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Avaliação do desempenho operacional de um sistema de ultrafiltração para tratamento de água utilizando um coagulante inorgânico e um derivado de tanino

Resumo

Novas tecnologias para o tratamento de água potável vêm sendo empregadas na medida em que a utilização de sais de alumínio tem apresentado correlação com doenças de envelhecimento mental nos seres humanos. Os coagulantes orgânicos de origem vegetal podem substituir de forma satisfatória estes sais no tratamento convencional de água potável. A utilização de processos combinados utilizando membranas de ultrafiltração com coagulação é uma alternativa aos métodos convencionais de potabilização. Com este cenário, o presente trabalho tem como objetivo comparar o desempenho operacional de uma planta piloto de ultrafiltração com membranas submersas para produção de água potável a partir do Lago Guaíba, utilizando o coagulante convencional poli (cloreto de alumínio) (PAC) e um coagulante orgânico oriundo da casca da Acácia Negra (Acacia maernsii) Tanfloc SG, com a análise da morfologia, massa molar de corte e permeabilidade hidráulica da membrana e com análises da água bruta e filtrada. As membranas de fibra oca de Poliéter Sulfona (PES) com massa molar de corte de 50 kDa, permearam sob pressão fixa de -500 mbar, com ação de borbulhamento em testes de 140 horas para avaliação da performance e testes de 10 horas para avaliação da qualidade de permeado. Os resultados indicaram semelhança no desempenho operacional dos dois coagulantes quanto à redução da permeância hidráulica relativa, e a qualidade do permeado indicou que mesmo com a ausência de flocos no tanque de alimentação, não houve passagem significativa de coagulante para o permeado. Os parâmetros de potabilidade indicaram o enquadramento da água produzida nos padrões organolépticos na atual Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde.

Introdução

A água é a substância indispensável para a manutenção da vida. O contínuo crescimento da população na Terra faz com que a demanda por este recurso seja cada vez maior. Com a complexidade atual das atividades humanas, seu consumo de forma direta pela população é dividido ainda pela produção de alimentos e fabricação de bens industriais. Além desta carência quantitativa, há uma preocupação crescente com a qualidade em que ela é abastecida, visto que a água imprópria para consumo é responsável por mais mortes no mundo do que todas as outras formas violentas somadas, incluindo guerras, assassinatos e acidentes de trânsito. O quadro se agrava quando as fontes deste insumo na natureza são cada vez mais afetadas pelas atividades antrópicas. Em resumo, há uma demanda mundial crescente de água potável e a água disponível está cada vez mais imprópria para consumo.

As tecnologias empregadas no tratamento de água tentam amenizar esta situação na medida em que buscam melhorar constantemente a eficiência dos processos utilizados, tanto na redução ou substituição dos insumos (energia, equipamentos e produtos químicos) quanto na melhoria da qualidade da água fornecida.

A ultrafiltração (UF) é um processo que utiliza membranas porosas, e vem sendo cada vez mais empregada no tratamento de água, por possuir diversas vantagens em comparação aos métodos convencionais, como a superior qualidade de água produzida, estabilidade de operação e menor espaço requerido. O fator que ainda limita seu emprego e suas aplicações é a incrustação, levando uma boa parcela dos trabalhos de pesquisa em membranas a concentrar suas atenções no entendimento e na minimização deste efeito.

Uma destas medidas que é amplamente utilizada em UF é a aplicação de um coagulante atuando em conjunto com a membrana, fazendo com que a matéria orgânica presente na água bruta se aglomere, reduzindo os efeitos da incrustação. Os coagulantes empregados nestas aplicações são os mesmos utilizados no tratamento convencional, como o sulfato de alumínio e o poli (cloreto de alumínio) (PAC).

Estudos recentes apontam influências negativas na saúde mental de pessoas expostas por longos períodos a concentrações baixas de sais de alumínio presentes na água da rede doméstica. Este fato enseja pesquisas sobre substitutos para estes agentes coagulantes. Os taninos extraídos de cascas de árvores são precursores de produtos já empregados como coagulantes naturais em sistemas de tratamento convencional. O estudo dos efeitos destes componentes biodegradáveis em processos de separação de membranas ainda é insipiente. Soma-se ainda o fato de sua aplicação possuir um viés de sustentabilidade, por sua origem natural.

Devido aos fatores expostos, este trabalho tem como objetivo geral comparar o coagulante inorgânico mais utilizado comercialmente (PAC), com um coagulante orgânico comercial à base de tanino (Tanfloc) em uma planta piloto de ultrafiltração com membranas submersas para produção de água potável.

Além disto, pretende-se atingir os seguintes objetivos específicos:

  • Caracterizar as membranas utilizadas no experimento, avaliando a sua morfologia, permeabilidade e massa molar de corte;
  • Avaliar os efeitos dos dois coagulantes através de teste de jarros, e a evolução da permeância hidráulica relativa em um sistema de ultrafiltração submerso utilizando o PAC e o Tanfloc como agentes coagulantes aplicados em amostras de água bruta de uma estação de tratamento de água;
  • Verificar as alterações de alguns parâmetros físico-químicos e os padrões organolépticos da água produzida segundo a atual legislação brasileira.

Autor: Jacques Lara Bidone Filho.

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