Artigo Técnico - Filtros de Areia

7/31/2019 Artigo Tcnico - Filtros de Areia

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engenhar ia sani tr ia e ambienta l 257

AAAAARTIGORTIGORTIGORTIGORTIGO TTTTTCNICOCNICOCNICOCNICOCNICO

AVALIAODAINFLUNCIADEPARMETROSDEPROJETOEDASCARACTERSTICASDAGUABRUTANOCOMPORTAMENTODE

FILTROSLENTOSDEAREIA

EVA L U A T IO N O F T H E I N F L U E N C E O F PRO C ESS PARAMETERS A N D RA W W A T E RC H A R A C T E R I S T I C S O N T H E PERFO RM A N C E O F SLO W SA N D FILTRATIO N .

NEYALBERTMURTHA

Engenheiro Civil, M estre em Saneament o, M eio Ambiente e Recursos Hdricos. Engenheiro da SecretariaN acional de Recursos H dricos.

LO HELLER

Engenh eiro Civil, Dou tor em Ep idemiologia, Professor Adjunto do D epartamento d e Engenharia Sanitria e Amb iental daUniversidade Federal de M inas Gerais

Recebido: 26/ 12/ 02 Aceito: 10/ 06/ 03

RESUMO

Este trabalho resulta de experimento con duzido em escala pilotocom filtros lentos de areia, testando d iferentes taxas de filtrao edois sent idos de fluxo. O s resultados indicaram qu e (i) a filtraolenta apresenta excelente desempenho na remoo de Escherichiacoli; (ii) a remoo de coliform es totais atinge de 2 a 3 log; (iii) aremoo mediana de cor verdadeira variou entre 35 % e 52% ,(iv) a turbidez efluent e mostrou-se consistentem ente inferior a2 U N T, com valor mdio inferior a 1 UN T; (v) a remoo deimpu rezas e bactrias ocorre predom inantem ente nos 30 cent-

met ros iniciais do leito filtrante; (vi) o filtro lento ascenden tepod e trabalhar por perodos superiores a 3 meses, sem significa-tiva perda de carga ou deteriorao da qu alidade da gua tratada,sendo conveniente que se prossigam pesquisas sobre essa tecnologiade tratamento. A filtrao lenta apresent a, para as variveis avali-adas, indicadores de eficincia que a credenciam como alternati-va segura de potab ilizao da gua.

PALAVRAS-CHAVE: Filtrao, filtro len to de areia, filtraoascendente, tr atamento de gua, tu rbidez, bactrias

ABSTRACT

T his work results of pilot scale experiments led w ith slow sand filters,operating with different filtration rates and two different flowdirections. T he results in dicate: (i) th e slow sand filtration presentsexcellent perform ance forEscherichia coli removal, (ii) total coliform sremoval reaches from 2 to 3-log; (iii) t he m edian rem oval of truecolor ranged 35% to 52% ; (iv) the effluent turbidity w as consistentlybelow 2 N T U , with an average below 1 N T U ; (v) the solids andbacterial rem oval occurred on t he first 3 0 cm of the filter bed; (vi) theupfow filter can w ork for m ore than 3 m onths, w ithout significant

head loss or deterioration of treated water quality, indicating theconven ience of cont in ui ng researches abou t the process. Slow sandfil trat ion shows hi gh efficiency, regardin g the stud ied w ater quali tyindicators, supporting its use as a reliable solution for drinkingwater treatm ent.

KEYWORD S: Filtration, slow sand filter, upfow filters, watertreatm ent, t urbidi ty, b acteria

INTRODUO

Apesar de haver registros hindusdetcnicas de tratamento de gua datadosde 4.000 a.C ., largamente reconhecidoque os ltim os dois sculos foram os quedeterminaram os mais significativos avan-os nesta rea (Hall & D ietrich, 2000). Apreocu pao original com aspectos est-ticos como in dicadores da qualidade dagua foi respon dida, n o incio do sculoXIX, com avanos nas tcnicas de filtra-o que resultaram n o surgimento da fil-trao lenta.

A filtrao lenta em areia, estabele-cida a partir da analogia com a percolao

natu ral das guas atravs do solo, o rigi-nou-se na Gr-Bretanha e consiste de leito

de areia suportado por camada de seixosrolados e sistema de drenagem. Por ser umprocesso de purificao extremamentesimp les e eficiente, difund iu-se muito ra-pidamente pela Europa e Amrica. Entre-tanto , sua expanso foi refreada pelo d e-senvolvimen to d e out ras tcnicas de tra-tamento e pela deteriorao da qualidadeda gua dos manan ciais, j que tem a suaaplicabilidade limitada pelas caractersti-cas fsico-qu micas das guas bru tas.

Aind a na segunda metade do scu-lo XIX, foram adotadas unidades comcoagulao e filtrao rp ida. Tambm

nesta poca, o desenvolvimento damicrobiologia resultou em avanos na rea

da desinfeco, completando o conjuntode operaes de tratamen to qu e pratica-mente tornou-se hegemnico no meiotcnico ao longo do sculo XX, em siste-mas que ob jetiva a remoo de turbidez ebactrias.

A filtrao lenta em areia tem sidoindicada pela literatura especializada comoalternativa de largo potencial de aplicabi-lidade, especialmente em pequenas co-mu nidades de pases em desenvolvimen-to. So atribu das a esta tcnica caracters-ticas como facilidade operacional, baixoscustos de implantao e operao e gran-

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M ur tha , N . A . & H e l le r , L .

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CNICO de eficincia na rem oo de slidos e or-

ganismos patogn icos. A Figura 1 ilustraum a unidade.

Apesar dos registros de sua ut iliza-o tanto em pases em d esenvolvimen -to, como C olmbia e nd ia, quan to empases desenvolvidos, como H olanda, In -glaterra e Estado s Un idos, e apesar das

condies climatolgicas favorveis e ain-da de sua adequ ao realidade scio-econm ica do pas, paradoxalmente a tc-nica de filtrao lenta no Brasil tem sidopreterida em relao aos processos con -vencionais de tratamento. N as ltimas trsdcadas, mesmo que o processo pudesseconstituir soluo apropriada em diver-sas aplicaes no pas, especialmente emcomunidades menores onde o manancialse manteve razoavelmente preservado, asubstituio tecnolgica reprimiu seuemprego no pas, resultando, alm da

implantao de solues menos adequ a-das, em prejuzo p ara o prp rio desen-volvimento e aperfeioament o d a tecno-logia, em termos nacionais (D i Bernardo,Brando, H eller, 1999 ).

Especial interesse pela filtrao len-ta foi suscitado nos Estados Un idos comas revises das no rmas para tratamen tode guas superficiais e de qu alidade dagua para consumo hum ano, em vista dapreocupao com a remoo de cistos deGiardia e de oocistos de Cryptosporidium .Em n vel nacional, a adoo do processopode ter obtido um impu lso com a edi-

o da Portaria 1469/ 200 0 do M inist-rio da Sade, que: (i) determina a necessi-dade do p rocesso de filtrao para guasoriund as de manan ciais superficiais des-

F igura 1 - F il t r o lento convenc iona l (adapt ado de Pyper & Logsdon, 1991)

tinadas ao consum o human o; (ii) defineum padro de turbidez mais tolerantepara guas tratadas pela filtrao lenta(2 UT em 95% das amostras) do quepara processos com filtrao rpida (1 UTem 95% d as amostras); (iii) recomen da aidentificao de cistos de Giardia e d eoocistos de Cryptosporidium, visando um a

meta d e ausncia destes microrganismos.Observa-se que, de certa forma, h umimp lcito reconh ecimento d a eficinciamicrobiolgica do processo.

Em todo o m und o tem se renovadoo in teresse pelo potencial de ut ilizao doprocesso, especialmente para pequenascomu nidades rurais, ainda qu e seja um atcnica tamb m adot ada como p rocessode tratament o em grandes cidades euro-pias (Di Bernardo, Brando, Heller,199 9). H que se ressaltar que a po ssibi-lidade de supresso de organismos

patogn icos por m eios nat urais e a sim-plicidade operacional cont ribuem para asustent abilidade d e pequ enos sistemas ecomp atibilizao com pr incpios natura-listas.

D entre as variantes dos filtros lentos,podem-se citar os filtros lentos de fluxodescendente - ou convencionais -, os fil-tros lentos de fluxo ascendente (Figura 2),e os filtros lentos dinm icos, este em geralutilizado como uma etapa da filtrao emm ltipla etapa, antecedendo os pr-filtros,que por sua vez antecedem os filtros lentos(Di Bernardo, Brando, H eller, 1999). N o

presente trabalho avaliado somente odesemp enho dos filtros lentos convencio-nais e dos ascendentes.

O filtro lento d e fluxo ascendent e,

or iginado em Greenock, Escc ia(Grinp lastch, 1972 ), tem sido utilizadonaquele pas, especialmente aps a Segun-da G uerra M un dial. Co nsiste em umtanqu e em qu e so d ispostas camadas debrita fina e areia, no qual a gua intro du zida atravs de dren os e ascendeat a parte superior, onde coletada (Va-

lencia, 1981 ). N esta modalidade, h umpredom nio de mecanismos de adernciae transpor te sobre os biolgicos (Costa,1980).

Foi desenvolvido a partir d a combi-nao dos prin cpios da pr-filtrao noleito d e pedregulho e da filtrao ascen-dente em areia, havendo registros de bon sresultados, notadamente na remoobacteriana. As taxas de filtrao e granu-lometria do m eio filtrant e so similares sdo filtro lento convencional. A espessu-ra do leito, n o entant o, pod e chegar at

0,70m, pelo fato de sua limp eza ser feitapor d escarga de fund o, diferentem enteda raspagem n o convencional.

Esta modalidade de filtrao noconseguiu se disseminar como a mod ali-dade convencional, resultando numaexiguidade da literatura tcnica e naprevalncia de algum as dvidas quanto aaspectos operacionais. Segundo Valencia(198 1), estudos mais comp lexos so ne-cessrios sobre esses tipos de un idades parapod er avaliar de melhor forma seu com-portamento. Ressalte-se a necessidade demelhor avaliao sobre o com portam en-

to d o leito filtrante aps ser subm etido adiversas limp ezas por descarga de fundo.

O atual pouco uso dos filtros lentosde fluxo ascendent e, no entant o, ocorreu

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Figura 2 - Fi l t r o lento de f luxo ascendent e (adapt ado de Valenc ia , 1981 )

200 mm , com orifcios laterais ao longo doleito filtrante para amostragens e leituraspiezomtricas, conforme ilustra a Figura 4 .

A gua bru ta era captada da rede dedistribuio pblica do municpio deBelo H orizonte, sendo removido seu clo-ro residual por m eio de unid ades de fil-trao em carvo ativado, com m onitora-mento regular. Na gua d eclorada, eramdosados esgotos sanitrios, provindos dointerceptor d o Ribeiro Arrudas, para re-presentar b actrias, e argila e infuso defolhas de mate, para representar respecti-vamente a presena de slidos suspensose dissolvidos. Antes de ser recalcada at osfiltros, a gua bru ta passava por u ma cai-xa de reteno de slidos sedim entveis,para impedir que slidos de largas dimen-ses aflussem aos filtros, simulando as-sim, com mais propriedade, as guas pro-venientes de m ananciais superficiais.

O programa de mon itoramento ex-perimental compreendeu a coleta de amos-tras de afluent es e efluentes a cada do is

dias, procedendo-se anlise de turb idez,cor aparente, cor verdadeira, E. coli,coliformes totais, pH e temperatura . Tam-bm a cada dois dias era efetuada a leiturapiezomtrica dos filtros. Ao longo do lei-to filtran te as anlises foram efetuadas se-manalmente, mon itorando turb idez, coraparente, E. coli e coliformes totais.

RESULTADOS

A seguir so apresentados os princi-pais resultados do experimento, segund oos parmetros analisados, o qual, de for-

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sem qu e tivessem sido d ivulgadas sufici-entes e consistentes anlises sobre suainviabilidade. O presente t rabalho notem a pretenso de ser conclusivo em re-lao a esta questo, mas busca fomentara discusso, luz de dados experimen-tais, aind a que limitados, e referncias daliteratura especializada.

O experimento, conduzido no D e-partamento de Engenharia Sanitria eAmbiental da Un iversidade Federal deM inas Gerais, entre outubro d e 1997 efevereiro de 199 8, ob jetivou, atr avs daanlise do desempen ho d e filtros pilotode fluxo descenden te e ascenden te, ava-liar padres de com portam ento dessasmodalidades de filtrao, em relao a in-dicadores fsico-qu micos e bacteriolgi-cos, durao de carreira e mecanismos depurificao, discutindo criticamente assuas vantagens e limitaes.

METODOLOGIA

Foram utilizadas no experimentoquatro un idades piloto, send o trs delasdescendent es e uma ascendente, d ora-vante d enom inados Filtros 1, 2, 3 e 4,que foram operados com taxas de filtra-o iguais a 7,2; 4,7; 2,3 e 2,3 m 3/m 2.dia,respectivamente. A Figura 3 ilustra o es-quema de fun cionamento do aparato ex-perimental utilizado.

A camada filtrante teve espessura de0,75 m, d imetro efetivo igual a 0,25 m me coeficient e de desuniform idade igual a2,4. O s filtros piloto foram construdos emacrlico, sendo o dimetro interno igual a

ma geral, possibilitou avaliar de formacomparativa e mu ito abrangente o de-sempenho das instalaes.

Turbidez

A eficincia da filtrao lenta na re-moo da tu rbidez foi avaliada conside-rando variveis como t urb idez afluent e,taxas de filtrao, durao da carreira, pro-fund idade do leito filtrante, do sentidode fluxo e, m ais especificamen te para ofiltro ascendente, reduo da turbidez nacamada suporte.

O resultado global pode ser conside-rado satisfatrio, sendo a performance dofiltro ascendente superior do filtro 3 einferior dos demais filtros descendentes,conform e pode-se visualizar na Figura 5 .

Os histogramas relativos aos valores daturbidez efluente indicam a p redominnciade valores entre 0,5 e 1,0 UNT para osfiltros 1, 2 e 4 e entre 1,0 e 1,5 UN T para oFiltro 3, nesse aspecto caracterizando um pior

desempenho em relao aos demais filtros.A remoo de turbidez ocorre pre-dom inantemente nos 10 centmetros ini-ciais do leito filtrant e, ond e se concen-tram os mecanismos de reteno de sli-dos em suspenso. O bserva-se da Figura6 qu e a tu rbidez para os filtros descen-den tes (F1) ch ega a valores inferiores a0,5 U N T j a 10 cm da superfcie, osci-land o um p ouco at o final do leito. Ocomportam ento do Filtro 1 represen-tativo dos demais filtros descendentes.

Tambm no fi l t ro ascendentepode-se observar que a remoo de

Aval iao de f i l t ros lentos de areia

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Figura 5 - Turb idez e f luente dos f i lt r os p i lo to

tu rbidez ocorre at os 15 cm in iciais dacamada filtrante, sendo b astante pron un-ciada a remoo na camada suporte.N ota-se aind a que a turbidez j chega aoleito filtrante (altura 0) com valor prxi-mo 0,5 UN T. A camada suporte, dessaforma cump re uma fun o similar deum pr-filtro de fluxo ascendente. Istoconfere ao filtro de fluxo ascendent e um atima capacidade de amorteciment o depicos de turbidez, fun cionando ininter-rup tamente por mais de trs meses, sem

perda de carga e deteriorao da qualida-de do efluent e significativas.

Bellamy et al. (1985 a) relatam umsensvel decaimento dos valores deturb idez da gua filtrada medida qu ese processa o amadurecimento d os filtros.Esta tendncia confirmou-se nas anlisesda variao da turbidez efluente com adurao das carreiras. A Figura 7 ilustraesta tend ncia para o Filtro 2 . O decai-mento da turb idez ntido ao longo dascarreiras, o q ue p ode ser explicado pelaformao de um a camada de slidos com

reduzido dimetro, alm de um biofilme,na superfcie superior da camada filtrante,que por sua vez incrementa a remoodos slidos suspensos.

A pesqu isa avaliou aind a um a hi-pottica relao entre os valores deturb idez afluente e efluent e. O s resulta-dos foram sub metidos a anlises de qu iquadrado (teste de Yates corrigido), e de-monstraram no haver significativa cor-relao entre turbidez afluente e efluente.Elevaes, mesmo que bruscas, deturbidez afluen te no acarretaram varia-es na qu alidade do efluente, sugerin-

do um a expressiva capacidade de amor-tecimento do processo.

A Figura 8 retrata o p rocesso de lim-peza do leito filtrante, com a remoo doschmutzdecke, na qual pod e-se consta-tar a natu reza delgada desta camad a. Omonitoramento da perda de carga nosfiltros indicou que ela ocorre predomi-nant emente n os 5 cm iniciais do leitofiltrante, chegando a responder por 95 %da perd a de carga tot al no final das car-reiras de filtrao.

Cor aparente

A variao da cor aparente em rela-o profundidade do leito filtrante apre-sentou comportam ento anlogo ao veri-ficado para turbidez, tendo sido obser-vado um decaimento r pido de seus va-lores at os 15 cm iniciais do leito filtrante,a partir de ond e apenas pequenas oscila-es foram verificadas. Em relao ao fil-tro ascendente, n otou-se que a reduode cor aparente ocorre predominante-

mente no leito suporte.Nos grficos da Figura 9, pode-seobservar que o comportamento dos filtrospiloto na remoo da cor aparente foi bas-tante similar. O s testes estatsticos de regres-so linear mltipla no indicaram significa-tiva correlao entre taxa de filtrao e efici-ncia; entre sentido de fluxo e eficincia, eentre cor aparente afluente e efluente.

O s resultados indicam u ma efici-ncia de aproximadamente 45% para afaixa de cor aparen te afluen te inferior a30 PtC o, faixa de int eresse para a filtra-o lenta sem p r-tratament o.

Cor verdadeira

A Figura 10 apresenta os valores decor verdadeira afluente e efluent e e suge-re um a eficincia sup erior para os filtros3 e 4, que operaram com menores taxas emais longas carreiras de filtrao. Perce-bem-se valores mais reduzidos em rela-o s medianas e uma m aior hom oge-neidade dos resultados, vez que os quartisintermedirios compreenderam faixasmenos amplas que nos demais filtros.

A anlise dos dado s relativos re-moo percentual de cor verdad eira in-dicou que as remoes mdias para os fil-tros-piloto variaram de 28% a 41% , bas-tante coerentes com os dados apresenta-dos pela literatura especializada.

A eficincia na remoo de cor ver-dadeira no parece variar significativa-men te com os nveis afluentes, guardan-do u ma certa proporo entre os nveisafluente e efluen te. Anlises grficas in-dicaram a existncia de uma relao entrecor verdadeira afluen te e efluent e, suge-

rind o po uca oscilao na eficincia dosfiltros, ind ependentem ente da cor ver-dadeira da gua bru ta. Anlises de corre-lao entre os valores do afluente e doefluent e ind icaram p < 0,05 e r = 0,933 ,evidenciando a proporcionalidade entreos valores.

Coliformes totais

Avaliando a remoo de coliformespor meio d a Tabela 1, verifica-se que tan-to em relao media quant o em relao mediana, o Filtro 3 apresentou uma


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Figura 8 - Fi l t ro s-p i lo to du rant e e aps a l impeza - V ista super ior

Fi gu ra 7 - V a r i ao da t u r b i dez a f luen te e e f l uen te do f i l t r o 2 ao l ongo do expe r i m en to

Fi gu ra 6 - Va r i ao da t u rb i dez m d i a em re l ao a p r o fund i dade do l ei t o f i l t r an t e

O bs. F1: D escendentes Ponto 0 = interface entre a camada sobrenadante e o leito filtranteF4: Ascendente Ponto 0 = interface entre a camada suporte e o leito filtrante

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eficincia superior dos demais. Esta me-lhor performan ce deve-se provavelmen-te ao do schmutzdecke, vez que, dadasua baixa taxa de aplicao, a durao desuas carreiras foi maior, proporcionandomaior maturao do leito, send o que nofiltro ascend ente no h formao de umbiofilme no top o do leito. Con forme se

pode inferir dos dados dos filtros 1 e 2,no se verifica significativa relao en treeficincia na remoo de bactrias e taxasde filtrao, como relatado por algunsautores.

Observa-se que a mediana das re-mo es encon tra-se ent re 2 e 3 log paratodo s os filtros, e que o filtro ascendente(4) apresentou u ma m aior homogenei-dade de dados, que pode ser verificadaatravs do seu desvio padro inferior aosdemais. Esta maior hom ogeneidade podeser justificada pela ausncia de perturb a-

es sucessivas oriundas das raspagens nosfiltros de fluxo convencional ou pela maislonga carreira de filtrao, o que con tri-buiria para atenuar a variabilidade dosdados.

A Figura 11 ren e os resultados domonitoram ento d a variao da remoode coliformes totais com a p rofund idadedo leito filtrante, na qual observam-sedecaimentos significativos na contagemde bactrias nas camadas mais sup erfici-ais dos filtros descenden tes, onde predo-min am os processos biolgicos de remo-o. A remoo ocorre predominantemen-

te nos 30 centmetros iniciais para todos osfiltros, indicando que alm d os mecanis-mos biolgicos superficiais atuantes nosfiltros, so tambm significativos mecanis-mos de natureza fsica e biolgica de re-moo bacteriolgica. N ota-se que, apsos 30 centm etros iniciais, ocorrem apenasvariaes pouco significativas em relaoao desempenh o global dos filtros, inferio-res a 0,5 % para tod os os filtros.

Para o Filtro 4 (ascendente), a efici-ncia na remoo d e coliformes no foimuito in ferior verificada para os demais,

mas o decaimento ocorreu predom inan-temente no leito suporte, variando signi-ficativamen te soment e at os 15 cm in i-ciais do leito filtrant e (Figura 11) .

Anlises grficas e estatsticas revela-ram ainda qu e na camada sobrenadantedos filtros convencionais ocorre umadepleo significativa da contagembacteriolgica, chegando ao incio da ca-mada filtrante com uma remoo decoliformes totais superior a 90% . O s da-dos coletados ind icam uma relao ent rea depleo bacteriolgica no sobrenadan tecom o t empo d e deteno hidrulica no

Unidade M dia M edi ana Quart il In ferio r Quart il Superio r Desvi o Pad ro

Filtro 1 2,54 2,36 1,45 4,00 1,36

Filtro 2 2 ,21 2,04 1,38 4,00 1,38

Filtro 3 2,73 2,89 1,84 4,00 1,31

Filtro 4 2,22 2,17 1,73 2,66 1,17

Tabe la 1 - Indicado res estat st ico s da rem o o de co l iform es tota is ( log)

Figura 10 - Co r verdadei r a a f luente e e f luente do s f i l t r os-p i lo to

Fi gu ra 9 - D i st r i bu i o da co r apa ren t e a f l uen te e e f luen te

mesmo. Esta reduo pod e ser possivel-

men te explicada pela com petio biol-gica no topo da camada filtrante e peladeposio de boa parte dos slidossuspensos do sobrenadant e, aos quais seassociam comu mente as bactrias.

Para o filtro ascend ente, este fen-meno ocorre na camada leito suporte que,por meio de m ecanismos anlogos aosverificados em pr-filtros, promove umareduo nos nveis de coliform es. Cab eressaltar que, para concentrao afluen teacima de 2400 N M P/100 ml, o efluentequase sempre apresentava um a contam i-

nao significativa, demon strando u ma

frgil resistncia a picos de contam inao

por coliformes.N a Figura 12, pode-se not ar a ocor-

rncia mais acentu ada de remoo com-pleta de coliformes no Filtro 3 em relaoaos demais filtros, provavelment e devido matu rao do leito, vez que dos filtrosde fluxo descendente este apresentoumaiores carreiras de filtrao.

Escherichia col i

A remoo comp leta destes micror-ganismos foi o resultado m ais observado

no experimento. Pode-se notar qu e no

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pode comprometer as unidades de filtra-o lenta do pon to d e vista da durao da

carreira. A pesquisa corrobora, em funodisto, que o uso de unidades de trata-mento p rvio filtrao em m ltiplas eta-pas - por amortecer picos de turbidez bastante recomendvel, evitando o com-prom etimento t emporal das carreiras defiltrao.

A turb idez efluent e reduz-se com oamadurecimento dos filtros, quan do sepron un ciam tan to os fenm enos de ade-rncia, com seus com plexos processos dereteno, quanto os fenmenos de trans-port e, j que a acomodao de p artculas

no topo do m eio filtrante concorre para aredu o dos espaos intersticiais e para areteno de slidos.

A eficincia na remoo de cor apa-rente com patvel com as citaes naliteratura, tendo variado de 33% a 95%,dependendo da faixa de cor aparenteafluent e aos filtros-pilot o. C ollins etal. (1992 ) report am eficincia varian-do d e 40 a 80% e Visscher (1990) con-sidera um a faixa mais am pla, de 30 a100% .

A remoo percentu al de cor verda-deira alcanou valores mdios para os fil-

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O bs. F1, F2, F3: D escendentes Ponto 0 = interface entre a camada sobrenadante e o leito filtranteF4: Ascenden te Pont o 0 = in ter face en tre a camada suport e e o leit o filt ran te

Fi gu ra 11 - Va r i ao da rem oo de co l if o rm es to t a i s com a p ro fund i dade do l e it o f i l t r an t e

A grande remoo no sobrenadante

pode ser explicada pelo fato de a Escherichiano se reproduzir em ambientes aquticose pela ao de microrganismos predadoresque emergem do leito, especialmenteprotozorios. Estes resultados confirmamestud os conduzidos por Burman e Lewin(1961) na Inglaterra (Haarhoff & Cleasby,1991).

DISCUSSO

D o pon to de vista da qualidade doefluen te, a turbid ez afluen te no pareceser limitante da t ecnologia, n o entan to,

mnimo 80% dos resultados demonstraram aremoo completa (Tabela 2); no mnimo 89%dos resultados apontaram 1 ou menos colniaspor 100 mL e pelo menos 96% dos resultadosapontaram uma contagem inferior a 10 NMP/100 mL

Em relao remoo de Escherichiacoli com a profun didade do leito filtrante,pod e-se verificar pela Figura 13 que a re-moo se d predom inant ement e na ca-mada sobrenadant e, se estendend o at osprimeiros 30 centm etros do leito filtrante,quan do a cont agem desta bactria decaiat praticament e zero.

Pesqu isas conduzidas por Bellamyet al.(1985b), sob clima temperado, con-cluram que entre 48 e 97 centmetros, oincremento na remoo de coliformes da ordem de 2%. Seelaus et al. (1986 )reforam a tese de que a zona de reduobacteriana localiza-se imediatamente sobsuperfcie do filtro, relatando um a remo-o de coliformes superior a 97% para

filtros madu ros, at um a profund idadede 20 centmetros.Os dados obtidos apontam para

um a reduo de coliform es bastante pro-nunciada at os 30 cm iniciais do leitofiltrant e, a partir de onde apenas peque-nas variaes ocorrem, resultados devida-men te respaldados p elas pesquisas cita-das. Essa concluso particularmenteimportante, pois pode subsidiar recomen-daes no sentido d e se reduzir a camadafiltrant e til no projeto de filtros lentos.

N o foi verificada, para os filtros 1 e2, correlao entre as taxas de filtrao e a

tros-piloto entre 28% e 41%, bastantecoerentes com os dados apresentados pelaliteratura, con forme p ode-se verificar naTabela 3. A eficincia no parece variarsignificativamen te com os nveis da corverdadeira da gua bru ta.

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Figura 12 - Var iao da e f i c inc ia em re lao concent ra o de co l ifo rm es na gua brut a

eficincia bacteriolgica, provavelment eporque essa eficincia est mais relaciona-

da ao tempo d e maturao do filtro ques taxas de filtrao.H que se registrar ainda o bom d e-

semp enho do filtro ascendent e, uma vezque este no conta com a form ao doschmutzdecke superficial. O desempenhodo filtro ascend ente ao longo da carreiracaracterizou-se por uma grande disper-so de dados no in cio da operao, esta-bilizando-se em uma faixa mais hom og-nea aps este perodo.

Os resultados experimentais de-monstram um a excelente capacidade deremoo de Escherichia coli, com virtual

eliminao com pleta deste m icrorganis-mo para mais de 80% das amostras. Isso

confirma a eficincia reportada porVisscher e Galvis (1986), que varia entre95 e 99%, freqentemente entre 99 e100% , em u nidades de filtrao lent a.Estes resultados tendem a credenciar afiltrao lent a com o excelente pro cessopara remoo de contaminao fecal. Podeser um aspecto relevante na escolha deprocessos de tratam ento, vez que as agn-cias reguladoras tm recomendado a ado-o da Escherichia coli como padro depotabilidade e indicador biolgico dequalidade de guas para abastecimento.

Com o de amplo conhecimento no

meio tcnico, boa parte da eficincia dosfiltros lentos deve-se a fenm enos fsicos

e biolgicos observados nas camad as su-perficiais do leito filtrant e. O s resultadosrelativos remoo de turb idez, cor apa-rente, coliformes totais e Escherichia coliretratam a evoluo d o p rocesso de pu ri-ficao ao longo do leito filtran te.

Vrios fatores so referenciados comoparmetros de determinao da profundi-dade til dos filtros lentos. No entant o,considera-se que o atendimento em nveissatisfatrios de eficincia para ind icadoresbsicos de potabilidade como os monito-rados no experiment o tradu z a expectati-va de garantir efluentes sanitariamente ade-

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Contagem

efluente(NM P/100 mL)

Nmero de Observaes

Filtro 1 Filtro 2 Filtro 3 Filtro 4

0 90% 86% 80% 85%

1 96% 96% 96% 89%

10 100% 98% 100% 96%

Tabe la 2 - D ist r ibu io da f requnc ia da con tagem de Escherichia col i ef luen te do s f il t ros-pi loto

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quados para un idades de filtrao lenta.N este sentido, os resultados da pesquisasugerem como adequada a faixa de valoresde espessura mn ima de leito filtrante en-tre 40 e 60 cm , j com certa margem d esegurana, uma vez que aps os 30 cminiciais no foram verificadas alteraessignificativamente relevant es nos indica-dores avaliados.

Apesar de no ser um indicador usu-al de pot abilidade, con vm ressaltar queestudos conduzidos por McConnel

(1984) revelaram qu e somente 2% dosvrus que entram na areia permanecem vi-veis no leito, send o que estes ficam reti-dos majoritariamente nos primeiros 35 cmdo leito, o que refora as constataes deseguran a sanitria a partir de espessurassuperiores a 40 cm .

importan te assinalar que, n os fil-tros descend entes, necessrio se preverum a sobre-espessura, para acomodar a pe-ridica operao de raspagem da superf-cie do leito. Esta camada deve serdimensionada de acordo com as previsesde freqncia e espessura das raspagens, as

quais, por sua vez, dependem das caracte-rsticas do leito filtrante e da gua b ruta.

CONCLUSES

A partir dos resultados descritos nocorpo d o trabalho e das consideraes te-ricas efetuadas, conclui-se que:

A remoo de slidos e bactrias,tanto nos filtros de fluxo descendentequanto no ascendent e, ocorre predomi-nant emente n os 30 cm iniciais do leitofiltran te. A part ir da at a extenso res-tante so observadas apenas variaespou co significativas.

A grande eficincia demon stradanos 30 cm in iciais do leito filtrante podeindicar a possibilidade de reduo da suaespessura til (mn ima) para faixas de 40a 60 cm, que, conforme demonstrado,assegura uma eficiente reduo dos n-veis de coliform es totais, Escherichia coli,turb idez e cor aparente.

O s resultados sugerem, em geral,um adequado desempenho da filtrao len-ta na remoo de bactrias. Foi observada

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uma remoo mdia varivel de 2 a 3 log decoliformes totais para os filtros-piloto.

A filtrao lenta constitu i-se emum processo com excelente nd ice de re-moo do grupo Escherichia coli, send ofreqent e a completa remoo.

O filtro d e fluxo ascendente apre-sent ou desempenho superior ao verifica-do para os filtros descendent es, em rela-o remoo de cor verdadeira e aparen-te.

O filtro d e fluxo ascendente apre-sentou uma eficincia na remoo decoliformes totais, Escherichia coli eturb idez pouco inferior verificada paraos filtros de fluxo descend ent e.

A remoo med iana de cor ver-dadeira variou para os filtros-piloto en-tre 35% e 52% , sendo ligeiramente m aiselevada para os filtro s com menor es ta-xas de filtrao. H que se ressaltar que aamplitude de variao da eficincia bastant e alta, especialment e para os fil-tros de maior taxa.

A filtrao lenta apresenta um aelevada eficincia na remoo de slidos

F igura 13. Remo o de Escher ich ia co l i (m ed i ana ) em re l ao p ro fund i dade do l e it o f i l t r an t e

O bs. F1, F2, F3: D escendentes Ponto 0 = interface entre a camada sobrenadante e o leito filtranteF4 : Ascen den te Po nto 0 = in ter face en tre a cam ad a su por te e o leit o filt ran te

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coloidais e em suspenso, m edidos peloparmetro turbidez. O s valores efluentesapresent aram-se consistent ement e infe-riores a 1,0 UN T e quase totalmente in-feriores a 2,0 U N T. Con clui-se pela suaadequao ao consumo h um ano, consi-derando os guia da O M S e a Portaria1469 /20 00 do M inistrio da Sade.

A eficincia na remo o de tu r-bidez aument a com o d ecorrer das car-reiras de filtrao.

O filtro de fluxo ascendente de-monstrou uma tima capacidade deamortecimento de picos de turb idez,funcionando ininterruptamente pormais de t rs meses, sem perda de carga edeteriorao da qualidade do efluentesignificativas.

A perda d e carga nos filtros des-cend entes ocorre substancialment e no s5 cm iniciais do leito filtran te, cuja par-cela na perd a de carga tot al pode chegara 95% no final das carreiras.

As taxas de filtrao no apre-sentam significativa influncia nosparme- etros de qualidade da guamonitorados.

Ocorrem no sobrenadante dosfiltros d escendent es processos de purifi-cao respon sveis por significativas re-du es nos n veis de slidos e bactrias.

A remoo d e coliformes tot aisno sobrenadan te parece guardar relaocom o tem po d e deteno do afluentenesta camada.

A filtrao lent a de fluxo ascen-dente tem um potencial de aplica-bilidade qu e carece de m ais investiga-es. A realizao de pesquisas podecredenci-la como alternativa no trata-mento de guas de abastecimento, da-das sua estabilidade e simplicidadeoperacional.

O filtro lento p ode se configurarem u ma alternativa sustentvel no trata-men to de guas de abastecimento p aracomun idades de pequeno e mdio por-tes, representando um pot encial subut i-tilizado d e contribu io para a un iver-salizao do suprimento de gua emelhoria dos indicadores sanitrios e desad e pb lica no pas.

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Artigo Técnico - Filtros de Areia