quinta-feira, 10 de julho de 2014

ULTRAFILTRAÇÃO: PRINCÍPIOS E APLICAÇÕES

(Texto enviado pelo Representante Beta EQ e engenheiro químico formado pela USP, Weverton Baldin)

Em 1993, houve um surto de Criptosporidiose na cidade de Milwaukee, Wisconsin. Foi o maior caso envolvendo doenças transmitidas pela água. Oocistos de Cryptosporidium contaminaram a estação de tratamento de água da cidade e a água tratada começou a apresentar níveis de turbidez bem acima do normal. Essa situação durou duas semanas, e, nesse período, cerca de 400 mil pessoas, de um total de 1,6 milhões, foram contaminadas com e sofreram com cólicas, febre, diarreia e desidratação, sintomas causados pelo patógeno. Atribui-se 104 mortes a esse surto, principalmente entre idosos e pacientes com AIDS.


A partir dessa situação, o Minneapolis Water Works conduziu um estudo que examinou os riscos da cidade, bem como remédios, possíveis soluções e tecnologias que garantiriam a segurança da água e da população. No final do estudo, Minneapolis, junto com seu Peer Review Panel e Citizens Advisory Committee, determinaram que a tecnologia de Ultrafiltração era a mais indicada para resolver o problema.

A Ultrafiltração é uma tecnologia de orientada por diferenciais de pressão que provê uma barreira física a patógenos e é comumente utilizada para remoção de sólidos suspensos, bactérias e vírus na produção de água potável. Nessa área de aplicação, ela pode substituir as tecnologias convencionais de sedimentação e filtração em areia, produzindo uma água mais segura.


Outra aplicação bem comum dessa tecnologia é na indústria de laticínios, principalmente no processamento do soro de queijo, para obtenção de concentrado de proteína de soro (whey protein concentrate, WPC) e um permeado rico em lactose. Com essa aplicação, as industrias conseguiram uma maior eficiência energética, uma qualidade consistente de produto e a não desnaturação das proteínas, uma vez que é conduzida em condições moderadas.

A ampliação do uso dessa tecnologia é resultado da combinação de três fatores:

1. Técnicos: por utilizar uma barreira física, produz uma água com menor variação de qualidade ao longo do tempo;
2. Econômicos: o avanço nas tecnologias de produção de membranas fez com que os custos diminuíssem;
3. Ambientais: as leis ambientais estão cada vez mais severas e exigem uma água ou efluente tratado com uma qualidade garantida e um menor consumo de químicos para minimizar os impactos ambientais.
Essa tecnologia pode ser operada em dois modos:

Intermitente (dead-end): a água a ser filtrada passa toda pela barreira e todas as partículas maiores que os poros da membrana são retidas na superfície. Isso significa que as partículas começam a formar uma torta, o que reduz o fluxo de água filtrada até a torta ser contra-lavada.
Contínua (cross-flow): a alimentação se dá na direção tangencial à membrana, estabelecendo um diferencial de pressão através da membrana. Isso faz com que algumas partículas passem pela membrana, mas a maioria seguem o fluxo da alimentação, reduzindo a formação da torta.


Existem quatro principais configurações de membranas de Ultrafiltração, onde cada uma tem uma vantagem:

1. Placa Plana: por sua configuração, a deposição de materiais sobre a superfície é minimizada;
2. Multitubular: promove maior turbulência, evitando a deposição de materiais;
3. Fibra Oca: possui grandes áreas de membrana em um pequeno espaço ocupado;
4. Tubos Capilares: combina as vantagens da multitubular e da fibra-oca, tendo limitações de aplicação devido ao fluxo de água ser de dentro para fora.


Com o tempo de operação, os materiais vão se depositando sobre a superfície da membrana, e sua limpeza pode ser feita fisicamente ou quimicamente:

Limpeza Física: é mais econômica, porém sua eficiência é menor quando comparada à química, removendo apenas a sujeira temporária. É feita pela contra-lavagem das membranas, com ou sem aeração e relaxação por agitação com ar. Em algumas situações é adicionado Hipoclorito de Sódio para aumentar sua eficiência, sendo chamada de Chemically Enhanced Backwash.
Limpeza Química: são utilizadas soluções de Ácidos, Soda Cáustica e Hipoclorito de Sódio para a remoção de sujeira que a limpeza física não consegue remover. Cada solução remove um tipo específico de depósito (inorgânico ou orgânico).

A Ultrafiltração vem ganhando espaço no Brasil, onde existem diversas plantas em operação as empresas de tratamento de água municipais estão realizando estudos para utilizar essa tecnologia para a produção de água potável. Mais recentemente, a Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo implantou um sistema de Ultrafiltração para água potável com capacidade de 1 m³/s em sua Estação de Tratamento de Água – Alto da Boa Vista.

Cada vez mais as tecnologias convencionais estão deixando de ser utilizadas e a Ultrafiltração vem sendo empregada nas mais diversas aplicações.

Fontes:
4.       Judd, Simon; The MBR Book, 2nd Edition, Elsevier, 2011

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