Resumo
O desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias para o tratamento de águas e de efluentes é um assunto recorrente na comunidade acadêmica e industrial. Uma das tecnologias utilizadas para esses tratamentos são as membranas de micro e ultrafiltração cuja finalidade é a remoção de sólidos suspensos, cor e matéria orgânica. As membranas por ultrafiltração também podem ser empregados para o pré-tratamento de água de alimentação de osmose reversa com o intuito de evitar as incrustações do sistema. Assim, o presente trabalho propõe avaliar o processo de separação por membranas, mais especificamente avaliar o processo de ultrafiltração (UF) para o pré-tratamento de água salobra para a alimentação de osmose reversa, visando à redução de sólidos suspensos e matéria orgânica. Para atendimento deste objetivo foi utilizada como água de alimentação da ultrafiltração uma mistura de água doce do manancial e água do mar. Essa água salobra apresentou teor de sólidos totais dissolvidos de 1000 mg/L e estava dentro dos parâmetros preconizados pela Portaria 2914/2011 do Ministério da Saúde para fornecimento de água potável. O experimento foi conduzido em uma estação de tratamento de água, em um município litorâneo da região sul do Brasil. Com base nos resultados obtidos, o estudo evidenciou que o sistema de UF como alternativa para a remoção de sólidos em suspensão, cor e matéria orgânica natural, apresentou remoção superior a 99% para o parâmetro turbidez e o permeado da ultrafiltração atendeu integralmente aos parâmetros estipulados pelo fabricante para a alimentação de um sistema de osmose reversa para o tratamento de água salobra.
Introdução
Em muitas regiões, principalmente por consequência das mudanças climáticas e do aumento populacional, a escassez da água tem contribuído para o desenvolvimento de novas tecnologias de tratamento da água. Diversos estudos estão divergindo para técnicas de remoção dos sais dissolvidos em águas salobras, seja em poços profundos ou em áreas costeiras.
Nos últimos anos, os processos de separação por membranas incluindo a utilização de tecnologias de dessalinização de água do mar e de água salobra em conjunto com o reuso planejado para aplicações diretas e indiretas de água potável e de água não potável (por exemplo, irrigação), tem aumentado rapidamente em todo o mundo (WHO, 2007). O uso destas técnicas representa um avanço quando comparado com as tecnologias tradicionais de tratamento, geralmente aplicadas a agua doce de boa qualidade. Quando comparados os custos de produção, esses são mais elevados que os dos sistemas de tratamentos convencionais, a partir de fontes de água doce. Essas técnicas avançadas de tratamentos de água estão sendo aplicadas em áreas onde a necessidade também é maior e principalmente em função quali-quantitativa do manancial.
O desenvolvimento e aprimoramento de tecnologias para o tratamento de águas e de efluentes são assuntos recorrentes na comunidade acadêmica. Uma das formas de tratamento utiliza processos de separação, isto é, barreiras físicas capazes de tratar e purificar as águas e efluentes. Os processos de filtração e decantação são, por exemplo, processos físicos de tratamento. Com o passar dos anos foram desenvolvidas membranas para o tratamento de água e de efluentes.
Em decorrência de escassez hídrica regional, foi desenvolvida alternativa para o tratamento de águas salgadas e salobras com o uso de diferença de pressão para forçar a água a passar do meio com maior concentração para o meio com menor concentração, isto é, a utilização do principio da osmose de modo inverso ou reverso. Este processo de separação por membranas (PSM) foi desenvolvido após a segunda guerra mundial para reduzir a escassez hídrica existente na região da Califórnia, Estados Unidos. A Universidade da Califórnia juntamente com outras universidades, centros de pesquisa e o Ministério do Interior – Escritório de Água Salina – desenvolveram um equipamento de dessalinização da água do mar, e o primeiro foi construído em 1954, denominado de “conversor para o princípio da osmose”.
Para que o processo de separação ocorra se faz necessário o fornecimento de energia ao sistema e esta energia provém da pressão hidráulica artificial imposta ao sistema. Dessa maneira os íons e os sais ficam retidos na membrana semipermeável e a água passa. O material retido na membrana denomina-se concentrado e o material que atravessa a membrana, permeado. Com o desenvolvimento de membranas semipermeáveis para a aplicação em osmose reversa, foi necessário atender aos requisitos mínimos de qualidade da água de alimentação deste equipamento, assim, surgiram às membranas de micro e ultrafiltração (UF). Essas podem ser confeccionadas em material polimérico, cerâmico ou metálico e o tipo a ser adotado irá depender da utilização da mesma, temperatura de operação, pressão de operação e características do fluido a ser tratado.
As membranas de micro e ultrafiltração são utilizadas largamente em sistemas de tratamento de águas e de efluentes industriais e domésticos. A denominação microfiltração e ultrafiltração se deve a classificação do tamanho do poro médio das membranas. As membranas de ultrafiltração são mais utilizadas em tratamento de água, tendo em vista que removem zooplancton, algas, turbidez, vírus, bactérias, micro-organismos, bactérias, coloides e macro-moléculas, incluindo o Cryptosporidium sp.. A principal vantagem da utilização desta tecnologia é a confiabilidade no processo de tratamento de água, no que tange aos parâmetros microbiológicos e físicos.
Os sistemas de membranas por ultrafiltração são usualmente empregados para o pré-tratamento de água de alimentação de osmose reversa com o intuito de evitar as incrustações, pois possui microporos que variam de 0,005 a 0,05µm. Sendo assim, a ultrafiltração é utilizada para remoção de material em suspensão, colóides, moléculas orgânicas de massa molecular elevada e para retenção de vírus, bactérias, cistos de protozoários e oocistos (METCALF & EDDY, 2015).
A fim de atender aos parâmetros mínimos exigidos para a água de alimentação da osmose reversa, são utilizados sistemas de pré-tratamento, que podem ser de membranas. Essas podem ser de micro ou ultrafiltração e possuem o objetivo de remover os materiais em suspensão, coloides, reter vírus e bactérias presentes na água de alimentação, evitando a colmatação precoce da membrana de osmose reversa.
Autores: Ronald Gervasoni; Karina Kriguel e Mariana Espíndola de Souza.
