Avaliação em escala piloto do uso de membrana de osmose reversa para tratamento de água para uso industrial

Abstract

Resumo: A utilização de rios degradados deve ser visto como uma alternativa viável para aumento da disponibilidade de água aos diversos usos, inclusive para fins industriais. A água a ser utilizada na indústria requer muitas vezes qualidade superior àquela destinada ao consumo humano. Com base nas exigências de qualidade e no conhecimento dos processos existentes, é possível obter água com qualidade adequada ao uso industrial a que se destina. Curitiba e a Região Metropolitana (RMC) apresentam um alto grau de industrialização e um conflito de uso de água potável para fins industriais. A Estação de Tratamento de Água Industrial Araucária (ETAIA) é uma estação de tratamento de água para reúso indireto e não potável. Atualmente, a ETAIA é composta pelos processos de oxidação, coagulação, decantação e filtração, resultando numa qualidade da água tratada fora dos padrões estabelecidos pelas indústrias que a utilizam. Desta forma, este trabalho tem como objetivo geral avaliar a operação de uma planta de osmose reversa (OR) em escala piloto para pós-tratamento da água produzida na ETAIA, tendo em vista a qualidade final do permeado e a mistura com a água produzida na estação. Para o estudo, foram avaliadas a qualidade do filtrado de um filtro de carvão ativado granular (GAC) e a qualidade do permeado da OR. Para verificar o desempenho da OR, foram analisados os parâmetros no permeado: turbidez, condutividade, detergente sintético não biodegradável (Alquio Benzeno Sulfanato de Sódio - ABS), cloretos, fluoretos, manganês, ferro, fosfato, sulfatos, dureza, nitrogênio amoniacal, carbono orgânico total (TOC), e sílica. Também houve a avaliação da retenção, rejeição e taxa de permeabilidade da OR para dois tipos de membranas ESPA 1 - 4040 e ESPA 2 LD - 4040. Os resultados demonstraram que filtro de GAC removeu 100% do cloro residual, e que a membrana ESPA 1 - 4040 apresentou um fluxo de permeado 32,4 L/(m² h) ou 63,5% do fluxo padrão e uma retenção salina 97,65%. A membrana ESPA 2 LD - 4040 apresentou um fluxo 32,8 L/(m² h) ou 77,3% do fluxo padrão e uma retenção salina 97,79%. Houve a necessidade de três lavagens químicas na membrana, devido à colmatação de origem orgânica. Essas lavagens foram agressivas, reduzindo a vida útil da membrana. Em comparação com a água produzida na ETAIA, a água gerada na OR apresentou uma melhor qualidade, atendendo a todos requisitos de qualidade dos clientes. O custo da água produzida no sistema de OR foi 153% maior que o custo da água produzida na ETAIA. A água produzida na ETAIA não é apropriada para alimentação de um equipamento de OR nem para atendimento as industrias. A membranas ESPA 2 LD – 4040 apresentou melhor resultados de qualidade e desempenho. A aplicação da OR para o tratamento da água produzida pela ETAIA se mostrou eficaz, produzindo um permeado com a qualidade dentro dos padrões exigidos no contrato com as indústrias, podendo assim ser utilizada como pós-tratamento para água produzida na ETAIA. No entanto, a água de alimentação tratada na ETAIA não é apropriada para abastecer a OR, e que, caso seja operada em escala real, haverá prejuízo para o desempenho da OR ao longo do tempo de operação.

Abstract: The recovery of degraded water sources should be seen as a viable alternative to increase the availability of water for various uses, including for industrial purposes The water to be used in industry often requires superior to that intended for human consumption. Based on the quality requirements and knowledge of existing processes, it is possible to obtain water quality suitable for the industrial use to which it is intended. Curitiba and Metropolitan Region (RMC) have a high degree of industrialization and a conflict of use of drinking water for industrial purposes. Industrial Water Treatment Plant Araucaria (ETAIA) is a water treatment plant for reuse indirect and not drinkable. Currently, ETAIA is composed of the processes of oxidation, coagulation, sedimentation and filtration, resulting in treated water quality standards set out by the industries that use. Thus, this study is to evaluate the overall operation of the reverse osmosis (OR) for a post-treatment of water produced in ETAIA, considering the final quality of the permeate and mixing with the water produced at the station. For the study, we evaluated the quality of filtered of a granular activated carbon filter (GAC) and the quality of the OR permeate. To verify the performance of the RO, the concentrations of the turbidity parameters were analyzed, conductivity, non-biodegradable synthetic detergent (Alquio Benzene Sodium Sulfanato - ABS), chlorides, fluorides, manganese, iron, phosphate, sulphate, hardness, ammonia nitrogen, organic carbon total (TOC), and silica in the permeate, with an average removal observed 90%. There was also the retention evaluation, OR rejection and permeability rate for both types of membranes ESPA 1 – 4040 e ESPA 2 LD - 4040. The results showed that GAC filter removed 100% of residual chlorine and the membrane 1 ESPA - 4040 showed a permeate flow of 32.4 l / (m² h) or 63.5% of the standard flow and a saline retention 97.65%. The membrane 2 ESPA-4040 showed a LD flow 32.8 L / (m² h) or 77.3% of the standard flow and a saline retention 97.79% .There was the need for three chemical washes, due to clogging of the membrane organic origin. These washings were aggressive, reducing the life of the membrane. The cost of water produced by the RO system was 153% higher than the cost of water produced in ETAIA. The ESPA 2 membranes LD-4040 presented better results of quality and performance. The application of OR for the treatment of water produced by ETAIA proved effective, producing a permeated with the quality standards required in the contract with the industries, and thus can be used as posttreatment for produced water at ETAIA. However the feed water treated in ETAIA is not suitable for fuel OR, and that, if it is operated in real scale, there will be damage to the performance of OR over time.