PT94023A - Processo para a inibicao da biovegetacao em membranas de osmose inversa - Google Patents

Description

Ε. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY "PROCESSO PARA A INIBIÇÃO DE BIOVEGETAÇAO EM MEMBRANA DE OSMOSE INVERSA"

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção diz respeito a um processo utilizado para tratar água natural, particularmente água do mar, para evi tar a formação de incirustacõè§i de origem biológica do equipamento, particularmente nos módulos de osmose inversa que contêm membranas de poliamida.

Enquadramento Geral da Invençãos

Dispositivos de fibras ocas e de fibras enroladas em es pirai que empregam membranas, tais como poliamida assimétrica, compósitos de película fina e membranas de acetato de celulose, são utilizados numa ampola gama de aplicações de osmose inversa (RO). As propriedades de permeabilidade selectiva destas membranas permitem a purificação de correntes líquidas para eliminar componentes dissolvidos indesejáveis. Uma utilização signi ficativa dessas membranas é na dessalinizaçio de água do mar ou de água salobra.

Enquanto as unidades de osmose inversa correntemente dis poníveis são muito efectivas nas suas aplicações pretendidas, a actividade biológica.· presente nas correntes de líquido a tratar pode originar encravamento, devido a sujidades de origem bioló- gica que provoca a diminuição do rendimento e limita a duração da unidade. 0 desenvolvimento de sujidades de origem biold gica ou o entupiiàento das unidades deRO acontece quando os microrganismos revestem ou ficam embebidos e se multiplicam nas membranas. A actividade bioldgica depende de factores específicos do local, tais como temperatura, pH, nutrientes orgânicos e inor gânicos, disponibilidade de oxigénio,luz solar e poluição e/ou escorrimento de égua superficial.

Assim, a concentração e os tipos de microrganismos dependem da fonte da água a ser tratada (água bruta) e das condições dependentes das estações. Quer dizer, a água do mar de zonas profundas tem uma actividade bioldgica significativamente menor do que a água do mar superficial. Também:·.a ’|gaa do mar superficial profunda tem gerslmente menos actividade do que a água do mar da linha de costa pouco profunda. A actividade no sitio individual aumenta durante os meses de verão.

Ridgvay e col. referem em "Biofilm Fouling of RO

Membranas - Its Nature and Effect on Treatment of Water for

Reuse", Journal - American Water Works Association. Junho de 19®+, páginas 9*f - 102, o efeito da desinfecção com cloro de água bruta de tratamento de esgotos para as unidades de RO ten do membranas de acetato de celulose. A água bruta continha uma concentração elevada de amoníaco, tipicamente mais do que 15 mg por litro (mg/1). Compararam-se os efeitos em água de alimenta çto de RO contendo pequena quantidade de cloro residual combina do (1-3 mg/L) com água de alimentação da RO a que se tinha adi-, cionado 15 - 20 mg/L de cloro. Elevadas concentrações de cloro combinado não evitam a aderência de bactérias às superfícies de membrana, mesmo que, com uma excepção não explicada, não se recuperassem microrganismos associados em coldnias nas superfícies das membranas expostas a elevadostteores de cloro combinado. A descloração antes da passagem de alimentação através da membrana não foi empregada.

Applegate e col. indicam em "Monitoring and Control of Biological Activity in Permasep® Seavater RO Plants", Desalination. 65 (1987)» páginas 331 - 359, o pré-tratamento típico para controlar a actividade biológica quando se faz a alimentação de água do mar a unidades de RO Permasep® que empregam membranas de poliamida. Utiliza-se o tratamento de choque de cloração-descloração associado com bissulfito de sódio. 0 cloro livre /"ácido hipocloroso (H0C1) e ácido hipo-bromoso (HOBr) J é considerado como 0 agente desinfectante mais importante. Quando se adiciona cloro a água do mar, a maior parte do H0C1 reage com a elevada concentração de iões brometo (Br~) presentes na água do mar para formar HOBr. Por uma ques tão de simplicidade, Applegate e col. utilizam 0 termo "cloro” para se referirem ao HOBr juntamente com algum H0C1 que se encontra tipicamente presente. A mesma terminologia é utilizada na presente memória descritiva no caso de água do mar.

Applegate e col. indicam que suficiente cloro sob a for ma de gás, uma solução /"NaOCl ou Ca(0Cl)2 J ou de um gerador electrolítico de cloro, tem de ser adicionado para ultrapassar a necessidade dô^clõro e, caso se encontre presente, o ponto de ruptura do cloro. A necessidade de cloro é a quantidade de cloro necessária para clorar rapidamente espécies tais como Fe++, H2S, N02‘ e certos compostos orgânicos. 0 ponto de rup-tura do cloro 4 o ponto ao qual quaisquer cloraminas (designadas como "cloro combinado”) formadas devido k presença de amonía co, por exemplo, se rompem e se começa a formar cloro residual livre. A descloração ê referida como necessária visto que as membranas de RO de poliamida assimétrica empregadas são adver samente afectadas (aumento da passagem de sal e diminuição do caudal de produto) pelo cloro. 0 metabissulfito de sddio (Na2S20^) 4 o agente de descloração mais interessante. Os tra tamentos de choque com metabissulfito de sddio (concentrações maiores durante períodos mais longos) em conjunção com clora-ção-descloração são também indicados.

Pohland e col. referem em "Successful Operation of a Permasep ®

Permeator Reverse-Osmosis System on Biologieally Active Feed Water", American Chemical Society Symposium Series 15λ. · Synthetic Membranes. (1981), páginas 399 - *+06, um método para resolver um problema de desenvolvimento de incrustações de natureza bioldgica em unidades RO equipadas com membranas de poli-aramida injectando intermitentemente um excesso de uma solução a 10 % de iodeto de potássio (que serve como fonte de iodo) em água de slimentação clorada, enquanto, ao mesmo tempo, se interrompe o caudal de metabissulfito de sddio. A patente de invenção norte-americana número k 2?8 5^8 refere um processo para impedir 0 desenvolvimento de microrganismos em membranas de poliamida, enquanto não danifica seria-mente a estrutura polimérica da membrana. 0 processo introduz um aditivo na corrente do processo antes da sua entrada no md-

dulo de RO que contém uma membrana de poliamida semipermeá-vel durante um período de trinta minutos a tres horas por setenta e duas horas de funcionamento.

Esse aditivo é escolhido do grupo que consiste em iodo, peróxido de hidrogénio, persulfato de sódio, persulfato de amónio e perborato de sódio. 0 severo desenvolvimento de incrustações de natureza microbiana em membranas de RO em algumas aplicações pode ocor rer facilmente, mesmo quando se utiliza cloro como biocida.

Isto acontece particularmente quando é necessária a desclora-ção, tal como acontece quando se empregam membranas de poliamida.

Muito embora não se pretenda limitar desnecess&rismente a invenção, a requerente descobriu que, no caso da água do mar, isto acontece porque o cloro oxida e degrada suficientemente certas substâncias orgânicas tais como os materiais derivados de ácido húmico presentes na água do mar de maneira a obterem--se compostos orgânicos de cadeia curta que os microrganismos sobreviventes podem utilizar como fonte de energia/alimentação de carbono para se desenvolverem rapidamente e se reproduzirem.

Com a descloração, não há cloro presente para controlar o desenvolvimento dos microrganismos sobreviventes. Em aplicações em que nio se utiliza água do mar mas as águas que contem compostos refractários semelhantes a ácido hómico, é provável que o tratamento com cloro também rompa os compostos com obten ção de fontes de energia/alimentação de carbono sssiláveis. 0 material de ácido hdmico é produzido pela decomposição de algas e está geralmente presente em concentrações maio- 6 res quanto mais perto se está da costa. Os ácidos húmicos são compostos orgânicos dissolvidos de natureza polimérica. São compostos de elevado peso molecular que contêm anéis de benze no e anéis aromáticos. Por causa da sua natureza refractãria, os ácidos húmicos não são geralmente considerados como fontes de energia/carbono para bactérias.

Verificou-se que agentes oxidantes tais como o cloro rompem estes compostos com obtenção de unidades de menor peso molecular que são compostos orgânicos assimiláveis úteis como fonte de energia/carbono.. Assim, o pré-tratamento sugerido pela técnica encoraja o rápido desenvolvimento de matéria orgâ nica e o subsequente encravamento do equipamento, particularmente quando é necessária a descloração, tal como acontece quando a membrana se degrada na presença contínua de cloro.

Sumário da Invenção A presente invenção proporciona um processo aperfeiçoado para matar e inibir o desenvolvimento e a reprodução (após o desenvolvimento) de microrganismos, particularmente em circunstâncias em que não é possível a presença contínua de cio ro, como é o caso das membranas de poliamida que, como se sabe, se degradam na presença de cloro. 0 processo compreende a adição de uma quantidade suficiente de cloramina à água bruta a ser tratada (ou a sua produção in situ)· para destruir os microrganismos. Verificou-se que a cloramina, ao contrário do cloro, não oxida os compostos orgânicos de elevado peso molecular, tais como ácido húmico, que não são facilmente assimilados pelos microrganismos que

sobrevivem, em moléculas de peso molecular inferior, que são facilmente assimiladas.

Descrigão Pormenorizada da Invenção

Conquanto a presente invenção possa ser aplicada em qualquer equipamento susceptível de ser atacado por desenvolvi mento microbiológico, ela é particularmente aplicável em circunstâncias em que é necessária a descloragão, como por exemplo acontece no funcionamento de unidades de RO baseadas em membranas de poliamida. Essas membranas de poliamida podem .ter a forma de películas planas ou de fibras ocas e podem preparar-se a partir de ampla gama de poliamidas.

Películas representativas e dispositivos de RO preparados a partir de películas que necessitam geralmente de des-cloração são descritas pormenorizadamente nas pantes de invenção norte-americanas números 3 567 632, 4 039 440, 4 259 183, 4 277 344, 4 557 949 e 4 529 646, que se incorporam na presente memória descritiva como referência. A requerente descobriu que os microrganismos podem ser destruídos sem originarem uma fonte alimentar necessária ao pós--desenvolvimento de quaisquer microrganismos sobreviventes adicionando uma cloramina à água bruta ou formando-a in situ por injecgão de NH^ seguida de adição de cloro. Para proteger as membranas de poliamida em aplicações de RO, a água de alimentação â membrana é preferivelmente então desclorada por utiliza ção de agentes redutores. O NH^ pode ser adicionado sob a forma de NH^ gasoso, nh4oh, nh4ci ou (nh4)2so4. 0 cloro pode ser adicionado sob qualquer forma que ori gine cloro livre (ácido hipocloroso e hipobromoso) após o contacto com a água bruta. As fontes de cloro preferidas são cloro gasoso, hipocloritos tais como NaOCl e Ca(OCl)2 e cloro for mado electroliticamente.

Muito embora se possa usar qualquer agente redutor conhecido da técnica, o metabissulfito de sódio (^2820^) é o agente de descloração preferido. Outros incluem filtros de car bono, S02 e tiossulfato de sódio.

Preferivelmente, a cloramina é preparada in situ, adicionando em primeiro lugar NH^ seguido por cloro. Se se adicio nar a quantidade completa de cloro necessária para a preparação da cloramina in situ, o deve ser adicionado rapidamente, digamos, em menos de um minuto, para evitar a degradação significativa dos produtos orgânicos refractários por acção de cloro.

Cloro em pequenas quantidades (menos do que cerca de 0,5 mg/1) pode ser adicionado antes do NH^ por exemplo, na entrada de água bruta, para controlar o desenvolvimento "macro-biológico" ou a formação de iodo na tubagem de alimentação, desde que se adicione cloramina suficiente ou se produza in situ ao fim de muito pouco tempo. Desde que a quantidade de cio ro adicionada na entrada para controlo do desenvolvimento ma-crobiológico seja suficientemente pequena para evitar a degradação excessiva de materiais refractários tais como ácido húmi co, o intervalo de tempo permissível antes da adição de cloramina pode ser significativamente maior do que quando se adicio na a quantidade total de cloro. O tempo permissível varia com a concentração de cloro e do pH e a temperatura da água, sendo o limite de tempo preferível menor do que quinze minutos, mais preferivelmente não maior do que cinco minutos. Qualquer especialista na matéria é capaz de determinar o tempo permíssfvel no caso de condições específicas com base na experimentação. A proporção molar de NH^ para cloro, expresso como HO Cl, deve ser tal que a doramina seja a espécie predominante formada. Na água do mar, por exemplo, H0C1 reage com Be” que ocorre naturalmente mas com uma velocidade muito menor do que com NHy Se a concentração de NH^ for demasiadamente pequena, predominará HOBr que degrada os produtos orgânicos refractários. A proporção preferida depende principalmente do pH a qualquer temperatura dada da água bruta. Quando se adiciona NH^ à água do mar, o pH controlará a concentração de NH^ com base na seguán te*, equação /hh3 7 = Hj / (i + \/£OH' 7), na qual

Hj = /nh3 7 + /NH^ 7 e Kb = 1,77 x 10*5

Assim, para um dado valor do pH, a concentração de NH^ adicionada e a concentração de cloro usada podem ser ajustadas de maneira a obter-se cloramina como espácie predominante. Quando, por exemplo, se adicionam 10 mg/1 de NH^Cl à água do mar, a concentração de NH^ diminui de cerca de duas unidades de logaritmo à medida que o pH diminui de 8,0 para 6,0, per mitindo assim que predomine a reacção de competição de cloro com Br" mais lenta. Portanto, para valores menores do pH, são necessárias proporções suficientemente maiores de NH^ para

(' ,,ψ ' H0C1 para minimizar a reacção de competição de H0C1 com Br~ que origina HOBr que, por sua vez, degrada os compostos orgânicos refractários com obtenção de fontes de energia/alimenta ção de carbono de menor peso molecular.

Para o presente processo, o pH deve estar compreendido entre cerca de 6,0 e 8,5, preferivelmente entre ecerca de 6,5 ® 6,5. Para valores menores do pH, a cloramina não se for ma ou transforma-se em cloro livre e, para valores do pH mais altos, formam-se partículas sólidas que afectam adversamente o funcionamento da maior parte dos sistemas ou necessita que se adicione uma instalação de filtração. A proporção molar de NH^ para.HOCl deve ser maior do que 0,5 : 1, preferivelmente cerca de 2 : 1 ou maior, particularmente para valores menores do pH. A temperatura da água bruta ou da água de alimentação k unidade de RO não é crítica para o processo de acordo com a presente invenção. 2 importante, no entanto, visto que as característícas de desenvolvimento de microrganismos, a veloci dade de formação de cloramina quando for preparada in situ e a velocidade de degradação dos compostos orgânicos refractários varia com a temperatura e, alám disso, há limitações de temperatura de projecto em algum equipamento. Para temperaturas mais baixas (inferiores a cerca de 15°C), o desenvolvimento das bacté rias a seguir a uma cloração-descloração típica na maior parte dos sistemas diminui atá ao ponto em que o tratamento de acordo com a presente invenção perde alguma importância pratica.

Acima de cerca de 25°C, esse pós-desenvolvimento aumenta significativamente e o processo torna-se extremairíente importante, particularmente no caso de instalações de RO em que a , eficiência 4 grandemente afectada pelo desenvolvimento biolá-gico. Numa instalação de RO que utiliza membranas de poli-amida, cerca de *t0oC é o limite superior da temperatura sem afectar adversamente a membrana. Assim, a gama de funcionamen to típico para o processo de acordo com a presente invenção 4 de cerca de 15 a *f0oC e, mais tipicamente, de 20 a 35°C.

Deve adicionar-se uma quantidade suficiente de clorami na a água bruta ou gerar-se in situ para se obter preferivelmente um valor de tres unidades de logaritmo (99,9 %) de mortalidade, mais preferivelmente uma taxa de mortalidade de logaritmos (99,9 %) dos microrganismos, que se encontram presentes. Por morte, entende-se que os microrganismos sao pelo menos suficientemente submetidos a tensão ou destruídos de forma que não se formem colónias durante setenta e duas horas em meios de placagem.

Como a quantidade de cloramina necessária varia dependendo de factores tais como a temperatura, o pH, os microrgsnis mos presentes e outros factores conhecidos dos especialistas na matéria, a quantidade a empregar deve ser determinada medindo, a eficácia em inicialmente matar os microrganismos numa amostra de água bruta. Para confirmar a adequação da quantidade, as amostras devem ser incubadas durante cerca de vinte e quatro ho ras e o pds-desenvolvimento deve ser medido.

Se o p<5s-desenvolvimento for excessivo, deve usar-se cloramina adicional. Por Excessivo11, pretende-se significar que o pds-crescimento, como acontece previsivelmente, origina a formação de sujidade na prática real na proporção em que a desin fecção e a limpeza são necessárias ao fim de um intervalo de 12 /j f tempo não economicamente curto, digamos, menor do que uma semana. Se se empregar uma quantidade demasiadamente pequena, a eficácia do presente processo 4 reduzida, mas, mesmo assim, é superior à de um processo em que os produtos orgânicos re-fractários são degradados para formar fontes de energia/alimen tação de carbono para os microrganismos sobreviventes. 0 emprego de uma quantidade demasiadamente grande de cloramina cria simplesmente uma penalização económica.

As técnicas analíticas e os dados referidos nos seguin tes Exemplos, que não se pretende que limitem a invenção, proporcionam um guia que qualquer especialista na matéria necessi ta para optimizar as concentrações para uma dada situação de tratamento.

EXEMPLOS

Nos Exemplos seguintes, preparou-se água isenta de nè* cessidade de cloro (CDFW) de acordo com os métodos normalizados descritos em "Standard Methods for the Analysis of Water and Wastewafcer", American Public Health Association. 16a Edição 1985» de osmose inversa, demineralizada, água de 18 megohm-cm. Em seguida dissolveram-se sais de água do mar sintética de acor do com ASTM de Lake Products Co., na CDFW para produzir uma água do mar artificial ASTM contendo 35*0°° mg/1, ajustou-se o valor do pH para obtenção do pH pretendido por adição de HC1 IN ou de NaOH IN, conforme for necessário, e a água do mar foi em seguida esterilizada por filtração usando um filtro de membrana de acetato de celulose de 0,2 micrémetro.

Prepararam-se soluções de armazenagem de extracto de levedura (1,0 % em peso/volume; Difco Co., Detroit, MI, E. U. A., 0127-02-6) e ácido hdmico (100 mgA; Aldrich

Chemical Co., sal de sédio, produto técnico Nc Hl, 675-2) e esterilizou-se por filtração antes da utilização.

Preparou-se o ensaio com bactérias utilizado diluindo uma mistura de onze bactérias isoladas de uma instalação de R0 de Middle East ou em caldo de soja Trypticase (BBL) ou em caldo Marinho 2216 (Difco) até cerca de 5 * IO'* CFU/ml.

Sete das bactérias foram classificadas como bactérias marinhas visto que se desenvolveram em Agar Marinho 2216 (MA), mas nao em agar com caldo de soja Trypticase ® (TSBA) e quatro foram classificadas como terrestres porque não se desenvolveram nem em MA nem em TSBA . As bactérias utilizadas na mistura foram desenvolvidas durante a noite (cerca de dezasseis a vinte e quatro horas) ou no caldo marinho ou no caldo de soja de Trypticase a 23 - 28°C.

Exemplo 1 (Estudos de Plâncton) - (r)

Cinco balões de Pyrex ^ esterilizados, com rolhas de vidro, foram cheios com 200 ml de água do mar esterilizada sintética ASTM contendo 0,001 % (peso/volume) de extracto de le vedura. Adicionalmente, adicionaram-se pela ordem indicada,as bactérias de ensaio (células), 5 mgA de hipoclorito de sddio (NaOCl), 10 mgA de cloreto de amánio:(NH^Cl) e 2,5 mgA de áci do hdmico (HA) aos balões:

Balão Ingredientes pela ordem de adição 1 Células 2 Células + NaOCl 3 Células + NH^Cl + NaOCl k HA + Células + NaOCl 5 HA + Células + ΝΗ^1+ NaOCl

Os ensaios realizaram-se as temperaturas e aos valores de pH indicados nos seguintes Quadros. A temperatura ambiente (25 a 27°C), agitou-se o conteúdo dos balões com um agitador magnético esterilizado. A 15 e a 35°C, os balões foram agitados num agitador de banho de água giratório modificado acoplado a um circulador de temperatura regulada.

Retiraram-se amostras em condições assépticas de cada um dos cinco balões qjiinze minutos depois da adição de todos os ingredientes. Analisaram-se as amostras relativamente às bactérias por uma técnica de placagem de espalhamento por diluição em série normalizada modificada (Standard Methods).

Para as amostras retiradas de balões que contêm cloro ou cloramina, neutralizar*m-se as amostras com Na2S20e antes de se placarem em ?gar com caldo de soj? Trypticase^/ (TSBA) ou comagar marinho 2216 (MA). As placas de TSBA foram contadas depois de quarenta e oito horas e as placas de KA foram contadas depois de setenta e duas horas de incubação a 25°C pa ra determinar o número unidades que formam colónias por mililitro (CFU/ml). Os resultados estão indicados no Quadro I. Para meios de TSBA, as células foram gs classificadas como terrestres. Para meio de MA, incluiram-se todas as onze células iso ladas.

Depois de trinta minutos neutralizou-se o cloro total dos balões 2 a 5 com 10 mg/1 de Na2S20^. Incubou-se então o conteúdo do balão durante mais vinte e quatro horas pa ra determinar o pds-desenvolvimento. Retiraram-se igualmente volumes alíquotas e analisaram-se relativamente às bactérias da mesma maneira que se descreveu acima. Os resultados estão indicados na'Quadro 2. 0 valor do pH indicado no Quadro 2 é menor do que o do Quadro 1 porque a adição de Na2S20^ diminui o pH. Mediu--se o pH com um medidor de pH Beckman equipado com um eléctro do de combinação e com compensação automática da temperatura.

Qua-

Quadro 1

Actividade Biocida de Cloramina e de Cloro

CFU (x lO^/mL

Temperatura Inicial Depois de 15 minubosa

JSL °C Meios*5 CFU (x 10-)/mL F2 £1_ Fb F5 6,3 15 TSBA 32 000 NDC ND 12 ND MA 32 000 11 ND ND ND $,0 25 TSBA 8 200 ND ND ND 1 MA 12 000 31* ND 76 ND 6,7 35 TSBA 16 000 ND ND 1 ND MA 31 000 ND ND ND ND 7,5 15 TSBA 16 ooo bb ND 3 3 MA 31 ooo 82 ND 20 6 7 Λ 27 TSBA 30 ooo ND ND 8 ND MA 31 ooo ND ND 200 ND 7,0 35 TSBA 36 ooo 2 ND ND ND - MA 62 ooo 3 ND 9 1 8,|f 15 TSBA 32 ooo 65 ND 6 ND MA 27 ooo 61 ND 10 ND 8,0 25 TSBA 58 ooo ND ND 5 ND MA 100 ooo ND ND 7 ND 8,0 35 TSBA 120 000 ND ND ND ND MA 170 ooo ND ND ND ND a - Limite de detecção = 1 x 101 CFU/lnl b - TSBA = agar com caldo de soja e Trypticase MA - = agar marinho 2216 c - ND = não detectável

Quadro 2

Pds-Crescimento Bacteriano em Sistemas de Cloramina e de Cloro CFU (x ÍO1)/^!

Temperatura Depois de 2b horas a PH °C Meios*3 F2 F3 F5 6,1 15 TSBA NDC ND 11 ND MA 2 ND 3 ND 5,3 25 TSBA ND ND ND 1 MA ND ND ND ND 5,7 35 TSBA 190 ND ND ND MA 220 ND 1 ND 7,3 15 TSBA 600 70 **1 7 MA 3 ooo 75 3 100 550 7,1- 27 TSBA 16 000 ND 280 000 ND MA 3 100 000 ND 2 300 000 ND 6,7 35 TSBA 930 000 6o 000 210 000 ND MA 500 ooo 1 700 210 000 ND 8,2 15 TSBA 25 ND 7k 62 MA 5hO 7 ^5 30 7,6 25 TSBA 100 000 ND 1^-0 ooo ND MA *+20 000 ND 650 ooo ND 7,6 35 TSBA 50 000 i+60 000 95o ooo 6l0:000 MA 6o ooo 510 9Θ0 1300 ooo 580 000 a - Limite de detecção = 1 x 10 'X CFU/ml h - TSBA ; = agar com < caldo de soja Trypticase ® MA - = agar marinho 2216 c - ND = nao detectável

Exemplo 2 (Estudos de Plâncton)

Repetiu-se o Exemplo 1 a um valor de pH de partida igual a 8,0 e a uma temperatura de 35°C (pH 7,6 a 35°C depois da adição de decorridos trinta minutos), usando uma do sagem biocida maior (6 mg A de H0C1 para F2 e F*+} 12 mg A de NH^Cl + 6 mg A de H0G1 para F3 e F5). Os resultados indicados no Quadro 3 mostram um pás-desenvolvimento extensivo quando se encontra ácido húmico presente no sistema de cloro (F*0, mas não quando se encontra presente ácido húmico num sistema de cloramina (F5). A dosagem correcta de biocida necessária para matar efectivamente os microrganismos e para evitar o pás-desenvolvimento depende de factores . específicos do local tais como temperatura e pH.

Quadro 3 Pás-desenvolvimento de 3actérias em Sistemas de

Cloramina e de Cloro para uma Maior Dosagem de Biocida

CFU (x lO^/mL

Temperatura Depois de 2b horasa °C Meios*3 F2 F3 plf F5 8,6 35 TSBA NDc ND 35 000 ND MA ND ND 200 000 ND a - Limite de detecqão = 1 x 10] L CFU/mL b - TSBA = agar com caldo de soja e Trypticase ® MA - = agar marinho 2216 c - ND = não detectável.

Exemplo 3 (Estudos de Plâncton) .Repetiu-se novamente o Exemplo 1 a um pH de partida igual a 8,0 a 25°C (pH 7,6 a 25°C depois da adição de Na2S20^), com a diferença de o inóculo que continha as bactérias ter sido primeiramente submetido a centrifugação para se parar as bactérias do caldo que foi rejeitado.

As bactérias foram então adicionadas à água do mar sintética ASTH esterilizada e depois separadas por centrifugação. Repetiu-se o procedimento duas vezes antes de adicionar as bactérias aos balões.

Como se pode ver a partir dos resultados reunidos no Quadro o pés-desenvolvimento não ocorreu nem no sistema de cloro nem de cloramina na ausência de ácido hdmico (F2 e F3) ou no sistema de cloramina na presença de ácido hdmico (F5).

Isto contrasta com os valores indicados no Quadro 2, em que o prfs--desenvolvimento no sistema de cloro era comparável independen-mente do ácido htímico. Aparentemente, o TSBA ou MA adicionado juntamente com as células no Exemplo 1 foram degradados por obtenção de uma fonte de energia./alimentação de carbono acei tável por acçlo do cloro. Çua

Quadro *f Pás-Desenvolvimento Bacteriano com Bactérias Lavadas em Sistemas de Cloramina e de Cloro CFU (x lO^/Ml

Temperatura Depois de 2½ horas a

PH Meiosb F2 n Fk 11 8,0 25 TSBA 1 NDC 38 1 MA 11 ND 15 ooo ND

a - limite de detecçio = 1 x 101 2 CFU/mL b - TSBA = agar com caldo de soja e Trypticase® MA - = agar marinho 2216 c - ND - não detectável.

Exemplo ^ (Estudos Perifíticos) 1

Mantiveram-se as mesmas bactérias isoladas de instalação 2 de RO de Middle East como se descreveu acima nos Exemplos de "Estudo de Plâncton" em agar marinho 2216 (Difco, Detroit, MI) .

Desenvolveu-se uma cultura de agar de dezoito horas de cada isolado a 27°C e utilizou-se para preparar uma suspensão diluída em água do mar sintética ASTM esterilizada. Determi- nou-se o ndmero de bactérias por mililitro com uma câmara de contagem de Petroff-Hauser e diluiu-se até se obter uma concen tração final de 1 - 2 x 10' células por mililitro. Então, ino culou-se 1,0 ml de suspensão em cinco balões contendo cada um 100 ml de água do mar sintética ASTM esterilizada com 9,001^ de extTacto de levedura. Além disso, os cinco balões que con- tinham H0C1, NH4C1 e ácido húmico (HA), foram adicionados da seguinte forma:

Balão 1 2 3 4 5

Ingredientes por ordem de adição (controlo) 5 mg/1 H0C1 10 mg/1 NH4C1 + 5 mg/1 NaOCl 2.5 mg/1 HA + 5 mg/1 HOC1 2.5 mg/1 HA + 10 mg/1 NH4C1 + 5 mg/1 NaOCl Despejou-se o meio inoculado em placas de manchamento

Wheaton esterilizadas contendo lâminas com 1 x-3 polegadas e in cubou-se às temperaturas indicadas no Quadro 5. As lâminas foram retiradas ao fim dos tempos indicados, lavadas com água do mar sintética ASTM esterilizada e fixadas em ácido acético a 1,0 % (volume/volume). As lâminas foram em seguida lavadas com água destilada, manchadas durante dois minutos com 1,0 % (peso/volume) de violeta de cristal e em seguida lavadas cuida dosamente com água destilada.

Calculou-se o número médio de células por campo de microscópio com base nas contagens feitas em dez campos de micros cõpio usando o microscópio de contraste de fase binocular da American Optical. Determinou-se a densidade das células calcu lando o número de células por centímetro quadrado (células/cm2) da superfície da lâmina de vidro.

Como se pode ver no Quadro 5, as bactérias apresentaram geralmente maior ligação no caso de cloro quando se encontrava presente ácido húmido (F4) do que quando não estava presente ácido hú mico (F2). Por outro lado, a ligação depois de noventa e seis / a cento e vinte e três horas nos casos da cloramina foi sempre significativamente menor do que os correspondentes casos de cloro e não apresentou qualquer aumento significativo quan do estava presente ácido hdmico (F5) do que quando não se encontrava presente (F3).

Quadro 5

Ligação Perifítica para os Processos de Cloro e de : Cloramina

Temperatura Tempo de ex Contagem microscdpi- (x 10^) posição (hõ ca/cm2 ras da lâmina ‘ fi F2 J3_ Fk F5 20 310 7 0 19 1 4 8 6 900 lf 0 828 2 96 4 200 800 3 1 900 31 21 370 0 0 650 0 40 5 000 kl 0 500 37 96 3 300 510 0 6 000 24 230 0 0 7 0 44 350 2 0 90 0 96 5 400 6l0 0 820 0 24 78 1 0 0 0 48 890 93 6 l+l 0 96 3 800 2 700 1+80 83 000 1+1 21 1 500 k 0 39 0 40 2 300 12 3 76 0 123 4 800 3 900 58 8 800 14 21 370 5 0 61 0 40 1 500 18 0 2 900 0 123 3 500 5 900 61 22 000 10 22 33 0 0 1 0 4o 510 3 0 66 0 96 7 800 590 3 8 300 0 20 670 3 0 1 3 46 4 900 600 1 33 1+ 96 9 700 8 300 55 21 20 200 9 0 1 1 46 8 100 780 2 50 4 96 1% 000 11 000 71 3 900 260

pH 8,0 18 8.0 25 8.0 35 7,0 18 7.0 25 7.0 35 5,9 19 6,2 25 6,2 35 2k

Exemplo 5 (Estudos Perifítieos)

Repetiu-se o Exemplo ^ a um pH inicial igual a 8,0 e _ a temperatura de 25 a 35°C, com a diferença de as bactérias terem sido primeiramente centrifugadas do caldo e lavadas com água do mar esterilizada, como no Exemplo 3.

Os resultados indicados no Quadro 6 mostram um pds-de-senvolvimento significativore ligação periférica quando se expõe ácido hdmico a cloro (F*f), mas não nos outros casos.

Quadro 6

Ligação Periférica para os Processos de Cloro e de Cloramina usando Bactérias Lavadas.

Tempo de expo Contagem micros- • (x 10 3) Temperatura sicão da lâmi crfpica/cm2 pH ÔC na (horas) F1 F2 F3 plf F5 8,0 25 18 71 O 0 6 **00 0 kô 17 0 0 1*3 000 0 96 >+l 0 0 51 ooo 0 8,0 35 22 71 0 0 13 0 k8 89^ 0 0 850 0 96 3 500 1 0 51 ooo 9

Rei-

Claims (6)

1. REIVINDICAÇÕES I.- Processo para a inibição do desenvolvimento de microrganismos, a seguir â descloração, em correntes líquidas de processo contendo matéria orgânica degradável por acção de cloro que, quando sob a forma degradada, proporciona uma fonte de alimento de energia/carbono que é assimilável pelos microrganismos e que permite que estes últimos se desenvolvam e reproduzam depois da descloração e no equipamento em que a descloração é necessária, caracterizado pelo facto de compreender a adição â corrente do processo de uma quantidade de uma cloramina suficiente para manter pelo menos 99 por cento de microrganismos presentes antes da descloração.
2. 2.- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado .26 pelo facto de a cloramina ser preparada estado nascente injectando NHg e cloro num meio que produz cloramina antes de o material orgânico degradável por cloro ser suficientemente degradado para fornecer um alimento de energia/carbono que e assimilável por quaisquer microrganismos sobreviventes e que permite que os microrganismos sobreviventes se desenvolvam e reproduzam depois da descloraçao.
3. 3.- Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de a quantidade efectiva de cloramina ser a quantidade suficiente para matar pelo menos 99,9% dos microrganismos presentes na corrente líquida do processo.
4. A.- Processo aperfeiçoado para purificar continuamente uma corrente líquida do processo fazendo-a passar através de pelo menos um módulo de osmose inversa que compreende um núcleo que tem uma membrana semipermeável posicionada de maneira que o líquido passa através da membrana originando correntes de líquido permeado e de concentrado, sendo o aperfeiçoamento caracterizado pelo facto de compreender a inibição do desenvolvimento de microrganismos na mencionada corrente líquida do processo e na membrana adicionando continuamente i corrente de processo uma quantidade de uma cloramina suficiente para matar pelo menos 99% dos microrganismos na corrente seguida pela adição de agente redutor suficiente para descloraminar antes de a corrente do processo entrar para o módulo de osmose inversa.
5. 5. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de a cloramina ser preparada em estado nascente inje-ctando NH^ e cloro num meio que produz cloramina antes de a matéria orgânica degradável por cloro ser suficientemente degradada para proporcionar uma fonte de energia/alimento de carbono que i assimilável por quaisquer microrganismos sobreviventes e que permite que estes últimos se desenvolvam e reproduzam depois da descloração.
6. 6. - Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo facto de a membrana ser uma membrana de poliamida, Lisboa, 11 de Maio de 1990 r*: Aflanfj Ο^'ο* <ia Pror-'cHf>He IndusMnl A i-y