Remoção de matéria húmica aquática, ferro e manganês de águas para abastecimento por meio de coagulação, floculação, sedimentação e filtração com membranas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2013.A água destinada ao abastecimento pode ser obtida de fontes superficiais ou subterrâneas, sendo necessário o seu tratamento para remover substâncias que possam causar rejeição por parte das pessoas ou problemas de saúde para a população. Dentre as substâncias que devem ser removidas das águas destinadas ao consumo humano, se encontram as substâncias húmicas aquáticas, o ferro e o manganês. A matéria húmica aquática, além de produzir cor, odor e sabor na água, pode ocasionar a formação de trialometanos que apresentam riscos para a saúde. O ferro e o manganês também podem alterar as propriedades organolépticas da água e, em concentrações elevadas, causar problemas de saúde. O presente trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de remoção de ferro, manganês e substâncias húmicas em água superficial e água subterrânea, por meio de um sistema que inclui etapas de coagulação, floculação e sedimentação, seguidas de filtração com membranas de ultrafiltração ou nanofiltração. O coagulante, escolhido mediante ensaios em jar test, foi o policloreto de alumínio, e as condições de mistura rápida e floculação foram ajustadas para obter melhor qualidade da água com menores dosagens de coagulante. A água clarificada foi submetida e filtração com membranas. Com as membranas de nanofiltração foram obtidas remoções quase completas de ferro dissolvido, e altas para substâncias húmicas (superiores a 96% medidas como absorbância ao UV254nm e superiores a 88% medidas como COD). Com as membranas de ultrafiltração foram obtidas remoções de 99% de ferro dissolvido, e elevadas para substâncias húmicas (superior a 90% medidas mediante absorbância ao UV254nm e próxima a 80% medida como COD). No caso do manganês dissolvido as remoções obtidas foram baixas. Para a água da ponteira (em que os valores da água bruta foram superiores ao limite estabelecido para água potável), com a membrana de ultrafiltração a remoção chegou a 27%, e com a membrana de nanofiltração atingiu-se uma remoção próxima a 50%, encontrando-se este último valor obtido dentro dos limites da legislação. Considerando a remoção de contaminantes assim como as características de fluxo de permeado, a filtração utilizando membranas de nanofiltração precedida de coagulação, floculação e sedimentação, apresentou-se como uma boa alternativa no tratamento de água contendo substâncias húmicas de baixo peso molecular, ferro dissolvido e com moderada quantidade de manganês dissolvido presentes.<br>Abstract : Potable water supply can be obtained from surface and groundwater sources. However, water treatment is required in order to remove substances that can cause human diseases and conditions. Some of the substances to be removed are aquatic humic matter, iron and manganese. Aquatic humic matter not only produces color, taste and odor to water, but also can form trihalomethanes which are very harmful tu human health. Iron and manganese can also alter the organoleptic properties of water causing health conditions when found in high concentrations. This research is aimed at studying the removal efficiency of iron, manganese and humic substances in surface water and groundwater by a system consisting of a coagulation - flocculation - sedimentation process, followed by ultrafiltration or nanofiltration. For clarification, polyaluminium chloride was chosen as the coagulant by jar test, and the conditions of rapid mixing and flocculation were adjusted to obtain the best water quality at lower dosages. The clarified water was treated by filtration membranes. The removal capacity of humic acids by nanofiltration was greater than 88% in terms of dissolved organic carbon and greater than 96% in terms of absorbance UV254nm. By ultrafiltration the removal capacity was in terms of dissolved organic carbon greater than 80% and greater than 90% in terms of absorbance UV254nm. Iron co-removal was very effective, exceeding 99% in all cases. Removal of manganese for groundwater was 53% and 27%, for nanofiltration and ultrafiltration respectively and 5% with both of the membranes for lake water, possibly due to its limited capacity to form complexes with humic substances. The level of removal of contaminants as well as the permeate flow characteristics, suggests that the nanofiltration preceded by coagulation, flocculation and sedimentation is a good alternative for treatment of waters with high levels of humic substances and dissolved iron, with moderate concentrations of dissolved manganese