NIVEL AVANZADO
Vuelco del Concentrado de
Plantas Potabilizadoras por
Membranas a una
Red Cloacal
Despejo do Concentrado de
Estações de Tratamento de
Água por Membranas em uma
Rede de Esgotos
por Ing. Juan José Mauricci
Português
Español
Resumen: Muchas veces se dispone de aguas dulces, pero con alto
contenido de arsénico y/o flúor. En estos casos es posible lograr agua
potable diluyendo el agua cruda con el permeado de un equipo de ósmosis
inversa o de nanofiltración. El concentrado asociado a estas plantas
puede incorporarse a la red cloacal. Para predecir la composición química
de la mezcla concentrado-cloacal es necesario hacer algunos balances de
masa.
Resumo: Muitas vezes existe disponibilidade de água doce, porém com
alto teor de arsênico e/ou flúor. Nesses casos é possível obter-se água
potável diluindo-se a água bruta com o permeado de um equipamento de
osmose reversa ou de nanofiltração. O concentrado associado a essas
estações pode ser incorporado à rede de esgotos. Para se prever a
composição química da mistura concentrado-esgoto, é necessário fazer
alguns balanços de massa.
E
S
s sabido que un gran número de poblaciones obtienen el agua para
consumo humano a partir de napas subterráneas. Éstas, en muchos
casos, son aguas dulces, es decir poseen una concentración de sales
totales no demasiado elevadas, pero están contaminadas con arsénico
(As) y/o flúor (F) elementos que se encuentran en concentraciones por
encima de los máximos admitidos, con el consiguiente riesgo para la
salud.
El proceso que normalmente sufre el agua en muchas de esas
localidades es el siguiente (ver Figura 1):
• Se extrae agua desde pozos profundos, se clora y almacena en
cisternas y/o tanques elevados.
• Desde allí, se envía por red al consumo domiciliario.
• Parte del caudal recibido, retorna a la red cloacal. Se estima que
esta red recibe aproximadamente el 80% del caudal de agua potable.
• A través de dicha red, se conduce a la planta de tratamiento o
lagunas de estabilización, donde se acondiciona para poder ser volcada
al medio receptor.
La concentración de las sales y por lo tanto de los contaminantes
(As y F) llegan a la planta
de tratamiento cloacal casi
Almacenamiento
con la misma conQp
centración que la del agua
de pozo, ya que el agua no
sufre
proceso
de
Cloración
Qe
concentración o dilución
apreciable.
Permeado y
concentrado
Los procesos de
membranas, tales como el
de ósmosis inversa y
nanofiltración permiten
Bomba
de Pozo
abe-se que um grande número de populações obtêm a água para
consumo humano a partir de lençóis subterrâneos. Em muitos casos,
trata-se de água doce, ou seja, que possui uma concentração de sais
totais não excessivamente elevada, porém contaminada com arsênico
(As) e/ou flúor (F), elementos esses que se encontram em concentrações
acima dos máximos admissíveis, com o conseqüente risco para a saúde.
O processo que a água normalmente sofre em muitos desses locais
é o seguinte (ver Figura 1):
• Extrai-se água de poços profundos, a qual é clorada e armazenada
em cisternas e/ou tanques elevados.
• Daí, é enviada pela rede para o consumo doméstico.
• Parte da vazão recebida retorna para a rede de esgotos. Estima-se
que essa rede receba aproximadamente 80 % da vazão de água potável.
• Através dessa rede, é conduzida para a estação de tratamento ou
lagoas de estabilização, onde é condicionada para poder ser despejada
no corpo receptor.
A concentração dos sais e, portanto, dos contaminantes (As e F)
chega à estação de tratamento de esgotos quase igual à concentração da
água de poço, já que a
água não sofre processo
Pérdida
de concentração ou
Qpe
diluição considerável.
Qr
Consumo
Retorno a la
Red Cloacal
Planta de
Tratamiento
Cloacal
Figura 1
Permeado e
concentrado
Os processos de
membranas, tais como o
de osmose reversa e
nanofiltração, permitem
obter água potável com
concentrações
dos
compostos tóxicos abaixo
dos máximos admissíveis,
Português
Español
Concentrado
obtener agua potable, con concentraciones de los compuestos tóxicos
na forma mais simples e segura.
por debajo de los máximos admitidos, en la forma más sencilla y segura.
Nessas estações purificadoras, a água que entra é separada em duas
En estas plantas purificadoras, el agua que ingresa se separa en dos
correntes (ver Figura 2): a) o permeado, que atravessou as membranas e
corrientes (ver Figura 2): a) el permeado, que ha atravesado las membranas
contém baixo teor de sais, e b) o concentrado, que, de forma permanente,
y con un contenido bajo de sales, y b) el concentrado que, en forma
é enviado para despejo. Essa corrente possui em solução quase todos os
permanente, se envía al desagüe. Esta corriente posee en solución casi
sais que estavam originalmente presentes na água do poço. Contudo,
todas las sales que estaban presentes originariamente en el agua de
como se trata de uma vazão menor (30% a 40% da vazão de alimentação),
pozo. Pero, como se trata de un caudal más pequeño (30% a 40% del
a concentração de sais (e, portanto, a dos compostos tóxicos), é de 2,5 a
caudal de alimentación), la concentración de sales (y por lo tanto la de
3 vezes mais alta que a da água do poço, quando o equipamento for de
los compuestos tóxicos), es 2.5 a 3 veces más alta que la del agua de
osmose reversa, ou um pouco menos quando se tratar de nanofiltração.
pozo, cuando el equipo es de ósmosis inversa o, algo menos cuando se
A aplicação dessa tecnologia para produzir água potável cresceu
trata de nanofiltración.
rapidamente devido principalmente a dois fatores:
La aplicación de esta tecnología para producir agua potable ha
1. O aumento da população e, por conseguinte, a demanda de água
crecido rápidamente debido principalmente a dos factores:
potável, o que obriga a recorrer a fontes de água salobra. O processo de
1. El aumento de la población, y por ende la demanda de agua
membranas permite obter água potável a partir dessas fontes em resposta
potable, lo que obliga a recurrir a fuentes de agua salobre. El proceso de
satisfatória a esse desafio, e
membranas permite obtener agua potable a partir de dichas fuentes
2. Melhorar a qualidade das águas de abastecimento público para
respondiendo a satisfacción a este desafío, y
atender as normas de controle. De fato, em muitos casos os usuários
2. Mejorar la calidad de las aguas de suministro público para
recebem água que não atende uma ou mais condições, tais como as
responder a las normas de control. En efecto, en muchos casos los
referentes a teor de arsênico, flúor, nitratos, parasitas, halometanos etc.
usuarios reciben agua que no cumple con una o más condiciones, tales
Os processos de purificação tradicionais podem atingir, em alguns
como las referidas al contenido de arsénico, flúor, nitratos, parásitos,
casos, os valores estabelecidos nas normas de controle de qualidade da
halometanos, etc.
água potável, porém nunca com a eficiência dos processos de membranas
Los procesos de purificación tradicionales pueden alcanzar, en
e, sem dúvida nenhuma, sem a capacidade de resolver simultaneamente
algunos casos, los valores establecidos en las normas de control de
todos eles de uma só vez, como acontece quando a tecnologia aplicada é
calidad del agua potable pero nunca con la eficiencia de los procesos de
a de membranas, quer seja por osmose reversa ou nanofiltração.
membranas, y sin lugar a dudas, sin la capacidad de resolver
A objeção que normalmente se faz é a necessidade de se dispor de
simultáneamente todos ellos a la vez, como sucede cuando la tecnología
alguma maneira do concentrado. Uma das várias maneiras de fazer isso
aplicada es la de membranas, ya sea de ósmosis inversa, como
é despejá-lo na rede de esgotos, antes da estação de tratamento.
nanofiltración.
A introdução dessas estações purificadoras para se obter água potável
La objeción que se hace habitualmente es la necesidad de disponer
e o despejo do concentrado na rede de esgotos provocam uma modificação
de alguna manera el concentrado. Una de varias formas de hacerlo es
na concentração dos sais e dos compostos tóxicos que chegam à estação
enviándolo a la red cloacal, antes de la planta de tratamiento.
de tratamento (ver Figura 3). Como se depreende intuitivamente do
La introducción de estas plantas purificadoras para lograr agua
esquema, tais modificações são pequenas.
potable y, el vuelco del concentrado a la red cloacal, provocan una
O objetivo deste estudo é obter uma expressão que permita predizer
modificación en la concentración de las
qual será a concentração de cada um
Qe
Qo
sales y de los compuestos tóxicos que
dos componentes (e, assim, a dos
A Consumo
Alimentación
Permeado
llegan a la planta de tratamiento, (ver
compostos tóxicos) na estação de
Figura 3 ). Como se desprende
tratamento de efluentes. Dessa forma,
Qc
intuitivamente del esquema, dichas
poder-se-á verificar quantitativamente o
modificaciones son pequeñas.1
que se pode inferir de forma intuitiva.
El objetivo de este estudio es
obtener una expresión que permita
Obtenção de dados
Figura 2
A Desagüe
predecir cuál será la concentración de
Uma vez conhecido o consumo
cada uno de los
diário de água da
componentes (y por lo
população, pode-se
Almacenamiento
tanto de los comestimar a vazão média
Qm
Qpe
Perdida
Xe
puestos tóxicos) a la
de água potável, Qp em
Xp
Qa
Qo
planta de tratamiento
metros cúbicos por
Qp Xp
Q r = f = Qp
Consumo
de efluente. De esta
hora (m3/h). Essa vazão
Xe
Xo
Xp
Cloración
Planta de
forma,
podrá
deverá conter os
Qw
Qe Xe
Qc
Tratamiento
verificarse cuanticompostos tóxicos e/ou
Xw
Xc
Cloacal
tativamente lo que
sais dissolvidos abaixo
puede inferirse en
dos
máximos
forma intuitiva.
admissíveis pelas
normas de controle
Figura 3
Bomba
de Pozo
Español
Obtención de datos
Conocido el consumo diario de agua de la población puede estimarse
el caudal medio de agua potable, Qp en metros cúbicos por hora (m3/h).
Este caudal deberá contener los compuestos tóxicos y/o las sales disueltas
por debajo de los máximos admitidos por las normas de control vigentes,
nacionales o municipales, de acuerdo a la más estricta.
Para lograr esta concentración, normalmente se diluye agua de
pozo con el agua producto del equipo de membrana, si se trata de
ósmosis inversa. En el caso de nanofiltración, por lo general no es
necesario realizar mezcla alguna, y se envía a la red el permeado del
equipo.
En el primer caso debe tenerse en cuenta que, cuanto mayor sea la
proporción de agua de pozo que pueda utilizarse, más pequeño será el
caudal que deba producir dicho equipo y por lo tanto menor su costo.
Esta es la ventaja que tienen las membranas de ósmosis inversa frente a
las de nanofiltración. La limitación de mezcla está dada por la
concentración del compuesto tóxico que se encuentre en mayor proporción
relativa al máximo que del mismo admitido en el agua potable.
Teniendo en cuenta que la concentración de sales y, por lo tanto de
los productos tóxicos en el caudal de permeado es baja, la simple
comparación del análisis de agua de la fuente disponible con el de los
máximos admitidos por la legislación vigente, permite rápidamente
determinar cuál es el máximo caudal de agua cruda, Qm, que puede
utilizarse. Para estimar este caudal con mayor precisión debe conocerse
cuál es el rechazo de la membrana para este componente o bien deberá
realizarse una estimación mediante el programa de diseño provisto por
el fabricante de ésta.2,3,4
En este último caso se realiza una proyección estimando el caudal
de permeado deseado. Se obtendrá así, no sólo la concentración de las
distintas especies químicas en el permeado, sino también la máxima
recuperación de agua que puede lograse. Por lo general se dispondrán
entonces de los siguientes datos:
Qp: caudal horario de agua potable deseado (m3/h)
xp*: concentración en el agua potable del compuesto tóxico que
limita la mezcla (gramos/m3)
xe*: concentración en la fuente del compuesto tóxico que limita la
mezcla (gramos/m3)
xo*: concentración en el permeado del compuesto tóxico que limita
la mezcla (gramos/m3)
xc*: concentración en el concentrado del compuesto tóxico que
limita la mezcla (gramos/m3)
R: recuperación de agua adoptada para el equipo de membrana.
f: fracción del agua potable que retorna a la red cloacal.
Nota:
x* se referirá a la concentración en gramos/m3 del compuesto tóxico que
limita la mezcla.
xi se referirá a la concentración en gramos/m 3 de cualquier componente.
Concentración corregida
Definiremos como concentración corregida del compuesto tóxico
que limita la mezcla a la diferencia entre su concentración en el caudal en
estudio y la concentración del mismo compuesto en el agua permeado,
xo. Así tendremos las siguientes concentraciones corregidas:
(1) x’e* = xe* – xo*
en la fuente
(2) x’p* = xp* – xo* en el agua potable
(3) x’c* = xc* – xo*
en el concentrado
Se desprende de estas definiciones que si la membrana utilizada es
Português
vigentes, nacionais ou municipais, de acordo com a mais rígida delas.
Para obter essa concentração, normalmente se dilui a água do
poço com a água resultante do equipamento de membrana, no caso de
osmose reversa. No caso de nanofiltração, em geral não é necessário
realizar mistura nenhuma, enviando-se o permeado do equipamento
para a rede.
No primeiro caso, deve-se levar em conta que, quanto maior for
a proporção de água de poço que se puder utilizar, menor será a
vazão que o referido equipamento deve produzir e, portanto, menor o
seu custo. Essa é a vantagem que as membranas de osmose reversa
possuem em relação às de nanofiltração. A limitação da mistura é
dada pela concentração do composto tóxico que houver em maior
proporção em relação ao máximo desse composto admissível na água
potável.
Considerando-se que a concentração de sais e, portanto, a dos
produtos tóxicos na vazão de permeado é baixa, a simples comparação
da análise da água da fonte disponível com a dos máximos admissíveis
segundo a legislação vigente permite determinar rapidamente qual é a
vazão máxima de água bruta, Qm, que se pode utilizar. Para se estimar
essa vazão com maior precisão, deve-se conhecer qual é o rejeito da
membrana para esse componente ou então deve-se realizar uma
estimativa através do programa de projeto fornecido pelo fabricante
dela.2, 3, 4
Neste último caso, faz-se uma projeção estimando-se a vazão de
permeado desejada. Assim, obter-se-á não só a concentração das distintas
espécies químicas no permeado mas também a recuperação máxima de
água que se pode obter. Em geral, haverá à disposição os seguintes
dados:
Qp: vazão horária desejada de água potável (m3/h)
xp*: concentração na água potável do composto tóxico que limita a
mistura (gramas/m3)
xe*: concentração na fonte do composto tóxico que limita a mistura
(gramas/m3)
xo*: concentração no permeado do composto tóxico que limita a
mistura (gramas/m3)
xc*: concentração no concentrado do composto tóxico que limita a
mistura (gramas/m3)
R: recuperação de água adotada para o equipamento de membrana.
f: fração da água potável que retorna para a rede de esgotos.
Nota:
x* referir-se-á à concentração em gramas/m 3 do composto tóxico que
limita a mistura.
xi referir-se-á à concentração em gramas/m3 de qualquer componente.
Concentração corrigida
Definiremos a concentração corrigida do composto tóxico que limita
a mistura como sendo a diferença entre sua concentração na vazão em
estudo e a concentração do mesmo composto na água permeada, xo.
Assim, teremos as seguintes concentrações corrigidas:
(1) x’e* = xe* – xo*
(2) x’p* = xp* – xo*
(3) x’c* = xc* – xo*
na fonte
na água potável
no concentrado
Depreende-se dessas definições que, se a membrana utilizada for tal
que a concentração do composto que limita a mistura no permeado for
muito baixa, a concentração corrigida coincidirá com a medida.
Português
Español
tal que la concentración del compuesto que limita la mezcla en el permeado
es muy baja, la concentración corregida coincide con la medida.
Definiremos como número de veces que se diluye el compuesto
tóxico limitante, N’d*, al cociente:
x’e*
(4)
N’d* = ———
x’p*
Definiremos como número de vezes que se dilui o composto tóxico
limitante, N’d*, ao quociente:
Cálculos
Cálculos
Cálculo (ver Figura 3) del caudal de agua cruda admitida para la
mezcla, Qm (m3/h):
(5) Qo = Qp – Qm
(6) Qm × xe* = Qp × xp* - Qo × xo*
de (5) y (6):
xp* – xo*
(7)
Qm = —————— Qp
xe* – xo*
Teniendo en cuenta (1), (2), (3) y (4), se obtiene:
Qp
(8)
Qm = ————
N’d*
Cálculo del caudal necesario de permeado del equipo de membranas,
Qo (m3/h):
(9)
Qo = Qp – Qm
Reemplazando (8) en (9) se obtiene
N’d* - 1
(10)
Qo = ————— Qp
N’d*
Caudal de concentrado, Qc (m3/h):
(11)
Qc = Qa – Qo
100 × Qo
(12)
R = ———————
Qa
Llamando :
R
(13)
r = ————
100
de (11) , (12) y (13):
1-r
(14)
Qc = ————— Qo
r
Caudal de retorno del producto a la red cloacal, Qr (m3/h):
Siendo f la fracción del caudal de agua potable que retorna a la red
cloacal, se tendrá:
(15)
Qr = f × Qp
Cálculo del caudal total de agua que retorna a la planta de tratamiento
clocal, Qw (m3/h):
(16)
Qw = Qr + Qc
Cálculo de la concentración de cada componente en el caudal de
envío a la planta de tratamiento de efluentes, xiw (gramos/m3):
Cálculo (ver Figura 3) da vazão de água bruta admitida para a
mistura, Qm (m3/h):
(17)
por lo tanto:
Qw × xiw = Qr × xip + Qc × xic
Qr
Qc
xiw = ——— xip + ——— xic
Qw
Qw
A su vez debe cumplirse que:
(19)
Qp × xip = Qo × xio + Qm × xie
(18)
(4)
(5)
(6)
de (5) e (6):
(7)
x’e*
N’d* = ———x’p*
Qo = Qp – Qm
Qm × xe* = Qp × xp* - Qo × xo*
xp* – xo*
Qm = —————— Qp
xe* – xo*
Considerando-se (1), (2), (3) e (4), obtém-se:
(8)
Qp
Qm = ————
N’d*
Cálculo da vazão necessária de permeado do equipamento de membranas,
Qo (m3/h):
(9)
Qo = Qp – Qm
Substituindo-se (8) em (9), obtém-se
(10)
N’d* - 1
Qo = ————— Qp
N’d*
Vazão de concentrado, Qc (m3/h):
(11)
Qc = Qa – Qo
(12)
100 × Qo
R = ———————
Qa
Chamando-se:
(13)
R
r = ————
100
de (11), (12) e (13):
(14)
1-r
Qc = ————— Qo
r
Vazão de retorno do produto à rede de esgotos, Qr (m3/h):
Sendo f a fração da vazão de água potável que retorna à rede de esgotos,
tem-se:
(15)
Qr = f × Qp
Cálculo da vazão total de água que retorna à estação de tratamento de
esgotos, Qw (m3/h):
(16)
Qw = Qr + Qc
Español
y recordando que:
(15)
Qr = f × Qp
Se obtiene:
f ×(Qo × xio + Qim × xie)
Qc
(20)
xiw = —————————— + ——— xic
Qw
Qw
que nos permite estimar la composición del agua que retorna a la
planta de tratamiento cloacal.
Ejemplo de cálculo
Português
Cálculo da concentração de cada componente na vazão de envio à estação
de tratamento de efluentes, xiw (gramas/m3):
(17)
portanto:
Qw × xiw = Qr × xip + Qc × xic
Qr
Qc
xiw = ——— xip + ——— xic
Qw
Qw
Por sua vez, deve-se observar que:
(18)
(19)
Qp × xip = Qo × xio + Qm × xie
e lembrando-se que:
En la primera columna de valores de la Tabla 1 se indica la
(15)
Qr = f × Qp
concentración de las distintas especies químicas encontradas en el agua
disponible de una localidad del interior del país. Los valores indicados
obtém-se:
en rojo están por encima del máximo admitido. La misma tiene un consumo
f ×(Qo × xio + Qim × xie)
Qc
máximo de agua potable de Qp = 15 m3/h. Se desea determinar cuál
(20)
xiw = ———————————— + ——— xic
deberá ser el caudal de permeado de un equipo de ósmosis inversa que
permita llevar dicha agua a las condiciones exigidas. Se determinará
Qw
Qw
también cuál será la concentración de As y F en el efluente que llegará a
o que nos permite estimar a composição da água que retorna à
la planta de tratamiento del efluente cloacal.
estação de tratamento de esgotos.
Se supondrá que el retorno de agua a la red cloacal es el 80% del
caudal de agua potable que se envía a consumo (f = 0.8).
Exemplo de cálculo
El procedimiento de cálculo es el siguiente.
Na primeira coluna de valores da Tabela 1, indica-se a concentração
das diferentes espécies químicas encontradas na água disponível em uma
Determinación del compuesto tóxico que limita la mezcla: Para
localidade do interior do país. Os valores indicados em vermelho estão
determinar el porcentaje de agua cruda que puede utilizarse en la mezcla
acima do máximo admissível. Essa localidade tem um consumo máximo
y obtener así el caudal de agua potable necesario, se supondrá inicialmente
de água potável de Qp = 15 m3/h. Deseja-se calcular qual deverá ser a vazão
que la membranas de ósmosis inversa rechaza el 100% de las sales del
agua de pozo. Por lo tanto se tendrá que:
de permeado de um equipamento de osmose reversa que permita fazer a
Qm
xiadm
referida água atingir as condições exigidas. Determinar-se-á também qual
(21)
——— 100 = —————
será a concentração de As e F no efluente que chegará à estação de tratamento
do efluente de esgotos.
Qp
xie
Supor-se-á que o retorno de água à rede de esgotos é de 80% da
Donde xiadm es el valor máximo del compuesto en estudio que se
vazão de água potável que se envia para consumo (f = 0,8).
admite para que el agua sea aún potable. Estos valores se han incluido en
O procedimento de cálculo
la segunda columna de la Tabla
Tabla 1
5420
é o seguinte:
1 y deben ser obtenidos PROTOCOLO NUMERO:
EMPRESA:
Coop. De Servicios
tomando en cuenta las Fecha de Extracción:
Determinação do composto
19/11/01
Procedente de:
exigencias locales en cuanto a
tóxico que limita a mistura: Para
Pozo
Máximo
Permeado
Concent.
Cloacal
la calidad deseada del agua Determinación Unidades
se determinar a porcentagem de
xei
Admitido
xio
xic
xiw
potable.
água bruta que se pode utilizar
pH
—————
7.63
La Tabla 2 indica estos Alcalinidad
na mistura e, assim, obter a vazão
Fenolftaleina mgCaCO3/litro
0
porcentajes. De los mismos se Alcalinidad
de água potável necessária,
Total
mgCaCO3/litro 110
desprende que es el F el
supor-se-á inicialmente que a
Hidróxidos
mgOH/litro
0.0
membrana de osmose reversa
elemento limitante de la Carbonatos mgCO /litro
0.0
3
rejeita 100% dos sais da água
cantidad de agua cruda a Bicarbonatos mgHCO3/litro 134
2.7
335
149
mg Cl/litro
150
250
2.7
375
167
do poço. Portanto, tem-se:
utilizar ya que es el que Cloruros
Sulfatos
mg SO4/litro
331.2
200
3.8
830.5
368
determina el menor porcentaje. Nitratos
mgNO3/litro
80
45
5.3
195
89
mg SiO2/litro
58
2
143.8
64
Qm
xiadm
Siendo este 37.5% se debe Sílice
Dureza
(21) —— 100 = —————
adoptar un porcentaje inferior
Total
mgCaCO3/litro 124.5
teniendo en cuenta la hipótesis Dureza
Qp
xie
mg Ca/litro
12
0.1
30.1
13
de rechazo del 100%. En el Cálcica
Dureza
presente ejemplo adoptamos Magnésica mg Mg/litro
23.10
0.2
57.9
26
Tabla 2
mg Na/litro
260.0
200
5.5
649.3
289
37%. Por lo tanto el caudal de Sodio
X*
Qm/Qp(%)
Potasio
mg K/litro
40.0
0.9
99.7
44
permeado, Qo, deberá ser Hierro
mg Fe/litro
0.2
As
41.7
como mínimo el 63% del Total de Sales
F
37.5
Disueltas
mg/litro
1080
1000
23
2726
1215
NO 3
56.3
caudal total. Es decir:
Arsénico
mg As/litro
0.12
0.05
0.003
0.295
0.132
Cl
No limitante
Qo = 0.63 x Qp
Fluor
mg F/litro
4
1.5
0.1
10
4.4
SO
60.4
4
Cloro total
mg Cl2/litro
0.2
Qo = 0.63 x 15 m3/h
Na
76.9
Conductividad µS/cm
1450
3
Qo = 9.5 m /h
Español
Este deberá ser el caudal de diseño del equipo.
Para determinar la composición del agua que retornará a la planta
cloacal se realizó una proyección mediante el programa de diseño de
Dow Chemical: Reverse Osmosis Systems Analysis (ROSA). La
recuperación de agua adoptada para realizar la proyección fue R = 60%.
A partir de los resultados de dicha proyección se construyeron las
columnas 4 y 5 de la Tabla 1.
Se obtienen así los datos adicionales necesarios para poder calcular
la composición del efluente que será enviado a la planta de tratamiento:
xp*: 1.5 mg F/L
xe*: 4.0 mg F/L
xo*: 0.1 mg F/L
xc*: 10 mg F/L
Donde: mg F/L = miligramos de fluor por litro
Con estos datos se calcularon los demás parámetros necesarios
para lograr la composición final del efluente:
N’d:
2.8
(desde ecuación 4)
Qm:
5.4 m3/h (desde ecuación 8)
Qo:
9.6 m3/h (desde ecuación 10)
Qc:
6.4 m3/h (desde ecuación 14)
Qr:
12.0 m3/h(desde ecuación 15)
Qw:
18.4 m3/h(desde ecuación 16)
La composición final estimada del efluente se da en la columna 5 de
la Tabla 1.
Conclusión
Puede apreciarse que el incremento en la concentración de sales y,
en especial, del As y F, en el efluente que ingresará a la planta de tratamiento
cloacal, es de sólo el 10%.
Si se realizara el cálculo con una planta de nanofiltración se tendrían
resultados similares. Por lo tanto, las modificaciones que se generan
sobre el mismo, al utilizar una planta de ósmosis inversa para potabilizar
el agua, son mínimas.
Esto justifica el amplio uso de esta forma de disponer el concentrado
de la planta de ósmosis inversa, ya que el impacto que tiene sobre las
condiciones medioambientales existentes son muy pequeñas, mientras
que el beneficio para la población de poder ingerir agua potable es enorme.
Referencias
1. Armas, Alberto, Departamento Técnico de la Coop. de Serv. Sanitario de
Venado Tuerto, Santa Fe, Argentina: Comunicación Personal.
2. Reverse Osmosis Systems Analysis (ROSA), Programa de Diseño, Dow
Chemical, Liquid Separations Division, Midland, Michigan, EE.UU., en la
red: www.dow.com/liquidseps/design/rosa.htm
3. Winflows™ Membrane System Design Sofware, Osmonics, Minnetonka,
Minnesota, EE.UU., en la red: www.osmonics.com/library/winflows/
winflows.htm
4. ROPRO®, software for RO System Design, Fluid Systems/Koch Membrane
Systems, Wilmington, Massachusetts, EE.UU.
Acerca del Autor
Juan José Mauricci es actualmente miembro del staf técnico del Grupo
de Asistencia Técnica, en el área de Investigación y Desarrollo. Con más
de 30 años de relación en acondicionamiento del agua de uso industrial,
se ha dedicado en los últimos 12 a la aplicación de tecnología de
membranas para obtención de agua potable y agua ultrapura, y en
purificación de efluentes, en recuperación y concentración de proteínas
y otras sustancias en la industria de alimentos. Posee el grado de Ingeniero
Químico, graduado de la Universidad Nacional del Litoral, Santa Fe,
Argentina, donde fue docente e investigador. Ha realizado cursos de
aplicación de diversas tecnologías de purificación (intercambio iónico,
membranas, electrodeionización) en Argentina y el exterior. Contacto:
[email protected], [email protected]
Português
onde xiadm é o valor máximo admissível do composto em estudo
para que a água ainda seja potável. Esses valores foram incluídos na
segunda coluna da Tabela 1 e devem ser obtidos levando-se em conta as
exigências locais quanto à qualidade desejada da água potável.
A Tabela 2 indica essas porcentagens. Daí depreende-se que o F é o
elemento limitante da quantidade de água bruta a ser utilizada, já que é
ele que determina a menor porcentagem. Sendo esta 37,5%, deve-se
adotar uma porcentagem inferior considerando-se a hipótese de 100%
de rejeito. Neste exemplo, adotamos 37%. Assim, a vazão de permeado,
Qo, deverá ser no mínimo 63% da vazão total. Ou seja:
Qo = 0,63 x Qp
Qo = 0,63 x 15 m3/h
Qo = 9,5 m3/h
Essa deverá ser a vazão de projeto do equipamento.
Para se determinar a composição da água que retornará à estação de
esgotos, realizou-se uma projeção através do programa de projeto da
Dow Chemical: Reverse Osmosis Systems Analysis (ROSA). A
recuperação de água adotada para se realizar a projeção foi R = 60%. A
partir dos resultados da referida projeção, construíram-se as colunas 4 e
5 da Tabela 1.
Obtêm-se assim os dados adicionais necessários para se poder
calcular a composição do efluente que será enviado à estação de tratamento:
xp*:
xe*:
xo*:
xc*:
1,5 mg F/L
4,0 mg F/L
0,1 mg F/L
10 mg F/L
onde: mg F/L = miligramas de flúor por litro
Com esses dados, calcular-se-ão os demais parâmetros necessários
para se obter a composição final do efluente:
N’d:
Qm:
Qo:
Qc:
Qr:
Qw:
2,8
(a partir da equação 4)
5,4 m3/h (a partir da equação 8)
9,6 m3/h (a partir da equação 10)
6,4 m3/h (a partir da equação 14)
12,0 m3/h(a partir da equação 15)
18,4 m3/h(a partir da equação 16)
A composição final estimada do efluente é dada na coluna 5 da
Tabela 1.
Conclusão
Pode-se verificar que o aumento da concentração de sais e, em
particular, de As e de F, no efluente que entrará na estação de tratamento
de esgotos, é de apenas 10%.
Se se realizasse o cálculo com uma estação de nanofiltração, obterse-iam resultados semelhantes. Assim, são mínimas as modificações
geradas no cálculo ao se utilizar uma estação de osmose reversa para se
obter água potável.
Isso justifica o amplo uso dessa forma de se dispor do concentrado
da estação de osmose reversa, já que o impacto que tem sobre as condições
ambientais existentes é muito pequeno, ao passo que, para a população,
o benefício de poder ingerir água potável é enorme.