Study of different oxidants in surface water treatment applying ultrasound : determination of by-products via gas chromatography

Autor: Eric Augusto de Medeiros Rodrigues
Přispěvatelé: Medeiros, Maria Aparecida Carvalho de, 1961, Pozza, Simone Andréa, Trevizan, Luiz Roberto Pimentel, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Tecnologia, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Maria Aparecida Carvalho de Medeiros Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia Resumo: O uso do cloro nas etapas de pré-oxidação e desinfecção da água para fins de abastecimento público é amplamente utilizado, visado a oxidação da matéria orgânica natural (MON) e a inativação dos microrganismos patogênicos de veiculação hídrica, respectivamente. O Saneamento Básico, que utiliza este modelo tradicional de tratamento enfrenta um desafio no controle dos subprodutos de desinfecção (SPDs), que são compostos potencialmente cancerígenos gerados a partir da reação do cloro com a MON. Dentre os SPDs formados, existem dois grupos que são regulados pela Portaria de Consolidação nº 5 (2017): os trihalometanos (THMs) e ácidos haloacéticos (HAAs). Neste sentido, há uma necessidade de alternativas de pré-oxidação e desinfecção que substituem ou atenue a utilização do cloro como agente principal na etapa de pré-oxidação, favorecendo assim a minimização da formação destes subprodutos orgânicos halogenados. O objetivo deste estudo foi comparar o potencial de formação de THMs e HAAs em 7 (sete) condições de pré-oxidação: (i) cloro (NaClO); (ii) dióxido de cloro (ClO2); (iii) peróxido de hidrogênio (H2O2); (iv) ultrassom (US); (v) cloro conjugado com ultrassom (NaClO+US); (vi) dióxido de cloro conjugado com ultrassom (ClO2+US); e (vii) peróxido de hidrogênio conjugado com o ultrassom (H2O2+US). Adicionalmente, variou-se o pós-oxidante entre o NaClO e o ClO2. Este estudo foi realizado com a água bruta coletada na Estação de Tratamento (ETA) 3 e 4 da SANASA, na cidade de Campinas, que possui a captação no rio Atibaia. Para a visualização do tratamento de água como um todo, foram realizados análises dos parâmetros físico-químicos da água (pH, turbidez, condutividade, alcalinidade, absorbância no comprimento de onda de 254 nanômetros e cor) em três etapas do tratamento: após a coleta da água bruta, após a pré-oxidação e após a desinfecção, terminada estas etapas, foram quantificados os THMs e HAAs através de cromatografia gasosa (GC). O uso de Ultrassom (US) mostrou minimização significativa dos THMs gerados. Analisando-se os pré-oxidantes separadamente, a condição mais eficiente na minimização de TTHM foi a pré-oxidação com peróxido de hidrogênio conjugado com o ultrassom (H2O2+US), gerando somente 5,30 ?g L-1 e a condição mais eficiente na minimização de THAA foi a pré-oxidação com dióxido de cloro conjugado com o ultrassom (ClO2+US), gerando somente 14,20 ?g L-1. A pior condição foi com o hipoclorito de sódio (NaClO) que gerou 187,25 ?g L-1 de TTHM e 220,51 ?g L-1 de THAA Abstract: The use of chlorine in the pre-oxidation and disinfection stages of water for public supply purposes is widely used, aiming at the oxidation of natural organic matter (NOM) and the inactivation of waterborne pathogenic microorganisms, respectively. Basic Sanitation, which uses this traditional treatment model, faces a challenge in the control of disinfection by-products (SPDs), which are potentially carcinogenic compounds generated from the reaction of chlorine with MON. Among the formed SPDs, there are two groups that are regulated by Consolidation Ordinance No. 5 (2017): trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs). In this sense, there is a need for pre-oxidation and disinfection alternatives that replace or mitigate the use of chlorine as the main agent in the pre-oxidation stage, thus favoring the minimization of the formation of these halogenated organic by-products. The aim of this study was to compare the potential of THMs and HAAs formation in 7 (seven) pre-oxidation conditions: (i) chlorine (NaClO); (ii) chlorine dioxide (ClO2); (iii) hydrogen peroxide (H2O2); (iv) ultrasound (US); (v) ultrasound-conjugated chlorine (NaClO+US); (vi) chlorine dioxide conjugated with ultrasound (ClO2+US); and (vii) hydrogen peroxide conjugated to ultrasound (H2O2+US). Additionally, the post-oxidant was varied between NaClO and ClO2. This study was carried out with the raw water collected at the Treatment Station (WTP) 3 and 4 of SANASA, Campinas city, that has the catchment in the Atibaia River. To visualize the water treatment as a whole, analyzes of the water's physical-chemical parameters (pH, turbidity, conductivity, alkalinity, absorbance at 254 nanometer wavelength and color) were carried out in three stages of treatment: after collection of raw water, after pre-oxidation and after disinfection, after these steps, THMs and HAAs were quantified by gas chromatography (GC). The use of the US conjugation showed significant minimization of the THMs generated. Analyzing the pre-oxidants separately, the most efficient condition in minimizing TTHM was pre-oxidation with hydrogen peroxide combined with ultrasound (H2O2+US), generating only 5.30 ?g L-1 and the most efficient condition in minimizing THAA was pre-oxidation with chlorine dioxide combined with ultrasound (ClO2+US), generating only 14.20 ?g L-1.The worst condition was with sodium hypochlorite (NaClO), which generated 187.25 ?g L-1 of TTHM and 220.51 ?g L-1 of THAA Mestrado Ambiente Mestre em Tecnologia
Databáze: OpenAIRE
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