Abstract This paper explores the use of nanofiltration (NF) and Reverse Osmosis (RO) to remove the pharmaceutical Fluoxetine (FLX) from water. This substance can be found in rivers and lakes and requires studies involving the application of efficient technologies for its removal or mitigation. The study evaluated NF and RO membranes as an alternative to remove Fluoxetine from water. NF removed fluoxetine within the range between 50 and 60%, and RO demonstrated higher efficiency in removing the drug (98.8%). RO is a suitable method as a complementary treatment of water to ensure a lower concentration of FLX in water.

Resumo Este trabalho abordou o uso de Nanofiltração e Osmose Inversa para remover o composto farmacêutico fluoxetina de água. Essa substância pode ser encontrada em rios e lagos, demandando estudos que envolvam a aplicação de tecnologias eficientes na remoção e/ou mitigação destes compostos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a NF e RO como alternativa para remover Fluoxetina. A NF removeu a fluoxetina na faixa entre 50% e 60% e, por sua vez, a osmose inversa apresentou até 98,8% de remoção, demonstrando ser o método mais satisfatório nas condições experimentais analisadas. RO é um método adequado para complementar os sistemas de tratamento de água e garantir baixas concentrações de FLX em água.

Resumo Os shoppings têm um alto movimento de pessoas em locais compactos e, assim, geram águas residuais urbanas concentradas. Este estudo avaliou o desempenho do biorreator de membrana (MBR) como uma alternativa para o tratamento de águas residuais de shopping centers. Amostras de águas residuais sem tratamento prévio foram coletadas em um shopping de tamanho médio e apresentaram alta demanda química de oxigênio (DQO) próxima a 2.000 mg L-1. O MBR operou com pressão constante de 40 kPa durante 60 dias com idade do lodo de 30 dias. A concentração de biomassa foi de 3.738 ± 930 mg L-1 e o fluxo médio de permeado foi de 7,0 L h-1 m-2. A MBR conseguiu remover 91,2% e 97,2% da cor e turbidez, respectivamente. Além disso, a DQO foi removida em aproximadamente 90% e a demanda bioquímica de oxigênio (DBO) em 88%. Além disso, o MBR produziu uma remoção de fósforo perto de 50% e para o nitrogênio esse valor foi de 80%. O sistema MBR demonstrou ser um processo eficiente na remoção dos poluentes mantendo-se estável mesmo com a oscilação das características do esgoto bruto, apresentando grande potencial de aplicação no tratamento de esgoto de shopping centers e efluentes com altas cargas orgânicas.

Abstract Malls concentrate a large number of people in a relatively small area, and thus generate concentrated urban wastewater. This study evaluated the performance of a membrane bioreactor (MBR) as an alternative for the treatment of mall wastewater. Wastewater samples without any previous treatment were collected from a medium-size mall and showed a high chemical oxygen demand (COD) near 2,000 mg L-1. The MBR operated with a constant pressure of 40 kPa during 60 days with a sludge age of 30 days. Concentration of biomass was 3,738±930 mg L-1 and average permeate flux was 7.0 L h-1 m-2. The MBR was able to remove 91.2% and 97.2% of color and turbidity, respectively. Furthermore, COD removal was approximately 90% and biochemical oxygen demand (BOD) 88%. In addition, the MBR produced a phosphorus removal near 50%, and for nitrogen, 80%. The MBR system proved to be an efficient process for the removal of the pollutants, remaining stable even with the oscillation of the characteristics of the raw sewage, presenting great potential for application in the treatment of sewage from malls and effluents with high organic loads.

Resumo Neste trabalho, as características físico-químicas e o declínio de fluxo durante o processo de osmose inversa foram analisados. O declínio de fluxo foi avaliado utilizando-se resistências em série, os modelos de bloqueio de poro e um segundo modelo conjugado, que consiste na combinação de resistências decorrentes dos bloqueios de poro e do desenvolvimento da torta de filtração. A principal resistência encontrada foi a concentração por polarização, sendo que o processo foi principalmente influenciado pelo bloqueio completo de poros. O modelo conjugado foi capaz de predizer o declínio de fluxo do processo. Em relação às propriedades físico-químicas, a lactose, a proteína e os óleos e gorduras apresentaram uma retenção acima de 98%, demonstrando a eficiência do processo.

Abstract In this paper the physicochemical characteristics and the flow decline occurring during the reverse osmosis of skim milk, were analysed. The flow decline was evaluated using the resistances in series, the blocked pore models and a second conjugated model that combined the blocked pores with the development of a filter cake. The main resistance found was the concentration by polarization, which was mainly influenced by the complete blocking of the pores. The conjugated model was capable of predicting the flow decline of the process. With respect to the physicochemical properties, more than 98% of the lactose, protein, oils and fats were retained, demonstrating the efficiency of the process.

RESUMO O objetivo deste trabalho foi utilizar a ultrafiltração (UF) para o tratamento de água de chuva, ajustando seus parâmetros físico-químicos e microbiológicos para a potabilidade. Para tal, duas membranas de UF foram testadas em duas pressões diferentes para tratar água de chuva coletada em um prédio da Universidade de Passo Fundo (UPF). A água de chuva apresentou uma moderada concentração de sólidos suspensos, cor, turbidez, matéria orgânica e contaminação por coliformes e uma baixa concentração de nitritos, nitratos e sulfatos. As duas membranas de UF utilizadas (com diâmetro de corte de 4 e 50 kDa) permitiram o ajuste desses parâmetros à potabilidade, sendo que a membrana de 50 kDa de fibra oca apresentou fluxos superiores a 130 L.h-1.m-2 (a 2 bar). Logo, a captação de água de chuva e sua UF é uma promissora alternativa para um abastecimento descentralizado de água potável.

ABSTRACT The aim of this work was to use the ultrafiltration (UF) for the treatment of rainwater, adjusting their physicochemical and microbiological parameters for the drinking water quality. Two UF membranes were tested at two different pressures to treat the rainwater collected in a building of the University of Passo Fundo. Rainwater showed a moderate concentration of suspended solids, color, turbidity, organic matter and coliform contamination and a low concentration of nitrites, nitrates and sulfates. The two UF membranes used (with molecular weight cutoff of 4 and 50 kDa) allowed the adjustment of these parameters to the potability, and the permeate flux of hollow fiber (50 kDa) membrane was above 130 L.h-1.m-2 (at 2 bar). Therefore, rainwater harvesting and its UF is a promising alternative for a decentralized supply of drinking water.

O processo de limpeza da indústria de laticínios gera elevados volumes de efluente, chegando-se a produzir 10 L de efluente por litro de leite processado. A água do primeiro enxágue pode arrastar de 1% a 3% de sólidos de leite, representando custos de produção. A ultrafiltração pode ser utilizada para recuperar estes sólidos, visando reinseri-los no processo. O objetivo deste trabalho foi testar o processo de ultrafiltração utilizando-se duas membranas com diferentes geometrias (tubular e espiral), em diferentes condições de pressão e velocidade tangencial, para recuperar e concentrar estes sólidos do leite, buscando obter um composto lácteo passível de ser reutilizado. O processo foi avaliado e otimizado utilizando-se uma água de enxágue modelo (1,7 g.L-1 de leite em pó integral diluído em água potável), alimentada por um sistema de ultrafiltração tangencial, variando-se a pressão (98; 196 e 294 kPa para ambas as membranas) e a velocidade tangencial (0,79; 1,42; 2,23 m.s-1 para a membrana tubular e 0,15; 0,27; 0,44 m.s-1 para a membrana espiral), por meio de um planejamento fatorial 3². Usou-se como variáveis de resposta o fluxo permeado e as concentrações de proteína, óleos e graxas, lactose, fósforo e cálcio do permeado, bem como a Demanda Química de Oxigênio (DQO). A condição experimental otimizada para a membrana tubular foi obtida com a pressão de 294 kPa (elevando a rejeição de lactose, obtendo-se 562 mg.L-1 deste composto no permeado) e a velocidade tangencial de 2,23 m.s-1 (elevando o fluxo permeado, obtendo-se 93,2 kg.m- 2.h-1, e reduzindo a concentração de óleos e graxas para 39 mg.L-1 no permeado). Quanto à membrana espiral, a pressão e a velocidade tangencial exerceram efeito somente sobre o fluxo permeado (obtendo-se 34,8 kg.m- 2.h-1), não havendo efeito significativo sobre as demais variáveis de resposta. O processo realizado com essa membrana foi otimizado com a pressão de 294 kPa e 0,44 m.s-1. A rejeição de ambas as membranas foi superior a 70% para a DQO, 94% para proteínas e acima de 85% para gordura. A concentração da água de enxágue foi realizada com a membrana espiral, reduzindo-se o seu volume inicial em 34 vezes. O concentrado lácteo foi obtido com 2,3% de sólidos totais, 1,1% de proteínas e 0,9% de gordura. A ultrafiltração demonstrou ser um processo viável para a recuperação de sólidos lácteos na indústria de laticínios.

The cleaning process used in the dairy industry generates a great volume of effluent, engendering up to 10 L of effluent per litre of milk processed. The first rinsing water can carry off 1%-3% of the milk solids, representing production costs. Ultrafiltration can be used to recover these milk solids aiming to reinsert them into the process. The goal of this work was test two ultrafiltration membranes with different configurations (tubular and spiral) with different pressures and cross-flow velocities to recover and concentrate these milk solids, aiming to obtain a dairy compound capable of reuse. The process was evaluated and optimized using a model rinsing water (1.7 g.L-1 of whole milk powder diluted in tap water), fed to a cross-flow ultrafiltration equipment, varying the pressure (98; 196 and 194 kPa for both membranes) and cross-flow velocities (0.79; 1.42; 2.23 m.s-1 for the tubular membrane and 0.15; 0.27; 0.44 m.s-1 for the spiral membrane), using a 3² factorial design. The dependent variables were the permeate flow rate, the Chemical Oxygen Demand (COD), and the protein, fats and oils, lactose, phosphorus and calcium concentrations in the permeate. The optimized test conditions for the tubular membrane were obtained with a pressure of 294 kPa (raising the lactose rejection - 562 mg.L-1 of this compound in the permeate) and a cross-flow velocity of 2.23 m.s-1 (increasing the permeate flow rate - 93.2 kg.m- 2.h-1 and reducing the fats and oils concentration in the permeate to 39 mg.L-1). With the spiral membrane, the pressure and cross-flow velocity only affected the permeate flow rate (reaching 34.8 kg.m- 2.h-1) with no significant effect on the other dependent variables. The process carried out with this membrane was optimized with a pressure of 294 kPa and 0.44 m.s-1. The rejection of both membranes was higher than 70% for COD, 94% for protein and above 85% for fat. The model rinsing water was concentrated with the spiral membrane, reducing the initial volume 34 times. The dairy concentrate obtained had 2.3% total solids, 1.1% protein and 0.9% fat. Ultrafiltration was shown to be a possible process to recover milk solids in the dairy industry.

O trabalho objetivou testar duas membranas de ultrafiltração com diferentes tamanhos de poros (uma membrana espiral de polieterssulfona e corte de 5-8 kDa e uma membrana tubular de PVDF com corte de 30-80 kDa) para a recuperação de nutrientes do efluente de laticínios, procurando avaliar o comportamento de fluxo e a remoção de parâmetros de controle de poluição. Os resultados demonstraram uma remoção de DQO próxima de 75%, separando, no entanto, proteínas na faixa de 97% e gorduras na faixa de 91% a 93%. Os fluxos apresentados foram de 18 kg m-2 h-1 para a membrana espiral e 50 kg m-2 h-1 para a membrana tubular. O processo demonstrou que estudos posteriores poderiam tornar possível o reuso destes dois nutrientes em subprodutos lácteos.

The work aimed to test two different pore size ultrafiltration membranes (a spiral wound PES membrane, cut off 5-8 kDa; and another, a tubular PVDF membrane, cut off 30-80 kDa) to nutrients recovery from dairy effluents, looking up to evaluate the flux behavior and the pollution control parameters removal. The results have shown that COD removal is nearby 75%; however, proteins separation is near 97% and fats removal is in a range 91% - 93%. The fluxes were 18 kg m-1 h-1 for spiral wound membrane and 50 kg m-2 h-1 for tubular membrane. The process has shown latter studies could became possible the both nutrients reuse on dairy products.