QUALIDADE E TRATAMENTO DE ÁGUAS (26)

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TRATAMENTO DE ÁGUAS POR FILTRAÇÃO POR MEMBRANAS. ESTADO DA ARTE.
Ribeiro, M.L.1 e De Luca, S.J.2
1- Instituto de Pesquisas Hidráulicas / UFRGS
 Email: ribeiro@if.ufrgs.br
2- Email: deluca@if1.if.ufrgs.br
RESUMO- Processos de produção de água para consumo humano e industrial por membranas
poliméricas tem-se expandido consideravelmente nos últimos anos. Recentes aplicações no campo da água
potável envolvem a Microfiltração (MF), a Ultrafiltração (UF) e os processos de membranas a baixas pressões. A
UF está se difundindo mais rapidamente, existindo no presente momento cerca de 30 estações de tratamento
registradas na França, com capacidades de 100 m3 a 55.000 m3 por dia. Isto mostra o potencial de aplicação da
UF. Esta técnica de tratamento tem sido combinada com pré-tratamentos convencionais tais como adsorção e
reatores biológicos, fazendo com que se torne economicamente competitiva com processos mais convencionais
para capacidade de produção maior que 100.000 m3 por dia. Este trabalho ilustra alguns usos do processo de
filtração por membranas comparados com processos convencionais, apresentando uma revisão do estado da arte
dos problemas enfrentados por instalações existentes que utilizam membranas no tratamento de águas
contaminadas.
PALAVRAS-CHAVES: Tratamento de águas; micropoluentes, membranas.
ABSTRACT. The number of production facilities for potable and industrial waters through polimeric
membranes has constantly increased in the last few years. Recent applications in the water industry involves
Microfiltration (MF), Ultrafiltration (UF) and low pressure membrane processes. The UF process is spreading very
fast in the water treatment field. About tirthy (30) water treatment plants of this kind, with capacities ranging from 100
to 50.000 m3/day, have already been deployed. Such a large number of facilities shows the potential market for UF
applications. The membrane techniques can be combined to classic pre-treatment schemes such as adsorption and
biological systems. These combinations allow membrane processes to be cost effective for flows up to 100.000
m3/day. The paper presents several approaches of the filtration processes trough polimeric membranes by
comparison to more classic water treatment technologies. A survey of the state of the art, regarging operational
problems found in existing membrane facilities, will also be shown.
INTRODUÇÃO
Desde os anos 60 , quando foram desenvolvidas membranas de acetato de celulose para a osmose
reversa, descobriu-se seu potencial no tratamento de águas e águas residuárias. Algumas destas aplicações
incluem desalinização, abrandamento, remoção de matéria orgânica natural (MON), remoção de pesticidas,
micropoluentes orgânicos e metálicos e remoção de nitratos. Desde então, muitos processos tem sido propostos
não somente para a desalinização mas também no campo da ultrafiltração e microfiltração. Atualmente, muitas
companhias de abastecimento de água da Holanda, Inglaterra, Estados Unidos, Austrália, Nações Árabes, Japão,
etc..., estão construindo várias instalações de filtração por membranas para a produção de água potável (HOFMAN;
KAPPELHOF; KRU, 1994).
Uma membrana é um filtro absoluto que elimina todos os compostos maiores do que seu peso molecular
de corte. Os processos de membranas mais apropriados para obter uma água de qualidade desejável, dependem
dos compostos a serem eliminados da água bruta. O emprego de filtração por membranas é dividido em quatro
categorias, de acordo com seus pontos de cortes. Estes são: Microfiltração (MF), Ultrafiltração (UF), Nanofiltração
(NF) e Osmose Reversa (OR). Os dois primeiros processos requerem uma pressão de serviço menor que 5 bars e
são principalmente aconselhados para separação sólido/líquido e eliminação de partículas. A UF detém partículas
minerais e orgânicas e partículas biológicas equivalente a algas, bactérias e vírus. Contudo, junto com adsorção
sobre carvão ativado em pó, (CAP), a UF pode também ser usada para eliminar moléculas orgânicas dissolvidas. A
Nanofiltração e a Osmose Reversa, por outro lado, podem deter partículas do tamanho de um íon. A NF é
normalmente usada para abrandamentos e, em parte, para desmineralizar água salobra ou pouco salina e a OR
para desalinizar a água do mar ou águas salobras.
UTILIZAÇÃO DE MEMBRANAS NA CLARIFICAÇÃO E NA DESINFECÇÃO
Com seu ponto de corte de 0,01 mm, as membranas de UF constituem-se numa barreira absoluta,
detendo todos os sólidos suspensos incluindo turbidez e microrganismos (protozoários, bactérias e vírus). Ao
contrário dos processos convencionais, a remoção é total sem ter que adicionar reagentes e independentemente
das variações na qualidade da fonte de abastecimento. A eficiência total da UF para desinfeção tem sido
amplamente pesquisada e demonstrada. ( JACANGELO et al.,1995 ).
Por comparação, processos de clarificação convencional (normalmente coagulação - floculação - filtração
e desinfeção) são de confiança e eficiência limitadas, dependendo da qualidade da fonte de água e das condições
de operação para a estação, isto é, concentrações dos reagentes, pH, temperatura, tempo de contato e de
parâmetros hidráulicos.
Em quase todos os trabalhos sobre membranas, tenta-se definir, a grosso modo, as diferentes
tecnologias de membranas utilizáveis em tratamento de água em função do tamanho dos poros das membranas e
do diâmetro médio das “partículas” que ocorrem nas águas naturais. Por exemplo, a microfiltração é aconselhada
para tamanhos entre 10 e 0,1 mm, a ultrafiltração para tamanhos entre 0,2 e 0,001 mm e a nanofiltração, para
tamanhos entre 0,01 e 0,0004 mm. Em conseqüência, da formação de subprodutos por desinfetantes / desinfeção,
está havendo uma preocupação maior pelas indústrias sobre a remoção de matéria orgânica natural (MON) das
águas brutas de abastecimento.
Três importantes opções na remoção de MON podem ser a coagulação/sedimentação, a adsorção sobre
carvão ativado granular (CAG), e a filtração por membranas. Destes três processos, a coagulação é o mais
amplamente usado nas águas industriais. Mas quando a coagulação não pode atingir a concentração adequada de
NOM ou controlar a formação de subprodutos, outras tecnologias tais como CAG e nanofiltração podem ser usadas
(JACANGELO et al, 1995).
A principal limitação do processo de ultrafiltração (UF) identificado no tratamento de água potável é o
entupimento da membrana. Embora a adsorção da matéria orgânica natural (MON) seja conhecida por causar um
entupimento irreversível, as condições de operação irão influenciar o grau de irreversibilidade do entupimento.
Estudos realizados por CROZES (1997) examinaram o impacto de vários parâmetros de operação sobre o
entupimento das membranas, incluindo fluxo ou a vazão, velocidade do concentrado nas fibras ocas, freqüência de
retrolavagem, e pressão da transmembrana.
Membranas de derivado de celulose, hidrofílicas, e membranas poliméricas acrílicas, hidrofóbicas, foram
usadas para conduzir estes testes. O teste piloto mostrou que o entupimento irreversível pode ser controlado, se o
entupimento reversível foi limitado durante o ciclo de filtração, pelo aumento da velocidade do concentrado,
reduzindo-se o fluxo, e com o aumento da freqüência de retrolavagem. Foi revelado que os parâmetros de operação
para o teste de membrana de UF, devem ser controlados para manter o aumento da pressão transmembrana
abaixo de um certo limite, aproximadamente 0,85 a 1,0 bar. Com isto, minimiza-se a taxa de entupimento
irreversível. Este limite para pressão da transmembrana foi confirmado empiricamente pelos dados compilados de
36 estudos pilotos. O ciclo de filtração aumentou consideravelmente, com o correto controle dos parâmetros
hidráulicos. Quando a pressão da transmembrana aumentou de 0,4 para 1,4 bar reduziram-se as perdas em cerca
de 50% (Crozes et al,1997).
Águas naturais aplicáveis a processo defiltração por membranas tem sido classificadas em função dos
problemas de qualidades a serem resolvidos:
n águas com turbidez variável e problemas de contaminação microbiológica;
n águas com pouca turbidez e cor;
n águas duras;
n águas contaminadas com micropoluentes específicos (pesticidas, solventes clorados, etc.) que podem
ocorrer em algumas das situações acima;
n águas superficiais que apresentem todos os problemas de poluição citados anteriormente e com
variabilidade na composição no tempo e no espaço.
Na primeira categoria listada acima, os problemas de contaminação estão relacionados com partículas; as
membranas são, então, usadas pela sua capacidade para clarificar e desinfetar a água. Processos que podem
estar associados com a filtração (coagulação, oxidação, adsorção) são utilizados para facilitar os processos de
membranas (micro ou ultrafiltração)
No caso de águas duras e/ou águas coloridas, os processos adequados de membranas são
respectivamente a nanofiltração e a ultrafiltração com baixo peso molecular de corte. Assim, nas três primeiras
categorias de águas citadas anteriormente, os processos de membranas são suficientes para a potabilização.
Por outro lado, nos casos onde as águas apresentam problemas de poluição orgânica aguda ou crônica,
ou acidentais, ou em algum caso mais complicado, as membranas sozinhas, não seriam satisfatórias para
resolver todos os problemas de contaminação. Então, torna-se necessário combinar os processos de membranas
com processos complementares (adsorção, oxidação, etc.) ou incluir a membrana na linha de tratamento completo
de água.
Muitas estações com membranas na Suécia usam Osmose Reversa e Ultrafiltração para aplicações
industriais tais como processos de separação de fase, alimentação de caldeiras e na produção de água ultra-pura
bem como aplicações marinhas, hemodiálises em hospitais, e desmineralização em laboratórios. Problemas com a
contaminação de água potável devido a intrusão de sais na água subterrâneas tem sido pesquisadas recentemente.
Os objetivos do trabalho realizado por Ericsson, e seus colaboradores, no desenvolvimento de tecnologias de
membranas incluem a recuperação de produtos, o reuso da agua, e a proteção ambiental, com muito trabalho
sendo focado sobre o processo da membrana pressurizada (ERICSSON; TRAGARDH, 1996).
A comparação de diferentes tipos de membranas de UF, incluindo membranas celulósicas acrílicas de
fibras ocas ou enroladas em espiral, e membranas cerâmicas ( com suporte de titânio) usando a coagulação como
um pre-tratamento, é apresentada na Tabela 1. No teste foi utilizado volume de 1 m3 e os THMs produzidos em
laboratório, após oxidação por cloro da água bruta, por 72 horas. Para os testes com vírus foi utilizada uma amostra
de 100L.
Verifica-se que, para uma qualidade equivalente de permeado (água produzida), as membranas de
celulose possuem melhor performance hidráulica.
As membranas celulósicas produzem fluxos duas ou três vezes maiores que as membranas orgânicas
além de um consumo de energia duas ou três vezes menor conforme apresentado na Tabela 2.
Tabela 1. Remoção de Compostos Orgânicos e de Microorganismos por Processos com Membranas
Água
bruta
UF Celulólisa UF Cerâmica MF Cerâmica MF polipropileno
Perme-
ado
Remo-
ção
Perme-
ado
Remo-
ção
Perme-
ado
Remo-
ção
Perme-
ado
Remo-
ção
Turbidez
(NTU)
0,5-2 0,1 0,1 0,2 0,2
COT(mg/L) 1-2 25% 40% 20% 40%
THM(mg/L) 0,2-0,4 20% 30% 15% 30%
Coliformes
totais
NMP/100 mL
106 0 6 UL 0 6 UL 0 6 UL 0 6 UL
Protozoários
(n/L)
103 0 6UL 0 6 UL 0 2 UL 103 3 UL
Vírus
(n/100mL)
106 0 4 UL 0 4 UL 104 2 UL 103 3 UL
Tabela 2. Processos de Membranas Aplicados na Clarificação de Águas Superficiais e Subterrâneas com
baixa Concentração de Matéria Orgânica:
Tratamento aplicado UF UF UF UF+Coagula
ção
MF+Coagul
ação
MF
Tipo de membrana Celulósi-
ca de
fibra oca -
0,01 mm
Acrílica
de fibra
oca
Polieter
sulfona
enrola-
da em
espiral
Tubular TiO2-
Zircone 0,005
mm
Tubular TiO2
0,2mm
Polipropileno de
fibras ocas 0,2
mm
Parâmetros
Fluxo (L/h/m2) (200C) 140 50 30 150-300 300-600 120
Pressão (bar) 0,6 0,4 2 1 1 0,5-1
Perda de água (%) 4 20 20 4 3 5-7
Freqüência:
Lavagem da membrana 2 até
6/ano
2 até
6/ano
12/ano 1/semana 1/semana 6 até 16/ano
Substituição da
membrana
5 anos 8 anos 8 anos 3-5 anos
Consumo de Energia
(KWh/m3)
0,26 0,51 1,08 2,61 -5,2 1,34 -2,67 1,5
Fonte: Anselme, 1994
A Ultrafiltração da água de um rio para a produção de água potável foi realizada com membranas de fibras
ocas em um sistema de filtração com membranas com fluxo cruzado com resultados promissores. O efeito do
material da membrana, as condições de operação e a qualidade da água do rio sobre o comportamento da UF foram
investigados. O fluxo permeado para membranas hidrofílicas de acetato de celulose (CA) foi muito maior do que
para membranas de polietersulfona (PES) hidrofóbicas, um fenômeno que foi explicado pelo entupimento da
membrana devido à adsorção de substâncias da água bruta sobre e nos poros da membranas. Para manter um
fluxo alto e estável, para a membrana CA, a pressão de retrolavagem deve ser maior que duas vezes a pressão de
filtração. Foi também demonstrado que uma remoção mais eficiente dos compostos orgânicos da água bruta pode
ser conseguida pela filtração da sujeira aderida à superfície da membrana (NAKATSUKA, NAKATE,
MIYANO,1996).
Para produzir um alto fluxo (300 L/h/m2), as membranas cerâmicas para ultrafiltração necessitariam ser
combinadas com a coagulação, numa dosagem de coagulante ótima, requerendo, ainda, alto consumo de energia
bem como freqüentes recuperações químicas (1 semana). Com membranas cerâmicas, os custos envolvidos são
duas vezes maiores que das membranas celulósicas de fibras ocas (US$0,21 /m3 ao contrário de US$ 0,1 / m3)
sendo o custo de investimento também duas vezes maior , como apresentado na tabela 3.
Tabela 3: Processos com Membranas para Clarificação de Águas Superficiais e Subterrâneas com baixa
Concentração de Matéria Orgânica . Comparação entre Custos de Investimentos e Operacionais.
Tratamento
Aplicado
UF UF + Coagulação MF +
Coagulação
MF
Tipo de
membrana
Celulósica de fibras
ocas - 0,01mm
Tubulares TiO2-
Zircone 0,005 mm
Tubulares TiO2
0,2 mm
Propileno de fibras
ocas 0,2 mm
Capacidade da
Estação (m3/h)
Custo
capital
(U$/m3/d)
Custo
O&M
(U$/m3)
Custo
capital
(U$/m3/d)
Custo
O&M
(U$/m3)
Custo
capital
(U$/m3/d)
Custo
O&M
(U$/m3)
Custo
capital
(U$/m3/d)
Custo
O&M
(U$/m3)
15 370 0,081 570 -
1042
0,22 a
0,50
387 -
714
0,13 a
0,29
275 0,14
150 246 0,081 523 a
1046
0,22 a
0,48
267 a
536
0,12 a
0,26
207 0,14
1000 204 0,072 505 a
881
0,22 a
0,48
261 a
532
0,12 a
0,25
O custo de vários processos de ultrafiltração e nanofiltração são comparáveis com o custo da separação
convencional líquido-sólido com ou sem adsorção sobre CAG para pequenas instalações. (WIESNER, et al.,1994).
Dados sobre a qualidade da água bruta, fluxo do permeado, recuperação, e sobre as dosagens químicas obtidos de
um estudo piloto foram usadas para calcular o custo de capital e o custo de operação para cada exemplo. Dados
da US-EPAforam empregados para estimar o custo do tratamento convencional. Todos os processos de
membranas calculados mostraram ter um custo por unidade de volume tratado comparável ou menor que o custo
do tratamento convencional para pequenas instalações.
APLICAÇÃO DE MEMBRANAS NO ABRANDAMENTO E NA REMOÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA DE
ÁGUAS COM BAIXA TURBIDEZ
Algumas águas brutas com baixa turbidez poderiam dispensar o pré-tratamento de clarificação. Por outro
lado, elas podem apresentar problemas de dureza, salinidade ou cor que são freqüentementeacompanhados por
alta concentração de matéria orgânica que poderia contribuir para a formação de-produtos durante o passo final da
cloração. E mais, algumas águas podem ser contaminadas com micropoluentes orgânicos, atacando os tecidos
das membranas.
Tem sido mostrado que membranas com peso molecular de corte menor do que 300 até 400-500 daltons,
são necessárias para remover 99% de dureza e 90% dos precursores de trihalometanos, respectivamente. Por outro
lado, uma membrana com corte entre 500 e 1000 Daltons foi suficiente para remover ácidos húmicos naturais
(Taylor,1984). A solução para problemas de dureza, micropoluentes, precursores de organoclorados e de cor,
reside no implemento de membranas com corte de 300, 500 até 1000 e 100.000 Daltons, correspondendo,
respectivamente, à nanofiltração, baixa ultrafiltração e ultrafiltração com membranas. Neste ultimo caso, uma
combinação com adsorção com carvão ativado em pó (CAP) poderia ser necessária.
 Abrandamento
A nanofiltração é usada principalmente nos Estados Unidos, em águas subterrâneas que contem poucos
sólidos suspensos, mas com alto nível de dureza total, cor e potencial para formação de THM e outros precursores
de sub-produtos da desinfecção. Estes tipos de águas são caracterizados pela concentração de sais totais de 2 ou
3 g/L e podem conter entre 5 e 20 mg/L de COT. As estações tem mostrado que a nanofiltração é conveniente, não
somente para remoção de dureza, mas também para eliminar matéria orgânica. A maioria das membranas usadas
para UF elimina compostos orgânicos com peso molecular acima de 400 daltons (Laine, 1997).
Resultados de estudos de abrandamento realizados por NF são mostrados na Tabela 4, que apresenta
dados de uma estação de 160 m3/d instalada em Palm Beach / Flórida e operando para uma taxa de conversão de
75%, com pressão de operação de 7,2 bars. A dureza total foi reduzida em 90%, isto é, de 316 para 24 mg/L como
CaCO3. Este abrandamento foi acompanhado de uma desmineralização parcial de STD (sólido totais dissolvidos)
que são reduzidos de 65% ( Anselme, 1994).
Hoje, a nanofiltração (NF) é reconhecida como uma alternativa válida para o abrandamento e a remoção
parcial de sais; neste método, é possível trabalhar com baixas pressões (5 a 10 bars) e com uma melhor taxa de
conversão do que OR (80-90%). Além disso, a NF remove mais do que 90% da matéria orgânica dissolvida que
corresponde a 95% da remoção de cor e de percursores de THM (Taylor, 1989).
Tabela 4: Qualidade da Água ( Subterrânea ) alimentada e do Permeado de uma Estação de
Abrandamento por Nanofiltração, com Capacidade de 160 m3/d. * Potencial de formação de THM (tempo de contato
de 7 dias com excesso de cloro)
Parâmetros Água de
alimentação
Permeado (%) Remoção
Alcalinidade
(mg/L de CaCO3)
238 85 65
Dureza total
(mg/L de CaCO3)
316 24 92
Cloreto (mg/L) 64 22 65
Sulfato (mg/L) 20 8 60
Sódio (mg/L) 54 38 30
Cálcio (mg/L) 114 9 92
Ferro (mg/L) 14 5 64
SDT (mg/L) 396 134 66
Cor (mg/L Pt) 38 2 95
COT (mg/L) 15,4 1,5 90
THM* (mg/L) 630 56 91
Fonte: Anselme, 1994
Membranas para nanofiltração tem sido pesquisadas emestudos com estações piloto como método
alternativo de remoção de matéria orgânica natural (MON). A Remoção de MON da água produzida resulta na
acumulação de espécies rejeitadas que podem entupir a membrana. A freqüência e a intensidade da limpeza, bem
como a vida útil da membrana, são importantes na otimização do processo, sendo importantes aspectos a serem
melhor investigados, para se saber qual a sua influência no entupimento das membranas. Estudos realizados por
Digiano, 1994 mostraram que a concentração e a composição da MON e a velocidade de fluxo de cruzado são
importantes fatores que afetam a taxa de entupimento; alem disso, o entupimento deve ser medido não somente
pelo o declínio do fluxo do permeado mas também pela qualidade da água permeada (DIGIANO, et al., 1994).
Remoção de micropoluentes
A filtração por membranas é uma técnica promissora par remover pesticidas e outros micropoluentes
orgânicos da água. A retenção dos compostos depende de sua natureza, sendo fortemente influenciada pelo
material aplicado na membrana, dependendo , também, da composição da água bruta e das condições de
processo, Hofman, et al., 1993, apresentou o primeiro experimento preliminar com estações pilotos para remoção
de pesticidas. A rejeição de seis pesticidas estão comparadas para quatro diferentes membranas de nanofiltração
sob condições similares. Grandes diferenças entre as membranas foram encontradas. O balanço de massas
indicou que não ocorreu adsorção significante dos pesticidas nos tecidos das membranas (HOFMAN, NOIJ,
CHIPPWRS, 1993).
Pesquisas na Holanda tem revelado que diferentes membranas de NF variam em eficiência na eliminação
de pesticidas (Tabela 5). Enquanto membranas Hydronautics PVD1 eliminam mais de 90% de todos os pesticidas
(triazinas, diuron, etc.), três outras membranas removem somente 50% de Diuron e 65 a 80% de simazina.
Tabela 5. Percentagem de retenção de pesticidas para uma taxa de conversão de 10% ( Concentração
na água bruta: 3-5 mg/L dos compostos )
Membranas /
Pesticidas
421 P2 NF 70 PVD1 S4610
Simazina 66 81 95 80
Atrazina 80 92 98 90
Diuron 45 55 90 56
Bentazon 96 95 98 99
Dinoseb 81 95 99 93
 Fonte: Laine,1997
O uso de NF como um processo de polimento, dá uma alto grau de eliminação de material orgânico, mas
geralmente necessita ser associado com a oxidação e/ou a adsorção para garantir uma remoção total de
pesticidas.
Uma alternativa para este tratamento de polimento é combinar adsorção com filtração por membranas. O
processo CRISTAL que é um tratamento combinado, usa UF com adsorção sobre carvão ativado, podendo com isto
eliminar altas proporções de matéria orgânica (Anselme, 1994). Este processo tem duas vantagens sobre a
nanofiltração: pode eliminar totalmente os pesticidas, e não retém sais. Além disto, pode ser aplicado diretamente
no tratamento de águas superficiais.
APLICAÇÃO DE PROCESSOS DE MEMBRANAS PARA TRATAMENTO DE ÁGUAS SUPERFICIAIS
COM ALTA CONCENTRAÇÃO DE MATÉRIA ORGÂNICA DISSOLVIDA.
Qualquer que seja o peso molecular de corte, a MF e a NF por membranas não podem ser aplicadas
diretamente para águas superficiais com alta concentração de matéria orgânica dissolvida, na produção de água
potável. A composição média deste tipo de água superficial apresenta turbidez média de 10 NTU com picos
eventualmente maiores que 50 NTU, um grande número de bactérias, vírus e microrganismos, uma alta
concentração de matéria orgânica (COT de 3 a 6 mg/L) , absorção em UV - 254 nm, e potencial de formação de
THM entre 150 a 300 mg/L. Frequentemente, verifica-se a ocorrência de micropoluentes em altas concentrações,
pesticidas ou solventes clorados, gerando problemas de odor e sabor. Altas e variadas concentrações de amônia
(0,5 mg/L) e algum conteúdo mineral também são encontrados.
No caso de contaminação por micropoluentes, as tecnologias de membranas são combinadas com
tratamentos convencionais como oxidação, floculação, coagulação ou adsorção sobre carvão ativado.
Somente uma combinação de tratamento como oxidação + coagulação + adição de carvão ativado
pulverizado + microfiltração torna possível a remoção de diferentes compostos orgânicos em uma água superficial
(matéria orgânica natural, micropoluentes, precursores de trihalometanos , compostos causadores de odor e sabor)
e pode produzir uma água tratada cumprindo os padrões de potabilidade, fornecendo um eficiente processo de
desinfeção final. A Figura 1 mostra a qualidade do permeado ( água tratada ) nos diferentes tratamentos para
remoção de matéria orgânica por processos de MF (Tabela 6).
TABELA 6. Processo de MF cerâmica aplicado em tratamento de águas superficiais : Condições
Hidráulicas de operaçãoTratamento
Aplicado
MF Coagulação + MF Oxidação + Coagulação + CAP+
MF
Tipo de Membrana Suporte Al2O3 - TiO2 ; Membrana Cerâmica= TiO2 ; Corte = 0,2 mm
Parâmetros
Fluxo (200C)(L/h/m2) 100 200 300
Velocidade linear
(m/s)
3-5 3-5 3-5
Pressão (bar) 2-3 2-3 2-3
Retrolavagem
Pressão (bar) 6-8 6-8 6-8
Duração (s) 5 5 5
Reversão de fluxo
(min)
30 30 30
Perda de água (%) 18 10 5
.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
MF Coag + MF Ox+Coag+MF Ox+Coag+CAP+MF
%
 R
em
oç
ão
COT/UV
PESTICIDAS
THM
ODOR E SABOR
Figura 1 Tratamento de Águas Superficiais Brutas. Remoção de Matéria Orgânica Dissolvida por
Processos de MF.
A ultrafiltração por membranas de fibras ocas com baixo peso molecular de corte podem ser aplicadas
diretamente no tratamento de água bruta sem requerer nenhum pré-tratamento específico ou combinações.. Este
tipo de membrana interessa especialmente para tratamentos de águas coloridas como as das lagoas costeiras
gauchas. A performance hidráulica e a qualidade da água tratada estão apresentadas e comparadas com
tratamentos de UF mais convencionais (100.000 Daltons) na Figura 2 e na tabela 7.
Fluxos obtidos com as membranas de baixo peso molecular de corte são comparativamente menores.
Entretanto, o processo não remove micropoluentes com peso molecular menores tal como a atrazina, necessitando
de tratamentos combinados.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
UF CAP + UF Ox + CAP + UF baixa UF
%
 R
em
o
çã
o
COT/UV
PESTICIDAS
THM
BIODEGRADAVEIS
ODOR E SABOR
COR
Figura 2. Tratamento de águas superficiais brutas. Remoção de Matéria Orgânica por Processo de UF.
Tabela 7: Processo de UF aplicado em tratamento de águas superficiais: condições hidráulicas de
operação
Tratamento
aplicado
UF UF UF baixo
UF
CAP + UF Oxidação+CAP+ UF
Tipo de
membrana
Celulósica de fibra oca 100
kda - 0,01 mm
Acríli-
ca de
fibra
oca 80
kda-
0,01m
m
Tubu-
lar
TiO2-
Zircon
e 500
kda-
0,05
mm
Fibras
ocas
0,6-0,8
kda
Celulósica de fibras ocas 100 kda -
0,01 mm
Parâmetros
Fluxo (200C)
(L/h/m2)
80 40 300-
100
12 100 100
Velocidade
linear (m/s)
0,9 0,6 3 0,9 0,9
Pressão (bar) 0,8 0,4 0,5-5 4 0,8 0,8
Retrolavagem
Pressão (bar) 2,5 2,5 3 sem
retrola
vagem
2,5 2,5
Duração (s) 60 60 5 1 1
Frequência
(min)
30 30 30 30 30
 perda de água
(%)
18 36 20 8 15 15
Frequencia da
limpeza
>12/ano >12/an
o
1/dia/1
/sema
na
8/ano 6/ano 4/ano
Consumo de
energia
(kWh/m3)
0,55 1,2 0,6 0,5 0,33 0,33
Uma comparação entre os diferentes processos de membranas aplicadas em águas superficiais está
mostrado na Figura 3.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
ÁGUA
CLARIFICADA
PERMEADO
UF
PERMEADO
CAP+UF
PERMEADO
Ox+CAP+UF
PERMEADO
NF
%
 R
em
oç
ão
COT/UV
PESTICIDAS
THM 
AOC
ODOR E SABOR
COR
Figura 3. Remoção de matéria orgânica por processo de UF e NF. Fonte: Anselme,1994
De acordo com o exposto acima, para processo de tratamento por membranas aplicados para
clarificação, ( oxidação + CAP +UF ) e Nanofiltração fornecem uma água de alta qualidade.
CONCLUSÃO
O uso de processos de membranas para a produção de água potável está se tornando uma alternativa ao
tratamento convencional. A antecipação de leis mais rigorosas, dimuindo a disponibilidade de fontes aquedadas de
águas brutas, faz com que mais pesquisas se façam necessárias sobre o uso de processos de filtração por
membranas. O tipo de membrana, bem como o processo completo de tratamento para a produção de água potável,
a escolha de um tratamento específico, combinado ou associado (CAP, oxidação) e a composição de água bruta
(matéria orgânica, micropoluentes, amônia...) interferem com a qualidade da água desejada. A produção diária da
estação, o custo de investimento e de tratamento, são também de grande importância para avaliar o uso ótimo dos
processos de membranas na linha de tratamento de água potável.
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