TIAGO BURGARDT
TÉCNICAS DE FILTRAÇÃO DE ÁGUA DESTINADAS AO ABASTECIMENTO PÚBLICO – ESTUDO DE CASO LAGOA DO PERI
PALHOÇA/SC 2015
TÉCNICAS DE FILTRAÇÃO DE ÁGUA DESTINADAS AO ABASTECIMENTO PÚBLICO – ESTUDO DE CASO LAGOA DO PERI
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade do Sul de Santa Catarina como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Sanitarista e Ambiental.
Orientador: Prof. Carlos Roberto Bavaresco, Msc.
PALHOÇA/SC 2015
TÉCNICAS DE FILTRAÇÃO DE ÁGUA DESTINADAS AO ABASTECIMENTO PÚBLICO – ESTUDO DE CASO LAGOA DO PERI
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado à obtenção do título de Engenheiro Sanitarista e Ambiental e aprovado em sua forma final pelo Curso de Engenharia Sanitária e Ambiental da Universidade do Sul de Santa Catarina.
Primeiramente agradeço Deus por me guiar ao longo dessa jornada.
A minha família pelo apoio incondicional em todos os objetivos até hoje superados. A minha Noiva, pelo incentivo, carinho e companhia ao longo dessa e das outras caminhadas que ainda virão.
Aos meus bons amigos que sempre com bom humor tornaram e tornam a rotina mais fácil de ser enfrentada.
Finalmente agradeço ao Jiu-Jitsu e os bons momentos que a arte suave me proporcionou dentro e fora dos tatames.
A água é um recurso natural essencial à vida na terra. Devido à poluição proveniente de fatores antrópicos e naturais, necessita de tratamento antes de ser destinada ao consumo humano. Dessa maneira, a tecnologia de filtração de água compreende uma das etapas mais importantes na remoção de sedimentos durante o tratamento visando a potabilização, na qual ocorre a passagem da água através de um meio filtrante. A filtração rápida e a filtração lenta são as técnicas de filtração mais empregadas no tratamento de água para o consumo humano e possuem diversas diferenças em sua aplicabilidade. O presente trabalho tem como intuito analisar a eficiência na remoção da turbidez, cor aparente e algas da espécie
Cylindrospermopsis raciborskii, no manancial da Lagoa do Peri, localizado na ilha de
Florianópolis, Santa Catarina, por meio das técnicas de filtração lenta e filtração rápida descendente. Para as análises de turbidez foi utilizado o Turbidimetro HACH 2100P, já para a cor aparente foi utilizado o Espectrofotômetro HACH DR/2010. A contagem de algas foi realizada com auxílio do Microscópio óptico BX40 e uma Câmara de Sedgwick-Rafter, a qual possibilitou a contagem de indivíduos em uma área definida. Ambas as tecnologia não atingiram os resultados mínimos nos parâmetros turbidez e cor aparente estipulados pela Portaria n° 2.914/2011 do Ministério da Saúde, sendo que os melhores resultados de redução ficaram por conta do FR2 e FR3 enquanto os resultados mais baixos de redução foram provenientes da água tratada por filtração direta na ETA Lagoa do Peri. Analisando os dados obtidos é possível verificar que ambos os tratamentos não são indicados para uma água bruta com estas características, entretanto, devido ao pequeno número de análises realizado ao longo deste estudo, mais análises serão necessária para indicação de um tratamento que atenda as exigências da água bruta local.
Palavras-chaves: Filtração lenta, Filtração rápida, turbidez, cor aparente, Cylindrospermopsis
Water is a natural resource essential for life on earth. Due to pollution from anthropogenic and natural factors needs treatment before being intended for human consumption. Thus, water filtration technology comprises one of the most important steps in the removal of organic matter during treatment aimed at purifying, in which occurs the passage of water through a filter medium. Rapid filtration and slow sand filtration are the most filtration techniques employed in treating water for human consumption and have many differences in their applicability. This work is meant to examine the efficiency in the removal of turbidity, apparent color and algae species Cylindrospermopsis raciborskii in Lagoa do Peri, located in Florianopolis, Santa Catarina, through the slow sand filtration techniques and rapid downward filtration. For the analysis of turbidity was used HACH 2100P Turbidimeter, as to the apparent color was used Spectrophotometer HACH DR / 2010. The algae count was performed using the optical microscope BX40 and a Sedgwick-Rafter chamber, which enabled the individuals count in a defined area. Both technologies did not reach the minimum results in turbidity parameters and apparent color stipulated by the standard. The best reduction results were due to FR2 and FR3, while lower reduction results from the treated water by direct filtration on ETA Lagoa do Peri. Analyzing the data we can see that both treatments are not indicated for a raw water with these characteristics, however, due to the small number of analyzes conducted during this study, further analysis will be required to appoint a treatment that meets the requirements of local raw water.
Keywords: rapid filtration, slow filtration, turbity, apparent color, Cylindrospermopsis
Figura 1 - Mecanismos de transporte ... 17
Figura 2 - Esquematização das possibilidades da filtração direta descendente ... 19
Figura 3 - Aplicação de coagulante durante o tratamento de água ... 20
Figura 4 - Principais constituintes de um filtro lento ... 21
Figura 5 - Processo de retrolavagem no sentido ascensional com ar e água ... 23
Figura 6 - Cylindrospermopsis raciborskii ... 25
Figura 7 - Manancial de água da Lagoa do Peri – Florianópolis, Santa Catarina. ... 27
Figura 8 - ETA Lagoa do Peri ... 28
Figura 9 - Filtros rápidos descendentes ... 29
Figura 10 - Água de descarte destinada ao tratamento ... 30
Figura 11 - Sistemas de filtros lentos ... 31
Figura 12 - Esquematização dos FLR... 33
Figura 13 - Coleta da água Bruta ... 35
Figura 14 - Câmara de Sedgwick-Rafter ... 35
Figura 15 - Microscópio óptico BX40 ... 36
Figura 16 - Turbidimetro HACH 2100P. ... 37
Figura 17 - Espectrofotômetro HACH DR/2010. ... 37
Figura 18 - Valores de turbidez (uT) encontrados na água bruta e após o tratamento ... 38
Figura 19 - Valores da cor aparente (uH) encontrados na água bruta e após o tratamento ... 40
Tabela 1 - Meios filtrantes empregados no tratamento de água ... 16
Tabela 2 - Características do meio filtrante para filtração lenta ... 22
Tabela 3 - Parâmetros construtivos dos FLR ... 32
Tabela 4 - Característica do meio filtrante e da retrolavagem ... 34
Tabela 5 - Redução da turbidez por meio das técnicas de filtração ... 39
Tabela 6 - Redução da cor aparente por meio das técnicas de filtração ... 41
1 INTRODUÇÃO ... 11
2 OBJETIVOS ... 13
2.1 OBJETIVO GERAL ... 13
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS ... 13
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 14
3.1 ÁGUA PARA ABASTECIMENTO HUMANO ... 14
3.2 FILTRAÇÃO ... 15
3.2.1 Meio filtrante ... 16
3.3 MECANISMOS DE FILTRAÇÃO ... 16
3.3.1 Mecanismo de transporte ... 16
3.3.2 Mecanismos de aderência e desprendimento ... 18
3.4 FILTRAÇÃO RÁPIDA ... 19
3.5 FILTRAÇÃO LENTA ... 21
3.6 LIMPEZA DOS FILTROS ... 23
3.7 MICRORGANISMOS ESPECÍFICOS PRESENTES NA ÁGUA DE ESTUDO ... 24
3.7.1 Cylindrospermopsis raciborskii ... 24
4 MATERIAIS E MÉTODOS ... 27
4.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA UTILIZADA ... 27
4.2 CARACTERIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DA ETA LAGOA DO PERI ... 28
4.3 CARACTERIZAÇÃO DOS FILTROS LENTOS RETROLAVÁVEIS (FLR) ... 30
4.3.1 Limpeza dos filtros lentos ... 33
4.4 METODOLOGIA E COLETAS PARA AS ANÁLISES REALIZADAS ... 34
4.4.1 Metodologia contagem de algas ... 35
4.4.2 Metodologia turbidez e cor aparente ... 36
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 38
5.1 REMOÇÃO DE TURBIDEZ E COR APARENTE ... 38
5.2 REMOÇÃO DE CIANOBACTÉRIAS ... 41
6 CONCLUSÃO ... 44
7 RECOMENDAÇÕES ... 45
1 INTRODUÇÃO
De acordo com dados da Organização das Nações Unidas, o volume total de água na terra é de aproximadamente 1,4 bilhões de km³, entretanto, apenas 2,5% desse volume (35 milhões de km³) é de água doce. Segundo a Agência Nacional de Águas, o Brasil encontra-se em acesso privilegiado ao insumo, uma vez que conta com 12% do volume total de água doce disponível no planeta (ONU, 2013).
Apesar de grande parte das reservas de água doce se encontrar em território nacional, problemas relacionados à escassez deste recurso são frequentes em virtude da utilização desenfreada. Em diversos países, a falta de água é um problema recorrente, principalmente nos continentes africanos e asiáticos. A consequência dessa escassez é um grande problema a ser enfrentando pela humanidade neste século XXI, já que a sua falta pode desenvolver conflitos mundiais pela busca desse recurso natural.
Processos antrópicos como o despejo de resíduos industriais, assoreamento de recursos hídricos devido ao uso intensivo dos solos causado pela expansão agrícola, e o consumo desenfreado causado pelo crescimento populacional desordenado são alguma das causas responsáveis pela redução da quantidade deste recurso. Ainda que fatores antrópicos sejam os principais poluidores, por vezes, fatores naturais também podem ser causadores da poluição hídrica. Um problema o qual vem ganhando atenção da comunidade científica é o surgimento de cianobactérias em reservatórios e mananciais principalmente de clima tropical. Estes indivíduos apresentam alta capacidade de adaptação e possuem toxinas que podem causar malefícios a saúde humana (MONDARDO, 2009).
Como forma de adequar o consumo de água de forma segura, é necessária realização de técnicas de tratamento. Entre as técnicas utilizadas, destaca-se a filtração, etapa responsável pela remoção de sólidos suspensos na água bruta. A filtração consiste na passagem da água através de um meio poroso, ficando retidas suas impurezas ao longo deste trajeto. É geralmente a última técnica de remoção de impurezas utilizada em uma estação de tratamento, sendo dessa maneira, prioritária para obtenção de água com boa qualidade. A filtração pode ser classificada como filtração rápida e filtração lenta, tendo como principal diferença a taxa de filtração aplicada e a granulometria do meio filtrante utilizado (DI BERNARDO & DANTAS, 2005).
A filtração rápida é indicada para águas com cor e turbidez relativamente baixas. Para a utilização da filtração rápida é necessária realização de pré-tratamentos, os quais são determinados por meio da qualidade da água escolhida para o abastecimento. A técnica tem
como característica a aplicação de um coagulante, o qual tem o propósito de estabilizar as partículas em suspensão, ou seja, neutralizar as forças eletrostáticas superficiais.
Por sua vez, outro tipo de filtração empregada em algumas situações específicas é a filtração lenta. Essa técnica é uma opção viável quando existe à falta de estrutura e mão de obra especializada. Estações de tratamento de água que operam de forma convencional, nem sempre são convenientes em comunidades afastadas de centros urbanos. Consequentemente, a filtração lenta, pela sua praticidade e simplicidade de operação, torna-se uma tecnologia viável para centros rurais na obtenção de água com boa qualidade.
Dessa maneira, o presente trabalho tem por finalidade avaliar a eficiência para os parâmetros turbidez, cor aparente e remoção de cianobactérias da espécie Cylindrospermopsis
raciborski, para ambas as técnicas mencionadas no manancial da Lagoa do Peri, localizada na
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Comparar a eficiência da filtração lenta e da filtração rápida para o manancial da Lagoa do Peri em Florianópolis, Santa Catarina.
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Avaliar a eficiência da filtração lenta e filtração rápida para os parâmetros turbidez e cor aparente;
3 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 ÁGUA PARA ABASTECIMENTO HUMANO
A água considerada potável, ou seja, própria para o consumo humano é definida como água que não ofereça risco a saúde humana. Para não oferecer estes riscos, a água deve apresentar características físicas, químicas e biológicas que se encontrem dentro dos limites estabelecidos pela Portaria no 2.914 de 2011 do Ministério da Saúde. Segundo esta portaria, toda água destinada ao consumo humano, deve passar por processo de desinfecção, e as água provenientes de mananciais expostos a atmosfera devem ser submetidas ao processo de filtração (BRASIL, 2011).
Tecnicamente, qualquer recurso hídrico pode ser transformado em água voltada para o consumo humano. Para essa transformação, diversas são as técnicas empregadas como tratamento. A escolha dependerá da qualidade da água bruta e das condições geológicas do local. Outro quesito importante na determinação de um tratamento refere-se aos custos envolvidos e a confiabilidade na operação e manutenção, os quais por sua vez podem inviabilizar o uso de um determinado reservatório como fonte de abastecimento humano (DI BERNARDO; BRANDÃO C. C. S; HELLER, 1999).
Os mananciais encontrados em sua forma bruta, ou seja, sem um prévio tratamento são classificados segundo a Resolução no357 do Conselho Nacional do Meio Ambiente da seguinte maneira:
Classe especial: águas destinadas ao consumo humano precedidas de desinfecção e filtração;
Classe 1: águas que podem ser destinadas ao abastecimento humano, após tratamento simplificado;
Classe 2: águas que podem ser destinadas ao abastecimento humano, após tratamento convencional;
Classe 3: águas que podem ser destinadas ao consumo humano, após tratamento convencional ou avançado (CONAMA, ano).
Devido às diferenças existentes entre os mananciais utilizados no abastecimento humano, a Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, sugere por meio da Norma Brasileira - NBR no 12216 de 1992, um tratamento mínimo adequado para diferentes classes de água:
Tipo A: desinfecção e correção do pH;
Tipo B: desinfecção e correção do pH e, além disso:
a) decantação simples, para águas contendo sólidos sedimentáveis, quando, por meio desse processo, suas características se enquadrem nos padrões de potabilidade; ou b) filtração, precedida ou não de decantação, para águas de turbidez natural, medida na entrada do filtro, sempre inferior a 40 Unidades Nefelométricas de Turbidez (UNT) e cor sempre inferior a 20 unidades, referida aos Padrões de Platina;
Tipo C: coagulação, seguida ou não de decantação, filtração em filtros rápidos, desinfecção e correção do pH;
Tipo D: tratamento mínimo do tipo C e tratamento complementar apropriado a cada caso (BRASIL, 1992).
Dessa forma, a principal forma de remoção de impurezas em tratamentos de água, é a filtração. Técnica a qual consiste na passagem de água por um meio filtrante.
3.2 FILTRAÇÃO
A filtração é um processo o qual consiste na remoção de partículas, coloidais e microrganismos presentes na água de alimentação através da passagem por um meio granular. Em geral, é o último processo de remoção de impurezas dentro de uma estação de tratamento de água (ETA), sendo assim, determinante para obtenção de água com boa qualidade dentro dos padrões estabelecidos pela portaria vigente (DI BERNARDO & DANTAS, 2005).
Tradicionalmente, em estações de tratamento, o mecanismo de filtração é realizado de duas maneiras: por meio de um processo de filtração lenta ou de filtração rápida. A principal diferença se dá na taxa de filtração. A determinação dependerá das características da área e da água bruta do manancial escolhido para o abastecimento. Apesar dos processos terem como características em comum a passagem da água por um meio filtrante, diversa são as diferenças e as especificidades de cada tipo de filtração.
Durante o processo de filtração ocorrem mecanismos de atuação na remoção de compostos presentes na água, que são denominados mecanismos de transporte, aderência e desprendimento. A atuação desses mecanismos em conjunto propicia a obtenção de água condizente com os parâmetros pré-estabelecidos pela portaria vigente. Outra escolha determinante na obtenção de água com qualidade depende do material filtrante a se utilizar e sua disposição no filtro.
3.2.1 Meio filtrante
Geralmente os materiais empregados na filtração são areia, antracito, garnet ou ilmenita. Estes materiais podem ser empregados individualmente (filtro de monocamada) ou em conjunto (filtro misto). As propriedades do meio filtrante são de grande importância no sucesso da filtração, uma vez que afetam a eficiência no tratamento. Na tabela 1 estão apresentados as principais características e seus valores correspondentes para os principais meio filtrantes. (BRINCK, 2009).
Tabela 1 - Meios filtrantes empregados no tratamento de água
Propriedades Garnet Ilmenita Areia Antracito
Tamanho Efetivo (mm) 0,2 – 0,4 0,2 – 0,4 0,4 – 0,8 0,8 – 2,0 Coeficiente de Uniformidade (UC) 1,3 – 1,7 1,3 – 1,7 1,3 – 1,7 1,3 – 1,7
Densidade 3,6 – 4,2 4,5 – 5,0 2,65 1,4 – 1,8
Porosidade 45 - 58 N/A 40 - 43 47 – 52
Dureza 6,5 – 7,5 5,0 – 6,0 7 2 - 3
Fonte: Adaptado de CRITTENDEN, et. al, (2002).
3.3 MECANISMOS DE FILTRAÇÃO
Os mecanismos atuantes durante a filtração são complexos e influenciados por determinados parâmetros, tais como: características físicas e químicas das partículas; características físicas e químicas da água; características físicas e químicas do meio filtrante; taxa de filtração; método de operação dos filtros. (DI BERNARDO & DANTAS, 2005).
Dessa maneira, os processos ocorrentes durante o fenômeno da filtração são denominados de mecanismos de transporte, mecanismos de aderência e mecanismo de desprendimentos, os quais serão detalhados a seguir.
3.3.1 Mecanismo de transporte
Os mecanismos de transporte são responsáveis por conduzir as partículas para perto da superfície dos coletores e são classificados em: impacto inercial, interceptação, sedimentação, difusão e ação hidrodinâmica. Na figura 1 é possível observar sistematicamente os
mecanismos de transporte e o movimento das partículas através das linhas de fluxo e sua interceptação no coletor (AMIRTHARAJAH, 1988).
Figura 1 - Mecanismos de transporte
Fonte: Amirtharajah, (1988).
A remoção de partículas com tamanho grande (~10μm) é atribuída à ação hidrodinâmica. A diferença de velocidade entre dois pontos faz a partícula rotacionar produzindo uma diferença de pressão na direção perpendicular ao escoamento, ocasionando uma força a qual conduz a partícula para a área de menor velocidade. (IVES, 1975ª apud DI BERNARDO; DANTAS, 2005, p. 518). Este efeito, em conjunto com o desequilíbrio originado pela não esfericidade da maioria das partículas em suspensão, ocasiona uma espécie de vibração aleatória, provocando dessa maneira a colisão da partícula com a superfície do meio filtrante (BRINCK, 2009).
Segundo Ives (1970), o fenômeno da difusão ocorre quando as partículas pequenas (~1μm) são influenciadas devido ação do movimento Browniano. Estas partículas apresentam movimento desordenado quando suspensas em meio líquido. A difusão é um mecanismo de transporte resultante do intenso movimento das partículas pelas moléculas de água. A intensidade deste fenômeno é proporcional ao aumento da energia termodinâmica da água e da diminuição da sua viscosidade, e inversamente proporcional ao tamanho das partículas.
A sedimentação por sua vez, ocorre devido à força gravitacional associada à velocidade de sedimentação da partícula. Partículas de diâmetro grande (entre 5 e 25μm) que possuam sua densidade superior a da água, sofrem a ação da força gravitacional. A força da
gravidade atua nos sedimentos, os quais atravessam as linhas de fluxo e alcançam os grãos do meio filtrante (AMIRTHARAJAH, 1998).
A interceptação ocorre, quando partículas com massa específica semelhante à água são removidas da suspensão quando em relação as superfície dos coletores, as linhas de corrente estiverem a uma distância inferior à metade do tamanho delas. A eficiência deste mecanismo aumenta conforme o tamanho das partículas e diminuição do tamanho dos coletores (DI BERNARDO & DANTAS, 2005).
Segundo Ives 1975, as linhas de corrente divergem nas proximidades dos grãos do meio filtrante, entretanto, partículas que possuem quantidade de movimento suficiente para manter sua trajetória acabam colidindo com o meio filtrante. Quanto maior a velocidade de aproximação, o tamanho e a massa específica das partículas e quanto menores a viscosidade da água e o tamanho dos grãos, maior a eficiência deste mecanismo (IVES, 1975ª apud DI BERNARDO; DANTAS, 2005).
3.3.2 Mecanismos de aderência e desprendimento
Quando as partículas se aproximam da superfície dos grãos do meio filtrante, as partículas são capturadas e aderidas a estes por meio dos mecanismos de aderência. A eficiência do mecanismo de aderência depende da propriedade entre a superfície das partículas e do meio filtrante. A aderência ocorre devido aos fenômenos de interação entre as forças eletrostáticas e as de Van Der Walls e a interação superficial de origem química (DI BERNARDO & DANTAS, 2005).
Com o passar do tempo, as partículas removidas pelos coletores tendem a se acumular, formando uma espécie de depósito com diferentes formatos. A estrutura destes formatos irá depender da forma das partículas e das características do meio filtrante. Esses depósitos reduzem o espaço entre os grãos, aumentando assim, a velocidade de escoamento pelas linhas de fluxo, enquanto que a taxa de filtração permanece inalterada. O aumento da velocidade pode fazer com que as partículas anteriormente aderidas se desprendam, ficando retidas em outros grãos do meio filtrante. Os fenômenos de adesão e desprendimento ocorrem simultaneamente durante a filtração (AMIRTHARAJAH, 1988).
3.4 FILTRAÇÃO RÁPIDA
A filtração rápida tem como característica taxas de filtração entre 120 e 400 m3/m2.d. O processo de filtração rápida pode ser feito de maneira ascendente ou descendente, sendo esta última a técnica utilizada empregada neste Trabalho. Para o uso eficiente da filtração rápida, é necessário o pré-tratamento da água bruta com a adição de um coagulante, podendo ou não haver a floculação ou flotação (Figura 2). A determinação de um pré-tratamento dependerá da qualidade da água escolhida para o abastecimento (DI BERNARDO; BRANDÃO C. C. S; HELLER, 1999).
Figura 2 - Esquematização das possibilidades da filtração direta descendente
Fonte: Adaptado de Di Bernardo & Dantas (2005).
A filtração rápida descendente surgiu principalmente da dificuldade em se tratar águas com turbidez e cor relativamente baixas. Devido à baixa quantidade de partículas suspensas, era necessária uma grande dosagem de coagulante para a formação de grandes quantidades de precipitados do metal do coagulante (alumínio ou ferro).
A adição do coagulante a água tem o propósito de estabilizar as partículas em suspensão, ou seja, neutralizar as forças eletrostáticas superficiais. Se as partículas não forem devidamente desestabilizadas, a diferença de cargas entre as partículas suspensas e o meio filtrante resultará em uma força eletrostática repulsiva, não ocorrendo adesão entre os elementos. O coagulante geralmente é adicionado no início do tratamento em uma calha Parshall, dispositivo utilizado na medição de vazão de água na entrada da ETA, como pode ser observado na figura 3. Os coagulantes mais utilizados no tratamento de água geralmente são complexos de ferro ou alumínio, os quais têm a capacidade de produzir hidróxidos gelatinosos insolúveis e englobar as impurezas (CRITTENDEN et. al, 2002).
Água bruta
Coagulação
Filtração
Cloração
Figura 3 - Aplicação de coagulante durante o tratamento de água
Fonte: Do autor (2015).
Como mencionado anteriormente, a filtração direta pode ser ascendente ou descendente. A diferença entre estas duas técnicas não se resume apenas na direção do fluxo de filtração. A taxa de filtração de filtros ascendentes, normalmente utilizada, varia entre 120 a 240m3/m2.d, já as taxas aplicadas em filtros descendentes ficam entre 200 a 400m3/m2.d, podendo ser maior em alguns casos. Também em termos de eficiência de remoção de partículas, na filtração direta ascendente essa eficiência é menor que na filtração direta descente (DI BERNARDO & DANTAS, 2005).
Na filtração rápida descendente, a remoção de impurezas ocorre por meio de um processo denominado de filtração em profundidade, ou seja, os sólidos ficam retidos ao longo da camada filtrante, que por sua vez tem um comprimento maior que o sistema convencional, visto que é a única etapa de remoção de impurezas. Este processo possibilita uma alta retenção de sólidos sem que ocorra a rápida obstrução dos espaços do meio filtrante (CRITTENDEN, et. al, 2002).
O término da carreira de filtração, ou seja, o momento em que o meio filtrante sofrerá o processo de retrolavagem, será determinado pela perda de carga estabelecida. Este processo
é realizado para a limpeza do meio filtrante e consequentemente sua desobstrução. A retrolavagem será detalhada posteriormente.
3.5 FILTRAÇÃO LENTA
A filtração lenta consiste na utilização de sistemas que permitem a passagem da água através de um meio filtrante de granulometria fina com taxas de filtração menores que 12m3/m2.dia. Esses filtros são compostos por: sistema de drenagem, camada suporte, camada filtrante, tubulação de descarga sobrenadante, tubulações, válvulas e acessórios de saída, conforme apresentado na figura 4 (HUISMAN; WOOD, 1974)
Figura 4 - Principais constituintes de um filtro lento
Fonte: Di Bernardo; Brandão e Heller, (1999).
A utilização de baixas taxas de filtração ocasiona um maior tempo de detenção da água sobre o interior do meio filtrante, ou seja, prolonga a carreira de filtração permitindo um elevado tempo de detenção hidráulica no filtro. Esta detenção favorece uma intensa atividade biológica garantindo assim uma desinfecção efetiva na produção de água com qualidade (DI BERNARDO; BRANDÃO C. C. S; HELLER, 1999).
Uma das principais características na filtração lenta é a formação de uma camada biológica na parte superficial do meio filtrante. Essa camada denominada de schmutzdecke é a principal responsável na remoção de impurezas provenientes da água de alimentação. A
formação do schmutzdecke só é possível devido à granulometria fina do meio filtrante e a baixa taxa de filtração aplicada na operação do filtro.
Além da camada filtrante, o schmutzdecke funciona como uma camada filtrante adicional, o qual é constituído de algas e diversas outras formas de vida, incluindo plânctons, bactérias e protozoários. Uma intensa atividade metabólica ocorre neste biofilme, sendo que os microrganismos formadores são responsáveis por reter, digerir e acabar com a matéria orgânica presente na água bruta (HUISMAN; WOOD, 1974).
As características dos meios filtrantes utilizados na filtração lenta encontrados na literatura podem ser observadas na tabela 2.
Tabela 2 - Características do meio filtrante para filtração lenta Diâmetro efetivo (mm) Coeficiente de uniformidade Altura da camada filtrante (m) Autor 0,15 a 0,35 0,15 a 0,30 0,15 a 0,30 < 3 2 a 4 < 5 preferível< 3 0,6 a 1,2 0,6 a 0,9 0,5 a 1,2 Huisman e Wood (1974) Di Bernardo e Dantas (2005) Logsdon (2008);Edzwald (2011) Fonte: Pizzolatti, 2014.
Devido a sua simplicidade de operação e, pelo fato de consistir basicamente no controle da vazão e limpeza do meio filtrante, além de não utilizar produtos químicos, os custos da utilização da filtração lenta são menores quando comparados à filtração rápida. A filtração lenta não necessita de equipamentos eletromecânicos e, dependendo da topografia local, a alimentação dos filtros pode ser realizada por gravidade. Entretanto, esta tecnologia possui como principal limitação a água bruta utilizada, a qual não pode ter turbidez muito elevada para eficiência do tratamento. Outra característica é a necessidade de grandes áreas para sua instalação, sendo assim, mais recomendada para pequenas comunidades rurais, aonde grandes áreas não se tornam um fator limitante.
Assim como a filtração rápida, o filtro lento também deve ser limpo ao término da carreira de filtração. Na filtração lenta, a principal técnica de limpeza utilizada é a raspagem (VALENCIA, 1981). Entretanto, a técnica de retrolavagem vem sendo desenvolvida para filtros lentos nos últimos anos (PIZZOLATTI, 2014). Como a retrolavagem foi a forma de
limpeza utilizada em ambos os filtros deste trabalho, não será mencionado outras formas de limpeza dos filtros.
3.6 LIMPEZA DOS FILTROS
Em ambas as situações o processo utilizado para limpeza dos filtros foi a retrolavagem. O processo consiste na passagem de água no sentido contrário ao fluxo de filtragem e tem como finalidade remover os sólidos retidos ao longo do meio filtrante. No processo de limpeza pode ser utilizado água, ou ar e água para a correta fluidificação do meio filtrante. Dessa maneira, após a limpeza, a água da retrolavagem é destinada a um reservatório para o seu posterior tratamento. Na figura 5 é possível observar o processo de retrolavagem com ar e água durante limpeza dos filtros de uma ETA.
Figura 5 - Processo de retrolavagem no sentido ascensional com ar e água
Fonte: Do autor (2015).
Para uma operação correta do processo de retrolavagem, deve ocorrer a fluidificação do meio filtrante, ou seja, sua expansão em consequência do fluxo reverso da água. Esse
procedimento requer a estipulação de vazões pré-determinadas e controladas para atingir a eficácia desejada da limpeza e impedir perdas de areia da camada. Dessa forma, as vazões e as pressões apropriadas de retrolavagem que determinam a expansão correta da camada de areia estão sujeitas às características do modelo de filtro utilizado, da granulometria dos grãos e da uniformidade da areia (SALCEDO et. al, 2011).
Para alcançar a fluidificação e movimentação correta do meio filtrante, vários são os fatores interferentes. Os primeiro estão relacionados ao tipo do meio filtrante utilizado, sendo que os grãos devem possuir condições físicas e granulométricas adequadas que, quando estruturadas na camada, facilitem a passagem do fluxo ascendente. Outro fator importante para o sucesso da retrolavagem está associado à configuração mecânica dos equipamentos, como as formas de entrada e saída da água do seu interior e os seus componentes internos, denominados drenos ou crepinas, e placa difusora. A questão operacional determina que a vazão de retrolavagem aplique uma velocidade superficial suficiente para o levantamento das partículas da camada, evitando perdas do meio e causando perdas de pressão reduzidas pelos componentes internos do equipamento (drenos e difusores) (SALCEDO et. al, 2011).
3.7 MICRORGANISMOS ESPECÍFICOS PRESENTES NA ÁGUA DE ESTUDO
A água da Lagoa do Peri, manancial utilizado neste estudo, tem como característica a presença de uma espécie invasora de fitoplâncton. Essa espécie de alga recentemente tem chamado à atenção da comunidade científica, devido ao seu comportamento invasivo em diversas mananciais continentais distribuídos pelo mundo. O fitoplâncton Cylindrospermopsis
raciborskii é uma formação de cianobactérias (ordem Nostocales) com alto potencial de
toxicidade e notáveis consequências negativas para saúde humana (VIDAL; KRUK, 2008).
3.7.1 Cylindrospermopsis raciborskii
As cianobactérias são reconhecidas como um problema crítico em vários lugares do mundo, uma vez que são encontradas em diferentes locais do planeta. Morfologicamente podem ser encontradas na forma de células isoladas entre 1 a 10 µm, em colônias ou filamentos multicelulares até 200µm de tamanho. Muitas espécies possuem vesículas de gás, as quais permitem a regulação da flutuação destes indivíduos. Essas estruturas são importantes ecologicamente para as espécies planctônicas, pois possibilitam ajustar sua posição vertical na coluna de água. (WHO, 1999).
Segundo Mondardo (2009), as cianobactérias possuem uma alta capacidade de adaptação, visto que são encontradas nos mais diferentes meios. Várias espécies vivem em solos e rochas, onde tem papel fundamental nos processos funcionais do ecossistema e na ciclagem de nutrientes. Embora possam ser encontrados no solo, os ambientes de água doce são os mais importantes para o crescimento de cianobactérias, visto que a maioria das espécies apresenta melhor crescimento em águas neutro-alcalinas, com pH entre 6 e 9, temperatura entre 15 e 30ºC e alta concentração de nutrientes, principalmente, nitrogênio e fósforo.
Outro ponto importante a respeito destes indivíduos é a sua capacidade em produzir toxinas maléficas à saúde humana. Atualmente, sabe-se que alguns gêneros e espécies de cianobactérias que formam florações produzem potentes toxinas e, dentro de uma mesma espécie, podem existir cepas produtoras e não produtoras de toxinas. Entre os gêneros que apresentam espécies tóxicas podem ser citados: Anabaena, Aphanizomenon, Cylindrospermopsis, Microcystis, Nodularina e Oscillatoria. (CHORUS & BARTRAM,
1999).
Presente na água analisada neste trabalho, a alga da espécie Cylindrospermopsis
raciborskii (figura 6), possui uma ampla diversidade de habitats como lagoa, lagos,
reservatórios, tanques de aquicultura e rios com variáveis níveis de trofia e tolerantes a elevadas concentrações salinas.
Figura 6 - Cylindrospermopsis raciborskii
Fonte: http://www.unc.edu/ims/paerllab/research/cyanohabs/currituck_text1.htm
Além de uma marcante característica de adaptabilidade, a Cylindrospermopsis
raciborskii é uma espécie capaz de produzir cianotoxinas, as quais constituem uma grande
fonte de produtos natural tóxico. Embora, ainda não estejam devidamente esclarecidas às causas da produção dessas toxinas, algumas delas são caracterizadas por suas ações rápidas,
que se manifestam na forma de tontura e perda de coordenação motora, podem ocasionar paralisação dos músculos da respiração, causando morte por parada respiratória, após poucos minutos de exposição à água. O potencial toxicológico, somado ao invasivo comportamento, faz dessa espécie uma das cianobactérias mais estudadas, tanto do ponto vista ecológico como de saúde pública (MONDARDO, 2009).
4 MATERIAIS E MÉTODOS
4.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA UTILIZADA
A água utilizada nos pilotos de filtros lentos retrolaváveis (FLR) e nos filtros rápidos descendentes foi proveniente do manancial da Lagoa do Peri, localizada no Estado de Santa Catarina, ao sul do município de Florianópolis, na região Morro das Pedras. Próximo à lagoa, existe uma estação de tratamento de água, chamada de ETA Lagoa do Peri, operada pela Companhia Catarinense de Águas e Saneamento - CASAN, prestadora de serviço responsável pelo tratamento e distribuição de água do município. Dentro da própria ETA existe um laboratório de pesquisa vinculado à Universidade Federal de Santa Catarina - UFSC, mais especificamente ao Laboratório de Potabilização de Águas (LAPOA), do curso de Engenharia Sanitária Ambiental denominado de Laboratório de Unidade de Apoio Lagoa do Peri (LALP). Nesta unidade vinculada a ETA são realizadas análises de qualidade de água, além de estarem inseridos os pilotos de filtros lentos utilizados neste trabalho e outros pilotos pertencentes ao LAPOA. A figura 7 ilustra o manancial de água bruta da Lagoa do Peri e a localização da ETA circulado na cor vermelha.
Figura 7 - Manancial de água da Lagoa do Peri – Florianópolis, Santa Catarina
Para a utilização dos filtros lentos, a água bruta foi recalcada para um reservatório dentro do LALP e com auxílio de uma bomba peristáltica foi encaminhada para os FLR.
4.2 CARACTERIZAÇÃO DE OPERAÇÃO DA ETA LAGOA DO PERI
A ETA Lagoa do Peri, localizada no sul da ilha de Florianópolis (Figura 8), opera com a técnica de filtração rápida descendente com aplicação de coagulante no início do tratamento. A água utilizada é proveniente de uma captação localizada dentro da área da Lagoa do Peri.
Figura 8 - ETA Lagoa do Peri
Fonte:https://www.facebook.com/ens.lapoa/photos/a.387852247932679.118710.3873993513 11302/387852367932667/?type=3&theater.
Esta Estação é responsável pelo abastecimento da população que habita o sul da ilha de Florianópolis, Santa Catarina. A ETA opera com uma taxa de 210 m3/m2.d. Como coagulante é utilizado o policloreto de alumínio (PAC), a uma dose de 1,5 mg Al3+/L. O sistema possui 5 filtros rápidos descendentes, como pode ser visualizado na figura 9.
Figura 9 - Filtros rápidos descendentes
Fonte: Do autor (2015).
A operação é feita com quatro filtros em funcionamento enquanto um sofre o processo de retrolavagem. A retrolavagem é realizada no sentido ascencional com a inserção de ar e água, sendo que a água de descarte é destinada ao tratamento (figura 10) para depois ser descartada no próprio manancial da Lagoa do Peri. O sistema utiliza filtros de dupla camada utilizando como meio filtrante antracito e areia. Os diâmetros efetivos utilizados na ETA são de 0,62mm para a areia e 0,80mm para o antracito. Ao fim do processo é adicionado cloro a uma dose de 3,5mg/L, para assim ser destinada a população.
Figura 10 - Água de descarte destinada ao tratamento
Fonte: Do autor (2015).
4.3 CARACTERIZAÇÃO DOS FILTROS LENTOS RETROLAVÁVEIS (FLR)
Para a realização da filtração lenta, foram construídos três filtros lentos pilotos, FR1, FR2 e FR3 respectivamente, os quais utilizaram a retrolavagem no sentido ascensional como sistema de limpeza do meio filtrante. Uma foto real dos filtros utilizados pode ser observada na figura 11. A diferença entre os filtros foi o meio filtrante utilizado em cada um. Para o FR1 foi utilizada a granulometria de 0,17mm, 0,3mm para o FR2 e 0,53mm para o FR3. A caracterização dos filtros e do meio filtrante será descrita a seguir.
Figura 11 - Sistemas de filtros lentos
Fonte: Do autor (2015).
Os três filtros lentos retrolaváveis têm como diferença a granulometria do meio filtrante utilizado em cada um deles, sendo respectivamente de 0,17mm, 0,30mm e 0,53mm. Os FLR operaram com uma taxa de 4m3/m2.d. Esses filtros foram construídos com tubos de PVC de esgoto DN 100 mm e as conexões necessárias também foram de tubos de PVC de
esgoto soldável DN 20 mm, entretanto, devido à utilização da retrolavagem como limpeza e, consequentemente a expansão do meio filtrante para se efetuar limpeza, foram utilizados reservatórios de carga hidráulica na fluidificação do meio filtrante. Os parâmetros construtivos dos FLR podem ser observados na tabela 3, assim como uma esquematização do FLR na figura 12.
Tabela 3 - Parâmetros construtivos dos FLR
Parâmetros Construtivos Alturas (m)
Camada suporte 0,25
Meio filtrante 0,4
Expansão máxima 0,25
Carga hidráulica máxima para retrolavagem 0,65 Carga hidráulica máxima para filtração 1
Segurança 0,15
Total 2,7
Figura 12 - Esquematização dos FLR
Fonte: Souza, (2012).
4.3.1 Limpeza dos filtros lentos
Nos FLR’s, o sistema de retrolavagem era realizado após o termino da carreira de filtração. Entretanto, devido à diferença no diâmetro efetivo dos meios filtrantes, cada filtro tinha um tempo de carreira de filtração diferente e também diferentes velocidades para a realização da retrolavagem, como mostrado na tabela 4. A areia I corresponde ao FR1, a areia II ao FR2 e areia 3 ao FR3.
Tabela 4 - Característica do meio filtrante e da retrolavagem Areia Diâmetro efetivo (mm) Perda de carga no meio fluidificado (cm) Velocidade mínima de aproximação para fluidificação (m/min) Velocidade de aproximação para expansão de 25% (m/min) Areia I Areia II Areia III 0,17 0,3 0,53 32 33 33 0,15 0,19 0,6 0,19 0,26 0,92 Fonte: Adaptado de Souza, (2012).
4.4 METODOLOGIA E COLETAS PARA AS ANÁLISES REALIZADAS
A coleta nos FLR foi realizada sempre um dia após a retrolavagem, uma vez que os filtros necessitavam de oito horas de recuperação após a limpeza para voltar a operar com boa qualidade. As coletas foram realizadas no mês de outubro nos dias 9, 15 e 23 respectivamente. Dessa forma, foram realizadas 3 coletas de água bruta e 12 amostra de água filtrada pelo piloto de FLR e pela ETA. Como os filtros ficavam parados por um dia após a limpeza, eram descartados os cinco primeiros minutos de água filtrada, para então se realizar a coleta.
Por sua vez, a coleta da água tratada na ETA foi realizada na sala de operação, local onde o operador monitora, em intervalos definidos, a água após o tratamento. A água bruta foi coletada na própria ETA antes de receber o coagulante como apresentado na figura 13.
Figura 13 - Coleta da água Bruta
Fonte: Do autor (2015).
Após as coletas foram realizadas as análises de turbidez, cor aparente e contagem de algas, estas metodologias de análises são descritas a seguir.
4.4.1 Metodologia contagem de algas
Após a coleta da amostra de água, uma solução chamada LUGOL é aplicada para que as cianobactérias presentes na amostra sejam preservadas. Para a realização da contagem das algas, utiliza-se a câmara de Sedgwick-Rafter. Essa câmara é utilizada na contagem de microorganismos invisíveis a olho nú, pois suas as células são divididas em 1000 milímetros cúbicos. A câmara de Sedgwick-Rafter pode ser visualizada na figura 14.
Figura 14 - Câmara de Sedgwick-Rafter
Assim, a contagem de algas é realizada da seguinte maneira: com o auxílio de uma pipeta de Pasteur, coloca-se 1 mm da amostra preservada na câmara de Sedgwick-Rafter e uma lamínula em cima desta. Após esta etapa, é feita a contagem de 10 células da câmara com o auxílio do microscópio óptico BX40 (Figura 15), multiplica-se por 10.000 o resultado obtido para a estimativa do número total de indivíduos (SANT’ANNA, 2006).
Figura 15 - Microscópio óptico BX40
Fonte: Do autor, (2015).
4.4.2 Metodologia turbidez e cor aparente
Para a determinação da turbidez foi utilizado o Turbidímetro HACH 2100P; já para a obtenção da cor aparente, o espectrofotômetro HACH DR/2010. O resultado obtido com
auxílio dos aparelhos será apresentado e discutido posteriormente. Em ambos os processos, o procedimento foi realizado da mesma maneira: a amostra era agitada colocando 10 ml da amostra original em um cubeta de quartzo, iniciando o processo de análise. Nas figuras 16 e 17 podem ser observados os aparelhos utilizados para análise de turbidez e cor aparente.
Figura 16 - Turbidimetro HACH 2100P
Fonte: Do autor (2015).
Figura 17 - Espectrofotômetro HACH DR/2010
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES
Neste capítulo serão apresentados os resultados e discussões do estudo realizado. Os resultados serão apresentados em duas etapas, a primeira referente aos resultados de turbidez e cor aparente encontrado nas análises e a segunda referente à contagem de indivíduos da espécie Cylindrospermopsis raciborskii. Cabe ressaltar que a comparação foi feita entre um sistema piloto (filtração lenta) e uma estação de água em funcionamento (filtração rápida), determinante para obtenção dos resultados que serão apresentados a seguir.
5.1 REMOÇÃO DE TURBIDEZ E COR APARENTE
No presente trabalho foi possível observar que a técnica e o meio filtrante utilizado são determinantes na análise dos parâmetros físicos. Por meio das análises foi possível perceber que a diferença entre a granulometria dos meio filtrantes e a técnica de tratamento empregada obteve resultados diferentes para turbidez como pode ser observado na figura 18.
Figura 18 - Valores de turbidez encontrados na água bruta e após o tratamento
FR1 FR2 FR3 ETA AB 0 1 2 3 4 Coleta 0 2 4 6 8 10 12 T u rb id e z (u T )
Notas: FR1 (filtro retrolavável 1), FR2 (filtro retrolavável 2), FR3 (filtro retrolavável 3), ETA (filtro rápido ETA), AB (água bruta).
Segundo Di Bernardo e Dantas (2005), para escolha da filtração lenta como técnica de tratamento, a água bruta deve conter 100% das amostras com turbidez menor que 15 uT, 95%
menor que 10 uT e 90% das vezes menor ou igual a 5 uT. Por sua vez, para a filtração rápida, o mesmo autor cita que, 100% das amostras devem conter turbidez menor que 30 uT, 95% menor que 25 uT, e 90% das amostras menor que 10 uT. Devido ao baixo número de análises realizadas, não se pode concluir que ambos os tratamento não são indicados para este tipo de manancial, entretanto os resultados prévios encontrados mostram estes valores fora dos indicados pela literatura para utilização destas técnicas. Após as análises, foram analisados os valores de turbidez frente à técnica de tratamento empregada, como pode ser visualizado na tabela 5.
Tabela 5 - Redução da turbidez por meio das técnicas de filtração
AB (uT) FR1 (uT) FR2 (uT) FR3 (uT) ETA (uT)
10,7 1,61 (84,9%) 1 (90,6%) 1,66 (84,5%) 2,77 (74,1%)
8,14 2,45 (69,9%) 1,06 (86,9%) 2,05 (74,8%) 2,75 (66,2%)
8,74 1,54 (82,4%) 1,38 (84,2%) 1,18 (86,5%) 2,56 (70,7%)
Notas: FR1 (filtro retrolavável 1), FR2 (filtro retrolavável 2), FR3 (filtro retrolavável 3), ETA (filtro rápido ETA), AB (água bruta).
Analisando a tabela 5 é possível perceber que os melhores valores de redução da turbidez foram obtidos pelo FR2 com 90,6% e 86,9%, dando indícios de ser o meio filtrante mais indicado. O resultado com menor redução de turbidez foi proveniente do filtro rápido da ETA com valor de 66,2%. A baixa taxa de redução atingida por esse sistema é preocupante, uma vez que esta água é destinada aos moradores do sul da ilha de Florianópolis fora dos valores estabelecidos pela portaria vigente. Segundo a Portaria 2914, de 2011, do Ministério da Saúde, as águas tratadas por filtração rápida devem possuir turbidez abaixo de 0,5 uT em 95% das amostras. Já, as água tratadas por filtração lenta devem ter turbidez abaixo de 1,0 uT em 95% das amostras.
Segundo Pizzolatti (2014), outro fator que pode ter contribuído para os resultados encontrados nos filtros lentos fora do valor estipulado pela norma, pode ser devido à influência do processo de retrolavagem. A limpeza por meio da retrolavagem pode estar associada à remoção por carregamento do material fino no decorrer das operações de limpeza.
Esse material mais fino poderia contribuir para melhorar o tratamento, servindo de coletores adicionais para retenção de partículas nesse tipo de filtro.
Obviamente um estudo mais aprofundado deve ser realizado no local para a indicação de um tratamento adequado as condições da água bruta utilizada, porém estes resultados prévios levam a conclusão que nenhuma das tecnologias utilizadas é adequada para obtenção de água com boa qualidade a potabilização. Dessa maneira um pré-tratamento adicional ou outro tratamento pode solucionar este problema.
Por meio das análises também foi possível perceber a influência da granulometria dos meio filtrantes e a técnica de tratamento empregada na redução da cor aparente, como pode ser observado na figura 19.
Figura 19 - Valores da cor aparente encontrados na água bruta e após o tratamento em unidade Hazen FR1 FR2 FR3 ETA AB 0 1 2 3 4 Coleta 0 20 40 60 80 100 120 140 160 C o r a p a re n te (u H )
Notas: FR1 (filtro retrolavável 1), FR2 (filtro retrolavável 2), FR3 (filtro retrolavável 3), ETA (filtro rápido ETA), AB (água bruta).
Por meio da figura 19, é possível perceber que todas as amostras da água bruta apresentaram valores superior a 100 uH. Segundo a Portaria 2914, de 2011 do Ministério da Saúde, o valor da cor aparente deve estar abaixo de 15 uH após receber o tratamento. Dessa maneira podemos concluir que nenhuma das tecnologias atingiu essa exigência, como pode ser observado na tabela 6.
Tabela 6 - Redução da cor aparente por meio das técnicas de filtração em unidade Hazen
AB (uH) FR1 (uH) FR2 (uH) FR3 (uH) ETA (uH)
136 36 (73,5%) 40 (70,6%) 38 (72,1%) 43 (74,1%) 139 32 (76,9%) 31 (77,7%) 46 (66,9%) 58 (58,3%) 105 15 (85,7%) 14 (86,6%) 10 (90,4%) 15 (85,7%)
Notas: FR1 (filtro retrolavável 1), FR2 (filtro retrolavável 2), FR3 (filtro retrolavável 3), ETA (filtro rápido ETA), AB (água bruta).
Analisando a tabela 6, podemos perceber que os maiores valores de redução foram encontrados no FR2 e FR3, 86,6% e 90,4% respectivamente. Novamente o resultado de redução mais baixo, 58,3% foi proveniente do filtro rápido da ETA. Apesar do alto percentual de redução da cor aparente, nenhuma das tecnologias atendeu o mínimo de 15 uH estipulado pela legislação, dessa maneira não sendo tecnologias indicadas a esse tipo de manancial.
5.2 REMOÇÃO DE CIANOBACTÉRIAS
Assim como nas análises de turbidez e cor aparente, a remoção de algas apresentou diferentes resultados de remoção nas tecnologias utilizadas. Dessa maneira pode ser confirmado que o meio filtrante e o tipo de filtração utilizado são responsáveis pela qualidade da água produzida. Por meio da figura 20 pode-se perceber a grande quantidade de algas da espécie Cylindrospermopsis raciborskii e os diferentes valores nas distintas concepções.
Figura 20 - Valores de indivíduos encontrados na água bruta e após o tratamento AB ETA FR1 FR2 FR3 0 1 2 3 4 Coleta 0 10 20 30 40 50 N ú mero de indi v íd uo s
*As unidades são referentes em (Cél/ml) x 104
Por meio da figura 20 pode se observar que os resultados obtidos não são ideais e segundo a portaria 2914, devem ser analisados semanalmente. A água proveniente da ETA apresentou os piores resultados de remoção de cianobactérias. Isso pode acontecer devido ao fato da alga colmatar rapidamente a parte superficial do filtro, não deixando ocorrer o fenômeno de filtração em profundidade, mecanismo específico desse tipo de filtro. Dessa maneira a filtração direta não é indicada para mananciais que possuam essa especificidade. Por meio da tabela 7 pode se observar os valores de remoção de algas para cada tipo de tecnologia empregada no tratamento.
Tabela 7 - Remoção de cianobactérias por meio das técnicas de filtração
AB FR1 FR2 FR3 ETA
44,9 1,3 (97,1%) 2 (95,5%) 3,8 (91,5%) 4,2 (90,6%) 37,5 1,2 (96,8%) 1,3 (96,5%) 3,9 (89,6%) 8,2 (78,1%)
15,6 0,4 (97,4%) 0,6 (96,1%) 2,6 (83,3%) 3,9 (75%) *As unidades são referentes em (Cél/ml) x 104
Por meio da tabela 7 é possível perceber que os melhores valores de redução encontrados foram provenientes do filtro lento FR1, 97,4% e 97,1%. Uma provável explicação para esse fato é a utilização de um meio filtrante de granulometria mais fina, podendo esse meio filtrante em questão ser o mais indicado na remoção desse tipo de indivíduos. Os resultados de redução encontrados para a filtração lenta foram semelhantes aos encontrados por Pereira et al. (2012), os quais alcançaram valores de até 97% utilizando a filtração lenta como tratamento para água bruta com concentração de cianobactéria da ordem de 105 células/mL. Por sua vez os valores de redução mais baixos foram provenientes da ETA. Uma possível explicação é que o meio filtrante de maior granulometria utilizado por essa tecnologia não é indicado para um manancial com essa característica. Dessa forma existe a necessidade de inserção de um novo tratamento ou outra tecnologia para a potabilização da água proveniente da Lagoa do Peri.
6 CONCLUSÃO
As tecnologias de tratamento de água são indispensáveis na obtenção de água com qualidade que não ofereça riscos a saúde humana. Por meio das análises foi possível perceber que a alteração no tipo de filtração e uso de diferentes meio filtrantes tem forte influência no tratamento da água bruta. Dessa maneira, a escolha de técnica de filtração e de um meio filtrante adequado deve ser estudada com cuidado para escolha de um tratamento as características do manancial utilizado.
Por meio das análises, foi possível verificar que apesar da alta porcentagem de redução para turbidez e cor aparente em alguma das análises, estes parâmetros não atingiram os valores mínimos estabelecidos pela Portaria 2914 de 2011 do Ministério da saúde, confirmando que as tecnologias não são apropriadas para o manancial local. Também foi possível perceber que a filtração lenta obteve resultados de remoção melhor frente à filtração direta descendente utilizada pela ETA Lagoa do Peri, em todas as análises aplicadas.
Segundo Di Bernardo e Dantas (2005), as técnicas de filtração lenta e filtração rápida, são indicadas para águas com baixa turbidez e cor aparente, não podendo ser utilizado para o manancial em questão. Além do manancial da Lagoa do Peri não apresentar características como baixa turbidez e cor aparente, possui a presença da alga Cylindrospermopsis
raciborskii, espécie invasora geralmente encontrada em países com clima tropical, que exige a
aplicação de técnicas diferentes as citadas para a sua remoção. Esta afirmação pode ser verificada por meio das análises da água após filtração, que apesar de obterem um bom percentual de redução para a presença de algas, os valores encontrados estavam fora dos exigidos pela norma vigente.
Dessa maneira, o presente trabalho de conclusão de curso teve por finalidade a comparação entre duas técnicas de filtração comumente aplicadas no tratamento de água. Apesar do pouco número de amostras coletadas, pode-se verificar que ambas as tecnologias não são indicadas para a água bruta utilizada, devido aos altos valores de turbidez e cor aparente além da presença da alga Cylindrospermopsis raciborskii encontrada no manancial local. Assim, existe a necessidade de um estudo mais completo para indicação de um tratamento adequado às características e especificidades do local.
7 RECOMENDAÇÕES
O autor sugere que mais amostras sejam obtidas em uma futura continuação da proposta iniciada neste trabalho para concretizar os resultados preliminares encontrados.
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