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https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/45967| Title: | Remoção de ferro e manganês de águas de abastecimento utilizando sistemas de filtração rápida descendente. |
| Other Titles: | Removal of iron and manganese from drinking water using rapid downward filtration systems. |
| ???metadata.dc.creator???: | FELIX, Sonaly Rodrigues. |
| ???metadata.dc.contributor.advisor1???: | RODRIGUES, Andréa Carla Lima. |
| ???metadata.dc.contributor.advisor-co1???: | COURA, Mônica de Amorim. |
| ???metadata.dc.contributor.referee1???: | BARBOSA, Dayse Luna. |
| ???metadata.dc.contributor.referee2???: | ARAUJO NETA, Diva Guedes de. |
| Keywords: | Metodologia de Superfície de Resposta;Delineamento Composto Central;Carvão Ativado Granular;Tratamento de água;Response Surface Methodology;Central Composite Design;Granular Activated Carbon;Water treatment |
| Issue Date: | 6-Mar-2026 |
| Publisher: | Universidade Federal de Campina Grande |
| Citation: | FELIX, Sonaly Rodrigues. Remoção de ferro e manganês de águas de abastecimento utilizando sistemas de filtração rápida descendente. 2026. 129 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil e Ambiental, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2026. |
| ???metadata.dc.description.resumo???: | A presença de metais como ferro e manganês em águas de abastecimento representa um desafio ao tratamento de água, devido aos impactos negativos na saúde pública, na estética da água e na eficiência dos processos de tratamento. A Barragem de Nova Camará, localizada em Alagoa Nova, Paraíba, é responsável pelo abastecimento de diversos municípios da região do Brejo Paraibano. Contudo, verifica-se a ocorrência sazonal de ferro e manganês no manancial, o que impõe desafios adicionais às etapas de clarificação e filtração no tratamento convencional. Diante desse contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar e otimizar o processo de filtração rápida descendente na remoção de ferro e manganês em águas destinadas ao abastecimento público, bem como de parâmetros auxiliares da água, como turbidez e cor aparente. Para isso, foram construídos sistemas de filtração em escala de bancada com diferentes combinações de meios filtrantes, incluindo areia, antracito e Carvão Ativado Granular (CAG). A otimização do processo de filtração foi realizada por meio da análise da influência da espessura do leito filtrante e da taxa de filtração, utilizando-se o Delineamento Composto Central (DCC), associado à Metodologia de Superfície de Resposta (MSR), abordagem estatística que possibilita a construção de modelos preditivos e determinação de regiões operacionais ótimas. Os resultados indicaram que o filtro constituído por areia e antracito apresentou remoção superior a 81,71% de manganês, sob condições ótimas de clarificação (pH 9,0, dosagem de PAC de 35 mg/L e cloro de 10 mg/L), com espessura de leito filtrante de 50 cm e taxa de filtração de 200 m³/m². dia. Todavia, a turbidez do efluente filtrado não atendeu aos limites estabelecidos pela Portaria GM/MS nº 888/2021. Por sua vez, os filtros contendo CAG atenderam ao limite de manganês em 50% das amostras analisadas, evidenciando as propriedades de filtração e adsorção desse material. Além disso, apresentaram desempenho satisfatório na remoção de turbidez, com valores entre 0,7 e 1,7 NTU. Verificouse que tanto a espessura do leito filtrante quanto a taxa de filtração exerceram influência significativa na remoção de ferro e manganês. Para os filtros contendo CAG, devido à predominância de mecanismos de adsorção, destaca-se a necessidade de estudos complementares relacionados aos fenômenos de transferência de massa. Por fim, conclui-se que a otimização da etapa de filtração rápida constitui uma estratégia importante para aprimorar sistemas de tratamento de água diante da presença de metais como ferro e manganês. |
| Abstract: | The presence of metals such as iron and manganese in drinking water sources represents a challenge for water treatment systems due to their negative impacts on public health, aesthetic water quality, and treatment process efficiency. The Nova Camará Dam, located in the municipality of Alagoa Nova, Paraíba, Brazil, is responsible for supplying water to several municipalities in the Brejo Paraibano region. However, the seasonal occurrence of iron and manganese in the source water has been observed, posing additional challenges to the clarification and filtration stages of conventional water treatment. In this context, the present study aimed to evaluate and optimize the rapid downward filtration process for the removal of iron and manganese in water intended for public supply, as well as auxiliary water quality parameters such as turbidity and apparent color. For this purpose, bench-scale filtration systems were constructed with different combinations of filter media, including sand, anthracite, and granular activated carbon (GAC). The optimization of the filtration process was carried out by analyzing the influence of filter bed depth and filtration rate using a Central Composite Design (CCD) associated with Response Surface Methodology (RSM), a statistical approach that enables the development of predictive models and the identification of optimal operational regions. The results indicated that the filter composed of sand and anthracite achieved manganese removal higher than 81,71% under optimal clarification conditions (pH 9.0, polyaluminum chloride (PAC) dosage of 35 mg L⁻¹, and chlorine dosage of 10 mg L⁻¹), with a filter bed depth of 50 cm and a filtration rate of 200 m³ m⁻² day⁻¹. However, the turbidity of the filtered effluent did not comply with the limits established by Brazilian drinking water regulation (GM/MS Ordinance No. 888/2021). In contrast, filters containing GAC met the manganese standard in approximately 50% of the analyzed samples, highlighting the filtration and adsorption properties of this material. In addition, these filters showed satisfactory turbidity removal performance, with values ranging from 0.7 to 1.7 NTU. It was also observed that both filter bed depth and filtration rate significantly influenced iron and manganese removal. For filters containing GAC, due to the predominance of adsorption mechanisms, further studies focusing on mass transfer phenomena are recommended. Finally, it can be concluded that the optimization of the rapid filtration stage is an important strategy for improving water treatment systems in the presence of metals such as iron and manganese. |
| Keywords: | Metodologia de Superfície de Resposta Delineamento Composto Central Carvão Ativado Granular Tratamento de água Response Surface Methodology Central Composite Design Granular Activated Carbon Water treatment |
| ???metadata.dc.subject.cnpq???: | Engenharia Civil Ambiental |
| URI: | https://dspace.sti.ufcg.edu.br/handle/riufcg/45967 |
| Appears in Collections: | Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental. |
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| SONALY RODRIGUES FELIX - DISSERTAÇÃO - (PPGECA) 2026.pdf1.pdf | 3.52 MB | Adobe PDF | View/Open |
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