Retrofit of conventional drinking water treatment plants : strategies for arsenic removal improvement

Abstract

Um abastecimento seguro de água potável depende da eficácia das estações de tratamento em remover os contaminantes da água bruta, entre eles o arsênio. Com este intuito, um módulo de ultrafiltração submerso (UFs) foi integrado ao processo convencional de tratamento de água (pré-oxidação, coagulação-floculação, decantação e filtração em areia) como estratégia de controle a remoção arsênio. Diferentes condições turbidez (controle, 300 e 1000 NTU) e concentrações de arsênio (0,015 - 0,4 mg/L) foram consideradas, além da interferência do ferro e manganês. Os processos convencionais se demonstraram altamente dependentes das características físico-química da água bruta. Os resultados reforçaram a limitação dos processos convencionais para atingir os valores preconizados em legislação para arsênio e manganês, problema superado pela implantação da UFs (CAs: <5 μg/L; CMn: <0,1 mg/L e CFe < 0,08 mg/L). Uma análise econômica sensitiva demonstrou que a implantação da UFs torna-se mais atrativa em instalações de maior capacidade de tratamento. Conforme a capacidade de tratamento aumenta (0,108 - 12.690 m3/h), os custos operacionais reduzem (0,98 - 0,81 US$/m3). Uma segunda estratégia combinou os processos de pré-oxidação e membranas de osmose reversa reciclada (UFr), cuja eficiência foi comparada com membranas comercialmente disponíveis. A pré-oxidação promoveu a conversão de espécies solúveis em coloides e complexos que foram posteriormente removidos pelas unidades ultrafiltração mesmo em condições de alta turbidez (1000 NTU). A UFr foi capaz de reter até mesmo os complexos de menor diâmetro equivalente, sendo o único sistema capaz de atingir os valores limite para os três contaminantes. Apesar do menor fluxo de permeado e menor vida útil associado à UFr, o processo apresentou o menor custo operacional (0,310 US$/m³) e maior taxa de retorno em comparação com as outras configurações. As vantagens da UFr podem ser estendidas a outros aspectos ambientais, pois diminui o descarte de membranas em fim de vida em aterros e, ao mesmo tempo, atinge os pré-requisitos técnicos e econômicos para novas tecnologias que se buscam para um abastecimento de água potável. Os resultados ainda sugerem que os módulos de ultrafiltração podem contribuir para um abastecimento seguro de água potável.