Eficiência de um sistema piloto de dessalinização de água salobra

Efficiency of a brackish water desalination pilot system

RESUMO

Com a escassez da disponibilidade de água doce e o aumento da demanda de água no mundo e no Brasil, uma das alternativas são os sistemas de dessalinização de água, que removem os sais das águas salobra ou salgada. Este estudo teve como objetivo avaliar a eficiência de um sistema piloto de dessalinização de água salobra a qual foi obtida a partir da mistura de águas do mar e de rio até atingir concentração de sólidos dissolvidos totais (SDT) de 1.500 mg.L^-1. O sistema piloto de dessalinização, com capacidade de 1,0 m³.h^-1, é composto de ultrafiltração (UF) e abrandamento como pré-tratamento à osmose reversa (OR). Foram realizadas análises de qualidade da água na entrada e saída das unidades de tratamento relativas a SDT, condutividade elétrica, turbidez, pH, cor aparente, alcalinidade, dureza total, cálcio, magnésio, cloreto, sulfato e temperatura. Foram avaliadas a pressão osmótica, o fluxo de filtração e a taxa de recuperação de água no sistema de OR. Com os resultados obtidos, conclui-se que a eficiência de remoção de SDT e condutividade foi de 99%. A UF foi eficiente na remoção de turbidez, enquanto a OR apresentou maiores eficiências de remoção de sais. O sistema piloto de tratamento foi capaz de remover todos os parâmetros estudados. A taxa de recuperação na OR foi de 74,64%.

Palavras-chave:
água salobra; dessalinização; ultrafiltração; osmose reversa; tratamento de água por membranas

ABSTRACT

Considering the shortage of fresh water availability and an increased demand for water in the world, including Brazil, one of the alternatives for water supply are water desalination systems, which remove salts from brackish or seawater. The objective of this study was to evaluate the efficiency of pilot water desalination system treating brackish water which was obtained mixing fresh water and seawater up to reach 1,500 mg L^-1 of total dissolved solids (TDS) concentration. The pilot desalination plant with production capacity of 1.0 m³ h^-1 is composed of ultrafiltration (UF) and softener working as a pre-treatment to reverse osmosis (RO). Experiments were performed to analyze some water quality parameters as TDS, electrical conductivity, turbidity, pH, apparent color, alkalinity, total hardness, calcium, magnesium, chlorides, sulfates, and temperature. Osmotic pressure, filtration flow and water recovery rate were also measured for the RO. Analyzing the result obtained, it can be concluded that the efficiency of TDS removal and conductivity were 99%. UF was efficient in removing turbidity, whereas RO reached higher salt removal efficiencies. The pilot plant system could remove all water quality parameters studied. Recovery rate in RO was 74.64%.

Keywords:
brackish water; desalination; ultrafiltration; reverse osmosis; membrane water treatment

INTRODUÇÃO

Em muitas partes do mundo, a água do mar tem sido a solução de abastecimento de água para consumos humano, industrial e de irrigação. Com o aumento populacional e o consequente avanço do consumo da água, além dos efeitos das mudanças climáticas na escassez de água doce, a dessalinização de água salgada ou água salobra (AS) pode ser tornar uma alternativa interessante.

Diversos países possuem estações de dessalinização de água com o objetivo de suprir as necessidades de consumo humano. O número de sistemas de dessalinização implantados tem aumentado na região do Mediterrâneo, ao longo da costa da Austrália, na costa oeste dos Estados Unidos e em muitos pequenos estados insulares, como Singapura e Maldivas (WHO, 2011). Globalmente, estima-se que mais de 75 milhões de pessoas em todo o mundo obtenham água doce por meio da dessalinização de água do mar ou AS (KHAWAJI; KUTUBKHANAH; WIE, 2008).

O Brasil também tem estações de dessalinização de água, por exemplo, na ilha de Fernando de Noronha (TAVARES et al., 2009) e em várias comunidades do Semiárido Brasileiro (EMBRAPA, 2013). Considerando a extensão da zona costeira brasileira, percebe-se que esse país tem grande potencial para utilizar essa tecnologia.

Outro fator que agrava o abastecimento de água de regiões costeiras é a intrusão de água do mar na dos rios, principalmente nos períodos de estiagem. Tecnologias de dessalinização que utilizam filtração em membranas, como a osmose reversa (OR), apresentam a vantagem de necessidade de menores áreas de instalação, além de apresentarem custo competitivo de água tratada com processos térmicos tradicionais (KUCERA, 2014).

Com a finalidade de estudar a eficiência de remoção de sais da AS decorrente da mistura da água do mar na do rio, foi instalado e monitorado um sistema em escala piloto para dessalinização de AS, no litoral do Paraná, utilizando ultrafiltração (UF) e osmose reversa (OR).

Na filtração por membranas, ocorre a separação da água em permeado e concentrado ou rejeito. O primeiro é a parte líquida que permeia pela membrana, e o segundo é a porção líquida rejeitada pela membrana com alta concentração de sais, podendo apresentar de duas a dez vezes mais sais em comparação à água de alimentação do sistema (WHO, 2007).

METODOLOGIA

O sistema piloto de dessalinização de AS foi instalado em Praia de Leste, um dos 48 balneários que fazem parte do município de Pontal do Paraná (PONTAL DO PARANÁ, 2015), no estado do Paraná, na Região Sul do Brasil.

Propôs-se, neste estudo, trabalhar com AS a partir da mistura da água bruta do Rio das Pombas, manancial de abastecimento do balneário, com água do mar até atingir uma concentração de sólidos dissolvidos totais (SDT) de 1500 ± 100 mg.L^-1.

O sistema piloto de dessalinização era composto de dois sistemas interligados, um de UF e outro de OR. O pré-tratamento era feito com coagulação e UF (uma membrana de escoamento vertical, fluxo tangencial). Após pré-tratada, a água era encaminhada ao sistema de OR, formado por abrandadores com resina catiônica e cinco membranas de OR de escoamento horizontal (fluxo tangencial).

No sentido do fluxo de tratamento, a água saía do tanque de AS, recebia o coagulante (cloreto de polialumínio - PAC), passava por um hidrômetro, que registrava o volume de água de alimentação do sistema, e seguia em direção à UF. No sistema de UF, a água era pressurizada por uma bomba centrífuga, passava por um misturador estático e por um filtro de disco, com função de remoção de partículas de tamanho maior que 300 µm, e seguia para a membrana de UF, onde parte da água permeava e parte era rejeitada. O sistema registrava de forma automática, a cada intervalo de 5 minutos, o pH e a turbidez antes e após a membrana de UF. O volume de água rejeitada por essa membrana era descartado em tanque de tratamento de lodo da Sanepar. O permeado era armazenado em um tanque cilíndrico, com capacidade de 1.500 L, e alimentava o sistema de OR.

O permeado da UF era bombeado para o sistema de OR, passando por um filtro de disco de polipropileno, para retenção de partículas de tamanho maior que 130 µm, e era pressurizado para os tanques de abrandamento. Após essa etapa, era dosado o metabissulfito de sódio para remover o cloro livre presente na água, visando preservar a vida útil da membrana de OR. Não foram utilizados outros produtos químicos para a manutenção das membranas, como anti-incrustantes para controlar o antiscaling e controladores da atividade biológica (antifouling). A água passava por um misturador estático, por um filtro de cartucho em polipropileno, para a remoção de partículas de tamanho maior que 5 µm, e, então, era bombeada para as cinco membranas de OR. A desinfecção era feita por radiação ultravioleta (UV).

A água permeada pela membrana de OR, após a desinfecção por UV, seguia para um reservatório com volume de 5.000 L, e o concentrado seguia para outro reservatório de mesmo volume.

A especificação das membranas de UF (uma) e OR (cinco) são apresentadas no Quadro 1.

Quadro 1 -
Características das membranas de ultrafiltração e osmose reversa.

Membrana de ultrafiltração	Membrana de osmose reversa
Membrana Pentair - X-Flow Aquaflex 55	Membrana Vontron - LP21-4040
Mistura de povinilpirrolidona e polietersulfona	Poliamida e enrolada em espiral
Tamanho nominal dos poros de 20 nm	Tamanho nominal dos poros de 1 nm
Estrutura assimétrica/microporosa	Área de filtração unitária = 8,40 m2
Área de filtração = 55 m2	Área de filtração total (5×) = 42 m2

O monitoramento do sistema de dessalinização foi realizado em 10 pontos de coleta de amostras, sendo:

• RIO = água do rio;

• MAR = água do mar;

• AS = água salobra;

• UF1 = ultrafiltração 1 (antes da membrana de UF);

• UF2 = ultrafiltração 2 (depois da membrana de UF);

• OR1 = osmose reversa 1 (antes dos abrandadores);

• OR2 = osmose reversa 2 (depois dos abrandadores);

• OR3 = osmose reversa 3 (depois das membranas de OR);

• OR4 = osmose reversa 4 (depois da desinfecção por ultravioleta);

• CONC = concentrado, conforme apresentados na Figura 1, bem como a direção do fluxo de tratamento da água.

Figura 1 -
Esquema do sistema de dessalinização e pontos de coleta de amostras.

Os parâmetros de monitoramento, os locais de coleta de amostra e a frequência de amostragem estão apresentados no Quadro 2.

Quadro 2 -
Pontos de coleta de amostra, parâmetros de monitoramento e frequência de amostragem.

Local de coleta	Parâmetros	Frequência
RIO	Turbidez, cor aparente, SDT, condutividade elétrica, pH, temperatura	1 × dia
MAR	Turbidez, cor aparente, SDT, condutividade elétrica, pH, temperatura	1 × dia
AS	Turbidez, cor aparente, SDT, condutividade elétrica, pH, temperatura, alcalinidade, dureza total, Ca, Mg, SO4, Cl-	3 × dia
UF1	Turbidez, SDT, condutividade elétrica, pH, temperatura	3 × dia
UF2	Turbidez, cor aparente, SDT, condutividade elétrica, pH, temperatura, alcalinidade, dureza total, Ca, Mg, SO4, Cl-	3 × dia
OR1	Turbidez, SDT, condutividade elétrica, temperatura	3 × dia
OR2	Turbidez, SDT, condutividade elétrica, temperatura	3 × dia
OR3	Turbidez, cor aparente, SDT, condutividade elétrica, pH, temperatura, alcalinidade, dureza total, Ca, Mg, SO4, Cl-	3 × dia
OR4	Turbidez, SDT, condutividade elétrica, temperatura	3 × dia
CONC	Turbidez, cor aparente, SDT, condutividade elétrica, pH, temperatura, alcalinidade, dureza total, Ca, Mg, SO4, Cl-	1 × dia

• RIO: água do rio; SDT: sólidos dissolvidos totais; MAR: água do mar; AS: água salobra; UF: ultrafiltração; OR: osmose reversa; CONC: concentrado.

Os métodos e equipamentos utilizados para as análises da qualidade da água estão apresentados no Quadro 3.

Quadro 3 -
Métodos/equipamentos utilizados para as análises de qualidade da água.

Parâmetro	Método/equipamento	Método/equipamento
Turbidez	Turbidímetro - HACH® 2100Q	Nefelométrico
Cor aparente	Colorímetro - Digimed® DM	Colorimétrico
SDT	Medidor multiparâmetro - Myron® Ultrameter II	Compensação de temperatura a 25°C por meio da condutividade elétrica
Condutividade elétrica	Medidor multiparâmetro - Myron® Ultrameter II	Eletrólise
pH	APHA (1999), método 4500-H+ B	Potenciométrico
Temperatura	Medidor multiparâmetro - Myron® Ultrameter II	Eletrométrico
Alcalinidade	APHA (1999), método 2320 B	Titulométrico
Dureza total	APHA (1999), método 2340 C EDTA	Titulométrico com EDTA
Cálcio	APHA (1999), método 3500-Ca B	Titulométrico com EDTA
Magnésio	APHA (1999), método 2340 B	-
Sulfato	APHA (1999), método 4500-SO4 2-	Turbidimétrico
Cloretos	APHA (1999), método 4500-Cl- B	Argentométrico

• SDT: sólidos dissolvidos totais; EDTA: ácido etilenodiamino tetra-acético.

A mistura das águas do mar e do rio era feita no tanque de AS, com a recirculação da água por meio de bomba centrífuga até a obtenção da AS com concentração de SDT de 1.500 ± 100 mg.L^-1.

A solução de PAC era preparada com diluição de 10%, e o pH de coagulação, para as melhores condições de operação, foi de 6,4.

SDT, condutividade elétrica, turbidez e temperatura eram monitorados in loco. Para as leituras de SDT, condutividade e temperatura, foi utilizado um Ultrameter II da Myron^®, e, para turbidez, um turdibímetro portátil 2100Q da HACH^®.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

O tempo de operação do sistema piloto de dessalinização de água estava condicionado ao volume de água salobra disponível (aproximadamente 10.000 L), portanto o sistema foi operado 3 horas por dia, durante 14 dias. Nesse período, o pH de coagulação variou entre 6,12 e 7,20, apresentando média de 6,47, e a dosagem de PAC variou entre 20,41 e 37,46 mg.L^-1, com média de 28,39 mg.L^-1. A temperatura variou entre 20,6 e 28,2°C, com média de 24,4°C da água coagulada.

As Figuras 2, 3, 4 e 5 apresentam os gráficos de média e desvio padrão dos valores de SDT, condutividade elétrica, turbidez, cor aparente e pH.

Figura 2 -
Gráfico da média e desvio padrão de sólidos dissolvidos totais.

Figura 3 -
Gráfico da média e desvio padrão de turbidez.

Figura 4 -
Gráfico da média e desvio padrão de cor aparente.

Figura 5 -
Gráfico da média e desvio padrão de pH.

A concentração média de SDT na água do rio foi de 39,23 mg.L^-1, na água do mar, foi de 47.323,57 mg.L^-1 e na AS, de 1.494,40 mg.L^-1. A condutividade elétrica média para água do rio foi de 61,92 µS.cm^-1, da água do mar foi de 44.737,14 µS.cm^-1 e da AS, de 2.071,76 µS.cm^-1. No concentrado, obteve-se SDT médio de 5.262,21 mg.L^-1 e condutividade elétrica de 6.612 µS.cm^-1. Os valores médios e desvio padrão de SDT e condutividade elétrica indicam uma estabilidade de variação desses parâmetros, principalmente com relação à qualidade da água do rio, que não sofreu alterações significativas durante o período estudado.

Na Figura 2, a remoção dos SDT e da condutividade elétrica ocorreu no sistema de OR (pontos de amostragem OR3 e OR4). Os sistemas de UF e abrandamento (UF1, UF2, OR1 e OR2) não foram eficientes na remoção de SDT.

Elasaad et al. (2015) avaliaram um sistema de osmose reversa, sem a utilização de pré-tratamento, com capacidade de produção de 1 ­m³.­dia^-1 de permeado para uma comunidade do Península de Yucatán, no México. Como água de alimentação do sistema, foi utilizada água de poço, com concentração de SDT de 2.154,3 mg.L^-1, e água de chuva, com concentração de SDT de 68,7 mg.L^-1, tendo o sistema operado independentemente com cada uma das águas de alimentação. Amostras de água de alimentação e água tratada foram analisadas durante a primavera. A concentração média de SDT da segunda foi de 10,2 mg.L^-1. Comparando-se a concentração média de SDT obtida por Elasaad et al. (2015) com a média obtida no presente trabalho (12,84 mg.L^-1), verifica-se que os dois sistemas de OR foram eficientes na remoção de SDT na ordem de 99%.

As remoções de turbidez e cor aparente, apresentadas nas Figuras 3 e 4, ocorreram no pré-tratamento, com eficiência de 96,4 e 98,0%, respectivamente, conforme resultados obtidos no ponto de amostragem UF2. Houve remoção de turbidez no sistema de OR de 27% com relação à água pré-tratada e de 69% para cor aparente.

No estudo realizado por Elasaad et al. (2015), a água de alimentação do sistema de OR (água de poço e de chuva) apresentou valores médios de turbidez menores que 1 uT, no entanto, a turbidez média da água tratada foi de 1,07 uT, o que não ocorreu no presente trabalho, pois a água de alimentação (AS) apresentou turbidez média de 6,2 uT, com remoção de 96,4% somente no pré-tratamento.

Assim como a turbidez, a remoção de cor aparente foi mais efetiva no pré-tratamento, com remoção de 98%, apresentando valores médios de 0,77 uH no ponto de amostragem UF2, enquanto o sistema de OR removeu 69% a partir da água pré-tratada, com valores médios de 0,16 uH, em OR3. A eficiência de remoção de cor observada por Elasaad et al. (2015) foi de 17,5%.

A redução do pH em UF2, na Figura 5, foi devido à adição de PAC e à redução dos sólidos em suspensão.

Observou-se, neste estudo, a remoção da alcalinidade, de dureza total, de cálcio, de magnésio, de cloretos e sulfatos no ponto OR3, porém não se pode afirmar que a remoção desses parâmetros foi após a membrana de OR, visto que, antes de OR3, a água havia passado por um sistema de abrandamento, para redução da dureza. Para avaliar de forma individual as unidades de tratamento do sistema, seria necessário analisar alcalinidade, dureza total, cálcio e magnésio no ponto OR2, o que não foi feito.

O Quadro 4 apresenta os resultados obtidos de média, mínima, máximo e desvio padrão da alcalinidade em quatro diferentes pontos de análise do sistema, AS, UF2, OR3 e CONC.

Quadro 4 -
Alcalinidade.

	AS	UF2	OR3	CONC
Média (mg CaCO3.L-1)	13,26	6,10	1,48	12,71
Desvio padrão (σ)	3,55	3,65	0,40	7,03
Mínimo (mg CaCO3.L-1)	8,46	1,38	0,62	4,05
Máximo (mg CaCO3.L-1)	19,57	14,30	2,54	24,43

• AS: água salobra; UF: ultrafiltração; OR: osmose reversa; CONC: concentrado.

O amplo desvio padrão obtido para a concentração de cálcio no concentrado foi por causa da regeneração ocorrida no sistema de abrandamento, cujo efluente foi encaminhado ao tanque de concentrado.

A redução da alcalinidade no ponto UF2 pode estar relacionada ao consumo de cálcio na reação com o coagulante (PAC), visto que a membrana de UF não removeu SDT.

No estudo de Elasaad et al. (2015), a água do poço apresentou alcalinidade de 115 mg.L^-1, 46,5 mg.L^-1 para a de chuva e 12,5 mg.L^-1 para a permeada, valores superiores aos obtidos em Praia de Leste. A eficiência de remoção da alcalinidade nessa praia foi de 88,8%.

O Quadro 5 apresenta os resultados obtidos de média, mínima, máxima e desvio padrão para dureza total em quatro diferentes pontos de análise do sistema, AS, UF2, OR3 e CONC.

Quadro 5 -
Dureza total.

	AS	UF2	OR3	CONC
Média (mg CaCO3.L-1)	175,58	174,86	0,00	115,86
Desvio padrão (σ)	37,43	39,55	0,00	77,33
Mínimo (mg CaCO3.L-1)	101,14	107,14	0,00	29,76
Máximo (mg CaCO3.L-1)	235,71	238,64	0,00	294,74

• AS: água salobra; UF: ultrafiltração; OR: osmose reversa; CONC: concentrado.

Para dureza, o estudo de Elasaad et al. (2015) demonstrou valores de 1.737,15 mg.L^-1 para a água de poço, 33,5 mg.L^-1 para a de chuva e 1 mg.L^-1 para a permeada, semelhantes aos obtidos em Praia de Leste. A eficiência de remoção da dureza total nessa praia foi de 100%.

O Quadro 6 apresenta os resultados obtidos de média, mínima, máxima e desvio padrão da concentração de cálcio em quatro diferentes pontos de análise do sistema, AS, UF2, OR3 e CONC.

Quadro 6 -
Cálcio.

	AS	UF2	OR3	CONC
Média (mg.L-1)	46,11	45,64	0,00	30,93
Desvio padrão (σ)	6,32	5,27	0,00	50,58
Mínimo (mg.L-1)	32,26	32,26	0,00	0,00
Máximo (mg.L-1)	64,77	53,41	0,00	195,46

• AS: água salobra; UF: ultrafiltração; OR: osmose reversa; CONC: concentrado.

O teor de cálcio no estudo de Elasaad et al. (2015) apresentou valores de 527,1 mg.L^-1 para a água de poço, 12,995 mg.L^-1 para a de chuva e 0,39 mg.L^-1 para a permeada. O sistema piloto de Praia de Leste não resultou em teor de cálcio detectado pelas análises de laboratório. A eficiência de remoção do teor de cálcio nessa praia foi de 100%.

O Quadro 7 apresenta os resultados obtidos de média, mínima, máxima e desvio padrão da concentração de magnésio em quatro diferentes pontos de análise do sistema, AS, UF2, OR3 e CONC.

Quadro 7 -
Magnésio.

	AS	UF2	OR3	CONC
Média (mg.L-1)	129,47	129,22	0,00	89,71
Desvio padrão (σ)	39,96	40,38	0,00	70,25
Mínimo (mg.L-1)	50,00	66,23	0,00	0,00
Máximo (mg.L-1)	189,12	195,45	0,00	239,06

• AS: água salobra; UF: ultrafiltração; OR: osmose reversa; CONC: concentrado.

Para o teor do magnésio, o estudo de Elasaad et al. (2015) expôs teor de magnésio de 102,23 mg.L^-1 para a água de poço, 0,275 mg.L^-1 para a de chuva e 0,01 mg.L^-1 para a permeada, semelhante ao resultado no sistema piloto de Praia de Leste. A eficiência de remoção do teor de magnésio nesse sistema foi de 100%.

O Quadro 8 apresenta os resultados obtidos de média, mínima, máxima e desvio padrão da concentração de cloretos em quatro diferentes pontos de análise do sistema, AS, UF2, OR3 e CONC.

Quadro 8 -
Cloretos.

	AS	UF2	OR3	CONC
Média (mg Cl-.L-1)	586,38	593,08	2,74	1.850,93
Desvio padrão (σ)	17,50	18,42	5,05	235,75
Mínimo (mg Cl-.L-1)	547,45	552,21	0,00	1.554,08
Máximo (mg Cl-.L-1)	614,10	642,66	24,91	2.271,34

• AS: água salobra; UF: ultrafiltração; OR: osmose reversa; CONC: concentrado.

No Quadro 8, observa-se que a concentração de cloreto subiu entre a AS e a UF2. Isso ocorreu em razão do processo de coagulação, no qual foi adicionado PAC, que tem cloreto em sua formulação.

O estudo de Elasaad et al. (2015) mostrou teor de cloretos de 157,93 mg.L^-1 para a água de poço, 4,825 mg.L^-1 para a de chuva e 1,96 mg.L^-1 para a permeada, semelhante aos resultados obtidos em Praia de Leste. A eficiência de remoção do teor de cloretos nessa praia foi de 99,5%.

O Quadro 9 apresenta os resultados obtidos de média, mínima, máxima e desvio padrão da concentração de sulfatos em quatro diferentes pontos de análise do sistema, AS, UF2, OR3 e CONC.

Quadro 9 -
Sulfatos.

	AS	UF2	OR3	CONC
Média (mg SO4.L-1)	116,65	74,30	0,85	227,78
Desvio padrão (σ)	16,59	7,13	1,76	59,78
Mínimo (mg SO4.L-1)	98,70	62,90	0,00	151,40
Máximo (mg SO4.L-1)	156,30	90,40	7,20	341,60

• AS: água salobra; UF: ultrafiltração; OR: osmose reversa; CONC: concentrado.

Para o teor de sulfatos, o estudo de Elasaad et al. (2015) apresentou valores de 2.029,18 mg.L^-1 para a água de poço, 4,33 mg.L^-1 para a de chuva e 0,99 mg.L^-1 para a permeada, semelhante aos resultados obtidos em Praia de Leste. A eficiência de remoção do teor de sulfatos nessa praia foi de 99,1%.

O Quadro 10 mostra o resumo da eficiência de remoção dos parâmetros estudados.

Quadro 10 -
Resumo da eficiência de remoção dos parâmetros estudados.

Parâmetro	Comparativo	Eficiência de remoção (%)
SDT	AS - OR3	99,1
Condutividade elétrica	AS - OR3	99,0
Turbidez	AS - UF2	96,4
	UF2 - OR3	27,2
Cor aparente	AS - UF2	98,0
	UF2 - OR3	69,0
Alcalinidade	Sistema	88,8
Dureza total	Sistema	100,0
Cálcio	Sistema	100,0
Magnésio	Sistema	100,0
Cloretos	Sistema	99,5
Sulfatos	Sistema	99,1

• SDT: sólidos dissolvidos totais; AS: água salobra; OR: osmose reversa; UF: ultrafiltração.

Resultados da performance da membrana de OR

A pressão osmótica de trabalho na membrana de OR pode indicar possíveis alterações na eficiência de tratamento do sistema. Acréscimos de pressão, sem ampliações de vazão, podem indicar problemas na membrana. Além do aumento do consumo de energia, essa situação acarreta maior custo de operação, sem gerar acréscimo da produção de água tratada.

A Figura 6 apresenta o gráfico da pressão osmótica na membrana de OR, relacionada com as vazões de entrada, de permeado e de concentrado na OR, com intervalos de registro de dados a cada um minuto de operação do sistema. Esse gráfico mostrou que, quando se teve queda na pressão osmótica, também houve redução nas vazões. O oposto também pôde ser observado. As datas repetidas indicadas representam ensaios sequenciais realizados no mesmo dia.

Figura 6 -
Gráfico de variação da pressão osmótica e da vazão.

O fluxo de permeação na membrana é a vazão de água permeada em relação à área útil da membrana e é diretamente proporcional à temperatura e à pressão. Essa informação faz-se importante para o dimensionamento de estações de tratamento em escala real e é apresentada para a OR na Figura 7, com dados registrados a cada intervalo de um minuto de operação.

Figura 7 -
Gráfico de variação do fluxo de permeação na membrana de osmose reversa.

A maior parte dos valores do fluxo de permeação na membrana esteve entre 20 e 30 L.m^-2.h^-1, sendo o valor mínimo de 17,04 L.m^-2.h^-1, em 04 de outubro de 2016, e o máximo, 31,64 L.m^-2.h^-1, em 11 de novembro de 2016, com média de 25,88 L.m^-2.h^-1, conforme a Figura 7. O fluxo de filtração obtido atingiu a vazão especificada pelo fabricante do equipamento, que era de 1,0 m^-3.h^-1, para a produção de permeado.

Outro fator estudado foi a taxa de recuperação de água, que exibe o percentual de água permeada em relação à de entrada, na membrana de OR, e é apresentada na Figura 8, com dados de registro a cada intervalo de um minuto de operação do sistema.

Figura 8 -
Gráfico de taxas de produção de permeado e concentrado no sistema de osmose reversa.

Conforme a Figura 8, vê-se que a maior parte dos valores da taxa de recuperação variou entre 56,48 e 99,94%, com média de 74,64%. Conforme manual do fornecedor, o equipamento foi fabricado para ter taxa média de recuperação de 75%.

CONCLUSÕES

Com os resultados obtidos neste estudo, concluiu-se que:

• O sistema de dessalinização removeu todos os parâmetros analisados, como SDT, condutividade, turbidez, cor aparente, dureza total, alcalinidade, cálcio, magnésio, sulfatos e cloretos;

• O sistema de UF removeu sólidos em suspensão, trabalhando como pré-tratamento e permitindo que a água chegasse em condição adequada para o tratamento por OR;

• O sistema de OR removeu sólidos em suspensão não retidos na UF, além de coloides e sólidos dissolvidos;

• Os valores de taxa de recuperação próximos a 100% sugerem que houve erro de calibração na operação do equipamento. O sistema de OR foi construído para apresentar taxa de recuperação média de 75%;

• A pressão osmótica na membrana de OR relacionou-se com as vazões de águas da entrada, do concentrado e do permeado, sendo seu acréscimo;

• O sistema piloto de dessalinização, como todo sistema de tratamento, produz resíduo, sendo, neste caso, o concentrado.

Assim, observou-se que o sistema piloto de dessalinização apresentou eficiência no tratamento de AS e essa tecnologia pode ser considerada para futuras ampliações da estação de tratamento de água (ETA) Praia de Leste ou para construção de novas ETA no litoral do Paraná.

AGRADECIMENTOS

Os autores agradecem ao British Council e ao U.S. Department of State o apoio à pesquisa por meio da Global Innovation Initiative. Também agradecem à Companhia de Saneamento do Paraná (Sanepar) os investimentos na pesquisa e a implantação da estação piloto.

REFERÊNCIAS

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  Reg. ABES: 181646

Datas de Publicação

• Publicação nesta coleção
  16 Mar 2020
• Data do Fascículo
  Jan-Feb 2020

Histórico

• Recebido
  20 Jun 2017
• Aceito
  07 Dez 2018