Métodos de Abrandamento de Água para Abastecimento: estudo de caso Habitasul - Jurerê Internacional

Abstract

A dureza é um parâmetro químico frequente em áreas com a presença de rochas calcárias, responsáveis pela dissolução de cálcio e magnésio na água. De acordo com a Portaria Consolidada nº 5 do Ministério da Saúde (2017), a dureza total máxima permitida para atender aos padrões de potabilidade é de 500 mg/L de CaCO3. No consumo humano, a água dura pode apresentar propriedades organolépticas desagradáveis, ocasionar maior consumo de sabão e promover incrustações em tubulações de água quente, mesmo estando abaixo de 500 mg/L. Embora forneça água tratada de dureza adequada aos padrões de potabilidade, a ETA Habitasul – Jurerê Internacional pretende reduzir a concentração desse parâmetro a fim de mitigar as desvantagens exibidas. Os métodos de abrandamento mais citados por diversos autores são a troca iônica, filtração por membranas e precipitação química. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo propor um método de abrandamento, dentre os três citados, para a ETA Habitasul, que seja capaz de reduzir a dureza a ponto de não ser mais perceptível ao paladar. Buscou-se primeiramente compreender a natureza da dureza através da análise de uma série histórica de dados físico-químicos da água. A fim de identificar a concentração mínima em que a dureza é perceptível ao paladar humano, efetuou-se um teste padronizado de sabor, sendo assim possível delimitar a eficiência de remoção do tratamento. A partir disso, pode-se estimar a viabilidade técnica e econômica de cada método. Na comparação entre as tecnologias, considerou-se a mesma produção de água tratada, a uma vazão de 70 L/s, 24 h/d, constante ao longo do ano. Para a viabilidade técnica, realizou-se ensaios laboratoriais, no caso troca iônica e precipitação química. No método por membranas, a viabilidade técnica ocorreu apenas por revisão bibliográfica. Para viabilidade econômica, consultou-se empresas privadas sobre os custos de investimento e custo fixos para todos métodos. Os resultados demonstraram que a água tratada para o abastecimento da população do empreendimento possui dureza dentro dos parâmetros exigidos, cerca de 200 mg/L de CaCO3. A adição de coagulante sulfato de alumínio na ETA contribui para transformar a dureza temporária em permanente, o que dificulta sua remoção. Já o teste de sabor indicou que a concentração mínima percebida pelo paladar foi de 60 mg/L de CaCO3. Por isso, foi preciso encontrar um processo de abrandamento cuja eficiência mínima fosse de 70%. Os processos de troca iônica e nanofiltração apresentaram maior eficiência em relação à precipitação química, contudo, os custos também foram mais elevados. A troca iônica por abrandadores com resina catiônica se mostrou a alternativa mais indicada para o SAE, se consideradas as viabilidades técnica e econômica em paralelo.

La dureté est un paramètre chimique fréquent dans les zones avec la présence de roches calcaires, responsables pour la dissolution du calcium et du magnésium dans l'eau. Selon l’arrêté n ° 5 du ministère de la Santé (2017), la dureté totale maximale autorisée pour répondre aux normes de potabilité est de 500 mg/L de CaCO3. Dans la consommation humaine, l'eau dure peut avoir des propriétés organoleptiques désagréables, entraîner une plus grande consommation de savon et favoriser les incrustations dans les conduits d'eau chaude, même en dessous de 500 mg/L. Bien que l’ETA Habitasul - Jurerê Internacional fournisse de l'eau traitée d'une dureté adéquate aux normes de consommation, elle espère réduire la concentration de ce paramètre afin d'atténuer les inconvénients indiqués. Les méthodes d’adoussissement les plus citées par plusieurs auteurs sont l'échange d'ions, la filtration membranaire et la précipitation chimique. Dans ce contexte, la présente étude visait à proposer une méthode d’adoussissement, parmi les trois mentionnées, pour l’ETA Habitasul, capable de réduire la dureté au point qu'elle ne soit plus perceptible au goût. Il a été d'abord cherché à comprendre la nature de la dureté à travers l'analyse d'une série historique de données physico-chimiques de l'eau. Afin d'identifier la concentration minimale à laquelle la dureté est perceptible par le goût humain, un test de goût standardisé a été réalisé, permettant de délimiter l'efficacité d'élimination du traitement. A partir de là, Il a été possible d’estimer la faisabilité technique et économique de chaque méthode. Lors de la comparaison des technologies, la même production d'eau traitée a été considérée, à un débit de 70 L/s, 24 h/j, constant toute l'année. Pour la faisabilité technique, des tests de laboratoire ont été effectués, dans le cas d'échange d'ions et de précipitation chimique. Pour la méthode de filtration membranaire, la faisabilité technique ne s'est faite que par une revue bibliographique. Pour assurer la viabilité économique, des entreprises privées ont été consultées sur les coûts d'investissement et les coûts fixes pour les trois méthodes. Les résultats ont montré que l'eau traitée pour l’approvisionnement de la population a une dureté dans les paramètres requis, environ 200 mg/L de CaCO3. L'ajout de coagulant sulfate d'aluminium dans l’ETA contribue à transformer la dureté temporaire en permanente, ce qui rend son élimination difficile. Le test de goût a indiqué que la concentration minimale perçue par le goût était de 60 mg/L de CaCO3. Par conséquent, il était nécessaire de trouver un processus d’adoussissement avec une efficacité minimale de 70%. Les processus d'échange d'ions et de nanofiltration ont montré une plus grande efficacité par rapport à la précipitation chimique, mais les coûts étaient également plus élevés. L'échange d'ions pour les adoucissants avec résine cationique s'est avéré être l'alternative la plus appropriée pour SAE, compte tenu de la faisabilité technique et économique en parallèle.