Influência da técnica de limpeza de filtros lentos e diâmetro dos grãos sobre a qualidade da água produzida, com destaque para remoção de carbamatos e oocistos de Cryptosporidium (simulados por microesferas)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2014Neste trabalho, buscou-se avaliar a tecnologia da filtração lenta retrolavável no tratamento de água de lago com vistas a suprir as necessidades de consumo humano. Foram propostas duas formas de retrolavagem, utilizando a água filtrada ou bruta, sempre, comparadas a um filtro controle com limpeza por raspagem. O objetivo da pesquisa foi avaliar a eficiência dos filtros no tocante a parâmetros físicos, químicos (com destaque para carbamatos: metomil, carbofurano e carbaril) e biológicos (simulados por microesferas fluorescentes), bem como avaliar a eficiência da retrolavagem em filtros lentos. Foram construídos dois sistemas de filtração, sendo um em escala real e outro em escala piloto. Todas as unidades de filtração eram de escoamento descendente, operaram com taxa de filtração de 4 m3/m2 dia e carga hidráulica variável. Durante o monitoramento dos filtros em escala real, foi possível realizar 18 de filtração válidas, em que não se observou diferença significativa de duração entre os filtros controle (FLC) e os filtros retrolaváveis com água filtrada (FLR) e com água bruta (FLRb). Com relação aos parâmetros de qualidade de água cor e turbidez, o FLC teve melhor desempenho que os demais filtros no tocante cor aparente e verdadeira e com relação a remoção de cianobactérias o filtro FLR obteve melhor desempenho. Nos filtros em escala piloto, nos quais foram avaliados os contaminantes específicos (microesferas e carbamatos), formaram um total de seis filtros, agrupados dois a dois (filtros lentos convencionais/retrolaváveis), em que cada grupo de filtros tinha diâmetro efetivo do material filtrante distintos. A granulometria do material filtrante não pareceu interferir na qualidade da água, no entanto o método de limpeza mostrou que os filtros com limpeza por raspagem foram mais efetivos que seus pares retrolaváveis na maior parte dos parâmetros analisados. Para os carbamatos estudados, observou-se remoção máxima de 19,30, 36,94 e 63,80% para o metomil, carbofurano e carbaril respectivamente, não sendo observada também diferença significativa entre os filtros avaliados. Para as microesferas, todos os filtros alcançaram eficiência de 4,75 Log, depois de 8 horas de filtração. Em função dos resultados obtidos, pode-se considerar que o trabalho contribui para facilitar a operação de filtros lentos, com adoção da retrolavagem, o que pode resultar no aumento do uso desta tecnologia principalmente em comunidades isoladas, desprovidas de tratamento e abastecimento público de água.Abstract: This study aimed to evaluate the backwash slow sand filtration technology in treatment of lake water in order to solve the needs of human consumption. Two forms of backwash were proposed, using filtered and raw water, always compared with a control filter cleaned by scraping. The research objective was to evaluate the efficiency of filtersin relation to physical, chemical parameters (specially carbamates: methomyl, carbofuran and carbaryl) and biological (simulated by fluorescent microspheres), as well as the efficiency of backwash in slow sand filters. Two pilot systems were built a real scale and other smallscale. All filter units are downflow, operated with filtration rate of 4m3/m2dia and hydraulic head variable. During monitoring of full-scale filters, was possible to carry 18 filtration run where no significant difference was observed in duration between the filter control (FLC) and backwashed filter with filtered water (FLC) and raw water (FLRb). Regarding water quality parameters color and turbidity the FLC performed better than other filters regarding apparent and true color, with respect to the removal of cyanobacteria FLR filter performed better than others filters. In small-scale filters which were evaluated specific contaminants (microspheres and carbamates) are a total of six filters, grouped two by two, forming three sets of conventional / backwash slow sand filter where each filter group had distinct effective diameter. The diameter of the filter material did not appear to affect the quality of water however, but scraping method of cleaning was more effective than their backwashed pairs, in most parameters. For carbamates studied the maximum removal of 19,30, 36, 94 and 63,80% for methomyl, carbaryl and carbofuran, respectively, there was no significant difference between the evaluated filters. For all filters microspheres efficiency reached 4,75 log after eight hours of filtration. Depending on the results obtained, it can be considered that the work helps to facilitate the operation of slow sand filters, with adoption of backwash in slow sand filters, and could result in an increased use of this technology especially in isolated communities, which have no treatment and supply of drinking water

Estudo Hidrogeológico Preliminar para a Avaliação do Potencial de Colmatação do Sedimento das Margens da Lagoa do Peri e do Canal Sangradouro – Florianópolis – Santa Catarina – para a Implantação da Técnica da Filtração em Margem

A filtração em margem é uma técnica de tratamento de água que utiliza poços de captação instalados nas margens de rios e lagos. Durante o processo de filtração, o sedimento do manancial está sujeito ao processo de colmatação. Este estudo tem como objetivo a avaliação da Lagoa do Peri como local potencial de implantação da técnica da filtração em margem em escala real. Através de estudos hidrogeológicos de campo foi possível caracterizar o sedimento da lagoa, bem como do seu rio tributário (rio Sangradouro), de granulometria uniforme e mal graduada. A maioria dos pontos de amostragem apresentaram uma massa percentual de sedimentos finos de até 0,1% na lagoa, e 0,5% no rio Sangradouro. A concentração de matéria orgânica apresentou uma média de 0,3% nos primeiros 10 cm de sedimento da lagoa, chegando a 0,5% a 50 cm de profundidade. Medições com infiltrômetros submersos confirmaram através de perda de massa líquida para o aquífero, que a lagoa, em época de cheia, tem como função a recarga do aquífero adjacente, com taxas de infiltração média de 1,4E-6 m s-1. Foram também estimadas as principais características hidráulicas do rio Sangradouro tais como vazão, tensão de cisalhamento do fundo do canal e regime de escoamento

Evaluation of the Functional and Operational Situation of Wellsin the Municipality of São José das Missões – RS

The growing demand for water resources that feeds consumption needs, while also ensures compliance with chemical and biological parameters, has become the great challenge of the 21st century. Seeking to establish compatibility between quality control and quantity of water for public supply, ANA and DRH/SEMA require the regularization of groundwater wells in Federal Law Nº 9.433/1997 and State Law Nº 10.350/1994, respectively, to the issue of granting of water use. The granting is an authorization of the use of water depends on a series of technical analysis carried out by the management agencies, ensuring the protection of water resources. In the city of São José das Missões in the north of the Rio Grande do Sul state, there are 21 wells responsible for public supply. However, only 4 of them have granted the use of water. In this context, the present work makes a survey of information and evaluation of the functional and operational situation of wells according to the current legislation, in addition to analyzing whether there is economic viability between administrative sanctions and the cost of granting. Considering that the request and the publication of a concession are free and that the regularization of the wells may present a lower cost than the value of the fines, it was tried to show that it is feasible to regularize the wells to obtain a grant. Thus, it is important to regularize before the assessment to reduce the amounts to be paid by the municipalit

Estudos de limpeza de filtro lento por raspagem e retrolavagem

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2010Este trabalho pretendeu desenvolver e aprimorar a tecnologia da filtração lenta retrolavável no tratamento de água de lago com vistas a suprir as necessidades de consumo humano. Com a adoção da retrolavagem em filtro lento, pode-se ampliar as opções de sistemas de tratamento que apresentam operação facilitada. O objetivo da pesquisa foi avaliar uma alternativa de fornecimento de água adequada para o consumo humano, especialmente em propriedades isoladas, bem como avaliar a eficiência dos filtros submetidos a retrolavagem. O manancial de estudo está localizado no Sul da Ilha de Santa Catarina. Foram construídos três sistemas pilotos em paralelo, sendo eles; filtro lento com limpeza convencional (sistema 1); filtro lento retrolavável com água filtrada (sistema 2); filtro lento retrolavável com água bruta (sistema 3). Os três filtros são cobertos, de escoamento descendente, operaram com taxa de filtração de 4 m3/m2dia e carga hidráulica variável. A limpeza convencional foi realizada no sistema 1, enquanto que nos sistemas 2 e 3 a limpeza foi realizada através de retrolavagem com expansão média de 10%. Durante o trabalho foi realizado: a caracterização da água bruta, dimensionamento dos sistemas piloto, desenvolvimento de um filtro lento retrolavável com água bruta, e avaliação dos diferentes tipos de limpeza nos filtros estudados. Durante o tempo de monitoramento dos sistemas foram realizadas nove carreiras de filtração válidas, com duração média de 13 dias para os sistemas. Estatisticamente o sistema 1 obteve melhor desempenho em termos de remoção de parâmetros de qualidade, produzindo efluente final com turbidez e cor aparente médias de 0,93±0,36 uT e 15±8 uH, respectivamente, alcançando na remoção destes parâmetros percentagens de 81,67±2,83 (turbidez) e 76,56±4,07 (cor aparente). Contudo do ponto de vista operacional o sistema 2, com eficiência de remoção (em %) de 79,33±3,09 (turbidez) e 73,11±5,64 (cor aparente), se demonstrou mais atrativo, tendo em vista a forma de limpeza. A interpretação dos resultados obtidos, em termos de perda de carga no meio filtrante, sugerem mudanças na concepção de desenho dos sistemas 2 e 3. Em função dos resultados obtidos, pode-se considerar que o trabalho contribui para facilitar a operação de filtros lentos o que pode resultar no aumento do uso desta tecnologia principalmente em comunidades isoladas, desprovidas de tratamento e abastecimento público de água

Bank filtration drinking water treatment in a costal lagoon in south Brazil

La filtración inducida (FI) consiste en obtener agua potable de pozos situados en acuíferos de aluvión u otro tipo de depósitos no consolidados conectados hidráulicamente con una fuente de agua superficial. La posibilidad de aplicar esta técnica en las riberas de la laguna Lagoa do Peri, Brasil, se evaluó a nivel piloto. Por medio de observación y de análisis granulométricos se determinó que el fondo de la laguna y el acuífero aledaño presentan una textura arenosa. Además, ensayos de permeámetro de carga constante, de tubo de carga variable y de bombeo, mostraron que la conductividad hidráulica en las mismas zonas se encuentra cercana a 10-4 m/s, misma magnitud encontrada en otras latitudes donde la FI se aplica con éxito. El agua captada en un pozo a 20 m de la Lagoa do Peri presentó valores de turbidez y color aparente acordes con los patrones de calidad locales. Se observó un aumento en la dureza y la alcalinidad, atribuido a la erosión de los materiales del subsuelo, sin llegar a superar lo estipulado en la legislación. Finalmente, el agua producida por la FI mostró ser de mejor calidad en términos de turbidez y color aparente que el agua de la laguna tratada por filtración directa en una estación de tratamiento (ETA) ubicada en el lugar. El agua producida por la FI presentó condiciones anóxicas que harían necesario el postratamiento por aireación y filtración, proceso en el cual se podría aprovechar la infraestructura de la ETA existente.Bank filtration (BF) consists in obtaining drinking water from wells in alluvial aquifers or other unconsolidated deposits hydraulically connected with a surface water source. The possibility of applying this technique was evaluated in a pilot scale on the banks of the Lagoa do Peri lagoon, Brazil. Observation and grain size analysis showed that the bottom of the lagoon and the adjacent aquifer have sandy texture. In addition, tests of constant head permeameter, standpipe falling head and a pumping test, showed that the hydraulic conductivity in the same areas is close to 10-4 m / s, same magnitude found in other places where the BF is applied successful. The water from a well at 20 meters from the Lagoa do Peri showed levels of turbidity and apparent color according to the local quality standards. It was observed an increase in hardness and alkalinity, attributed to erosion of subsurface materials, without actually exceed the provisions of the legislation. Finally, the water produced by BF was found to be of better quality in terms of turbidity and apparent color than the lagoon water treated by direct filtration in a waterworks located on the site. The water produced by BF showed anoxic conditions that would require the post treatment by aeration and filtration, to do that, the existing infrastructure of the waterworks would be useful

Tratamiento de agua potable por filtración inducida en una laguna costera en el sur de Brasil

Bank filtration (BF) consists in obtaining drinking water from wells in alluvial aquifers or other unconsolidated deposits hydraulically connected with a surface water source. The possibility of applying this technique was evaluated in a pilot scale on the banks of the Lagoa do Peri lagoon, Brazil. Observation and grain size analysis showed that the bottom of the lagoon and the adjacent aquifer have sandy texture. In addition, tests of constant head permeameter, standpipe falling head and a pumping test, showed that the hydraulic conductivity in the same areas is close to 10-4 m / s, same magnitude found in other places where the BF is applied successful. The water from a well at 20 meters from the Lagoa do Peri showed levels of turbidity and apparent color according to the local quality standards. It was observed an increase in hardness and alkalinity, attributed to erosion of subsurface materials, without actually exceed the provisions of the legislation. Finally, the water produced by BF was found to be of better quality in terms of turbidity and apparent color than the lagoon water treated by direct filtration in a waterworks located on the site. The water produced by BF showed anoxic conditions that would require the post treatment by aeration and filtration, to do that, the existing infrastructure of the waterworks would be useful.La filtración inducida (FI) consiste en obtener agua potable de pozos situados en acuíferos de aluvión u otro tipo de depósitos no consolidados conectados hidráulicamente con una fuente de agua superficial. La posibilidad de aplicar esta técnica en las riberas de la laguna Lagoa do Peri, Brasil, se evaluó a nivel piloto. Por medio de observación y de análisis granulométricos se determinó que el fondo de la laguna y el acuífero aledaño presentan una textura arenosa. Además, ensayos de permeámetro de carga constante, de tubo de carga variable y de bombeo, mostraron que la conductividad hidráulica en las mismas zonas se encuentra cercana a 10-4 m/s, misma magnitud encontrada en otras latitudes donde la FI se aplica con éxito. El agua captada en un pozo a 20 m de la Lagoa do Peri presentó valores de turbidez y color aparente acordes con los patrones de calidad locales. Se observó un aumento en la dureza y la alcalinidad, atribuido a la erosión de los materiales del subsuelo, sin llegar a superar lo estipulado en la legislación. Finalmente, el agua producida por la FI mostró ser de mejor calidad en términos de turbidez y color aparente que el agua de la laguna tratada por filtración directa en una estación de tratamiento (ETA) ubicada en el lugar. El agua producida por la FI presentó condiciones anóxicas que harían necesario el postratamiento por aireación y filtración, proceso en el cual se podría aprovechar la infraestructura de la ETA existente

Tratamiento de agua potable por filtración inducida en una laguna costera en el sur de Brasil

Bank filtration (BF) consists in obtaining drinking water from wells in alluvial aquifers or other unconsolidated deposits hydraulically connected with a surface water source. The possibility of applying this technique was evaluated in a pilot scale on the banks of the Lagoa do Peri lagoon, Brazil. Observation and grain size analysis showed that the bottom of the lagoon and the adjacent aquifer have sandy texture. In addition, tests of constant head permeameter, standpipe falling head and a pumping test, showed that the hydraulic conductivity in the same areas is close to 10-4 m / s, same magnitude found in other places where the BF is applied successful. The water from a well at 20 meters from the Lagoa do Peri showed levels of turbidity and apparent color according to the local quality standards. It was observed an increase in hardness and alkalinity, attributed to erosion of subsurface materials, without actually exceed the provisions of the legislation. Finally, the water produced by BF was found to be of better quality in terms of turbidity and apparent color than the lagoon water treated by direct filtration in a waterworks located on the site. The water produced by BF showed anoxic conditions that would require the post treatment by aeration and filtration, to do that, the existing infrastructure of the waterworks would be useful.La filtración inducida (FI) consiste en obtener agua potable de pozos situados en acuíferos de aluvión u otro tipo de depósitos no consolidados conectados hidráulicamente con una fuente de agua superficial. La posibilidad de aplicar esta técnica en las riberas de la laguna Lagoa do Peri, Brasil, se evaluó a nivel piloto.Por medio de observación y de análisis granulométricos se determinó que el fondo de la laguna y el acuífero aledaño presentan una textura arenosa. Además, ensayos de permeámetro de carga constante, de tubo de carga variable y de bombeo, mostraron que la conductividad hidráulica en las mismas zonas se encuentra cercana a 10-4 m/s, misma magnitud encontrada en otras latitudes donde la FI se aplica con éxito.El agua captada en un pozo a 20 m de la Lagoa do Peri presentó valores de turbidez y color aparente acordes con los patrones de calidad locales. Se observó un aumento en la dureza y la alcalinidad, atribuido a la erosión de los materiales del subsuelo, sin llegar a superar lo estipulado en la legislación.Finalmente, el agua producida por la FI mostró ser de mejor calidad en términos de turbidez y color aparente que el agua de la laguna tratada por filtración directa en una estación de tratamiento (ETA) ubicada en el lugar. El agua producida por la FI presentó condiciones anóxicas que harían necesario el postratamiento por aireación y filtración, proceso en el cual se podría aprovechar la infraestructura de la ETA existente

Bank filtration drinking water treatment in a costal lagoon in south Brazil

La filtración inducida (FI) consiste en obtener agua potable de pozos situados en acuíferos de aluvión u otro tipo de depósitos no consolidados conectados hidráulicamente con una fuente de agua superficial. La posibilidad de aplicar esta técnica en las riberas de la laguna Lagoa do Peri, Brasil, se evaluó a nivel piloto. Por medio de observación y de análisis granulométricos se determinó que el fondo de la laguna y el acuífero aledaño presentan una textura arenosa. Además, ensayos de permeámetro de carga constante, de tubo de carga variable y de bombeo, mostraron que la conductividad hidráulica en las mismas zonas se encuentra cercana a 10-4 m/s, misma magnitud encontrada en otras latitudes donde la FI se aplica con éxito. El agua captada en un pozo a 20 m de la Lagoa do Peri presentó valores de turbidez y color aparente acordes con los patrones de calidad locales. Se observó un aumento en la dureza y la alcalinidad, atribuido a la erosión de los materiales del subsuelo, sin llegar a superar lo estipulado en la legislación. Finalmente, el agua producida por la FI mostró ser de mejor calidad en términos de turbidez y color aparente que el agua de la laguna tratada por filtración directa en una estación de tratamiento (ETA) ubicada en el lugar. El agua producida por la FI presentó condiciones anóxicas que harían necesario el postratamiento por aireación y filtración, proceso en el cual se podría aprovechar la infraestructura de la ETA existente.Bank filtration (BF) consists in obtaining drinking water from wells in alluvial aquifers or other unconsolidated deposits hydraulically connected with a surface water source. The possibility of applying this technique was evaluated in a pilot scale on the banks of the Lagoa do Peri lagoon, Brazil. Observation and grain size analysis showed that the bottom of the lagoon and the adjacent aquifer have sandy texture. In addition, tests of constant head permeameter, standpipe falling head and a pumping test, showed that the hydraulic conductivity in the same areas is close to 10-4 m / s, same magnitude found in other places where the BF is applied successful. The water from a well at 20 meters from the Lagoa do Peri showed levels of turbidity and apparent color according to the local quality standards. It was observed an increase in hardness and alkalinity, attributed to erosion of subsurface materials, without actually exceed the provisions of the legislation. Finally, the water produced by BF was found to be of better quality in terms of turbidity and apparent color than the lagoon water treated by direct filtration in a waterworks located on the site. The water produced by BF showed anoxic conditions that would require the post treatment by aeration and filtration, to do that, the existing infrastructure of the waterworks would be useful