de colorimetro na avalia o da efici ncia dos pr tratamentos e Determina o da acur cia e precis o de turbidimentros na avalia o da efici ncia dos pr tratamentos e Determina o da acur cia e precis o do respir metro do laborat rio na avalia o da DBO das amostras e Determina o do protocolo de uso para o respir metro do laborat rio Oxitop Os resultados de cada um destes ensaios realizados pelos membros deste grupo encontram se em anexo 29 Conclu dos os fluxogramas do processo o grupo de projetistas da Perenne integrou se novamente com a equipe da USP para definir os pr ximos passos Dentre eles estavam a defini o dos equipamentos que seriam utilizados e a montagem do laborat rio experimental em um container a ser localizado na Raia Ol mpica da USP A escolha dos equipamentos envolveu desde a revis o minuciosa do di metro e caracter stica de cada uma das centenas de v lvulas previstas para as m quinas at a escolha dos aeradores tipo de tubula o e especifica o dos instrumentos de medi o baseados nos par metros a serem controlados Enquanto o grupo de autores deste relat rio trabalhou nas especifica es de dimens es de cada um dos dispositivos a Perenne em seu escrit rio buscou fornecedores que atendessem a cada um dos requisitos fixados J a montagem do laborat rio experimental no container tr
14. f brica o grupo realizou modifica es no projeto possibilitando assim a fabrica o das m quinas As mudan as no projeto executivo resultaram em altera es de medidas em partes de equipamentos compra de nova maquinaria ou produtos qu micos espec ficos para utiliza o na f brica rearranjo no desenho interno do laborat rio experimental instalado no container utiliza o de novas mat rias primas n o usuais na f brica cria o de processos produtivos como no caso do enrolamento do enchimento filtro entre outros Gra as ao profundo conhecimento do equipamento uma vez que havia sido concebido e projetado pelos autores deste relat rio foi poss vel realizar as altera es necess rias no projeto executivo permitindo que as m quinas passassem efetivamente para a fabrica o Por se tratarem de equipamentos novos o conhecimento da finalidade e relev ncia de cada uma das especifica es do projeto permitiu autorizar as mudan as sem que estas comprometessem a qualidade final do produto de cada uma das m quinas ou as an lises laboratoriais que seriam feitas a posteriori na opera o destes equipamentos O processo de fabrica o das m quinas iniciou se efetivamente em Novembro de 2006 e tem previs o de conclus o para Janeiro de 2007 quando devem ser instaladas as primeiras m quinas prot tipo no laborat rio experimental no container localizado na Raia Ol mpica da USP 31 6 2 Cronograma do desenvolvime
15. lidos sediment veis em guas salinas superficiais e em esgotos O m todo volum trico tem capacidade de detec o de 0 1 a 1 0mL L e baseia se na leitura do volume em cone graduado ap s 1h de decanta o O M todo gravim trico determina os sediment veis atrav s da diferen a entre o valor dos s lidos em suspens o em uma amostra misturada e os s lidos em suspens o da mesma amostra ap s a decanta o por lh N o existem informa es na refer ncia sobre a precis o do m todo e 2540 G S lidos Totais Fixos e Vol teis em amostras S lidas e Semi S lidas Aplica se na determina o do total de s lidos e suas fra es em amostras semi s lidas ou s lidas como sedimentos de rios lodos desidratados e tortas de filtros A metodologia a mesma dos procedimentos anteriores dispensando os misturadores e as pipetas e incrementando se o tempo de secagem e igni o Durante a secagem resultados negativos podem aparecer em decorr ncia do carbonato de am nia e mat ria org nica As medi es tamb m devem ser efetuadas rapidamente pois a evapora o maior neste tipo de amostras 4 Experimentos O objetivo dos experimentos determinar se os ensaios da s rie de s lidos aplicam se s guas que desejamos tratar Utilizando amostras de gua bruta do filtrado do sistema em espirais e do filtrado das membranas submersas de ultrafiltra o pretendo encontrar uma estimativa preliminar da quantidade de s lido
16. nica volum trica To 0 5 kg DBO m dia Trata se da taxa de remo o di ria de DBO ou seja a concentra o de DBO em kg m de gua bruta que o sistema remove ao longo de um dia Adotamos 0 5 kg DBO m dia com base nos valores de literatura 19 20 21 que variam de 0 5 a 3 0 kg DBO m dia Carga org nica aplicada volum trica C 0 01 kg DBO m dia E a quantidade de carga org nica em quilos de DBO que se espera encontrar na gua bruta Adotou se aqui a carga org nica de um rio classe 3 39 Numero de cestos Nc 5 cestos Para permitir a avalia o das diferentes fases da degrada o biol gica ao longo do comprimento do biorreator e as diferen as de composi o do biofilme ao longo desta extens o definiu se que o volume total do enchimento do biorreator seria dividido em cinco partes cestos proporcionando a divis o interna do biorreator em c maras Carga org nica di ria Cd a quantidade de carga org nica em quilos de DBO que se deseja tratar ao longo de um dia Calculada como a vaz o total a ser tratada por dia multiplicada pela carga org nica de cada metro c bico de gua bruta Cd Q C 1 2 m dia 0 01 kg DBO m dia Area total do biorreator At Com a taxa de aplica o pode se ent o calcular qual a rea necess ria para tratar a vaz o desejada Determinada pelo tempo de contato necess rio entre a gua bruta e o enchimento dada sua velocidade de deslocamento pela r
17. o Interfer ncias e erros influenciadores nos resultados deste equipamento o Faixa de precis o de leitura e resultados do equipamento 2 Condi es de ensaio Todos os ensaios foram realizados de acordo com as instru es do manual do fabricante Adapta es e melhorias foram feitas de forma a adequar o uso deste equipamento para as condi es do laborat rio e tipos de amostras analisadas 88 Ensaio Tipos de Volumes Objetivo Resultados amostras amostrados 1 Varia o de 4 diferentes 12 iguais Valores m ximos Temperatura n o controlada concentra es raia branco Vt 300ml e m nimos de interferiu nos resultados in culo e TSB V1I 200ml leitura 2 Varia o de 4 diferentes 12 iguais Valores m ximos Temperatura n o controlada concentra es raia branco Vt 300ml e m nimos de interferiu nos resultados in culo e TSB VI 100ml leitura 3 Varia es do 2 iguais 2 iguais Acur cia das Tempo de amostragem de Equipamento solu o sem Vt 300ml cabe as de apenas 2h foi insuficiente nutrientes V1 290ml medi o 4 Varia es do 12 iguais 12 iguais Acur cia das Controle de temperatura Equipamento solu o sem Vt 300ml cabe as de ineficaz interferiu nos nutrientes V1 100ml medi o resultados 5 Varia o de 12 iguais 3 diferentes Sensibilidade do Quanto menor o volume volumes gua da raia V1 100 300 fundo de escala maior a sensibilidad
18. o por placas de membranas submersas em pequena escala Modelo do Biorreator O biorreator montado em escala de bancada consistia de um tanque contendo 5 cestos preenchidos com um material de suporte para o crescimento microbiano Este modelo permitiu atrav s de ensaios realizados com gua da Raia Ol mpica da USP a compara o da qualidade entre a gua bruta e a gua tratada por esta m quina validando a real aplicabilidade deste m todo como pr tratamento Os ensaios tamb m permitiram a escolha do material para o enchimento dos cestos a estimativa do fluxo esperado nesta m quina bem como a confirma o da necessidade de aera o das c maras do biorreator para aumento da efici ncia na remo o da DBO Modelo do Filtro em Espiral Os ensaios realizados em laborat rio permitiram a modelagem da forma de enrolamento do material filtrante e a an lise do fluxo para diferentes valores de press o Os ensaios foram realizados em prot tipos de laborat rio montando se o enchimento do filtro no interior de uma seringa e a determina o dos fluxos e qualidade da gua filtrada permitiram a escolha do tecido filtrante a ser testado preliminarmente no prot tipo 22 Ap s os testes de bancada o grupo de autores deste relat rio integrou a equipe do ICB USP para o projeto dos prot tipos propriamente ditos Todas as pr ximas etapas foram realizadas pelos autores deste relat rio 23 A primeira fase com o novo grupo foi a pesqu
19. o realizados experimentos em amostras de EPS e gua para verificar a confiabilidade e repetitibilidade dos ensaios 4 1 Material necess rio Ver protocolo 4 2 Metodologia utilizada e Fontes das amostras e EPS extra do de biofilme atrav s do protocolo de resinas de troca i nica e Solu es padronizadas de glicose e Numero de amostras a serem ensaiadas 5 de cada fonte e Coleta das amostras no maximo 2 horas antes da realiza o dos ensaios e Ensaios a serem realizados e Quantifica o de Carboidratos pelo m todo do fenol cido sulf rico 58 5 Refer ncia Bibliografica e Dubois M Gilles K A Hamilton J K Rebers P A Smith F 1956 Colorimetric method for determination of sugars and related substances Anal Chem 28 350 356 e Ilkka Miettinen e Gabriela Schaule 2003 Handbook for analytical methods and operational criteria for biofilm reactors v1 0 59 Anexo 3 Protocolo para a determina o de Prote nas 60 Proteinas M todo Bradford A quantidade total de proteinas dissolvidas pode ser determinada utilizando o kit Bio Rad baseado no m todo Bradford Esta metodologia envolve a adi o de um corante cido Coomassie brilliant blue solu o de prote nas seguido de uma leitura da densidade ptica a 595nm O resultado comparado com uma curva padr o obtida a partir da albumina bovina BSA Refer ncia Protocolo do Bio Rad Protein Assay Ilkka Miettinen e Ga
20. tica e o inibidor de nitrifica o quando necess rio Rosqueie firmemente a rosca de veda o j acoplada ao suporte de NaOH e No Controller clique em Start e aproxime o controle remoto a cerca de Sem da cabe a de medi o a ser iniciada Caso tenha feito mais de uma c pia de um mesmo ensaio poss vel iniciar estas amostras em s rie Aguarde o som de bip e verifique a mensagem na tela confirmando o in cio da primeira amostra antes de aproximar das pr ximas cabe as uma ap s a outra e Acondicionar a amostra no arm rio climatizado sobre o stirrer at o final do experimento An lise de dados Software ACHAT OC e Para obter valores parciais durante a experi ncia clique no bot o de transmiss o de dados bot o 6 gt Call up all data Aponte o Controller no m ximo a 1 metro de dist ncia para as cabe as iniciadas e todos os dados atualizados ser o passados para o controle remoto A tela do controle remoto indica quantas cabe as de medi o passaram seus dados ao controle e quantas est o em andamento e Utilize o cabo RS232 e o software Achat OC para passar os dados ao computador e Conecte o cabo ao controller e porta serial do computador Ligue o controller e abra o software Achat OC e No software clique em Fetch Sample List e aguarde o download completo da lista de dados dispon veis no controller e Clique duas vezes sobre uma das linhas da lista para abrir a tela de Measuring
21. 3 1 4 Dimensionamento do filtro O sistema de filtra o foi dimensionado para uma vaz o de 50 L h Analisando os dados obtidos em laborat rio 22 foi poss vel calcular as dimens es do prot tipo descritas a seguir conhecido o di metro a altura e a espessura do bast o no filtro em espiral de escala de laborat rio Portanto poss vel calcular a rea til de filtragem que a rea do filtro menos a rea do bast o Posteriormente atrav s de ensaios no filtro em espiral de escala de laborat rio obtivemos a vaz o de 9 8 L h e foi poss vel calcular o fluxo por rea valor este que deve ser semelhante ao do prot tipo Com os valores do fluxo por rea e de vaz o estabelecidos pode se calcular a rea til do filtro em espiral do prot tipo Nesta parte foi adotado como espessura do bast o no prot tipo o valor de 1 27 cm 0 5 polegada por raz es comerciais Com o valor da rea til poss vel calcular o di metro necess rio e ainda garantir uma margem de seguran a para o equipamento A altura no filtro em espiral do prot tipo foi considerada de dimens es proporcionais ao seu di metro em compara o com as dimens es dos testes de laborat rio A seguir Tabela 1 h a descri o dos resultados obtidos calculados pela teoria da semelhan a hidr ulica entre a escala de laborat rio e o prot tipo em dimensionamento Escala de laborat rio Prot tipo 28 14 69 00 98 14 240 64 3 00 12 70 4 96
22. 37 MATIS K A PELEKA E N ZAMBOULIS D ERWE T MAVROV V Air sparging during the solid liquid separation by microfiltration Application of flotation 2004 Separation and Purification Technology 40 1 Paginas 1 7 38 CHANG L S JUDD S J Air sparging of a submerged MBR for municipal wastewater treatment Process Biochemistry 37 8 Paginas 915 920 2002 39 FIELD R W WU D HOWELL J A GUPTA B B Critical flux concept for microfiltration fouling Journal of Membrane Science 100 3 Paginas 259 272 1995 40 CHURCHOUSE S Membrane bioreactors for wastewater treatment Operating experiences with the Kubota submerged membrane activated sludge process Membrane Technology 83 Paginas 5 9 1997 41 CHURCHOUSE S WILDGOOSE D Membrane bioreactors progress from the laboratory to full scale use Membrane Technology 111 Paginas 4 8 1999 42 NUENGJAMNONG C KWEON J H CHO J POLPRASERT C AHN K H Membrane fouling caused by extracellular polymeric substances during microfiltration processes Desalination 179 1 3 SPEC ISS Paginas 117 124 2005 43 LE CLECH P JEFFERSON B CHANG I S JUDD S J Critical flux determination by the flux step method in a submerged membrane bioreactor Journal of Membrane Science 227 1 2 Paginas 81 93 2003 44 PROFESSOR A FANE AND SHENG CHANG Membrane Bioreactors Design amp Operational Options 2002 45 AL AHMAD M ABDUL ALEEM F A MUTIRI A UBAISY A Biofouling in RO me
23. 7 Outros compostos amplamente utilizados s o oxidantes base de cloro e outros agentes como os per xidos Estes produtos permitem a remo o de diversos componentes da gua de alimenta o como a mat ria org nica metais oxid veis e a desinfec o para controle do fouling biol gico por m ao mesmo tempo s o prejudiciais aos sistemas de osmose reversa pois agridem a camada polim rica das membranas devendo ser removidos antes que cheguem osmose reversa 8 O condicionamento qu mico um processo caro Al m de exigir cuidados com o controle cont nuo da dosagem uma vez que as caracter sticas da gua n o s o constantes ao longo do tempo s o necess rios servi os laboratoriais e principalmente cuidados com a seguran a dos trabalhadores armazenamento e transporte Agentes oxidantes como o cloro e per xidos s o considerados subst ncias perigosas oferecem tanto riscos ocupacionais quanto riscos ambientais 18 4 JUSTIFICATIVA O fouling das membranas tem atualmente sido um dos fatores que mais encarecem o tratamento de agua por Osmose Reversa Um elemento de membrana de com 8 polegadas de di metro mais utilizado atualmente custa cerca de R 2 000 e tem uma vida util estimada de 3 anos Plantas de porte tipicamente operadas em unidades industriais brasileiras chegam a ter 400 elementos instalados o que representa um investimento de R 800 000 00 apenas em membranas Em uma das maiores plantas de osmose do
24. Quando uma prote na liga se como cido Bicinchoninco a cor da amostra passa de verde para p rpura com absor o m xima a 562nm A sensibilidade linear de 0 1 a 2mg ml de prote nas Esta rea o sofre interfer ncia por a cares reduzidos e quelantes de cobre todavia tolera amino cidos detergentes lip dios a cares e cidos nucl icos melhor do que o Lowry Outra vantagem a estabilidade dos reagentes que interfere diretamente na praticidade do ensaio Existem dois protocolos um para medir pequenas e outro para maiores concentra es de prote nas o Faixa 0 2 to 50 microgramas e Volume 1 ml depende do tamanho da cubeta e Acuracia Boa e Conveni ncia Boa e Maiores interfer ncias cidos fortes sulfato de am nia e lip dios Bradford A absorb ncia do Coomassie Brillian Blue G 250 CBB quando ligado a prote nas m xima na faixa entre 465nm e 595 nm A rea o dependente da composi o dos amino cidos uma vez que o CBB liga se preferencialmente a res duos b sicos e amino cidos arom ticos Os reagentes para este tipo de medi o s o fornecidos comercialmente em kits Bio Rad ou podem ser produzidos no laborat rio Este m todo tem com vantagem sobre os demais a praticidade de realiza o e a boa acur cia Sofre interfer ncia de compostos qu micos utilizados em processos de cromatografia Faixa 1 a 20 microgramas micro an lise 20 a 200 microgramas macro an lise Volume 1 ml
25. VAN DER KOOIJ D Biofouling potential of chemicals used for scale control in RO and NF membranes 2000 8 GLATER Julius HONG Seung kwan ELIMELECH Menachem The search for a chlorine resistant reverse osmosis membrane 1994 9 WEND Christopher F STEWARTB Philip S JONESB Warren CAMPER Anne K Pretreatment for membrane water treatment systems a laboratory study 2003 10 ZWIENER C FRIMMEL F H Short term tests with a pilot sewage plant and biofilm reactors the biological degradation of the pharmaceutical compounds clofibric acid ibuprofen and diclofenac 2003 11 WATER SCIENCE AND TECHNOLOGY Membrane bioreactor MBR and reverse osmosis RO system for thin film transistor liquid crystal display TFT LCD industrial wastewater recycling 2004 12 ONG S L LIU Y LEE L Y HU J Y NG W J A novel high capacity biofilm reactor system for treatment of domestic sewage 2004 13 DEL POZO R DIEZ V Organic matter removal in combined anaerobic aerobic fixed film bioreactors 2003 14 HSIEH Yuan Lynn TSENG Szu Kung CHANG Yu Jie Nitrogen removal from wastewater using a double biofilmreactor with a continuous flow method 2003 15 ADHAM Samer MERLO Rion P GAGLIARDO Paul Membrane bioreactors for water reclamation Phase II Final Technical report 2000 51 16 SCHNEIDER R P TSUTIYA M T Membranas filtrantes para o tratamento de agua esgoto e agua de reuso 2001 17 LE CLEC
26. culas menores As configura es de sistemas de ultrafiltra o s o semelhantes s de processos de microfiltra o A ultrafiltra o tem tido um grande desenvolvimento no campo de tratamento de gua para o abastecimento p blico Nanofiltra o NF A nanofiltra o um processo especial de membranas que remove part culas de di metros at a ordem de 1 nan metro 10 Angstroms A nanofiltra o um processo situando entre a osmose reversa e a ultrafiltra o Mat ria org nica e sais com nions divalentes s o eficientemente removidos A Nanofiltra o utilizada principalmente para a remo o de cor carbono org nico total e s lidos dissolvidos em guas residu rias Por se tratar de uma tecnologia relativamente nova seu uso ainda pouco difundido Osmose Reversa OR A osmose reversa o mais seletivo processo de filtra o dispon vel A membrana de osmose reversa atua como uma barreira seletiva a todos os sais dissolvidos mol culas org nicas e inorg nicas A rejei o t pica de sais no processo de OR vai de 95 a 99 24 Este trabalho ser focado no processo de Osmose Reversa a ser detalhado mais adiante EE a 4 PN EN E TEREE Elias lt q a ee Microscopy Visible to Naked Eye Molecular a ar Range Mag Molecular Molecular ME RAE Particle erae Macro TE TETA Range Micrometers 100 Angstrom Mol Wi range 100 200 1 000 10 000 ooo 000 100 000 00 000 era HR ee ae Latex Latex Emulsions i
27. de evitar o aparecimento de seres clorofilados fotossint ticos 3 1 1 Interfer ncias no M todo Teste de DBOS 20 5dias 20 C O m todo de determina o da DBOS 20 padr o do Standard Methods pode sofrer interfer ncias em sua acur cia e precis o devido diferen as entre material org nico particulado e sol vel s lidos dissolvidos e sediment veis oxida o de compostos de ferro e sulfato mistura incompleta da amostra e oxida o de compostos nitrogenados As interfer ncias deste m todo ainda n o possuem ajustes para o correto c lculo da DBO exce o da oxida o dos compostos nitrogenados que tamb m gera uma demanda de oxig nio Para esta interfer ncia utiliza se um inibidor de nitrifica o padr o f rmula 2533 HACH recomendado pelo Standard Methods de forma a se obter atrav s destes testes de DBO apenas a demanda de oxig nio associada mat ria org nica chamada de DBO carbon cea 3 2 M todo Respirom trico com a utiliza o do Oxitop Control System O m todo respirom trico trata se de uma medida direta do oxig nio consumido por microorganismos em um ambiente enriquecido com oxig nio ou ar contido em um recipiente lacrado sob condi es constantes de temperatura e agita o Os m todos respirom tricos fazem uma medida razoavelmente cont nua ao longo do tempo Esses m todos s o utilizados para se analisar biodegrada o espec fica de algumas subst ncias qu micas trat
28. destes par metros requerem a instala o de instrumentos de medi o nos sistemas Para isso parte deste processo ser realizada em conjunto com o desenvolvimento do prot tipo Baseando se em dados da literatura e experi ncias no laborat rio ser o definidos e Os par metros de projeto necess rios para o dimensionamento inicial dos prot tipos a opera o e otimiza o do sistema e Ponto de amostragem adequado para cada par metro em cada um dos sistemas e A metodologia e protocolo de an lise desses par metros 5 3 Opera o e Coleta de dados Com as duas etapas anteriores conclu das ser dado in cio ao processo de coleta de dados O objetivo desta etapa operar os tr s sistemas individualmente e de forma integrada buscando uma opera o est vel com o menor n mero de interfer ncias 5 4 An lise dos resultados A an lise dos resultados tem como objetivo otimizar o funcionamento de cada um dos sistemas e sua integra o fornecendo par metros para a opera o e altera es no projeto para a constru o de plantas piloto Atrav s das an lises ser poss vel determinar a capacidade dos sistemas e as condi es de contorno para seu dimensionamento o arranjo ideal para a montagem a dosagem de produtos qu micos rotinas de opera o e manuten o e principalmente a efici ncia de cada sistema na remo o dos causadores do fouling em membranas de Osmose Reversa 22 6 DESENVOLVIMENTO DO PLANO DE T
29. em um prot tipo 25 Biorreator Para o biorreator a configura o estabelecida visa a alimenta o da m quina por gravidade devido ao baixo custo e a necessidade de se realizar um teste em uma configura o diferente dos biorreatores convencionais que normalmente tem disposi o do fluxo na vertical A alimenta o do fluxo na horizontal permitir a compara o com a efici ncia dos equipamentos j existentes al m de permitir o estudo da degrada o dos compostos org nicos ao longo do comprimento do biorreator por isso a divis o do enchimento em cinco compartimentos Cada uma das c maras contar tamb m com um ponto de coleta de amostras Para manter a vaz o constante foram inclu dos e dimensionados dois extravasores no tanque do biorreator um na entrada e outro na sa da eliminando a necessidade de ajustes de vaz o com v lvulas Para a medi o da perda de carga entre cada um dos compartimentos do biorreator a solu o encontrada pelo grupo foi a ado o de uma escala graduada em n vel no interior de cada um dos compartimentos permitindo a leitura individual nas c maras A aera o neste equipamento tem a finalidade de manter homog nea a gua no interior da c mara Em modelos de maior escala ter tamb m a finalidade de manter um valor m nimo de Oxig nio Dissolvido OD pois o processo de degrada o de mat ria org nica aer bio Como neste modelo piloto n o h altura suficiente para ab
30. es anteriores part culas maiores e flutuantes devem ser removidas antes da an lise recomendado n o filtrar amostras com mais de 200mg de s lidos ou 1L de volume e evitar tempos de filtra o superiores a 10 minutos O desvio padr o de acordo com a refer ncia foi de 5 2mg L em 15mg L conhecidos 33 24mg L em 242mg L 10 e 13mg L em 1707mg L 0 76 conhecidos em quatro baterias de 10 amostras e 2540 E S lidos Fixos e Vol teis atrav s da igni o a 550 C Os res duos s lidos dos m todos B C e D sofrem igni o em forno mufla at adquirirem a massa constante a 550 C Os s lidos restantes representam os totais fixos dissolvidos fixos e em suspens o fixos a massa perdida representa os s lidos vol teis para cada uma das fra es Valores negativos podem ser obtidos nos s lidos vol teis em 76 virtude da perda de mat ria vol til durante a secagem A presen a de baixas concentra es de s lidos vol teis em detrimento de grandes quantidades de s lidos fixos pode levar a erros consider veis Nestes casos recomendado mensurar a mat ria suspensa atrav s de outros m todos como por exemplo o TOC 5310 O desvio padr o foi de 11mg L de acordo com a refer ncia para amostras com 170mg L de totais vol teis feitos em 3 laborat rios diferentes com 4 amostras e 10 duplicatas e 2540 F S lidos Sediment veis Este m todo utiliza o m todo volum trico ou gravim trico para determinar a quantidade de s
31. medir a qualidade da agua do sistema de pr tratamento em desenvolvimento importante para assegura uma confiabilidade necess ria nos dados obtidos que ser o avaliados posteriormente A descri o dos m todos operacionais de cara aparelho e o m todo de calibragem destes ser descrito a seguir sendo essenciais para garantir a precis o dos dados coletados 2 Turbid metro 2 1 Introdu o A turbidez causada por mat rias s lidas em suspens o ela medida atrav s do turbidimetro comparando se o espalhamento de um feixe de luz ao passar pela amostra com o espalhamento de um feixe de igual intensidade ao passar por uma suspens o padr o Quanto maior o espalhamento maior ser a turbidez A turbidez medida pelo m todo nefelom trico um equipamento dotado com uma fonte de luz filamento de tungst nio que incide na amostra e um detector fotoel trico capaz de medir a luz que dispersa em um ngulo de 90 em rela o luz incidente A turbidez assim medida fornecida em unidades nefelom tricas de turbidez UNT Aparelho da marca PoliControl modelo AP 2000iR O aparelho possui faixa de leitura de 0 a 9 99 ou de 0 a 99 99 ou de 0 a 1000 NTU a sele o da faixa de leitura feita automaticamente Com precis o de 2 at 100 NTU e de 3 acima de 100 NTU A leitura feita automaticamente a cada 3 segundos Os tubos de amostra possuem 20 mL cubeta redonda 2 2 Opera o do turbid metro Aparatos util
32. membranas A influ ncia das bolhas de ar na opera o da ultrafiltra o se d predominantemente atrav s de dois mecanismos O primeiro deles cria o de turbul ncia na interface da membrana com a gua de alimenta o Esta turbul ncia desestabiliza a forma o do ac mulo de s lidos na superf cie atrav s do fluxo laminar de gua O segundo mecanismo ocorre atrav s ascens o da bolha aderida superf cie da membrana Este fen meno gera tens es na interface ar gua membrana arrancando o material aderido da superf cie O equipamento utilizado para a aera o composto de um compressor de ar um conjunto de v lvulas um rot metro para o controle da vaz o de ar e finalmente por dispersores de ar aeradores Os aeradores s o dispositivos em formato circular padr o comercial revestidos por uma membrana perfurada Sua principal fun o formar e dispersar micro bolhas de ar O sistema de aera o o respons vel pela maior parcela do consumo energ tico da ultra filtra o 6 3 3 3 Sistema de retrolavagem O prot tipo da maquina de ultrafiltra o por membranas submersas conta com um sistema que permite a retrolavagem programada dos m dulos de membranas A retrolavagem realizada atrav s da circula o do permeado em sentido inverso filtra o O objetivo deste sistema testar formas de limpar as membranas sem o uso de produtos qu micos ou interrup es longas no sistema comuns quando s o
33. necessidade real de uso de cada reagente Solu o Tamp o de Fosfatos e 207g de fosfato bib sico de s dio heptahidratado Na2HP04 7H20 Solu o de Sulfato de Magn sio MgSO4 e 101g de sulfato de magn sio heptahidratado MgSO4 H20 e Solu o de Cloreto de C lcio CaCl2 e 27 7g de cloreto de c lcio anidro CaCl2 e Solu o de Cloreto F rrico FeC13 e 4 84g de cloreto f rrico hexahidratado FeCl3 H20 e Sulfito de s dio e 1 575g de Na2SO3 Sulfato de Merc rio e Solu o Padr o de Hidrogenoftalato de Pot ssio HFP e 425mg de HFP e Solu o Padr o de cido glut mico glucose e 150mg de glucose e e 150mg de cido glut mico Solu o de Tra o trace element solution 40g de sulfato manganoso monohidratado MnSO4 H20 43mg de ZnSO4 7H20 35mg NH4 6 Mo7024 84 100mg Fe chelate FeC13 EDTA e Solu o de cloreto de Am nia NH4CI e 38 2g de NH4CI Solu o de Hidr xido de Pot ssio KOH e 336g de KOH e Acido Sulf rico H2S04 e 28ml de cido sulf rico concentrado H2S04 Cloreto de cobalto uma ponta de esp tula e Solu o de Alcali Iodeto Azida AIA e 500g de hidr xido de S dio NaOH e 135g de iodeto de s dio Nal e 10g de Azida S dica NaN3 Solu o Padr o de Tiossulfato de S dio Na2S203 5H20 0 025M e 6 205g de tiossulfato de s dio pentahidratado juntamente com e 1 5mL de Hidr xido de S dio 6N ou 0 4g de NaOH Solu
34. nico um filtro em espiral para a remo o de s lidos com di metro maior que 15 m e um sistema de ultrafiltra o para remo o de s lidos coloidais em suspens o e bact rias Para cada m quina desenvolvida foram determinados os par metros a serem controlados para analisar a efici ncia do processo de pr tratamento al m das metodologias de an lise mais adequadas para avalia o de cada um destes O projeto resultado de uma parceria entre a Universidade de S o Paulo e a Perenne uma empresa de tratamento de gua Trata se de um projeto multidisciplinar com a participa o de bi logos engenheiros e projetistas 1 INTRODUCAO O sistema convencional de tratamento de gua usado em larga escala no ltimo s culo n o capaz de assegurar a remo o eficiente de subst ncias indesej veis principalmente quando a fonte de gua bruta polu da salobra ou j foi previamente utilizada re so 16 A busca por sistemas mais eficientes levou aos tratamentos por membranas e de osmose reversa em particular tecnologias que t m apresentado excelentes resultados em diferentes aplica es A osmose reversa um sistema de tratamento de gua atrav s de separa o por membranas capaz de remover subst ncias dissolvidas na gua at o tamanho de ons Esta tecnologia tem sido utilizada para a desmineraliza o de gua ou seja para remover todos os compostos dissolvidos na gua A gua desmineralizada tem aplica
35. nutrientes presentes na gua de alimenta o para seu crescimento gerando energia e gases ex CO2 ou ent o transformando os componentes da gua em part culas menores ex degrada o de prote nas em amino cidos ou maiores atrav s da biossintese Nenhuma transforma o os componentes da gua podem entrar em contato com o biofilme e n o sofrer nenhum tipo de ader ncia ou degrada o por se tratar de um material recalcitrante ou de dif cil biodegrada o ou devido hidrodin mica do fluido nos poros entre os substratos que sustenta o biofilme pode ocorrer a passagem direta dos componentes da gua sem tempo suficiente de contato com o biofilme de forma a impedir que alguma rea o possa ocorrer A dificuldade de remo o do biofilme se deve aos exopol meros EPS produzidos pelas bact rias que tem a fun o justamente de prover maior fixa o e prote o dos microrganismos contra a a o hidrodin mica e o ataque de biocidas Assim o pr tratamento torna se indispens vel na preven o do dep sito biol gico focando principalmente na remo o nos nutrientes visando limitar o crescimento do biofilme 15 3 2 4 Concentra o Polariza o A concentra o polariza o o fen meno do aumento da concentra o de sais na superf cie da membrana durante o processo de filtra o Os sais rejeitados pela membrana concentram se temporariamente na superf cie da membrana formando uma fina camada onde a c
36. o causada no recipiente de amostragem mantido seu volume constante Este o tipo de medi o realizado pelo Oxitop Control System 3 2 2 Interfer ncias no M todo Respirom trico Oxitop Control System O m todo de determina o da DBO partir de um respir metro manom trico pode sofrer interfer ncias em sua acur cia e precis o devido evolu o de outros gases diferentes do CO adsor o incompleta do CO varia o de temperatura ou condi es de mistura e flutua o da press o barom trica Por se tratar de um m todo manom trico o sistema se utiliza de alguns controles de forma minimizar as interfer ncias citadas anteriormente que levariam altera es na medi o da press o no interior do frasco de amostragem 3 3 Demanda Qu mica de Oxig nio DQO Protocolo SM 5220 Demanda Qu mica de Oxig nio DQO definida como a quantidade de oxig nio necess ria para oxidar quimicamente a mat ria org nica e inorg nica oxid vel de uma determinada gua O Dicromato reduzido a on Cromo trivalente Cr 3 mediante rea o com a mat ria oxid vel presente na amostra em presen a de Acido Sulf rico H2S04 O par metro DQO largamente empregado na medida de poluentes presentes em guas e esgotos seu valor pode ser correlacionado com a DBO Princ pio do m todo a mat ria org nica inorg nica oxid vel oxidada em meio cido H2S04 por um forte agente oxidante K2Cr207 em excess
37. o crescimento microbiano onde os microrganismos aderidos degradam os compostos org nicos e nutrientes transformando os em formas mais facilmente remov veis por outros processos O principal diferencial deste tratamento sua capacidade de remo o de compostos causadores de biofouling n o removidos por outros sistemas Por n o utilizar produtos qu micos para desinfec o tamb m previne problemas futuros nas membranas de osmose O equipamento demanda um baixo consumo energ tico pois opera por gravidade caracter stica que lhe garante tamb m uma manuten o simples 4 3 Ultrafiltra o por suc o em membranas submersas Trata se de um sistema em que as membranas s o dispostas em placas paralelas no interior de um tanque aerado A filtra o realizada atrav s de suc o a v cuo A principal finalidade deste sistema como pr tratamento para osmose reversa a remo o de s lidos em suspens o e microrganismos A ultrafiltra o em membranas submersas por operar com suc o a baixas press es permite uma redu o nos gastos de manuten o e de energia se comparada ultrafiltra o pressurizada com m dulos em espiral Al m disso simplifica o processo de substitui o das membranas e sua limpeza uma vez que a superf cie da membrana n o permanece confinada em um inv lucro de dif cil acesso e cada m dulo de membranas pode ser removido sem a interrup o da filtra o nos demais 21 5 PLANO DE TR
38. pHmetro conectar o equipamento tomada e apertar a tecla Liga Desliga para ligar o aparelho Aperte a tecla Sel para mover o selecionador digital e escolha Outros no visor digital apertando Enter Em seguida para efetuar a calibra o na pr xima tela selecione Cal e tecle Enter Lavar o eletrodo de pH e o sensor de temperatura com gua destilada secando os suavemente com um len o de papel Pegar o primeiro buffer de calibra o ex pH 6 86 Mergulhar o eletrodo de pH e o sensor de temperatura no frasco que cont m o buffer apertar a tecla Enter e aguardar Em seguida ser solicitada a escolha do segundo buffer de calibra o Lavar o eletrodo de pH e o sensor de temperatura com gua destilada secando os suavemente com um len o de papel Pegar o segundo buffer de calibra o ex pH 4 01 Mergulhar o eletrodo de pH e o sensor de temperatura no frasco que cont m o buffer apertar a tecla Enter e aguardar Ap s a segunda calibra o ter sido aceita aperta Set Lavar o eletrodo de pH e o sensor de temperatura com gua destilada secando os suavemente com um len o de papel Para fazer a medi o do pH de uma amostra mergulhe o eletrodo de pH e o sensor de temperatura nesta Utilizando a tecla Sel selecione pH e tecle Enter Terminada a an lise lavar o eletrodo de pH e o sensor de temperatura com gua destilada secando os suavemente com um len o de pape
39. realizadas limpezas qu micas Membranas limpas de forma eficiente t m a sua vida til aumentada 43 Uma das preocupa es quanto ao sistema de retrolavagem que ser avaliada durante a opera o de nosso prot tipo o risco das membranas descolarem ou de rasgarem em fun o da invers o do fluxo 6 3 3 4 Fluxo Cr tico O objetivo da opera o do sistema de ultrafiltra o atingir o fluxo cr tico Desta forma as interfer ncias no sistema como a execu o da retrolavagem ou limpeza qu mica das membranas s o minimizadas Entende se por fluxo cr tico como sendo um fluxo limite dependente do tipo de sistema utilizado e da gua de alimenta o em que abaixo dele o fouling das membranas de microfiltra o n o observado Em membranas de 0 2um de placas submersas a literatura apresenta fluxos cr ticos da ordem de 13 1 h m 17 para gua de superf cie O fluxo cr tico sempre inferior ao fluxo de opera o usual das membranas de ultrafiltra o Se por um lado poss vel reduzir o n mero de interven es pelo outro existe o aumento das dimens es do sistema tendo em vista que a produtividade reduzida 6 3 3 5 Dimensionamento da ultrafiltra o Para o dimensionamento do sistema de ultrafiltra o partimos de uma vaz o objetivo de 50 1 h Como desejamos operar o sistema em fluxo cr tico e sabemos que este fluxo baixo o suficiente para n o sub dimensionar o sistema fixamos o valor em 13 1
40. 0 Valores Obtidos 0 2000 0 0000 Amostras 114 Valores Obtidos Desvio Padrao Condutivimetro 0 8000 0 7000 0 6000 0 5000 0 4000 0 3000 0 2000 0 1000 0 0000 2 3 Amostras O oi Valores Obtidos Desvio Padrao pH metro 0 0250 0 0200 0 0150 0 0100 0 0050 0 0000 0 1 2 3 Amostras 115
41. 00 mg mol R Constante dos gases 83 144 Ixmbar molxK To Temperatura de refer ncia 273 15 K Tm Temperatura da amostragem Vi Volume nominal do frasco em ml Vi Volume da amostra em ml a Coeficiente de absor o de Bunsen 0 03103 Ap O2 Diferen a da press o parcial de Oxig nio mbar Manipula o dos dados Os dados s o medidos e ficam armazenados nas cabe as de medi o Measuring Heads Utiliza se o controle remoto Controller para se coletar e visualizar estes dados No controller poss vel visualizar gr ficos e avalia es estat sticas dos dados amostrados poss vel tamb m enviar os dados para um PC atrav s de uma interface RS232 utilizando se o software Achat OC 98 Modos de opera o Modo de Routine BOD Standard BOD Special BOD Pressure Opera o Tempo m ximo de 0 5h at 99 dias medi o Volume do frasco 7 valores pr 7 valores pr 50ml a 9 999ml fixados a escolher fixados a escolher Volume de 7 valores pr 7 valores pr 10ml at Volume amostragem fixados a escolher fixados a escolher do frasco 10ml AutoTemp ON ON OFF ON OFF OFF GLP OFF ON OFF ON OFF ON OFF Altitude m 500 500 698 a 5572 Temperatura da 20 20 5a 40 incuba o C Press o hPa 954 954 500 a 1100 Press o Limite 50 a 150 hPa Dilui o 0 0 0 99 Intervalo de medi o A cada 20 m
42. 25 33 19742 66 19742 66 9 80 50 00 Tabela 1 Dados do c lculo do dimensionamento do filtro 36 6 3 2 Prot tipo Biorreator de filme fixo O biorreator constitu do por tr s principais componentes o sistema de enchimentos sequenciais o cesto ou pacote de enchimentos que cont m o material de suporte para o biofilme e o pr prio biofilme respons vel pela biodegrada o da mat ria org nica Cestos de a o carbono Entrada de gua bruta Tanque ato Sa da de gua tratada Entrada de ar Tubo perfurado para aera o V lvulas para coleta de amostras Figura 15 Perfil isom trico do sistema do biorreator de filme fixo O biofilme cresce aderido superf cie de um substrato formado por pequenas placas polim ricas contidas no interior de um cesto de malha de a o carbono chamado aqui de cesto de enchimentos A gua entra por um dos lados do cesto atravessa toda sua espessura Figura 16 mantendo um determinado tempo de contato com o biofilme onde os microrganismos aderidos ao material suporte degradam os compostos org nicos e nutrientes transformando os em gases biomassa metab litos e part culas desprendidas de biomassa bem maiores do que organismos individuais formas mais facilmente remov veis por outros processos Figura 16 Esquema de funcionamento do pacote de enchimentos 37 O sistema do biorreator composto por cestos de en
43. 7 110 Desvio Padrao 0 8233 0 6295 0 3872 0 0217 M dia 37 3 9 97 55 79 7 12 112 An lise 3 160 mL Amostra 40 mL Agua destilada Cor uC Turbidez NTU Condutividade uS PH 19 C 64 16 78 2 7 618 63 15 2 78 5 7 588 63 15 5 76 4 7 581 64 16 9 77 4 7 605 64 15 4 77 5 7 601 65 16 3 77 3 7 599 65 14 9 77 8 7 594 63 16 77 6 7 593 64 15 4 78 2 7 616 64 15 5 78 6 7 583 Desvio Padrao 0 7379 0 5896 0 6604 0 0124 M dia 63 9 15 71 77 75 7 6 An lise 4 200 mL Amostra 0 mL Agua destilada Cor uC Turbidez NTU Condutividade uS PH 19 C 81 20 5 93 5 7 937 80 22 7 94 8 7 874 82 22 7 94 4 7 906 81 21 2 94 2 7 945 82 20 8 94 1 7 915 82 20 7 94 5 7 939 80 22 6 93 7 7 904 81 21 1 93 9 7 924 81 21 5 94 1 7 926 82 20 8 94 7 911 Desvio Padrao 0 7888 0 8784 0 3824 0 0208 M dia 81 2 21 46 94 12 7 92 113 Segue abaixo os gr ficos representando o desvio padr o obtido por cada aparelho em suas respectivas an lises Concluindo que os valores obtidos est o de acordo com o grau de dilui o da amostra analisada seguindo um valor proporcional ao Desvio Padr o Colorimetro 0 9000 0 8000 0 7000 0 6000 0 5000 0 4000 0 3000 0 2000 0 1000 0 0000 Valores Obtidos Amostras grau de dilui o da amostra Desvio Padr o Turbid metro 1 0000 0 8000 0 6000 0 400
44. ABALHO Descrevemos a seguir todo o planejamento das atividades realizadas bem como suas justificativas e resultados esperados Os resultados obtidos em cada uma destas atividades ser o abordados no item 6 Desenvolvimento do plano de trabalho 5 1 Desenvolvimento dos prot tipos Com o intuito de coletar dados e permitir pesquisas com o sistema de pr tratamento para osmose reversa proposto ser o constru dos tr s equipamentos de acordo com os objetivos deste projeto um biorreator de filme fixo um sistema de filtros espiral e um sistema de ultrafiltra o por suc o em placas submersas O desenvolvimento destes prot tipos ser realizado em conjunto com os projetistas e engenheiros da Perenne e a equipe de pesquisadores do laborat rio de Microbiologia Ambiental do Instituto de Ci ncias Biom dicas da USP Nosso papel neste grupo ser o de descrever pesquisar e elaborar especifica es para o dimensionamento instrumenta o e demais caracter sticas dos tr s equipamentos Uma vez que os prot tipos estejam constru dos sua instala o ser realizada na Raia Ol mpica da USP permitindo a opera o com gua bruta e a coleta e a an lise dos dados nos pr prios laborat rios da universidade 5 2 Determina o dos par metros e m todos de quantifica o A determina o de par metros e vari veis a serem controladas permitir realizar a medi o da efici ncia do sistema e modelar o seu funcionamento Alguns
45. Brasil pertencente Petrobr s 400m h de produ o a vida til estimada das membranas tem sido de 6 meses Isso representa um gasto de R 4 8 milh es em tr s anos com reposi o de membranas seis vezes mais do que o ideal O equipamento da Petrobr s citado anteriormente possui um dos pr tratamentos mais modernos e caros dispon veis no mercado um sistema de clarifica o convencional seguido de ultrafiltra o automatizada dosagem de biocidas online e an lise f sico qu mica di ria de praticamente todos os par metros de qualidade Mesmo assim o fouling biol gico ocorre de forma t o intensa que a produtividade cai cerca de 30 na primeira quinzena de opera o Figura 10 Limpezas qu micas s o realizadas mais que uma vez ao m s com as condi es mais agressivas e mesmo assim n o surtem os resultados desejados Dronne Vaz o de permeado normalizada LADO 100 00 90 00 Vaz o m h Data 1 est gio Limpeza 1 est gio Limpeza 2 est gio Tend ncia 1 est gio 2 est gio Tend ncia 2 est gio Figura 10 Queda de produtividade em sistema de osmose reversa da Petrobr s Perenne 2006 19 Em outra an lise podemos considerar o consumo energ tico Tomando como base as equa es fornecidas pela CAT Pumps fabricante de bombas em seu cat logo 27 poss vel constatar que um aumento de 15 nas press es de alimenta o l
46. Data Esta tela exibe todos os dados de uma cabe a de medi o ou de v rias cabe as que tenham sido iniciadas com os mesmos par metros e no mesmo processo de start em s rie e Clique no comando Copy to Clipboard para copiar todos os dados da tabela Com esta op o poss vel colar estes valores para manipula o em outro software como uma planilha Excel Agosto 2006 Bruna de Sandre Oristanio oristaniobruna yahoo com 96 Anexo 10 Manual de uso do OxiTop para o laborat rio de Microbiologia Ambiental ICB USP 97 Manual de uso do OxiTop para o laborat rio de Microbiologia Ambiental ICB USP System OxiTop Control OxiTop 0C110 Controller OxiTop C Measuring Heads Para que serve De acordo com o manual do fabricante Medir DBOx Avalia o de biodegradabilidade Avalia o de respira o e toxicidade em solo lodo esgoto e sedimentos Avalia o de taxa de respira o em cultura de c lulas Crescimento microbiol gico e exames de stress Medida de processos de degrada o anaer bica avalia o de biog s Como mede O equipamento mede press o Trata se de um m todo respirom trico Se houver consumo de oxig nio no interior do frasco lacrado ser desenvolvida uma press o negativa Se algum g s for liberado ser desenvolvida uma press o positiva M O Vo i utiliza a RXT ei V a To a 4p O f rmula O Oxitop BOD seguinte M Oz Peso molecular 320
47. H P JEFFERSON B CHANG I S JUDD S J Critical flux determination by the flux step method in a submerged membrane bioreactor 2003 18 NUENGJAMNONG C KWEON J H CHO J POLPRASERT C AHN K H Membrane fouling caused by extracellular polymeric substances during microfiltration process 2005 19 JORD O E P PESSOA C A Tratamento de esgotos dom sticos ABES 1995 20 SANTOS A S P Avalia o de desempenho de um filtro biol gico percolador em diferentes meios de suporte pl sticos UFRJ 2005 21 AISSE M M JURGENSEN D AL M SOBRINHO P Avalia o do sistema reator UASB e filtro biol gico para o tratamento de esgoto sanit rio PUCPR 2001 22 ANEXO 11 FILHO M M Desenvolvimento de sistema de pr tratamento de osmose reversa primeiro relat rio ICB USP 2006 23 Membrane Process 24 DOW CHEMICAL Filmtec Reverse Osmosis Technical Manual 2005 25 CHETTIYAPPAN VISVANATHANA NATAPOL BOONTHANONA ARUMUGAM SATHASIVANA VEERIAH JEGATHEESANB Pretreatment of seawater for biodegradable organic content removal using membrane bioreactor 2004 26 CHEN S ZHU SONGMING Effects of Air Diffusion Turbulent Flow on Nitrification Rate in Fixed Film Biofilters A Comparison Study Washington State University Pullman 2003 27 CAT PUMPS Model 6020 specifications www catpumps com 2006 28 MCADAM E JUDD S J GILDEMEISTER R DREWS A KRAUME M Critical analysis of submerged membrane sequen
48. Nesta etapa os projetistas da Perenne cuidaram da elabora o das plantas e desenhos Coube ao grupo deste trabalho conceber os fluxogramas e determinar todos os tipos de equipamentos nas linhas de opera o O desenvolvimento dos fluxogramas foi iniciado atrav s da defini o das linhas de circula o da gua Em todos os equipamentos foi decidida a instala o de tanques tanto na entrada como na sa da dos sistemas A configura o dos tanques facilita a posterior integra o das m quinas uma vez que dispensa o uso de bombas entre cada etapa do processo e permite regularizar produtividades diferenciadas Os filtros podem fornecer ate 200 litros por hora mas o biorreator trata apenas 50 litros por hora Foram instaladas bombas apenas nos locais em que eram estritamente necess rias sempre que poss vel o grupo optou por alimenta o por gravidade Dentre as dificuldades encontradas na elabora o dos fluxogramas estava o posicionamento dos instrumentos para a leitura de press es e vaz es O grupo procurou posicionar rot metros apenas na sa da de gua tratada para evitar a forma o de algas em seu interior A posi o dos medidores de press o foi definida em cada caso para garantir a leitura da press o real no sistema A determina o do fundo de escala foi fundamental para isso utilizou se os valores de pr dimensionamento de cada um dos dispositivos Cada tipo de v lvula foi especificado pelo grupo nesta etapa da elabo
49. Oil Emulsions Carbon Black Paint Pig Endotoxins Pyrogen Yeast Cells i Bacteria Soluble Salts lons Red Blood Cells Metal lons Proteins Enzymes Human Hair mine tempo REVERSE OSMOSIS 7 MICAOFILTRATION NANOFILTAATION os Eme ULTRAFILTRATION LO PARTICLE FILTRATION FILTRATION Note 1 Angstrom Unit 10 Meters 10 Micrometers Microns Figura 01 Tamanho de part culas removidas em diferentes sistemas de filtra o Fonte ECC USA 2004 3 2 Sistema de osmose reversa O sistema de osmose reversa um processo que tem a capacidade de remover s lidos dissolvidos na gua com efici ncia alt ssima poss vel obter de forma simples e cont nua gua purissima com salinidade pr xima a gua destilada Os usos da osmose reversa no tratamento de gua s o diversos refer ncias o Dessaliniza o de gua do mar Tanto para consumo humano quanto para outros processos a membrana de Osmose Reversa pode reduzir a concentra o de cloreto de s dio de 35 000mg L para 350mg L o Irriga o Um dos problemas da agricultura a acumula o de sais no solo em fun o da irriga o com gua de rios ou po os A partir de certo patamar os sais tornam se nocivos s planta es A Osmose Reversa capaz de remover este excesso de sais de forma economicamente vi vel o Alimenta o de caldeiras Caldeiras exigem gua pur ssima pois a evapora o da gua causa a incrustra o da superf
50. Pipeta graduada e volum trica Becker Agitador magn tico Agua destilada Whatman 934AH ou Millipore AP 40 ou ED Scientific Grade 161 ou Environmental Express Pro Weigh Procedimento SM 2540 B S lidos Totais Calcinar a c psula de porcelana 130 mL na mufla a 550 C 50 C por 1 hora Deixar resfriar em dessecador Tarar anotando o peso PO Retirar uma al quota anotar o volume de amostra e passar para um becker de 600mL e manter sob agita o 69 Retirar com bal o volum trico ou pipeta volum trica um volume pr determinado de amostra Transferir para a c psula e transportar manuseando com luvas at a estufa Deixar em estufa 103 105 C at peso constante 24 horas Retirar a c psula da estufa com aux lio de uma pin a de Mohr e deixar esfriar em dessecador Pesar e anotar o peso P1 70 Procedimento SM 2540 C S lidos em Dissolvidos Totais e Calcinar a c psula de porcelana 130 mL na mufla a 550 C 50 C por 1 hora e Deixar resfriar em dessecador e Tarar anotando o peso PO e Retirar uma al quota de amostra anotar o volume e passar para um becker de 600mL Manter sob agita o e Montar o sistema de filtra o e Acomodar a membrana utilizando uma pin a fr gil cuidado para n o romp la e Filtrar um volume pr determinado de amostra e Retirar do filtrado com aux lio de um bal o volum trico ou pipeta volum trica um volume pr de
51. RABALHO A seguir apresentamos os resultados de cada uma das etapas de desenvolvimento de nosso projeto 6 1 Estrat gia de desenvolvimento dos sistemas de pr tratamento O desenvolvimento das tr s m quinas ultrafiltra o biorreator e filtro iniciou se no segundo semestre de 2005 Um grupo de pesquisadores do laborat rio de Microbiologia Ambiental do Instituto de Ci ncias Biom dicas da USP construiu modelos de bancada que serviram de base para a concep o dos sistemas de pr tratamento para Osmose Reversa Os resultados desta pesquisa s o anteriores ao in cio dos trabalhos do grupo de autores deste relat rio Modelo da Ultrafiltra o O modelo de bancada de ultrafiltra o consistia de duas membranas coladas nas laterais separadas por uma tela e conectadas a um tubo de silicone tubo de coleta de permeado Este dispositivo operava atrav s de sif o com uma suc o de 2 metros de coluna de gua Os experimentos realizados com esta configura o muito r stica de elemento de filtra o permitiram obter uma estimativa inicial do fluxo com alimenta o de gua bruta proveniente da Raia Ol mpica da USP e uma escolha preliminar das op es de membrana dispon veis no mercado Os resultados serviram como base para o dimensionamento e defini o da configura o dos elementos de membrana no prot tipo de ultrafiltra o A opera o deste pequeno modelo comprovou a viabilidade e efici ncia do sistema de ultrafiltra
52. a o de guas s lidos correspondem a toda mat ria que permanece como res duo ap s evapora o secagem ou calcina o da amostra a uma temperatura pr estabelecida durante um tempo fixado Standard Methods A classifica o dos s lidos feita segundo os processos pelos quais a amostra foi submetida As duas categorias principais dissolvidos e em suspens o s o de especial interesse para a avalia o de sistemas de membranas pois s o definidas atrav s do resultado de uma filtra o As subdivis es entre fixos e vol teis s o feitas de acordo com o processo t rmico a que a amostra foi submetida Os valores determinados atrav s da secagem em estufa s o denominados fixos e aqueles resultantes da igni o em forno mufla recebem o nome de vol teis importante ressaltar que a fra o de vol teis n o permite distinguir com precis o a quantidade de mat ria org nica pois no processo de igni o alguns minerais tamb m s o volatilizados 3 Procedimentos para a quantifica o dos res duos s lidos Os procedimentos para a determina o a determina o de s lidos s o baseados em m todos gravim tricos Atrav s da utiliza o de balan as anal ticas compara se a massa de um filtro saturado com a massa do mesmo antes do processo antes da passagem da gua ou ainda no caso de s lidos dissolvidos do recipiente aonde a gua foi evaporada A refer ncia para metodologia dos te
53. a gua dentre elas a densidade a viscosidade e a solubilidade de gases A temperatura utilizada em modelos de normaliza o para neutralizar os efeitos de altera es de propriedades f sicas da gua no c lculo do desempenho de sistemas e permitir uma compara o direta dos dados operacionais vaz o fluxo e press es Cor Verdadeira A cor de uma amostra de gua est associada ao grau de redu o de intensidade que a luz sofre ao atravess la e esta redu o d se por absor o de parte da radia o eletromagn tica devido presen a de s lidos dissolvidos Seu uso permite estimar a efici ncia do biorreator Press o de v cuo A press o de v cuo a energia aplicada s membranas para executar o processo de filtra o Seu valor diretamente relacionado com a vaz o de permeado e um par metro importante na quantifica o do fouling nos m dulos de ultrafiltra o A press o de v cuo medida atrav s de um vacu metro instalado no canal de permeado Vaz o de permeado Vaz o de entrada As vaz es de permeado e de entrada s o medidas diretas da produtividade do sistema de ultrafiltra o e do biorreator utilizada na determina o do fluxo de filtra o e na velocidade de escoamento do fluido Com o aux lio de um rot metro este valor pode ser medido em tempo real 45 Perda de carga A an lise da perda de carga permite verificar a performance do sistema de filtra o Ela medida atra
54. a da absorb ncia a 595 nm 61 e Construir a curva padr o absorb ncia x concentra o de BSA e utilizar os valores para inferir as concentra es nas suspens es de prote nas Caso as leituras das solu es extrapolem a curva criar padr es mais ou menos dilu dos de BSA O reagente tende a tingir as cubetas de acr lico e estireno por isso s devem ser usadas uma vez As cubetas de vidro podem ser limpas colocando se de molho por diversas horas em 0 1 N de HCl e enxaguadas com gua destilada Certifique se de que as cubetas de estireno s o apropriadas para leituras a 595nm 62 Anexo 4 Propostas de ensaios para validar o ensaio de determina o de Prote nas 63 Proteinas 12 05 2006 Daniel Brooke Peig daniel brookepeig com Fone 11 9427 3974 1 Objetivos Levantar os procedimentos padronizados dispon veis para a determina o de prote nas em amostras de gua Analisar a aplicabilidade da metodologia padr o para determina o de prote nas em tortas de filtro e amostras de gua Verificar a confiabilidade e precis o dos ensaios 2 Quantifica o das Prote nas As metodologias de quantifica o de prote nas s o divididas em 3 grandes grupos Os m todos de absorb ncia direta baseiam se no princ pio da absor o de determinadas faixas do espectro eletromagn tico de acordo com o tipo de prote na Sua principal vantagem a velocidade de determina o e o fato de n o alterarem a estrutu
55. abilidade de efluentes industriais org nicos efeito de componentes t xicos no consumo de oxig nio em um efluente ou produto qu mico org nico a concentra o em que um dado componente inibe a degrada o biol gica demanda necess ria de oxig nio para oxida o completa de mat ria org nica necessidade de implanta o de sementes em outras medidas de demanda de oxig nio como a DBO com dilui o e estabiliza o de lodos Os resultados de testes respirom tricos s o tipicamente utilizados por compara o ou entre as demandas de oxig nio de duas amostras ou entre a amostra e um branco controle Devido s diferen as inerentes s culturas das sementes instrumenta o e condi es de testes o Standard Methods n o define um procedimento nico que seja v lido para todos os m todos respirom tricos A seguir est o as defini es para o 82 m todo respirom trico utilizando o Oxitop Control System 3 2 1 Tipos de Respir metros Volum tricos medem a varia o no volume da amostra mantendo a sob press o constante Eletrol ticos monitoram a quantidade de oxig nio produzido pela eletr lise da gua necess ria para manter constante a press o dentro do recipiente da amostragem Entrada direta fornecem oxig nio para a amostra a cada minuto partir de uma fonte de oxig nio puro de forma a manter a diferen a de press o Manom tricos relacionam o consumo de oxig nio em uma amostra varia o de press
56. acterizar o tipo de biofilme sua espessura no material suporte do biorreator al m de caracterizar o tipo de degrada o e a necessidade de nutrientes na gua de forma a favorecer a degrada o aer bia medidas de f sforo il Vi Parametro is nitrog nio ao Canal de aera o mo o oo Vaz o deentraaa xl e Tabela 2 Par metros analisados e seus pontos de coleta ao LLL Pefeniraaasaisa ef camara EENENNEE Entrada Sa da T Sa da do Permeado x Canal do permeado dod Canal de aera x es Agua de alimenta 46 6 5 Opera o e Coleta de dados Por se tratar de uma tecnologia nova e complexa o processo de aquisi o de pe as e desenvolvimento dos m todos construtivos tomou mais tempo do que o planejado Em decorr ncia disso os prot tipos ainda n o haviam sido instalados na Raia Ol mpica da USP at a data da elabora o deste relat rio Portanto n o temos dispon veis dados de opera o 6 6 An lise dos resultados Pelos motivos acima 6 3 n o houve an lise de resultados dos dados de opera o de cada um dos prot tipos projetados pelos autores deste relat rio 47 7 DISCUSS O DE RESULTADOS Todo o processo anteriormente explicado e detalhado resultou na defini o dos projetos de tr s equipamentos inovadores de pr tratamento de gua de alimenta o de sistemas de osmose reversa no per odo de apen
57. ado de dois mecanismos transporte e ader ncia As part culas devem se aproximar da superf cie do meio filtrante e permanecerem aderidas de modo a resistirem s for as de cisalhamento resultantes das caracter sticas hidrodin micas do escoamento ao longo do meio filtrante A taxa de ac mulo de part culas no interior do enchimento do filtro poder ser acompanhado e quantificado pela varia o da perda de carga que ser registrada nos man metros al m da redu o da vaz o observada nos rot metros Junto a isso a turbidez ser monitorada para assegurar a efici ncia do filtro em espiral comparado ao filtro cartucho Material Filtrante Ent i ned M O E E E a ai o O OO O O O RO ANE oe ln oe UU SO Hm Figura 13 Descri o da passagem das part culas ao longo do filtro Linha de retrolavagem Sa da de da Tanque gua gua trata gt gt lt Bruta Linha de alimenta o C FE Z a m Filtro Filtro Espiral Filtro Espiral Cartucho Entrada de Produtos Qu micos E Coleta de Amostra Tanque gua Tratada E Retrolavagem E gua Tratada pa E Descarte E gua Bruta Descarte Man metro FE Rot metro T Yv Descarte Figura 14 Fluxograma de opera o do Filtro em Espiral 34 6 3 1 1 Configura o do sistema A gua captada e armazenada em um reservat rio de gua bruta havendo uma bomba para todo o sistema de filtra o
58. alor de DBO K Tensaio P barom trica Altitude do ensaio Vol amostrado Vol recipiente R M a Ensaio para valida o de concentra o m xima e m nima de c lulas Procedimento 1 Inocular Pseudomonas em TSB 2 Acompanhar crescimento microbiano at o valor de Densidade tica DO de 0 8 3 Centrifugar a amostra e lavar duas vezes com solu o tamp o Solu o tamp o gua destilada 10mM PO4 e pH 7 0 4 Ressuspender em solu o tamp o nos valores de densidades ticas variando de 0 01 a 0 10 5 Montar experimento do oxitop com triplicadas de cada um dos valores de DO adicionando 1g l de TSB em cada frasco 6 Tra ar o grafico de Ap At X DO ou quantidade de c lulas Com este experimento foi poss vel obter o gr fico indicativo de limite m ximo e m nimo de concentra o de c lulas para os quais o equipamento Oxitop retorna valores significantes 104 Inclina es Significantes rea das Inclina es Inclina o da curva ADBO Atempo Significantes 0 1 0 08 Densidade tica Agosto 2006 Bruna de Sandre Oristanio oristaniobruna yahoo com 105 Anexo 11 Determina o da acur cia e precis o dos equipamentos na avalia o da efici ncia dos pr tratamentos pHmetro Turbidimetro Condutiv metro e Color metro 106 1 Objetivo A an lise dos equipamentos que ser o utilizados para
59. as um ano Embora o cronograma proposto inicialmente tenha previsto o in cio da opera o dos sistemas em per odo de seis meses ap s o in cio do projeto alguns fatores imprevistos causaram atrasos cumulativos que impossibilitaram a opera o dos prot tipos pelo grupo Os principais fatores que contribu ram para este atraso incluem o car ter inovador do projeto as dificuldades advindas da rela o universidade empresa e as exig ncias inovadoras do projeto O atraso do projeto em fun o da rela o entre a universidade e a empresa ocorreu principalmente em fun o de problemas de comunica o Por estarem em localidades diferentes as duas equipes n o podiam desenvolver os trabalhos conjuntamente Quando uma parte encerrava suas tarefas ou necessitava do parecer da outra para a continuidade dos trabalhos tornava se necess rio agendar uma reuni o em uma data compat vel para os dois grupos o que podia levar semanas As exig ncias inovadoras do projeto tamb m dificultaram a aquisi o de materiais e equipamentos A pr pria estrutura da Perenne n o estava preparada para lidar com novos fornecedores produtos diferentes daqueles usualmente utilizados e novas especifica es Isto gerou inseguran a e causou uma demora n o programada nos processos de tomada de pre os e aquisi o de componentes e insumos para a constru o dos prot tipos Apesar de este relat rio ainda n o poder contemplar os resultados operacionais das m q
60. assa a ser maior O dep sito em membranas depende da qualidade da gua de alimenta o no sistema sendo na grande maioria das vezes ocasionado por sais insol veis fen meno conhecido como scaling subst ncias coloidais e mat ria org nica interessante ressaltar que a forma o destes dep sitos facilitada pela geometria dos elementos de membranas onde a gua de alimenta o deve passar por estreitos canais formados pelos espa adores de alimenta o que agem como uma esp cie de filtro 13 3 2 3 Dep sito Biol gico O dep sito biol gico conhecido como biofouling em ingl s o tipo de dep sito mais preocupante na opera o de sistemas de osmose reversa alimentados com guas de superf cie e de re so 3 A gua bruta cont m diversos tipos de microrganismos como bact rias algas fungos e v rus A principal diferen a entre os microrganismos e part culas n o vivas a habilidade dos microrganismos de se reproduzir e formar um biofilme na superf cie da membrana Ao entrar em um sistema de osmose reversa os microrganismos encontram uma grande superf cie de membrana onde o efeito da concentra o polariza o item 3 3 3 deste relat rio proporciona uma maior concentra o de nutrientes dissolvidos formando um ambiente adequado para a forma o do biofilme O dep sito biol gico em membranas reduz drasticamente o desempenho das membranas de osmose causando o aumento da press o diferencia
61. atou inicialmente de um problema de organiza o de espa o Os equipamentos deveriam ser posicionados de tal forma que os pesquisadores pudessem movimentar se no interior do recinto e ao mesmo tempo ocupar um nico container A solu o contemplou o posicionamento das caixas de gua bruta na parte externa do container bem como todo o sistema de bombeamento e alimenta o do laborat rio com gua bruta A Perenne elaborou os desenhos com a planta final de acordo com as decis es tomadas nas reuni es A instala o do container que abrigar o laborat rio experimental na Raia Ol mpica da USP ficou cargo dos autores deste relat rio A defini o do modelo e fabricante do container a ser instalado foi realizada nos escrit rios da Perenne A partir da todas as tarefas foram realizadas pelos autores deste relat rio Inicialmente o grupo calculou o peso total a ser suportado pelo container e projetou uma funda o de concreto dimensionando vigas apoiadas em sapatas de 1 5m de profundidade de forma a suportar o futuro laborat rio s margens da Raia Ol mpica da USP Em paralelo foi realizado o contato formal coma universidade de forma a obter as autoriza es necess rias para a instala o do laborat rio e das obras na Raia Ol mpica Depois de obtidas as devidas autoriza es o grupo contratou a m o de obra 4 oper rios realizou a quantifica o e compra do material de constru o projetou e coordenou toda a obra civ
62. briela Schaule 2003 Handbook for analytical methods and operational criteria for biofilm reactors v1 0 Materiais e Bio Rad Protein Assay Dye Reagente Concentrado 1x e Agitador de v rtice e Padr o de BSA de concentra o conhecida ordem de 2mg mL e Espectrofot metro capacidade para leitura no comprimento de 595nm e Hidr xido de S dio NaOH 3M e Acido Clor drico HCl 3M e Membrana de filtra o 11 um Whatman 1 e gua destilada deionizada e Tubos de ensaio e Cubetas descart veis de acr lico estireno ou de vidro com ImL Procedimentos e Diluir as suspens es de biofilme 2x 5x e 10x usando gua deionizada e Adicionar 2 3 mL de 3 M NaOH para cada mL de suspens o dilu da e Hidrolisar as misturas por 1 hora a temperatura ambiente e Neutralizar as misturas com 3 N HCl e Diluir em 5x o Reagente Bio Rad previamente agitado e filtrar atrav s da membrana esta solu o est vel por duas semanas caso seja mantida na temperatura ambiente e Preparar os padr es de BSA com concentra es variando de 0 1 mg mL 0 3mg mL 0 5 mg mL 0 7mg mL e 0 9 mg mL e Pipetar em duplicata 100 uL de cada solu o padr o de cada suspens o e de gua destilada deionizada em tubos de ensaio e Adicionar 5 mL de corante dilu do e homogeneize no v rtice e Manter incubando por 5 min temperatura ambiente N o deixar incubando por mais de uma hora e Transferir para as cubetas e fazer a leitur
63. chimento sequenciais Figura 17 funcionando em alimenta o continua de gua A disposi o seqiiencial dos cestos proporciona uma degrada o especializada dos componentes da gua de alimenta o Os compostos de degrada o mais dif cil s o transformados apenas nos ltimos cestos pois os facilmente degrad veis foram removidos nos cestos anteriores es Ee a coe a EH AMAA A a e Aldo Ad E Figura 17 Esquema de funcionamento da seqii ncia de enchimentos 6 3 2 1 Pacotes de enchimentos Os pacotes de enchimento s o cestos met licos com uma tampa na parte superior que permite o preenchimento de todo o volume do cesto com o material de suporte Em nossos enchimentos utilizaremos raspas de polietileno como substrato para o crescimento do biofilme A densidade do pol mero utilizado e a espessura das raspas permitem o c lculo da rea dispon vel para ader ncia de biofilme possibilitando a estimativa da biomassa presente em cada cesto 6 3 2 2 Sistema de aera o O biorreator de filme fixo ir operar aerobicamente por se tratar do tipo de degrada o mais eficiente para os compostos org nicos que se deseja remover O sistema de aera o tem a finalidade de garantir a satura o de oxig nio ao longo de toda a coluna de gua e promover mistura para manter homog nea a gua no interior de cada uma das c maras Trata se de um sistema de bolhas finas geradas por um tubo perfurado A vaz o de ar
64. cie dos tubos pelos s lidos presentes na mesma reduzindo a transfer ncia de calor aumentando o consumo de combust vel e o risco de explos es A osmose reversa assim como a troca i nica t m sido o tratamento mais utilizado nestes casos o Produ o de produtos qu micos Hospitais conglomerados farmac uticos e laborat rios utilizam o processo de Osmose Reversa para garantira m xima pureza em seus produtos Processos de hemodi lise s o alimentados com gua desmineralizada ou destilada Comparada ao processo de troca i nica muito utilizado para o abrandamento remo o de dureza de guas industriais a osmose reversa tem a vantagem de dispensar a etapa de regenera o um processo que interrompe a produ o e ao mesmo tempo consome uma grande quantidade de solu es qu micas cidos e bases fortes Como desvantagem existe a gera o de um fluxo de rejeito solu o com elevadas concentra es de sais em volumes de at 50 da alimenta o total Completar informa o 3 2 1 Principio de funcionamento da osmose reversa O principio de funcionamento dos sistemas de osmose reversa baseia se na invers o do fen meno do equil brio osm tico Figura 02 que consiste na gera o de um gradiente de press o para levar um solvente da fase mais concentrada para a menos concentrada atrav s de uma membrana semiperme vel Figura 03 Concentrado Figura 02 Fen meno da osmose Press o Membrana Semi Perme vel
65. cing batch reactor operating conditions 2005 Water Research 39 16 Paginas 4011 4019 29 SOFIA A NG W J ONG S L Engineering design approaches for minimum fouling in submerged MBR Desalination 160 1 Paginas 67 74 2004 30 HOWELL J A CHUA H C ARNOT T C In situ manipulation of critical flux in a submerged membrane bioreactor using variable aeration rates and effects of membrane history Journal of Membrane Science 242 1 2 Paginas 13 19 2004 31 NOSENZO G GUALDI A MIGNANI M BELLINI G Industrial removal of micropollutants from water of varying quality by FLAMEC flat sheet polymeric membranes cassettes Desalination 185 1 3 Paginas 167 183 2005 52 32 TATSUKI UEDA M and KENJI HATA Domestic Wastewater treatmet by a submerged membrane bioreactor with gravitational 1999 33 FANE A G YEO A LAW A PARAMESHWARAN K WICAKSANA F CHEN V Low pressure membrane processes Doing more with less energy 2005 Desalination 185 1 3 Paginas 159 165 34 CHU H P LI X Y Membrane fouling in a membrane bioreactor MBR Sludge cake formation and fouling characteristics 2005 Biotechnology and Bioengineering 90 3 Paginas 323 331 35 HOWELL J A Sub critical flux operation of microfiltration Journal of Membrane Science 107 1 2 Paginas 165 171 1995 36 CUI Z F CHANG S FANE A G The use of gas bubbling to enhance membrane processes 2003 Journal of Membrane Science 221 1 2 Paginas 1 35
66. com vaz o ajust vel atrav s de v lvulas para se obter 200 1h Na alimenta o do sistema existem tr s pontos de dosagem de produtos qu micos A partir da a gua direcionada para a entrada dos filtros onde monitorada por rot metros individuais e sua v lvula agulha ajustada para o controle da vaz o a fim de se obter 50 1 h Passando pelo filtro existe uma v lvula em cada filtro para a coleta de amostra e posteriormente ela segue para o reservat rio de gua tratada dos filtros Foram testados no laborat rio de Microbiologia Ambiental do Instituto de Ci ncias Biom dicas da Universidade de S o Paulo alguns tipos de materiais para a constru o do elemento filtrante bem como diferentes configura es de disposi o do enchimento onde se constatou que o tecido Nylon Coreano 120 fios separado com material suporte apresentou melhor desempenho 22 A estrutura do projeto piloto com tr s filtros em paralelo possibilita o estudo comparativo de outros materiais para o enchimento simultaneamente que poder o ser testados posteriormente 6 3 1 2 Dosagem de qu micos Existe um conjunto com tr s bombas dosadoras com vaz o de 1 0 L h antes da entrada dos filtros O objetivo da dosagem de produtos qu micos fornecer coagulante e ajustar o pH para se obter uma melhor reten o de part culas no sistema de filtra o As tr s solu es ser o preparadas e armazenadas em tanques individuais com volume de 10 lit
67. controlada por v lvulas Seu valor dever ser o m nimo necess rio para garantir a satura o de oxig nio e a mistura completa 13 no interior de cada uma das c maras 38 Tanque Agua Bruta Tanque Agua Tratada Linha de alirnentagao Valvulas de coleta de amostras J Descarte Legenda Fluxo da gua O gua Descartada O Agua Bruta O gua Tratada E Ar Man metro Fe Rot metro y Linha de ar comprimido ro 1 Termomet Descarte Compressor de ar Figura 18 Fluxograma de opera o do Biorreator 6 3 2 3 Dimensionamento do biorreator A seguir s o explicados cada um dos par metros utilizados seus respectivos valores e f rmulas utilizadas para este dimensionamento Os c lculos consideram apenas a velocidade taxa de remo o de carga org nica versus a velocidade de aporte de carga org nica para determinar as dimens es do equipamento Os valores de refer ncia utilizados baseiam se na literatura de sistemas para tratamento de esgoto Vaz o Q 50 1 h 1 2 m dia Definida como o valor m nimo de gua bruta a ser tratada no biorreator Taxa de Aplica o superficial hidr ulica Ta 30 m m dia Trata se da velocidade da gua no interior do biorreator calculada como a vaz o dividida pela rea do biorreator Adotou se o valor m dio de 30 m m dia baseado nos valores encontrados na literatura 19 20 21 que variam de 10 a 75 m m dia Taxa de Aplica o org
68. da e o filtrado evaporado a 180 C em estufa at adquirir o peso constante A diferen a de massa na c psula representa a quantidade de s lidos dissolvidos Os valores obtidos atrav s deste m todo podem n o concordar com os resultados obtidos atrav s de an lises qu micas da amostra todavia existem m todos para efetuar a correla o Em virtude da reten o de gua nos res duos as amostras n o devem ter mais de 200mg L de s lidos o tempo de filtra o tamb m n o deve ultrapassar 10 minutos a colmata o do filtro pode passar a reter s lidos menores invalidando os resultados A refer ncia aponta como desvio padr o de 77 medidas o valor de 21 20mg L em amostras de conhecidas 293mg L de concentra o O material retido no filtro e o filtrado seco podem ser utilizados em outras determina es como para s lidos em suspens o totais 2540 D ou na determina o dos fixos e vol teis 2540 E e 2540 D S lidos em Suspens o Totais a 103 105 C Uma amostra bem misturada filtrada atrav s de uma membrana de fibra de vidro 1 2 micr metros padronizada e o res duo retido no filtro seco em estufa a temperaturas de 103 C a 105 C A diferen a de massa na c psula representa a quantidade de s lidos em suspens o totais Uma estimativa do valor dos s lidos em suspens o totais pode ser obtida atrav s da diferen a entre os s lidos totais e os s lidos dissolvidos totais Assim como na determina o das fra
69. dades comerciais de osmose reversa foram constru das no in cio da d cada de 60 do s culo passado enquanto que os primeiros sistemas de ultra e microfiltra o entraram em opera o no final da d cada de 80 e os primeiros reatores de membrana para tratamento de guas residu rias em meados da d cada de 90 Na filtra o convencional a gua com s lidos for ada a atravessar perpendicularmente um meio filtrante Toda a solu o atravessa por esse meio criando apenas uma corrente de sa da conhecida como filtrado Os s lidos ficam retidos no interior do filtro Este o tipo de filtra o utilizado em filtros de cartucho e filtros de areia A tecnologia de filtra o convencional limitada a part culas em suspens o com di metros superiores a 20 micr metros Para a remo o de part culas menores que 0 2 m utiliza se v rios tipos de tecnologias de membrana A microfiltra o MF remove part culas de di metro da ordem de 0 1 a 1 micr metro utilizada para remover col ides e bact rias S lidos em suspens o e dissolvidos n o s o removidos de forma eficiente por este processo Existem diversas configura es de sistemas de microfiltra o cada uma com uma diferente aplica o A Ultrafiltra o UF tem a capacidade de separar macro mol culas de di metros de at 0 01 micr metros Embora apresente uma remo o completa de s lidos em suspens o e col ides permite a passagem de sais dissolvidos e mol
70. e de e 500ml detec o do equipamento 6 Varia o de 12 iguais TSB 12 iguais Tempo m nimo Fase lag ainda muito c lulas Vt 300ml de ensaio extensa resultados V1 100ml confiaveis 7 Varia o de 12 iguais 12 iguais Tempo m nimo Fase lag ainda muito c lulas solu o PO4 Vt 300ml de ensaio extensa resultados com 1g l de V1 220ml confiaveis TSBTSB 8 Varia o de 12 iguais 12 iguais Tempo m nimo Fase lag ainda muito c lulas solu o PO4 Vt 300ml de ensaio extensa resultados com 1g 1 de V1 220ml confiaveis TSB 89 3 Resultados dos ensaios Ensaio 1 Varia o de concentra es sem controle de temperatura DBO M todo Respirom trico com Oxitop Control System Ensaio 1 Raial Raia 2 Raia 3 Branco 1 O a a Branco 2 TSB1 In culo 2 Coment rios curva n o padronizada foi causada pelo lacre pl stico do frasco Schott Esse lacre n o ser utilizado em nenhum frasco nos pr ximos experimentos varia o de temperatura de acordo com os hor rios do dia influenciaram no teste Deve ser previsto um controle de temperatura para os pr ximos testes Ensaio 2 Varia o de concentra es sem controle de temperatura DBO M todo Respirom trico com Oxitop Control System Ensaio 2 m Raia 2 500 a Raia 3 400
71. e dos organismos vivos dependem direta ou indiretamente de oxig nio para manter seus processos metab licos que produzem energia necess ria para o seu crescimento e reprodu o Chama se de organismos aer bios aqueles que dependem exclusivamente do oxig nio da forma livre para mineraliza o da mat ria org nica resultando como produtos finais subst ncias inorg nicas mais simples tais como o CO2 NH3 H20 etc A mat ria org nica presente nas guas naturais e nos efluentes dom sticos e industriais tende a ser mineralizada naturalmente pelos microrganismos aer bios existentes 81 consumindo oxig nio dissolvido no meio aquoso O teste de DBO tem por objetivo determinar essa quantidade de oxig nio consumido e assim relacionar com a quantidade de mat ria org nica biodegrad vel presente na amostra O m todo usualmente empregado para a determina o da DBO o da dilui o incuba o por um per odo de 5 dias a 20 C com a determina o dos n veis iniciais e finais de oxig nio atrav s do m todo eletrom trico com oximetro da Azida modificado Para garantir uma melhor efici ncia no metabolismo dos microrganismos envolvidos no teste adicionado ao frasco de incuba o solu es nutritivas e uma solu o tamp o a fim de garantir um pH neutro de 6 5 a 7 5 chamada de gua de Dilui o E importante frisar que durante os 5 dias do teste as amostras ficar o num ambiente desprovido de luz fim
72. e osmose reversa s o os biorreatores de membrana MBR principalmente em sistemas alimentados com gua de re so 17 Estes sistemas apresentam altas taxas de remo o de TOC demanda bioqu mica de oxig nio DBO e demanda qu mica de oxig nio DQO al m da degrada o biol gica de compostos farmac uticos 11 A principal desvantagem destes sistemas a inefic cia na remo o de material particulado de sais inorg nicos e de compostos dissolvidos n o biodegrad veis al m da alta sensibilidade dos reatores s varia es de pH oxig nio dissolvido OD temperatura e fontes de carbono que influenciam no crescimento e manuten o dos microrganismos respons veis pela degrada o biol gica 3 3 4 Condicionamento qu mico O condicionamento qu mico geralmente utilizado em combina o ou como parte dos sistemas de pr tratamento citados anteriormente uma pr tica comum no controle dos agentes causadores de dep sitos em membranas Dentre os compostos qu micos mais utilizados est o os anti incrustantes cujo objetivo reduzir a colmata o por deposi o de sulfatos e carbonatos Os anti incrustantes s o subst ncias qu micas do grupo dos fosfonatos dosadas na alimenta o da osmose reversa em concentra es muito pequenas da ordem de 3ppm Apresentam como caracter stica negativa o potencial incremento do dep sito biol gico por possu rem em sua composi o nutrientes para o crescimento bacteriano
73. e padr es em seguida pressionando as teclas seta para cima e para baixo ajuste para 10 100 ou 500 uC 10 e Pressione a tecla lt CAL gt at que o display indique Gravar Cal para que o equipamento memorize o valor Repita os passos de 7 a 10 para os dois outros padr es 5 3 Opera o do color metro Rinse a cubeta com a amostra Feche e limpe a cubeta com papel fino e absorvente segurando a pela tampa Introduza a cubeta na c lula de leitura alinhando a marca o com o tra o indicativo na borda da c mara de luz Feche a tampa Pressione a tecla lt LIGA gt para que seja efetuada a leitura Para desligar pressione a tecla lt LIGA gt at que o display indique Desligar Tempo aproximado de 5 segundos 6 Experi ncia I CIRRA 31 05 2006 Para os testes foi coletado uma amostra de 2L de gua da raia da cidade universit ria e o tempo de coleta e medi o n o ultrapassou o per odo de 2 horas A Cor uC Turbidez NTU Condutividade uS pH 20 5 C 78 23 5 105 2 7 79 81 25 1 104 1 7 8 76 21 2 102 7 7 8 80 24 2 106 3 7 81 79 20 1 101 8 7 8 78 24 4 101 3 7 79 78 23 9 106 8 7 81 79 23 2 103 6 7 79 80 23 8 105 2 7 81 80 23 8 103 2 7 8 79 21 9 100 8 7 82 76 22 6 102 9 7 83 78 24 1 103 4 7 83 79 23 9 100 8 7 82 79 22 8 104 1 7 81 76 23 7 104 6 7 83
74. ea vaz o At O Ta 1 2 m dia 30 m m dia 0 04 m Volume total de enchimento Vt E calculado a partir da carga di ria a ser tratada dividido pela taxa de degrada o Vt Cd To 0 012 kg DBO dia 0 5 kg DBO m dia 0 024 m Comprimento total do enchimento Lt Com o volume e rea do enchimento j determinados calcula se seu comprimento total Lt Vt At 0 024 m 0 04 m 60cm Comprimento de cada cesto Lunit Para fins do estudo da degrada o ao longo do comprimento do biorreator dividiu se o comprimento total de enchimento em cinco cestos Lunit Lt Nunid 60cm 5 12 cm 40 6 3 3 Prot tipo Ultrafiltra o por suc o em membranas submersas O equipamento consiste basicamente de um tanque onde a gua bruta entra por gravidade e permanece armazenada No interior do tanque 16 placas de membranas divididas em quatro m dulos s o completamente submersas na gua bruta Figura 19 Destas placas saem tubos que s o conectados a uma bomba de suc o respons vel por fornecer energia para o processo de filtra o Paralelamente existe um sistema complementar de aera o que atrav s da aspers o de bolhas finas mant m a superf cie das membranas limpa Um outro sistema de retrolavagem com permeado permite inverter o fluxo da filtra o removendo os materiais acumulados na superf cie das mesmas O fluxograma do sistema indicado na Figura 19 Nos par grafos a seguir se
75. esultados apresentados ao longo deste projeto resumem o trabalho realizado ao longo do ano de 2006 pelos autores deste relat rio culminando na fabrica o de uma tecnologia inovadora Esta nova tecnologia servir como base para o estudo e desenvolvimento de plantas piloto para pr tratamento de gua para Osmose Reversa que assimilam um conjunto de tecnologias at o momento inexistente mundialmente Este trabalho deve servir como hist rico das atividades realizadas pelos autores deste projeto no decorrer de 2006 e tamb m como introdu o para aqueles que desejam aprofundar se no tema e dar continuidade a estes estudos 50 9 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 1 DUDLEY L Y CHRISTOPHER N S J PermaCare Practical Experiences of Biofouling in Reverse Osmosis Systems 2002 2 FILMTEC Membranes Understanding Reverse Osmosis 1997 3 AL AHMAD M ABDUL ALEEM F A MUTIRI A UBAISY A Biofouling in RO membrane systems Part 1 Fundamentals and control 2000 4 REDONDO J Brackish Sea and wastewater desalination 2001 5 BREHANTA A BONNELYEB V PEREZA M Comparison of MF UF pretreatment with conventional filtration prior to RO membranes for surface seawater desalination 2002 6 CHRISTOPHER J GABELIC FREDRICK W GERRINGER FRANKLIN J C GAO Junbo COHEN Yoram Reverse Osmosis pretreatment Challenges with conventional treatment 2004 7 VROUWENVELDER J S MANOLARAKIS S A VEENENDAAL H R
76. eva a um aumento de aproximadamente 15 no consumo energ tico Em plantas com problemas de fouling a ordem de grandeza deste aumento de press es pode chegar facilmente a 30 Figura 11 Beane Press o de alimenta o LADO 20 00 18 00 16 00 14 00 12 00 10 00 8 00 Press o bar 6 00 4 00 2 00 0 00 Data 1 est gio 2 est gio Tend ncia 1 est gio Tend ncia 2 est gio Figura 11 Aumento das press es de alimenta o da Osmose Reversa da Petrobr s em fun o do fouling das membranas Perenne 2006 Um sistema que produz 400m h tem um consumo de energia da ordem de 244kW Baseando nos nas tarifas da Eletropaulo 2006 os custos anuais para esta produ o s o superiores a R 420 000 00 30 deste valor s o R 126 800 00 por ano apenas em gastos energ ticos decorrentes do Fouling Estudos realizados pelo ICB USP e outros institutos de pesquisa ao redor do mundo ver revis o bibliogr fica t m provado que o problema de centenas de plantas com a que existe na Petrobr s est na inefici ncia do pr tratamento por mais moderno que seja Embora sistemas como a ultrafiltra o e tratamento convencional consigam remover compostos em suspens o a n veis aceit veis para alimenta o de osmose n o controlam com efic cia par metros como o carbono org nico dissolvido que tem influencia direta no fouling biol gico das membranas Os
77. il das funda es do container Com as funda es j finalizadas foi realizado o acompanhamento at a instala o final do container que abrigar as m quinas projetadas passando ent o a operar como um laborat rio No mesmo per odo em que se iniciaram as obras na Raia Ol mpica foi iniciada tamb m a constru o das m quinas na f brica da Perenne em Feira de Santana na Bahia Todo o projeto executivo para cada uma das m quinas foi desenhado pela Perenne baseado nas defini es de equipamentos e no fluxograma de opera o definidos previamente ao longo do projeto pelos autores deste relat rio Nesta fase algumas altera es tiveram que ser realizadas no projeto devido dificuldades t cnicas de execu o na f brica de algumas das especifica es exigidas para as m quinas Isto se deve ao fato de as m quinas n o fazerem parte do padr o produtivo atual da linha de montagem da f brica por se tratarem de uma tecnologia totalmente nova nunca antes constru da Al m disso o fato de se tratar de uma unidade prot tipo com vaz es muito menores aos equipamentos usualmente produzidos pela f brica tamb m gerou mudan as 30 fabrica tamb m gerou mudangas Cada dificuldade ou impossibilidade t cnica de execu o do projeto executivo na forma como havia sido enviado f brica era comunicado matriz em S o Paulo que informava ao grupo as necessidades de altera o Baseado nas informa es recebidas da
78. iltro em Espiral O filtro em espiral formado por um bast o circular onde enrolado o material filtrante tendo suas diversas camadas separadas por um material suporte Figura 12 O material suporte possui orif cios que n o obstruem significativamente o fluxo ao longo do enchimento Nas extremidades do bast o existe um limitador que evita a movimenta o do elemento filtrante no interior do filtro ou seja a forma o do efeito telesc pico no enchimento O sistema de filtra o cont m um rot metro para controle de vaz o v lvulas que possibilitam o ajuste da vaz o para suas opera es de filtra o e de retrolavagem uma bomba de alimenta o bombas de dosagem qu mica e medidores de press o No sistema existem quatro filtros sendo tr s deles do tipo espiral e o outro do tipo cartucho O objetivo do filtro cartucho a de ter uma refer ncia dos resultados que ser o obtidos com os filtros em espiral A gua introduzida no cilindro sob press o com fluxo ascendente e coletada na parte superior A retrolavagem feita alterando se o sentido do fluxo Material Filtrante Suporte Bast o Figura 12 Desenho esquem tico do filtro em espiral 33 O princ pio de funcionamento do filtro em espiral a filtra o em profundidade Figura 13 O que ocorre a reten o das part culas ao longo dos interst cios do elemento filtrante A reten o de impurezas na filtra o considerada o result
79. inutos A cada 20 minutos A cada 20 minutos Grava apenas 10 medidas 99 Opera o 1 Liga Desliga 2 Imprimir atrav s de interface IV infra vermelho 3 Gerenciamento de amostras Lista de amostragens leitura de dados individuais de cabe as de medi o ou de amostras exibir cabe as de medi o ou exibir amostras 4 GLP Tools Exibir ou alterar configura es exibir cabe as de medi o dispon veis realizar testes ou manuten o 5 Exibi o gr fica ou num rica de dados medidos 6 Comunica o com cabe as de medi o 7 Sele o de op es 8 Confirma o de op es MENUS e suas FUN ES 4 GLP Tools Show free Exibe cabe as de medi o dispon veis para medir novas amostras Selecione esta op o gt tecle ENTER gt aponte o Controller para as cabe as de medi o gt as cabe as dispon veis piscar o por 5 segundos Show settings Exibe configura es atuais Aqui poss vel modificar os seguintes par metros GLP Good Laboratory Practice ON Utilizado para fazer calibra es S o registrados os intervalos e as medidas de calibra o realizadas Neste per odo fica bloqueado o in cio de novas medi es Auto Temp OFF as medi es s o iniciadas imediatamente ON as medi es s o iniciadas ap s a estabiliza o da temperatura da amostra conforme a tabela Neste caso o erro obtido ser inferio
80. ipamentos estudos de custo benef cio de tecnologias solu o das dificuldades operacionais de fabrica o trabalho em uma equipe multidisciplinar t cnicas laboratoriais estudos de bancada entre outros 48 A seguir algumas fotos ilustram o andamento da constru o das m quinas As fotos foram tiradas na f brica da Perenne em Feira de Santana na Bahia em Novembro de 2006 vw Figura 22 Fotografias da constru o das m quinas na f brica 49 8 CONCLUSAO Todos os objetivos relacionados ao desenvolvimento de cada uma das tr s m quinas e o projeto dos sistemas foram atingidos Por motivos de sigilo industrial os desenhos t cnicos materiais utilizados e dimens es detalhadas dos equipamentos n o puderam ser apresentados neste documento De qualquer forma os princ pios que nortearam a escolha dos dispositivos e o seu funcionamento puderam ser abordados As m quinas projetadas j est o em processo de fabrica o e ser o entregues no in cio de Janeiro ap s o prazo de conclus o deste trabalho O fato de a produ o estar em fase final indica que a configura o escolhida pode ser aplicada industrialmente A concep o dos prot tipos englobando a pesquisa das tecnologias a serem utilizadas o dimensionamento dos prot tipos e a defini o da instrumenta o a ser utilizada em cada uma das m quinas bem como seu fluxograma de opera o de cada equipamento foram conclu dos com sucesso Todos os r
81. isa em refer ncias internacionais e projetos na rea Foram levantadas cerca de 100 publica es relativas aos seguintes t picos Osmose Reversa e Descri o e detalhes sobre problemas de Biofouling e Efici ncia de pr tratamentos existentes na remo o de biofouling e Alternativas para o controle do fouling biol gico e Novos sistemas de pr tratamento Ultrafiltra o e Ultrafiltra o como pr tratamento para osmose reversa e Sistemas de ultrafiltra o por membranas submersas e Biorreatores de membranas e Aera o e Fluxo cr tico Biorreator e Biorreatores de filme fixo e Influ ncia da aera o no processo de biodegrada o em biorreatores e Materiais de suporte em biorreatores de filme fixo e Modelagem matem tica para dimensionamento e aumento de escala de biorreatores Taxas de remo o org nica em processos aer bios de biorreatores e Interfer ncias da hidrodin mica no desempenho do biofilme Filtros e Especifica es de materiais para o filtro Aplica o da teoria de filtra o no desenvolvimento de plantas piloto Diretrizes de otimiza o para filtra o Estrat gias para melhorar a remo o de part culas na retrolavagem Filtra o em profundidade Ap s o levantamento de informa es da literatura iniciou se a etapa de desenvolvimento do modelo conceitual dos equipamentos O modelo conceitual trata da forma com que cada m quina deve funcionar e que caracter sticas s o necess rias para
82. ixadas TODAS Head DO 0 48 100 m Head2 DO 0 48 Head3 DO 0 48 30 poteet See Head4 DO 0 48 x Head5 DO 0 33 e Head6 DO 0 33 Head7 DO 0 33 Head8 DO 0 33 Head9 DO 0 12 Head10 DO 0 12 Head11 DO 0 12 Head12 DO 0 12 DBO mg l 262 Ao NEM OF OF BF GO WY Tempo horas Comentarios Fase lag ainda muito extensa resultados j bastante confi veis Pr ximos passos Repetir o ensaio com 100 do volume do frasco em fase log Ensaio 8 Varia o da concentra o de c lulas Diferentes DOs em cada frasco Ensaio 8 Densidades ticas fixadas TODAS 160 e DO 0 12 1 bes a DO 0 12 2 120 a DO 0 12 3 100 3 E a s DO 0 20 1 9 E x DO 0 20 2 a 00 e DO 0 20 3 20 DO 0 37 1 0 DO 0 37 2 oO Oo oD O O O Oo O O O SENS Bb SCN OSS l A DO0 37 3 Tempo horas e DO 0 27 1 Comentarios Limita o do crescimento devido ao grande n mero de c lulas 4 Conclus es Os resultados obtidos nos testes com o respir metro Oxitop Control System permitiram validar e verificar os fatores causadores de erro formas de controle de efici ncia e metodologia adequada para sua utiliza o Os resultados destas experi ncias geraram dois documentos onde est o apresentadas todas as conc
83. izados Turbidimetro AP 200 iR PoliControl Amostras padrao 0 02 NTU 10 0 NTU 100 NTU 1000 NTU Len os de papel Frascos para an lise das amostras cubetas e Conectar o turbidimetro a tomada 110 volts e apertar a tecla Liga e Selecionar a unidade de leitura da turbidez Caso a unidade de leitura que estiver aparecendo no visor for EBC apertar rapidamente a tecla Cal para mud la para NTU e vice versa e A calibra o do aparelho deve ser feita sempre que o aparelho for ligado Ao lidarmos com amostras com baixa turbidez aconselh vel a utiliza o apenas das amostras padr o de 0 02 NTU 10 NTU e 100 NTU de modo a obter uma curva de calibra o coerente ao intervalo que ser amostrado e Pegar a amostra padr o de 0 02 NTU Segurar o frasco evitando tocar na parte de vidro Limpa lo de modo suave utilizando um len o de papel Introduzir a amostra no turbidimetro de modo que o ponto acima do C do frasco coincida com a marca risco assinalada no aparelho Apertar a tecla Cal por 3 segundos No visor surgir a palavra calibrar Ajuste a leitura para o valor correto 0 02 NTU utilizando as setas pra cima ou para baixo Pressione novamente a tecla Cal por 3 107 segundos Surgir temporariamente no visor Gravar calibra o Aguarde 5 segundos o aviso ir desaparecer a calibra o esta conclu da e Para as outras amostras padr o o procedimento de calibra o an
84. l Aperte a tecla Liga Desliga para desligar o aparelho Recolocar o envolt rio azul de prote o do eletrodo de pH e levantar o anel esbranqui ado deste at que o orif cio redondo no vidro do eletrodo fique coberto Fazer estes passos com cautela 4 Condutiv metro 4 1 Introdu o Condutividade a medida da capacidade de uma solu o aquosa de conduzir corrente el trica Esta capacidade depende da presen a de ons da concentra o da mobilidade e a temperatura de medi o 4 2 Opera o do condutiv metro 109 Aparatos utilizados Solu o padr o de condutividade 1413uS 25 C Len os de papel B queres Pisseta com gua destilada Condutivimetro INL 30 e Verificar a voltagem do equipamento e conect lo a tomada e Ligar o aparelho chavinha atr s deste prateada e Lavar o eletrodo de condutividade com gua destilada secando o suavemente com um len o de papel e Mergulhar o eletrodo na solu o padr o de condutividade 1413 uS 25 C A escala apropriada 2 mS Selecionar temperatura de 25 C e Efetuar a calibra o rotacionando o bot o c lula at ser atingido o valor de 1413 us e Lavar o eletrodo de condutividade com gua destilada secando o suavemente com um len o de papel e Para fazer a medi o da condutividade de uma amostra mergulhe o eletrodo de condutividade nesta Escolha a escala apropriada e efetue a leitura e Terminadas as an lises lava
85. l no canal de alimenta o diferen a de press o no canal de alimenta o entre a entrada e a sa da do elemento de membrana Em casos extremos o entupimento do canal de alimenta o por biofilmes microbianos pode causar o colapso telesc pico e danos mec nicos nos elementos de membrana al m da redu o do fluxo nas membranas Este tipo de dep sito pode ocorrer tamb m do lado do permeado da membrana contaminando a gua tratada A forma o do biofilme ocorre em tr s etapas ades o crescimento e desprendimento Figura 09 Life and times of a biofilm Surface energy Physicochemical factors of substratum Nutritional factors Desprendimento Propinquity Emergence Hydrodynamic shear Commensalism Z Grazing Mutualism Gs Phenotypic changes i gt a gt a A Crescimento Ades o O Adhesion Colonization Accumulation Climax community Dispersal Figura 09 Etapas de desenvolvimento do biofilme Fonte Trends in Microbiology 14 A forma o de biofilme microbiano se inicia com a ades o de microrganismos colonizadores que se fixam por meio de estruturas adesivas fimbria flagelos ap s um tempo m nimo de contato segundos na superf cie da membrana condicionada pela adsor o de componentes org nicos e inorg nicos da gua de alimenta o Ap s esta ades o prim ria os microrganismos fixados capazes de metabolizar carbono org nico do meio l quido iniciam a biossintese de biomassa o que inclui a f
86. lado lip dios 3 2 An lises Colorim tricas Biuret Em solu es alcalinas o ion de Cobre II liga se com as prote nas que possuam duas ou mais liga es pept dicas formando um composto p rpura com absor o m xima na faixa de 540 a 560nm A sensibilidade de 1 a 6mg L Tris e am nia interferem nas medi es Area o n o influenciada pelos amino cidos A desvantagem a baixa sensibilidade Faixa 1 a 6 mg e Volume 5 ml depende do tamanho da cubeta e Acuracia Boa e Conveni ncia Boa e Maiores interfer ncias Sais de am nia 65 Lowry Modificado O protocolo de Lowry foi desenvolvido em 1951 trata se de uma complementa o do Biuret inclui compostos para oxidar os amino cidos arom ticos tornando o mais preciso que seu antecessor Existem diversas adapta es para o Lowry original que aumentam sua precis o eliminam interfer ncias espec ficas A absorb ncia medida nas faixas 750nm para o original e 650 para o Hartree Lowry mais preciso Diversos fatores influenciam nos resultado dentre eles a presen a de Amino cidos detergentes lip dios a cares e principalmente o pH que deve estar sempre entre 10 e 10 5 Uma grande desvantagem deste m todo a instabilidade dos reagentes Faixa 2 a 100 microgramas Volume ml depende do tamanho da cubeta Acur cia Boa Conveni ncia Ruim Maiores interfer ncias cidos fortes e sulfato de am nia cido Bicinchoninco BCA Smith
87. logo Os outros padr es devem ser introduzidos conforme ordem crescente de turbidez e Terminada a calibra o completar o frasco de an lise com a amostra e fech lo e Limpar suavemente o frasco com um len o de papel e Introduzi lo no turbidimetro de forma an loga das amostras padr o e aguardar a leitura e Para desligar o aparelho basta desconect lo da tomada 2 3 Informa es importantes para medi o As amostras devem ser coletadas em um recipiente de vidro ou polietileno limpo Para se obter melhores resultados a amostra deve ser analisada imediatamente ap s a coleta Tubos de amostra sujos arranhados ou lascados podem causar resultados alterados Tomar cuidado no manuseio de modo a garantir uma superf cie n tida e limpa da cubeta Antes de proceder leitura de turbidez a amostra deve ser gentilmente misturada Tome cuidado para n o produzir bolhas de ar elas provocam leituras de turbidez indesej veis N o se pode remover bolhas deixando a amostra parada por muito tempo pois durante este per odo part culas podem sedimentar e a temperatura pode ser alterada Vibra es podem aumentar a dispers o de luz e por consegii ncia provocar leituras de turbidez n o desej veis O turbidimetro deve ser colocado sobre uma bancada de superf cie firme Ap s terminar o manuseio e o preparo da amostra remova as marcas de dedos no tubo de amostra com um pano seco e limpo antes de inser lo na c mara do turbidi
88. lus es advindas destes estudos e ORISTANIO B S Protocolo de uso do Oxitop Respir metro Agosto 2006 ICB USP ORISTANIO B S Manual de uso do Oxitop para o laborat rio de Microbiologia Ambiental Agosto 2006 ICB USP 93 Anexo 9 Protocolo de uso do respir metro Oxitop 94 Protocolo de uso do OxiTop Respir metro Utilizado para avaliar taxa de respira o em cultura de c lulas e seu crescimento biol gico Os valores de leitura do equipamento s o representados em DBO mg l que neste equipamento um valor proporcional press o desenvolvida no interior dos frascos de medi o causada pelo consumo de gases no interior do frasco devido ao crescimento biol gico Refer ncias Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater Protocolo 5210D 1998 20th ed APHA Washington DC e Operating Manual Sistem Oxitop Control 1997 WTW Germany e Manual de uso do Oxitop para o laborat rio de Microbiologia Ambiental ICB USP 2006 Bruna de Sandre Oristanio e Achat Help Ajuda ao software de comunica o entre o Controller e o computador 2006 Bruna de Sandre Oristanio Material e 12 schotts 300ml sem o pl stico de veda o na rosca do gargalo e 12 cabe as de medi o e 12 roscas de veda o de schott vermelhas perfuradas e 12 suportes para pastilhas de NaOH e 12 borrachas de veda o de pastilhas de NaOH preta cil ndrica e perfurada e 12 barras magn ticas peixinhos
89. m h baseando nos em valores obtidos na literatura 17 18 para sistemas semelhantes Em experimentos no laborat rio chegamos a obter fluxos de at 22 1 m 2 h Para atingir o fluxo cr tico de 13L m para uma vaz o de 501 h o sistema deve possuir uma rea de membranas m nima de 3 8m Estabelecendo o arranjo de 16 elementos de membranas com a dimens o til das membranas em cada elemento de 28 cm por 48 cm chegamos a uma rea total de 4 3m suficiente para garantir a vaz o desejada O tanque foi dimensionado para garantir que os 16 m dulos de membrana estivessem devidamente submersos e houvesse espa o suficiente para a instala o dos aeradores O sistema de aera o foi escolhido com base nas dimens es do tanque Os dispersores de ar de dimens es comerciais com 9 polegadas de di metro s o capazes de fornecer at 10 m h de ar Os dados da literatura apontam para vaz es de ar entre 4 e 10 l min 17 18 O sistema de retrolavagem foi projetado para utilizar a mesma bomba de suc o de permeado atrav s de uma invers o do sentido do fluxo Como n o existem refer ncias na literatura de sistemas parecidos parte da experi ncia de opera o ser determinar a vaz o ideal de retrolavagem e a press o m xima que pode ser alcan ada sem o rompimento das membranas 44 6 4 Determina o dos par metros e m todos de quantifica o Durante a opera o de cada um dos sistemas alguns par metros ser o controlad
90. mais modernas no pr tratamento para sistemas de osmose reversa Possuem uma alta efici ncia na remo o de s lidos em suspens o e col ides 5 al m de ocuparem pouco espa o e permitirem a opera o automatizada Os sistemas de micro e ultrafiltra o tamb m s o baseados em membranas assim como a Osmose Reversa apresentam diversas op es de configura es desde o formato de placas com opera o por suc o at o uso de fibras ocas em vasos pressurizados Todavia nem a micro nem a ultrafiltra o s o capazes de separar ons As desvantagens nos sistemas de micro e ultrafiltra o ficam por conta de seus elevados custos de implanta o e opera o al m da remo o insuficiente dos causadores de dep sito biol gico nas membranas Neste tipo de pr tratamento h tamb m a gera o de rejeito que requer descarte adequado 3 3 3 Tratamento Biol gico O tratamento convencional ou por membranas de micro ou ultrafiltra o n o t m a capacidade de remover o material biodispon vel presente na gua de alimenta o principal respons vel pela ocorr ncia do dep sito biol gico na superf cie das membranas de osmose reversa 9 Este o principal diferencial do tratamento biol gico que atua justamente na remo o dos constituintes org nicos da gua de alimenta o mesmo na presen a de baix ssimas taxas de carbono org nico total TOC Os sistemas biol gicos mais utilizados no pr tratamento de sistemas d
91. mbrane systems Part 1 Fundamentals and control Desalination 132 1 3 Paginas 173 179 2000 53 ANEXOS SN da Do ID EA ne 11 Protocolo para a determina o de Carboidratos Proposta de ensaios para validar o protocolo de determina o de Carboidratos Protocolo para a determina o de Prote nas Propostas de ensaios para validar o ensaio de determina o de Prote nas Protocolo para a determina o da S rie de S lidos Propostas de ensaios para validar o ensaio da s rie de s lidos Levantamento de m todos padronizados para a determina o da demanda bioqu mica do oxig nio DBO Testes para verifica o de acur cia e precis o do respir metro Oxitop Protocolo de uso do respir metro Oxitop Manual de uso do Oxitop para o laborat rio de Microbiologia Ambiental ICB USP Determina o da acur cia e precis o dos equipamentos na avalia o da efici ncia dos pr tratamentos pHmetro Turbidimetro Condutivimetro e Colorimetro 54 Anexo 1 Protocolo para a determina o de Carboidratos 55 Carboidratos M todo Fenol Acido Sulf rico Carboidratos s o determinados pelo m todo do fenol cido sulf rico utilizando a glicose como padr o de refer ncia Dependendo do comprimento de onda utilizado 350 a 600nm pode se determinar a quantidade de hexoses heptoses e demais a cares Referencias Dubois M Gilles K A Hamilton J K Rebers P A Smith F 1956 Colorimetric me
92. metro 3 pH metro 3 1 Introdu o O pH uma caracter stica de todas as subst ncias determinado pela concentra o de ons de Hidrog nio H determinado pela concentra o de ons de hidrog nio A medi o do pH feita pelo o m todo eletrom trico o princ pio b sico da medi o por este m todo a determina o da atividade dos ons de hidrog nio utilizando uma medida potenciom trica com eletrodos padr es de hidrog nio e um eletrodo de refer ncia Os conjuntos de eletrodos de vidro permitem somente medi es relativas a pH Al m disso seus potenciais est o sujeitos a terem pequenos desvios com rela o a valores ideais Portanto necess rio calibr los com solu es tamp o de valores de pH conhecidos o que far coincidir a indica o de pH do aparelho com os respectivos eletrodos Para fins de controle e compensa o do desvio recomendamos aferi los em intervalos de tempo regulares 108 3 2 Opera o do pH metro Aparatos utilizados pHmetro microprocessado QUIMIS Len os de papel Pisseta com gua destilada 2 Solu es padr o buffers de calibra o ex 6 86 e 4 01 Conectar ao aparelho o sensor de temperatura assim como o eletrodo de pH Retirar o envolt rio azul de prote o do eletrodo de pH e abaixar o anel esbranqui ado deste at que apare a um orif cio redondo no vidro do eletrodo Fazer estes passos com cautela Verificar a voltagem demarcada do
93. micro 5 5 ml macro Acuracia Boa Conveni ncia Excelente 66 Maiores interfer ncias Nenhuma Amido Black Este m todo trata da colora o de uma membrana de filtra o saturada de prote nas com Amido Black seguida de uma lavagem da mesma e leitura da absorb ncia a 630nm A principal vantagem a elimina o de interferentes dissolvidos atrav s da filtra o A desvantagem o excessivo n mero de passos at o resultado final Faixa 2 a 24 microgramas Volume 2 ml Acur cia Boa Conveni ncia Ruim Maiores interfer ncias Nenhuma foi reportada Colloidal Gold Faixa 20 a 640 nanogramas Volume 1 ml depende do tamanho da cubeta Acur cia Ruim Conveni ncia Ruim Maiores interfer ncias Bases Fortes 4 Experimentos Ser o realizados experimentos para validar o m todo de Bradford comparando seus resultados com o Biuret antes utilizado no laborat rio A extra o do EPS ser realizada conforme o protocolo em anexo 4 1 Material necess rio Ver protocolos 67 Anexo 5 Protocolo para a determina o da S rie de S lidos 68 S lidos em Suspens o Dissolvidos Fixos e Vol teis Standard Methods A classifica o dos s lidos feita segundo os processos pelos quais a amostra foi submetida As duas categorias principais dissolvidos e em suspens o s o de especial interesse para a avalia o de sistemas de membranas pois s o definidas atrav s do resultado de uma filtra
94. nto do projeto PRINCIPAIS ATIVIDADES DESENVOLVIDAS NO PERIODO Levantamento de literatura e revis o bibliogr fica FEED Defini o de plantas de cada sistema Defini o de fluxograma de opera o de cada sistema Defini o de par metros de opera o Valida o de protocolos de medi o de par metros Altera es no projeto devido a incompatibilidades de fabrica o Instala o do container para os prot tipo Constru o dos prot tipos 32 6 3 Desenvolvimento dos prot tipos Esta se o contempla a descri o de cada um dos sistemas projetados bem como os princ pios de opera o e o dimensionamento inicial dos prot tipos resultado dos trabalhos previamente descritos Como nenhum dos equipamentos desenvolvidos existe o grupo de trabalho buscou na literatura solu es semelhantes e tentou aproximar suas caracter sticas aos sistemas que seriam desenvolvidos O resultado foi um pr dimensionamento suficiente para o desenvolvimento de prot tipos que por sua vez fornecer o todas as informa es e caracter sticas importantes para o dimensionamento de plantas piloto Alguns dos resultados dos testes de bancada foram aplicados para refinar estes c lculos iniciais e confirmar as ordens de grandeza que foram adotadas 6 3 1 Prot tipo F
95. nto dos procedimentos padronizados existentes para cada uma das medidas Normas nacionais e internacionais foram consultadas Par metros sem normas espec ficas para avalia o tiveram procedimentos de estudo levantados e definidos com base na literatura cient fica internacional Levantados os procedimentos iniciou se a verifica o da adequa o de cada an lise s condi es de opera o e realidade de nossos sistemas Diversos ensaios laboratoriais foram realizados comparando se a gua bruta e a tratada por cada um dos modelos f sicos anteriormente desenvolvidos Este processo durou 11 semanas pois para alguns ensaios foi necess ria a aquisi o de reagentes e equipamentos incomuns ao laborat rio Em outros ensaios houve a necessidade de diversas etapas de ensaios modelagens e testes at a obten o de conclus es consistentes Os ensaios realizados pelos autores deste trabalho foram Determina o quantitativa de prote nas em biofilme Determina o quantitativa de polissacar deos em biofilme Extra o do EPS de uma solu o de biofilme a partir de resinas de troca i nica Determina o da demanda de oxig nio atrav s de m todos respirom tricos Determina o das fra es de s lidos na gua atrav s de m todos gravim tricos Determina o da acur cia e precis o de pHmetros na avalia o da efici ncia dos pr tratamentos e Determina o da acur cia e precis o de condutiv metro na avalia o da
96. o 2006 1 Objetivos Levantar os procedimentos padronizados dispon veis para a determina o da demanda bioqu mica de oxig nio DBO Analisar a aplicabilidade de cada uma das metodologias de determina o da DBO Verificar a confiabilidade e precis o de cada um dos m todos de ensaios Definir a melhor metodologia para medi o de DBO rotineira em sistemas ultrafiltra o em membranas biorreatores de filme fixo e filtros em espiral 2 Introdu o A Demanda Bioqu mica de Oxig nio DBO um teste emp rico no qual procedimentos padronizados de laborat rio s o usados para determinar a quantidade de oxig nio relativa em guas naturais efluentes dom sticos e industriais O teste de DBO empregado para determinar os n veis de polui o para avaliar cargas poluidoras e para avaliar a efici ncia de um determinado sistema de tratamento Pode se relacionar os valores obtidos no teste de DBO com os obtidos nos testes de DQO 3 M todos de determina o da DBO Os m todos dispon veis para se medir a DBO citados neste relat rio s o e a DBOS 20 de acordo com o Standard Methods SM e o M todo Respirom trico com a utiliza o do equipamento Oxitop Control System e e a infer ncia dos valores da DBO partir da correla o com as medidas de DQO demanda qu mica de oxig nio 3 1 M todo de determina o da DBO Teste de DBOS 20 5dias 20 C Protocolo SM 5210 B Princ pio do m todo grande part
97. o conhecido num condensador de refluxo do tipo Friedrichs Toda rea o catalisada por Sulfato de Prata Ag2S04 e calor Ap s a digest o o excesso de Dicromato titulado contra uma solu o de Sulfato Ferroso Amoniacal SFA Fe SO4 2 NH4 2 e assim determina se a quantidade de oxidante consumida na rea o tal quantidade ser expressa em termos equivalentes de oxig nio O tempo ideal para a digest o de 2 horas necess ria a adi o de Sulfato de Merc rio HgSO4 para que assim precipite o Cloreto de Merc rio HgC12 e n o haja interfer ncia no consumo de dicromato 4 Equipamentos e vidrarias Oxitop OC 110 Controller controle remoto 83 Oxitop C Measuring Heads cabe as de medi o e Oxitop S12 Stirrer misturador com capacidade para 12 frascos Incubadora termo regul vel ou sala climatizada e Oximetro Frascos de DBO Pipetas volum tricas e Bal es volum tricos B ckeres Erlenmeyer Bureta de 50mL Garraf o para gua de dilui o provido de sistema de sif o Chapa de aquecimento contendo condensadores Friedrichs e Bal o de fundo chato de 500mL P rolas de vidro para controlar ebuli o e Dispenser 5 Reagentes As quantidades indicadas s o apenas um par metro indicador para a prepara o de 1 litro de solu o ou a quantidade suficiente para uma calibra o de oximetro ou para uma amostragem com 12 frascos de DBO Verificar a
98. o da passagem das part culas ao longo do filtro 33 Figura 14 Fluxograma de opera o do Filtro em Espiral 34 Figura 15 Perfil isom trico do sistema do biorreator de filme fixo 37 Figura 16 Esquema de funcionamento do pacote de enchimentos 37 Figura 17 Esquema de funcionamento da seqii ncia de enchimentos 38 Figura 18 Fluxograma de opera o do Biorreator scccccessesssssssseseeee 39 Figura 19 Organiza o dos m dulos de membrana no tanque 41 Figura 20 Fluxograma do sistema de ultrafiltracad csccccscsssssssececseseees 42 Figura 21 Elemento de membrana e sua COMPOSICAD csesecsresccreesseseees 42 Figura 22 Fotografias da constru o das m quinas na f brica 49 NDICE DE TABELAS Tabela 1 Cronograma do projeto cccsssccssssscssssscsssccssscccsssssssssscsssssssssseees 31 Tabela 2 Dados do c lculo do dimensionamento do filtro c 36 Tabela 3 Par metros analisados e seus pontos de coleta ccececceseereese 46 NDICE DE ANEXOS Anexo 1 Protocolo para a determina o de Carboidratos 55 Anexo 2 Proposta de ensaios valida o do protocolo de Carboidratos 57 Anexo 3 Protocolo para a determina o de Proteinas cccccccssscssccssseeees 59 Anexo 4 Prop
99. o de uma pin a de Mohr e deixar esfriar em dessecador e Pesar e anotar o P2 C lculos e S lidos Totais P0 ST mg L A Po _ 1000 vol amostra L e S lidos Totais Fixos s al P P aa STF mg L 1000 volamostra L e S lidos Totais Vol teis STV mg L ST STF e S lidos em Suspens o Totais SST mg L Bm 1000 volamostra L e S lidos em Suspens o Fixos oe P P E SSF mg L _ 1000 volamostra L e S lidos em Suspens o Vol teis SSV mg L SST SSF e S lidos Dissolvidos Totais T2 P P0 SDT mg L _ _ 1000 volamostra L e S lidos Dissolvidos Fixos P P SDF mg L _ 1000 volamostra L e S lidos Dissolvidos Vol teis SDV mg L ST STF Daniel Brooke Peig daniel brookepeig com 12 06 2006 73 Anexo 6 Propostas de ensaios para validar o ensaio da s rie de s lidos 74 S lidos em Aguas 12 06 2006 Daniel Brooke Peig daniel brookepeig com Fone 11 9427 3974 1 Objetivos Levantar os procedimentos padronizados dispon veis para a determina o de res duos s lidos em suspens o na gua Analisar a aplicabilidade da metodologia padr o para determina o de s lidos em sistemas ultrafiltra o em membranas reatores de filme fixo e filtros em espiral Verificar a confiabilidade e precis o dos ensaios 2 S lidos em guas Em processos de tratamento e classific
100. o proveniente de todos os elementos filtrantes em opera o e inviabilizaria a an lise do produto de cada elemento individual como desejado A solu o apresentada pelo grupo foi o emprego de um recipiente acoplado ao tubo de permeado Um conjunto de duas v lvulas garantiria o redirecionamento dos fluxos sem o al vio das press es nos tubos Para avaliar a viabilidade desta solu o foi realizado um experimento no laborat rio com uma bomba de v cuo e frascos de vidro adaptados Alem de comprovar a efic cia da solu o foi poss vel determinar o volume ideal do recipiente em fun o da vaz o e da quantidade de gua necess ria para amostragem O terceiro desafio ainda nesta etapa do modelo conceitual de funcionamento do equipamento foi a forma com que seria realizada a retrolavagem A proposta inicial da equipe de engenharia da Perenne era utilizar duas bombas centr fugas uma de suc o e a outra de limpeza Periodicamente uma das bombas deveria ser desligada e a outra acionada O grupo em conversas com o Dr Mierzwa decidiu mudar esta configura o para apenas uma bomba A invers o do fluxo seria feita atrav s de v lvulas solen ide controladas eletronicamente por um painel O tipo de bomba selecionada para a instala o foi a perist ltica por ter a capacidade de bombear tanto ar quanto gua uma bomba centrifuga n o pode trabalhar a seco e tamb m pela capacidade de controle continuo de vaz o caracter stica interessante
101. oncentra o de componentes superior da gua de alimenta o Essa concentra o n o se trata de um problema relevante para a opera o de membranas de osmose reversa por m proporciona concentra o de cargas el tricas e aumento de nutrientes dissolvidos propiciando um ambiente favor vel para o dep sito de sais de microrganismos e o crescimento de biofilmes estimulando a precipita o de sais e o ac mulo de dep sitos de mat ria org nica e inorg nica 23 3 2 5 Controle de dep sitos em membranas Dep sitos formados na superf cie de membranas durante a opera o s o removidos periodicamente atrav s da execu o de rotinas de limpeza qu mica processo em que uma solu o qu mica cida b sica ou composta de detergentes circula pelos vasos eliminando parte da incrusta o Uma das defici ncias da limpeza qu mica que este processo tamb m degrada a superf cie das membranas reduzindo a sua vida til Muitas vezes quando a camada de dep sito sobre as membranas muito espessa ou de composi o muito complexa os procedimentos de limpeza qu mica n o permitem a remo o da totalidade de componentes dos dep sitos Eventualmente a membrana ficar colmatada de forma irrevers vel exigindo a sua reposi o O dep sito irrevers vel aquele que n o pode ser eliminado nas limpezas qu micas pode ser evitado atrav s da elimina o pr via de seus agentes causadores Este processo conhecido como pr
102. oossessossoossessossoossesss 7 3 3 2 Microfiltra o e ultrafiltra o ssessoesoessessoesoessessossosese 7 3 3 3 Tratamento biol giCo essesseessesccssecsoesocsscescoesccesecssessossoess 7 3 3 4 Condicionamento quU MICO essseseesseesoescocsseesoesocsscessescoeseeso 8 4 JUSTIFICATIVA cssisccssersssnissvcs soxtencdbsaassteasesensaasseuss sesse kenst estss ersen eei aS 10 AL Filtro enr CSpUn allcciascisecssivescedaatusicadivenedhadessesceiataccisateaicecsscactuanenqatacantee 10 4 2 Biorreator de filme FXO ccissceccsiiscscscassctecasssnccesassibedsceostsdeesssecsoensesas 10 4 3 Ultrafiltra o por suc o em membranas submersas 10 5 PLANO DE TRABALHO ssessoesocssessossoossessossocescssoesoossoessesooesocssessossosssesssse 11 5 1 Desenvolvimento dos ProtOtipOS ccesccsscccssscsssssssscseccssscssssssesees 11 5 2 Determina o de par metros e m todos de quantifica o 11 5 3 Opera o e coleta de dados e sesssesooeseesoesoossosssssoossosssesoossosssesoossoe 11 5 4 An lise dos resultados cccsccsssscosssscosscsccsscsseessossesssesssccsecrsesssossesces 11 6 DESENVOLVIMENTO DO PLANO DE TRABALHO 11 6 1 Estrat gia de desenvolvimento dos sistemas de pr tratamento 22 6 2 Cronograma do desenvolvimento do projetO csccccssccccsscceseees 31 6 3 Desenvolvimento dos ProtOtipOs scssscssrscsssccssscssscssss
103. operational criteria for biofilm reactors ver refer ncia que seguem os mesmos passos do Methods in Enzymology ver refer ncia por m com adapta es para o uso em Biofilmes e EPS 64 Os ensaios com comprimentos de onda iguais ou inferiores a 280nm Ultra Violeta devem ser feitos utilizando se cubetas de quartzo uma vez que o vidro e o acr lico funcionam como filtros para este tipo de radia o 3 1 An lises de Absorb ncia Absorb ncia a 280nm e 260nm Prote nas em solu o absorvem a luz ultravioleta com pico entre 280 e 200nm Amino cidos com an is arom ticos s o a principal raz o para a absor o a 280nm Liga es pept dicas s o respons veis pelo pico a 200nm Para reduzir a interfer ncia dos cidos nucl icos quando existem em pouca quantidade executa se tamb m uma medi o a 260nm e corrige se o resultado atrav s de uma f rmula e Faixa 20 mg a 3 mg e Volume Depende da cubeta de 200 mL a 3mL e Acuracia Ruim e Conveni ncia Excelente e Maiores interfer ncias Detergentes cidos nucl icos material particulado lip dios Absorb ncia a 205nm Pode se utilizar este tipo de medi o se houver uma contamina o excessiva por cidos nucl icos pois estes absorvem muito pouca radia o a 205nm e Faixa De 1 a 100 microgramas e Volume Depende da cubeta e Acur cia Ruim e Conveni ncia Muito boa e Maiores interfer ncias Detergentes cidos nucl icos material particu
104. orma o de pol meros extracelulares EPS O crescimento do biofilme o resultado do metabolismo dos compostos org nicos presentes na gua de alimenta o pelas c lulas do biofilme que os transformam em biomassa celular e em energia metab lica A estrutura de um biofilme geralmente permeada por canais de passagem de l quido C lulas presentes na gua de alimenta o tamb m podem se aderir ao biofilme pr formado contribuindo assim para o aumento da biodiversidade de organismos na estrutura O fluxo tangencial no canal de alimenta o pode causar o desprendimento de peda os do biofilme por meio da a o hidrodin mica do fluido Os pol meros extracelulares da matriz do biofilme formam uma camada gelatinosa que envolve os organismos do biofilme e garante a estabilidade e coes o mec nica desta estrutura biol gica Esta matriz tamb m protege os microrganismos em seu interior servindo de barreira a ataques qu micos e biol gicos O crescimento do biofilme causa o aumento da espessura da matriz de EPS sobre a membrana aumentando portanto a resist ncia de filtra o Os nutrientes e demais compostos da gua de alimenta o ao passarem pelo biofilme podem sofrer Ader ncia part culas em suspens o e c lulas podem ser fisicamente retidas no biofilme por meio de ader ncia ao EPS devido a for as de atra o cargas eletrost ticas do EPS e das part culas Transforma o o biofilme tamb m pode se utilizar dos
105. os com o objetivo de mensurar a efici ncia e performance de cada equipamento Um equipamento de osmose reversa instalado posteriormente ao pr tratamento desenvolvido vai permitir correlacionar a influ ncia dos par metros medidos com a performance da Osmose Reversa Cada um dos par metros controlados hidr ulicos ou de qualidade da gua s o listados a seguir juntamente com uma breve descri o e explica o da instrumenta o necess ria para sua medi o A Tabela 2 ilustra os pontos dos sistemas aonde ser o coletadas amostras de gua ou onde ser o instalados medidores para estes par metros Turbidez A turbidez tem como objetivo indicar a efici ncia na remo o de s lidos em suspens o A unidade padr o para a medi o da turbidez o NTU Unidades Nefelom tricas de Turbidez e o equipamento utilizado conhecido como turbid metro Carbono org nico dissolvido um indicador da quantidade mat ria org nica presente na gua dispon vel para o consumo microbiano Existem equipamentos espec ficos para sua determina o que se utilizam de raios ultravioleta UV e neste este ser utilizado o equipamento de TOC A avalia o do carbono org nico dissolvido permitir medir a efici ncia do biorreator na remo o de compostos causadores do dep sito biol gico Temperatura A temperatura al m de influenciar no metabolismo dos microrganismos causadores do fouling biol gico altera as caracter sticas f sicas d
106. ostas de ensaios valida o do ensaio de Prote nas 61 Anexo 5 Protocolo para a determina o da S rie de S lidos 66 Anexo 6 Propostas de ensaios valida o do ensaio da S rie de S lidos 70 Anexo 7 M todos padronizados para a determina o da DBO 75 Anexo 8 Verifica o de acur cia e precis o do respir metro Oxitop 81 Anexo 9 Protocolo de uso do respir metro OXitOP cccssccssssccssssecssssccsssees 87 Anexo 10 Manual de uso do OXit0p sscccsssccsssscssssccssscccsssssesescsssssceseecsees 90 Anexo 11 Determina o da acur cia e precis o de equipamentos 96 ABSTRACT RESUMO Neste trabalho foram desenvolvidos os projetos para um conjunto de prot tipos cujo objetivo aprimorar a qualidade de pr tratamento de gua de alimenta o para sistemas de osmose reversa Os objetivos deste pr tratamento s o a remo o de s lidos em suspens o da gua bruta redu o dos compostos causadores de dep sito biol gico para o aumento da vida til das membranas de osmose reversa e a redu o dos custos operacionais Os prot tipos servir o para gerar os dados b sicos de desempenho operacional para permitir o dimensionamento de plantas piloto dos sistemas Neste projeto foram desenvolvidos os planos para a constru o de tr s m quinas um biorreator de filme fixo para remo o de carbono org
107. r feita uma descri o detalhada do equipamento de ultrafiltra o por suc o em m dulos submersos Esta descri o ser dividida em cada componente que comp e o equipamento importante ressaltar que o objetivo deste sistema a remo o de s lidos em suspens o Eventualmente o equipamento tamb m poder funcionar como um reator de membranas neste caso adquire a capacidade de remover o carbono org nico e nutrientes da gua Sa da do permeado suc o gua bruta A Tanque Modulos de membranas Entrada de ar Figura 19 Organiza o dos m dulos de membrana no tanque 41 Linha de retrolavagem Tanque Agua Bruta Bomba de permeado Tanque Agua Tratada 7 Descarte ui V Linha de ar comprimido acuometro 7 Compressor de ar 1 Term metro Descarte Figura 20 Fluxograma do sistema de ultrafiltra o 6 3 3 1 O elemento e os m dulos de membrana submersos O sistema de ultrafiltra o baseia se no princ pio da reten o de part culas na superficie de uma membrana perme vel O elementos de membranas s o montados como placas cada placa constitu da de duas folhas de membranas coladas nas bordas e separadas por um espa ador tipo tela Figura 21 A fun o do espa ador evitar que as duas folhas bloqueiem a passagem de permeado quando sujeitas suc o Tubo de coleta de permeado 4 Elemento de membrana Espacador Membrana Moldura
108. r a 1 100 Limit pressure Ap limite a partir da qual o aparelho exibir as medi es realizadas Nao exibe Ap inferiores definida ou superiores O manual n o claro op o n o foi testada Check Show finished all Exibe cabe as de medi o conclu das ou todas info with report printout Selecione esta op o gt aproxime o controller a 5 cm da cabe a de medi o desejada Voc poder visualizar as informa es Serial number battery status next calibration date quando GLP ON Status free used defective No caso de Status USED ainda exibe Start date Final date sample number type and range of measurement Controller info with report printout Exibe os dados do Controller Cal test Teste de veda o das cabe as de medi o necess rio possuir o WTW test resource OxiTop PM WTW order number 209 333 Pneumatic test Teste de precis o de medidas das cabe as de medi o necess rio possuir o pneumatic test resource OxiTop PT WTW order number 209 334 Maintenance Erase finished samples Apaga medi es selecionadas no Controller Reset release Reseta as cabe as de medi o Restore data Se os dados forem perdidos essa fun o permite atualizar no Controller a informa o de cada uma das cabe as de medi o 101 Experimentos realizados para valida o Diversos testes foram realizados com o objetivo de analisar a influ ncia dos seguintes fatores nos valo
109. r o eletrodo de condutividade com gua destilada e Desligar o aparelho Deixar o eletrodo imerso em b quer com gua destilada 5 1 Color metro 5 1 Introdu o A cor de uma amostra de gua est associada ao grau de redu o de intensidade que a luz sofre ao atravess la e esta redu o d se por absor o de parte da radia o eletromagn tica devido presen a de s lidos dissolvidos principalmente material em estado coloidal org nico e inorg nico 5 2 Calibra o do aparelho e Pressione a tecla lt LIGA gt at a inicializa o do equipamento Aguarde 5 minutos para sua estabiliza o e Limpe a cubeta com um papel fino e absorvente e Insira uma cubeta com a rea o de branco gua deionizada alinhando a marca para frente na marca o indicativa e Tecle lt LIGA gt para fazer a leitura e Pressione a tecla lt CAL gt at que o display indique calibrar e na sequ ncia Cal Zero e lt Cal gt F Escala e Pressione a tecla seta para cima at o display indicar Memorizando Zero Em seguida aparecer 0 00 mg L Retire a cubeta e Insira a cubeta com um padr o de cor conhecido de 10 100 ou 500 unidades de cor Feche a tampa Pressione a tecla lt LIGA gt para fazer a leitura deste padr o e Pressione a tecla lt CAL gt at que o display indique Cal Zero e lt Cal gt F Escala e Tecle lt Cal gt F Escala e o display ir indicar o valor d
110. ra o do fluxograma Foram adotadas v lvulas do tipo agulha para todos os canais que exigissem ajuste fino das vaz es V lvulas do tipo esfera foram inclu das em drenos e locais aonde n o era necess rio um controle preciso de vaz o Finalizados os fluxogramas a Perenne encarregou se de elaborar das plantas construtivas O grupo deste trabalho cuidou da revis o de cada uma das vers es destes desenhos de modo a garantir que todos os instrumentos previstos fossem instalados corretamente Foram feitas cerca de 7 revis es at a vers o final dos desenhos Este processo tomou 20 semanas correspondendo a 48 do tempo no cronograma geral do projeto para 2006 28 Paralelamente iniciou se a etapa de defini o dos par metros de qualidade e performance que deveriam ser controlados em cada uma das m quinas Os autores deste relat rio em conjunto com os pesquisadores do ICB levantaram uma lista de todos os par metros que deveriam ser controlados para e Avaliar a remo o dos compostos causadores do fouling em cada um dos sistemas e Avaliar par metros de desempenho e produtividade dos equipamentos e Identificar a composi o e os causadores do fouling nas membranas de osmose reversa e Permitir a compara o dos novos sistemas com outros convencionalmente utilizados Permitir o dimensionamento das plantas piloto Ap s a defini o e aprova o em reuni es do grupo de todos os par metros iniciou se uma etapa de levantame
111. ra o ac mulo de material e a prolifera o de microrganismos 1 Estas membranas s o geralmente operadas atrav s de fluxo tangencial Figura 08 Nesta modalidade a solu o circula paralelamente membrana Parte da gua permeada atravessa as membranas e o restante incluindo os s lidos remanescentes s o arrastados e levados para fora dos filtros criando uma segunda sa da conhecida como concentrado ou rejeito FEED e MEMBRANE Figura 08 Filtra o tangencial Fonte ECC USA 2004 12 Existem diferentes tecnologias que utilizam a filtra o tangencial cada uma aplic vel a um tamanho distinto de part cula que se deseja remover Figura 01 As quatro principais s o listadas abaixo Fluxo tangencial em elementos espirais vaz o m xima de alimenta o vaz o m nima de concentrado para garantir a remo o do material retido pelo arraste hidr ulico 3 2 2 Dep sito em membranas O fen meno de dep sito em membranas conhecido em ingl s como fouling pode ser entendido como um ac mulo de material na superf cie de membranas e nos espa adores 16 muitas vezes pode ser irrevers vel Este ac mulo leva deteriora o f sica e qu mica das membranas pela abras o e oxida o das camadas polim ricas e o aumento das press es em virtude da maior resist ncia da gua em atravessar a membrana Tamb m comum o aumento da passagem de sais uma vez que a concentra o no interior dos m dulos p
112. ra prot ica A desvantagem a grande variabilidade e a quantidade de fatores que podem afetar o resultado como por exemplo a presen a de s lidos em suspens o ou compostos coloridos Nos m todos colorim tricos um conjunto de reagentes quando se ligam estrutura prot ica alteram suas caracter sticas de absor o da luz Utiliza se um espectrofot metro para medir esta altera o e inferir a quantidade de prote nas em uma amostra Possuem uma boa acur cia todavia podem ser influenciados por subst ncias qu micas como complexantes detergentes ou ainda o pH O ltimo tipo de quantifica o o gravim trico Estima se a quantidade de proteinas atrav s da diferen a de massa em um recipiente ap s a gua ter sido evaporada em dois est gios um a 95 C e outro a 105 C Este m todo acuraz apenas quando a solu o composta apenas por prote nas e n o costuma ser utilizado 3 M todos para a quantifica o de prote nas Existem diversas fontes na literatura com protocolos para a determina o de prote nas Todas os que utilizam como medida a absor o de um espectro de luz estimam os valores de concentra o baseando se em uma curva montada a partir da absorb ncia e de concentra es conhecidas A diferen a entre processos adotados se d pela quantidade de reagentes utilizados e o volume de amostras Para nossas experi ncias decidi utilizar os protocolos descritos no Handbook for analytical methods and
113. ral do equipamento testes de acordo com manual do fabricante e 3 amostras da raia 2 brancos 2 TSB e 2 amostras de gua com in culo e Teste de precis o do Oxitop uma rodada de experimento DBOS para averigua o da precis o de cada cabe a de medi o testes de acordo com manual do fabricante e 9 amostras com a Solu o Padr o de cido glut mico glucose e Teste padr o para DBOS teste 5210 do Standard Methods e 3 amostras para cada tipo de fonte e Teste padr o para DQO teste 5220 do Standard Methods e 3 amostras para cada tipo de fonte e Compara o dos resultados para uma mesma amostra nos 3 tipos de ensaios 8 Refer ncia Bibliogr fica e Standart Methods for the Examination of Water and Wastewater 1998 20th edition APHA Washington DC e Manual de Procedimentos e T cnicas Laboratoriais voltado para an lise de guas e esgotos sanit rio e industrial 2004 Laborat rio de Saneamento Prof Lucas Nogueira Garcez Escola Polit cnica da USP 86 Anexo 8 Testes para verifica o de acur cia e precis o do respir metro Oxitop 87 TESTES PARA VERIFICACAO DE ACURACIA E PRECISAO DO RESPIRAMETRO OXITOP Bruna de Sandre Oristanio oristaniobruna yahoo com Agosto 2006 1 Objetivos e Testar o repir metro Oxitop Control System de forma a definir o Protocolo para a utiliza o deste equipamento nas condi es do laborat rio de Microbiologia Ambiental do ICB USP e nos tipos de amostras ensaiadas
114. ras Tempo 5 dias Varia o de gua da raia V1 100m1 Influ ncia da Varia es maiores do que 2 C na temperatura Vt 300ml temperatura na temperatura de incuba o de incuba o Tempo 5 dias amostragem interferem na correta leitura do equipamento Varia o de DOs 0 0 V1 220ml Definir valores Nao possivel distinguir as Densidades 0 2 0 4 0 9 Vt 308ml m ximos e curvas de cada uma das DOs ticas e 0 18 m nimos de Valores muito pr ximos leitura Varia o de DO 0 12 Vl 220ml Definir valores Definida curva ideal de medi o Densidades 0 20 0 37 Vt 308ml m ximos e Para pseudomonas leituras ticas m nimos de adequadas apenas entre leitura 0 01 lt DO lt 0 10 103 Conclus es e coment rios sobre o m todo respirom trico com o Oxitop System Interfer ncias no m todo que alteram os resultados varia o da temperatura de incuba o montagem inadequada do experimento agita o de amostras volume ensaiado fundo de escala quantidade muito baixa ou muito alta de nutrientes ou c lulas da amostra Valor final da DBO obtido partir de muitas infer ncias Microorganismos consomem O gt Gera AP no interior do Schott gt Oxitop mede AP baseado na Press o atmosf rica fixa informada ao equipamento gt Oxitop estima volume inicial de O gt Oxitop estima consumo de O gt Oxitop multiplica AP por uma constante k obtendo o v
115. res de leitura do equipamento e temperatura de incuba o Tm e volume amostrado VI ideal e volume do frasco Vt ideal e agita o das amostras e sensibilidade da leitura de equipamento de acordo com a quantidade de c lulas encubadas valores m ximos e m nimos permitidos e acuracia do equipamento desvio de leitura em duplicatas de uma mesma amostra e tempo de leitura do equipamento tempo de incuba o 102 Segue abaixo uma tabela resumo de cada um dos ensaios realizados Tabela Condi es de ensaio Ensaio Tipo de Volumes Objetivo Resultados amostras amostrados Varia es do Solu o sem V1 100ml Acur cia das Desvio padr o m dio de x do Equipamento nutrientes Vt 304ml cabe as de fundo de escala Tempo 5 dias medi o Varia o de gua da raia VI 100 280 Sensibilidade Desvio padr o m dio de 5 do volumes 560ml do fundo de fundo de escala para Vt 300ml e Vt 128 320 escala de mais de 10 para Vt 500ml 622ml Utilizar Vt 300ml e V1 de Tempo 5 dias acordo com o range necess rio Varia o de gua da VI 100ml Valores Baixa concentra o de nutrientes concentra e raia Vt 304ml m ximos e ou baixa concentra o de c lulas s in culo Tempo 5 dias m nimos de n o apresentam leituras branco e leitura significativas TSB Comesem gua da raia V1 100ml Relev ncia da Confirmada a necessidade de agita o Vt 300ml agita o agita o das amost
116. ros cada Inicialmente as solu es ter o as seguintes caracter sticas e concentra es e Sulfato de alum nio 2 e Carbonato de s dio 2 e Hipoclorito de s dio 5 6 3 1 3 Sistema de Retrolavagem A retrolavagem prolonga a vida til reduzindo custos operacionais em compara o aos filtros cartucho convencionalmente utilizados no processo de pr tratamento de gua para o sistema de osmose reversa O sistema de retrolavagem opera com fluxo descendente sentido contr rio ao de filtra o e tem o objetivo de extrair as part culas que ficaram retidas no meio filtrante Sua opera o iniciada observando os man metros instalados na entrada e sa da do filtro Havendo o aumento da perda de carga estabelecida nas opera es iniciais com a planta piloto inicia se o processo de retrolavagem pelo tempo pr determinado Utiliza se neste processo a gua armazenada no reservat rio de gua tratada do sistema de filtra o As vaz es da opera o de retrolavagem ser o reguladas manualmente por 35 valvulas agulha individuais nos filtros observando seus respectivos rotametros A contra lavagem pode ser feita individualmente ou em grupo sendo possivel portanto a opera o de filtra o junto com a retrolavagem A vaz o pr determinada para a contra lavagem de 60 L h para cada filtro com previs o de 10 minutos de dura o podendo se alterar esta configura o de acordo com a performance observada 6
117. s amostras Daniel Brooke Peig daniel brookepeig com 12 06 2006 56 Anexo 2 Proposta de ensaios para validar o protocolo de determina o de Carboidratos 57 Carboidratos 30 05 2006 Daniel Brooke Peig daniel brookepeig com Fone 11 9427 3974 1 Objetivos Levantar os procedimentos padronizados dispon veis para a determina o de carboidratos e polissacar deos em amostras de gua Analisar a aplicabilidade da metodologia padr o para determina o de carboidratos em tortas de filtro e amostras de gua Verificar a confiabilidade e precis o dos ensaios 2 Quantifica o dos Carboidratos Existem dois principais grupos de m todos para a determina o de Carboidratos O primeiro deles a cromatografia e o segundo s o as an lises colorim tricas A cromatografia pode ser utilizada na identifica o dos diferentes a cares e suas propor es j as an lises colorim tricas ficam restritas a alguns tipos de monossacar deos como as hexoses e heptoses 3 M todos para a quantifica o de carboidratos O protocolo que pretendemos utilizar o de determina o das hexoses pelo m todo da rea o fenol cido sulf rico A curva padr o constru da baseando se em concentra es conhecidas de glicose e a leitura desta propor o dos carboidratos feita a 490nm poss vel realizar leituras em outros comprimentos de ondas e determinar outras fra es de a cares 4 Experimentos Ser
118. s Biom dicas da Universidade de S o Paulo procurou se utilizar um material filtrante de baixo custo e que possibilite a retrolavagem aumentando com isso a vida til dos filtros em espiral Foram testados diferentes tipos de material para o enchimento sendo identificado um produto que permitiu a manuten o de um fluxo elevado com boa efici ncia de filtra o Ainda de acordo com testes feitos em laborat rio foi observada a import ncia da utiliza o de uma tela como espa ador entre o enchimento do material filtrante O sentido do fluxo ascendente foi escolhido por possibilitar a maior contribui o das for as da gravidade para a filtra o contribuindo para o desempenho do sistema de filtra o Durante a etapa de desenvolvimento notou se a necessidade da utiliza o de um limitador nas extremidades internas do filtro a fim de evitar que o material filtrante se desloque fisicamente por efeito telesc pico quando o filtro colmatar Os principais par metros a serem medidos ser o a vaz o atrav s de um rot metro e a perda de carga por man metros localizados na entrada e na sa da do filtro em espiral A an lise da perda de carga atrav s dos medidores de press o permitir determinar o momento da retrolavagem A an lise da turbidez permitir quantificar o desempenho do sistema e avaliar a necessidade de melhoramentos 27 A segunda etapa do desenvolvimento do projeto foi a elabora o dos fluxogramas do processo
119. s e confrontar a vari ncia dos ensaios com os valores obtidos na refer ncia 4 1 Material necess rio Bomba de V cuo Balan a anal tica com precis o de 0 0001g Dessecador Estufa com temperaturas de opera o de 100 C a 180 C 2 C Forno mufla para a opera o a 550 C Para determina o de fixos e vol teis Pin a de Mohr Pin a simples e esp tula C psula de porcelana de 80mL de capacidade 77 Capsula de porcelana de 130mL de capacidade Kitassato Sistema de filtra o p membranas com 47mm de di metro Membrana de filtra o de s lica 1 2um 47mm de di metro Pipeta graduada e volum trica Becker Agitador magn tico gua destilada Whatman 934AH ou Millipore AP 40 ou ED Scientific Grade 161 ou Environmental Express Pro Weigh 4 2 Metodologia adotada Fonte das amostras e Agua bruta coletada na Raia Ol mpica da Cidade Universitaria Utiliza o de triplicatas Coleta das amostras no m ximo 2 horas antes da realiza o dos ensaios Ensaios a serem realizados com filtro de 1 2um e S lidos Totais a 105 C Standart Methods 2540B e S lidos Totais Dissolvidos a 180 C Standart Methods 2540C e S lidos Totais Suspensos a 103 105 C Standart Methods 2540D e S lidos Fixos e Vol teis Standart Methods 2540E O volume das amostras foi indicado na tabela abaixo e os equipamentos sofreram as seguintes modifica es em virtude da indisponibilidade no laborat rio
120. sistemas de pr tratamento projetados neste trabalho tem justamente o objetivo de sanar as defici ncias dos pr tratamentos convencionais levando redu o dos custos globais de opera o de sistemas de osmose e ao aumento da produtividade destas instala es com melhoria consider vel da confiabilidade operacional Cada dispositivo ser apresentado mais detalhadamente nos itens a seguir 20 4 1 Filtro em Espiral Uma opera o de filtra o consiste essencialmente em fazer passar gua por um dispositivo formado por uma ou mais camadas de materiais diversos conhecidos conjuntamente como meio filtrante Essa opera o visa obter como produto um fluido de maior qualidade ou seja livre de eventuais agentes poluentes como materiais em suspens o subst ncias coloidais e at bact rias A principal finalidade deste filtro retirar da gua afluente part culas coloidais e material em suspens o Sua constru o mais simples e barata em compara o aos filtros cartucho tradicionalmente utilizados em sistemas de osmose reversa O filtro em espiral tem como vantagem a capacidade de retrolavagem opera o que aumenta a vida til do elemento filtrante e reduz a quantidade de filtros descartados 4 2 Biorreator de filme fixo Trata se de um equipamento que remove biologicamente a carga org nica da gua de alimenta o Neste equipamento a gua bruta passa por diversos cestos preenchidos com material de suporte para
121. sor o de oxig nio na pequena coluna de gua n o h a necessidade da produ o de bolhas finas para absor o do ar na gua Dessa forma a solu o do grupo para a aera o com finalidade de mistura da gua foi a utiliza o de tubos perfurados instalados no fundo de cada uma das c maras Trata se de uma alternativa de baixo custo e que atende os prop sitos desejados Para a defini o da vaz o de ar necess ria para a mistura adotou se uma v lvula de controle para cada uma das tubula es de ar permitindo ensaios comparativos com diferentes valores de vaz o Os cestos que cont m o material de suporte tamb m deram origem a um projeto espec fico A necessidade de um valor fixo e conhecido para o volume interno do cesto al m da necessidade de remo o do enchimento para estudo microbiol gico e dimensional gerou o projeto de um cesto met lico com uma tampa na parte superior que permite seu f cil preenchimento ou retirada do material de enchimento Al m disso os cestos foram desenhados para possibilitar sua remo o e interc mbio de posi es ou seja o tanque do biorreator permite qualquer tipo de posicionamento e a varia o do n meros de cesto em opera o at o valor m ximo de dez cestos sequenciais 26 Filtro em espiral Nos filtros em espiral onde j se encontravam dispon veis diretrizes b sicas geradas nos trabalhos conduzidos no Laborat rio de Microbiologia Ambiental do Instituto de Ci ncia
122. sssccseeceees 32 6 3 1 Prot tipo Filtro em Espirall c csccssscsssscssscsssssssscseesees 32 6 3 1 1 Configura o do Sistema sccscscscsccecsssessees 34 6 3 1 2 Dosagem de qu micos ceccceeereeerersecerecesserssees 34 6 3 1 3 Sistema de Retrolavagem cecccceseercessercesse 35 6 3 1 4 Dimensionamento do filtro 35 6 3 2 Prot tipo Biorreator de filme fixO ccsscssscsssscseecees 37 6 3 2 1 Pacotes de enchimentOs ccscccccsscscsesecssscseees 38 6 3 2 2 Sistema de aera o cccccererrrerrerseeerseeraresos 38 6 3 2 3 Dimensionamento do biorreator 39 6 3 3 Prot tipo Ultrafiltra o por suc o em membranas 41 6 3 3 1 0 elemento e os m dulos de membranas 42 6 3 3 2 Sistema de aera o ecccceeceerereserreseseerereraneso 43 6 3 3 3 Sistema de retrolavagem ccscecceseeecessercessees 43 6 3 3 4 Fluxo Critic cescccescccsccseeececssieloadaccscccetecscescassedecusace 44 6 3 3 5 Dimensionamento da ultrafiltra o 44 6 4 Determina o dos par metros e m todos de quantifica o 45 6 5 Opera o e Coleta de dados ssessoesoessesoossosssesooesosssesoossosssessossosese 47 6 6 An lise dos resultadoS ssesessossesossossesocssesossossesossossesocsossosocssssossoe 47 7 DISCUSS O DE RESULTADOG sssss
123. sssssssssscsssasesssasssssnssessscsecscaceasensessenss 48 E CONCLUS O car aaa do ai a a 50 9 REFER NCIAS BIBLIOGRAFICAS sssssssssssssccsssesecsssseccnnecesssnseecenneeseees 51 10 ANEXOS cusiicusitecancorclocgesaceusteususouscdideea teessa seos a seon eisson essnee eoin ssoi 54 INDICE DE FIGURAS Figura 01 Remo o de particullas ccscccscssscsssssscsssssccscsssccssscecsssessecssesees 08 Figura 02 Fen meno da OSMm0se scscscscsscccscsssssssscsccescsscsccssscssseesseesenees 10 Figura 03 Processo de osmose reversa ccceeccererererrereecererereresencessnceraeesa 10 Figura 04 Elemento de membrana scccscsssscscsccsscsscsssesssscsesccesesssssssssees 11 Figura 05 Instala o dos elementos membranas ccecereesseeesmeessersseess 11 Figura 06 Fluxograma de uma m quina de osmose FeVersa cseccseceserees 11 Figura 07 Montagem de uma membrana de Osmose Reversa 12 Figura 08 Filtra o tangencial oeseessesooesosssessossosssesoossocssessossoessessossoessesssse 12 Figura 09 Etapas de desenvolvimento do biofilMme cssscscscsscecsessceeeee 13 Figura 10 Queda de produtividade na osmose reversa da Petrobr s 18 Figura 11 Aumento das press es de alimenta o em fun o do fouling 19 Figura 12 Desenho esquem tico do filtro em espiral cccccscsssssssccsssseees 33 Figura 13 Descri
124. stala o dos elementos membranas em s rie e um vaso de press o As setas indicam o fluxo da gua Module Membrane Element Pressure Vessel Concentrate Valve Concentrate Brine Reject Flow High Pressure Pump Permeate ProductWater Flow Semipermeable Membrane Figura 06 Fluxograma de uma m quina de osmose reversa 24 11 Em sistemas comerciais as membranas de osmose reversa s o dispostas na conforma o em espiral elementos O arranjo em espiral oferece a vantagem e permitir agregar uma grande rea de membranas em um pequeno volume e simplicidade de constru o e instala o No arranjo em espiral duas folhas de membranas s o unidas com uma tela em seu interior e suas laterais coladas A partir da s o enroladas ao redor de um tubo e separadas externamente por mais uma tela Figura 07 Uma das telas forma o canal de coleta de permeado a outra o canal de alimenta o Brine Seal Perforated Central Tube p ermeate concentrate Permeate Collection Material Membrane Feed Channel Spacer Outer Wrap Figura 07 Montagem de uma membrana de Osmose Reversa Fonte ECC USA 2004 O arranjo em espiral torna o sistema mais compacto e facilita a opera o a altas press es em virtude do formato cil ndrico dos m dulos Ao mesmo tempo esta configura o deixa espa os muito pequenos para a circula o de gua da ordem de d cimos de mil metro cria um ambiente prop cio pa
125. stes de qualidade de gua no Brasil a colet nea norte americana Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater publicada pela American Public Health Association American Water Works Association e o Water Environment Federation As informa es deste texto foram retiradas da 20 edi o de 1998 Existem 6 tipos de metodologias padronizadas diferentes para a avalia o e quantifica o dos s lidos em guas cada uma identificada por um c digo alfa num rico Os m todos de B at F de acordo com a refer ncia s o adequados para 75 medi es em guas superficiais e salinas bem como esgotos dom sticos e industriais at concentra es de 20 000mg L e 2540 B S lidos Totais resultantes da evapora o a 103 105 C O princ pio a evapora o de uma amostra bem misturada em uma estufa com temperaturas de 103 C at 105 C at que o seu peso esteja constante O resultado da compara o da massa c psula limpa e ap s a evapora o representa os s lidos totais As interfer ncias se d o atrav s de part culas grandes ou higrosc picas que ret m muita gua em virtude disso leos gorduras flutuantes e part culas maiores devem ser removidos antes do ensaio A refer ncia aponta como desvio padr o de 41 medidas o valor de 6mg L e 2540 C S lidos Totais Dissolvidos a 180 C Uma amostra bem misturada filtrada atrav s de uma membrana de fibra de vidro 1 2 micr metros padroniza
126. terminado de amostra e Transferir para a c psula previamente tarada e Deixar em estufa 180 2 C at peso constante 24 horas e Retirar a c psula da estufa com aux lio de pin a de Mohr e deixar esfriar em dessecador e Pesar e anotar o peso P1 Procedimento SM 2540 D S lidos em Suspens o Totais e Calcinar a membrana de filtra o umedecida dentro de uma c psula de porcelana de 80mL na mufla a 550 C 50 C por 15 minutos e Deixar resfriar em dessecador e Tarar anotando o peso PO e Retirar uma al quota de amostra anotar o volume e passar para um becker de 600mL e manter sob agita o e Retirar com bal o volum trico ou pipeta volum trica um volume pr determinado de amostra e Acondicionar a membrana tarada num sistema de filtra o usar pin as para manusear a membrana e Passar a amostra pelo sistema de filtra o e acionar o v cuo e Ap s o t rmino lavar com gua destilada as paredes do copo de filtra o 71 e Retirar a membrana com uma pin a e acomod la na c psula e Deixar em estufa 103 105 C at peso constante aproximadamente 2h e Retirar a c psula da estufa e deixar esfriar em dessecador e Pesar e anotar o peso P1 Procedimento SM 2540 E S lidos Fixos e Vol teis e Acondicionar os res duos dos m todos A B e C c psulas e membranas na mufla a 550 C e Manter a essa temperatura por aproximadamente 20 minutos e Retirar com aux li
127. thod for determination of sugars and related substances Anal Chem 28 350 356 Ilkka Miettinen e Gabriela Schaule 2003 Handbook for analytical methods and operational criteria for biofilm reactors v1 0 Material e Espectrofot metro e Agitador de v rtice e Glicose padr o e Fenol 5 massa volume em gua destilada deionizada e cido Sulf rico Concentrado ALTAMENTE CORROSIVO e Banho maria e gua destilada deionizada e Cubetas e acr lico estireno ou de vidro com ImL e Tubos de ensaio com tampa Procedimentos e Preparar as solu es de calibra o dissolvendo glicose em gua destilada deionizada em concentra es de 25 pg mL 50ug mL 100 ug mL 150 ug mL e 200 ug mL e Colocar 0 5mL de cada solu o em um tubo de ensaio e tampar e Colocar 0 5mL das amostras dissolvidas ou n o em tubos de ensaio e Na capela rapidamente adicionar 0 5 mL de fenol 5 em cada tubo agitar no v rtice adicionar 0 5mL de cido sulf rico concentrado e agitar novamente e As misturas devem ser incubadas por exatos 10 minutos a 30 C em um banho maria e Deixar esfriar por 5 minutos a temperatura ambiente e Medir em triplicatas a absorb ncia a 490nm Hexoses e Construir a curva padr o absorb ncia x concentra o de glicose e utilizar os valores para inferir as concentra es nas amostras Caso as leituras das solu es extrapolem a curva criar padr es mais ou menos dilu dos de glicose ou diluir a
128. to do projeto incluindo a concep o c lculos preliminares de dimensionamento de um sistema de pr tratamento de gua para plantas de osmose reversa composto de e Um biorreator de filme fixo e Um sistema de ultrafiltra o por suc o em membranas submersas e Um filtro em espiral Os equipamentos ser o projetados constru dos operados e otimizados tanto individualmente quanto de forma integrada para garantir e A m xima remo o dos compostos formadores de dep sitos fouling em membranas principal respons vel pela degrada o e redu o de produtividade dos sistemas de osmose reversa e Minimiza o de interfer ncias nos processos propiciando maior continuidade na forma de opera o dos sistemas de osmose reversa minimizando o n mero de paradas para manuten o e Minimizacao dos custos de opera o reduzindo gastos energ ticos de produtos qu micos ou de pessoal para manuten o e Minimiza o do uso de produtos qu micos anti incrustantes e outros 3 REVISAO BIBLIOGRAFICA 3 1 Sistemas de separa o por membrana O processo de membranas uma t cnica que permite concentrar e separar compostos de uma solu o sem o uso de calor 24 As part culas s o separadas de acordo com o seu tamanho molecular e formato atrav s da aplica o de press es e o uso de membranas especiais semiperme veis O emprego da tecnologia de membranas no tratamento de gua relativamente recente As primeiras uni
129. uinas projetadas diversas realiza es de sucesso foram atingidas ao longo deste projeto Em primeiro lugar deve se destacar a concep o elabora o dimensionamento e projeto executivo de tr s prot tipos inovadores de m quinas com a finalidade de pr tratar gua para Osmose Reversa um problema ainda sem solu o definitiva no mercado de tratamento de gua Deve se ressaltar que todo o projeto da id ia ao envio produ o dos prot tipos levou um ano e abordou a pesquisa das tecnologias mais recentes comercializadas no mercado internacional Todo o trabalho de engenharia focado na pesquisa de tecnologias dimensionamento e a defini o de instrumenta es de cada uma das tr s m quinas prot tipo foi realizado exclusivamente pelos tr s alunos autores deste relat rio Em segundo lugar deve se destacar a inovadora parceria entre a empresa Perenne e a Universidade O laborat rio de Microbiologia Ambiental do ICB da USP recebeu o fomento s pesquisas relacionadas este projeto atrav s dos investimentos da Perenne que em contrapartida teve a possibilidade de inovar iniciando uma nova fase de desenvolvimentos tecnol gicos na empresa gra as pesquisa e os bons resultados alcan ados por este projeto Finalmente os alunos autores deste relat rio adquiriram conhecimentos no relacionamento empresarial e na cria o de uma nova tecnologia englobando a negocia o de instrumenta o utilizada e altera es de equ
130. v s de medidores de press o individuais instalados na entrada e na sa da do filtro pH O pH um par metro que influencia diversas caracter sticas da gua de alimenta o Dentre elas a solubilidade de sais e a forma o de col ides O pH tem influ ncia na efici ncia do coagulante dosado nos filtros em espiral Condutividade A condutividade uma medida indireta da concentra o de sais dissolvidos no sistema quanto maior a condutividade mais sais est o dissolvidos na gua Este par metro muito utilizado no acompanhamento operacional de sistemas de osmose reversa Embora o objetivo do pr tratamento n o seja a remo o dos sais dissolvidos interessante monitorar sua evolu o ao longo do pr tratamento O condutiv metro o equipamento utilizado e apresenta os resultados em Micro Siemens por cent metro Vaz o de ar A vaz o de ar utilizada para otimizar os sistemas de aera o reduzindo o consumo de energia maximizando a limpeza das membranas de ultrafiltra o e garantindo a mistura completa e a satura o de oxig nio no biorreator Oxig nio dissolvido A quantidade de oxig nio dissolvido na gua ir permitir garantir a presen a de microrganismos realizadores de degrada o aer bia e ir determinar a necessidade ou n o da adi o de oxig nio na gua Sua medida ser feita atrav s de um medidor de oxig nio dissolvido Par metros biol gicos Ensaios de laborat rio permitir o car
131. x Raia 1 ax ae x TSB1 200 e Branco 2 Q 100 a 0 Inoculo 1 100 E Branco 1 200 Inoculo 2 O 0 54 1 08 1 63 2 17 2 71 3 25 3 79 4 33 4 88 e TSB2 Tempo dias Comentarios O ensaio foi realizado em sala com temperatura controlada por ar condicionado mas n o houve controle eficaz de temperatura o que interferiu nos resultados Apenas 2 frascos com maior concentra o de c lulas apresentaram resultados relevantes os demais frascos tinham baixos valores de nutrientes e c lulas impossibilitando leituras relevantes no equipamento 90 DBO mg l Ensaio 3 Varia es do Equipamento amostragem em 2h Ensaio 3 2h com agua destilada Tempo minutos Comentarios Tentou se realizar um teste com dura o menos extensa por m o tempo de amostragem de apenas 2h foi insuficiente para as condi es ensaiadas onde a varia o de temperatura teve maior interfer ncia Ensaio 4 Varia es do Equipamento solu o sem nutrientes Ensaio 4 Varia es do equipamento DBO mg l Tempo dias Comentarios Novamente outra sala com controle de temperatura por ar condicionado foi insuficiente para a estabiliza o das leituras Os pr ximos testes dever o contar com controle mais eficaz de temperatura 91 Ensaio 5 Varia o de volumes Ensaio 5 Varia o de Volumes

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