Avaliação do tratamento de água por filtração rápida descendente com uso de areia de britagem – remoção de turbidez e de indicadores bacterianos

Abstract

O objetivo deste trabalho foi avaliar o tratamento de água para consumo humano por meio da filtração rápida descendente com uso de areia de britagem em diferentes condições de coagulação e qualidade da água afluente aos filtros. Ensaios em escala piloto foram realizados em duas unidades de filtração: uma com areia de britagem e a outra, como unidade de controle, com areia natural de rio (convencional). Ambos os leitos filtrantes foram preparados com granulometria e profundidade de acordo com o especificado em norma da ABNT para filtração rápida com areia natural. Os filtros foram operados simultaneamente com taxas de filtração de 180, 270 e 360 m 3 m -2 d -1 . Ao longo do período de fevereiro de 2019 a março de 2020 foram monitoradas 22 carreiras de filtração, as quais foram caracterizadas em termos de: (i) duração das carreiras; (ii) evolução das perdas de carga; (iii) remoção de turbidez; (iv) índices de filtrabilidade; e (v) remoção de protozoários e bactérias por meio do uso de indicadores microbiológicos. Além disso, foi avaliada a influência do potencial zeta da água decantada no desempenho das carreiras de filtração. Em geral, o filtro de areia de britagem teve desempenho análogo ao filtro de areia convencional em termos de duração da carreira de filtração, perda de carga e turbidez da água filtrada, mesmo em condições operacionais desfavoráveis: turbidez afluente elevada, eventos de floração e taxa de filtração elevada. No período chuvoso, as carreiras de filtração foram mais longas que as do período de estiagem. Em relação a qualidade da água filtrada, os filtros produziram água filtrada com turbidez inferior a 0,50 uT durante a maior parte do tempo de operação. Além disso, os filtros comportaram-se de modo similar na remoção de microrganismos indicadores. Conclui-se que o uso de areia de britagem em filtros rápidos para o tratamento de água para consumo humano é viável como alternativa aos filtros de areia natural de rio, sem desvantagens em termos operacionais e de remoção de turbidez e de microrganismos. Palavras-chave: Tratamento da água. Filtração rápida. Meio filtrante. Areia de britagem. Indicadores microbiológicos.This work aimed at evaluating the treatment of drinking water under different conditions of coagulation and water quality by means of rapid downflow filtration with crushed rock sand. Pilot tests were performed using two filtration units: one with crushed rock sand and the other, as a control unit, with natural river sand (also named as conventional sand). The filter beds of both units were prepared with particle sizes and depth according to the requirements of Brazilian standards for rapid down flow sand filtration. Both filters were operated simultaneously with filtration rates of 180, 240 and 360 m3 m -2 d -1 . From February 2019 to March 2020, 22 filter runs were monitored and characterized for: (i) filter run length; (ii) head losses development; (iii) turbidity removal; (iv) filterability indexes; and (v) removal of protozoa and bacteria using microbial indicators. Also, the influence of the zeta potential of the filters’ influent (settled) water on the performance of the filtration runs was evaluated. In general, the crushed rock sand filter presented as a similar performance as the conventional sand filter in terms of filter run duration, head loss, and turbidity removal, even under unfavorable conditions: high influent water turbidity, algal bloom, and high filtration flow rate Filter runs in the rainy season, were longer than those in the dry season. Both filters produced filtered water with turbidity below 0.50 NTU during most of the time. Further, the filters presented similar performance with regards to removal of microbial indicators. It is concluded that the use of crushed rock sand in rapid filters for drinking water treatment as an alternative to filters with natural river sand is feasible, without disadvantages, operational wise and in terms of turbidity and microorganisms removal efficiencies. Keywords: Drinking water treatment. Rapid filtration. Filter bed media. Crushed rock sand. Microbiological indicators.