Influência do diâmetro efetivo do meio filtrante em filtros lentos retrolavàveis

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia Sanitária e Ambiental.Filtros lentos são considerados por diversos autores uma excelente alternativa para o fornecimento de água potável em comunidades rurais e/ou isoladas, quando se dispõe de um manancial passível de tratamento com esta técnica. Esta tecnologia opera com taxa de filtração de 3 a 12 m³/m².dia, 20 a 50 vezes menores que os filtros rápidos. Alguns trabalhos utilizam a retrolavagem como forma alternativa de limpeza de filtro lento com área superficial reduzida com o objetivo de aplicar a tecnologia em pequenas comunidades, uma vez que cada filtro abastece um número pequeno de pessoas. Neste trabalho foi avaliada a influência do diâmetro efetivo na qualidade de água nos filtros avaliados. A maioria dos filtros apresentaram em média turbidez menor que 1,0 uT, exigido na saída dos filtros pela portaria nº2914/11 do Ministério da Saúde. No estudo, os filtros de menor diâmetro efetivo apresentaram a melhor qualidade na água filtrada, assim como maior produção efetiva

The Business Model as a technique for problem identification and scoping: a case study of Brazilian drinking water quality assessment sector

In this case study, a Business Model Canvas (BMC) was used as a technique for problem identification and scoping for the introduction of a new technology or methodology for water quality assessment. Therefore, information about the Brazilian water supply sector was used for the application of a BMC based on technological innovations for coliform analysis. The innovations proposed in the study include faster results, internet connection, and portability. To populate the model, data regarding the drinking water quality from Brazil were used from public data banks and reports. Also, a group of accountable representatives from diverse water supply systems and water quality laboratories reported their experience with the new coliform analysis and their perception of its technological improvement. The major gaps identified in this study were simplicity and faster results. These may be associated with technological improvements such as portability and internet connection. It was possible to conclude that the segment is diverse, and the BMC highlighted that value might differ for different niches. The results emphasized that the application of a BMC may be more than a business tool. It can also be used by developers or scientists to understand and improve both technology concepts and applications. HIGHLIGHTS A Business Model was applied to structure coliform analysis in drinking water.; Characteristics of water supply systems influence value proposition priorities.; Legal demands have influences in different levels and applications.; Technological innovation and advantages alone may not fit customer needs.; Information gathered reveals a technological gap in coliform analysis.

Estudo da biomassa e comunidade bacteriana em filtros lentos retrolaváveis

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2020.Essa tese teve como objetivo estudar a biomassa em filtros lentos retrolaváveis. A filtração lenta retrolavável foi desenvolvida para facilitar a limpeza de filtros lentos e estudos com retrolavagem focaram-se na hidráulica do filtro e no efluente produzido, sendo a biomassa algo ainda não estudada em relação à retrolavagem. Para isso foram realizados três estudos focados na biomassa, cada um deles empregando um sistema de filtração, um com três colunas retrolaváveis em escala de bancada, outro com um filtro lento convencional e outro com retrolavagem em escala comunitária, e por fim, um sistema com duas colunas retrolaváveis, sendo uma contaminada com 50 µg/L de DEET, cafeína e triclosan em solução de metanol. Para avaliação da biomassa a comunidade bacteriana foi identificada antes e após a limpeza por sequenciamento High-throughput da região 16S do rRNA. Ainda foram utilizadas metodologias quantitativas indiretas em casos específicos, como a contagem de unidades formadoras de colônia de fungos e bactérias (UFC), sólidos voláteis (SV) e biomassa celular (Bio). Microscopia de fluorescência e eletrônica de varredura também foram utilizadas como apoio para observação do meio filtrante. Os sistemas foram eficientes na remoção dos parâmetros selecionados, com efluente abaixo de 1,0 uT. As taxas de filtração influenciaram nas remoções, sendo 4 m³/m².d a taxa que apresentou os melhores resultados. Os filtros estabilizaram-se entre 4 h e 8 h de filtração, com remoção acima de 98% de coliformes totais após 24 h. A biomassa variou ao longo da profundidade da coluna de filtração e a camada superior apresentou maior quantidade em termos de UFC, SV e Bio. A retrolavagem influenciou pouco na quantidade de biomassa na superfície, porém alterou a comunidade bacteriana. Os contaminantes orgânicos estudados apresentaram baixa remoção no sistema (20% a 56%), porém a comunidade microbiana foi influenciada pela contaminação. Concluiu-se que a retrolavagem altera a biomassa de filtros lentos em relação à raspagem, porém sem prejudicar a recuperação dos filtros e produzindo água de acordo com o aceitável para a filtração lenta.Abstract: This thesis aimed to assess biomass in backwashed slow sand filters. The use of backwashing in slow sand filters was developed to simplify the filter cleaning process. This study focused on filter hydraulics and efficiency. Three studies were carried out with three filtration systems, one with three bench-scale filtration columns, a second one with two different community-scale filters, one scraped and another backwashed, and the third system with two bench-scale filtration columns in which one of them DEET, caffeine, and triclosan were used as contaminants. For biomass evaluation bacteria were identified by High-throughput 16S rRNA sequencing. Indirect quantification methods such as fungi and bacteria colony formation units (CFU), volatile solids (VS), and cells biomass (Bio) were used. Fluorescent and Scanning Electron Microscopy were used for filter media observation. The systems were efficient on selected water quality parameters with effluent turbidity below 1.0 NTU on average. Filtration rates influenced removal and the column operated at 4 m/d presented the best results overall. Filtration stabilized between 4h and 8h operation with over 98% total coliforms removal. Biomass varied along with filtration depth, and upper layers presented higher biomass quantity in terms of CFU, VS and Bio. Backwashing did not affect biomass quantity on upper layers. Nevertheless, bacterial community on surface was more likely changed on filtration column due backwash. Microscopy showed that there was still remaining biomass on sand surface after both cleaning processes. The organic contaminants were not well removed by filtration (20% to 56%), though bacteria community was affected by them. It is concluded that backwashing affects schmutzdecke biomass more than scraping the surface. However, filter efficiency and recovery were not harmed by fluidization at a point that filter effluent was not accepted as good for a slow sand filtration system

Tratamento de água para abastecimento por meio de filtros lentos de fluxo ascendente com limpeza por retrolavagem e descarga de fundo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental, Florianópolis, 2015.Esta dissertação aborda o tratamento de água por meio de filtração lenta ascendente com a retrolavagem e descarga de fundo com entrada de água na interface entre o meio filtrante e a camada suporte como alternativa à limpeza dos filtros. Em outras pesquisas a retrolavagem foi utilizada com sucesso como forma alternativa de limpeza em filtros lentos descendentes e com área superficial reduzida. Tais filtros são considerados uma excelente alternativa ao fornecimento de água potável em comunidades rurais e/ou isoladas. Os objetivos específicos propostos nessa dissertação foram: Avaliar a limpeza por retrolavagem associada às descargas de fundo, a qualidade da água produzida e a eficiência da camada suporte como pré-tratamento. Para a pesquisa foi construído e operado um sistema piloto com dois filtros lentos ascendentes iguais, com a possibilidade do uso dos três sistemas de limpeza citados. A água que abasteceu o sistema era proveniente de um manancial com densidade em torno de 106 cél./mL da cianobactéria Cylindrospermopsis raciborskii que normalmente prejudica a filtração em termos de duração das carreiras. Foi monitorada a qualidade da água bruta e filtrada, assim como as perdas de carga no meio filtrante e camada suporte dos filtros. Paralelamente foi construído um sistema piloto com três colunas de pré-filtração ascendente, preenchidas com o mesmo material da camada suporte dos filtros e que filtravam a mesma água na mesma taxa de filtração (4 m³/m².d). Em termos de qualidade de água os filtros foram eficientes na remoção de turbidez com médias inferiores a 1,0 uT. Houve também remoção em torno de 2,0 Log de células de Cylindrospermopsis raciborskii e carreiras de mais de 70 dias. Contudo, densidades em torno de 104 cél./mL foram encontradas no efluente, o que relacionado aos resultados de COD e absorbância a 254 nm fazem crer que o efluente dos filtros pode apresentar riscos na formação subprodutos da cloração. Nesses processos de remoção constatou-se que a camada suporte foi influente. Por fim, a associação entre descarga com entrada de água na interface e a retrolavagem demonstrou-se como a melhor alternativa para a limpeza dos filtros lentos ascendentes usados nesse estudo.<br>Abstract : This work aimed to study alternative filter cleaning to upflow slow sand filters (backwash, bottom discharge and bottom discharge with water entering in the interface between support and filter media). Slow sand filters are considered an excellent alternative for the supply of drinking water in rural areas and/or isolated communities. In some research backwash was successful used as an alternative to the cleaning of slow sand filters with reduced surface area. Such filters have an easier application in small communities or as a home-scale system. The specific objectives proposed were: Assess the backwash associated with bottom discharge for the filter cleaning; evaluate the quality of produced water. It was built two pilot scale upflow slow sand filters that could be cleaned with each cleaning system separately or associated. The water used on the system was from the lake named ?Lagoa do Peri? in Florianópolis, Bazil. This water is known for its cyanobacteria high density (106 cells/mL of Cylindrospermopsis racibosrkii). The headloss on the filter bed and support bed were monitored, as well as the water quality of the rough and filtered water. It was also built three columns of rough filtration systems. These columns were filled with similar gravel that was used on the filter, each one representing each layer of supporting bed. They also operate in the same flow rate as the filters (4 m³/m².day). The upflow slow sand filters were efficient removing turbidity, with average results were below 1.0 NTU, maximum value permitted by the Brazilian law. Water with a 0,9x105 cells/mL density was used with an average of 2.0 log of cells removed. It is supposed that the support bed had an influence on that removal. Nevertheless densities of 104 cells/mL have still being found and though and that may still be a problem to the water treatment. The major advantage of the upflow slow sand filter was the high removal of Cylindrospermopsis raciborskii without filter's running time injuring with filters operating longer than 70 days without the use of rough filters. Although another process of treatment must be used as complement for a higher water quality results