TRATAMENTO DE ÁGUAS POR FILTRAÇÃO POR MEMBRANAS. ESTADO DA ARTE. Ribeiro, M.L. 1 e De Luca, S.J. 2

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 m 3 a 55.000 m 3 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 m 3 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 m 3 /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 m 3 /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 µm, 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 µm, a ultrafiltração para tamanhos entre 0,2 e 0,001 µm e a nanofiltração, para tamanhos entre 0,01 e 0,0004 µm. 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 de filtração por membranas tem sido classificadas em função dos problemas de qualidades a serem resolvidos: águas com turbidez variável e problemas de contaminação microbiológica; águas com pouca turbidez e cor; águas duras; águas contaminadas com micropoluentes específicos (pesticidas, solventes clorados, etc.) que podem ocorrer em algumas das situações acima; 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 m 3 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 Permeado Remoção Permeado Remoção Permeado Remoção Permeado Remoção 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 Protozoários (n/l) Vírus (n/100ml) 10 6 0 6 UL 0 6 UL 0 6 UL 0 6 UL 10 3 0 6UL 0 6 UL 0 2 UL 10 3 3 UL 10 6 0 4 UL 0 4 UL 10 4 2 UL 10 3 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 Celulósica de fibra oca - 0,01 µm Acrílica de fibra oca Polieter sulfona enrolada em espiral Tubular TiO 2 - Zircone 0,005 µm Tubular TiO 2 0,2µm Polipropileno de fibras ocas 0,2 µm Parâmetros Fluxo (L/h/m 2 ) (20 0 C) 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 Consumo de Energia (KWh/m 3 ) 5 anos 8 anos 8 anos 3-5 anos 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/m 2 ), 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$0,21 /m 3 ao contrário de US$ 0,1 / m 3 ) 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 s de Investimentos e Operacionais. Tratamento Aplicado UF UF + Coagulação MF + Coagulação MF Tipo de membrana Celulósica de fibras ocas - 0,01µm Tubulares TiO 2 - Zircone 0,005 µm Tubulares TiO 2 0,2 µm Propileno de fibras ocas 0,2 µm Capacidade da Estação (m 3 /h) capital (U$/m 3 /d) O&M (U$/m 3 ) capital (U$/m 3 /d) O&M (U$/m 3 ) capital (U$/m 3 /d) O&M (U$/m 3 ) capital (U$/m 3 /d) O&M (U$/m 3 ) 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 freqüentemente acompanhados 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 m 3 /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 CaCO 3. 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 m 3 /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 CaCO 3 ) Dureza total (mg/l de CaCO 3 ) 238 85 65 316 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 µg/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 µg/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 operação Tratamento Aplicado MF Coagulação + MF Oxidação + Coagulação + CAP+ MF Tipo de Membrana Suporte Al 2 O 3 - TiO 2 ; Membrana Cerâmica= TiO 2 ; Corte = 0,2 µm Parâmetros Fluxo (20 0 C)(L/h/m 2 ) 100 200 300 Velocidade linear 3-5 3-5 3-5 (m/s) 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 30 30 30 (min) Perda de água (%) 18 10 5. 100 90 80 70 % Remoção 60 50 40 30 COT/UV PESTICIDAS THM ODOR E SABOR 20 10 0 MF Coag + MF Ox+Coag+MF Ox+Coag+CAP+MF 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.

100 90 80 % Remoção 70 60 50 40 30 COT/UV PESTICIDAS THM BIODEGRADAVEIS ODOR E SABOR COR 20 10 0 UF CAP + UF Ox + CAP + UF baixa UF 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 Tipo de membrana UF UF UF baixo UF Celulósica de fibra oca 100 kda - 0,01 µm Acrílica de fibra oca 80 kda- 0,01µ m Tubular TiO 2 - Zircon e 500 kda- 0,05 µm Fibras ocas 0,6-0,8 kda CAP + UF Oxidação+CAP+ UF Celulósica de fibras ocas 100 kda - 0,01 µm Parâmetros Fluxo (20 0 C) 80 40 300-12 100 100 (L/h/m 2 ) 100 Velocidade 0,9 0,6 3 0,9 0,9 linear (m/s) Pressão (bar) 0,8 0,4 0,5-5 4 0,8 0,8 Retrolavagem Pressão (bar) 2,5 2,5 3 sem 2,5 2,5 retrola vagem Duração (s) 60 60 5 1 1 Frequência 30 30 30 30 30 (min) perda de água (%) 18 36 20 8 15 15 Frequencia da limpeza Consumo de energia (kwh/m 3 ) >12/ano >12/an o 1/dia/1 /sema na 8/ano 6/ano 4/ano 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. 100 90 80 % Remoção 70 60 50 40 30 20 10 COT/UV PESTICIDAS THM AOC ODOR E SABOR COR 0 ÁGUA CLARIFICADA PERMEADO UF PERMEADO CAP+UF PERMEADO Ox+CAP+UF PERMEADO NF 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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