Relatório Tratamento de Água do Mar

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ 
ENGENHARIA AMBIENTAL E SANITÁRIA 
INTRODUÇÃO AO SANEAMENTO BÁSICO 
 
 
 
 
 
 
 
ALAN D’OLIVEIRA CORREA 
DIOGO MILANI 
MATHEUS KOPP PRANDINI 
 MAURÍLIO CARVALHO JR 
VINÍCIUS ROGEL P. DE OLIVEIRA. 
 
 
 
 
 
Relatório de Tópicos especiais - Dessalinização da Água do Mar em Pontal do 
Paraná 
 
 
 
 
 
 
 
Pontal do Paraná, 28 de Setembro de 2018. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Relatório de Tópicos especiais - Dessalinização da Água do Mar em Pontal do 
Paraná 
 
 
 
 
 
Relatório do seminário apresentado em aula na 
disciplina de Introdução ao Saneamento na 
Universidade Federal do Paraná como parte das 
exigências de avaliação na disciplina de Tópicos 
especiais do curso de engenharia ambiental e sanitária . 
Orientadora: Amanara Potykytã. 
 
 
 
Pontal do Paraná, 28 de Setembro de 2018. 
1. INTRODUÇÃO 
Água nossa essência 
A água, recurso essencial para a manutenção da vida no ecossistema do planeta Terra, 
destaca-se em relação a sua distribuição no planeta, sendo 97% para águas marinhas, 2,2% para 
geleiras e apenas 0,8% de água doce que pode ser viabilizada para o abastecimento público, o que 
acaba gerando uma devida preocupação sobre a sua utilização, no intuito da preservação dos 
recursos hídricos, já que são finitos e necessitam de resguardo, evitando o seu desperdício e 
contaminação (SPERLING, 1996). 
Sabendo sobre a sua natureza limitada e sobre a demanda requerida para o fornecimento 
de água para diversas regiões do Brasil, surge a Portaria Nº. 2.914/2011, que oferece as 
informações necessárias ao abastecimento de água, com os parâmetros de qualidade e 
regularidade, que também devem ser acessíveis para a população e compatíveis com a realidade 
local das comunidades junto aos seus presentes recursos (HELLER, 2006). 
Os fatores relacionados ao crescimento demográfico, econômico e a má gestão 
generalizada estão exercendo pressões intensas nas reservas cada vez menores de água do mundo 
(BARROS, 2008) 
Além da má gestão, pode-se dizer que um grande problema em relação à água doce, é sua 
qualidade, quando relacionada para fins potáveis, causando problemas ambientais e econômicos 
para todo o mundo. Segundo a World Health Organization (WHO), em 2015, cerca de 9% da 
população mundial não tem acesso à água potável e tampouco condições mínimas de saneamento 
básico. 
De acordo com a Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico 
(OCDE) e a Organização das Nações Unidas (ONU), aproximadamente 350 mil de pessoas em 
25 países diferentes, especialmente no Médio Oriente e em África, sofrem com a escassez de 
água, e este número vai crescer para dois terços da população mundial, em 52 países até o ano 
2025. 
Técnicas alternativas 
Segundo Carlon, 2005, a necessidade na busca de novas alternativas e tecnologias em 
decorrência da escassez de água potável em certas regiões ao longo do planeta. Dentre estas, 
surge a dessalinização da água do mar, com a busca de diversos países por este tipo de ciência, 
principalmente pelo fato de que a água do mar cobre o mundo cerca de 97% do globo. 
No Brasil, a dessalinização é muito comum no nordeste, como em regiões semiáridas, 
visando principalmente o tratamento de águas salobras de poços para o abastecimento de 
pequenas comunidades, tornando esta ação importante para a melhoria da qualidade de vida de 
seus habitantes (SANTOS et al., 2010; DIAS et al., 2012). 
Historicamente, a destilação tem sido o método de escolha para a dessalinização da água 
do mar, apesar do seu elevado custo de capital e de energia, o que torna este método apenas 
adequado para os países em que o combustível necessário para a destilação é relativamente 
barato, o não é o caso no Brasil. Como na maioria dos casos, os lugares de difícil acesso a água 
doce são lugares pobres, o sistema de destilação não é muito utilizado, devido ao seu alto custo 
de operação. 
Atualmente, a técnica de dessalinização mais utilizada no Brasil e no mundo é o de 
filtração por membranas utilizando osmose reversa (OR), o qual este precisa de um alto consumo 
de energia devido à pressão aplicada, que depende da concentração de sais da água bruta a ser 
tratada (CHARCOSSET, 2009). 
Osmose reversa 
A osmose reversa pode ser definida como o transporte forçado de uma solução contendo 
soluto, como alguns sais minerais, íons, elementos metálicos, para um solução com pouco ou sem 
a presença de soluto, através de uma membrana sintética semipermeável, ou seja, o processo 
ocorre no sentido de um maior gradiente de concentração, para um menor, pela membrana, 
através de um gradiente de pressão que impulsione a água para fluir neste sentido. É ideal que no 
procedimento haja o impedimento da passagem do soluto para a região que está sendo gerada, 
uma água com baixa ou nenhuma concentração destas substâncias (MACKENZIE, 2017). 
Pode-se notar o processo conforme a Figura 1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 - Esquematização do procedimento de separação por osmose reversa. 
 
Fonte - Tratamento de águas para abastecimento e residuárias: Princípios e práticas 
Na figura 1, é observado a aplicação de uma pressão sobre o líquido, definida como 
pressão osmótica que é a força motriz para a difusão, sendo geralmente designada como um 
gradiente de concentração. O material em excesso que fica retido sobre a membrana, é empurrado 
com o fluxo de solvente, indo diretamente para o fluxo de resíduos contendo os componentes 
impermeáveis. Com o acúmulo do fluído permeado na região determinada como canal permeado, 
o líquido tende a ser levado para um tanque de armazenamento ou próxima etapa do sistema. 
Membranas filtrantes 
De acordo com Libânio (2016), as membranas mais utilizadas podem ser classificadas: 
i) Membranas de Microfiltração: os poros possuem um diâmetro nominal entre 0,1~10 ​µm, aptas 
a remover cistos e oocistos de protozoários, bactérias, algas, cianobactérias, zooplâncton e óxidos 
de ferro e manganês; 
ii) Membranas de Filtração: são adequadas à separação de partículas de partículas entre 
0,001~0,02 µm e na remoção de substâncias como colóides, compostos orgânicos solúveis e 
vírus, variando o seu peso molecular entre 1000~2000 g/mol. 
iii) Membranas de Nanofiltração: remoção de diversos compostos químicos e íons, como e Ca+2 
responsáveis pela dureza. Peso molecular entre 200 e 1000 g/mol.g ,M +2 
iv) Membranas de Osmose Reversa: capazes de remover íons, sais dissolvidos e praticamente 
toda matéria orgânica, com peso molecular de corte inferior a 200 g/mol. 
Figura 2- Membranas filtrantes e seus constituintes comuns removidos. 
 
Fonte - Tratamento de águas para abastecimento e residuárias: Princípios e práticas. 
A composição das membranas varia com sua necessidade e aplicação de projeto, sendo a 
mais utilizada é oriundo de derivados de celulose e derivados de poliamida, onde o acetato de 
celulose (CA) é comercial, nãotolera temperaturas acimas de 30°C, tende hidrolisar com pH 
ácido menor que 3 ou alcalino maior que 8, passível à degradação biológica e desgasta-se com 
concentrações de cloro livre acima de 1 mg/L. 
As membranas de poliamida (PA) são geralmente resistentes à degradação biológica, são 
estáveis e resistem ao longo de um intervalo de pH de 3 a 11, não hidrolisando em água, no 
entanto, são mais suscetíveis à colmatação e não toleram o cloro livre em qualquer concentração. 
Como medida de comparação, as duas membranas em condições semelhantes de temperatura e 
pressão, onde as membranas de PA é capaz de fornecer um fluxo maior de água e com maior 
rejeição de sal, em relação às membranas de CA (MWH, 2005) 
Sistema adotado 
Para se ter uma boa eficiência no sistema de OR, é necessário um sistema de 
pré-tratamento da água salobra, como exemplo a utilização de um sistema de Ultrafiltração (UF). 
A membrana de UF tem porosidade de aproximadamente 0,10 mm que permite a retenção de 
partículas em suspensão e colóides. Um sistema de UF eficiente tem que apresentar um bom 
desempenho em termos de qualidade da água permeada e operação estável quanto à pressão 
(CHEN et al., 2015). 
A osmose reversa, em comparação com o processo de destilação gera uma quantidade 
menor de resíduos, denominado concentrado salino. Conforme o equipamento e as características 
da água salobra, a quantidade de resíduos pode variar entre 40 a 60% no total da água processada 
(PORTO et al., 2001). 
A qualidade da água pode ser representada através de diversos parâmetros e 
características como físicas, químicas e biológicas, processos que devem ser feitos na estação de 
tratamento e análise de água. Dos parâmetros físicos devem ser levados em consideração a cor, 
turbidez, sabor e odor, temperatura, dos parâmetros químicos pH, alcalinidade, acidez, dureza, 
ferro e manganês, cloretos, nitrogênio, fósforo, oxigênio dissolvido, matéria orgânica, 
micropoluentes inorgânicos e orgânicos e parâmetros biológicos uso de organismos indicadores, 
algas e bactérias decompositoras. 
Dado ao seus usos como abastecimento doméstico, industrial, irrigação, dessedentação de 
animais, preservação de flora e fauna, recreação e lazer, criação de espécies, geração de energia 
elétrica, navegação, harmonia paisagística e diluição e transporte de despejos. 
O sistema de dessalinização descrito neste trabalho, está em estudo pela Companhia de 
Águas do Paraná (SANEPAR), em parceria com pesquisadores da University of North Texas, 
University College London e da Universidade Estadual de Ponta Grossa (UEPG). O projeto 
piloto conta com as tecnologias de osmose reversa e luz ultravioleta, possuindo as funções de 
dessalinização e desinfecção da água. 
 
2. OBJETIVOS 
O objetivo deste trabalho foi trazer informações cruciais sobre novas tecnologias e 
metodologias sobre processos de tratamento de água, com as técnicas de osmose reversa e 
ultrafiltração, podendo demonstrar e proporcionar detalhamentos sobre o sistema piloto de 
dessalinização da água do mar, localizada na estação de tratamento de água da SANEPAR, em 
Praia de Leste, balneário da cidade de Pontal do Paraná, litoral. 
Demonstrado o cenário e os aspectos de saneamento da cidade de Pontal do Paraná, 
destaca-se a questão referente às águas servidas, e o seu tratamento, à água potável, em 
parâmetros de potabilidade, envolvendo todo o amparo técnico elaborado pelos pesquisadores 
deste projeto piloto, o qual utiliza a osmose reversa para a retirada do sal e luz ultravioleta para a 
desinfecção da água, mostrando a viabilização e implementação deste tipo de tecnologia para a 
cidade em seu futuro. 
 
3. METODOLOGIA 
Área de Estudo 
Praia de Leste é um dos 48 balneários que fazem parte do município de Pontal do Paraná, 
fruto do desmembramento do Município de Paranaguá. Situa-se no litoral do Paraná a uma 
distância de aproximadamente 100 km de Curitiba, tendo como atividades econômicas principais 
o turismo, comércio, pesca e artesanato. O município faz divisas ao Sul com o município de 
Matinhos, a Oeste com o Município de Paranaguá e a leste e norte é banhado pelo Oceano 
Atlântico, sendo a norte pela baía de Paranaguá (PREFEITURA MUNICIPAL DE PONTAL DO 
PARANÁ, 2015). Conforme a Figura 3. 
Figura 3​ ​​- Localização do município de Pontal do Paraná, litoral paranaense. 
 
Fonte: Adaptado de Secretaria do Estado do Turismo (2018). 
Considerando os dados do IBGE (2018), Pontal do Paraná possui uma área de 199,847 
km² e cerca de 26.636 habitantes. Porém, como característica da cidade e conforme o Conselho 
do Litoral (COLIT, 2004) está o contraponto entre população residente e população flutuante 
(domicílios de uso eventual). Essa movimentação de veranistas impacta de forma significativa na 
prestação de serviços básicos (FARIA et al. 2015). 
A água de abastecimento de Praia de Leste é proveniente do rio das Pombas, um afluente 
do rio Guaraguaçu. A captação está a aproximadamente 10 km de distância da ETA da Sanepar. 
O tratamento é do tipo convencional, que contempla as etapas de coagulação, floculação, 
decantação, filtração, desinfecção e correção de pH. 
Local de instalação do protótipo 
O sistema piloto de dessalinização foi instalado nas dependências da ETA de Praia de 
Leste, que pertence à Sanepar. Conforme representado na Figura 4, o sistema de abrandamento e 
OR foram montados dentro de um container fornecido pela empresa Permution. 
A captação da água do rio das Pombas para o sistema piloto foi feita pela tubulação 
adutora da ETA adaptada a uma mangueira. 
A coleta de água do mar foi realizada no Centro de Aquicultura Marinha e Repovoamento 
(CAMAR) da Universidade Federal do Paraná (UFPR) em Pontal do Paraná e encaminhada a 
Sanepar por meio de caminhão pipa. 
O sistema de alimentação foi composto por 3 tanques com capacidade de 10000 L cada, 
nos quais eram armazenadas água do rio das Pombas, água do mar e água salobra. Para obtenção 
da água salobra como água de alimentação do sistema de dessalinização, foi realizada a mistura 
da água do rio das Pombas com a água do mar, pela bomba de recirculação, atingindo uma 
concentração de SDT de 1500 (± 100) mg/L, devido à especificação do equipamento de OR. 
Hidrômetros na saída dos tanques de água do rio e de água do mar foram instalados para 
controlar o volume necessário para obter a água salobra com as concentrações desejadas de SDT. 
A partir do tanque de mistura, a água salobra era enviada para o sistema de ultrafiltração por 
bombeamento. 
A água salobra foi coagulada em linha com cloreto de polialumínio (PAC) e seguia para o 
processo de ultrafiltração com uma membrana de escoamento vertical ascendente. O permeado da 
UF era encaminhado para o sistema de OR composto por cinco membranas de escoamento 
horizontal. 
O sistema de dessalinização de água salobra operou por aproximadamente 3h por diadevido à capacidade de armazenamento de água. 
A rede da Companhia Paranaense de Energia (COPEL) supriu toda a energia necessária 
para os sistemas. 
Sistema de Osmose Reversa 
No sistema piloto de dessalinização da água do mar de Praia de Leste, foram utilizados a 
técnica de osmose reversa. A osmose reversa é o processo de separação do solvente de uma 
solução mais concentrada para uma mais diluída, por meio de uma pressão aplicada muito maior 
que a pressão osmótica, com isso a água passa por uma membrana semipermeável chegando no 
outro recipiente e o soluto fica no mesmo. No caso a solução foi a água do mar misturada com 
água do Rio das Pombas formando uma solução salobra, que submetida à uma pressão maior que 
30 atm que faz com que somente a água passe pela membrana chegando no outro recipiente como 
água pura, separando os sais das moléculas de água. 
 
Figura 4 - Sistema piloto de osmose reversa 
 
Fonte: Adaptado de PERMUTION (2016) 
 
Outra técnica utilizada no sistema de osmose reversa foi a luz ultravioleta, pode-se 
observá-la na Figura 4, ela foi utilizada no sistema para a desinfecção dos materiais genéticos 
(ácidos nucleicos) que são destruídos pela radiação ultravioleta quando a luz penetra as células. 
O sistema também conta com filtros de discos, sistema de abrandamento duplo e um filtro 
de cartucho, ele funcionou durante 3h diárias, durante vinte dias não consecutivos. Obtendo uma 
capacidade de geração de 1 m³ de água doce por hora. 
Foram analisadas amostras de água de nove pontos de coletas durante a primeira, a 
segunda e a terceira hora de operação. Para a avaliação de qualidade da água foram utilizados os 
parâmetros de sólidos dissolvidos totais, pH, condutividade, alcalinidade, turbidez, dureza total, 
cálcio, cloreto, cor aparente, coliformes totais e ​Escherichia​ ​coli​. 
Para avaliar a eficiência do sistema calculou-se a taxa de recuperação e o fluxo de 
filtração, além da pressão osmótica e potencial de oxirredução 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
De acordo com Moura et al. (2008), a água de alimentação é o elemento principal para a 
produção de água doce em sistemas de dessalinização e sua qualidade depende diretamente do 
tipo de fonte hídrica que abastece o sistema. 
 
Figura 5 - Variação dos parâmetros da água do rio, da água do mar e da água salobra. 
 
Fonte - ​BOVAROTI (2018)​. 
 
Ao analisar a Figura 5, observou que a cor aparente apresentou uma grande amplitude de 
variação (147,8 uH) para a água do rio e para a água salobra (132,7 uH). 
 
Eficiência de Remoção 
A figura abaixo apresenta a eficiência do sistema de dessalinização para a remoção global 
ou parcial em relação aos parâmetros de qualidade da água analisados. 
Pode-se observar a remoção total de sulfato, cor aparente, dureza total e cálcio no 
permeado da OR. A eficiência de remoção média de cloreto foi de 97,4%, e de 90,6% para a 
alcalinidade 
Figura 6 - Comparativo da eficiência de remoção média do sistema de dessalinização com relação à qualidade da 
água. 
 
Fonte - ​BOVAROTI (2018)​. 
 
No trabalho realizado por Almeida (2017), a eficiência de remoção média de SDT foi de 99,1%, e 
de 99% para o parâmetro de condutividade elétrica, valores muito próximos aos obtidos no 
presente trabalho. 
 
 
 
Parametros Operacionais 
A partir dos resultados da vazão média de entrada de água salobra na UF e das vazões 
média do permeado e do concentrado da OR, foi possível calcular a taxa de recuperação global 
do sistema. 
O sistema de OR produziu em média aproximadamente 1,1 m³/h de permeado e em média 
aproximadamente 0,6 m³/h¹ de concentrado salino. 
A pressão osmótica se manteve constante durante os dias de operação, próximo de 8 
kgf/cm² , indicando que não houve alterações na eficiência do tratamento. 
De acordo com a figura 5, a taxa de recuperação global mínima foi de 42,6% e a máxima 
foi de 57,4% durante os vinte dias de operação. Elasaad et al. (2015) obteve uma taxa de 
recuperação de aproximadamente 33%. 
No experimento de Almeida (2017), a taxa de recuperação do sistema de dessalinização 
por OR variou de 56,48 a 99,94%. Concluiu-se que os valores próximos a 100% coincidiram com 
a alteração da configuração do equipamento para obtenção de maiores volumes de permeado, o 
que não é recomendado pelo fabricante do sistema de OR. 
O cálculo da taxa de filtração foi baseado na área de filtração total das cinco membranas 
de OR (42 m² ). 
 
Figura 7 - Resultados médios dos parâmetros operacionais durante os dias de operação 
 
Fonte - ​BOVAROTI (2018)​. 
 
A taxa de filtração obteve média de 28,7 L/m²*h , atingindo a vazão de 1m³/h de 
permeado especificada pelo fabricante do sistema de OR, conforme a Tabela 14. 
O trabalho de Almeida (2017) apresentou média de 25,9 L/m²*h para o fluxo do 
permeado, também atingindo a vazão de permeado especificada pelo fabricante do equipamento 
de OR. 
A taxa de recuperação global (UF e OR) foi menor do que a parcial (OR) devido ao 
volume de água gasto para a limpeza das membranas de UF. 
 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
A utilização do coagulante cloreto de polialumínio obteve grande significância na 
remoção da cor aparente (98,6%) e (95,1%) de turbidez da água salobra após a membrana de 
Ultrafiltração (UF), mesmo sendo que a água salobra tenha tido alta variedade. A dosagem se 
diferenciou conforme o pH, cor aparente e turbidez da água de alimentação do sistema, obtendo 
valores médios de 14,7 mg/L. 
O sistema de Ultrafiltração removeu integralmente os coliformes totais e ​Escherichia coli 
da água salobra de alimentação, não havendo também à presença dos microrganismos no 
permeado da osmose reversa (OR), coletado logo após à etapa de desinfecção por ultravioleta. 
O sistema de osmose obteve 99,4% para sólidos dissolvidos totais e 99,3% de remoção 
para condutividade elétrica. A utilização de cloreto de polialumínio e de 15,3% de água salobra 
no sistema de OR diminui a concentração do pH da água salobra em 5,6% no ponto de 
ultrafiltração 2. Constatou-se uma média acima de 90% para remoção do sulfato e para o cloreto 
no sistema OR. 
O protótipo obteve uma taxa de dessalinização de 46,7%. O sistema operou em pressão 
média de 8,71 kgf/m². Produzindo um média de 1,1 m³/h de permeado e em média 0,6 m³/h de 
concentrado salino. O sistema de filtração produziu uma média de 28,7% L/m²*h, alcançando 
uma vazão de 1 m³/h de permeado, especificada pelo equipamento de OR. 
O sistema piloto de dessalinização foi eficiente quanto à qualidade da água dessalinizada 
na remoção de sólidos dissolvidos totais, condutividade elétrica, cor aparente, turbidez, sulfato, 
cloreto, alcalinidade total, dureza total, cálcio, coliformes totais e ​E. coli​. 
 
 
 
6. REFERÊNCIAS 
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Ambiental) - Universidade Estadualde Ponta Grossa - UEPG, Ponta Grossa, 2017. 
 
BARROS, F. G. N.; AMIN, M. M. Água: um bem econômico de valor para o Brasil e o mundo. ​Revista 
Brasileira de Gestão e Desenvolvimento Regional​​, Taubaté-SP, v. 4, n. 1, p.75-108, jan/abr 2008. 
 
BOVAROTI, Tatiane et al. Avaliação de um sistema de dessalinização de água salobra em escala piloto. 2018​. 
 
CARLON, Márcia Regina et al. Percepção dos atores sociais quanto às alternativas de implantação de 
sistemas de captação e aproveitamento de água de chuva em Joinville-SC. 2005. 
 
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