I-054 FILTROS DOMÉSTICOS: AVALIAÇÃO DE SUA EFICÁCIA E EFICIÊNCIA NA

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina I-054 FILTROS DOMÉSTICOS: AVALIAÇÃO DE SUA EFICÁCIA E EFICIÊNCIA NA REMOÇÃO DE AGENTES PATOGÊNICOS Paulo Tadeu Ribeiro de Gusmão(1) Engenheiro Civil (UFPE-1972). Diploma Delft em Engenharia Sanitária (IHE -1978). Doutor em Hidráulica e Saneamento (EESC-USP). Professor Adjunto do Departamento de Engenharia Civil do Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco. José Mariano de Sá Aragão Engenheiro Civil (UFPE-1978). Mestre em Engenharia Civil Hidráulica e Saneamento (EESC-USP-1985). Doutorando (University of Leeds). Professor Assistente do Departamento de Engenharia Civil do Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco. Juzilene Kalline Menezes de Magalhães Aluna do Curso de Graduação em Engenheira Civil do Centro de Tecnologia e Geociências da Universidade Federal de Pernambuco. Endereço(1): Rua Reverendo Samuel Falcão, 44/301 Madalena - Recife - PE - CEP: Brasil - tel: +55 (81) fax: +55 (81) ptgusmao@ufpe.br RESUMO Os filtros domésticos têm sido utilizados no Brasil como forma de melhorar a qualidade da água disponível para consumo humano. São utilizados em habitações isoladas em zonas rurais, em pequenas comunidades não dotadas de sistemas de abastecimento de água, e mesmo em áreas urbanas quando não há garantia da qualidade da água fornecida por seus sistemas de abastecimento de água. Esses filtros podem ser de dois tipos principais: (i) com

2 funcionamento por gravidade e (ii) com funcionamento sob pressão, acoplados à rede de distribuição de água predial. A avaliação da eficácia e eficiência desses equipamentos com relação à remoção de patógenos e de outras impurezas, a partir de investigações experimentais que forneçam resultados cientificamente seguros, é de grande relevância social para o país. Serão estudados os tipos mais simples de filtros (por gravidade e sob pressão). Para avaliação dos filtros de gravidade, serão realizados ensaios de filtração com águas naturais de superfície, contaminadas e com baixa a média turbidez. No caso dos filtros de pressão serão utilizadas águas tratadas do sistema público de abastecimento. Para avaliação da eficiência dos filtros, serão determinados, na água afluente e no efluente filtrado, as concentrações de coliformes totais e E. coli, turbidez, cor aparente e verdadeira, ferro total, ph e alcalinidade. Serão medidas vazões, níveis piezométricos e temperatura da água filtrada para avaliação das variações nas taxas de filtração e na perda de carga nos elementos filtrantes. Serão avaliados diferentes métodos de lavagem do elemento filtrante (vela), caracterizados por diferentes graus de remoção da camada de impurezas que se forma em sua superfície. PALAVRAS-CHAVE: Filtros domésticos; Remoção de agentes patogênicos. INTRODUÇÃO Esta pesquisa, financiada pela Fundação Nacional de Saúde (FUNASA), tem por objetivos: (i) caracterizar os filtros domésticos mais usados e as condições em que são utilizados e operados; (ii) avaliar a capacidade de remoção de impurezas (agentes patógenos, turbidez, cor aparente e verdadeira, ferro e manganês) de diversos tipos de filtros, sob diferentes condições operacionais; (iii) avaliar diferentes procedimentos de lavagem do meio filtrante e o desempenho dos filtros durante os períodos iniciais de funcionamento após a lavagem de seu meio filtrante; (iv) elaborar manual de orientações para a correta utilização, operação, manutenção e limpeza dos filtros domésticos. Neste documento, além de ser apresentada a metodologia de trabalho a ser utilizada nos ensaios de filtração, são apresentados os resultados preliminares e as conclusões obtidas a partir de sua análise. MATERIAIS E MÉTODOS Estão sendo estudados dois dos tipos mais simples de filtros domésticos: o tipo gravidade e o tipo pressão. Os filtros do tipo gravidade são constituídos por dois compartimentos cilíndricos superpostos com elemento filtrante simples (vela de cerâmica microporosa) (DACACH, 1979). Esses filtros são mais utilizados pelas populações carentes localizadas em áreas não servidas por sistemas de abastecimento de água. Os filtros tipo pressão são dotados de elementos filtrantes laváveis (vela cerâmica microporosa), do tipo simples ou com recheio de carvão ativado granular. Esses filtros são mais utilizados em urbanas, quando não há garantia da qualidade da água fornecida por seus sistemas de abastecimento de água. A escolha dos filtros a serem estudados levará em conta critérios estatísticos, de modo a garantir que a amostra seja casualizada e representativa.

3 As investigações experimentais a serem realizadas para avaliação dos filtros do tipo gravidade consistirão de ensaios de filtração, nos quais serão utilizadas águas naturais oriundas de mananciais de superfície contaminados e com baixa a média turbidez. Nos ensaios de filtração a serem realizados para avaliação dos filtros do tipo pressão, serão utilizadas águas previamente tratadas, fornecidas pelo sistema público de abastecimento de água. Os dois tipos de filtros serão também comparados mediante ensaios de filtração que utilizem as mesmas águas de testes (águas previamente tratadas fornecidas pelo sistema público de abastecimento de água). Caso haja necessidade de aumentar a concentração de microrganismos patogênicos nas águas a serem estudadas, será adicionado esgoto sanitário previamente filtrado à água a ser estudada, cerca de 30 minutos antes de sua utilização nos ensaios de filtração (BORGES et al, 2001). Durante os ensaios de filtração no filtro do tipo gravidade, serão retirados diariamente de seu compartimento inferior o volume correspondente ao consumo diário (ingestão) de uma família de 4 a 5 pessoas. Por outro lado, sempre que o compartimento superior esvaziar, será adicionada água até seu nível máximo, simulando-se, dessa forma, o funcionamento real do filtro.da mesma forma, durante cada ensaio de filtração com o filtro tipo pressão, procurar-se-á simular o seu funcionamento real, extraindo-se diariamente, a intervalos regulares, volumes de água filtrada correspondentes ao consumo (ingestão) de uma família de 4 a 5 pessoas. Para avaliação da eficiência de remoção de patógenos nos filtros, serão determinados durante cada ensaio de filtração, na água bruta e no efluente filtrado, a concentração de coliformes totais e E. coli, utilizando-se o método do substrato definido (método Colilert) e o procedimento Quanti-Tray para determinação do número mais provável (NMP) em amostras de 100 ml (DANIEL et al, 2001). Para avaliação da eficiência de remoção de impurezas nos filtros, serão também determinados durante cada ensaio de filtração, na água afluente e no efluente filtrado, os seguintes parâmetros: turbidez, cor aparente e cor verdadeira; ferro total, ph e alcalinidade. Na determinação dos parâmetros físicos, químicos e bacteriológicos serão adotados os métodos indicados em APHA, AWWA, WEF (1998). Durante os ensaios serão ainda medidas vazões, níveis piezométricos e temperatura da água filtrada para avaliação das variações nas taxas de filtração e na perda de carga nos elementos filtrantes. Durante as investigações experimentais serão testados e avaliados diferentes procedimentos de lavagem do meio filtrante (vela), caracterizados por diferentes graus de remoção da camada de impurezas que se forma em sua superfície durante a carreira de filtração. Para essa avaliação será aumentada a freqüência de coleta de amostras para determinação da eficiência de remoção de patógenos e de turbidez nos filtros, durante os períodos iniciais de funcionamento do filtro após a lavagem de seu meio filtrante. RESULTADOS PRELIMINARES E DISCUSSÃO A pesquisa ainda não foi concluída, no entanto, alguns resultados preliminares podem ser apresentados e discutidos. Com respeito à caracterização dos filtros e dos meios filtrantes, a

4 serem objeto da pesquisa, foram obtidas informações preliminares, resumidas nas Tabelas 01 e 02. Com relação aos elementos filtrantes dos filtros tipo gravidade, observa-se na Tabela 01 que, embora existam diversos tipos (velas de cerâmica microporosa), todos são laváveis e reutilizáveis. Quanto aos reservatórios desses filtros, verificam-se, além de diferentes capacidades de armazenamento (4 a 8 L), outros fatores que podem influenciar o desempenho dos filtros, tais como: bóia reguladora do nível de água, parede revestida de prata coloidal e parede transparente. Os filtros de pressão, por outro lado, são muito semelhantes. As diferenças observadas referem-se principalmente aos elementos filtrantes que, em poucos modelos de filtros são laváveis e reutilizáveis. Na maioria dos modelos são utilizados cartuchos descartáveis (Tabela 02). Com relação às condições em que esses filtros são utilizados (qualidade das águas brutas e condições de higiene das residências) e dos procedimentos operacionais e de manutenção (inclusive lavagem dos elementos filtrantes) adotados pelos usuários, foi pesquisada, inicialmente, a vila rural de Mutuca (cerca de 2000 habitantes) situada na região semi-árida do estado de Pernambuco, escolhida por se localizar em região sujeita a longos períodos de estiagem e onde ocorrem sérias deficiências no abastecimento de água. Nessa localidade observou-se que o uso de filtros de gravidade ainda ocorre, embora atualmente haja maior facilidade de compra de águas engarrafadas (águas minerais). Nessa localidade os filtros de gravidade são utilizados para filtração de águas obtidas em "barreiros" (pequenos reservatórios escavados no solo para aproveitamento de águas subterrâneas) ou em poços amazonas, e, ainda, para filtração de águas distribuídas em carros-pipa durante os períodos de estiagem. O procedimento de utilização desses filtros consiste de: (i) enchimento do reservatório superior com água bruta, filtração e utilização da água filtrada pela família, por período de 3 a 5 dias, até o esvaziamento do reservatório superior; (ii) lavagem do filtro; e (iii) enchimento de reservatório superior e reinício do processo. A lavagem do filtro consiste de: (a) lavagem das paredes internas dos reservatórios (superior e inferior) com bucha e água sanitária diluída ou com bucha, água e sabão, e (b) lavagem da vela, para remoção completa da camada biológica formada em sua superfície, utilizando-se bucha, água sanitária diluída ou bucha e açúcar granulado. CONCLUSÔES PRELIMINARES Os resultados obtidos permitem as seguintes conclusões preliminares: devido ao grande número de modelos de filtros de pressão que utilizam elementos filtrantes descartáveis (cartuchos), deverá ser avaliada a possibilidade de incluir esses modelos de filtros na pesquisa; deverá ser reavaliada a metodologia proposta para ao ensaios, em função dos procedimentos operacionais observados (freqüência e forma de lavagem dos filtros e dos elementos filtrantes).

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS APHA, AWWA, WEF (1998). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20aed. Washington D.C BORGES, E. S. M.; CASTRO, L. M. A.; LIBÂNIO, M. (2001). Avaliação da eficiência de remoção bacteriológica em unidades domiciliares de tratamento de água". Revista Engenharia Sanitária e Ambiental/ABES. v.6, n.01 e 02, p ,jan., mar., abr., jun. DACACH, N. G. (1979). Saneamento Básico. Livros Técnicos e Científicos Editora, S. A. Rio de Janeiro. Brasil. DANIEL, L. A.; BRANDÂO, C. C. S.; GUIMARÃES, J. R.; LIBÂNIO, M.; DE LUCA, S. J. (2001). Processos de desinfecção e desinfetantes alternativos na produção de água potável. RiMa, ABES, Rio de Janeiro, Brasil. Tabela 01 Características dos filtros de gravidade Características dos elementos filtrantes Características do filtro Modelo Vela microporosa; Vela microporosa esterilizante declorágua; Vela microporosa declorágua (carvão ativado). Reservatório inferior com 4 e 6 litros de capacidade; Dotado de 2 elementos filtrantes (velas) em paralelo Pozzani Filtro Talha Louça Velas microporosas (idem acima)

6 Reservatório inferior com 8 litros de capacidade; Dotado de 2 elementos filtrantes (velas) em paralelo Pozzani Filtro Plástico com Depósito Cerâmico Velas microporosas (idem acima) Dotado de bóia reguladora de nível de água no reservatório inferior Big Boni Vela cerâmica com revestimento interno de prata coloidal e com recheio de carvão ativado granular Parede do reservatório superior transparente e reservatório inferior revestido internamente por camada de prata coloidal Sallus - F/1308 Vela cerâmica composta exclusivamente de produtos minerais queimados Stefani - São João Tabela 02 - Características dos filtros de pressão Características do elemento filtrante Modelo Cartucho descartável. Composição: celulose de algodão com densidade graduada; resina melamínica e carvão ativado impregnado com prata coloidal. Temperatura máxima 38 oc Vazão máxima: 360 L/h. Pressão 60 psi (4,2 kgf/cm2) Cuno Latina Ltda - Aqualar super BR/B Cartucho descartável (idem acima)

7 Esteves e Cia Ltda Aqua Light Cartucho descartável (idem acima, com vazão máxima de 180 L/h). Cuno Latina Ltda - Aqualar AP 200 S/T/F Mesmo cartucho descartável (acima) Cuno Latina Ltda Aqualar Classic BR/TR Cartucho descartável. Composição: fibras plásticas impregnadas com carvão ativado. Temperatura de 4 a 38 o C. Vazão máxima: 300 L/h. Pressão 100 psi (7 kgf/cm2); Retém até 5 micra. Troca a cada 6 meses; Fabricado em USA Cuno Latina Ltda - Bella Fonte - Cristal ref 72801/7284 Cartucho descartável (idem acima) Ellen e 230 Vela microporosa; Vela microporosa esterilizante declorágua; Vela microporosa declorágua (carvão ativado). Pozzani Declorágua Duplo Vela microporosa; Vela microporosa esterilizante (nitrato de prata); Vela microporosa esterilizante declorágua; Vela microporosa declorágua (carvão ativado). Pozzani Declorágua Velas microporosas (idem acima) Pozzani Econômico Cartucho descartável. Composição carvão ativado e polipropileno. Vazão L/dia. Troca de 6 a 8 meses Osmonic - MC 601

8 Cartucho descartável. Composição: feltro duplo de poliéster; carvão ativado de casca de coco; feltro de poliéster; dolomita; feltro de poliéster. Trocar refil de 4 a 6 meses; Vazão de 40 a 50 L/h. Renan Metais Registro de filtro ABS C23 Registro de filtro Metal C33 Cartucho descartável (idem acima) Renan Metais Torneira bica móvel com filtro Cartucho descartável. Composição: manta de celulose, carvão ativado e prata Trat água Cartucho descartável (idem acima) Carbon Filter Ind. e Com. Ltda Residencial 200 plus