Ferro e manganês na água de poço: guia de remoção

Os valores de 0.3 mg/L de ferro e 0.05 mg/L de manganês são limites estéticos, e não limites de saúde. Também são os limites práticos para os equipamentos a jusante: uma membrana de osmose reversa incrustada por óxido de ferro perde fluxo e não pode ser limpa até retornar à linha de base, e uma resina de amaciador coberta de ferro perde capacidade. Trate no limite mais baixo quando a água alimentar qualquer um desses equipamentos, e trate mais cedo quando a água for aquecida ou armazenada em tanque.

O limite de acionamento é mais baixo quando a água é clorada a jusante. O cloro oxida o ferro dissolvido em partículas após o filtro, de modo que uma água de poço com 0.2 mg/L de ferro que passa pelo filtro ainda pode manchar louças quando a linha de distribuição é clorada. Nesse caso, oxide e filtre antes do ponto de injeção de cloro, ou aceite as manchas.

A oxidação converte o metal solúvel em um óxido insolúvel; a filtração então remove as partículas. A escolha depende da concentração, da presença de manganês, da necessidade de desinfecção e do que está a jusante. A aeração é o oxidante mais barato, mas não deixa residual e tem dificuldade com manganês. O cloro é eficaz e deixa residual, mas deve ser removido antes de uma membrana de osmose reversa. O ozônio é a opção mais forte e também remove cor e odor.

O ferro oxida-se facilmente em pH 7.0 e acima, com potencial redox em torno de 200 mV. O manganês exige aproximadamente pH 8.0–8.5 e um oxidante mais forte, porque sua cinética de oxidação diminui acentuadamente abaixo dessa faixa. Em pH 7.5, uma dose de cloro que remove o ferro muitas vezes deixa o manganês em solução, e o filtro parece funcionar enquanto as manchas pretas continuam.

Eleve o pH com hidróxido de sódio ou barrilha antes da oxidação, depois filtre. Mantenha o pH dentro da faixa que o meio suporta e verifique a água tratada, não a água bruta, porque a oxidação consome alcalinidade e o pH de saída pode cair. A água fria retarda ainda mais a reação: uma queda de 10 °C pode aproximadamente dobrar o tempo de contato necessário para a mesma remoção.

Um tanque de contato não substitui um filtro. Ele dá tempo ao oxidante para reagir, mas as partículas resultantes ainda precisam de um leito com profundidade suficiente e retrolavagem correta. Sistemas que dosam ozônio e dispensam a filtração enviam o óxido direto ao cartucho, que passa a ser o filtro e entope em poucos dias.

Dimensione pela vazão de pico, não pela média. Leitos multicamadas ou catalíticos normalmente operam com velocidade de serviço de 10–30 m/h e 0.8–1.2 m de profundidade de leito. Faça retrolavagem a 20–30 m/h por 10–15 minutos e adicione lavagem com ar se o meio for pesado. Quando se usa cloro ou ozônio, garanta 10–20 minutos de tempo de contato antes da filtração para que a reação de oxidação se complete; um tanque de contato curto deixa passar metal não reagido para o leito e o incrusta.

Bactérias ferruginosas não são um problema químico. Elas oxidam ferro e manganês como fonte de energia e formam uma camada viscosa laranja ou marrom que obstrui filtros, bombas e tubulações. Os sinais são cheiro de podre ou de pântano, crescimento viscoso na grade do poço e biofilme laranja na caixa de descarga. Um filtro novo entope em poucas semanas se o poço não for reabilitado primeiro.

Trate o poço, não apenas a água: cloração de choque a 50–200 mg/L com 12–24 horas de contato, escovação ou pistonamento da grade do poço, e bombeamento para descarte até a demanda de cloro cair. Depois, desinfete a linha de distribuição. Se o poço produzir bactérias ferruginosas repetidamente, a cloração contínua em baixa dose com descloração antes da osmose reversa é o arranjo usual de longo prazo.

Fabricantes de membranas normalmente especificam ferro abaixo de 0.05–0.1 mg/L na entrada da osmose reversa. O óxido de ferro incrusta o espaçador de alimentação e a superfície da membrana; a limpeza ácida remove parte dele, mas não as porções que já aderiram, e ocorrências repetidas reduzem o fluxo permanentemente. O manganês é pior, pois exige um ácido mais forte e pode catalisar a degradação da membrana.

A ordem de proteção é oxidação, filtração e, por fim, um cartucho de 5 µm como barreira. Não conte com antincrustante para o ferro: antincrustantes dispersam sais de dureza, não óxidos metálicos. Se a alimentação contém 0.5 mg/L de ferro dissolvido e a osmose reversa opera continuamente, a carga de ferro é 0.5 g por m³; a 10 m³/h, isso representa 120 g por dia, suficiente para incrustar um pequeno arranjo de membranas em poucas semanas.

A retrolavagem é a rotina principal. Acione-a por pressão diferencial, tipicamente 0.5–1.0 bar acima do leito limpo, ou por intervalo fixo, e confirme a vazão de retrolavagem com um medidor, não pelo som. Verifique anualmente o leito de meio filtrante quanto a perdas e compactação, e substitua o meio a cada 3–5 anos conforme a carga de ferro. Analise ferro e manganês na água tratada trimestralmente; um valor de saída crescente indica que a dose de oxidante, o pH ou o tempo de contato se desviaram. Mantenha no local um jogo de cartuchos reserva e uma bomba dosadora reserva: esses são os dois componentes que param a linha quando falham.