I-140 REMOÇÃO DE COR EM FILTRO LENTO E COLUNA DE POLIMENTO DE CARVÃO ATIVADO GRANULAR

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1 I-140 REMOÇÃO DE COR EM FILTRO LENTO E COLUNA DE POLIMENTO DE CARVÃO ATIVADO GRANULAR Marcos R. S. Takeuti (1) Engenheiro Civil pela Universidade do Oeste Paulista (UNOESTE), Mestre em Recursos Hídricos e Tecnologias Ambientais pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP). Edson Pereira Tangerino Prof. Dr. da Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP). Tiago Z. Breda Graduando em Engenheira Civil pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP). Anna R. Barbieri Graduando em Engenheira Civil pela Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho (UNESP). Beatriz V. da Cunha Bióloga formada pela Universidade Estadual de Minas Gerais (UEMG) Endereço (1) : Rua Thomaz Rotta, 250 Vila Roberto Presidente Prudente - SP - CEP: Brasil - Tel: (18) marcos.rt@uol.com.br RESUMO A crescente urbanização e aglomeração da população brasileira em cidade e núcleos urbanos vêm agravando as condições ambientais, tornando cada vez mais inadequadas às condições de vida desta população. Isso vêm degradando a água consumida pelo ser humano, se fazendo necessário o tratamento da mesma. Dentre os diversos tipos de tratamento de água, o tratamento utilizado nesta pesquisa é a Filtração em Múltiplas Etapas (FiME) com vazão nominal de 3 m3/m2 dia. Foi montada uma estação de tratamento (ETA) em escala piloto próximo de uma represa no bairro Ypê, cidade de Ilha Solteira SP. Nessa pesquisa estão sendo analisados os parâmetros cor verdadeira, cor aparente e turbidez dentre outros. As determinações dos parâmetros são realizadas com freqüência de uma vez por semana para cor verdadeira e diariamente para cor aparente e turbidez, com a utilização de espectrofotômetro e turbidímetro. A linha de tratamento composta de pré-filtros, filtro lento com camada intermediária de carvão ativado granular (CAG) e coluna de polimento com CAG apresentou melhor desempenho. PALAVRAS-CHAVE: Filtração lenta, remoção de cor, carvão ativado granular, filtração em múltiplas etapas. INTRODUÇÃO A degradação de matéria vegetal e sua interação de argila e demais constituintes do solo, e pela atividade biológica de algas e microrganismo por processos biológicos é a responsável pela formação da matéria orgânica (MON) em meio aquoso. A presença de elevada quantidade de matéria orgânica em mananciais para abastecimento público apresenta aspectos negativos, dentre as quais pode-se citar: cor elevada da água bruta, e dependendo dos compostos orgânicos presentes, pode causar odor e sabor, podendo gerar subprodutos ao ser exposta a agentes oxidantes e desinfetantes. A filtração lenta em leito de areia é um método de tratamento apropriado para produzir água potável. É simples, de baixo custo e de tecnologia segura que pode ser usada quando a água superficial está facilmente disponível e com qualidade adequada, podendo produzir efluentes com baixa turbidez, baixa quantidade de impurezas dissolvidas, de bactérias, de vírus entéricos e de protozoários. Em filtros lentos de areia o tratamento da água é alcançada através da combinação de processos físicoquímicos e biológicos. Segundo Di BERNARDO (1993), o biofilme que se desenvolve sobre a camada de areia, o schmutzdecke, é uma comunidade heterogênea que consiste em bactérias, algas, protozoários e invertebrados e seus produtos extracelulares, etc., além de precipitados de ferro e manganês, quando esses metais se encontram no afluente. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 1

2 A atividade de microrganismos no schmutzdecke é um dos fatores chaves para se obter água de boa qualidade, sendo mais pronunciada no topo do meio filtrante, mas se estendendo até cerca de 40 cm de profundidade. Contudo, para que a filtração lenta apresente resultados satisfatórios, é necessário que as características do afluente estejam limitadas a valores relativamente baixos de turbidez, cor verdadeira, sólidos suspensos, coliformes, entre outros. Com o aumento da atividade humana, interferindo nas condições de proteção dos mananciais, surgiu a necessidade de se efetuar o pré-tratamento da água a ser utilizada pela filtração lenta. O processo de filtração em múltiplas etapas (FiME) se apresenta como a melhor alternativa para essa finalidade, sendo uma combinação de tratamentos em filtros de pedregulho e filtros lentos de areia, mantendo as vantagens de exigir baixo custos de implantação, manutenção e operação. Vários pesquisadores, segundo LANGLAIS et al. (1991), estudaram o uso do carvão ativado na filtração lenta. Todos confirmaram que o carvão proporciona aumento de remoção de cor, sabor e odor no efluente do filtro lento, reduzindo também os subprodutos da desinfecção. A camada de carvão ativado granular deve estar sob uma camada de areia, que protege o carvão de uma carga excessiva de matéria orgânica particulada, a camada superior de areia funciona como filtro lento natural e o carvão como adsorvedor, segundo COELHO (2002). Segundo Fazolo (2000), o sistema FiME usado para remoção de cor aparente, turbidez, apresenta resultados satisfatórios quando usado com taxas de 8, 12 e 16 m3/m2d. Além de constituir-se numa eficiente barreira sanitária. MATERIAIS E MÉTODOS O trabalho experimental está sendo desenvolvido em instalação de filtração em múltiplas etapas em escala piloto, constando de pré-filtro dinâmico de fluxo horizontal (PFD), pré-filtro vertical de fluxo ascendente (PFVA), um filtro lento de areia (FLA) e um filtro lento com uma camada intermediária de carvão ativado granular (FLC) conhecido como filtro sanduíche. O efluente de cada filtro lento passa por uma coluna de polimento, composta de carvão ativado granular (CP1 e CP2). A água bruta utilizada para alimentação dos filtros era captada numa lagoa com certo grau de eutrofização. A taxa de filtração foi fixada em 3 m 3 /m 2 dia. Estão sendo analisados parâmetros como cor verdadeira, cor aparente, turbidez, e sólidos suspensos, coliformes e contagem de algas. RESULTADOS OBTIDOS Os resultados obtidos nos ensaios estão sendo tabelados e analisados estatisticamente e graficamente, sendo que os parâmetros analisados nesse trabalho são: cor verdadeira, cor aparente e turbidez. Os dados referem-se ao período de out/2004 a abril de Na Tabela 1 estão apresentados os valores máximos, médios e mínimos de cor verdadeira obtidos nas várias unidades da instalação. A cor verdadeira remanescente do filtro com carvão ativado esteve sempre abaixo dos valores do filtro de areia e os efluentes das colunas de polimento apresentaram valores abaixo de 5uH e por vezes abaixo de 1uH. Pode ser notado que nesse período a eficiência de remoção de cor verdadeira foi de 12,9% no PFD, 29,3 % no PFVA, 53,9% no FLC, 14,7% no FLA, 7,8% na CP1 e 54,4% no CP2. A coluna CP2 apresentou remoção percentual maior que a CP1 porque recebeu água com cor maior proveniente do filtro de areia, que remove menos cor que o filtro com camada intermadiária de carvão ativado granular. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 2

3 Tabela 1 Valores máximos, médios e mínimos de Cor Verdadeira (em uh) Máx Média Mín AB 48,0 19,5 7,0 PFD 34,0 16,9 5,0 PFVA 24,0 11,9 3,0 FLC 19,0 5,5 <1 FLA 22,0 10,2 3,0 CP4 13,0 5,1 <1 CP4 11,0 4,6 1,0 Na Figura 1 estão apresentados os valores de cor verdadeira remanescente de dada unidade ao longo do tempo de operação. Pode se notar que os efluentes dos filtros apresentaram valores sempre abaixo de 10 uh sendo que maior parte do tempo de operação esses valores foram menores que 5 uh. 60 Cor verdadeira remanecente (uh) Tempo de operação (d) AB PFD PFVA FLC FLA CP3 CP4 FIGURA 01: Variação dos valores de cor verdadeira e no período. Na Figura 2 estão apresentados os valores de cor aparente remanescente de cada unidade. Nesse período, a eficiência de redução de cor aparente em cada unidade da instalação de tratamento foi de 47,1% no PFD, 31,5 % no PFVA, 72,8% no FLC, 50,2% no FLA, 17,4% no CP1 e 48,8% no CP2. O percentual final de remoção de cor aparente foi em torno de 91%. Na tabela 2 estão apresentados os valores máximos, médios e mínimos de cor aparente observados ao longo do ensaio. Pode ser observado que o efluete da instalação apresentou valores médios de cor aparente em torno de 4 uh com desvio padrão de 3uH e que o filtro com camada intermediária de carvão ativado granular apresentou melhor eficiência de remoção de cor aparente. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 3

4 140 Cor aparente remanescente (uh) Tempo de operação (d) AB PFD PFVA FLC FLA CP3 CP4 FIGURA 02: Variação dos valores de cor aparente no período. Tabela 2 Valores máximos, médios e mínimos de Cor Aparente (em uh) FAIXA DE VALORES DE COR APARENTE (uh) PONTO VALORES MÁXIMO MÉDIA MÍNIMO DESVPAD AB PFD PFVA FLC 20 5 <1 4 FLA CP <1 3 CP <1 3 Na figura 3 esta apresentada a variação da turbidez remanescente de cada unidade da instalação, onde pode ser observado que as colunas de polimento não apresentam boa eficiência de remoção e turbidez, como era de se esperar. Como a turbidez afluente à instalação é relativamente baixa, os valores remanescentes dos filtros lentos situaram-se sempre abaixo de 1uT, com valores médios em torno de 0,2 ut, o que estaria dentro dos valores recomendados pela norma. A camada intermediária de CAG não interfere na remoção de turbidez. Neste período, a eficiência de remoção de turbidez na ETA piloto em cada unidade de tratamento foi de 47,3% no PFD, 40,9 % no PFVA, 62,8% no FLC, 65,8% no FLA. A remoção total de turbidez na instalação girou em torno de 93%, valor que pode ser considerado alto, mas deve ser levando em conta que a maior parcela das partículas que conferem turbidez à água são compostas de algas que são removidas em grande parte nos préfiltros. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 4

5 6,00 5,00 4,00 Turbidez (ut) 3,00 2,00 1,00 0, Tempo de operação (d) AB PFD PFVA FLC FLA CP1 CP2 FIGURA 03: Variação dos valores de turbidez no período durante o ensaio. Tabela 3 Valores máximos, médios e mínimos de turbidez. FAIXA DE VALORES DE TURBIDEZ (ut) PONTO VALORES MÁXIMO MÉDIA MÍNIMO MÍNIMO DESVPAD AB 5,40 1,81 0,37 0,91 1,10 PFD 3,86 0,95 0,24 0,66 1,55 PFVA 1,60 0,56 0,17 0,33 0,25 FLC 1,03 0,21 0,05 0,16 0,14 FLA 0,62 0,19 0,08 0,11 0,12 CP1 0,37 0,13 0,04 0,05 0,09 CP2 1,08 0,14 0,06 0,11 0,11 CONCLUSÕES Os resultados de remoção de cor aparente e turbidez na linha compre-filtros e filtro com a camada intermediária de carvão granular são satisfatórios com remoção de 91% e 93% respectivamente, quanto à remoção de cor verdadeira apresenta o resultado de 75,4%. Quanto à linha com pré-filtros e filtro lento de areia sem a camada intermediária, o resultado apresentado para a remoção de cor aparente e turbidez são de 91% e 93% respectivamente, para cor verdadeira a remoção foi de 54,5%. Observa-se que os resultados no filtro com a camada intermediária de carvão granular ativado foi melhor que o filtro sem a camada. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. COELHO, E. R. C. (2002). Influencia da pré-oxidação com ozônio e peróxido de hidrogênio na remoção de atrazina em filtros lentos de areia e carvão ativado granular. São Carlos. 248p. Tese (Doutorado) Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo; 2. DI BERNARDO, L. (1993). Métodos e técnicas de tratamento de água. ABES, RJ, 2 vol; ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 5

6 3. FAZOLO, A. et al; Desempenho de sistemas de pré-filtração em pedregulho com escoamento ascendente ; IX SILUBESA - Simpósio Luso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental; Porto seguro, Bahia, Brasil; 9 a 14 de abril de 2000; 4. LANGLAIS, B.; RECKHOW, D.ª; BRINK, D.R. (1991). Ozone in water treatment. Application and engineering, Lewis Publishers, Inc., Chelsea, Micg. 569 p. ABES - Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental 6