Optimization of the use of natural coagulants in wastewater treatment using Rotational Central Composite Design

Authors

  • Igor Luz Gonçalves Universidade Federal de Viçosa, Campus Rio Paranaíba, Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil https://orcid.org/0000-0002-9800-9876
  • Frederico Carlos Martins de Menezes Filho Universidade Federal de Viçosa, Campus Rio Paranaíba, Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil https://orcid.org/0000-0003-4874-0254
  • Ed Carlo Rosa Paiva Universidade Federal de Catalão, Campus Rio Paranaíba, Faculdade de Engenharia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil https://orcid.org/0000-0002-8045-5894
  • Eduardo Beraldo Morais Universidade Federal de Mato Grosso, Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos https://orcid.org/0000-0002-8505-4133

DOI:

https://doi.org/10.18830/issn.1679-0944.n34.2023.22

Keywords:

Dairy wastewater, Moringa oleifera, Response Surface Methodology

Abstract

Contamination of water resources by industrial effluents represents a major environmental problem and, in Brazil, the dairy industry is one of the main causes of these problems. The composition of its effluent has a high amount of organic matter and nutrients and, therefore, it is necessary to treat them before disposal. This study aimed to optimize the treatment of synthetic dairy effluents, simulating the coagulation/flocculation process, through the application of a natural coagulant based on Moringa oleifera seed extract, using the Rotational Central Composite Design associated with the Surface Methodology response (MSR). The independent variables in the project were the fast and slow mixing times, the coagulant dosage and the concentration of pollutants. A mathematical model was established with an R² of 0.6, in which the significance of the pollutant concentration and coagulant dosage was proven. From the re-parameterization of the mathematical model, considering only these two variables, an adjustment of 74% was obtained. As a result, a removal efficiency of 94.9% of turbidity was obtained, demonstrating – in the first approximation analysis – a strong result for the use of a natural coagulant to remove turbidity from dairy effluents.

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Author Biographies

Igor Luz Gonçalves, Universidade Federal de Viçosa, Campus Rio Paranaíba, Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas, Departamento de Engenharia Civil

Engenheiro Civil pela Universidade Federal de Viçosa, campus Rio Paranaíba- UFV-CRP. Atualmente pesquisador na área de saneamento e tratamento de águas.

Frederico Carlos Martins de Menezes Filho, Universidade Federal de Viçosa, Campus Rio Paranaíba, Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil

Professor Adjunto do curso de Engenharia Civil da Universidade Federal de Viçosa, Campus Rio Paranaíba (UFV-CRP). Coordenador do Núcleo de Estudo e Pesquisa do Zoneamento Ambiental Produtivo (NEPZAP/UFV-CRP). Doutor em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental (2014) pelo Instituto de Pesquisas Hidráulicas (IPH) da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Mestre em Engenharia do Meio Ambiente (2007) e bacharel em Engenharia Civil (2005) pela Universidade Federal de Goiás (UFG). Atualmente é Pesquisador Associado e Docente Colaborador do Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos da Universidade Federal de Mato Grosso (PPGRH/UFMT). Têm experiência na área de Engenharia Civil e Engenharia Sanitária e Ambiental, atuando principalmente nos seguintes temas: modelagem hidrológica, manejo de águas pluviais, séries temporais e planejamento experimental.

Ed Carlo Rosa Paiva, Universidade Federal de Catalão, Campus Rio Paranaíba, Faculdade de Engenharia, Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil

Possui graduação em engenharia civil pela Universidade Federal de Viçosa - UFV, 1997. Mestrado Engenharia Civil, Saneamento Ambiental, UFV, 2008. Doutorado em Engenharia Agrícola, Recursos Hídricos e Ambientais, UFV, 2011. Professor Associado da Universidade Federal de Catalão (UFCAT). Professor permanente do Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil (PPGEC) da UFCAT. Atualmente sou coordenador do PPGEC. Tem experiência na área de Engenharia Civil, com Construção Civil, com compostagem em geral, tratamento de água, águas residuárias e resíduos sólidos, disposição no solo, uso racional da água, construções sustentáveis e conforto térmico e eficiência energética.

Eduardo Beraldo Morais, Universidade Federal de Mato Grosso, Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental, Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos

Doutor em Ciências Biológicas - Área de Concentração em Microbiologia Aplicada, pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho. Professor Associado II na Universidade Federal de Mato Grosso ministrando disciplinas no curso de Engenharia Sanitária e Ambiental. Foi coordenador do curso de graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental (2011-2012) e do Programa de Mestrado em Recursos Hídricos da Universidade Federal de Mato Grosso (2016-2019).Tem experiência na área de Recursos Hídricos, atuando nos temas: gestão integrada de bacias hidrográficas e tecnologias verdes e sustentáveis; e na área de Microbiologia, atuando nos temas: biodegradação de xenobióticos; biorremediação de solos e águas; biotratamento de águas residuárias e indicadores microbiológicos da qualidade ambiental.

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Published

2023-09-14

How to Cite

Luz Gonçalves, I., Martins de Menezes Filho, F. C., Rosa Paiva, E. C., & Beraldo Morais, E. (2023). Optimization of the use of natural coagulants in wastewater treatment using Rotational Central Composite Design. Paranoá, 16(34), 1–12. https://doi.org/10.18830/issn.1679-0944.n34.2023.22

Issue

Vol. 16 No. 34 (2023): January/June Edition

Section

Água e Mudanças Climáticas

License

Copyright (c) 2023 Paranoá

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