TRATAMENTO DE ÁGUA DE RESERVATÓRIOS POR DUPLA FILTRAÇÃO, OXIDAÇÃO E ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO GRANULAR

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE PALMAS MESTRADO EM CIÊNCIAS DO AMBIENTE GIULLIANO GUIMARÃES SILVA TRATAMENTO DE ÁGUA DE RESERVATÓRIOS POR DUPLA FILTRAÇÃO, OXIDAÇÃO E ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO GRANULAR PALMAS 2009

2 GIULLIANO GUIMARÃES SILVA TRATAMENTO DE ÁGUA DE LAGO POR DUPLA FILTRAÇÃO, OXIDAÇÃO E ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO GRANULAR Dissertação apresentada ao Curso de Pós-graduação em Ciências do Ambiente da Universidade Federal do Tocantins, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Ciências do Ambiente. Orientadora: Profa. Dr a. Liliana Pena Naval Co-Orientador: Prof. Dr. Luiz Di Bernardo PALMAS 2009

3 FOLHA DE APROVA ÇÃO Candidato: GIULLIANO GUIMARÃES SILVA Dissertação aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre no curso de Pósgraduação em Ciências do Ambiente, da Universidade Federal do Tocantins, pela seguinte banca examinadora: Profa. Drª Liliana Pena Naval (Orientadora) Universidade Federal do Tocantins- UFT Prof. Dr. Luiz Di Bernardo (Co-Orientador) Escola de Engenharia de São Carlos/USP Prof. Dr a Ana Kleiber Pessoa Borges Universidade Federal do Tocantins- UFT Profa. Drª. Ângela Di Bernardo Dantas Universidade Ribeirão Preto UNAERP Palmas/TO Março de 2009

4 DADOS INTERNACIONAIS DE CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO (CIP) BIBLIOTECA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE PALMAS S586t Silva, Giulliano Guimarães Silva Tratamento de Água de Reservatório por Dupla Filtração, Oxidação e Adsorção em Carvão Ativado Granular. / Giulliano Guimarães Silva. - Palmas, p. Dissertação (Mestrado) Universidade Federal do Tocantins, Curso de Pós-Graduação em Ciências do Ambiente, Orientadora: Profª Dra. Liliana Pena Naval Co-Orientador: Prof. Dr. Luiz Di Bernardo 1. Dupla Filtração. 2. Oxidação. 3. Cloro. 4. Adsorção. 5. Carvão ativado granular. 6.Subprodutos da Desinfecção. I. Título. CDD 628 Bibliotecário: Paulo Roberto Moreira de Almeida CRB-2 / 1118 TODOS OS DIREITOS RESERVADOS A reprodução total ou parcial, de qualquer forma ou por qualquer meio deste documento é autorizado desde que citada a fonte. A violação dos direitos do autor (Lei nº 9.610/98) é crime estabelecido pelo artigo 184 do Código Penal.

5 Dedico este trabalho a Deus por mais esta oportunidade em minha vida, aos meus pais José e Rosália pelo exemplo de vida, meus irmãos Luciano e Jane, e ao meu grande amor Telma de Matos Guimarães, por toda dedicação.

6 AGRADECIMENTOS À Deus, por cada oração atendida, pela saúde, pelas oportunidades e por ter me capacitado de todas as formas para realização desse trabalho. Sem Ele nada poderia ter acontecido; A Profª Dra. Liliana Pena Naval pelas orientações e apoio prestado durante todo o mestrado; Ao Profº Luiz Di Bernardo pela orientação e oportunidade de aprendizado e confiança depositada na realização deste trabalho; A Dra. Ângela Di Bernardo Dantas pela preciosa colaboração, amizade e disponibilidade de orientação do trabalho experimental; Ao Profº Aurélio Pessôa Picanço pelas sugestões e críticas; Aos meus pais José Pereira da Silva e Rosália Guimarães Silva e o meu irmão Luciano Guimarães e minha sobrinha Grazielle pelo amor, apoio e incentivo; A minha esposa Telma de Matos Guimarães por ter acompanhado todos os momentos de luta e muito mais pelo amor, dedicação e companheirismo; Agradeço a Companhia de Saneamento do Estado do Tocantins (SANEATINS), por todo o investimento na montagem da Instalação Piloto de Dupla Filtração, e por acreditar que a pesquisa é algo primordial na busca do conhecimento; Agradeço a Diretora Drª Aparecida de Cássia Andrade por toda a colaboração, apoio, amizade e por toda confiança depositada em mim; Ao Coordenador Engº Jeverson Luiz A. Carlos e a Gerente Ana Christina Horner pela amizade, compreensão, apoio e pelas palavras de esperança. Foram pessoas que lutaram pela realização desse sonho que é ter uma unidade experimental de pesquisa na Saneatins; Agradeço por todo apoio e ajuda prestados durante a minha ausência na Divisão de Projeto de Água (DIPAG) e os meus colegas de trabalho Ana Cristina, Fernando Ribeirão, Nivardo Filho, Ricardo Mateus, João Geovane, Cezar Palomino, Raoni e Bruno Mendes; Agradeço o Engº Ricardo pela liberação da estagiária da DIPES; Agradeço a ajuda da administrativa Leidiane Franqueira por ter agilizado todo o processo de compra da ETA Piloto;

7 Agradeço todo o apoio prestado pela Diretoria de Planejamento e Operações, a Dra. Maria Lúcia Vieira; O Engº José Manoel, Glauber e o Engº André Spina por ter disponibilizado colaboradores da Gerência na implantação da ETA Piloto; O meu amigo Nelson de Matos que não mediu esforços na montagem da instalação piloto e o auxílio na solução de inúmeros problemas que surgiram durante a implantação e operação dos ensaios experimentais; Aos meus colegas de Carreira de Filtração I, II e III que deram muito apoio e incentivo nas horas difícies do desenvolvimento deste trabalho e nos momentos de descontrações que passamos juntos no laboratório da ETA 006, Engº Sérgio Carlos, Gleicielly Lima, Tiago Sodré, Thayres de Sousa, Rejane Freitas e Nelson de Matos. Agradecer a Gerente Ivecy Leida Cunha pela gentileza e disponibilidade de liberar o uso dos laboratórios da ETA 006 e por toda ajuda prestada durante a realização deste trabalho; O Biólogo José Roberto Lins pelo uso do Laboratório de Hidrobiologia, pelas análises realizadas de Cianobactérias e por todo apoio na pesquisa; Agradecer de coração toda ajuda dos profissionais que trabalham na ETA 006 que tiveram a paciência e a boa vontade de me ajudar nas horas mais dificies: Engº José Aldimiro, Fabiana, Queila, Carol, Daiane, e toda turma da CCP e operadores da ETA 006; Aos professores do Mestrado em Ciências do Ambiente Ao Laboratório de Saneamento Ambiental da UFT pelo empréstimo de equipamentos, em especial ao Químico Adão pela disposição; A Dra. Cristina Paschoalato pelas boas notícias enviadas por ; Enfim, quero agradecer a todos os meus amigos que participaram do meu dia a dia e que de uma forma ou de outra ajudaram na conclusão deste trabalho. Sem vocês não teria conseguido... MUITO OBRIGADO!!!!

8 viii SUMÁRIO LISTA DE FIGURAS......xi LISTA DE TABELAS...xiii LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS...xiv LISTA DE SÍMBOLOS....xv RESUMO...xvi ABSTRACT...xvii 1.0 INTRODUÇÃO OBJETIVOS OBJETIVO GERAL OBJETIVOS ESPECÍFICOS REVISÃO BIBLIOGRÁFICA A ÁGUA COMO RECURSO QUALIDADE DA ÁGUA EM RESERVATÓRIOS TRATAMENTO DE ÁGUA POR DUPLA FILTRAÇÃO ASPECTOS TOXICOLÓGICOS CARVÃO ATIVADO PRINCÍPIO DA ADSORÇÃO ADSORÇÃO POR CARVÃO ATIVADO GRANULAR (CAG) MATERIAIS E MÉTODOS INSTALAÇÃO PILOTO DE DUPLA FILTRAÇÃO - IPDF REGULARIZAÇÃO DA VAZÃO DE ÁGUA BRUTA MISTURA RÁPIDA E COAGULAÇÃO QUÍMICA CONDIÇÕES DA COAGULAÇÃO QUÍMICA PREPARAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE COAGULANTE E AJUSTES FINAIS TESTE EM FLA UTILIZANDO ÁGUA COAGULADA NA IPDF SISTEMA DE FILTRAÇÃO UNIDADES FILTRANTES PIEZÔMETROS CONTROLE E AJUSTE DAS TAXAS DE FILTRAÇÃO SISTEMA DE DESCARGA DE FUNDO LAVAGEM DOS FILTROS PROGRAMAÇÃO DOS ENSAIOS...37

9 ix CARREIRA DE FILTRAÇÃO I, II E III CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA BRUTA ENSAIO DE BANCADA PRÉ-OPERAÇÃO DA INSTALAÇÃO PILOTO ENSAIOS DE DUPLA FILTRAÇÃO PREPARAÇÃO DO COAGULANTE CONTROLE DA COAGULAÇÃO ENSAIOS DA PRÉ E INTER-OXIDAÇÃO PARA DETERMINAÇÃO DA DEMANDA DE CLORO PÓS-CLORAÇÃO E FORMAÇÃO DE SUBPRODUTOS PARÂMETROS DE CONTROLE E FREQÜÊNCIA SUBPRODUTOS ORGANO HALOGENADO EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO PARA TRIALOMETANOS, CLORO HIDRATO, HALOACETONITRILAS, HALOCETONAS E CLOROPICRINA: DETERMINAÇÃO DE TRIALOMETANOS, CLORO HIDRATO, CLOROPICRINAS, HALOACETONITRILAS E HALOACETONAS EXTRAÇÃO COM DERIVATIZAÇÃO PARA ÁCIDOS HALOACÉTICOS DETERMINAÇÃO DE ÁCIDOS HALOACÉTICOS ENCERRAMENTO DE UMA CARREIRA DE FILTRAÇÃO RESULTADOS E DISCUSSÃO RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA BRUTA DETERMINAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE COAGULAÇÃO RESULTADOS DA CARREIRA DE FILTRAÇÃO I RESULTADOS DA CARREIRA DE FILTRAÇÃO II RESULTADOS DA CARREIRA DE FILTRAÇÃO III REMOÇÃO DE CIANOBACTÉRIAS E FORMAÇÃO DE SUBPRODUTOS ORGÂNICOS HALOGENADOS CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES CONCLUSÕES: RECOMENDAÇÕES:...79 ANEXO A...90 ANEXO B...92 ANEXO C...96 ANEXO D ANEXO E...106

10 ANEXO F x

11 xi LISTA DE FIGURAS Figura Esquema de uma Instalação de Dupla Filtração...09 Figura ZTM em coluna de CAG...23 Figura Esquema geral da IPDF...26 Figura Localização dos pontos: P1 (água bruta); ETE Aureny (lançamento de efluentes); ETA 006 (em operação); Ribeirão Taquaruçu (captação da ETA 006)...27 Figura Caixa de nível constante...28 Figura Caixa de mistura rápida...29 Figura Esquema do filtro de laboratório de areia FLA...31 Figura Curva Granulométrica da Areia do FRD...34 Figura Fluxograma da Carreira de Filtração I, II e III...37 Figura Teste de FLA para controle da coagulação nos ensaios...40 Figura Fluxograma da Pós-Cloração da Carreira de Filtração I, II e III...43 Figura Valores de Turbidez na Carreira de Filtração I...53 Figura Valores de cor aparente na Carreira de Filtração I...54 Figura Valores de oxigênio consumido na Carreira de Filtração I...54 Figura Valores em absorvância na Carreira de Filtração I...55 Figura Evolução da perda de carga no FAP durante a Carreira de Filtração I, com execução de descarga de fundo intermediária (DFIs)...55 Figura Evolução da perda de carga no FRD durante a Carreira de Filtração I...56 Figura Evolução da perda de carga no FCAG durante a Carreira de Filtração I...56 Figura Valores de Turbidez na Carreira de Filtração II...60 Figura 5.9 Valores de cor aparente na Carreira de Filtração II...61 Figura 5.10 Valores de oxigênio consumido na Carreira de Filtração II...61 Figura 5.11 Valores de absorvância na Carreira de Filtração II...62

12 xii Figura Evolução da perda de carga no FAP durante a Carreira de Filtração II, com execução de descarga de fundo intermediária (DFIs)...62 Figura Evolução da perda de carga no FRD durante a Carreira de Filtração II...63 Figura 5.14 Evolução da perda de carga no FCAG durante a Carreira de Filtração II...63 Figura Residual de cloro na unidade de pré-cloração...64 Figura 5.16 Dados sobre o residual de cloro durante na unidade de inter-cloração...66 Figura 5.17 Valores de Turbidez na Carreira de Filtração III...67 Figura 5.18 Valores de cor aparente na Carreira de Filtração III...67 Figura 5.19 Valores de oxigênio consumido na Carreira de Filtração III...68 Figura 5.20 Valores de absorvância na Carreira de Filtração III...68 Figura Evolução da perda de carga no FAP (120 m 3 /m 2.dia) durante a Carreira de Filtração III, com execução de descarga de fundo intermediária (DFIs)...69 Figura Evolução da perda de carga no FRD (120 m 3 /m 2.dia) durante a Carreira de Filtração III...69 Figura Evolução da perda de carga no FCAG durante a Carreira de Filtração III...70

13 xiii LISTA DE TABELAS Tabela 3.1 Parâmetros sugeridos para projeto e operação da Dupla Filtração...10 Tabela 3.2 Principais subprodutos decorrentes da cloração da água...15 Tabela 3.3 Classificação dos poros para carvões ativado...20 Tabela Critérios para escolha da granulometria do FLA...30 Tabela 4.2 Material do FAP...33 Tabela 4.3 Material Filtrante do FRD...34 Tabela Material filtrante do FCAG...35 Tabela 4.5 Vazões nas unidades da IPDF...39 Tabela 4.6 Resumo das condições dos ensaios de potencial de formação de subprodutos da oxidação...43 Tabela 4.7 Parâmetros de controle de qualidade de água dos ensaios IPDF...44 Tabela Métodos e equipamentos utilizados na determinação dos parâmetros de controle...44 Tabela Resumo da curva de calibração para trialometanos, haloacetonitrilas, halocetonas, clorohidrato e cloropicrina em µg/l...48 Tabela Resumo da curva analítica de calibração para ácidos haloacéticos...50 Tabela 5.1 Características da água bruta utilizada nas Carreiras de Filtração I, II e III...51 Tabela 5.2 Resultados das condições de coagulação química nas Carreiras de Filtração I, II e III...52 Tabela 5.3 Resultados obtidos na Carreira de Filtração I realizado na IPDF...53 Tabela 5.4 Resultados obtidos na Carreira de Filtração II realizado na instalação piloto...60 Tabela 5.5 Resultados obtidos na Carreira de Filtração III realizado na instalação piloto...66 Tabela 5.6 Contagem de Cianobactérias das Carreiras de Filtração I, II e III...73 Tabela 5.7 Resultados das Carreiras de Filtração I, II e III de subprodutos da pós-cloração do efluente do FRD...74 Tabela 5.8 Resultados das Carreiras de Filtração I, II e III de subprodutos da pós-cloração do efluente do FCAG...75 Tabela 5.9- Resultados de subprodutos da pós-cloração da água bruta...77

14 xiv LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS AB - Água Bruta AHAs - Ácidos Haloacéticos APO - Água Pré-oxidada COD - Carbono Orgânico Dissolvido COT - Carbono Orgânico Total EPA - Environmental Protection Agency ETA Estação de Tratamento de Água 006 FAP - Filtro Ascendente de Pedregulho FLAs - Filtros de Laboratório de Areia FCAG Filtro de Carvão ativado granular FRD - Filtro Rápido Descendente G mr HANs HCs HP IPDF MON ND NMP NR SPD T mr TAMs UNAERP UFT UV VMP ZTM - Gradiente de Mistura Rápida - Haloacetonitrilas - Halocetonas - Halopicrinas Instalação Piloto Dupla Filtração - Matéria Orgânica Natural - Não Detectado - Número Mais Provável - Não Realizado Subprodutos da desinfecção - Tempo de Mistura Rápida - Trialometanos - Universidade de Ribeirão Preto Universidade Federal do Tocantins - Ultravioleta Valor máximo permitido Zona de transferência de massa

15 xv LISTA DE SÍMBOLOS Al 2 (SO 4 ) 3.n H 2 O ClO 2 DFs DFIs D SA Q ab Q bd TDF TF ut uh - Solução comercial de sulfato de alumínio - Dióxido de cloro - Descargas de fundo - Descargas de fundo intermediárias - Dosagem de sulfato de alumínio - Vazão afluente de água bruta - Vazão da bomba dosadora - Taxa de descarga de fundo - Taxa de filtração Unidade de Turbidez Unidade de Hanzen

16 xvi RESUMO SILVA, G.G. (2009). Tratamento de Água de Reservatórios Por Dupla Filtração, Oxidação e Adsorção em Carvão Ativado Granular. Dissertação (Mestrado) Ciências do Ambiente, Universidade Federal do Tocantins. Atualmente, um dos grandes desafios para o tratamento de água é a remoção de materiais orgânicos dissolvidos, microalgas e compostos que comprometem a saúde da população. Esses compostos, na maioria substâncias húmicas, quando em contato com oxidantes fortes, como o cloro, podem formar subprodutos indesejáveis à saúde. Por isso, a sua remoção é importante tanto sob o aspecto estético como sanitário. Sob essa ótica, este trabalho teve como objetivo avaliar a dupla filtração com e sem a pré e inter-oxidação com cloro e a adsorção em carvão ativado granular, no tratamento de água do reservatório UHE Luis Eduardo Magalhães. Para avaliar o desempenho da dupla filtração, foi utilizada uma instalação piloto de dupla filtração seguido de uma unidade de carvão ativado granular. O filtro ascendente foi operado com taxa de filtração de 120 m 3 /m 2.d e o descendente com 180 m 3 /m 2.d. Neste trabalho, foram avaliados os efeitos do cloro quando usado como oxidante e aplicado antes da filtração ascendente (pré -oxidação) e entre os filtros (inter -oxidação). Vários experimentos foram realizados para avaliar a formação de ácidos haloacéticos e de trialometanos, após a desinfecção de amostras da água filtrada do FRD e FCAG com dosagem de cloro de 5,0 mg/l e tempo de contato de 0,5 e 24 horas. Em função dos resultados obtidos neste trabalho, a tecnologia de tratamento de água dupla filtração, associada com filtração de carvão ativado granular, produziu água que atende a Portaria 518 do Ministério da Saúde. Com relação a pré-oxidação possibilitou uma melhora da qualidade do efluente do FAP e a inter-oxidação favoreceu que o FRD produzisse menores valores de turbidez e cor, o efluente do FCAG resultou turbidez menor que 0,30 ut. A realização de descarga de fundo intermediária no FAP possibilitou maior duração das carreiras de filtração. O processo de tratamento por adsorção com carvão ativado granular, utilizado como pós-tratamento, mostrou ser bastante eficiente para assegurar a qualidade dos efluentes finais das carreiras estudadas (Carreira de Filtração I, II e III), especialmente, com relação à matéria orgânic a, remoção de cianobactérias, turbidez e cor. Já com a pós-cloração realizada no efluente do FRD e FACG, houve formação de subprodutos, sendo que os trialometanos e ácidos haloacéticos formados não ultrapassaram os limites estabelecidos pelos padrões de potabilidade brasileiro, da USEPA (EUA) e da OMS. Palavras-chave: Dupla Filtração, Oxidação, Cloro, Adsorção, Carvão ativado granular, subprodutos da desinfecção

17 xvii ABSTRACT SILVA, G.G. (2009). Pre and Inter-Oxidation Influence with Chlorine and CAG Absorption in the UHE Lake Water Treatment for Double Filtration. p. Dissertation, Master of Science in Environment, Federal University of Tocantins. Nowadays, one of the biggest challenges in water treatment is the removal of dissolved organic materials, microalgae and compounds that may threat population s health. These compounds, which are mostly humic substances, when in direct contact with strong oxidants, such as chlorine, may originate sub-products undesirable to health. For that reason its removal is so important, not only for aesthetic aspects but also for sanitary aspects. Based on this point of view, this research aimed the evaluation of Double Filtration with and without pre and inter-oxidation with chlorine and the absorption in granular activated coal in the UHE reservoir water treatment. To evaluate the double filtration s performance, a pilot installation was used with a double filtration followed by a unit of activated granular coal. The up flow filters were operated with a filtration rate of 120 m 3 /m 2.d and the down flow filters with a rate of 180 m 3 /m 2.d. The present study has evaluated the effects of Chlorine when used as an oxidant, applied before the up flow filtration (pre -oxidation) and between the filters (inter - oxidation). Various experiments were used to evaluate the formation of halo acetic acid and trihalomethanes, after the disinfection of samples of the FRD and FCAG filtered water, with a dosage of 5,0 mg/l and a contact time from 30min. to 24 hours. Due to the results found in this study, the double filtration water treatment technology associated with the activated granular coal filtration produced consumable water according to the Brazilian standards. Regarding the pre-oxidation, it improved the FAP effluent and the inter-oxidation promoted a reduced value of color and movement of the DF and as a result the FCAG was able to produce an effluent with less than 0,30 ut. The deep discharge used in the FAP made possible a longer duration of the filtration rows. The treatment process through absorption with activated granular coal filtration, utilized as a post treatment demonstrated to be very efficient to assure the quality of its final effluents of the studied rows (Filtration Rows I, II and III), especially with regard of the organic substances, ciano bacteria removal, movement and color. Regarding the post chlorination in the effluent of the DF and FACG, it provided a formation of by-products. However, the trihalomethanes and halo acetic acids formed did not exceed the limits established for the Brazilian potable standards of USEPA (USA) and OMS. Keywords: Double Filtration, Oxidation, Chlorine, Adsorption, Granular Activated Carbon, Disinfection Byproduct.

18 1 1.0 INTRODUÇÃO] O uso inadequado dos recursos hídricos, em decorrência do desenvolvimento de atividades agrícolas e industriais, aliado a fatores relativos à urbanização desordenada e ao crescimento populacional, têm provocado de forma abrangente, a poluição dos mananciais superficiais. O enriquecimento artificial de reservatórios com nutrientes sob certas condições ambientais de temperatura, incidência de luz e velocidades de ventos, pode conduzir à quebra do equilíbrio biológico do meio aquático e favorecer o aparecimento de florações de determinadas espécies fitoplanctônicas. Tais inconvenientes revelam a necessidade de avaliarmos com mais seriedade as medidas tomadas com relação à questão da saúde pública. No caso específico dos sistemas de tratamento de águas para consumo humano, a aplicação de processos de tratamento adequados, água que atenda ao padrão de potabilidade. A presença de florações de organismos fitoplantônicos (micro-algas e cianobactérias) e micro-organimos patogênicos em rios, lagos e reservatórios destinados ao abastecimento, interferem diretamente na qualidade da água, podendo introduzir efeitos negativos tanto de ordens estética e organoléptica pela produção de odor e sabor, como de saúde pública devido à produção de compostos potencialmente tóxicos e carcinogênicos. As alterações na qualidade da água para abastecimento, devido à presença desses organismos, introduzem dificuldades diversas, podendo comprometer seriamente o funcionamento das estações de tratamento de água, sendo que no processo a pré-oxidação pode apresentar uma etapa importantíssima no tratamento para auxiliar a remoção de tais contaminantes. Entretanto, tem sido observado que a maior parte desses contaminantes atua como precursores na formação de subprodutos da oxidação. Segundo KOMULAINEN (2004) os SPD apresentam riscos potenciais de causar câncer, e que pesquisas em torno das concentrações destes produtos e tempos de exposição aos mesmos são necessárias para a devida proteção da população consumidora de águas para abastecimento público, que contenham tais compostos. A Portaria nº 518, de 25 de março de 2004, em vigência, pouco comenta ou recomenda sobre os subprodutos da oxidação/desinfecção, limitando-se a fixar em 0,1 mg/l para trialometanos totais como um valor máximo permissível para águas tratadas e distribuídas em redes públicas de abastecimento (BRASIL, 2004). Nesse contexto, se faz necessário o desenvolvimento e domínio de diferentes tecnologias de tratamento de águas para consumo humano, ou combinações destas, que

19 2 resultem em tecnologias alternativas mais apropriadas às diversas condições de qualidade de águas existentes na atualidade. Com a necessidade de se melhorar a qualidade da água filtrada, surgiram estudos aplicando-se a filtração rápida descendente precedida da filtração direta ascendente, originando a dupla filtração, apresentando também menor custo comparado ao do tratamento em ciclo completo. A dupla filtração permite o tratamento de água com pior qualidade, possibilita o uso de taxas de filtração mais elevadas no filtro ascendente, oferece maior segurança do ponto de vista operacional em relação às variações bruscas de qualidade da água bruta, apresenta melhor remoção de microrganismos aumentando a segurança em relação à desinfecção final, além de outras vantagens com relação à filtração direta ascendente (DI BERNARDO, 2003). Pesquisas realizadas com o intuito de reduzir as limitações das tecnologias de filtração direta ascendente e filtração direta descendente no tratamento de águas com contaminação relativamente elevada, evidenciam que na dupla filtração grande parte das necessidades de tratamento poderiam ser satisfeitas com o uso desta tecnologia. Vários estudos sobre a dupla filtração com filtro ascendente em pedregulho sob diferenciadas condições de qualidade de água bruta como turbidez elevada, ocorrência de picos de turbidez, presença de substâncias húmicas, de taxas de filtração, de número de descargas de fundo intermediárias, tem sido realizados com o intuito de melhor investigar suas reais potencialidades e limitações. Diante do exposto este trabalho teve como objetivo geral avaliar a dupla filtração com e sem a pré e inter-oxidação com cloro e a adsorção em carvão ativado granular, no tratamento de água do reservatório UHE Luis Eduardo Magalhães.

20 3 2.0 OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GERAL Avaliar a dupla filtração com e sem a pré e inter-oxidação com cloro e a adsorção em carvão ativado granular, no tratamento de água do reservatório da UHE Luis Eduardo Magalhães. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Verificar a eficiência da dupla filtração com e sem a pré e inter-oxidação com cloro na remoção de matéria orgânica dissolvida e particulada e turbidez; Identificar e quantificar os subprodutos formados (tri alometanos, cloro-hidrato haloacetonitrilas, haloacetonas, halopicrinas e ácidos haloacéticos) decorrentes da pré, inter e pós-cloração; Avaliar a adsorção em carvão ativado granular na remoção de matéria orgânica dissolvida e dos subprodutos da oxidação.

21 4 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 3.1 A ÁGUA COMO RECURSO A água apesar de ser, comprovadamente, uma necessidade primordial à vida, pode ser portadora de agentes causadores de doenças levando à morte. Embora tenha sido sempre tratada pelo homem como um recurso natural inesgotável, hoje é séria a ameaça do fim deste recurso em razão de seu crescente consumo com o aumento das atividades industriais e da população mundial. Um dos grandes desafios da humanidade neste milênio será o controle da qualidade e da quantidade de água para abastecimento público (VIEIRA, 2002). Considera-se que atualmente a quantidade total de água na Terra seja de km³, mas somente 0,07% desse volume está efetivamente disponível para o consumo humano. Estima-se que no ano 2010 a demanda total de água para o mundo será de km³, o que demonstra que o problema não é a escassez dos recursos hídricos, mas a má distribuição espacial e temporal do recurso água e a falta de manejo e gerenciamento adequados (SETTI, 2001 apud PEREIRA, 2002). A organização das Nações Unidas prevê que 2,7 bilhões de seres humanos, cerca de 45% da população mundial, poderão ficar sem água para consumo no ano de Dessa maneira, é essencial a realização de estudos que visem a garantir a preservação dos mananciais ainda disponíveis, principalmente na Amazônia, que detém a maior reserva de água doce (VIEIRA, 2002). Uma boa parcela deste recurso encontra-se armazenado em reservatórios artificiais. Estes reservatórios foram e estão sendo construídos em todos os continentes e têm sido utilizados para múltiplas finalidades ao longo da história da humanidade. Produção de alimentos (pesca e piscicultura), abastecimento de água, hidroeletricidade, recreação, água para irrigação, turismo e navegação são alguns dos principais usos que se desenvolveram ao longo do tempo. Os reservatórios têm relevantes componentes econômicos em sua construção, em razão de seus usos múltiplos e dos serviços desenvolvidos para o homem (TUNDISI, 2006).

22 5 3.2 QUALIDADE DA ÁGUA EM RESERVATÓRIOS Segundo TUNDISI e STRASKRABA (1999), a construção de reservatórios é uma das grandes experiências humanas na modificação dos ecossistemas naturais. Pequenos sistemas de acumulação de água com o propósito inicial de irrigação, controle de inundação e suprimento de água foram substituídos por maciços empreendimentos utilizados para a produção de energia elétrica e para inúmeras outras finalidades, entre as quais se destacam: recreação, transporte, produção de biomassa, irrigação e suprimento de água. O mesmo autor relata ainda que os reservatórios são sistemas complexos intermediários entre rios e lagos, cuja evolução depende da entrada de várias informações no tempo e espaço, ou seja, são partes integrantes de uma bacia hidrográfica e, portanto são excelentes detentores de todos os impactos das atividades antropogênicas que se desenvolvem na bacia. A contínua expansão da área metropolitana das cidades traz, como uma de suas notórias conseqüências, o problema da poluição das águas superficiais em geral, uma vez que resíduos domésticos e industriais, de um modo ou de outro, têm acesso aos cursos d água, modificando acentuadamente sua composição e características. No caso específico da proteção de recursos hídricos que serão utilizados exclusivamente para o abastecimento de água potável, considera-se o seguinte: de um lado, os padrões mínimos de qualidade que deverão ser mantidos na água in natura; e, de outra, os inúmeros fatores que, decorrentes do uso da terra, poderão interferir nessa qualidade (BRANCO e ROCHA, 1977). Portando, há de se considerar a possível associação da evolução dos parâmetros da qualidade da água com o crescimento populacional e o uso e ocupação do solo na região de estudo. Os prejuízos da poluição aos mananciais podem ser referentes à destruição da fauna e flora, decorrentes da alteração do teor de oxigênio, matéria orgânica, ph, temperatura, etc, ou referentes à saúde publica, sendo relacionados principalmente a critérios bacteriológicos, que interferem diretamente nos processos de potabilização das águas naturais. A poluição, além de causar danos a biota aquática e aos padrões mínimos de qualidade da água para abastecimento, pode caracterizar um processo de fertilização do corpo d água, como no caso de lançamento de esgotos domésticos que após a degradação biológica favorecem o processo de eutrofização (BRANCO, 1986).

23 6 A eutrofização é o aumento da concentração de nutrientes, especialmente fósforo e nitrogênio, nos ecossistemas aquáticos, que tem como conseqüência o aumento de suas produtividades. Como decorrência deste processo, o ecossistema aquático passa da condição de oligotrófico e mesotrófico para eutrófico ou mesmo hipereutrófico, acarretando profundas modificações qualitativas nas comunidades aquáticas, nas condições físicas e químicas do meio e no nível de produção do ecossistema, podendo ser considerada uma forma de poluição. A eutrofização artificial das águas continentais está relacionada com o aumento da população, da industrialização, do uso de fertilizantes químicos na agricultura e com a produção, desde 1945, de produtos de limpeza contendo compostos poliofosfatos (ESTEVES, 1998). Sob essas condições tróficas, um ambiente lêntico como um reservatório torna-se passível da ocorrência do fenômeno da floração de algas que consiste da proliferação excessiva destes organismos planctônicos ou bentônicos devido a fatores extremamente favoráveis ao seu crescimento; acarretando a formação de verdadeiras massas ou ilhas flutuantes, ou mesmo tapetes de algas cobrindo grandes extensões de água. Essas massas, podem muitas vezes, ser deslocadas pelo vento, acumulando-se nas enseadas dos lagos e represas, junto às margens, onde se decompõem, causando forte mau cheiro, podendo liberar substâncias tóxicas ou causar a mortandade de peixes por asfixia devido ao elevado consumo de oxigênio no processo de decomposição (BRANCO, 1986). Segundo DI BERNARDO (1995), o florescimento algal d ecorrente do aumento da concentração de nutrientes no manancial pode ter os seguintes efeitos diretos na qualidade da água: a) aumento da matéria orgânica particulada (fitoplâncton, zooplâncton, bactérias, protozoários, fungos e detritos); b) aumento de substâncias orgânicas dissolvidas que podem conferir sabor e odor à água, ser precursores de formação de compostos organo-clorados, incrementar a cor da água, servir de substrato para o crescimento de bactérias na estação de tratamento e no sistema de distribuição e contribuir para o aumento da corrosão; c) aumento do ph e de suas flutuações diárias; d) diminuição do teor de oxigênio próximo ao sedimento, podendo ocorrer a liberação de sulfeto de hidrogênio, amônia, ferro, manganês, fósforo, etc. Essas alterações na qualidade da água bruta, podem causar efeitos diretos e indiretos nos processos de captação, tratamento e distribuição de água, acarretando maior ônus, seja com manutenção de equipamentos ou mesmo com maior utilização de insumos químicos.

24 7 Segundo BRANCO (1986), as algas constituem uma das mais importantes causas de sabor e odor nas águas de abastecimento. Os ácidos graxos, presentes nas células algais, são os principais causadores desse fenômeno. Os lipídeos totais das algas, quando liberados apresentam forte odor resultante da mistura dos odores dos vários ácidos graxos que entram em sua composição. A quantidade de lipídeos nas células aumenta com o envelhecimento, ao mesmo tempo que diminui a quantidade de compostos nitrogenados, de maneira que, com o tempo, as algas tendem a apresentar sabor e odor mais pronunciados. A produção de odor é muito mais intensa quando as algas, depois de passarem por uma fase de multiplicação ativa, entram em uma fase de declínio, começando a diminuir em número por serem destruídas por um processo de autólise ou ruptura espontânea das células, com liberação de produtos metabólicos. Esse fenômeno foi confirmado pelo fato de que a distribuição mecânica das células, que estão ainda em fase de multiplicação, produzem um sensível aumento na produção de odor (seis vezes mais que no controle), onde se conclui que os compostos odoríferos estão acumulados no interior das células. A intensificação do odor, com a diminuição do ph, confirma que este está relacionado com vários componentes metabólicos, especialmente ácidos voláteis, resultantes da acidificação de sais orgânicos (BRANCO, 1986). Por outro lado, certas algas, ricas em compostos nitrogenados podem, ao entrar em decomposição sob a ação de fungos ou bactérias, produzir intenso odor decorrente desta decomposição, como é o caso de Microcystis que, embora enquanto viva produza um odor característico de grama ou capim, passa a apresentar, depois que entra em putrefação, um forte cheiro característico de esgoto séptico. Não apenas os microrganismos patogênicos necessitam controle em águas destinadas ao abastecimento público. Igualmente muitas espécies de microrganismos aquáticos, de vida livre, não patogênicos, devem ser combatidas a fim de não prejudicarem as características de potabilidade. Esta interferência pode ser: direta, graças às substâncias com propriedades organolépticas ou mesmo tóxicas que podem ser liberadas na água, ou ao aumento de turbidez produzido pela sua presença em grande número; ou indireta, através de dificuldades que causam ao sistema de tratamento, prejudicando mecanicamente a filtração ou quimicamente interferindo na coagulação e decantação do material sedimentável. As algas como partículas em suspensão na água, segundo BRANCO (1986), constituem fator diretamente responsável pela turbidez. Especialmente nos casos em que há o fenômeno de

25 8 floração, a turbidez causada pelo excesso de células pode atingir valores muito elevados, impedindo que a luz penetre mais que alguns centímetros na massa d água. Possuindo, além disso, pigmentos de diferentes cores observam-se efeitos de coloração aparente das águas em virtude do numero de células algais elevado. Por outro lado, elas podem causar interferência indireta na cor e turbidez das águas de abastecimento, através de distúrbios que provocam a floculação e decantação realizadas nas estações de tratamento. As modificações de ph que produzem na água que é submetida ao tratamento constituem especialmente a causa destes distúrbios. Além disso, as algas se depositam nos decantadores, em grande número, produzindo aumento do lodo sedimentado (BRANCO, 1986) Tratamento de Água por Dupla Filtração Segundo DI BERNARDO (200 2), a dupla filtração é caracterizada pelo uso da filtração direta ascendente como pré_tratamento para filtração descendente. A água coagulada passa inicialmente pelo filtro ascendente, com material granular tendo granulometria apropriada para que seja produzida água filtrada com turbidez consistentemente inferior a 5 ut. DI BERNARDO (2002) relata ainda que as principais vantagens da dupla filtração em relação à filtração direta ascendente são: a) permite o tratamento de água com qualidade pior; b) possibilita o uso de taxas de filtração mais elevadas; c) oferece maior segurança do ponto de vista operacional com relação às variações bruscas de qualidade da água bruta; d) é maior a remoção global de microrganismos, aumentando a segurança com relação à desinfecção final; e) não há necessidade de descartar água filtrada no filtro ascendente no início da carreira de filtração, pois esta água será filtrada no filtro descendente. Dependendo do arranjo de alimentação das unidades filtrantes, tanto a filtração ascendente como a descendente podem funcionar com taxa constante ou com taxa declinante. A instalação pode possuir um conjunto de filtros ascendentes, seguido de outro conjunto de filtros descendentes ou ter diversas unidades de dupla filtração, cada uma delas constituída de um filtro ascendente e de um descendente (DI BERNARDO et. al.., 2003). Segundo DI BERNARDO e DANTAS (2005), na Figura 3.1 é mostrado um esquema de uma instalação de dupla filtração (DF), constituída de um filtro ascendente e de um descendente,

26 9 operados com taxa constante. A água bruta chega em uma câmara de carga (CC), na qual o nível de água irá variar em função da perda de carga devido a retenção de impurezas no meio granular do filtro ascendente (FA). A perda de carga total no início de funcionamento Ho, é igual à perda de carga no meio granular limpo, (hmgo), somada à perda de carga nas tubulações e peças na tubulação de alimentação do FA e no sistema de drenagem (hd) dessa unidade, e resulta igual à diferença entre os níveis de água na CC e interior do FA. O valor da perda de carga final no meio granular máxima (hmgf), ocasião em que o FA é retirado de operação para lavagem, depende do tipo de meio granular adotado. Nessas condições, a perda de carga total será Hf = hmgf + hd. No caso meio filtrante constituído de pedregulho (camada suporte) e areia grossa, tem -se o filtro denominado FAAG e hmgf pode ser fixada entre 1,5 a 2,0 m, e quando se tem somente pedregulho, tem-se o filtro denominado FAP e hmgf raramente excede 1,0 m. Se a vazão de alimentação do FA for mantida constante (taxa de filtração constante), o valor de hd permanece fixo, variando somente hmg em função do tempo de funcionamento. Figura 3.1 Esquema de uma Instalação de Dupla Filtração Fonte: DI BERNARDO (2003) Ao estudar a filtração direta ascendente em pedregulho como pré-tratamento à filtração rápida descendente, MEGDA (1999) concluiu que a eficiência global da instalação de dupla filtração foi relativamente alta quanto à remoção de turbidez, cor aparente, ferro e coliformes

27 10 totais em geral, a turbidez do efluente final foi sempre inferior a 1 ut, a cor aparente menor que 5 uh, o teor de ferro inferior a 0,1 mg/l e o NMP de coliformes totais menor que 5 UFC/100 ml. São indicados na Tabela 3.1, segundo DI BERNARDO (1993) os parâmetros sugeridos de projeto para a dupla filtração. Tabela 3.1 Parâmetros sugeridos para projeto e operação da Dupla Filtração. Turbidez (ut) Parâmetro Cor Verdadeira (uh) Características da Água Bruta Areia grossa 90% do tempo < 50 95% do tempo < % do tempo < % do tempo < 50 95% do tempo < % do tempo < 150 Condição Pedregulho 90% do tempo < % do tempo < % do tempo < % do tempo < % do tempo < % do tempo < 200 DBO 5 (mg/l) < 10 < 10 Coliformes totais (UFC/100 ml) < < E. coli (UFC/100 ml) < 5000 < 5000 Carbono orgânico total (mg/l) < 5 < 52 Concentração algal (UPA/mL) < 2000 < 2000 Parâmetros de Projeto e Operação Taxa de filtração no filtro ascendente (m 3 /m 2 d) Taxa de filtração no filtro ascendente (m 3 /m 2 d) Número de descargas de fundo 4 intermediárias (DFIs) durante a ca rreira de filtração Taxa de aplicação de água na interface areia pedregulho durante as DFIs 600 (m 3 /m 2 d) Fonte: adaptado de DI BERNARDO e ISAAC (2001), DI BERNARDO (2003) GUSMÃO (2001) avali ou dois sistemas de dupla filtração, um de filtração direta ascendente em areia seguida de filtração rápida descendente (sistema 01), e outro de filtração direta ascendente em pedregulho seguida de filtração rápida descendente (sistema 02), variando as taxas na filtração ascendente, de 200 a 360 m 3 /m 2 dia (em areia) e de 80 a 190 m 3 /m 2 dia (em pedregulho) e na filtração rápida descendente de 115 a 480 m 3 /m 2 dia. No sistema 02, o crescimento da perda de carga no meio granular foi menos intenso na unidade de filtração ascendente do que no filtro rápido descendente, ocorrendo o inverso no sistema 01, no qual, em alguns ensaios, o filtro rápido descendente mostrou-se desnecessário em função da qualidade da

28 11 água efluente do filtro ascendente. Em alguns casos, a floculação predominou na unidade de filtração direta ascendente em pedregulho, prejudicando a qualidade do seu efluente. KURODA (2002) avaliou o desempenho do sistema composto por filtração direta ascendente em pedregulho seguida da filtração rápida descendente. A investigação experimental foi realizada em instalação piloto, variando-se a taxa de filtração nos filtros ascendente (60 a 240 m 3 /m 2 d) e descendente (100 a 240 m 3 /m 2 d) com e sem execução de descargas de fundo intermediárias no ascendente. A água bruta foi proveniente de um manancial superficial com ph entre 6,5 a 7,5, valores de turbidez compreendidos entre 8,5 e 21 ut, cor verdadeira entre 19 e 50 uh e alcalinidade entre 6,7 e 10 mg CaCO 3 /L. Adicionalmente, verificou-se o comportamento da instalação, para uma condição simulada de ocorrência de pico de turbidez de 380 ut, com curta duração. Em função dos resultados obtidos foi possível realizar considerações com relação à ocorrência de desprendimento/carreamento contínuo de flocos no filtro ascendente e constatar as influências da execução de descargas de fundo intermediárias, com produção de efluentes de melhor qualidade e carreiras de filtração mais prolongadas. O filtro ascendente com taxa de filtração de 120 m 3 /m 2.d. foi capaz de absorver o pico de turbidez de 380 ut, produzindo efluente pré-filtrado com valores de turbidez entre 0,3 e 5,7 ut, e o filtro descendente, com taxa de filtração de 180 m 3 /m 2.d., produziu efluente final com valores consistentemente menores que 1 ut, e na maior parte do tempo menores que 0,1 ut. SALDANHA (2002) avaliou um sistema de dupla filtração em escala real, Estação de Tratamento de Água de São Carlos (ETA II), composta de três unidades de dupla filtração que funcionam em paralelo, a qual trata água bruta proveniente do Ribeirão do Feijão. O material filtrante foi caracterizado e foram verificadas as condições operacionais da ETA II, definindo-se e acompanhando-se os principais problemas. Após esta etapa, foi realizada uma comparação da ETA em escala real com a escala piloto. Os resultados mostraram que a ETA II apresentou baixa produção efetiva de água e qualidade do efluente muitas vezes insatisfatória, decorrente principalmente da existência de caminhos preferenciais e falta de material filtrante, confirmando, portanto, a importância da distribuição e da dosagem adequada de coagulante, bem como a necessidade da qualificação dos operadores, evitando a ocorrência de problemas operacionais. DE PAULA (2003) estudou em instalação piloto de dupla filtração com filtro ascendente em areia grossa e filtro descendente em areia, combinações de taxas de filtração variando de 120 a 360 m 3 /m 2 d no ascendente e de 200 a 400 m 3 /m 2 d no descendente, com simulação de um pico

29 12 de turbidez de curta duração da ordem de 380 ut para as taxas de filtração de 160 m 3 /m 2 d no filtro ascendente e de 300 m 3 /m 2 d no filtro descendente. A turbidez resultante nos efluentes dos filtros apresentou-se menor que 1,0 ut nas 19 horas de duração da carreira de filtração. Um sistema de dupla filtração, com filtro ascendente de pedregulho e filtro descendente de areia foi operado em paralelo a este sistema, por KURODA (2002), com variações de taxas de filtração no filtro ascendente de 60 a 240 m 3 /m 2 d e no filtro descendente de 100 a 240 m 3 /m 2 d. O método de descargas de fundo intermediárias com esvaziamento total do filtro apresentou mais eficiência na recuperação da carga hidráulica, comparado ao método em que o esvaziamento se dava até o topo do meio filtrante. Para os dois sistemas, o efluente final apresentou valores dentro dos limites de potabilidade permissíveis pela Portaria 518. BENINI (2003) utilizou a mesma instalação piloto de dupla filtração de KURODA (2002) para estudar a remoção de substâncias húmicas de água com cor verdadeira de 90 a 110 uh, turbidez 15 ut, ph 6,5; alcalinidade 9 mg/lcaco 3. Os resultados obtidos, em termos de absorvância 254 nm (89,1 a 93,6%), cor aparente no efluente do filtro descendente (na maioria dos ensaios, apresentou valor 1 uh) e remoção de COD (27,5 a 48,7%), foram satisfatórios. WIECHETECK et. al. (2004) compararam a eficiência de remoção de substâncias húmicas de água proveniente de manancial superficial com adição de extrato de substâncias húmicas (água de estudo), utilizando dois sistemas de dupla filtração em paralelo, um com filtro ascendente de areia grossa (sistema 1) e outro com filtro ascendente de pedregulho (sistema 2), ambos com filtros descendentes de areia independentes. Os dois sistemas foram comparados com relação à produção efetiva de água filtrada utilizando taxas de filtração que variaram de 80, 120 e 180 m 3 /m 2 d nos filtros ascendentes e de 80, 120, 150, 160, 180, 200, 240 e 280 m 3 /m 2 d nos filtros descendentes. A água de estudo apresentou as seguintes características: ph = 6,14 a 7,45; temperatura = 17 a 26 C; alcalinidade = 7,04 a 19,36 mg/l CaCO3; cor verdadeira = 76 a 133 uh, cor aparente = 168 a 366 uh; turbidez = 8,8 a 25 ut, absorvância 254 nm = 0,144 a 0,225 cm-1 e COD = 2,808 a 5,375 mg/l. A remoção de substâncias húmicas em termos de absorvância 254 nm foi eficiente, em média de 93% nos dois sistemas, quanto ao COD, as melhores eficiências obtidas foram de 53,7% no sistema 1 e de 48,7% no sistema 2. As melhores produções efetivas obtidas foram de 95,4% no sistema 1, para a combinação de taxas de filtração

30 13 de 120 e 240 m 3 /m 2 d; e de 97,4% no sistema 2, para as taxas de filtração de 80 e 150 m 3 /m 2 d, nos filtros ascendentes e descendentes respectivamente. DANTAS (2004) estudou o desempenho de dois sistemas de dupla filtração, sendo um constituído de filtro ascendente de areia grossa e filtro descendente de areia (sistema 1) e outro de filtro ascendente de pedregulho e filtro descendente de areia (sistema 2). Foi realizada investigação experimental com águas de estudo preparadas com caulinita, dois tipos de água, água tipo I com turbidez em torno de 100 ut e água tipo II com turbidez em torno de 300 ut. O coagulante utilizado foi o sulfato de alumínio, não necessitando o uso de acidificante ou alcalinizante. Foram variadas as taxas de filtração nos filtros ascendentes e descendentes, em 120 a 240 m 3 /m 2 d e 180 a 300 m 3 /m 2 d, respectivamente. Os ensaios foram feitos com e sem descargas de fundo intermediárias (DFIs) nos filtros ascendentes. A principal conclusão do trabalho foi que os dois sistemas foram capazes de produzir água filtrada com turbidez consistentemente menor que 0,5 ut e que a produção efetiva de água depende da turbidez da água de estudo, das taxas de filtração, da execução das DFIs e da carga hidráulica disponível para a retenção de sólidos. SALES (2005) estudou o desempenho da dupla filtração no tratamento de água eutrofizada. Nesse trabalho foi utilizada uma instalação piloto constituída por 4 pares de filtros, que foram operados simultaneamente. Foi utilizada areia grossa com tamanho efetivo de 1,2 mm como material filtrante dos filtros ascendentes e areia com tamanho efetivo de 0,56 mm nos filtros descendentes. Os filtros ascendentes foram operados com taxa de filtração de 183 m 3 /m 2.d e os descendentes com taxa de 325 m 3 /m 2.d. A água estudada foi proveniente do açude Gavião, que abastece a Região Metropolitana de Fortaleza, no estado do Ceará, que apresenta concentração média de cianobactérias superior a células/ml. Foram estudados os efeitos do cloro, do dióxido de cloro e do permanganato de potássio quando usados como oxidantes, os quais foram aplicados antes da filtração ascendente e entre os filtros. Quando foram realizados ensaios com o uso da oxidação, um dos pares de filtros foi operado sem aplicação de oxidante para permitir a comparação com resultados obtidos somente com a coagulação. Diversas dosagens de coagulantes foram utilizadas, com a maioria dos ensaios sendo realizados com o uso de hidroxicloreto de alumínio e polímero catiônico como auxiliar de coagulação. Foi comprovado que o uso de cloro e dióxido de cloro aumentou a remoção de cor aparente, de turbidez e de células de cianobactérias. No estudo, o uso de permanganto de potássio não apresentou vantagens que justificassem a sua utilização. Vários experimentos foram realizados para avaliar a formação

31 14 de ácidos haloacéticos e de trialometanos, após a desinfecção de amostras da água filtrada com dosagem de cloro de 5,0 mg/l e tempo de contato de 24 horas. Verificou-se que há uma correlação entre as concentrações de cianobactérias e a formação de ácidos haloacéticos. Foi constatado que a coagulação pode ser eficaz para remoção de precursores da formação dos subprodutos estudados em um nível que evita que as concentrações dessas substâncias ultrapassem os limites estabelecidos pelos padrões de potabilidade brasileiro, da USEPA (EUA) e da OMS. O uso de polímero mostrou-se fundamental para evitar a rápida ocorrência de transpasse de impurezas e prolongar a duração das carreiras de filtração. Nos experimentos em que foram utilizadas descargas de fundo, associadas à introdução de água na interface entre a camada suporte e a camada de areia dos filtros ascendentes, as carreiras de filtração foram prolongadas, quando a dosagem de polímero foi suficiente para que a maior parte da remoção de impurezas ocorresse na camada suporte. As descargas de fundo intermediárias não prejudicaram a qualidade da água filtrada pelos filtros descendentes. KURODA (2006) avaliou a remoção de células e subprodutos de Microcystis spp. Pela dupla filtração com filtração ascendente em pedregulho e de filtração descentente em areia, oxidação e adsorção com carvões ativados pulverizado e granular. Na fase 1 foram realizados ensaios de bancada para estabelecimento das condições operacionais dos ensaios a serem realizados em intalação piloto, utilizando-se água de estudo preparada com adição de cultura de cepa tóxica de Microcystis spp e ou extrato de microcistinas. Em seguida, foram realizados ensaios em instalação piloto de escoamento contínuo para águas de estudo preparadas com adição de cultura de cepa tóxica de Microcystis spp e de extrato de microcistinas fase 2 e de material coletado no reservatório de Barra Bonita SP fase 3. A concepção de dupla filtração utilizada mostrou ser bastante eficiente na remoção de células de Microcystis spp e, consequentemente, de microcistinas intracelulares, porém, a remoção ou degradação de microcistinas extracelulares só foi significativa com o emprego de processos complementares de oxidação e ou adsorção. Para as águas de estudo empregadas, não houve formação expressiva de subprodutos organohalogenados nos efluentes dos processos de tratamento, após serem submetidas à cloração e tempo de contato de 1 dia. Adicionalmente, foram realizados estudos prospectivos no sentido de avaliar a toxicidade de extrato, águas de estudo e efluentes dos processos de tratamento por meio de bioensaios com cladóceros e camudongos, além de biomonitoramento com a espécie de peixe Danio rerio.