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Título: Tratamento da água da chuva por radiação ultravioleta usando energia fotovoltaica
Título(s) alternativo(s): Treatment of rainwater by ultraviolet radiation using photovoltaic energy
Autor(es): Santos, Francielle da Rocha
Orientador(es): Urbanetz Junior, Jair
Palavras-chave: Águas residuais - Purificação
Sistemas de energia fotovoltaica
Radiação ultravioleta
Águas pluviais
Sustentabilidade
Sewage - Purification
Photovoltaic power systems
Ultraviolet radiation
Rain-water (Water-supply)
Sustainability
Data do documento: 16-Mar-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: SANTOS, Francielle, Rocha. Tratamento da água da chuva por radiação ultravioleta usando energia fotovoltaica. 2018. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.
Resumo: A escassez, deterioração da qualidade dos mananciais e o aumento da demanda por água tem sido um problema tanto de países em desenvolvimento quanto de países desenvolvidos. Diante desse cenário o uso de fontes alternativas como captação e aproveitamento de água da chuva se mostra como uma solução factível. Em lugares remotos, sem abastecimento de água e energia elétrica o uso de um sistema de captação de água da chuva, com desinfecção ultravioleta e alimentado por um painel fotovoltaico isolado pode ser a solução para o abastecimento de água e energia. Contudo, o foco dessa pesquisa é utilizar esse sistema para desinfecção de água com fins não potáveis, ou seja, vasos sanitários e torneiras externas. Assim, neste trabalho é avaliado a eficiência do sistema fotovoltaico isolado e a qualidade da água da chuva após passar pela lâmpada germicida ultravioleta (UV). Para mensurar a qualidade da água foram feitas 13 análises no Laboratório de Tratamento e Potabilização de Água da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Foram realizadas análises de água da cisterna e após a passagem pelo sistema de desinfecção UV usando vazões diferentes para determinar qual seria mais viável para o sistema. Os parâmetros medidos foram pH, temperatura, cor, turbidez, sólidos totais dissolvidos e coliformes totais e termotolerantes. Esses parâmetros possuem padrões de uso de acordo com a NBR 15.527 de 2007 referente ao aproveitamento de água da chuva para fins não potáveis. Além dessas análises, uma amostra foi analisada em um laboratório da Companhia de Saneamento do Paraná (SANEPAR) referente a cisterna e a vazão máxima para os parâmetros de coliformes totais e termotolerantes. Os dados de pluviosidade e irradiação solar são coletados para determinar se o sistema alimentado por energia fotovoltaica é viável na cidade de Curitiba. A pesquisa mostrou que a cidade de Curitiba não possui uma estação seca, por isso as chuvas ocorrem ao longo do ano, e assim, o sistema se mantêm em funcionamento o ano todo. Os resultados para análise de água demonstraram que o sistema de desinfecção UV é eficiente, e nas vazões media e mínima tiveram melhorias de 100% na qualidade da água para coliformes. Essas mesmas vazões se encontraram dentro dos padrões estabelecido pela NBR 15527 de 2007. O sistema fotovoltaico isolado se mostrou eficaz para a desinfecção UV, pois os índices de irradiação foram factíveis mesmo no período de inverno, quando geralmente a irradiação solar é menor. As vazões máxima e média possuem o volume de água adequado para o uso em uma residência de até quatro pessoas. Entretanto, os valores da vazão mínima não supririam a cota diária para os vasos sanitários. Por fim, concluiu-se que o sistema autossuficiente, isto é, ligado a energia fotovoltaica funcionou de forma positiva durante todas as estações do ano demonstrando que a junção dessas três vertentes pode ser bastante benéfica.
Abstract: Scarcity, deterioration in the quality of water sources and increased demand for water have been a problem for both developing and developed countries. Given this scenario, the use of alternative sources such as rainwater harvesting and utilization is a feasible solution. In remote places, without water and electricity supply, the use of a rainwater harvesting system with ultraviolet disinfection and powered by an isolated photovoltaic panel can be the solution for water and energy supply. However, the focus of this research is to use this system for non-potable water disinfection, ie toilets and external taps. Thus, in this work the efficiency of the isolated photovoltaic system and the quality of the rainwater after passing through the ultraviolet (UV) germicidal lamp is evaluated. In order to measure water quality, 13 analyzes were carried out at the Water Treatment and Treatment Laboratory of the Federal Technological University of Paraná (UTFPR). Water analysis of the cistern and after the passage through the UV disinfection system were performed using different flow rates to determine which would be more feasible for the system. The measured parameters were pH, temperature, color, turbidity, total dissolved solids and total and thermotolerant coliforms. These parameters have standards of use in accordance with NBR 15.527 of 2007 regarding the use of rainwater for non-potable purposes. In addition to these analyzes, a sample was analyzed in a laboratory of the Sanitation Company of Paraná (SANEPAR) referring to cistern and the maximum flow for the parameters of total and thermotolerant coliforms. Rainfall and solar irradiation data are collected to determine if the system powered by photovoltaic energy is viable in the city of Curitiba. The research showed that the city of Curitiba does not have a dry season, so the rains occur throughout the year, and thus, the system remains in operation throughout the year. The results for water analysis demonstrated that the UV disinfection system is efficient, and at the mean and minimum flows had 100% improvements in water quality for coliforms. These same flows were within the standards established by NBR 15527 of 2007. The isolated photovoltaic system proved to be effective for UV disinfection, since the irradiation rates were feasible even in the winter period, when solar irradiation is generally lower. The maximum and average flow rates have the volume of water suitable for use in a residence of up to four people. However, the values of the minimum flow would not supply the daily quota for the toilets. Finally, it was concluded that the selfsufficient system, that is, connected to photovoltaic energy, operated in a positive way during all the seasons of the year demonstrating that the junction of these three slopes can be very beneficial.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3832
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