Use of natural coagulants extracted from Moringa oleifera seeds and tannins as auxiliary in the filtrationin non-woven synthetic fabrics

Orientador: Jose Euclides Stipp PatermianiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Em pequenas comunidades e na zona rural, onde normalmente não há sistemas de abastecimento de água de forma sistematizada, alternativas devem ser criadas para promover melhoria na qualidade da água destinada ao consumo humano. O presente estudo avaliou o uso de dois coagulantes naturais (Moringa oleifera e tanino) aliados à filtração em mantas não tecidas com taxas de filtração típicas de filtração lenta (2 a 6 m3/m2 dia). Quatro equipamentos foram testados no processamento das sementes de Moringa oleifera. A existência de uma possível relação linear entre a turbidez da água a ser tratada e a melhor dosagem dos coagulantes também foi avaliada. O processamento das sementes de Moringa oleifera em equipamentos que removeram parte do óleo presente nas mesmas resultou em solução coagulante com maiores índices de eficiência na redução de turbidez e cor aparente. Para a Moringa oleifera estabeleceu-se uma relação linear entre dosagem de coagulante e valor da turbidez da água afluente, cujos valores se situavam na faixa de 18 a 80 NTU. Para o tanino não foi verificada a mesma relação. A utilização dos coagulantes naturais à base de sementes de Moringa oleifera e tanino como auxiliares da filtração apresentou elevada eficiência na redução de turbidez e cor aparente, com valores médios na faixa de 94,9% a 99,6%. Com a utilização do tanino verificou-se que variações nas condições operacionais durante a etapa de coagulação não influenciaram os resultados da filtração. Para a Moringa oleifera tais variações influenciaram na redução de turbidez e cor aparente após a filtração. A realização deste trabalho demonstrou que o uso de coagulantes naturais como auxiliares da filtração em mantas não tecidas apresenta potencial para utilização, no entanto, tal tecnologia deve ser aprimorada no sentido de reduzir a carga de sólidos da solução coagulante para que se tenha carreiras de filtração mais longasAbstract: Small communities and rural areas are not provided of systematized water supplying system commonly, and alternatives must be developed to improve the water quality destined to human consumption. This research work evaluated use of two natural coagulants (Moringa oleifera and tannin) associated to filtration in non-woven synthetic fabrics with filtration rate typical to slow sand filtration (2 to 6 m3/m2 day). Four equipments were tested on Moringa oleifera seeds processment. Existence of possible linear relationship between water turbidity to be filtered and better coagulants dosing also was evaluated. Moringa oleifera seeds processment done in equipments that removed part of present oil resulted in coagulant solution with higher efficiency indexes on turbidity reduction and apparent color. To Moringa oleifera was established a linear relationship between coagulant dosing and turbidity value of tributary water, which values was on range of 18 to 80 NTU. To tannin, same relation was not verified. Using of natural coagulants based of Moringa oleifera seeds and tannin as filtration auxiliars showed high efficiency on turbidity reduction and apparent color, with medium values on range of 94,9% to 99,6%. Using of tannin demonstrated that variations on operational conditions during coagulation step has not influenced on filtration results. In relation to Moringa oleifera test, variations has influenced on turbidity reduction and apparent color after filtration. This research work has demonstrated that use of natural coagulants as filtration auxiliars in non-woven synthetic fabrics shows potential to using, however, this technology must be improved objectiving reduction of solid load of the coagulant solution to obtain longer filtration runMestradoSaneamento e AmbienteMestre em Engenharia Civi

Application of coagulant of moringa oleifera using puches in water treatment

Orientador: José Euclides Stipp PaternianiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e UrbanismoResumo: Coagulantes naturais e sistemas de filtração em múltiplas etapas integram as tecnologias de tratamento de água indicadas para comunidades rurais ou isoladas. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar a potencialidade do uso do coagulante à base de sementes de Moringa oleifera na forma de sachês no tratamento de água por filtração. Sachês confeccionados com diferentes materiais (filtro de papel e geotêxtil sintético nãotecido com diferentes gramaturas), contendo 2,0 gramas de pó de sementes de Moringa oleifera, foram avaliados quanto à capacidade de dispersão de proteína e elevação da turbidez em água destilada ao longo de 24 horas. Posteriormente, em ensaios de clarificação de água com turbidez de 60,0 NTU foram testados sachês de filtro de papel contendo 0,6; 0,8 e 1,0 grama de pó em diferentes condições de dispersão (gradiente de velocidade de 10 e 20 s-1 por 30, 35 e 40 minutos). Em uma terceira etapa, sachês contendo 0,8 grama de pó foram testados em um sistema de filtração composto por pré-filtro ascendente e filtro lenta. Nos ensaios de dispersão da proteína constatou-se que os cinco tipos de sachês apresentaram potencial para uso, tendo sido adotado o sachê filtro de papel nas demais fases da pesquisa. Na sedimentação, verificou-se que os sachês contendo 0,8 e 1,0 grama de pó nas condições de dispersão 10 s-1 por 35 e 40 minutos e 20 s-1 por 30, 35 e 40 minutos não apresentam diferenças significativas quando comparados ao coagulante líquido. Nos ensaios de filtração houve diferenças significativas entre o uso do coagulante líquido e sachê no que se refere à redução de turbidez e cor aparente. Com o uso dos sachês o pré-filtro foi menos eficiente, tendo sido observadas reduções médias de turbidez igual 73,5% para o sachê e 82,5% para o coagulante líquido. No entanto, na filtração lenta a redução média de turbidez foi de 83,9% com o uso de sachês e de 60,2% para coagulante líquido. Para cor aparente foi constatado comportamento semelhante. Embora os sachês tenham apresentado potencial de uso quando se considera a redução de turbidez e cor aparente, a carreira de filtração teve menor duração nestes tratamentos. Desta forma conclui-se que o uso dos sachês pode ser recomendado, mas faz-se necessário o desenvolvimento de melhorias desta metodologia com o intuito de elevar a duração das carreiras de filtraçãoAbstract: Natural coagulants and filtration systems are suitable water treatment technologies in rural or isolated communities. This research aims to evaluate the potential use of the Moringa oleifera seeds in pouches as a coagulant for water treatment by filtration system. Pouchs made from different materials (filter paper and nonwoven fabrics) containing 2.0 g powdered Moringa oleifera seeds were evaluated for protein dispersion and increased turbidity in distilled water over 24 h. Subsequently pouches containing 0.6, 0.8, and 1.0 g powder were tested for clarification of water turbidity in the range of 60.0 NTU. The dispersion conditions were velocity gradient of 10 and 20 s-1 by 30, 35, and 40 minutes. In a third stage, pouches containing 0.8 g powder were submitted to the filtration system formed for one up flow gravel pre-filter and one slow sand filter. In the protein dispersion test, it was found that the five types of pouches showed great potential to be used in water treatments, and the filter paper pouch was adopted in the other stages of the present research. For the sedimentation test, no significant differences were observed for the pouches containing 0.8 and 1.0 g powder when compared to liquid coagulant in the following dispersion conditions: 10 s-1 for 35 and 40 min, and 20 s-1 for 30, 35 and 40 min. In the filtration experiments significant differences were observed for the liquid coagulant and pouches regarding the reduction of turbidity and apparent color. Although the up flow gravel pre-filter was less effective with the use of pouches, with an average reduction of turbidity of 73.5 and 82.5% for the pouches and liquid coagulant, respectively, the effluent of the slow filter presented lower turbidity, with an average reduction of 83.9 and 60.1% for the pouches and liquid coagulant, respectively. For the parameter apparent color, an analogous behavior was observed. Although the pouches showed great potential to be used considering the reduction of turbidity and apparent color, the filtration run was shorter. Thus it is concluded that the use of pouches may be recommended, but it is necessary to develop improvements of this method in order to increase the duration of filtration runDoutoradoSaneamento e AmbienteDoutora em Engenharia Civi