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, 2014

Neste 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.<br>

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.