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Tecnologia para Tratamento de Água

Com o crescimento das cidades, o suprimento de água passou a depender da retirada do precioso líquido de mananciais. Porém, se chegam às residências, comércio e indústria em condições de consumo, é devolvida ao meio ambiente praticamente sem tratamento.

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A importância da água para a vida é inegável. Não há ser vivo sobre a face da Terra que possa prescindir de sua existência e sobreviver. Mas, assim como sua presença cria condições para a vida, a qualidade da água também pode representar um sério risco à saúde. Se em outras épocas bastava procurar uma fonte ou um rio próximo para se abastecer, atualmente o consumo seguro da água depende da qualidade do tratamento pelo qual ela passa.

Com o crescimento das cidades, o suprimento de água passou a depender da retirada do precioso líquido de mananciais. Porém, se chegam às residências, comércio e indústria em condições de consumo, é devolvida ao meio ambiente praticamente sem tratamento. Em virtude disso, as enfermidades e mortes provocadas pela ingestão de água de qualidade inadequada são absurdamente grandes. Segundo a ONU - Organizações das Nações Unidas, a cada dia morrem 25 mil pessoas no mundo, na maioria crianças, em conseqüência de doenças causadas pela água contaminada. No Brasil, essa situação é responsável por 65% das internações hospitalares e 40% das mortes infantis. A implantação de novos sistemas de tratamento e abastecimento e o correto tratamento de esgotos sanitários, bem como a expansão da rede existente torna-se uma necessidade para o fornecimento de água dentro de padrões internacionais de potabilidade.

 

A água como matéria-prima

Mas não é apenas para o consumo humano que a água precisa ser tratada para ser aproveitada. Não é porque a água tem especificações para o consumo humano que estará apta à elaboração de medicamentos, alimentos, cosméticos e ou matérias-primas químicas e farmacêuticas. Toda a instalação de água para processo relacionada com os produtos para a saúde necessita de adequação da água potável. Uma Estação de Tratamento de Água (ETA) deve ter um projeto especificado por técnico responsável e seleção de equipamentos adequada, prevendo a qualificação de fornecedores.

Há ainda outras providências a serem tomadas para se atingir as especificações desejadas. Inicialmente, deve-se analisar a água a ser tratada com um laboratório qualificado e, a partir dos resultados encontrados e da finalidade do uso, seleciona-se o melhor tratamento, levando-se em consideração a relação custo-benefício.

A água para a indústria farmacêutica, alimentícia, de bebidas, etc. tem exigências diferentes para a elaboração do seu produto final. Várias indústrias já tratam e reutilizam água residual de processo. Esterilização com lâmpadas ultravioletas e tratamento com ozônio, por exemplo, já são tecnologias alternativas para desinfecção da água, ao invés da cloração normalmente utilizada.

Atualmente, qualquer tipo de água pode ser tratada. Hoje é comum filtrar a água de abastecimento de condomínios, bem como utilizar filtros domésticos, produtos que também devem ser comercializados com a supervisão de um técnico da área. Seja qual for o tratamento requerido, deionização, destilação, osmose reversa, etc., todos deverão prever controles de processo, como vazão, pressão de operação e volume/dia de consumo.

 

Tecnologias para purificação da água

Diante das necessidades que se apresentaram, técnicos de todo o mundo desenvolveram métodos para suprir a indústria com água dentro dos parâmetros necessários. Entre essas técnicas, destacam-se:

Dessalinização: processo que elimina os sais dissolvidos na água. O objetivo da dessalinização é produzir água com pouco conteúdo salino para empregá-la em diversas atividades industriais, tais como produção de vapor em caldeiras, semi-condutores, indústria farmacêutica, alimentícia, etc.

Desmineralização: apresenta duas variantes - a troca iônica e a osmose reversa.

Troca iônica: este processo baseia-se no emprego de resinas sintéticas de troca iônica. As resinas seqüestram os sais dissolvidos na água por meio de uma reação química, acumulando-se dentro de si mesma. Por este motivo, periodicamente, as resinas precisam ser regeneradas com ácido e soda cáustica (reação química reversa) para remover os sais incorporados, permitindo o emprego das resinas em um novo ciclo de produção, e assim sucessivamente por anos.

Osmose reversa: nesse processo empregam-se membranas sintéticas porosas com tamanho de poros tão pequenos que filtram os sais dissolvidos na água. Para que a água passe pelas membranas, é necessário pressurizar a água com pressões maiores de 10 kgf/cm2. Os fabricantes de membrana se esforçam com sucesso para desenvolver novos produtos/membranas que filtrem mais sais com pressões menores, ou seja, mais eficientes.

Destilação: baseia-se na produção de vapor por aquecimento da água condensada praticamente isenta dos mesmos.

 

As tecnologias empregadas são a troca iônica e osmose reversa, podendo ser empregada independentemente ou de forma combinada. Quando uma água muito pura é solicitada, se emprega troca iônica ou osmose seguida por troca iônica. A dessalinização é aplicada nos mais variados ramos de atividade e processos dentro da indústria, tais como, produção de vapor em caldeiras, semicondutores, indústria farmacêutica, alimentícia, química, petroquímica, indústria de papel e celulose, pigmentos, resinas, etc. Eventualmente, a osmose reversa pode ser utilizada na dessalinização de águas muito salobras para produzir água potável, caso não exista outra fonte bruta disponível. Produzir água potável por dessalinização tem alto custo.

Outra aplicação da osmose reversa é feita nas plataformas de perfurações de petróleo marítimas para produzir água potável a partir da água do mar. As resinas de trocas iônicas sintéticas empregadas comercialmente datam da década de 40. As membranas de osmose reversa são empregadas comercialmente desde fins dos anos 60 e vem aumentando a sua fatia de mercado devido a sua necessidade cada vez menor de pressões de operação, o que significa menos custos.

Tanto os processos de troca iônica quanto o de osmose reversa necessitam de tratamentos preliminares das águas subterrâneas. Os sólidos suspensos e a matéria orgânica presentes na água precisam ser removidos e, com esta finalidade, emprega-se a dosagem de produtos químicos para coagulação e correção de pH; oxidação e precipitação dos metais, se houver (como ferro, manganês e outros); floculação; clarificação; filtração, ultrafiltração e eliminação de oxidantes incorporados, entre outros métodos.

O dimensionamento da instalação baseia-se na análise físico-química da água a ser tratada a ser produzida. Em função disso, são definidos os tipos de pré-tratamento, bem como o emprego de troca iônica, osmose reversa ou ambos combinados. O sucesso das empresas de engenharia que trabalham com tratamento de águas é justamente saber escolher a combinação de pré-tratamento e dessalinização mais adequados para as diversas águas a serem tratadas para as purificações que devem ser obtidas. Esta análise deve contemplar os custos de operação e instalação.

Algumas plantas existentes podem ser reestruturadas para atender a produção de água com uma melhor qualidade da água desmineralizada, sendo alimentadas pela mesma fonte. Além disso, o treinamento para os operadores é simples e, em poucos dias, já estarão hábeis para operar o sistema.

 

Como dimensionar o sistema de tratamento ideal

Para se dimensionar o sistema de tratamento ideal, alguns parâmetros precisam ser levados em consideração, entre eles, basicamente:

  • a vazão da água;
  • o período de operação diária;
  • a procedência da água bruta;
  • a utilização da água tratada;
  • a análise da água bruta;
  • produtos químicos disponíveis;
  • área disponível, qualificações;
  • utilidades (ar, vapor, energia, etc.);
  • qualificação de mão-de-obra.

Esses dados são importantes por duas razões. Primeiro, porque, conhecendo-se a vazão de água e o período de operação diária, pode-se definir o tamanho do equipamento. Em segundo lugar, porque, com a análise e procedência da água bruta e a utilização da água tratada, será definido o tipo de tratamento necessário para se obter o produto dentro dos padrões requeridos para a sua utilização.

 

Custos menores, produtos melhores

Atualmente, com o desenvolvimento tecnológico e a redução dos custos de implantação dos sistemas de osmose reversa, o usuário se depara com a dúvida entre a sua aplicação ou a utilização de uma unidade de desmineralização. Através de estudos técnicos e econômicos, pode-se definir o processo a ser utilizado.

O sistema de desmineralização, que utiliza resinas de troca iônica, está presente em mais de mil unidades no país, e gera a produção de cerca de 1000m3 por ano de resina. A oferta de resina no mercado nacional está em sua maior parte concentrada com as empresas Rhom and Hass, Bayer, Dow e Purolite, que investem em estudos e tecnologias, visando a melhoria de seu produto, de modo a minimizar problemas como o de entupimento dos coletores dos trocadores iônicos.

Os sistemas de desmineralização, assim como os de osmose reversa, são utilizados nos mais diversos segmentos. O crescimento expressivo na implantação de sistemas de osmose reversa, quando comparados com as unidades convencionais de desmineralização, deve-se principalmente ao alto consumo de regenerantes e ao baixo rendimento das resinas, obrigando o uso de "polimento" para obter-se o nível tratado desejado. Em uma comparação de custos entre um sistema de osmose reversa e uma unidade de desmineralização, podemos concluir que o investimento inicial em um sistema de osmose reversa será maior. Entretanto, considerando os custos de operação e manutenção em curto prazo, esta diferença desaparece. Em função disso, acentua-se a substituição por novos e totalmente automatizados sistemas de osmose reversa.

Os procedimentos de cálculo e dimensionamento das unidades de osmose reversa são informatizados através de programas fornecidos pelos fabricantes de membranas, permitindo a obtenção detalhada das características físico-químicas do efluente tratado, neste caso conhecido como permeado. Com esta metodologia pode-se também definir e enquadrar o tipo do rejeito dentro das condições de descarte em rede pública ou em qualquer outro tipo de manancial. O rejeito é a parte concentrada do efluente e que é separada por pressão osmótica.

Quando do dimensionamento de um sistema de osmose reversa ou desmineralização, ou qualquer outro, é preciso levar em conta e balancear técnica e economicamente as características físico-químicas do efluente a ser tratado. Casos em que sejam constatados altos teores em ferro, cloro e outros químicos indesejáveis e prejudiciais às membranas ou resinas, devemos prever pré-tratamentos. Estes podem ser desde uma simples filtração até complexos sistemas físico-químicos.

 

Fonte:Revista Meio Ambiente Industrial, ano V, ed. 30, no 29, Março/Abril de 2001.


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