Remoção de matéria orgânica natural e precursores de trialometanos por filtração em margem na Lagoa do Peri, Santa Catarina , Brasil

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2012A filtração em margem, FM, consiste em induzir o escoamento da água das fontes superficiais, localizadas em formações geológicas de tipo aluvião ou não consolidadas, até poços e galerias adjacentes. A fim de estudar e comparar a FM com a filtração direta (FD), foi realizado um estudo de FM no nível piloto, no manancial Lagoa do Peri em Santa Catarina. Para isso, foram construídos três sistemas diferentes: piezômetros, colunas preenchidas com sedimento do fundo da Lagoa e bio filtro de pedra pomes, test filter (TF). Nesses sistemas, foram estudadas as variações da qualidade da água, características redox, remoção de matéria orgânica natural (MON) e remoção dos precursores de trialometanos (TAM). Paralelamente, foi caracterizada a água, obtida por FD, no local. A hidrogeologia local é do tipo depósito litorâneo com textura arenosa, condutividade hidráulica média de 10-4 m/s e profundidade do aquífero (18 m), apropriados para a FM. A cor e turbidez foram removidos atingindo valores abaixo das exigidas pela norma, nos primeiros centímetros de infiltração (1 dia de percurso). Da mesma forma, a maioria da MON foi removida ao início da infiltração, acompanhada pela aparição de condições redutoras, que comprometeram a qualidade da água, pela presença de ferro, manganês e sulfeto de hidrogênio. A remoção de MON e precursores de TAM foi próxima de 45-35% de carbono orgânico dissolvido e total (COD e COT) e 70% de precursores, após 100 dias de percurso. Porém, a dessorção/dissolução de carbono orgânico sólido (COS), previamente depositado no subsolo, reduziu a remoção, especialmente durante os meses mais quentes. Houve uma redução preferencial dos precursores de TAMs, em relação à MON total. A remoção da MON e de precursores, sem o fenômeno de dessorção/dissolução, mostraram uma cinética de primeira ordem. O COD e os precursores de TAM, relacionados com uma fração de MON facilmente biodegradável, foi removido em menos de 2 dias de percurso; outra fração menor, moderadamente degradável, precisou de 100 dias. A MON e precursores residuais foram não degradáveis, em condições práticas de FM. Dessa forma, a maior capacidade da FM foi atingida após 100 dias de percurso. As condições redox da água tratada por FM se apresentaram como a principal desvantagem da mesma, frente à FD. No entanto, a infraestrutura do sistema de FD poderia ser utilizada como pós-tratamento da água provinda por FM, em condições anaeróbias.Abstract : Bank filtration, BF, consists into induced surface water, located on alluvial and non-consolidated geological formation, to flow to pumping wells and galleries installed on their banks. BF was studied and compare with direct filtration (DF) in pilot scale in Lagoa do Peri Lake, Santa Catarina. Three diferent systems were constructed: a piezometer on the banks, columns filled with sand from the lake bottom and a pumice stone bio-filter, test filter (TF). The systems permit to study water quality parameters, redox conditions and the remval of natural organic matter (NOM) and thrihalomethanes (THM) precursors. At the same time BF treated water from the same lake was monitored. Sandy littoral deposits form the local hydrology of the study site; with mean hydraulic conductivity of 10-4 m/s and 18 m aquifer depth, typical characteristics for BF application. Turbidity and apparent color were removed in the first centimeters of infiltration (1 day of nitration). In a similar way most of the NOM was also removed at the beginning of the infiltration. A shift to reductive conditions was also observed with the presence of iron, manganese and hydrogen sulphide in the filtrate water. NOM (as total and dissolved organic carbon) and THM precursor removal was about 45-35% and 70% respectively, after 100 days of infiltration. However, desorption/dissolution of organic carbon from the subsoil was observed principally during the warmer months. There was a preferential THM precursor removal in relation to the total NOM. The NOM and precursors removal showed a first order kinetics during the nom desorption/dissolution period. The dissolved organic carbon and the precursors corresponding with an easily degradable fraction were removed during the first 2 days of infiltration. A second, moderately degradable fraction was removed in 100 days. The residual NOM and precursors were considered nom degradable in practical conditions. Therefore, the highest BF capacity was at 100 days of travel time. Finally, comparing BF with DF, the reduced redox conditions seem to be the principal disadvantage of the former. However, the existing DF infrastructure could be used to treat the BF water

Potencial de aplicação da filtração em margem em Santa Catarina, Brasil

Artículo científicoA filtração em margem (FM) consiste na obtenção de água de um aquífero e de um manancial por meio de poços ou galerias nas margens de mananciais superficiais com conexão hidráulica entre ambos. Para determinar as áreas com potencial de aplicação da tecnologia, foi realizada uma pesquisa bibliográfica onde foram identificadas as premissas para sua aplicação: disponibilidade de fontes de água superficial e subterrânea em conexão hidráulica, hidrogeologia do aquífero, hidrologia do corpo de água, morfologia do rio, composição do fundo, e qualidade e temperatura da água superficial e subterrânea. Norteado nessas características e utilizando o Atlas Hidrogeológico do Brasil em ambiente SIG foi possível determinar, de forma ilustrativa, os locais com potencial para aplicação da FM no Estado de Santa Catarina. As principais regiões com potencial consistem em formações de tipo aluvial e depósitos litorâneos na zona litorânea do estado. As informações foram compiladas em um mapa temático e abrangeram 1,557 e 3,113km2 respectivamente. No estado de Santa Catariana, ~4,88% da área total apresenta potencial para obter água utilizando a FM. Salienta-se que o sucesso da FM depende do local e as premissas de implantação devem ser verificadas localmente. Foi exposto o caso da Lagoa do Peri, onde a FM foi aplicada com sucesso em escala piloto; a água apresentou redução significativa de turbidez, de cor aparente e principalmente de fitoplâncton incluindo cianobactérias. Porém a água apresentou condições anóxicas, e seria preciso o pós tratamento por aeração e filtração para remoção de ferro e manganês, indesejáveis para água de abastecimento

Determinación de las variables de influencia que afectan la eficiencia de la desinfección en aguas superficiales utilizadas para consumo humano en Costa Rica

Proyecto de Investigación. Consejo Nacional de Rectores (CONARE). Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR). Escuela de Química. Centro de Investigación en Protección Ambiental (CIPA), Universidad Técnica Nacional (UTN). Ciencias básicas, Universidad de Costa Rica (UCR). Instituto de Investigaciones en Salud (INISA), Universidad Nacional (UNA). Laboratorio de Análisis Ambiental (LAA), 2020Este proyecto cumple con el objetivo ODS 6: garantizar la disponibilidad y la gestión sostenible del agua y el saneamiento para todas las personas. Meta 3: mejorar la calidad del agua reduciendo la contaminación, eliminando el vertimiento y minimizando la emisión de productos químicos y materiales peligrosos, reduciendo a la mitad el porcentaje de aguas residuales sin tratar y aumentando considerablemente el reciclado y la reutilización sin riesgos a nivel mundial.En Costa Rica las Asociaciones Administradoras de Acueductos y Alcantarillados Rurales (ASADAs) abastecen de agua para consumo a aproximadamente 1.5 millones de personas. Si bien las ASADAs deben cumplir con el reglamento de potabilización poco se conoce sobre la efectividad de la cloración, presencia de materia orgánica natural (MON), trihalometanos totales (TTHMs), parámetros microbiológicos como rotavirus (RV) y colifagos somáticos, y el estado de los sistemas de captación y distribución. En este proyecto se monitorearon dos sistemas de cloración, 20 sistemas de potabilización en términos de variables de calidad fisicoquímica y microbiológica, y finalmente se determinó el estado de 10 sistemas desde la captación hasta el final de la red. Se detectó que los sistemas de cloración por cloro sólido (pastillas) presentan gran variabilidad en la concentración del cloro residual durante el día. En la aplicación de cloro líquido controlado por ORP dicho problema se redujo sustancialmente. En ambos casos, los valores de cloro residual se mantuvieron la mayor parte del tiempo entre 0,3 y 1,0mgCl/L, por tanto, se recomienda mantener este rango en la legislación. Durante tres muestreos en época seca, transición y lluviosa, los valores de TTHMs de 19 sistemas estuvieron por debajo de 90 μg/L y los valores de carbono orgánico total y disuelto menor a 2 mgC/L, solamente en un sistema los valores de carbono orgánico alcanzaron 7mgC/L y el cloroformo llegó a 250μg/L (por encima de la norma de 200μg/L). En cuanto a los colifagos somáticos se confirmó que pueden funcionar como un buen indicador de la presencia de casos de diarrea en una región específica. Durante las visitas de campo se detectó que cerca de la mitad de los acueductos no presentan una adecuada protección de los sistemas de captación, presentan paredes agrietadas en los tanques de almacenamiento y carencia de registros de cloro residual y caudal

Informe final: desarrollo de la tecnología de inmovilización: estabilización / solidificación de desechos peligrosos en Costa Rica

Se evaluó la tecnología de inmovilización en un lodo proveniente del tratamiento del agua residual del proceso de electrodeposición de cromo y níquel sobre cobre; dos reactivos químicos vencidos de metales tóxicos (plomo y cadmio); y dos residuos sólidos resultantes del tratamiento de desechos líquidos del Instituto Tecnológico de Costa Rica.Para la inmovilización de un lodo proveniente del tratamiento del agua residual del proceso de electrodeposición de cromo y níquel sobre cobre de la empresa Prolex S. A., se evaluó la eficacia de tres tipos de materiales cementantes: cemento Pórtland / carbonato de calcio (50/50 y 75/25); y cemento Pórtland/puzolana (85/15). Con el fin de determinar si el lodo se puede disponer en un relleno sanitario, se determinaron las características toxicas de lixiviación del lodo mediante el método Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP), determinándose que los niveles de lixiviación del níquel están por encima de la norma nacional. Se encontró que todos los cementos logran la inmovilización satisfactoria del níquel, pero la mezcla cemento Pórtland/puzolana (85/15) presenta las mejores resistencias mecánicas para la disposición del material tratado en un relleno sanitario; por lo tanto es la más recomendable para el tratamiento. Este tipo de material cementante también se evaluó a nivel piloto, utilizando una mezcladora del tipo empleado en construcción. La resistencia mecánica del material así preparado está cuatro veces por encima de la formulación que utilizaba la empresa Prolex S. A., que incluye un aditivo importado, cemento convencional y piedra.La tecnología de inmovilización también resultó satisfactoria en el tratamiento de reactivos vencidos de metales tóxicos (plomo y cadmio). En este caso, los cementos convencional, Pórtland y Pórtland con puzolanas fueron eficaces al inmovilizar acetato de cadmio en un 11% y acetato de plomo en un 6% del total. Al tratar acetato de plomo en un 15%, fue posible la inmovilización del plomo hasta en un 15%. En estos experimentos se utilizó arena como agregado en un 65% y se esperaría que al evitar el uso de la arena la cantidad de material por inmovilizar sea mayor

“Desarrollo de coagulantes y floculantes para el tratamiento de aguas en países en desarrollo"”

Proyecto de Investigación. Instituto Tecnológico de Costa Rica. Escuela de Química. Centro de Investigación en Protección Ambiental (CIPA), 2010En el tratamiento de aguas el proceso de coagulación y floculación se lleva a cabo usando productos comerciales como el sulfato de aluminio o el cloruro de hierro, polímeros naturales y/o artificiales que son de alto costo y podrían ser sustituidos por productos naturales y residuos de la industria metalúrgica cuyo tratamiento y disposición además, de poseer, un gran impacto ambiental representan un costo para las empresas que los generan. En este estudio evaluó la efectividad de dos residuos industriales, uno con alta concentración de aluminio y otro de hierro, en la remoción de la turbiedad en el agua. Ambos residuos presentaron buenos resultados en cuanto a la presencia de aluminio o hierro residual en el agua de prueba tratada, así como una adecuada remoción de la turbiedad del agua. La cantidad necesaria, del residuo de Prolex S.A., para la remoción de la turbiedad fue muy similar al producto comercial para el caso del hierro (entre 0.5 ppm y 2.0 ppm). En las pruebas con el residuo con aluminio se necesito una concentración del orden de las 10 veces mayor que la utilizada con el sulfato de aluminio. De estos resultados se concluyo de forma preliminar, que ambos productos son factibles para su uso en el tratamiento de aguas residuales , principalmente el residuo con alta concentración de aluminio por su homogeneidad y facilidad de manejo. Este último fue evaluado en la segunda etapa del proyecto con una muestra agua residual de la planta de tratamiento de Clorox de Centroamérica S.A. que presentaba una turbiedad inicial y DQO alta. Ambos parámetros fueron reducidos eficientemente por el residuo en comparación con el sulfato de aluminio aunque necesito una concentración 6 veces mayor de aluminio. De acuerdo a los resultados obtenidos se concluyo que el residuo de la empresa Extralum S.A. presenta resultados satisfactorios en el tratamiento de agua residuales . Adicionalmente se evaluó el producto natural Triumfetta semitriloba (mozote de caballo) como floculante natural comparado con un polímero aniónico comercialmente utilizado , en donde el mozote de caballo presentó remociones de turbiedad alrededor del 99% y remociones de 100% de DQO, estos resultados son equiparables con los obtenidos con el polímero sintético, indicando la potencialidad de utilización del mozote de caballo para el tratamiento de aguas, en el proceso de floculación.Instituto Tecnológico de costa Rica. Escuela de Química

Aprovechamiento de algunos materiales en el desarrollo de coagulantes y floculantes para el tratamiento de aguas en Costa Rica

El proceso de tratamiento de aguas tanto potables como residuales se basa en un tratamiento químico inicial a base de coagulantes y floculantes para remover la mayoría de contaminantes. Estas sustancias químicas utilizadas son, principalmente, sulfato de aluminio y otros polímetros industriales importados de países desarrollados. Por otra parte, el país cuenta con residuos industriales y otros productos naturales que poseen cualidades similares a los productos importados utilizados actualmente en el país. El Instituto Tecnológico de Costa Rica (ITCR), a través del Centro de Investigación en Protección Ambiental, pretende encontrar materiales alternativos y de bajo costo para utilizarlos como coagulantes y floculantes

Tecnología de inmovilización de desechos peligrosos en Costa Rica

En nuestro país existe muy poca información sobre la cantidad de desechos peligrosos generados. No obstante, tomando en cuenta la cantidad de materiales peligrosos que se producen o importan, es claro que en el país el problema de los desechos peligrosos se debe considerar más seriamente. En especial, si se considera que en el país no existe una política e infraestructura apropiada para el manejo y tratamiento de los desechos peligrosos.Actualmente, en el país se realiza el tratamiento térmico de ciertos desechos (en la cementera), se exportan algunos desechos (según Convenio Basilea) y se permite la disposición en áreas especiales de los rellenos sanitarios de desechos ordinarios (Araya, 2002; Informe de la Nación; Ministerio de Salud y Organización Panamericana de la Salud [OPS/OMS], 1999). Es evidente que es necesario el desarrollo de una tecnología que permita el tratamiento efectivo de desechos peligrosos de una manera fácil y de bajo costo. La inmovilización resulta la tecnología más prometedora en estos aspectos; por lo tanto, se requiere desarrollar dicha tecnología en el país, aprovechando las ventajas que ofrece esta técnica y los recursos disponibles en el país. Actualmente, el Instituto Tecnológico de Costa Rica, mediante el Laboratorio de Desechos Peligrosos, está desarrollando la metodología de inmovilización en algunos lodos residuales con metales pesados procedentes de procesos industriales y de laboratorios

Informe final: desarrollo de la tecnología de inmovilización: estabilización / solidificación de desechos peligrosos en Costa Rica

Se evaluó la tecnología de inmovilización en un lodo proveniente del tratamiento del agua residual del proceso de electrodeposición de cromo y níquel sobre cobre; dos reactivos químicos vencidos de metales tóxicos (plomo y cadmio); y dos residuos sólidos resultantes del tratamiento de desechos líquidos del Instituto Tecnológico de Costa Rica.Para la inmovilización de un lodo proveniente del tratamiento del agua residual del proceso de electrodeposición de cromo y níquel sobre cobre de la empresa Prolex S. A., se evaluó la eficacia de tres tipos de materiales cementantes: cemento Pórtland / carbonato de calcio (50/50 y 75/25); y cemento Pórtland/puzolana (85/15). Con el fin de determinar si el lodo se puede disponer en un relleno sanitario, se determinaron las características toxicas de lixiviación del lodo mediante el método Toxicity Characteristic Leaching Procedure (TCLP), determinándose que los niveles de lixiviación del níquel están por encima de la norma nacional. Se encontró que todos los cementos logran la inmovilización satisfactoria del níquel, pero la mezcla cemento Pórtland/puzolana (85/15) presenta las mejores resistencias mecánicas para la disposición del material tratado en un relleno sanitario; por lo tanto es la más recomendable para el tratamiento. Este tipo de material cementante también se evaluó a nivel piloto, utilizando una mezcladora del tipo empleado en construcción. La resistencia mecánica del material así preparado está cuatro veces por encima de la formulación que utilizaba la empresa Prolex S. A., que incluye un aditivo importado, cemento convencional y piedra.La tecnología de inmovilización también resultó satisfactoria en el tratamiento de reactivos vencidos de metales tóxicos (plomo y cadmio). En este caso, los cementos convencional, Pórtland y Pórtland con puzolanas fueron eficaces al inmovilizar acetato de cadmio en un 11% y acetato de plomo en un 6% del total. Al tratar acetato de plomo en un 15%, fue posible la inmovilización del plomo hasta en un 15%. En estos experimentos se utilizó arena como agregado en un 65% y se esperaría que al evitar el uso de la arena la cantidad de material por inmovilizar sea mayor