Treatment optimization of greywater from the combined use of chemical coagulants

Paula, Heber Martins de; Fernandes, Carlos Eduardo

doi:10.1590/S1413-41522018169155

Heber Martins de Paula ^**Autor correspondente: heberdepaula@ufg.br

Universidade Federal de Goiás - Catalão (GO), Brasil.

Carlos Eduardo Fernandes

Universidade Federal de Goiás - Catalão (GO), Brasil.

*Autor correspondente: heberdepaula@ufg.br

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Figura 1 -
Valores médios das amostras coletadas (C1 a C4) para (A) turbidez; (B) pH; e (C) cloro residual.

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Figura 2 -
Gráfico de Pareto para verificação da redução de pH, por meio do delineamento composto central rotacional, para os dois coagulantes em estudo.

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Figura 3 -
Superfície de contorno para a variação de pH em função das variáveis independentes (a região referente à cor vermelha indica o pH acima de 5, que possibilita o uso para fins não potável).

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Figura 4 -
Gráfico de Pareto para as variáveis dependentes obtidas a partir do delineamento composto central rotacional para os dois coagulantes em estudo.

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Figura 5 -
Superfície de contorno para a variação da turbidez em função das variáveis independentes.

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Figura 6 -
Superfície de contorno para a variação do volume de lodo em função das variáveis independentes.

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Figura 7 -
Perfis dos valores preditos e a função de desejabilidade considerando todos os parâmetros analisados simultaneamente.

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Tabela 1 -
Variáveis dependentes avaliadas.

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Tabela 2 -
Classificação da desejabilidade global, de acordo com Harrington.

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Tabela 3 -
Parâmetros para reúso da água, segundo NBR nº 13969 (ABNT, 1997) e Sauthuk et al. (2005).

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Tabela 4 -
Classes e destinos ao reúso, de acordo com a NBR nº 13969 (ABNT, 1997ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). (1997) NBR 13969: tanques sépticos: unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - projeto, construção e operação. Rio de Janeiro: ABNT.).

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Tabela 5 -
Parâmetros de qualidade da água cinza.

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Tabela 6 -
Comportamento de floculação da água cinza em função da adição de sulfato de alumínio.

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Tabela 7 -
Comportamento de floculação da água cinza em função da adição de cloreto férrico.

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Tabela 8 -
Variáveis independentes e respectivos níveis.

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Tabela 9 -
Delineamento experimental e resultados encontrados.

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Tabela 10 -
Modelos de regressões polinomiais de segunda ordem ajustados para cada variável dependente.

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Tabela 11 -
Resultados preditos e obtidos após o tratamento para cada dosagem combinada de coagulantes.

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Tabela 12 -
Resultados preditos e obtidos após o tratamento proposto.

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(1)

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(2)

Variável	Parâmetro (unidade)
Y₁	pH
Y₂	Turbidez residual (UNT)
Y₃	Volume de lodo (mL.L^-1)

Desejabilidade	Descrição
1,00	Máximo em satisfação e qualidade (uma melhoria para além deste ponto não teria valor considerável)
1,00-0,80	Aceitável e excelente (qualidade incomum ou desempenho bem além do que está disponível no mercado)
0,80-0,63	Aceitável e bom (avanço em relação à melhor qualidade comercial)
0,63-0,40	Aceitável, mas pobre (qualidade é aceitável para os limites de especificação, mas a melhoria é desejável)
0,40-0,30	Limítrofe para as especificações mínimas ou máximas
0,30-0,00	Inaceitável (possível ocorrência de falhas)
0,00	Completamente inaceitável

Referência	Classes	Parâmetros
Referência	Classes	Turbidez (UNT)	pH	Cloro residual (mg.L^-1)	Coliformes fecais (NMP/100 mL)
NBR nº 13.969 ( ABNT, 1997ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS (ABNT). (1997) NBR 13969: tanques sépticos: unidades de tratamento complementar e disposição final dos efluentes líquidos - projeto, construção e operação. Rio de Janeiro: ABNT.)	Classe 1	<5,0	6,0 e 8,0	0,5 e 1,5	<200
	Classe 2	<5,0	-	<0,5	<500
	Classe 3	<10,0	-	-	<500
	Classe 4	-	-	-	<5000
(Sautchuk et al. (2005SAUTHUK, C.; FARINA, H.; HESPANHOL, I.; OLIVEIRA, L.H.; COSTI, L.O.; ILHA, M.S.O.; GONÇALVES, O.M.; MAY, S.; BONI, S.S.N.; SCHMIDT, W. (2005) Conservação e Reuso de água em Edificações. São Paulo: Prol.)	Classe 1	≤2,0	6,0 e 9,0	≤0,5	-
	Classe 2	-	6,0 e 9,0	-	≤1000
	Classe 3	<5,0	6,0 e 9,0	<1,0	<200/100 mL

Classes	Destinos (NBR nº 13969 - ABNT, 1997)
Classe 1	Lavagem de veículos e outros usos que requerem contato direto do usuário com a água, com possível aspiração de aerossóis pelo operador incluído chafarizes.
Classe 2	Lavagem de pisos, calçadas e irrigação de jardins, manutenção de lagos e canais para fins paisagísticos, exceto chafarizes.
Classe 3	Reúso na descarga das bacias sanitárias.
Classe 4	Reúso nos pomares, cereais, forragens, pastagens para gados e outros cultivos por meio de escoamento superficial ou por sistema de irrigação pontual.
Classes	Destinos (SAUTHUK et al., 2005SAUTHUK, C.; FARINA, H.; HESPANHOL, I.; OLIVEIRA, L.H.; COSTI, L.O.; ILHA, M.S.O.; GONÇALVES, O.M.; MAY, S.; BONI, S.S.N.; SCHMIDT, W. (2005) Conservação e Reuso de água em Edificações. São Paulo: Prol.)
Classe 1	Descarga de vasos sanitários, lavagem de pisos, fins ornamentais, lavagem de roupas e veículos.
Classe 2	Lavagem de agregados, preparação de concretos, compactação de solos e controle de poeira.
Classe 3	Irrigação de áreas verdes e rega de jardins, irrigação superficial e/ou com aspersores.

Parâmetro	Valor médio	Valor máximo nos documentos adotado como referência
Turbidez (UNT)	155,60*	<10
pH	7,10*	6,0 a 9,0
Cloro residual (mg/L^-1)	2,94*	<0,5
Coliformes termotolerantes (NMP/100 mL)	33,00**	<5000

Dosagens (mL.L^-1)	Amostras
Dosagens (mL.L^-1)	A1	A2	A3
4,00
8,00
12,00
16,00
20,00

Dosagens (mL.L^-1)	Amostras
Dosagens (mL.L^-1)	A1	A2	A3
2,00
4,00
6,00
8,00
10,00

Variáveis independentes		Níveis considerados das dosagens (mL.L^-1)
Variáveis independentes		-α	-1	0	1	+α
X₁	Al₂(SO₄)₃	0,0	2,7	9,3	16,0	18,8
X₂	FeCl₃	0,0	0,7	2,4	4,0	4,7

Ensaio	X₁	X₂	Y₁	Y₂	Y₃
1	1	1	5,4	14,3	117,6
2	1	1	4,6	11,9	147,0
3	1	1	3,5	56,2	137,2
4	1	1	3,5	57,0	137,2
5	-1	1	3,7	45,3	78,40
6	-1	1	4,2	45,2	117,6
7	-1	1	4,8	9,99	117,6
8	-1	1	3,4	46,0	196,0
9	0	1	5,6	12,4	39,20
10	0	1	5,5	11,0	19,60
11	0	1	5,4	11,5	19,60
12	0	1	5,5	11,2	39,20
13	0	1	5,5	11,2	39,20

Modelos ajustados	R² (%)
$Y_{1} = 4,07 + 0,26 - 0,016 x_{1}^{2} + 0,56 x_{2} - 0,24 x_{2}^{2}$	94,32
$Y_{2} = 37,43 + 7,20 x_{1} + 0,37 x_{1}^{2} + 2,87 x_{2}^{2}$	96,34
$Y_{3} = 0,91 - 0,06 x_{1} + 0,004 x_{1}^{2} - 0,48 x_{2} + 0,12 x_{2}^{2}$	94,88

Parâmetro	Água cinza	Predito ou modelado	Dosagem
Parâmetro	Água cinza	Predito ou modelado	1	2	3	4
Turbidez (UNT)	155,60	9,99	8,89	11,50	13,3	12,6
pH	7,10	5,60	5,20	5,70	6,10	5,90
Volume de lodo (mL.L^-1)	-	19,60	98,00	117,60	176,4	137,2

Parâmetro	Água residuária	Predito	Tratamento
Turbidez (UNT)	155,6	9,99	8,95
pH	7,10	5,60	5,20
Volume de lodo (mL.L^-1)	-	19,6	88,2
Cloro residual (mg/L)	2,94	-	0,42
Coliformes termotolerantes (NMP/100 mL)	33,0	-	0,00

[1] *Autor correspondente: heberdepaula@ufg.br

Brasil

Brasil

Treatment optimization of greywater from the combined use of chemical coagulants

ABSTRACT