Parâmetros de Qualidade da Água

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Todo projeto de osmose reversa começa com uma análise da água de alimentação. Este guia explica os parâmetros que importam para o projeto do sistema, como são medidos e as faixas típicas de cada fonte de água. Combine este conteúdo com o Fundamentos da Osmose Reversa e o Guia de Projeto SWRO ao trabalhar em um projeto real.

TDS — Sólidos Dissolvidos Totais

A massa de material inorgânico e orgânico dissolvido (filtrável através de 0,45 µm) na água, expressa em mg/L. Determinada gravimetricamente pela secagem de uma amostra filtrada a 180 °C (APHA 2540C) ou estimada a partir da condutividade. Faixas típicas:

• Permeado destilado / de osmose reversa: 1–50 mg/L
• Água de torneira: 100–500 mg/L
• Água subterrânea salobra: 1.000–10.000 mg/L
• Água do mar (oceano aberto): 32.000–38.000 mg/L
• Golfo Pérsico / Mar Vermelho: 38.000–45.000 mg/L
• Concentrados de salmoura: 60.000–90.000+ mg/L

Condutividade (µS/cm)

Uma medição indireta de TDS por meio da condutância elétrica. O fator de conversão depende da composição iônica; regras práticas comuns:

TDS [mg/L] ≈ 0,5 a 0,7 × Condutividade [µS/cm]

Águas dominadas por cloreto de sódio usam um fator mais alto (~0,65); águas ricas em bicarbonato, mais baixo (~0,50). Para água do mar, o fator se aproxima de 0,70 (35.000 mg/L corresponde a ~50.000 µS/cm). Para permeado de baixo TDS (< 50 mg/L), o fator se aproxima de 0,50.

A compensação de temperatura para 25 °C é essencial — a condutividade varia ~2% por °C.

pH

O logaritmo negativo da atividade do íon hidrogênio. Influencia os equilíbrios de carbonato, o potencial de incrustação, a compatibilidade do material da membrana e a eficácia do biocida. Valores típicos:

• Água do mar: 7,8–8,3
• Água subterrânea salobra: 6,5–8,0
• Água superficial: 6,5–9,0 (ciclos de algas)
• Permeado de osmose reversa: 5,5–6,5 (o CO₂ passa através)

As membranas de poliamida toleram pH 2–11 em operação e pH 1–13 durante a limpeza. O ajuste de pH às vezes é usado para suprimir a incrustação por carbonato (alimentação ácida) ou melhorar a rejeição de boro (alimentação alcalina na segunda passagem).

SDI — Índice de Densidade de Lodo (ASTM D4189)

O índice padronizado de incrustação para alimentações de osmose reversa. Um filtro de 0,45 µm é desafiado a uma pressão de alimentação de 30 psi, e o tempo para filtrar 500 mL é medido em t = 0 e novamente após 5, 10 ou 15 minutos de filtração contínua. O SDI é calculado como:

SDI₁₅ = 100 × (1 − t₀ / t₁₅) / 15

Metas conforme os fabricantes de membranas:

• Alimentação SWRO: SDI₁₅ < 3 (alguns recomendam < 4)
• Alimentação BWRO: SDI₁₅ < 5
• Efluente de UF bem pré-tratado: SDI₁₅ < 2

O SDI é empírico e, de certa forma, dependente do operador. O Índice de Incrustação Modificado (MFI) é uma alternativa.

Turbidez (NTU)

Mede o espalhamento de luz por partículas em suspensão. Alimentação de osmose reversa aceitável: < 0,2 NTU após o pré-tratamento (1 NTU é alcançável para água de poço sem filtração, mas inadequado para captações abertas). As águas superficiais podem exceder 100 NTU durante tempestades; é necessária coagulação + filtração multicamadas ou UF.

Dureza (equivalente em CaCO₃)

Soma dos íons de cálcio e magnésio, expressa em mg/L de CaCO₃. Classificações:

• Mole: 0–60 mg/L
• Moderadamente dura: 61–120 mg/L
• Dura: 121–180 mg/L
• Muito dura: > 180 mg/L

Determina o risco de incrustação por CaCO₃ na BWRO e na osmose reversa de água de torneira. Calcule o Índice de Saturação de Langelier (LSI) e o Índice de Estabilidade de Stiff & Davis (S&DSI para alto TDS) para prever a incrustação. A dosagem de antincrustante ou o pré-tratamento por abrandamento é necessário onde os índices indicam incrustação.

Cloro Livre

As membranas de poliamida oxidam na exposição ao cloro. A tolerância é cumulativa: ~1.000 ppm-horas de exposição total antes de uma perda de desempenho mensurável. Limite operacional prático: < 0,1 ppm contínuo. Decloração por meio de:

• Dosagem de SMBS — 3 ppm de SMBS neutralizam 1 ppm de Cl₂ livre; reação instantânea, química simples.
• Carvão ativado — eficaz, mas favorece o biofilme; requer substituição periódica.

A cloramina (NH₂Cl) é mais danosa que o cloro livre e não é removida tão facilmente pelo SMBS — projete com cuidado quando a alimentação for cloraminada pela rede municipal.

Boro

Um contaminante desafiador para a SWRO. A água do mar contém 4–5 ppm de boro na forma de ácido bórico (pKa = 9,2). No pH natural da água do mar (~8,0), o boro existe como H₃BO₃ sem carga, que a poliamida rejeita apenas 50–90% — o boro no permeado pode ser de 0,5–2 mg/L em uma única passagem. Metas:

• Diretriz da OMS para água potável: 2,4 mg/L
• Água potável da UE: 1,0 mg/L
• Irrigação de culturas sensíveis ao boro: < 0,5 mg/L

Mitigações: membranas de alta rejeição de boro (FilmTec SW30HRLE, Toray TM820), osmose reversa de segunda passagem em pH elevado (10–10,5), onde o boro é desprotonado e bem rejeitado, ou polimento por resina de troca iônica seletiva para boro (Purolite S108, Lewatit MK51).

Conteúdo Orgânico (TOC, COD, BOD)

O Carbono Orgânico Total (TOC) é o índice único mais útil. Um TOC > 2 mg/L sugere a necessidade de pré-tratamento aprimorado (coagulação, DAF, UF ou carvão ativado). As substâncias húmicas de alto peso molecular causam incrustação da membrana e agravam o biofouling ao alimentar os biofilmes.

Íons Específicos

Íon	Água do mar (mg/L)	Significado para a osmose reversa
Sódio (Na⁺)	10.800	Cátion dominante; equilibrado pelo Cl⁻ para o balanço de cargas
Cloreto (Cl⁻)	19.400	Define a exigência de corrosão; demanda Super Duplex 2507 para SWRO
Sulfato (SO₄²⁻)	2.700	Risco de incrustação por BaSO₄ / SrSO₄ / CaSO₄; requer antincrustante
Magnésio (Mg²⁺)	1.290	Dureza; Mg(OH)₂ em pH muito alto
Cálcio (Ca²⁺)	410	Incrustação por CaCO₃ / CaSO₄; requer verificação de LSI / S&DSI
Potássio (K⁺)	390	Menor; rejeita de forma semelhante ao Na
Bicarbonato (HCO₃⁻)	140	Define a alcalinidade e o potencial de incrustação por CaCO₃
Brometo (Br⁻)	67	Forma bromato se pré-oxidado com ozônio
Estrôncio (Sr²⁺)	8	Incrustação por SrSO₄ na BWRO com alta recuperação
Bário (Ba²⁺)	0,02	Traço, mas com solubilidade muito baixa de BaSO₄
Sílica (SiO₂)	0,1–10	Difícil de limpar; limita a recuperação da BWRO
Fluoreto (F⁻)	1,3	Poços salobros podem exceder; incrustação por CaF₂
Nitrato (NO₃⁻)	0,5	Preocupação para água potável em poços agrícolas (> 10 mg/L NO₃-N)

Microbiológico

HPC (contagem de placas heterotróficas), coliformes totais e ATP (biomassa viva) indicam o risco de biofouling. Captações abertas (especialmente em temperaturas quentes) precisam de uma estratégia de biocida — cloro intermitente + decloração, ou dosagem de choque com DBNPA. As carcaças de filtros de cartucho e as linhas estagnadas são pontos críticos de biofilme.

Guia de Leitura de uma Análise de Água de Amostra

Quando você receber um laudo laboratorial, percorra-o nesta ordem:

1. Balanço iônico. Some cátions e ânions em meq/L; eles devem coincidir dentro de 5%. Um grande desequilíbrio = analito ausente ou erro de medição.
2. Verificação de TDS. A soma dos íons principais em mg/L deve aproximar-se do TDS gravimétrico dentro de 10–15%.
3. Verificação de condutividade. Aplique um fator de 0,55–0,70; deve coincidir com o TDS.
4. Índices de incrustação. Calcule o LSI (baixo TDS) ou o S&DSI (alto TDS), e as razões produto iônico / Ksp para CaSO₄, BaSO₄, SrSO₄, SiO₂, CaF₂ na recuperação de projeto.
5. Indicadores de incrustação. SDI, turbidez, TOC, óleos e graxas, ferro, manganês, contagens de algas.
6. Carga oxidante. Cl₂ livre, cloramina, ORP — define o dimensionamento da decloração.
7. Analitos especiais. Boro, sílica, fluoreto, nitrato, arsênio, dependendo da fonte.

Insira esses dados em um software de projeção (DuPont WAVE, Hydranautics IMSDesign, Toray DS2, LG Q+) para a seleção de membranas e o layout do arranjo.

Tabelas de Conversão

mg/L ÷ peso equivalente = meq/L
ex.: Ca²⁺: 40,08 / 2 = 20,04 g/eq, então 100 mg/L de Ca²⁺ = 5,0 meq/L

mg/L ÷ peso molecular = mmol/L
ex.: 100 mg/L de Ca²⁺ = 100 / 40,08 = 2,49 mmol/L

1 NTU ≈ 0,5–2,4 mg/L de sólidos em suspensão (altamente dependente da fonte)
1 grão/galão de dureza = 17,1 mg/L como CaCO₃