PROGRAMA DE DESSALINIZADORES DE ÁGUA PARA
PEQUENAS COMUNIDADES - POSTO DE ATENDIMENTO
ELETRÔNICO
Fábio Lins Neto(1)
Graduado em Engenharia Civil pela Escola Politécnica da FESP - Recife-PE (1985). Engenheiro da Assessoria de Planejamento Operacional - COMPESA.
João Haroldo de Oliveira Pinho
Graduado em Engenharia Civil pela Escola Politécnica de Pernambuco (1969).Especialista em Engenharia Sanitária pela Faculdade de Saúde Pública da Universidade de São Paulo - USP (1974). Mestre em Engenharia Civil pela Universidade Federal da Paraíba (1993). Engenheiro da COMPESA e Professor da Escola Técnica Federal de Pernambuco.
Endereço(1): Rua Serra Talhada, 1143 - apto. 110 - Piedade - Jaboatão dos Guararapes - PE
- CEP: 54410-430 - Brasil - Tel: (081) 361-2194.
RESUMO
A aplicação de dessalinizadores de água para produção de água potável está difundida no mundo inteiro, concentrando-se nas regiões terrestres mais próximas aos mares e oceanos e com escassos recursos disponíveis de água doce.
A COMPESA - Companhia Pernambucana de Saneamento, como integrante do conjunto de órgãos do governo estadual envolvido na missão de levar água potável a todas as camadas da sociedade, desenvolveu um projeto padrão com vistas a reduzir os custos com o uso de carros-pipa ao mesmo tempo que possibilita a preservação da qualidade da água oferecida à população.
O projeto consta basicamente de um equipamento de dessalinização e respectivo abrigo, reservatórios para afluente e efluente e em alguns casos o posto de atendimento eletrônico.
PALAVRAS-CHAVE: Dessalinizadores de Água, Posto de Atendimento Eletrônico.
INTRODUÇÃO
A região nordeste do país e nesta o estado de Pernambuco, é reconhecida como a mais carente no país, principalmente quando se trata de recursos naturais disponíveis e em especial a água para consumo humano.
Nesta região encontram-se os maiores índices de mortalidade infantil causada por doenças de transmissão hídrica.
No estado de Pernambuco, excetuando-se a região metropolitana do Recife e a zona da mata, a escassez de recursos hídricos superficiais é incontestável, e os subterrâneos existentes em várias regiões do estado apresentam teores de sais comparáveis aos da água do mar.
O governo do estado, tem como uma de suas metas a melhoria da qualidade de vida, enfocada de maneira isonômica para todas as camadas da sociedade, elaborou e vem implantando o programa ÁGUA DE BEBER.
Este programa é desenvolvido com a integração de vários órgãos do governo do estado e em parceria com as prefeituras municipais, excetuando-se até o momento a região metropolitana do Recife.
Tem como meta a implantação de módulos de sistemas dessalinizadores de água utilizando principalmente os mananciais subterrâneos disponíveis.
A COMPESA - Companhia Pernambucana de Saneamento, desenvolveu um KIT composto basicamente de equipamento de dessalinização e respectivo abrigo, ponto de abastecimento e em algumas situações posto de atendimento eletrônico.
Esta versão final atualmente em uso foi obtida após adequação de sistemas semelhantes instalados em outros estados da região nordeste especialmente o da Bahia, onde a CERB - Companhia de Engenharia Rural da Bahia, instalou vários dessalinizadores, alguns deles visitados por técnicos da COMPESA.
O LAFEPE - Laboratório Farmacêutico de Pernambuco está responsável pela fabricação do dessalinizador e montagem local, enquanto cabe a COMPESA, em parceria com as prefeituras municipais, a definição dos pontos de instalação, construção e implantação dos acessórios restantes.
OBJETIVO
Propor modelo padrão para implantação de unidades dessalinizadoras de água com posto de atendimento eletrônico para abastecimento doméstico em pequenas comunidades.
Processo de Dessalinização
Dentre os mais conhecidos processos de dessalinização de água (microfiltração, ultrafiltração, nanofiltração e osmose reversa), hoje o mais utilizado para produção de água potável, por ser viável tecnicamente há mais de 20 (vinte) anos é o que utiliza a técnica de OSMOSE REVERSA.
O fenômeno da osmose reversa ocorre quando duas soluções de concentrações diferentes (ex.: água potável e água do mar), são separadas por uma membrana semipermeável. Haverá um fluxo de moléculas de água da solução mais diluída (água potável) para a solução mais concentrada (água do mar).
O fluxo ocorre de forma natural e poderá ser acelerado aplicando-se por meio de equipamentos as leis da física, química e da hidráulica.
A figura 1, apresenta resumidamente a importância da osmose reversa no tratamento das impurezas moleculares da água.
Figura 1: Escala de processo de remoção de impurezas moleculares da água. Região Molecular Macromoléculas Orgânicas e Colóídes Bactérias/Partículas
Vírus Fungos
Íons Pirogênios Bactérias 0,1nm 1 10 100 1.000 10.000 1A 10 100 1000A 1?m 10?m Troca Iônica Osmose Reversa Ultra Filtração Micro Filtração Eletrodiálise Nanofiltração
Em valores percentuais estão apresentados na Tabela 1 a seguir, as rejeições das membranas de osmose reversa FILMTEC FT-30 utilizadas nos dessalinazadores fabricados pelo LAFEPE com suas respectivas condições de operação:
? Material: película fina composta de poliamida e polisulfona
? Pressão Máxima de Operação: 700 m.c.a.
? Temperatura máxima : 45º C
? Ph de operação contínua: 2 - 11
? Ph durante limpeza: 1-12
Tabela 1: Rejeição de osmose reversa por membrana FILMTEC FT-30.
SOLUTO REJEIÇÃO % SOLUTO REJEIÇÃO %
Fluoreto de Sódio 98 Cianeto de Sódio 95
Cloreto de Sódio 98 Sílica 98
Cloreto de Magnésio 98 Cloreto de Cálcio 99 Sulfato de Magnésio 99 Sulfato de Níquel 99
Formadeíldo 35 Metanol 25
Isopropanol 70 Uréia 90
Ácido Lático 70 Glucose 94
Com relação aos outros processos de dessalinização de água, a literatura pesquisada informa:
? Microfiltração: A microfiltração remove partículas na faixa e 0,1 a 1 micron. Geralmente
partículas suspensas e colóides são rejeitados, enquanto macro-moléculas e sólidos dissolvidos passam através das membranas. As suas aplicações principais incluem remoção de bactérias, materiais floculados ou sólidos suspensos de água de resfriamento.
? Ultrafiltração: A ultrafiltração permite a separação de macro-moléculas e de partículas na
faixa de 20 a 1000 ângstrons (0,002 a 0,1 microm). Novamente ocorre a passagem das moléculas menores e de todos os sais dissolvidos através da superfície da membrana. Os itens rejeitados pela membrana incluem colóides, proteínas, contaminantes microbiológicos e grandes moléculas orgânicas.
? Nanofiltração: A nanofiltração compreende um processo de membranas especiais, no
qual as partículas situam-se na faixa de 10 ângstrons (1 nanômetro), vindo daí a denominação de “nanofiltração”. Este processo atua no setor entre a ultrafiltração e a osmose reversa. Todas as moléculas orgânicas com elevado peso molecular são rejeitadas. Diante disso, sais dissolvidos constituídos por ânios monovalentes tem taxas de rejeição da ordem de 20 a 80 %, enquanto que os constituídos por ânions divalentes possuem taxas de rejeição da ordem de 90 a 98 %. Algumas das aplicações típicas incluem a remoção de cor e compostos de natureza orgânica de água superficiais, remoção de dureza de águas tratadas e redução de sólidos totais dissolvidos.
Com a intenção de comparar estes processos com a osmose reversa pode-se afirmar que este é o nível final do processo de filtração disponíveis. A membrana de osmose reversa atua como uma barreira a todos os sais dissolvidos e moléculas inorgânicas com peso molecular acima de 100. As moléculas de água, por outro lado, passam livremente através da superfície da membrana, criando uma corrente de água purificada. As rejeições típicas de sais dissolvidos atinge a marca de 95 a 99 %.
Em resumo, a microfiltração, ultrafiltração, a nanofiltração e a osmose reversa são processos de separação por membranas, os quais diferem entre si na dimensão física do material retido pela membrana.
Recuperação do Sistema de Dessalinização.
O termo recuperação do sistema é conceituado como sendo a percentagem de água de alimentação convertida em água purificada. A recuperação máxima em qualquer instalação de osmose reversa depende dos sais presentes na água de alimentação e suas tendências a se precipitar na superfície da membrana como incrustação mineral. Os sais com maior propensão à precipitação nesta situação são o carbonato de cálcio, sulfato de cálcio e sílica. O nível de recuperação de um sistema pode ser definido de acordo com a equação:
Qp Qp
R = --- = --- (1), onde temos:
R = Nível de recuperação do sistema Qp = Vazão de água produzida Qa = Vazão de água de alimentação
QR = Vazão da água rejeitada
Por outo lado, a concentração de sais dissolvidos na corrente do rejeito pode ser calculada com o auxílio da equação :
Ca
CR = --- (2), onde temos:
1 - R
CR = Concentração de sais dissolvidos na corrente do rejeito (ml/l)
Ca = Concentração de sais dissolvidos na corrente da alimentação (ml/l) R = Nível de recuperação do sistema
Com o aumento do nível de recuperação do sistema, mais água é convertida em produto. Isto reduz o volume de água a ser rejeitada e, consequentemente, aumenta o valor da concentração de sais dissolvidos na corrente do rejeito, assim como a possibilidade de sua precipitação na superfície da membrana.
Portanto, o objetivo de maximizar o nível de recuperação do sistema deve-se respeitar o limite de recuperação do mesmo.
Pré-Tratamento
O pré-tratamento destina-se a proteger e prolongar a vida útil das membranas da osmose reversa, de modo a ter-se a água bruta dentro do padrão de qualidade exigida para alimentação. O pré-tratamento é definido em função da qualidade da água bruta. No trabalho apresentado foram adotadas como pré-tratamento:
? Filtro de Areia: Tem por objetivo remover sólidos suspensos presentes na água de
alimentação, bem como remover cor e turbidez quando em baixos teores.
? Filtro de Carvão: Tem por objetivo remover cloro livre e matéria orgânica (baixo teor), a
fim de proteger as membranas de osmose reversa, que apresentam baixa tolerância ao cloro livre.
? Filtro de Cartucho: Tem por objetivo remover partículas maiores que 5 ?m, remanescente
da água de alimentação.
? Unidade Dosadora de Anti-Incrustante: No pré tratamento está prevista a adição de
anti-incrustante na dosagem de 1 ppm que forma um filme na superfície da membrana inibindo a deposição de sólidos suspensos na mesma, prolongando o intervalo de tempo para realização de limpeza química.
Performance das Membranas
Nos equipamentos utilizados, o fabricante garante a performance das membranas de osmose reversa por um período de 36 meses pró-rata a partir da data de sua entrega desde que obedecidas as condições abaixo apresentadas:
? a recuperação Volumétrica do Sistema deverá seguir parâmetro estabelecido no projeto;
? a temperatura da água de alimentação não excederá 50ºC;
? o SDI (Silt Density Index - Índice de Densidade de Material) da água de alimentação
deverá ser menor que 5;
? durante a operação contínua o pH da água deverá estar entre 2 e 11;
? As membranas não poderão sofrer choques hidráulicos (golpe de aríete) ou contrapressão
superior a 5 psi;
? a água de alimentação não deverá conter ozônio, permangana to ou outro agente oxidante
forte: teor de ferro ? 0,3 ppm e teor de cloro ? 0,1ppm.
Equipamento Utilizado na Dessalinização
Conforme citado na introdução, os equipamentos de dessalinização utilizados foram montados e instalados nos respectivos locais pelo LAFEPE - Laboratório Farmacêutico de Pernambuco, e os mesmos tem como componentes básicos:
? Filtro de Cartucho
? Sistema de Dosagem Anti-Incrustante
? Bomba de Alta Pressão
? Motores Elétricos
? Permeadores de Osmose Reversa
? Sistema de Limpeza Química
Como acessórios de monitoramento e controle são instalados:
? Válvulas ? Conexões ? Suportes ? Painel de Controle ? Condutivimétro ? Manômetros ? Pressostato ? Rotâmetros
O Kit Compesa
A COMPESA para desenvolver este modelo de sistema, utilizou a técnica de dessalinização de água por membranas de osmose reversa, tecnicamente viável e hoje utilizada nos Estados Unidos, Europa, Ásia e Oriente Médio para produção de água potável em regiões com problema de abastecimento.
Consorciado à esta tecnologia foi desenvolvido por técnicos da COMPESA um Sistema de Atendimento Eletrônico Automático, composto de um abrigo para o equipamento de dessalinização associado a dois reservatórios, sendo um com água para alimentação do sistema (salobra), e o outro com água dessalinizada que alimenta o posto de atendimento eletrônico. O posto de atendimento eletrônico em sua primeira concepção, foi construído em alvenaria e é equipado com um sistema de válvulas Solenóides, que é uma hidro-eletro-válvulas que dá passagem a água quando chega uma tensão alternada na bobina, a água deve vir com pressão de uma caixa d’água superior, ou de uma motobomba.
O funcionamento se inicia a partir da introdução de ficha no console de controle eletrônico-CCE, que é confeccionada em fibra de vidro medindo 35 x 15 x 10cm que acomoda ficheiros, medidores eletromecânicos e fichas especiais.
A partir da introdução das fichas, é fechado o circuito e acionadas as válvulas solenóides da motobomba e pelo controle do tempo de funcionamento no potenciômetro é liberado 10 litros de água potável os quais são acondicionados em bolsas plásticas padronizadas.
Estes recipientes distribuídos gratuitamente, além de servirem como transporte de água, servem como marketing do sistema e foram adquiridas ao custo de R$ 0,20 a unidade com durabilidade prevista para cerca de 06 (seis) meses.
Considerando o projeto inicial, foi constatado que tratava-se de uma obra com estrutura de certa forma pesada e cara, que comparada com o novo projeto, posto de atendimento eletrônico, este foi desenvolvido com custos reduzidos em cerca de 50 %. O posto é confeccionado em concreto armado pré-moldado sendo mais leve e mais rápida a sua montagem, podendo também ser desmontado e remanejado.
Em resumo, o KIT é composto de:
? Abrigo com equipamento dessalinizador
? Reservatórios de água afluente e efluente
As figuras a seguir, referem-se a:
Figura 2: Abrigo de dessalinizador com reservatórios.
Figura 3: Posto de atendimento eletrônico (projeto inicial).
Figura 4: Posto de atendimento (projeto final)
Localidades Contempladas
O programa ÁGUA DE BEBER reveste-se de enorme alcance social e tem importância fundamental na fixação do homem no campo, podendo ser referencial para idênticos programas em todo o nordeste.
Atualmente a COMPESA já instalou com recursos próprios, 15 (quinze) unidades de dessalinização em pequenas localidades, a meta é atingir 100 (cem) localidades até o final do atual governo. Neste conjunto destacam-se as cidades de Santa Maria do Cambucá como projeto piloto equipado com posto de atendimento eletrônico, e Arcoverde onde foi oficialmente inaugurado pelo governo estadual o programa ÁGUA DE BEBER.
O Quadro 1 abaixo mostra as localidades contempladas e seus respectivos municípios: Quadro 1: Localidades contempladas.
MUNICÍPIO LOCALIDADE ATENDIMENTOS ELETRÔNICOS INSTALADOS EQUIPAMENTOS DESSALINIZADO RES INSTALADOS Arcoverde Arcoverde 03 03
Arcoverde Aldeia Velha - 01
João Alfredo Jitirana - 01
Frei Miguelinho Lagoa de João Carlo - 01
Frei Miguelinho Chã Grande - 01
Vertentes Sítio Caruá - 01
Gravatá Russinhas - 01 Santa Maria do Cambucá Santa Maria do Cambucá 01 01 Sertânia Albuquerque Né - 01 Sertânia Algodões - 01
Sertânia Vila da Barra - 01
Sertânia Valdemar Siqueira - 01
Alagoinha Perpétuo Socorro - 01
A meta do programa ÁGUA DE BEBER, é instalar o mais rápido possível postos de atendimentos eletrônicos em todas as localidades contempladas com dessalinizadores.
CONCLUSÕES
O abastecimento de pequenas localidades por carro-pipa foi estimado em cerca de R$ 3,00 (três reais) por metro cúbico e com baixa confiabilidade sanitária da água distribuída.
Para o período de dez anos o custo da água produzida pelo processo de dessalinização é de R$ 0,30 (trinta centavos de real).
O Posto de Atendimento Eletrônico é um avanço no sentido de reduzir custos quanto a desperdícios e gerenciamento do sistema.
O custo médio atual para implantação do sistema de Dessalinização é de R$ 25.000,00 (vinte e cinco mil reais).
O Sistema de Dessalinização acrescido do Posto de Atendimento Eletrônico é da ordem de R$ 45.000,00 (quarenta e cinco mil reais).
A ficha é comercializada na comunidade ao preço de R$ 0,05 (cinco centavos) e adquirida em pontos que identicamente vendem por exemplo fichas telefônicas.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
1. INOVEL, Chuveiro Eletrônico à Ficha - Modelo IL-95 - Manual de Instrução,
ago.1990.
2. NETO, F. L., Visita à CERB - Companhia de Engenharia Rural da Bahia, -
COMPESA - Recife/PE, jun.1996.
