Osmose Reversa X Troca Iônica

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MITOS OU VERDADES
ASPECTOS GERAIS
• TROCA IÔNICA É MAIS BARATO?
• TROCA IÔNICA GERA MAIS RESÍDUOS?
• OSMOSE É MAIS DIFÍCIL DE OPERAR?
• QUAL ATENDE A LEGISLAÇÃO AMBIENTAL?
• OSMOSE É DEPENDENTE DO EXTERIOR?
OSMOSE REVERSA OU TROCA IÔNICA

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DESMINERALIZAÇÃO DE ÁGUA
ASPECTOS GERAIS
• CALDEIRAS PARA GERAÇÃO DE VAPOR
– PROCESSOS QUÍMICOS
– GERAÇÃO DE ENERGIA
• ÁGUA PURA E ULTRAPURA
– INJETÁVEIS
– SEMICONDUTORES
– REAGENTES
• ABASTECIMENTO PÚBLICO
– ÁGUA DO MAR
– ÁGUAS SALOBRAS
– CONTAMINAÇÃO POR IONS (FLUOR, NITRATO, METAIS…)
PRINCIPAIS APLICAÇÕES

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TECNOLOGIA
TROCA IÔNICA
• RESINAS

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TECNOLOGIA
OSMOSE REVERSA
• MEMBRANAS

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ASPECTOS DAS TECNOLOGIAS
OSMOSE REVERSA TROCA IÔNICA
Água Clarificada
Água Pura
Água + Sais
Regenerante + Sais Acumulados
Água Pura
Ácido Forte Base Forte
Resina
Catiônica
Resina
Aniônica
Operação
Regeneração diária
Membrana
Cartucho
Bomba
Alta

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ASPECTOS DAS TECNOLOGIAS
OSMOSE REVERSA
• PROCESSO CONTÍNUO
• PRODUZ CONCENTRADO
• BARREIRA FÍSICA
• RETÉM SÓLIDOS SUSPENSOS
• SENSÍVEL AO CLORO
• SEM LIMITE PARA O TDS
• PROBLEMAS COM “FOULING”
TROCA IÔNICA
• PROCESSO EM BATELADA
• NECESSITA DE REGENERANTE
• RETÉM APENAS PARTÍCULAS C/ CARGA
• NÃO RETÉM SÓLIDOS SUSPENSOS
• SENSÍVEL AO CLORO
• TDS NA ALIMENTAÇÃO É LIMITADO
• QUEBRA DE RESINAS

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CONDIÇÕES DO ESTUDO - REQUISITOS
ASPECTOS GERAIS
• ÁGUA DE RIO
• VAZÃO DO RIO: 10.000 m³/h
• TDS: 100 mg/L
• TEMPERATURA: 25°C
• SDI: < 5
• TURBIDEZ: < 0,5 NTU
• CLORO LIVRE: 0 mg/L
• ÓLEOS E GRAXAS: < 0,1 mg/L
• pH: 7
• FERRO INSOLÚVEL: < 0,1 mg/L
• ALUMÍNIO: < 0,05 mg/L
• MANGANÊS: < 0,05 mg/L
CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO

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CONDIÇÕES DO ESTUDO - PROJETO
OSMOSE REVERSA 75m³/h
• RECUPERAÇÃO: 75%
• PRESSÃO DE ALIMENTAÇÃO: 8,05 bar
• ARRANJO 11-6
• 17 VASOS NO TOTAL
• 6 MEMBRANAS POR VASO
• 102 MEMBRANAS NO TOTAL
• 125 FILTROS DE CARTUCHO
TROCA IÔNICA 75m³/h
• VAZÃO DE PRODUÇÃO: 75 m³/h
• ARRANJO COMPOSTO POR 1 VASO
CATIÔNICO E 1 VASO ANIÔNICO, SEM
TORRE DESCARBONATADORA
• REGENERAÇÃO CATIÔNICA FEITA
COM HCl (100g/L)
• REGENERAÇÃO ANIÔNICA FEITA COM
NaOH (100g/L)
• PERDA ANUAL DE RESINAS: 5%

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ASPECTOS DIMENSIONAIS
ÁREA
64 m²
ÁREA
110 m²

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ASPECTOS OPERACIONAIS
OSMOSE REVERSA
• SUBSTITUIÇÃO TOTAL DE
MEMBRANAS ENTRE 3 E 5 ANOS
• TROCA MENSAL DE FILTROS DE
CARTUCHO
• CAMPANHA: PROCESSO CONTÍNUO
• LIMPEZA QUÍMICA: 1 POR MÊS, COM
DURAÇÃO DE 4h
• PODE HAVER VAZAMENTO NOS
INTERCONECTORES
• VARIÁVEIS A SEREM MONITORADAS:
VAZÃO, PRESSÃO, CONDUTIVIDADE
TROCA IÔNICA
• SUBSTITUIÇÃO TOTAL DAS RESINAS
ENTRE 3 E 5 ANOS
• REPOSIÇÃO PARCIAL DE RESINAS
ANUAL
• CAMPANHA: 24h
• REGENERAÇÃO: 1 POR DIA, COM
DURAÇÃO DE 2h
• PODE HAVER PERDA DE RESINAS
• VAZÃO, PRESSÃO E CONDUTIVIDADE
DA ÁGUA BRUTA E DA ÁGUA DESMI

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Período de análise: 5 anos
Desembolso Unidade
Intervalo de
desembolso
(meses)
Quantidade Unitário Total Quantidade Unitário Total
Implantação (equipamentos) - 0 1 - R$ 1.500.000,00 1 - R$ 1.000.000,00
Energia Elétrica kWh 1 32.102,62 R$ 0,17 R$ 321.668,21 6.145,44 R$ 0,17 R$ 61.577,33
Antiincrustante kg 1 100 R$ 20,00 R$ 120.000,00 0 R$ 20,00 R$ 0,00
Membranas p/ reposição Un 36 102 R$ 2.000,00 R$ 204.000,00 0 R$ 2.000,00 R$ 0,00
Resina Catiônica L 36 0 R$ 7,00 R$ 0,00 2.554,05 R$ 7,00 R$ 17.878,35
Resina Aniônica L 36 0 R$ 14,00 R$ 0,00 3.911,96 R$ 14,00 R$ 54.767,38
Resina Catiônica (reposição) L 12 0 R$ 7,00 R$ 0,00 127,70 R$ 7,00 R$ 4.469,59
Resina Aniônica (reposição) L 12 0 R$ 14,00 R$ 0,00 195,60 R$ 14,00 R$ 13.691,84
Operadores HH 1 960 R$ 7,50 R$ 432.000,00 960 R$ 7,50 R$ 432.000,00
NaOH (50%) regeneração/LQ kg 1 153,60 R$ 1,87 R$ 17.233,92 23.471,73 R$ 1,87 R$ 2.633.528,39
NaOH correção de pH kg 1 360,00 R$ 1,87 R$ 40.392,00 0 R$ 1,87 R$ 0,00
HCl (30%) regeneração/LQ kg 1 233,34 R$ 0,68 R$ 9.450,43 25.540,49 R$ 0,68 R$ 1.034.390,03
HCl correção de pH kg 1 0 R$ 0,68 R$ 0,00 0 R$ 0,68 R$ 0,00
Bissulfito de Sódio kg 1 216,00 R$ 3,00 R$ 38.880,00 148,50 R$ 3,00 R$ 26.730,00
Filtros de Cartucho Un 1 125 R$ 12,00 R$ 90.000,00 0 R$ 12,00 R$ 0,00
Vazão de produção 75 m³/h Custo Total R$ 2.773.624,56 Custo Total R$ 5.279.032,91
Volume total produzido 3.285.000 m³ Custo por m³ R$ 0,84/m³ Custo por m³ R$ 1,61/m³
Osmose Reversa Troca Ionica
ASPECTOS FINANCEIROS
ANÁLISE DE CUSTOS DAS TECNOLOGIAS [1],[2]
* *
*TDSalimentação: 100ppm

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ASPECTOS FINANCEIROS – REPOSIÇÃO
SUBSTITUIÇÃO DE MEMBRANAS
R$ 204.000,00 / reposição integral
SUBSTITUIÇÃO DAS RESINAS
R$ 72.645,72 / reposição integral
+
R$ 18.161,43 (5% AA)
R$ 90.807,15

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ASPECTOS FINANCEIROS – 5 ANOS
CUSTO TOTAL (IMPLANTAÇÃO + OPERAÇÃO) 5 ANOS
CUSTO TOTAL
IMPLANTAÇÃO R$ 1.500.000,00
OPERAÇÃO R$ 1.273.624,56
R$ 2.773.624,56
CUSTO/M³ DE ÁGUA
IMPLANTAÇÃO 0,45 R$/m³
OPERAÇÃO 0,39 R$/m³
0,84 R$/m³
CUSTO TOTAL
IMPLANTAÇÃO R$ 1.000.000,00
OPERAÇÃO R$ 4.279.032,91
R$ 5.279.032,91
CUSTO/M³ DE ÁGUA
IMPLANTAÇÃO 0,31 R$/m³
1,61 R$/m³

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ASPECTOS FINANCEIROS – 20 ANOS
CUSTO TOTAL (OPERAÇÃO) 20 ANOS
CUSTO TOTAL
OPERAÇÃO R$ 5.638.498,24
CUSTO/M³ DE ÁGUA
CUSTO TOTAL
OPERAÇÃO R$ 17.309.853,57
CUSTO/M³ DE ÁGUA

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R$ 0,00
R$ 1.000.000,00
R$ 2.000.000,00
R$ 3.000.000,00
R$ 4.000.000,00
R$ 5.000.000,00
R$ 6.000.000,00
0 12 24 36 48 60
OR TI
ASPECTOS FINANCEIROS – EVOLUÇÃO DE
CUSTOS
EVOLUÇÃO DOS CUSTOS OPERACIONAIS
Reposição total de
membranas / resinas
10 meses –
Equivalência de custos

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R$ 0,00
R$ 1.000.000,00
R$ 2.000.000,00
R$ 3.000.000,00
R$ 4.000.000,00
R$ 5.000.000,00
0 12 24 36 48 60
OR TI
ASPECTOS FINANCEIROS – REDUÇÃO DO
PREÇO NaOH
Custo reduzido do NaOH a 1,32 R$/kg, base internacional
membranas / resinas
13 meses –

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R$ 0,00
R$ 1.000.000,00
R$ 2.000.000,00
R$ 3.000.000,00
R$ 4.000.000,00
R$ 5.000.000,00
R$ 6.000.000,00
0 12 24 36 48 60
OR TI
ASPECTOS FINANCEIROS –MEMBRANAS
C/ REPOSIÇÃO ANUAL DE MEMBRANAS
resinas
12 meses –

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ASPECTOS FINANCEIROS - TCO
PERÍODO DE 5 ANOS
Reposição
de Filtros de
Cartucho
2,88%
Implantação
46%
Reposição de
Membranas
7,35%
Produtos
Químicos
7,22%
Energia
11,60%
Mão de Obra
15,58%
Reposição
de Resinas
(perdas)
0,91%
Energia
1,17%
Produtos
Químicos
65,33%
Reposição
de Resinas
3,67%
Implantação
18,94%
Mão de Obra
8,18%

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ASPECTOS FINANCEIROS - OPEX
Energia
25%
Reposição de
Membranas
16%
Produtos
Químicos
17%
Mão de Obra
34%
Reposição de
Filtros de Cartucho
7%
Reposição
de Resinas
(perdas)
1%
Energia
1% Mão de Obra
10%
Reposição
de Resinas
2%
Produtos Químicos
87%

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OSMOSE REVERSA x TROCA IÔNICA
R$ 0
R$ 1.000.000
R$ 2.000.000
R$ 3.000.000
R$ 4.000.000
R$ 5.000.000
R$ 6.000.000
Implantação Mão de Obra Energia Produtos
Químicos
Membranas /
Resinas
Filtros de
Cartucho /
Resinas
(Perdas)
Custo total
ValorPresente(R$)
Osmose Reversa Troca Iônica

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ASPECTOS AMBIENTAIS
OSMOSE REVERSA
• MAIS EFLUENTES
• POLUENTES MENOS CONCENTRADOS
• CONSUMO MENOR DE QUIMICOS
• 1 LIMPEZA/MÊS
TROCA IÔNICA
• MENOS EFLUENTES
• MAIOR TEOR DE SAIS POR m³
• MAIOR TEOR DE QUIMICOS POR m³
• REGENERAÇÃO, DESPEJO DIÁRIO
Período 24 h 24 h
TDS na alimentação 100,00 mg/L 100,00 mg/L
TDS no efluente* 483,84 mg/L 12.874,03 mg/L
Volume de efluente 792,00 m³ 63,93 m³
Massa de sais no efluente 383,20 kg 823,00 kg
Geração de sal 0,21 kg/m³ de produto 0,46 kg/m³ de produto
Geração de efluente 0,44 m³/m³ de produto 0,04 m³/m³ de produto
Troca Iônica (TI)Osmose Reversa (OR)
*OR: com Limpeza Química; TI: Regeneração

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ASPECTOS AMBIENTAIS
• Qualidade do efluente final, antes do descarte no corpo d’água.
Parâmetro Água Bruta CONAMA 357 Efluente OR Efluente TI Unidade
pH 7 5 a 9 8 7 -
Temperatura 25 40 25 25 °C
Boro 0,05 5 0,06 1,30 mg/L
Ferro 0,13 15 0,52 3,38 mg/L
Fluor 0 10 0 0 mg/L
Amônia 0 20 0 0 mg/L
Sólidos Dissolvidos 100 - 400 12.874,03 mg/L
Sulfato 27,47 - 109,88 714,84 mg/L
Cloreto 30 - 120 4.666,77 mg/L
Ambos atendem

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ASPECTOS AMBIENTAIS
• Qualidade do efluente final, após o descarte no corpo d’água.
Parâmetro Água Bruta CONAMA 357 Efluente OR Efluente TI Unidade
pH 7 - 7 7 -
Temperatura 25 - 25 25 °C
Boro 0,05 - 0,05 0,05 mg/L
Ferro 0,13 - 0,13 0,13 mg/L
Fluor 0 - 0 0 mg/L
Amônia 0 - 0 0 mg/L
Sólidos Dissolvidos 100 500* 100,75 113,40 mg/L
Sulfato 27,47 250* 27,68 28,19 mg/L
Cloreto 30 250* 30,22 34,86 mg/L
* Valor após a mistura no corpo d'água. Vazão do corpo d'água: 10.000 m³/h
Ambos atendem

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ASPECTOS AMBIENTAIS
DISPOSIÇÃO DE RESÍDUOS
• ESTIMATIVA ELABORADA COM BASE EM VIDA ÚTIL DE 3 ANOS
Membranas Filtros de Cartucho Resina Catiônica Resina Aniônica
Volume (L) - - 2.554,05 3.911,96
Massa (kg) 1.836,00 2.250,00 2.145,40 2.621,01
Total (kg)
Composição
Poliamida,
Polisulfona e
Poliester
Polipropileno
Estabilidade
Periculosidade
Embalagem
4.766,41
Não requer
Troca Ionica
Estireno
Inerte
Não perigoso
Recipiente fechado
Osmose Reversa
Inerte
Não perigoso
4.086,00

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ASPECTOS DE SEGURANÇA
OSMOSE REVERSA
• PRESSÕES ALTAS (15 bar)
• LIMPEZA QUIMICA 1 VEZ POR MÊS
COM PRODUTOS EM BAIXAS
CONCENTRAÇÕES (< 0,1%)
(NaOH 50%: 153,6 kg/limpeza; HCl 30%:
233,34 kg/limpeza)
• NaOH 50% PARA A CORREÇÃO DE pH
(360 kg/mês)
TROCA IÔNICA
• BAIXA PRESSÕES (2 bar)
• REGENERAÇÃO DIÁRIA –
MANIPULAÇÃO DE PRODUTOS
PERIGOSOS
• SODA CÁUSTICA (NaOH) NA
REGENERAÇÃO
(2.338kg/regeneração – NaOH 50%)
• ÁCIDO (HCl ou H2SO4) NA
REGENERAÇÃO
(2.527kg/regeneração – HCl 30%)

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OUTROS COMPARATIVOS
Estudo realizado a 15 anos
Osmose Reversa é mais
econômica para salinidade
superior a 100ppm CaCO3

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OUTROS COMPARATIVOS
Custos assumidos em 2005

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ALTERNATIVAS DE USO: COMBINAÇÃO DE
PROCESSOS
OR
TI
ÁGUA
BRUTA
ÁGUA
DESMI
OR
EDI
LM
OR
OR
LM
TI
OR
OR: Osmose Reversa
TI: Troca Iônica
EDI: Eletrodeionização
Menor impacto ambiental
Melhor qualidade do permeado
Melhor relação custo-benefício[4]
Maior gasto operacional, menor investimento inicial
Menor rejeição de sais, baixo volume de efluente
Menor rejeição de sais, maior flexibilidade de alimentação
ÁGUA
DESMI
Condutividade < 10 µS/cm
Condutividade < 2 µS/cm

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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
• [1] Software Grundfos WinCAPS
2008.01.28 SQFLEX.
• [2] Software Projecão Perenne v06.
• [3] Steven D. Coker, Scott S. Beardsley,
Sharon S. Whipple, An Economic
Comparison of Demineralization with
Reverse Osmosis and Ion Exchange
Technology, Power-Gen Americas ’94,
Dow Liquid Separations, December 7-9
1994.
• [4] Steven D. Coker, Scott S. Beardsley,
Sharon S. Whipple, The Economics of
Reverse Osmosis and Ion Exchange,
Watertech Expo ’94, Dow Liquid
Separations, November 9-11 1994.
• [5] François de Dardel, Water
demineralisation. Ion Exchange and
Reverse Osmosis: Competitors or
Associates?, IX News Special Issue,
Rohm and Haas, July 2005.

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