TRATAMENTO DE ÁGUA DE RESERVATÓRIOS POR...
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE PALMAS MESTRADO EM CIÊNCIAS DO AMBIENTE GIULLIANO GUIMARÃES SILVA TRATAMENTO DE ÁGUA DE RESERVATÓRIOS POR DUPLA FILTRAÇÃO, OXIDAÇÃO E ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO GRANULAR PALMAS 2009
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINSCAMPUS UNIVERSITÁRIO DE PALMAS
MESTRADO EM CIÊNCIAS DO AMBIENTE
GIULLIANO GUIMARÃES SILVA
TRATAMENTO DE ÁGUA DE RESERVATÓRIOS POR DUPLA
FILTRAÇÃO, OXIDAÇÃO E ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO
GRANULAR
PALMAS2009
GIULLIANO GUIMARÃES SILVA
TRATAMENTO DE ÁGUA DE LAGO POR DUPLA FILTRAÇÃO,
OXIDAÇÃO E ADSORÇÃO EM CARVÃO ATIVADO GRANULAR
Dissertação apresentada ao Curso de Pós-graduação em
Ciências do Ambiente da Universidade Federal do
Tocantins, como parte dos requisitos para obtenção do título
de Mestre em Ciências do Ambiente.
Orientadora: Profa. Dra. Liliana Pena NavalCo-Orientador: Prof. Dr. Luiz Di Bernardo
PALMAS2009
FOLHA DE APROVAÇÃO
Candidato: GIULLIANO GUIMARÃES SILVA
Dissertação aprovada como requisito parcial para obtenção do grau de Mestre no curso de Pós-graduação em Ciências do Ambiente, da Universidade Federal do Tocantins, pela seguintebanca examinadora:
Profa. Drª Liliana Pena Naval (Orientadora)Universidade Federal do Tocantins- UFT
Prof. Dr. Luiz Di Bernardo (Co-Orientador)Escola de Engenharia de São Carlos/USP
Prof. Dra Ana Kleiber Pessoa BorgesUniversidade Federal do Tocantins- UFT
Profa. Drª. Ângela Di Bernardo DantasUniversidade Ribeirão Preto – UNAERP
Palmas/TOMarço de 2009
DADOS INTERNACIONAIS DE CATALOGAÇÃO NA PUBLICAÇÃO (CIP)BIBLIOTECA DA UNIVERSIDADE FEDERAL DO TOCANTINS
CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE PALMAS
S586t Silva, Giulliano Guimarães SilvaTratamento de Água de Reservatório por Dupla Filtração, Oxidação e
Adsorção em Carvão Ativado Granular. / Giulliano Guimarães Silva. -Palmas, 2009.
131 p.
Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Tocantins, Curso dePós-Graduação em Ciências do Ambiente, 2009. Orientadora: Profª Dra. Liliana Pena Naval Co-Orientador: Prof. Dr. Luiz Di Bernardo
1. Dupla Filtração. 2. Oxidação. 3. Cloro. 4. Adsorção. 5. Carvãoativado granular. 6.Subprodutos da Desinfecção. I. Título.
CDD 628
Bibliotecário: Paulo Roberto Moreira de AlmeidaCRB-2 / 1118
TODOS OS DIREITOS RESERVADOS –A reprodução total ou parcial, de qualquer forma ou porqualquer meio deste documento é autorizado desde que citada a fonte. A violação dos direitos doautor (Lei nº 9.610/98) é crime estabelecido pelo artigo 184 do Código Penal.
Dedico este trabalho a Deus por mais esta oportunidade em minha
vida, aos meus pais José e Rosália pelo exemplo de vida, meus irmãos
Luciano e Jane, e ao meu grande amor Telma de Matos Guimarães,
por toda dedicação.
AGRADECIMENTOS
À Deus, por cada oração atendida, pela saúde, pelas oportunidades e por ter me
capacitado de todas as formas para realização desse trabalho. Sem Ele nada poderia ter
acontecido;
A Profª Dra. Liliana Pena Naval pelas orientações e apoio prestado durante todo o
mestrado;
Ao Profº Luiz Di Bernardo pela orientação e oportunidade de aprendizado e confiança
depositada na realização deste trabalho;
A Dra. Ângela Di Bernardo Dantas pela preciosa colaboração, amizade e
disponibilidade de orientação do trabalho experimental;
Ao Profº Aurélio Pessôa Picanço pelas sugestões e críticas;
Aos meus pais José Pereira da Silva e Rosália Guimarães Silva e o meu irmão Luciano
Guimarães e minha sobrinha Grazielle pelo amor, apoio e incentivo;
A minha esposa Telma de Matos Guimarães por ter acompanhado todos os momentos
de luta e muito mais pelo amor, dedicação e companheirismo;
Agradeço a Companhia de Saneamento do Estado do Tocantins (SANEATINS), por
todo o investimento na montagem da Instalação Piloto de Dupla Filtração, e por
acreditar que a pesquisa é algo primordial na busca do conhecimento;
Agradeço a Diretora Drª Aparecida de Cássia Andrade por toda a colaboração, apoio,
amizade e por toda confiança depositada em mim;
Ao Coordenador Engº Jeverson Luiz A. Carlos e a Gerente Ana Christina Horner pela
amizade, compreensão, apoio e pelas palavras de esperança. Foram pessoas que
lutaram pela realização desse sonho que é ter uma unidade experimental de pesquisa
na Saneatins;
Agradeço por todo apoio e ajuda prestados durante a minha ausência na Divisão de
Projeto de Água (DIPAG) e os meus colegas de trabalho Ana Cristina, Fernando
Ribeirão, Nivardo Filho, Ricardo Mateus, João Geovane, Cezar Palomino, Raoni e
Bruno Mendes;
Agradeço o Engº Ricardo pela liberação da estagiária da DIPES;
Agradeço a ajuda da administrativa Leidiane Franqueira por ter agilizado todo o
processo de compra da ETA Piloto;
Agradeço todo o apoio prestado pela Diretoria de Planejamento e Operações, a Dra.
Maria Lúcia Vieira;
O Engº José Manoel, Glauber e o Engº André Spina por ter disponibilizado
colaboradores da Gerência na implantação da ETA Piloto;
O meu amigo Nelson de Matos que não mediu esforços na montagem da instalação
piloto e o auxílio na solução de inúmeros problemas que surgiram durante a
implantação e operação dos ensaios experimentais;
Aos meus colegas de Carreira de Filtração I, II e III que deram muito apoio e incentivo
nas horas difícies do desenvolvimento deste trabalho e nos momentos de
descontrações que passamos juntos no laboratório da ETA 006, Engº Sérgio Carlos,
Gleicielly Lima, Tiago Sodré, Thayres de Sousa, Rejane Freitas e Nelson de Matos.
Agradecer a Gerente Ivecy Leida Cunha pela gentileza e disponibilidade de liberar o
uso dos laboratórios da ETA 006 e por toda ajuda prestada durante a realização deste
trabalho;
O Biólogo José Roberto Lins pelo uso do Laboratório de Hidrobiologia, pelas análises
realizadas de Cianobactérias e por todo apoio na pesquisa;
Agradecer de coração toda ajuda dos profissionais que trabalham na ETA 006 que
tiveram a paciência e a boa vontade de me ajudar nas horas mais dificies: Engº José
Aldimiro, Fabiana, Queila, Carol, Daiane, e toda turma da CCP e operadores da ETA
006;
Aos professores do Mestrado em Ciências do Ambiente
Ao Laboratório de Saneamento Ambiental da UFT pelo empréstimo de equipamentos,
em especial ao Químico Adão pela disposição;
A Dra. Cristina Paschoalato pelas boas notícias enviadas por email;
Enfim, quero agradecer a todos os meus amigos que participaram do meu dia a dia e
que de uma forma ou de outra ajudaram na conclusão deste trabalho. Sem vocês não
teria conseguido.... MUITO OBRIGADO!!!!
viii
SUMÁRIO
LISTA DE FIGURAS………………….............………………………………….....xi
LISTA DE TABELAS…………………………………………………………….....xiii
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS……………………………………........xiv
LISTA DE SÍMBOLOS……………………….……………………………….........xv
RESUMO……………………………………………………………………….........xvi
ABSTRACT..................................................................................................................xvii
1.0 INTRODUÇÃO ..................................................................................................... 1
2.0 OBJETIVOS.......................................................................................................... 3
2.1 OBJETIVO GERAL .............................................................................................. 3
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................. 3
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 4
3.1 A ÁGUA COMO RECURSO ................................................................................ 4
3.2 QUALIDADE DA ÁGUA EM RESERVATÓRIOS .............................................. 5
3.3 - TRATAMENTO DE ÁGUA POR DUPLA FILTRAÇÃO................................... 8
3.4 ASPECTOS TOXICOLÓGICOS ..........................................................................15
3.5 CARVÃO ATIVADO...........................................................................................18
3.5.1 PRINCÍPIO DA ADSORÇÃO ...........................................................................18
3.5.2 ADSORÇÃO POR CARVÃO ATIVADO GRANULAR (CAG) .......................21
4. MATERIAIS E MÉTODOS....................................................................................25
4.1 INSTALAÇÃO PILOTO DE DUPLA FILTRAÇÃO - IPDF ................................25
4.1.2 REGULARIZAÇÃO DA VAZÃO DE ÁGUA BRUTA.....................................28
4.1.3 MISTURA RÁPIDA E COAGULAÇÃO QUÍMICA.........................................29
4.1.4 CONDIÇÕES DA COAGULAÇÃO QUÍMICA ................................................30
4.1.5 PREPARAÇÃO DAS SOLUÇÕES DE COAGULANTE E AJUSTES FINAIS.31
4.1.6 TESTE EM FLA UTILIZANDO ÁGUA COAGULADA NA IPDF ..................32
4.1.7 SISTEMA DE FILTRAÇÃO..............................................................................33
4.1.7.1 UNIDADES FILTRANTES ............................................................................33
4.1.7.2 PIEZÔMETROS .............................................................................................35
4.1.7.3 CONTROLE E AJUSTE DAS TAXAS DE FILTRAÇÃO..............................36
4.1.7.4 SISTEMA DE DESCARGA DE FUNDO .......................................................36
4.1.7.5 LAVAGEM DOS FILTROS ...........................................................................36
4.2 PROGRAMAÇÃO DOS ENSAIOS......................................................................37
ix
4.2.1 – CARREIRA DE FILTRAÇÃO I, II E III.........................................................37
4.2.1.1 CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA BRUTA ....................................................38
4.2.1.2 ENSAIO DE BANCADA................................................................................38
4.2.2 PRÉ-OPERAÇÃO DA INSTALAÇÃO PILOTO...............................................39
4.2.3 ENSAIOS DE DUPLA FILTRAÇÃO................................................................39
4.2.3.1 PREPARAÇÃO DO COAGULANTE.............................................................39
4.2.3.2 CONTROLE DA COAGULAÇÃO.................................................................40
4.2.3.3 ENSAIOS DA PRÉ E INTER-OXIDAÇÃO PARA DETERMINAÇÃO DADEMANDA DE CLORO............................................................................................41
4.2.3.4 PÓS-CLORAÇÃO E FORMAÇÃO DE SUBPRODUTOS .............................42
4.2.4 PARÂMETROS DE CONTROLE E FREQÜÊNCIA.........................................44
4.2.4.1 SUBPRODUTOS ORGANO HALOGENADO...............................................45
4.2.4.2 EXTRAÇÃO LÍQUIDO-LÍQUIDO PARA TRIALOMETANOS, CLOROHIDRATO, HALOACETONITRILAS, HALOCETONAS E CLOROPICRINA:.......45
4.2.4.2.1 DETERMINAÇÃO DE TRIALOMETANOS, CLORO HIDRATO,CLOROPICRINAS, HALOACETONITRILAS E HALOACETONAS ......................46
4.2.4.3 EXTRAÇÃO COM DERIVATIZAÇÃO PARA ÁCIDOS HALOACÉTICOS48
4.2.4.3.1 DETERMINAÇÃO DE ÁCIDOS HALOACÉTICOS ..................................49
4.2.3.4 ENCERRAMENTO DE UMA CARREIRA DE FILTRAÇÃO .......................50
5.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO...........................................................................51
5.1 – RESULTADOS DA CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA BRUTA.......................51
5.2 DETERMINAÇÃO DAS CONDIÇÕES DE COAGULAÇÃO .............................52
5.3 – RESULTADOS DA CARREIRA DE FILTRAÇÃO I........................................52
5.3 – RESULTADOS DA CARREIRA DE FILTRAÇÃO II.......................................59
5.4 RESULTADOS DA CARREIRA DE FILTRAÇÃO III ........................................65
5.5 REMOÇÃO DE CIANOBACTÉRIAS E FORMAÇÃO DE SUBPRODUTOSORGÂNICOS HALOGENADOS...............................................................................72
6.0 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES..............................................................78
6.1 – CONCLUSÕES: ................................................................................................78
6.2 RECOMENDAÇÕES: ..........................................................................................79
ANEXO A ..................................................................................................................90
ANEXO B ..................................................................................................................92
ANEXO C ..................................................................................................................96
ANEXO D ................................................................................................................101
ANEXO E ................................................................................................................106
x
ANEXO F.................................................................................................................110
xi
LISTA DE FIGURAS
Figura 3.1 - Esquema de uma Instalação de Dupla Filtração....................................................09
Figura 3.2 - ZTM em coluna de CAG.......................................................................................23
Figura 4.1 - Esquema geral da IPDF.........................................................................................26
Figura 4.2 - Localização dos pontos: P1 (água bruta); ETE Aureny (lançamento de efluentes);
ETA 006 (em operação); Ribeirão Taquaruçu (captação da ETA 006)....................................27
Figura 4.3 - Caixa de nível constante........................................................................................28
Figura 4.4 - Caixa de mistura rápida.........................................................................................29
Figura 4.5 - Esquema do filtro de laboratório de areia – FLA..................................................31
Figura 4.6 - Curva Granulométrica da Areia do FRD...............................................................34
Figura 4.7 - Fluxograma da Carreira de Filtração I, II e III......................................................37
Figura 4.8 - Teste de FLA para controle da coagulação nos ensaios........................................40
Figura 4.9 - Fluxograma da Pós-Cloração da Carreira de Filtração I, II e III...........................43
Figura 5.1 - Valores de Turbidez na Carreira de Filtração I.....................................................53
Figura 5.2 - Valores de cor aparente na Carreira de Filtração I................................................54
Figura 5.3 - Valores de oxigênio consumido na Carreira de Filtração I...................................54
Figura 5.4 - Valores em absorvância na Carreira de Filtração I...............................................55
Figura 5.5 - Evolução da perda de carga no FAP durante a Carreira de Filtração I, com
execução de descarga de fundo intermediária (DFIs)...............................................................55
Figura 5.6 - Evolução da perda de carga no FRD durante a Carreira de Filtração
I.................................................................................................................................................56
Figura 5.7 - Evolução da perda de carga no FCAG durante a Carreira de Filtração I..............56
Figura 5.8 - Valores de Turbidez na Carreira de Filtração II....................................................60
Figura 5.9 – Valores de cor aparente na Carreira de Filtração II..............................................61
Figura 5.10 – Valores de oxigênio consumido na Carreira de Filtração II...............................61
Figura 5.11 – Valores de absorvância na Carreira de Filtração II...........................................62
xii
Figura 5.12 - Evolução da perda de carga no FAP durante a Carreira de Filtração II, com
execução de descarga de fundo intermediária (DFIs)...............................................................62
Figura 5.13 - Evolução da perda de carga no FRD durante a Carreira de Filtração
II................................................................................................................................................63
Figura 5.14 Evolução da perda de carga no FCAG durante a Carreira de Filtração II.............63
Figura 5.15 - Residual de cloro na unidade de pré-cloração.....................................................64
Figura 5.16 – Dados sobre o residual de cloro durante na unidade de inter-cloração..............66
Figura 5.17 – Valores de Turbidez na Carreira de Filtração III................................................67
Figura 5.18 – Valores de cor aparente na Carreira de Filtração III...........................................67
Figura 5.19 – Valores de oxigênio consumido na Carreira de Filtração III..............................68
Figura 5.20 – Valores de absorvância na Carreira de Filtração III...........................................68
Figura 5.21 - Evolução da perda de carga no FAP (120 m3/m2.dia) durante a Carreira de
Filtração III, com execução de descarga de fundo intermediária (DFIs)..................................69
Figura 5.22 - Evolução da perda de carga no FRD (120 m3/m2.dia) durante a Carreira de
Filtração III...............................................................................................................................69
Figura 5.23 - Evolução da perda de carga no FCAG durante a Carreira de Filtração
III...............................................................................................................................................70
xiii
LISTA DE TABELAS
Tabela 3.1 – Parâmetros sugeridos para projeto e operação da Dupla Filtração......................10
Tabela 3.2 – Principais subprodutos decorrentes da cloração da água.....................................15
Tabela 3.3 – Classificação dos poros para carvões ativado......................................................20
Tabela 4.1 - Critérios para escolha da granulometria do FLA..................................................30
Tabela 4.2 – Material do FAP...................................................................................................33
Tabela 4.3 – Material Filtrante do FRD....................................................................................34
Tabela 4.4 - Material filtrante do FCAG...................................................................................35
Tabela 4.5 – Vazões nas unidades da IPDF..............................................................................39
Tabela 4.6 Resumo das condições dos ensaios de potencial de formação de subprodutos da
oxidação....................................................................................................................................43
Tabela 4.7 – Parâmetros de controle de qualidade de água dos ensaios IPDF.........................44
Tabela 4.8 - Métodos e equipamentos utilizados na determinação dos parâmetros de controle
...................................................................................................................................................44
Tabela 4.9 - Resumo da curva de calibração para trialometanos, haloacetonitrilas, halocetonas,
clorohidrato e cloropicrina em µg/L.........................................................................................48
Tabela 4.10- Resumo da curva analítica de calibração para ácidos haloacéticos.....................50
Tabela 5.1 – Características da água bruta utilizada nas Carreiras de Filtração I, II e III........51
Tabela 5.2 – Resultados das condições de coagulação química nas Carreiras de Filtração I, II e
III...............................................................................................................................................52
Tabela 5.3 – Resultados obtidos na Carreira de Filtração I realizado na IPDF........................53
Tabela 5.4 – Resultados obtidos na Carreira de Filtração II realizado na instalação piloto.....60
Tabela 5.5 – Resultados obtidos na Carreira de Filtração III realizado na instalação piloto....66
Tabela 5.6 – Contagem de Cianobactérias das Carreiras de Filtração I, II e III.......................73
Tabela 5.7 – Resultados das Carreiras de Filtração I, II e III de subprodutos da pós-cloração
do efluente do FRD...................................................................................................................74
Tabela 5.8 – Resultados das Carreiras de Filtração I, II e III de subprodutos da pós-cloração
do efluente do FCAG................................................................................................................75
Tabela 5.9- Resultados de subprodutos da pós-cloração da água bruta....................................77
xiv
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
AB - Água Bruta
AHAs - Ácidos Haloacéticos
APO - Água Pré-oxidada
COD - Carbono Orgânico Dissolvido
COT - Carbono Orgânico Total
EPA - Environmental Protection Agency
ETA 006 - Estação de Tratamento de Água 006
FAP - Filtro Ascendente de Pedregulho
FLAs - Filtros de Laboratório de Areia
FCAG Filtro de Carvão ativado granular
FRD - Filtro Rápido Descendente
Gmr - Gradiente de Mistura Rápida
HANs - Haloacetonitrilas
HCs - Halocetonas
HP - Halopicrinas
IPDF Instalação Piloto Dupla Filtração
MON - Matéria Orgânica Natural
ND - Não Detectado
NMP - Número Mais Provável
NR - Não Realizado
SPD Subprodutos da desinfecção
Tmr - Tempo de Mistura Rápida
TAMs - Trialometanos
UNAERP - Universidade de Ribeirão Preto
UFT Universidade Federal do Tocantins
UV - Ultravioleta
VMP Valor máximo permitido
ZTM Zona de transferência de massa
xv
LISTA DE SÍMBOLOS
Al2(SO4)3 .n H2O - Solução comercial de sulfato de alumínio
ClO2 - Dióxido de cloro
DFs - Descargas de fundo
DFIs - Descargas de fundo intermediárias
DSA - Dosagem de sulfato de alumínio
Qab - Vazão afluente de água bruta
Qbd - Vazão da bomba dosadora
TDF - Taxa de descarga de fundo
TF - Taxa de filtração
uT Unidade de Turbidez
uH Unidade de Hanzen
xvi
RESUMO
SILVA, G.G. (2009). Tratamento de Água de Reservatórios Por Dupla Filtração, Oxidação eAdsorção em Carvão Ativado Granular. Dissertação (Mestrado) Ciências do Ambiente,Universidade Federal do Tocantins.
Atualmente, um dos grandes desafios para o tratamento de água é a remoção de materiais
orgânicos dissolvidos, microalgas e compostos que comprometem a saúde da população.
Esses compostos, na maioria substâncias húmicas, quando em contato com oxidantes fortes,
como o cloro, podem formar subprodutos indesejáveis à saúde. Por isso, a sua remoção é
importante tanto sob o aspecto estético como sanitário. Sob essa ótica, este trabalho teve
como objetivo avaliar a dupla filtração com e sem a pré e inter-oxidação com cloro e a
adsorção em carvão ativado granular, no tratamento de água do reservatório UHE Luis
Eduardo Magalhães. Para avaliar o desempenho da dupla filtração, foi utilizada uma
instalação piloto de dupla filtração seguido de uma unidade de carvão ativado granular. O
filtro ascendente foi operado com taxa de filtração de 120 m3/m2.d e o descendente com 180
m3/m2.d. Neste trabalho, foram avaliados os efeitos do cloro quando usado como oxidante e
aplicado antes da filtração ascendente (pré-oxidação) e entre os filtros (inter-oxidação).
Vários experimentos foram realizados para avaliar a formação de ácidos haloacéticos e de
trialometanos, após a desinfecção de amostras da água filtrada do FRD e FCAG com dosagem
de cloro de 5,0 mg/L e tempo de contato de 0,5 e 24 horas. Em função dos resultados obtidos
neste trabalho, a tecnologia de tratamento de água dupla filtração, associada com filtração de
carvão ativado granular, produziu água que atende a Portaria 518 do Ministério da Saúde.
Com relação a pré-oxidação possibilitou uma melhora da qualidade do efluente do FAP e a
inter-oxidação favoreceu que o FRD produzisse menores valores de turbidez e cor, o efluente
do FCAG resultou turbidez menor que 0,30 uT. A realização de descarga de fundo
intermediária no FAP possibilitou maior duração das carreiras de filtração. O processo de
tratamento por adsorção com carvão ativado granular, utilizado como pós-tratamento,
mostrou ser bastante eficiente para assegurar a qualidade dos efluentes finais das carreiras
estudadas (Carreira de Filtração I, II e III), especialmente, com relação à matéria orgânica,
remoção de cianobactérias, turbidez e cor. Já com a pós-cloração realizada no efluente do
FRD e FACG, houve formação de subprodutos, sendo que os trialometanos e ácidos
haloacéticos formados não ultrapassaram os limites estabelecidos pelos padrões de
potabilidade brasileiro, da USEPA (EUA) e da OMS.
Palavras-chave: Dupla Filtração, Oxidação, Cloro, Adsorção, Carvão ativado granular,subprodutos da desinfecção
xvii
ABSTRACT
SILVA, G.G. (2009). Pre and Inter-Oxidation Influence with Chlorine and CAG Absorptionin the UHE Lake Water Treatment for Double Filtration. p. Dissertation, Master of Science inEnvironment, Federal University of Tocantins.
Nowadays, one of the biggest challenges in water treatment is the removal of dissolved
organic materials, microalgae and compounds that may threat population’s health. These
compounds, which are mostly humic substances, when in direct contact with strong oxidants,
such as chlorine, may originate sub-products undesirable to health. For that reason its removal
is so important, not only for aesthetic aspects but also for sanitary aspects. Based on this point
of view, this research aimed the evaluation of Double Filtration with and without pre and
inter-oxidation with chlorine and the absorption in granular activated coal in the UHE
reservoir water treatment. To evaluate the double filtration’s performance, a pilot installation
was used with a double filtration followed by a unit of activated granular coal. The up flow
filters were operated with a filtration rate of 120 m3/m2.d and the down flow filters with a rate
of 180 m3/m2.d. The present study has evaluated the effects of Chlorine when used as an
oxidant, applied before the up flow filtration (pre-oxidation) and between the filters (inter-
oxidation). Various experiments were used to evaluate the formation of halo acetic acid and
trihalomethanes, after the disinfection of samples of the FRD and FCAG filtered water, with a
dosage of 5,0 mg/L and a contact time from 30min. to 24 hours. Due to the results found in
this study, the double filtration water treatment technology associated with the activated
granular coal filtration produced consumable water according to the Brazilian standards.
Regarding the pre-oxidation, it improved the FAP effluent and the inter-oxidation promoted a
reduced value of color and movement of the DF and as a result the FCAG was able to produce
an effluent with less than 0,30 uT. The deep discharge used in the FAP made possible a longer
duration of the filtration rows. The treatment process through absorption with activated
granular coal filtration, utilized as a post treatment demonstrated to be very efficient to assure
the quality of its final effluents of the studied rows (Filtration Rows I, II and III), especially
with regard of the organic substances, ciano bacteria removal, movement and color.
Regarding the post chlorination in the effluent of the DF and FACG, it provided a formation
of by-products. However, the trihalomethanes and halo acetic acids formed did not exceed the
limits established for the Brazilian potable standards of USEPA (USA) and OMS.
Keywords: Double Filtration, Oxidation, Chlorine, Adsorption, Granular Activated Carbon,Disinfection Byproduct.
1
1.0 INTRODUÇÃO]
O uso inadequado dos recursos hídricos, em decorrência do desenvolvimento de
atividades agrícolas e industriais, aliado a fatores relativos à urbanização desordenada e ao
crescimento populacional, têm provocado de forma abrangente, a poluição dos mananciais
superficiais. O enriquecimento artificial de reservatórios com nutrientes sob certas condições
ambientais de temperatura, incidência de luz e velocidades de ventos, pode conduzir à quebra
do equilíbrio biológico do meio aquático e favorecer o aparecimento de florações de
determinadas espécies fitoplanctônicas. Tais inconvenientes revelam a necessidade de
avaliarmos com mais seriedade as medidas tomadas com relação à questão da saúde pública.
No caso específico dos sistemas de tratamento de águas para consumo humano, a aplicação de
processos de tratamento adequados, água que atenda ao padrão de potabilidade.
A presença de florações de organismos fitoplantônicos (micro-algas e cianobactérias)
e micro-organimos patogênicos em rios, lagos e reservatórios destinados ao abastecimento,
interferem diretamente na qualidade da água, podendo introduzir efeitos negativos tanto de
ordens estética e organoléptica pela produção de odor e sabor, como de saúde pública devido
à produção de compostos potencialmente tóxicos e carcinogênicos. As alterações na qualidade
da água para abastecimento, devido à presença desses organismos, introduzem dificuldades
diversas, podendo comprometer seriamente o funcionamento das estações de tratamento de
água, sendo que no processo a pré-oxidação pode apresentar uma etapa importantíssima no
tratamento para auxiliar a remoção de tais contaminantes. Entretanto, tem sido observado que
a maior parte desses contaminantes atua como precursores na formação de subprodutos da
oxidação.
Segundo KOMULAINEN (2004) os SPD apresentam riscos potenciais de causar
câncer, e que pesquisas em torno das concentrações destes produtos e tempos de exposição
aos mesmos são necessárias para a devida proteção da população consumidora de águas para
abastecimento público, que contenham tais compostos.
A Portaria nº 518, de 25 de março de 2004, em vigência, pouco comenta ou
recomenda sobre os subprodutos da oxidação/desinfecção, limitando-se a fixar em 0,1 mg/L
para trialometanos totais como um valor máximo permissível para águas tratadas e
distribuídas em redes públicas de abastecimento (BRASIL, 2004).
Nesse contexto, se faz necessário o desenvolvimento e domínio de diferentes
tecnologias de tratamento de águas para consumo humano, ou combinações destas, que
2
resultem em tecnologias alternativas mais apropriadas às diversas condições de qualidade de
águas existentes na atualidade.
Com a necessidade de se melhorar a qualidade da água filtrada, surgiram estudos
aplicando-se a filtração rápida descendente precedida da filtração direta ascendente,
originando a dupla filtração, apresentando também menor custo comparado ao do tratamento
em ciclo completo. A dupla filtração permite o tratamento de água com pior qualidade,
possibilita o uso de taxas de filtração mais elevadas no filtro ascendente, oferece maior
segurança do ponto de vista operacional em relação às variações bruscas de qualidade da água
bruta, apresenta melhor remoção de microrganismos aumentando a segurança em relação à
desinfecção final, além de outras vantagens com relação à filtração direta ascendente (DI
BERNARDO, 2003).
Pesquisas realizadas com o intuito de reduzir as limitações das tecnologias de filtração
direta ascendente e filtração direta descendente no tratamento de águas com contaminação
relativamente elevada, evidenciam que na dupla filtração grande parte das necessidades de
tratamento poderiam ser satisfeitas com o uso desta tecnologia. Vários estudos sobre a dupla
filtração com filtro ascendente em pedregulho sob diferenciadas condições de qualidade de
água bruta como turbidez elevada, ocorrência de picos de turbidez, presença de substâncias
húmicas, de taxas de filtração, de número de descargas de fundo intermediárias, tem sido
realizados com o intuito de melhor investigar suas reais potencialidades e limitações.
Diante do exposto este trabalho teve como objetivo geral avaliar a dupla filtração com
e sem a pré e inter-oxidação com cloro e a adsorção em carvão ativado granular, no
tratamento de água do reservatório UHE Luis Eduardo Magalhães.
3
2.0 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GERAL
Avaliar a dupla filtração com e sem a pré e inter-oxidação com cloro e a adsorção em
carvão ativado granular, no tratamento de água do reservatório da UHE Luis Eduardo
Magalhães.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Verificar a eficiência da dupla filtração com e sem a pré e inter-oxidação com cloro na
remoção de matéria orgânica dissolvida e particulada e turbidez;
Identificar e quantificar os subprodutos formados (trialometanos, cloro-hidrato
haloacetonitrilas, haloacetonas, halopicrinas e ácidos haloacéticos) decorrentes da pré, inter e
pós-cloração;
Avaliar a adsorção em carvão ativado granular na remoção de matéria orgânica dissolvida
e dos subprodutos da oxidação.
4
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
3.1 A ÁGUA COMO RECURSO
A água apesar de ser, comprovadamente, uma necessidade primordial à vida, pode ser
portadora de agentes causadores de doenças levando à morte. Embora tenha sido sempre tratada
pelo homem como um recurso natural inesgotável, hoje é séria a ameaça do fim deste recurso em
razão de seu crescente consumo com o aumento das atividades industriais e da população
mundial. Um dos grandes desafios da humanidade neste milênio será o controle da qualidade e da
quantidade de água para abastecimento público (VIEIRA, 2002).
Considera-se que atualmente a quantidade total de água na Terra seja de
1.386.000.000km³, mas somente 0,07% desse volume está efetivamente disponível para o
consumo humano. Estima-se que no ano 2010 a demanda total de água para o mundo será de
3.940 km³, o que demonstra que o problema não é a escassez dos recursos hídricos, mas a má
distribuição espacial e temporal do recurso água e a falta de manejo e gerenciamento adequados
(SETTI, 2001 apud PEREIRA, 2002).
A organização das Nações Unidas prevê que 2,7 bilhões de seres humanos, cerca de 45%
da população mundial, poderão ficar sem água para consumo no ano de 2025. Dessa maneira, é
essencial a realização de estudos que visem a garantir a preservação dos mananciais ainda
disponíveis, principalmente na Amazônia, que detém a maior reserva de água doce (VIEIRA,
2002).
Uma boa parcela deste recurso encontra-se armazenado em reservatórios artificiais. Estes
reservatórios foram e estão sendo construídos em todos os continentes e têm sido utilizados para
múltiplas finalidades ao longo da história da humanidade. Produção de alimentos (pesca e
piscicultura), abastecimento de água, hidroeletricidade, recreação, água para irrigação, turismo e
navegação são alguns dos principais usos que se desenvolveram ao longo do tempo. Os
reservatórios têm relevantes componentes econômicos em sua construção, em razão de seus usos
múltiplos e dos “serviços” desenvolvidos para o homem (TUNDISI, 2006).
5
3.2 QUALIDADE DA ÁGUA EM RESERVATÓRIOS
Segundo TUNDISI e STRASKRABA (1999), a construção de reservatórios é uma das
grandes experiências humanas na modificação dos ecossistemas naturais. Pequenos sistemas de
acumulação de água com o propósito inicial de irrigação, controle de inundação e suprimento de
água foram substituídos por maciços empreendimentos utilizados para a produção de energia
elétrica e para inúmeras outras finalidades, entre as quais se destacam: recreação, transporte,
produção de biomassa, irrigação e suprimento de água.
O mesmo autor relata ainda que os reservatórios são sistemas complexos intermediários
entre rios e lagos, cuja evolução depende da entrada de várias informações no tempo e espaço, ou
seja, são partes integrantes de uma bacia hidrográfica e, portanto são excelentes detentores de
todos os impactos das atividades antropogênicas que se desenvolvem na bacia.
A contínua expansão da área metropolitana das cidades traz, como uma de suas notórias
conseqüências, o problema da poluição das águas superficiais em geral, uma vez que resíduos
domésticos e industriais, de um modo ou de outro, têm acesso aos cursos d’água, modificando
acentuadamente sua composição e características. No caso específico da proteção de recursos
hídricos que serão utilizados exclusivamente para o abastecimento de água potável, considera-se
o seguinte: de um lado, os padrões mínimos de qualidade que deverão ser mantidos na água in
natura; e, de outra, os inúmeros fatores que, decorrentes do uso da terra, poderão interferir nessa
qualidade (BRANCO e ROCHA, 1977). Portando, há de se considerar a possível associação da
evolução dos parâmetros da qualidade da água com o crescimento populacional e o uso e
ocupação do solo na região de estudo.
Os prejuízos da poluição aos mananciais podem ser referentes à destruição da fauna e
flora, decorrentes da alteração do teor de oxigênio, matéria orgânica, pH, temperatura, etc, ou
referentes à saúde publica, sendo relacionados principalmente a critérios bacteriológicos, que
interferem diretamente nos processos de potabilização das águas naturais.
A poluição, além de causar danos a biota aquática e aos padrões mínimos de qualidade da
água para abastecimento, pode caracterizar um processo de fertilização do corpo d’água, como no
caso de lançamento de esgotos domésticos que após a degradação biológica favorecem o
processo de eutrofização (BRANCO, 1986).
6
A eutrofização é o aumento da concentração de nutrientes, especialmente fósforo e
nitrogênio, nos ecossistemas aquáticos, que tem como conseqüência o aumento de suas
produtividades. Como decorrência deste processo, o ecossistema aquático passa da condição de
oligotrófico e mesotrófico para eutrófico ou mesmo hipereutrófico, acarretando profundas
modificações qualitativas nas comunidades aquáticas, nas condições físicas e químicas do meio e
no nível de produção do ecossistema, podendo ser considerada uma forma de poluição. A
eutrofização artificial das águas continentais está relacionada com o aumento da população, da
industrialização, do uso de fertilizantes químicos na agricultura e com a produção, desde 1945, de
produtos de limpeza contendo compostos poliofosfatos (ESTEVES, 1998).
Sob essas condições tróficas, um ambiente lêntico como um reservatório torna-se passível
da ocorrência do fenômeno da floração de algas que consiste da proliferação excessiva destes
organismos planctônicos ou bentônicos devido a fatores extremamente favoráveis ao seu
crescimento; acarretando a formação de verdadeiras massas ou “ilhas flutuantes”, ou mesmo
tapetes de algas cobrindo grandes extensões de água. Essas massas, podem muitas vezes, ser
deslocadas pelo vento, acumulando-se nas enseadas dos lagos e represas, junto às margens, onde
se decompõem, causando forte mau cheiro, podendo liberar substâncias tóxicas ou causar a
mortandade de peixes por asfixia devido ao elevado consumo de oxigênio no processo de
decomposição (BRANCO, 1986).
Segundo DI BERNARDO (1995), o florescimento algal decorrente do aumento da
concentração de nutrientes no manancial pode ter os seguintes efeitos diretos na qualidade da
água: a) aumento da matéria orgânica particulada (fitoplâncton, zooplâncton, bactérias,
protozoários, fungos e detritos); b) aumento de substâncias orgânicas dissolvidas que podem
conferir sabor e odor à água, ser precursores de formação de compostos organo-clorados,
incrementar a cor da água, servir de substrato para o crescimento de bactérias na estação de
tratamento e no sistema de distribuição e contribuir para o aumento da corrosão; c) aumento do
pH e de suas flutuações diárias; d) diminuição do teor de oxigênio próximo ao sedimento,
podendo ocorrer a liberação de sulfeto de hidrogênio, amônia, ferro, manganês, fósforo, etc.
Essas alterações na qualidade da água bruta, podem causar efeitos diretos e indiretos nos
processos de captação, tratamento e distribuição de água, acarretando maior ônus, seja com
manutenção de equipamentos ou mesmo com maior utilização de insumos químicos.
7
Segundo BRANCO (1986), as algas constituem uma das mais importantes causas de
sabor e odor nas águas de abastecimento. Os ácidos graxos, presentes nas células algais, são os
principais causadores desse fenômeno. Os lipídeos totais das algas, quando liberados apresentam
forte odor resultante da mistura dos odores dos vários ácidos graxos que entram em sua
composição. A quantidade de lipídeos nas células aumenta com o envelhecimento, ao mesmo
tempo que diminui a quantidade de compostos nitrogenados, de maneira que, com o tempo, as
algas tendem a apresentar sabor e odor mais pronunciados.
A produção de odor é muito mais intensa quando as algas, depois de passarem por uma
fase de multiplicação ativa, entram em uma fase de declínio, começando a diminuir em número
por serem destruídas por um processo de autólise ou ruptura “espontânea” das células, com
liberação de produtos metabólicos. Esse fenômeno foi confirmado pelo fato de que a distribuição
mecânica das células, que estão ainda em fase de multiplicação, produzem um sensível aumento
na produção de odor (seis vezes mais que no controle), onde se conclui que os compostos
odoríferos estão acumulados no interior das células. A intensificação do odor, com a diminuição
do pH, confirma que este está relacionado com vários componentes metabólicos, especialmente
ácidos voláteis, resultantes da acidificação de sais orgânicos (BRANCO, 1986).
Por outro lado, certas algas, ricas em compostos nitrogenados podem, ao entrar em
decomposição sob a ação de fungos ou bactérias, produzir intenso odor decorrente desta
decomposição, como é o caso de Microcystis que, embora enquanto viva produza um odor
característico de grama ou capim, passa a apresentar, depois que entra em putrefação, um forte
cheiro característico de esgoto séptico.
Não apenas os microrganismos patogênicos necessitam controle em águas destinadas ao
abastecimento público. Igualmente muitas espécies de microrganismos aquáticos, de vida livre,
não patogênicos, devem ser combatidas a fim de não prejudicarem as características de
potabilidade. Esta interferência pode ser: direta, graças às substâncias com propriedades
organolépticas ou mesmo tóxicas que podem ser liberadas na água, ou ao aumento de turbidez
produzido pela sua presença em grande número; ou indireta, através de dificuldades que causam
ao sistema de tratamento, prejudicando mecanicamente a filtração ou quimicamente interferindo
na coagulação e decantação do material sedimentável.
As algas como partículas em suspensão na água, segundo BRANCO (1986), constituem
fator diretamente responsável pela turbidez. Especialmente nos casos em que há o fenômeno de
8
floração, a turbidez causada pelo excesso de células pode atingir valores muito elevados,
impedindo que a luz penetre mais que alguns centímetros na massa d’água. Possuindo, além
disso, pigmentos de diferentes cores observam-se efeitos de coloração aparente das águas em
virtude do numero de células algais elevado.
Por outro lado, elas podem causar interferência indireta na cor e turbidez das águas de
abastecimento, através de distúrbios que provocam a floculação e decantação realizadas nas
estações de tratamento. As modificações de pH que produzem na água que é submetida ao
tratamento constituem especialmente a causa destes distúrbios. Além disso, as algas se depositam
nos decantadores, em grande número, produzindo aumento do lodo sedimentado (BRANCO,
1986).
3.3 - Tratamento de Água por Dupla Filtração
Segundo DI BERNARDO (2002), a dupla filtração é caracterizada pelo uso da filtração
direta ascendente como pré_tratamento para filtração descendente. A água coagulada passa
inicialmente pelo filtro ascendente, com material granular tendo granulometria apropriada para
que seja produzida água filtrada com turbidez consistentemente inferior a 5 uT. DI BERNARDO
(2002) relata ainda que as principais vantagens da dupla filtração em relação à filtração direta
ascendente são: a) permite o tratamento de água com qualidade pior; b) possibilita o uso de taxas
de filtração mais elevadas; c) oferece maior segurança do ponto de vista operacional com relação
às variações bruscas de qualidade da água bruta; d) é maior a remoção global de microrganismos,
aumentando a segurança com relação à desinfecção final; e) não há necessidade de descartar água
filtrada no filtro ascendente no início da carreira de filtração, pois esta água será filtrada no filtro
descendente.
Dependendo do arranjo de alimentação das unidades filtrantes, tanto a filtração
ascendente como a descendente podem funcionar com taxa constante ou com taxa declinante. A
instalação pode possuir um conjunto de filtros ascendentes, seguido de outro conjunto de filtros
descendentes ou ter diversas unidades de dupla filtração, cada uma delas constituída de um filtro
ascendente e de um descendente (DI BERNARDO et. al. ., 2003).
Segundo DI BERNARDO e DANTAS (2005), na Figura 3.1 é mostrado um esquema de
uma instalação de dupla filtração (DF), constituída de um filtro ascendente e de um descendente,
9
operados com taxa constante. A água bruta chega em uma câmara de carga (CC), na qual o nível
de água irá variar em função da perda de carga devido a retenção de impurezas no meio granular
do filtro ascendente (FA). A perda de carga total no início de funcionamento Ho, é igual à perda
de carga no meio granular limpo, (hmgo), somada à perda de carga nas tubulações e peças na
tubulação de alimentação do FA e no sistema de drenagem (hd) dessa unidade, e resulta igual à
diferença entre os níveis de água na CC e interior do FA. O valor da perda de carga final no meio
granular máxima (hmgf), ocasião em que o FA é retirado de operação para lavagem, depende do
tipo de meio granular adotado. Nessas condições, a perda de carga total será Hf = hmgf + hd. No
caso meio filtrante constituído de pedregulho (camada suporte) e areia grossa, tem-se o filtro
denominado FAAG e hmgf pode ser fixada entre 1,5 a 2,0 m, e quando se tem somente
pedregulho, tem-se o filtro denominado FAP e hmgf raramente excede 1,0 m. Se a vazão de
alimentação do FA for mantida constante (taxa de filtração constante), o valor de hd permanece
fixo, variando somente hmg em função do tempo de funcionamento.
Figura 3.1 – Esquema de uma Instalação de Dupla FiltraçãoFonte: DI BERNARDO (2003)
Ao estudar a filtração direta ascendente em pedregulho como pré-tratamento à filtração
rápida descendente, MEGDA (1999) concluiu que a eficiência global da instalação de dupla
filtração foi relativamente alta quanto à remoção de turbidez, cor aparente, ferro e coliformes
10
totais – em geral, a turbidez do efluente final foi sempre inferior a 1 uT, a cor aparente menor que
5 uH, o teor de ferro inferior a 0,1 mg/L e o NMP de coliformes totais menor que 5 UFC/100 mL.
São indicados na Tabela 3.1, segundo DI BERNARDO (1993) os parâmetros sugeridos de
projeto para a dupla filtração.
Tabela 3.1 – Parâmetros sugeridos para projeto e operação da Dupla Filtração.
Características da Água Bruta
CondiçãoParâmetro
Areia grossa Pedregulho
Turbidez (uT)90% do tempo < 50
95% do tempo < 100100% do tempo < 150
90% do tempo < 10095% do tempo < 150100% do tempo < 200
Cor Verdadeira (uH)90% do tempo < 50
95% do tempo < 100100% do tempo < 150
90% do tempo < 10095% do tempo < 150100% do tempo < 200
DBO5 (mg/L) < 10 < 10
Coliformes totais (UFC/100 mL) < 20000 < 20000
E. coli (UFC/100 mL) < 5000 < 5000
Carbono orgânico total (mg/L) < 5 < 52
Concentração algal (UPA/mL) < 2000 < 2000
Parâmetros de Projeto e Operação
Taxa de filtração no filtro ascendente(m3/m2d)Taxa de filtração no filtro ascendente(m3/m2d)Número de descargas de fundointermediárias (DFIs) durante a carreirade filtraçãoTaxa de aplicação de água na interfaceareia pedregulho durante as DFIs(m3/m2d)
120 – 240
200 – 400
4
600
24 – 144
200 – 400
4
600
Fonte: adaptado de DI BERNARDO e ISAAC (2001), DI BERNARDO (2003).
GUSMÃO (2001) avaliou dois sistemas de dupla filtração, um de filtração direta
ascendente em areia seguida de filtração rápida descendente (sistema 01), e outro de filtração
direta ascendente em pedregulho seguida de filtração rápida descendente (sistema 02), variando
as taxas na filtração ascendente, de 200 a 360 m3/m2dia (em areia) e de 80 a 190 m3/m2dia (em
pedregulho) e na filtração rápida descendente de 115 a 480 m3/m2dia. No sistema 02, o
crescimento da perda de carga no meio granular foi menos intenso na unidade de filtração
ascendente do que no filtro rápido descendente, ocorrendo o inverso no sistema 01, no qual, em
alguns ensaios, o filtro rápido descendente mostrou-se desnecessário em função da qualidade da
11
água efluente do filtro ascendente. Em alguns casos, a floculação predominou na unidade de
filtração direta ascendente em pedregulho, prejudicando a qualidade do seu efluente.
KURODA (2002) avaliou o desempenho do sistema composto por filtração direta
ascendente em pedregulho seguida da filtração rápida descendente. A investigação experimental
foi realizada em instalação piloto, variando-se a taxa de filtração nos filtros ascendente (60 a 240
m3/m2 d) e descendente (100 a 240 m3/m2 d) com e sem execução de descargas de fundo
intermediárias no ascendente. A água bruta foi proveniente de um manancial superficial com pH
entre 6,5 a 7,5, valores de turbidez compreendidos entre 8,5 e 21 uT, cor verdadeira entre 19 e 50
uH e alcalinidade entre 6,7 e 10 mg CaCO3/L. Adicionalmente, verificou-se o comportamento da
instalação, para uma condição simulada de ocorrência de pico de turbidez de 380 uT, com curta
duração. Em função dos resultados obtidos foi possível realizar considerações com relação à
ocorrência de desprendimento/carreamento contínuo de flocos no filtro ascendente e constatar as
influências da execução de descargas de fundo intermediárias, com produção de efluentes de
melhor qualidade e carreiras de filtração mais prolongadas. O filtro ascendente com taxa de
filtração de 120 m3/m2.d. foi capaz de absorver o pico de turbidez de 380 uT, produzindo efluente
pré-filtrado com valores de turbidez entre 0,3 e 5,7 uT, e o filtro descendente, com taxa de
filtração de 180 m3/m2.d., produziu efluente final com valores consistentemente menores que 1
uT, e na maior parte do tempo menores que 0,1 uT.
SALDANHA (2002) avaliou um sistema de dupla filtração em escala real, Estação de
Tratamento de Água de São Carlos (ETA II), composta de três unidades de dupla filtração que
funcionam em paralelo, a qual trata água bruta proveniente do Ribeirão do Feijão. O material
filtrante foi caracterizado e foram verificadas as condições operacionais da ETA II, definindo-se
e acompanhando-se os principais problemas. Após esta etapa, foi realizada uma comparação da
ETA em escala real com a escala piloto. Os resultados mostraram que a ETA II apresentou baixa
produção efetiva de água e qualidade do efluente muitas vezes insatisfatória, decorrente
principalmente da existência de caminhos preferenciais e falta de material filtrante, confirmando,
portanto, a importância da distribuição e da dosagem adequada de coagulante, bem como a
necessidade da qualificação dos operadores, evitando a ocorrência de problemas operacionais.
DE PAULA (2003) estudou em instalação piloto de dupla filtração com filtro ascendente
em areia grossa e filtro descendente em areia, combinações de taxas de filtração variando de 120
a 360 m3/m2d no ascendente e de 200 a 400 m3/m2d no descendente, com simulação de um pico
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de turbidez de curta duração da ordem de 380 uT para as taxas de filtração de 160 m3/m2d no
filtro ascendente e de 300 m3/m2d no filtro descendente. A turbidez resultante nos efluentes dos
filtros apresentou-se menor que 1,0 uT nas 19 horas de duração da carreira de filtração. Um
sistema de dupla filtração, com filtro ascendente de pedregulho e filtro descendente de areia foi
operado em paralelo a este sistema, por KURODA (2002), com variações de taxas de filtração no
filtro ascendente de 60 a 240 m3/m2d e no filtro descendente de 100 a 240 m3/m2d. O método de
descargas de fundo intermediárias com esvaziamento total do filtro apresentou mais eficiência na
recuperação da carga hidráulica, comparado ao método em que o esvaziamento se dava até o topo
do meio filtrante. Para os dois sistemas, o efluente final apresentou valores dentro dos limites de
potabilidade permissíveis pela Portaria 518.
BENINI (2003) utilizou a mesma instalação piloto de dupla filtração de KURODA (2002)
para estudar a remoção de substâncias húmicas de água com cor verdadeira de 90 a 110 uH,
turbidez 15 uT, pH 6,5; alcalinidade 9 mg/LCaCO3. Os resultados obtidos, em termos de
absorvância 254 nm (89,1 a 93,6%), cor aparente no efluente do filtro descendente (na maioria
dos ensaios, apresentou valor 1 uH) e remoção de COD (27,5 a 48,7%), foram satisfatórios.
WIECHETECK et. al. (2004) compararam a eficiência de remoção de substâncias
húmicas de água proveniente de manancial superficial com adição de extrato de substâncias
húmicas (água de estudo), utilizando dois sistemas de dupla filtração em paralelo, um com filtro
ascendente de areia grossa (sistema 1) e outro com filtro ascendente de pedregulho (sistema 2),
ambos com filtros descendentes de areia independentes. Os dois sistemas foram comparados com
relação à produção efetiva de água filtrada utilizando taxas de filtração que variaram de 80, 120 e
180 m3/m2d nos filtros ascendentes e de 80, 120, 150, 160, 180, 200, 240 e 280 m3/m2d nos filtros
descendentes. A água de estudo apresentou as seguintes características: pH = 6,14 a 7,45;
temperatura = 17 a 26°C; alcalinidade = 7,04 a 19,36 mg/L CaCO3; cor verdadeira = 76 a 133
uH, cor aparente = 168 a 366 uH; turbidez = 8,8 a 25 uT, absorvância 254 nm = 0,144 a 0,225
cm-1 e COD = 2,808 a 5,375 mg/L. A remoção de substâncias húmicas em termos de
absorvância 254 nm foi eficiente, em média de 93% nos dois sistemas, quanto ao COD, as
melhores eficiências obtidas foram de 53,7% no sistema 1 e de 48,7% no sistema 2. As melhores
produções efetivas obtidas foram de 95,4% no sistema 1, para a combinação de taxas de filtração
13
de 120 e 240 m3/m2d; e de 97,4% no sistema 2, para as taxas de filtração de 80 e 150 m3/m2d, nos
filtros ascendentes e descendentes respectivamente.
DANTAS (2004) estudou o desempenho de dois sistemas de dupla filtração, sendo um
constituído de filtro ascendente de areia grossa e filtro descendente de areia (sistema 1) e outro de
filtro ascendente de pedregulho e filtro descendente de areia (sistema 2). Foi realizada
investigação experimental com águas de estudo preparadas com caulinita, dois tipos de água,
água tipo I com turbidez em torno de 100 uT e água tipo II com turbidez em torno de 300 uT. O
coagulante utilizado foi o sulfato de alumínio, não necessitando o uso de acidificante ou
alcalinizante. Foram variadas as taxas de filtração nos filtros ascendentes e descendentes, em 120
a 240 m3/m2d e 180 a 300 m3/m2d, respectivamente. Os ensaios foram feitos com e sem descargas
de fundo intermediárias (DFIs) nos filtros ascendentes. A principal conclusão do trabalho foi que
os dois sistemas foram capazes de produzir água filtrada com turbidez consistentemente menor
que 0,5 uT e que a produção efetiva de água depende da turbidez da água de estudo, das taxas de
filtração, da execução das DFIs e da carga hidráulica disponível para a retenção de sólidos.
SALES (2005) estudou o desempenho da dupla filtração no tratamento de água
eutrofizada. Nesse trabalho foi utilizada uma instalação piloto constituída por 4 pares de filtros,
que foram operados simultaneamente. Foi utilizada areia grossa com tamanho efetivo de 1,2 mm
como material filtrante dos filtros ascendentes e areia com tamanho efetivo de 0,56 mm nos
filtros descendentes. Os filtros ascendentes foram operados com taxa de filtração de 183 m3/m2.d
e os descendentes com taxa de 325 m3/m2.d. A água estudada foi proveniente do açude Gavião,
que abastece a Região Metropolitana de Fortaleza, no estado do Ceará, que apresenta
concentração média de cianobactérias superior a 200.000 células/mL. Foram estudados os efeitos
do cloro, do dióxido de cloro e do permanganato de potássio quando usados como oxidantes, os
quais foram aplicados antes da filtração ascendente e entre os filtros. Quando foram realizados
ensaios com o uso da oxidação, um dos pares de filtros foi operado sem aplicação de oxidante
para permitir a comparação com resultados obtidos somente com a coagulação. Diversas
dosagens de coagulantes foram utilizadas, com a maioria dos ensaios sendo realizados com o uso
de hidroxicloreto de alumínio e polímero catiônico como auxiliar de coagulação. Foi comprovado
que o uso de cloro e dióxido de cloro aumentou a remoção de cor aparente, de turbidez e de
células de cianobactérias. No estudo, o uso de permanganto de potássio não apresentou vantagens
que justificassem a sua utilização. Vários experimentos foram realizados para avaliar a formação
14
de ácidos haloacéticos e de trialometanos, após a desinfecção de amostras da água filtrada com
dosagem de cloro de 5,0 mg/L e tempo de contato de 24 horas. Verificou-se que há uma
correlação entre as concentrações de cianobactérias e a formação de ácidos haloacéticos. Foi
constatado que a coagulação pode ser eficaz para remoção de precursores da formação dos
subprodutos estudados em um nível que evita que as concentrações dessas substâncias
ultrapassem os limites estabelecidos pelos padrões de potabilidade brasileiro, da USEPA (EUA) e
da OMS. O uso de polímero mostrou-se fundamental para evitar a rápida ocorrência de transpasse
de impurezas e prolongar a duração das carreiras de filtração. Nos experimentos em que foram
utilizadas descargas de fundo, associadas à introdução de água na interface entre a camada
suporte e a camada de areia dos filtros ascendentes, as carreiras de filtração foram prolongadas,
quando a dosagem de polímero foi suficiente para que a maior parte da remoção de impurezas
ocorresse na camada suporte. As descargas de fundo intermediárias não prejudicaram a qualidade
da água filtrada pelos filtros descendentes.
KURODA (2006) avaliou a remoção de células e subprodutos de Microcystis spp. Pela
dupla filtração com filtração ascendente em pedregulho e de filtração descentente em areia,
oxidação e adsorção com carvões ativados pulverizado e granular. Na fase 1 foram realizados
ensaios de bancada para estabelecimento das condições operacionais dos ensaios a serem
realizados em intalação piloto, utilizando-se água de estudo preparada com adição de cultura de
cepa tóxica de Microcystis spp e ou extrato de microcistinas. Em seguida, foram realizados
ensaios em instalação piloto de escoamento contínuo para águas de estudo preparadas com adição
de cultura de cepa tóxica de Microcystis spp e de extrato de microcistinas – fase 2 e de material
coletado no reservatório de Barra Bonita – SP – fase 3. A concepção de dupla filtração utilizada
mostrou ser bastante eficiente na remoção de células de Microcystis spp e, consequentemente, de
microcistinas intracelulares, porém, a remoção ou degradação de microcistinas extracelulares só
foi significativa com o emprego de processos complementares de oxidação e ou adsorção. Para as
águas de estudo empregadas, não houve formação expressiva de subprodutos organohalogenados
nos efluentes dos processos de tratamento, após serem submetidas à cloração e tempo de contato
de 1 dia. Adicionalmente, foram realizados estudos prospectivos no sentido de avaliar a
toxicidade de extrato, águas de estudo e efluentes dos processos de tratamento por meio de
bioensaios com cladóceros e camudongos, além de biomonitoramento com a espécie de peixe
Danio rerio.
15
3.4 Aspectos Toxicológicos
AZEVEDO NETTO et. al. (1987), DYCHDALA (1983), MEYER (1994), TOMINAGA
e MIDIO (1999), comentam que o tratamento da água utiliza substâncias químicas que podem,
por sua vez, afetar a saúde daqueles que a utilizam. O cloro é o agente mais usado, pois em
qualquer dos seus diversos compostos, destrói ou inativa os organismos causadores de
enfermidades, sendo que esta ação se dá à temperatura ambiente e em tempo relativamente curto.
Sua aplicação é simples, exigindo equipamentos de baixo custo. A determinação de sua
concentração na água é fácil, sendo relativamente seguro ao homem nas dosagens normalmente
adotadas para desinfecção da água. Fornece uma quantidade remanescente que protege a água de
posteriores contaminações.
DANIEL et. al. (1990), fala que os riscos relacionados ao processo de cloração da água
estão associados muito mais aos seus subprodutos do que com os agentes utilizados.
Existe, normalmente, grande número de compostos orgânicos na água bruta. Estes podem
reagir com o cloro livre, levando à formação de diversos subprodutos, entre eles os denominados
trialometanos (TOMINAGA e MIDIO, 1999).
Na Tabela 3.2 estão agrupadas as principais substâncias halogenadas que têm sido
identificadas nas águas potáveis, previamente cloradas (SINGER, 1993).
Tabela 3.2 – Principais subprodutos decorrentes da cloração da água
Fonte: SINGER (1993)
Trialometanos Clorofórmio Bromodiclorometano Dibromoclorometano Bromofórmio
Haletos de cianogênico Brometo de cianogênicoHalopicrinas Cloropicrina
Bromopicrina
Ácidos Haloacéticos Ácidos monocloroacéticos Ácido dicloroacéticos Ácido tricloroacéticos Ácido monobromoacético Ácido dibromoacético Ácido bromocloroacético
Haloacetonitrilas Dicloroacetonitrilas Tricloroacetoniltrilas Bromocloroacetonitrilas Halocetonas, haloadeídos,
halofenóisHidratos de Cloral
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Processos alternativos de desinfecção da água, que evitam a formação dos TAM, são
aqueles que não utilizam cloro livre, tais como: cloraminas (cloro combinado), dióxido de cloro,
ozonização e radiação ultravioleta (GORDON et. al. , 1993). Entretanto, estes podem levar a
formação de outros subprodutos, conforme o teor de matéria orgânica presente na água, sendo
que seus efeitos sobre a saúde humana ainda não foram completamente avaliados (TOMINAGA
e MIDIO, 1999).
SINGER (1993), BALLAR et. al. (1974) e BULL (1993), relatam que no início da década
de 70, descobriu-se que o clorofórmio e outros TAM eram produzidos durante a cloração da
água. Esta informação revestiu-se de grande importância em virtude da conclusão de um
bioensaio sobre a carcinogenicidade do clorofórmio realizado pelo “National Cancer Institute”. O
resultado positivo para esse bioensaio levou, rapidamente, ao estudo de um valor limite de
concentração máxima aceitável para esses compostos e, em 1979, a agência de proteção
ambiental dos Estados Unidos (Enviromental Protection Agency - EPA) aconselhou que o limite
máximo para a soma das concentrações dos TAM (clorofórmio + bromodiclorometano+
dibromoclorometano + bromofórmio) deveria ser de 100 µg/L na água para consumo humano
(RIEDEL, 1992).
Em 1974, pesquisadores americanos detectaram pela primeira vez a presença de
trialometanos na água potável. Estudos realizados por ROOK (1974) na Holanda e por BALLAR
et. al. (1975) apud PASCHOLATO (2005), nos Estados Unidos mostraram que os trialometanos
não são contaminantes em níveis significativos na água bruta, mas são formados durante o
processo de tratamento de água para o abastecimento público, através de uma reação química
entre alguns compostos orgânicos e derivados de cloro, resultando valores entre 37 a 150 µg/L.
Foi neste período que, em pesquisas em New Orleans (EUA), surgiram as primeiras
correlações entre a água de abastecimento, os trialometanos e alguns tipos de câncer (BELLAR
et. al. 1974; BUN et. al. 1976 apud PASCHOLATO, 2005).
No Brasil, BATALHA (1994) publicou o primeiro trabalho sobre a TAMs realizado nos
sistemas públicos de abastecimento de água, verificando a presença de clorofórmio e outros
trialometanos na água de consumo humano.
Já em 1998, a USEPA propôs um estudo para definir a regulamentação de desinfetantes,
desinfecção e subprodutos da desinfecção e propôs a redução dos níveis de trialometanos de 100
17
para 80 µg/L-1. Em 2000, a publicação “Drinking Water Standars and Health Advisories”,
recomendou o valor de TAMs em 80 µg/L.
Desde a descoberta inicial dos TAMs, muitas coletas de dados têm sido realizadas.
Segundo YOUNG et. al. (1987), estudos epidemiológicos, particularmente nos Estados Unidos,
têm sido feitos para avaliar a presença dessas substâncias orgânicas na água e sua correlação com
o câncer. Todavia, ainda é relativamente pouco conhecido o real efeito para a saúde humana
causado por esses compostos presentes em baixas concentrações (ppb e ppt) na água de consumo
humano.
Os TAMs são normalmente encontrados juntos na água tratada e a soma aritmética das
concentrações desses compostos, definida como trialometanos totais, tem sido utilizada na
legislação de muitos países para o controle de águas de abastecimento público (SYMONS et. al.
1981).
Com relação a sua toxicidade, esta refere-se principalmente ao clorofórmio (CF), por ser o
composto mais estudado e encontrado em maior concentração que os demais.
Segundo TOMINAGA (1999), estudos experimentais indicam que a exposição ao CF, por
inalação, durante um banho de ducha por 8 min, pode ser até 6 vezes maior do que pela ingestão
da mesma água durante um período de 24 horas. A água de piscina clorada é uma outra
importante fonte de exposição aos TAMs.
WHO (1996) devido à sua predominante lipossolubilidade, acumula-se em tecidos com
alto teor lipídico, como o tecido adiposo, fígado e rins. O CF parece ser capaz de atravessar a
barreira placentária, uma vez que já foi detectado no cordão umbilical em concentrações maiores
que no sangue materno (OPAS, 1987).
Dentre os TAMs, o CF é biotransformado no fígado levando a formação de fosgênio, que
pode reagir rapidamente com a água levando a formação de CO2 e HCl. (WHO, 1994).
Uma outra via de biotransformação é a reação com a cisteína ou glutationa dando
produtos secundários ou com macromoléculas intracelulares induzindo dano celular,
(HODGSON e LEVI, 1994). Os efeitos crônicos observados são caracteristicamente retardados,
admitindo período de latência para a carcinogenicidade (TOMINAGA e MIDIO, 1999).
18
ALEGRIA et. al. (1998) mostram estudos realizados no Canadá considerando a cloração
de água bruta e indicaram uma associção entre dosagem de cloro e o câncer de estômago, e entre
a quantidade de carbono orgânico (COT), indicador de TAM, e o câncer do intestino grosso em
homens.
Também houve associações positivas entre o clorofórmio na água tratada e o risco de
morte por câncer de cólon (homens e mulheres) e câncer de tórax. Para mulheres também houve
associação entre dosagem de cloro ou água clorada sujeita a contaminação por substâncias
orgânicas e câncer de cólon e cérebro (MEYER, 1994)
MEYER (1994) relata ainda que o clorofórmio induz ao câncer de fígado, tireóide e rins
em ratos e camudongos, mas associações significantes não foram observadas no homem.
3.5 CARVÃO ATIVADO
MARMO (2005); JANKOWSKA et. al., (1991), relatam que o carvão ativado é um
elemento oriundo de material carbônico, com uma estrutura porosa e desenvolvida, o que lhe
confere grande área específica e habilidade de adsorver substâncias de origens orgânica e
inorgânica, tanto na fase gasosa quanto na líquida.
O processo de ativação do carvão é realizado através de dois estágios de tratamento a
temperaturas consideradas relativamente elevadas. O primeiro é geralmente efetuado a
temperaturas de 400 °C com a função de promover uma desidratação do material. O segundo
estágio ocorre com valores de temperaturas que podem variar no intervalo de 500 a 900 °C, e irão
garantir as aberturas nos poros do carvão, devido à completa queima das paredes adjacentes do
material carbônico.
3.5.1 Princípio da adsorção
SNOEYINK (1990) relata que a adsorção é um fenômeno que envolve a concentração
espontânea de um fluido ou um gás sobre a superfície de um sólido, devido à existência de forças
atrativas não compensadas na superfície do mesmo. O sólido sobre o qual ocorre a adsorção é o
denominado adsorvente, enquanto as moléculas retidas pela superfície são os denominados
adsorvatos.
19
A adsorção pode ser classificada como física ou como quimissorção. Na adsorção física,
as forças de Van der Waals (repulsão e dispersão) atuam entre o composto que compõe o
adsorvente e a substância a ser adsorvida. Nesse caso, o proceso encontra-se na faixa de difusão
controlada em que não existe energia de ativação, mas as forças eletrostáticas podem interferir.
Com relação à quimissorção, as forças predominantes são as eletrostáticas (interações de
polarização, dipolo e quadripolo) que formam uma ligação química unindo o adsorvente e o
adsorvato, que é capaz de modificar a estrutura molecular existente (MASSCHELEIN, 1992).
Segundo VERAS (2006) o processo químico resulta em uma grande energia de ativação,
além de apresentar baixa reversibilidade. A reversibilidade é um aspecto importante a ser
considerado no momento em que se pretende escolher o tipo de carvão a ser usado, em pó ou
granular. Isso se deve ao fato de que quanto mais baixa a reversibilidade mais vantajoso será o
uso de carvões em pó, pois os carvões granulares são, usualmente, submetidos a processos de
regeneração durante a sua vida útil. Outro aspecto que deve ser ressaltado acerca desse assunto é
que na adsorção física existe a possibilidade da formação de camadas moleculares sobrepostas na
estrutura do carvão, enquanto na adsorção química somente uma camada molecular é possível de
ser adsorvida (monocamada).
De acordo com VERAS (2006), as propriedades físicas do carvão ativado são: área
superficial, distribuição do tamanho dos poros, densidade do carvão, número de iodo, número de
melaço, índice de azul de metileno, resistência à abrasão, teor de umidade, dureza, conteúdo de
cinzas (que reflete a pureza do carvão), tamanho das partículas, entre outras.
A determinação da área superficial baseia-se na quantificação do adsorvato necessário
para recobrir o adsorvente com uma monocamada. O método consiste na exposição do sólido a
um gás em um sistema fechado à temperatura constante. Nesse caso, o sólido passa a adsorver o
gás, ocorrendo assim, um aumento da massa do sólido e um decréscimo na pressão do gás
(Teixeira et al., 2001).
Quanto aos poros dos carvões, estes são classificados de acordo com o tamanho do seu
diâmetro médio, como apresentado na Tabela 3.4. A determinação do volume de poros pode ser
feita por meio da adsorção de adsorvatos em fase líquida como por exemplo, o iodo e o azul de
metileno. O azul de metileno vem sendo utilizado como um parâmetro para expressar a
mesoporidade do carvão ativado, enquanto o número de iodo a microporosidade. Já para o caso
20
de poros maiores, o ideal a ser feito é uma análise colorimétrica comparativa, dispondo-se de um
adsorvato padrão de número molar conhecido.
Tabela 3.4 – Classificação dos poros para carvões ativado
Classificados Diâmetro médio (nm)
Microporo < 2
Mesoporo 2 – 50
Macroporo > 50
Fonte: BANSAL e GOYAL (2005)
O procedimento do número de iodo é sugerido pela norma americana D4607 da American
Society for Testing and Materials – ASTM (2000) e pela norma brasileira MB-3410 da
Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT (1991), cujo princípio do método consiste na
obtenção da quantidade, em miligramas de iodo adsorvido por 1,0g de carvão ativado
pulverizado, quando a concentração do filtrado residual é 0,02N. No entanto, o número de iodo
deve atender a recomendações mínimas sugeridas em normas para que o carvão apresente uma
boa capacidade adsortiva.
Assim, de acordo com American Water Works Association – AWWA (2006), o número
de iodo não deve ser menor do que 500mg/g, seja na forma granular ou em pó. Já com base na
norma brasileira MB-2133 da ABNT (1991), o valor mínimo deve ser de 600mg/g para carvões
em pó, pois, até o momento, não há norma brasileira específica para carvões granulares.
Quanto à estrutura, os poros são conhecidas como cilindros (por exemplo, carvão ativado
obtido de casca de coco) e cônicos (obtido do carvão mineral), sendo os poros cônicos os mais
eficientes, pois adsorvem grandes e pequenas moléculas simultaneamente. Enquanto os cilindros,
devido à possibilidade de serem obstruídos por moléculas grandes e partículas coloidais na sua
entrada, são pouco efetivos (VERAS, 2006).
21
3.5.2 Adsorção por carvão ativado granular (CAG)
A utilização do CAG no tratamento de água deve-se em particular a situações em que as
fontes de água são altamente poluídas e apresentam flutuações regulares de qualidade. A maior
vantagem dessa opção de uso do carvão ativado é a garantia de segurança de um tratamento cuja
remoção é permanente; além da capacidade de regeneração do produto, fato que não se observa
no CAP, pois quando utilizado fica retido no lodo formado no decantador e na água de lavagem
dos filtros (MASSCHELEIN, 1992).
O CAG recentemente tem sido utilizado como um substituto do filtro granular ou como
um sistema complementar ao processo convencional. Em ambos os casos o CAG tem como
objetivo a remoção de compostos orgânicos, incluindo subprodutos da desinfecção, que
produzem sabor e odor, pesticidas e outros orgânicos sintéticos (KAWAMURA, 2000).
Existem três opções básicas disponíveis para a localização do CAG na seqüência do
tratamento convencional: à montante dos processos convencionais de coagulação/floculação,
sedimentação e filtração (pré-filtro adsorvente); após o processo de filtração tradicional (pós-
filtro adsorvente); ou após o processo de sedimentação com dupla função de filtração e adsorção
(filtro-adsorvente), sendo a pós-filtração a opção mais usual.
O CAG é disponível nas formas extrudada, peletizada, briquetes e “fragmentado”. A
forma extrudada é mais uniforme devido ao seu método de produção, no entanto seus grãos têm a
tendência a obstruir os poros do filtro, o que faz essa forma ser desfavorável para o processo de
filtração e filtração/adsorção. Já o carvão “fragmentado” é menos homogêneo e por essa razão
melhor para a filtração. É importante ressaltar que para cada tipo de CAG haverá variações de
forma, tamanho e de resistência dos grãos, fatores estes capazes de influenciar no tempo
necessário para saturação do carvão e para eficiência do processo de adsorção dos mesmos
(MASSCHELEIN, 1992).
Algumas análises essenciais devem ser feitas para que haja um bom funcionamento do
sistema de CAG, como por exemplo: da distribuição granulométrica, tamanho, densidade e forma
das partículas, da cinética da adsorção, das propriedades do adsorvato, do coeficiente de
uniformidade, da resistência à brasão, da expansão do leito durante a lavagem, das características
da perda de carga e do processo de reativação. No caso do coeficiente de uniformidade, o limite
prático adotado é entre 1,2 e 2,0 preferencialmente, entre 1,5 e 1,8 (MASSCHELEIN, 1992).
22
Quanto à determinação do tamanho efetivo dos grãos, essa características dependerá da
qualidade da água e será importante para a definição da duração da carreira de filtração; em
especial, quando há sistema de lavagem envolvido. No caso em que a água apresenta grande
quantidade de sólidos suspensos, a função de filtração será priorizada e se fará necessário um
tamanho efetivo maior para atingir a duração da carreira de filtração desejada. Esse tamanho
deverá ser em torno de 0,8 a 0,9 mm. Porém, se a água for mais limpa, um menor tamanho
poderá ser adotado, pois a capacidade adsortiva prevalecerá no processo (MASSCHELEIN,
1992).
Os principais fatores que devem ser levados em consideração na determinação do volume
requerido para o adsorvente são: o tempo de contato, a vazão de projetos e o ponto de exaustão
do filtro. Para a determinação do volume requerido utiliza-se a Equação 3.2.
cpr TQV . Equação 3.2
Onde:
VR: volume requerido;
QP: vazão de projeto;
Tc: tempo de contato de leito vazio.
Com relação ao tempo de contato de leito vazio, este deve ser suficiente para não
promover o transpasse e nem propiciar grandes dimensões que acarretem um aumento do custo
do sistema. Usualmente, na maioria das estações de tratamento de água com sistema de CAG o
tempo de contato utilizado varia entre 5 a 25 minutos (BRADY, 1998).
A exaustão do CAG corresponde ao momento em que é atingido o limite máximo
admissível de um determinado componente indesejável, sendo, portanto, necessária à reativação
ou troca do carvão. Esse ponto de exaustão pode ser determinado por meio de uma representação
gráfica da concentração de um determinado composto indesejável no efluente ao longo do tempo.
Além disso, por meio de transpasse, também é possível definir a relação entre parâmetros físicos
e químicos do sistema (exemplo: vazão, tamanho do leito, taxa de exaustão do carvão),
23
determinar o número de leitos de colunas, a melhor configuração das unidades (paralelo ou série)
e os requisitos da estação de tratamento de efluente (BRADY, 1998).
Já para a determinação da profundidade do filtro de CAG, o ideal é que sejam feitas
simulações em escala piloto. Nessas simulações deve-se avaliar o comportamento da zona de
transferência de massa (ZTM), que consiste em uma região limitada entre duas outras zonas.
Uma acima com carvão totalmente saturada pelo adsorvato e outra abaixo que não entrou em
contato com este, e, portanto, apresentando uma concentração nula do mesmo, como mostrado na
Figura 3.2. Dentro dessa ZTM ocorre retenção do adsorvato que é quantificada por um gradiente
de concentração ao longo da profundidade. Parte desse gradiente de concentração pode atingir o
efluente do filtro devido à exaustão do carvão ou a uma inadequada profundidade do leito, que
não é suficiente para cobrir a extensão da ZTM. No entanto, deve-se salientar que a altura
granular mínima para o leito não é necessariamente igual ao comprimento da ZTM, mas igual ao
menor comprimento que promove níveis aceitáveis de concentração do composto indesejável no
efluente.
Zona Saturada do CAG
Zona de Transferência de Massa
Zona sem a presença do adsorvato
ZTM (em processo de adsorção)
Figura 3.2 – ZTM em uma coluna de CAG (SNOEYINK, 1990).
Outro aspecto importante a ser comentado é que caso haja a necessidade de alterar fatores
como a carreira de filtração e a capacidade de adsorção do soluto, deve-se optar pelo arranjo das
unidades em série ou paralelo. As colunas em série são usuais para adsorções contínuas e para
situações em que a profundidade do leito requerido é excessiva para uma coluna padrão. Quanto
ao arranjo em paralelo, este não aumenta a profundidade, mas fornece uma maior flexibilidade
para trocas e regenerações do adsorvente (MASSCHELEIN, 1992).
24
Com relação aos possíveis tipos de configurações para as unidades de CAG, têm-se: leito
fixo com o escoamento descendente ou ascendente, leito expandido com escoamento ascendente
e leito pulsante. As operações que apresentam múltiplas unidades em paralelo, fixas e com
escoamento descendente são as mais usuais (BRASIL, 2004).
O meio granular pode possibilitar o desenvolvimento da atividade biológica, que consiste
em mais um mecanismo de remoção de compostos orgânicos, principalmente daqueles que
apresentam maior capacidade de biodegradação quando comparada à capacidade de adsorção.
Alguns exemplos desses tipos de compostos são: fenóis, p-nitrofenóis, ácido salicílicos, amônia,
Geosmina, MIB, entre outros (SNOEYINK, 1990).
A ação biológica pode ser intensificada pela introdução de uma etapa de pré-tratamento,
que consiste na adição de cloro, ou de outros oxidantes químicos como, por exemplo, o ozônio.
Isto propicia um impacto importante na performance do sistema, tendo em vista que moléculas
não biodegradáveis podem ser quebradas em moléculas menores e biodegradáveis. No caso da
utilização do ozônio, ainda há o benefício do aumento dos níveis de oxigênio (SNOEYINK,
1990). O pré-tratamento também pode ser executado na prevenção de falhas no sistema ao
remover compostos com ferro e manganês que geralmente interferem na adsorção, pois revestem
as partículas do adsorvente. Ou ainda promovendo alterações no pH, pois quando esse atinge
valores perto da neutralidade provoca uma maior adsorção.
Alguns problemas podem aparecer em função da atividade biológica, como a presença de
microrganismos no efluente ou a emissão de odor característico, sendo esse odor devido a fatores
como: insuficiência de oxigênio (condição anaeróbica), maior concentração de amônia no filtro e
inativação do leito durante certo período. Para contornar o problema é necessário um controle
biológico, assegurando o contínuo fornecimento de oxigênio ao sistema. Um outro aspecto
importante a ser comentado a respeito do filme biológico formado no filtro é o fato deste, além de
ser benéfico para compostos orgânicos biodegradáveis, é capaz de funcionar como uma barreira
para que compostos não-biodegradáveis possam ser adsorvidos pelo carvão.
25
4. MATERIAIS E MÉTODOS
São apresentados, primeiramente, a descrição e funcionamento da instalação piloto de
dupla filtração – IPDF, sendo em seguida, descritas as atividades realizadas na fase de pré-
operação, incluindo as dificuldades encontradas e adaptações efetuadas, com o objetivo de
assegurar a qualidade dos resultados produzidos. É apresentada a programação da investigação
experimental e relacionados os parâmetros de interesse, monitorados em função dos ensaios
programados, além dos critérios adotados na investigação.
Neste capítulo são apresentados o fluxograma do trabalho experimental, a descrição e
funcionamento da instalação piloto de dupla filtração, a descrição das atividades realizadas nas
fases de pré-operação, ensaios em bancada e ensaios na instalação piloto.
4.1 Instalação Piloto de Dupla Filtração - IPDF
A IPDF é constituída pelos sistemas de recalque e, de regularização da vazão de água
bruta, de mistura rápida e coagulação química, de distribuição de água coagulada, de pré-
oxidação, de dupla filtração, de inter-oxidação, de unidade de carvão ativado granular (CAG), de
lavagem e limpeza dos filtros e CAG. Apresenta-se na Figura 4.1 o esquema geral da IPDF, que
mostra as unidades que compõem a instalação piloto.
26
Figura 4.1 – Esquema geral da IPDF
27
4.1.1 Recalque de Água Bruta
Toda água bruta em estudo foi coletada no Reservatório UHE Luiz Eduardo Magalhães,
conforme a Figura 4.2, que mostra a localização das unidades.
Figura 4.2 - Localização dos pontos: P1 (água bruta); ETE Aureny (lançamento de efluentes);ETA 006 (em operação); Ribeirão Taquaruçu (captação da ETA 006).
Para coletar a água bruta do Lago UHE, utilizou-se um caminhão com capacidade de
coletar e transportar um volume de 10 m3. Após a coleta no reservatório, nas dependências da
IPDF, a água bruta foi armazenada em um reservatório de 10 m3.
O recalque de água bruta do reservatório de 10 m3 para a câmara de nível constante –
CNC foi realizado por um sistema elevatório, composto por uma bomba centrífuga instalada no
próprio reservatório de água bruta, que bombeava uma vazão da ordem de 100 L/h por meio de
uma tubulação de 20 mm de diâmetro.
Essa tubulação era provida de derivação com registro de esfera, para retorno de parcela da
água recalcada ao reservatório, e de um rotâmetro para medida da vazão bombeada de água bruta,
com capacidade máxima de 100 L/h, permitindo os ajustes necessários para o funcionamento
adequado do sistema.
O conjunto elevatório apresentava as seguintes especificações: bomba centrífuga com
rotor periférico da marca Calpeda, modelo NTM 61, motor indução de 2 pólos, 60 Hz, rotação de
3450 RPM, potência de 0,45 HP, monofásico 110 ou 220 V.
P1
Instalação da ETAPiloto
Ribeirão Taquaruçu
Lago UHE
ETE Aureny
ETA 006
28
4.1.2 Regularização da Vazão de Água Bruta
A vazão de recalque da água bruta foi constante e igual a 90 L/h. Na tubulação de
recalque da água bruta foi instalado um rotâmetro para medição de vazão e um registro para
ajuste da perda de carga turbulenta.
A caixa de nível constante (feita de acrílico) serviu para encaminhar a vazão exata para o
sistema de tratamento por meio de Cap perfurado, sendo que a vazão excedente verteu para o
extravasor. Tanto a tubulação contendo o Cap como a tubulação do extravasor foi com rosca,
permitindo o ajuste das alturas de ambos para regulagem da vazão na pré-operação. Na Figura 4.3
é apresentado um detalhe da caixa de nível constante.
Tubulaçao de recalque deágua bruta
do Lago UHE
Cap com orifíciode 6,4 mm
Extravasor de água bruta
vai para unidadesde tratamento da IPDF
vai paracanaleta
CAIXA DE NÍVEL CONSTANTE
Ha
Figura 4.3 – Caixa de nível constante
29
4.1.3 Mistura Rápida e Coagulação Química
A caixa de mistura rápida foi feita de acrílico, conforme a Figura 4.4. O ponto de
aplicação do coagulante na passagem da ante-câmara para a câmara de mistura foi adicionado o
coagulante químico (sulfato de alumínio). Como a paleta do agitador e a câmara de mistura da
IPDF são idênticas às do jarteste, foi possível otimizar o gradiente de velocidade em bancada e
aplicação do melhor resultado na IPDF. Uma pequena parcela da água coagulada
(aproximadamente 2 L/h) extravasou continuamente no ponto de coleta de água coagulada,
permitindo a otimização e o controle da dosagem de coagulante e o respectivo pH de coagulação
por meio do uso de filtro de laboratório de areia (FLA) com material granular adequado às
características da água em questão. Somente após o ajuste das condições de coagulação é que foi
possível iniciar o ensaio com encaminhamento da água coagulada ao FAP.
Figura 4.4 –Foto- Caixa de mistura rápida
O coagulante químico utilizado foi o sulfato de alumínio liquido, produzido pela empresa
Produtos Guaçu. Nesse trabalho foi dispensada a aplicação do alcalinizante, em função da água
coagulada ter apresentado geralmente valores de pH entre 6,2 e 7,1.
30
4.1.4 Condições da coagulação química
A determinação em laboratório das condições de coagulação foi realizada antecedendo
cada ensaio, primeiramente, por meio de ensaios de coagulação em reatores estáticos (jarteste),
variando-se a dosagem de coagulante e, conseqüentemente, o pH de coagulação. Inicialmente, foi
medida a turbidez, pH e cor da água bruta. A mistura rápida foi realizada com gradiente de
velocidade médio Gmr = 1000 s-1 e- tempo Tmr = 60.
Terminada a mistura rápida, determinava-se o pH de coagulação de cada amostra. Após
descarte inicial da amostra, iniciava-se o ensaio de filtração direta, em filtros de laboratório em
areia – FLA, com duas coletas consecutivas de no mínimo 25 mL (volume suficiente para a
leitura de turbidez).
O sistema de FLAs constituído por seis filtros, cada um contendo corpo em acrílico
transparente 19 mm de diâmetro, 40 cm de altura e possuía areia aderida na parede interna, de
modo a evitar formação de correntes preferenciais durante a filtração. A cota de saída de água
filtrada foi posicionada, aproximadamente, 1cm acima do topo da camada de areia, a fim de
evitar pressões negativas no decorrer da filtração. A espessura da camada de areia era de 15 cm e
a granulometria variou em função das características da água a ser filtrada, tendo sido utilizadas
três granulometrias diferentes, conforme critério apresentado na Tabela 4.1. Apresenta-se na
figura 4.5 um esquema contendo as principais características do FLA.
Tabela 4.1 - Critérios para escolha da granulometria do FLA
Turbidez da água bruta(uT)
FLA Tamanho dos grãos(mm)
< 25 1 0,3 a 0,5925 a 100 2 0,42 a 0,84
>100 3 0,59 a 1,41
A taxa de filtração utilizada nos FLAs foi mantida aproximadamente constante através de
ajustes manuais, entre 60 e 100 m3/m2d, o que possibilitava filtração de 1 litro de água coagulada
entre aproximadamente 50 e 80 minutos. Em geral, a coleta no FLA foi realizada após 20 e 30
min de filtração. A escolha da dosagem de coagulante e respectivo pH de coagulação, feita em
função da qualidade do filtrado (turbidez 0,5 uT).
31
cm25
siliconedeflexívelmangueiraPVCdecap""
saídadecotafiltradaáguade
cm15filtrantemeio
doespessura
topodocotafiltrantemeiodo
nte transpareacrílicodetubo
latãodeespigão
mm19DI
paredeàaderidaareia
metálicatela
Figura 4.5 - Esquema do filtro de laboratório de areia - FLA
4.1.5 Preparação das soluções de coagulante e ajustes finais
Para o preparo e aplicação das soluções do coagulante químico na CMR, dispunha-se de
um tanque graduado com volume útil de 50 L cada, providos de bomba dosadora por pulsos,
motoredutor e agitador, possibilitando o preparo antecipado e armazenamento das soluções de
reposição. As bombas dosadoras apresentavam as seguintes especificações: marca ProMinent,
modelo CONB 1601, 230 V, 60/60 Hz 16 W, 1 A, com amplitude de dosagem de até 1,0 L/h e
altura manométrica de 16 m.c.a.
A preparação da solução de sulfato de alumínio foi realizada, diluindo-se a solução
líquida em água filtrada da ETA 006, sem cloração, de forma a se obter concentração adequada à
duração da carreira, precisão desejada para realização de ajustes das dosagens empregadas e
vazões correspondentes ao bom desempenho da bomba dosadora (entre 0,2 a 0,8 L/h),
considerando a vazão afluente à CMR e a dosagem preestabelecida.
Após a diluição, a solução de sulfato de alumínio era agitada por aproximadamente 10
min.; em seguida, a tubulação de recalque era desconectada e, com a bomba em funcionamento,
extraíam-se as bolhas de ar eventualmente retidas na tubulação.
Por fim, era efetuado o ajuste da vazão a ser bombeada, sendo as medidas volumétricas,
realizadas por meio de uma pipeta no ponto de aplicação do coagulante e efetuado os ajustes
necessários.
32
O cálculo da vazão da bomba dosadora foi realizado utilizando-se o conceito de balanço
de massa, podendo ser expressa por:
Csol qb DAl(qbQab) (4.1)
em que:
Csol = concentração da solução de coagulante (mg/L de Al);
qb = vazão da bomba dosadora (L/h);
DAl = dosagem de coagulante (mgAl/L);
Qab = vazão de água bruta que entra na CMR.
4.1.6 Teste em FLA utilizando água coagulada na IPDF
Como a vazão máxima utilizada no sistema de dupla filtração – SDF era,
propositadamente, sempre inferior à de entrada na CMR, uma parcela da água coagulada era
extravasada, continuamente, por uma tubulação junto ao SDF, permitindo a realização de testes e
ajustes das condições de coagulação. Antes do início de cada carreira de filtração, eram efetuados
testes em FLAs, utilizando água coagulada na própria IPDF, mediante a aplicação das condições
de coagulação obtidas conforme item o 4.1.4. Assim como nos ensaios para determinação das
condições de coagulação, a granulometria da areia utilizada no FLA era escolhida em função dos
valores de turbidez da água bruta, conforme critério apresentado na Tabela 4.2.
O FLA, devidamente preparado conforme o item 4.1.4, era acoplado na derivação
existente na extremidade do extravasor de água coagulada junto aos filtros, que continha uma
pinça regulável fixada à mangueira de silicone de 5 mm de diâmetro, com o objetivo de
possibilitar o ajuste da taxa de filtração entre 60 e 100 m3/m2d. Foram efetuadas coletas de
amostras de água filtrada a partir de 15 min. de filtração a cada 5 min. A dosagem de coagulante
e respectivo pH de coagulação eram considerados satisfatórios, se resultasse turbidez do efluente
menor que 1 uT em até 30 min.
Somente após ser constatada a condição desejável de coagulação, a água coagulada era
encaminhada ao filtro ascendente de pedregulho - FAP. Iniciada a operação, o controle da
coagulação era realizado em intervalos de 3 h, ou quando a qualidade do afluente ou efluente
produzido, apresentasse variações. Antes do início da operação, a solução de coagulante era
33
agitada novamente por cerca de 10 min. e durante a carreira de filtração, em intervalos de 6 h por
aproximadamente 3 min.
4.1.7 Sistema de Filtração
4.1.7.1 Unidades Filtrantes
O sistema de filtração composto pelos filtros ascendente de pedregulho (FAP), filtro
rápido descendente (FRD), e o filtro de carvão ativado granular (FCAG) montados pela
superposição adequada de segmentos de tubos cilíndricos, sendo o FAP de acrílico com diâmetro
interno de 113 mm; o FRD de acrílico com diâmetro interno de 90 mm, e o FCAG também foi de
acrílico com diâmetro interno de 141 mm. Foi prevista também a inter-cloração por meio de
coluna de PVC soldável de 110 mm, classe 20, com tempo de contato de 20 min.
A estanqueidade do conjunto foi garantida pela colocação de anéis de vedação (de
borracha) entre os flanges de cada segmento de tubo, sendo estes devidamente conectados por
meio de parafusos de latão.
O FAP possuía altura total de 1,97 m e foi apoiado sobre outro segmento de tubo de 1,5 m
de altura. O material granular era composto por quatro subcamadas de pedregulho de 30 cm de
altura cada, com granulometria variando entre 2,0 e 25,4 mm, dispostos, estratificadamente, sobre
uma placa perfurada, em ordem decrescente no sentido do escoamento. As faixas granulométricas
do FAP são relacionadas na Tabela 4.2
Tabela 4.2 – Material do FAPTamanho dos grãos (mm) Espessura da subcamada (mm)
2,0 a 4,8 (topo) 6004,8 a 7,9 300
7,9 a 12,7 20012,7 a 19,0 15019,0 a 25,4 150
34
O FRD apresentava altura total de 3,42 m e dispunha de uma tela metálica com abertura
de malha de, aproximadamente, # 0,3 mm apoiada sobre a placa perfurada, o que possibilitou a
disposição do material filtrante, constituído unicamente de areia, diretamente sobre a mesma,
dispensando, assim, o uso de camada suporte. As características do meio filtrante são
apresentadas na Tabela 4.3. Na figura 4.6 é apresentada a curva de distribuição granulométrica
resultante da areia do FRD.
Tabela 4.3 – Material Filtrante do FRD
Tamanho dos grãos (mm) 0,3 a 1,41
Tamanho efetivo (mm) 0,42 a 0,45
Coeficiente de desuniformidade 1,7
Coeficiente de esfericidade 0,75 a 0,8
Espessura da camada (m) 0,7
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
0,1 1 10
Abertura das Peneiras (mm)
Porc
enta
gem
que
pas
sa (%
)
0,42
0,59
0,71
0,84
1,00
1,41
1,19
0,30
D10
D60
Figura 4.6– Curva Granulométrica da Areia do FRD
Nos ensaios em que foi usada a adsorção em carvão ativado, parte da água filtrada foi
encaminhada para o filtro de carvão ativado granular (FCAG). O FCAG instalado foi de acrílico
com diâmetro interno de 141 mm e diâmetro externo de 153 mm com espessura de 0,65 m da
camada de CAG.
O tempo de contato para a vazão de 20 L/h:
35
min4,3018251056,54
141,065,06
2
sxx
xxtc
(4.1)
A distribuição da água para lavagem e da coleta da água filtrada foi realizada por meio de
placa com nove orifícios de 4,8 mm localizada no fundo do filtro. O FCAG também apresentava
uma tela de aço inoxidável com abertura de 0,30 mm e fios de 0,5 mm de espessura, disposta
sobre a placa perfurada, de forma que o carvão possa ser colocado diretamente sobre a mesma.
As características do carvão são apresentadas na Tabela 4.4.
Tabela 4.4 - Material filtrante do FCAG
Característica Valor
Tamanho dos grãos (mm) 0,30 a 0,85
Número de Iodo > 800 mg I / g carvão
Índice de Azul de Metileno > 100 mg / g carvão
Área de Superfície Específica BET-N2 > 750 m2 / g carvão
Tamanho efetivo D 10 (mm) 0,40 a 0,45
Coeficiente de desuniformidade 1,7
Massa específica aparente (g/cm3) 0,48
4.1.7.2 Piezômetros
Ao longo da altura dos filtros foram instaladas tomadas para medida de pressão,
adaptando-se pequenos espigões em latão de 3,2 mm de diâmetro interno, onde eram conectadas
as mangueiras de cristal com 5,0 mm de diâmetro, para compor os quadros piezométricos dos
filtros, devidamente graduados. Os espigões eram providos de uma tela metálica com abertura de
malha de # 0,2 mm disposta, transversalmente, a fim de evitar possíveis perdas de material
filtrante na retirada de ar das mangueiras.
Foram adaptadas seis tomadas piezométricas no FAP e dois no FRD, permitindo, desta
forma, verificar a penetração de impurezas no meio granular dos filtros e controlar as operações
de descargas de fundo intermediárias – DFI no FAP.
36
4.1.7.3 Controle e Ajuste das Taxas de Filtração
O controle da vazão afluente ao FAP era realizado no dispositivo de sifonamento, através
da graduação existente nas mangueiras de silicone e referencial devidamente adotado, sendo o
ajuste efetuado, variando-se a altura da mangueira e pressionando-a, levemente, causando o
desprendimento de flocos, eventualmente aderidos na parede interna da mesma. A vazão afluente
ao FRD era medida por meio de rotâmetro e ajustada por meio de registro de agulha, adaptado à
tubulação de desvio, previamente instalado na tubulação. Adicionalmente, eram realizadas
medidas volumétricas, utilizando-se provetas graduadas de volumes adequados e cronômetro, nas
tubulações de desvio de água pré-filtrada, e efluente filtrado, para efeito de controle das taxas
empregadas, uma vez que, no decorrer da carreira de filtração, essas vazões terminais
apresentavam pequenas variações em função do acúmulo de impurezas na parede interna da
tubulação.
4.1.7.4 Sistema de Descarga de Fundo
O FAP foi operado com a execução de descargas de fundo. Uma descarga de fundo
intermediária – DFI e final – DFF, foi realizada com esvaziamento total do filtro com taxa inicial
da ordem de 1000 m3/m2.d. A descarga de fundo final – DFF foi realizada no final da carreira de
filtração, antes da execução da lavagem do FAP, enquanto as descargas de fundo intermediárias –
DFIs foram efetuadas durante a carreira de filtração.
Assim, as DFs no FAP passaram a ser realizadas com esvaziamento total do filtro e taxa
média de escoamento entre 800 e 1200 m3/m2.d com duração de 1 a 1,5 min., após 12 horas de
operação.
4.1.7.5 Lavagem dos Filtros
O sistema de lavagem dos filtros foi composto por uma bomba centrífuga, reservatório de
água para lavagem e alimentada pela rede de distribuição, tubulação principal de 20 mm de
diâmetro com ramificações e registros de esfera contendo gabaritos com marcações, permitindo o
controle da taxa de introdução de água para lavagem, além de tubulações para coleta de água de
lavagem, ligadas ao sistema de drenagem da instalação. A bomba centrífuga utilizada possuía as
seguintes características: marca KSB Hydrobloc CN, modelo C 500 N.
37
4.2 Programação dos Ensaios
O trabalho foi realizado com uma única água coletada no reservatório Luiz Eduardo
Magalhães, possibilitando a realização de três carreiras de filtração, e um único tipo de
coagulante, o sulfato de alumínio líquido. Os procedimentos foram agrupados em 3 (três)
carreiras de filtração, sendo que em cada carreira foi possível fazer dois ensaios com os efluentes
do FRD e FCAG. Nos itens 4.21 e 4.22 estão descritos os procedimentos empregados nas
carreiras de filtração.
4.2.1 – Carreira de Filtração I, II e III
Nas Carreiras de Filtração, foi programada realização de três ensaios, descritos a seguir e
ilustrados pelo fluxograma apresentado nas Figuras 4.7.
Coagulação
CLORAÇÃO
Agua Bruta do Lago - (3 ensaios dedupla filtração na IP)
FAP
FRD
Ensa
io 0
3
FAPEn
saio
02
FRD
Água Bruta - Caracterização
FLUXOGRAMA DEENSAIOS
Ensaios de Bancada
Condição: Tx FAP = 120 m3/m2d TxFRD = 180 m3/m2d
Ensaios na Instalação Piloto
Filtroascendente
depedregulho
FiltroRápido
DescendenteCarvão AtivadoGranular
Inter-OxidaçãoPré-Oxidação
CAG
FAP
FRD
CAGCAG
FAP
FRD
CAG
Ensa
io 0
1
CLORAÇÃO CLORAÇÃO
Coagulação
CLORAÇÃO
Figura 4.7 – Fluxograma da Carreira de Filtração I, II e III.
38
4.2.1.1 Caracterização da água bruta
Conforme mencionado anteriormente, para realização dos ensaios, a água bruta foi
coletada no reservatório Luis Eduardo Magalhães e armazenada no reservatório de 10 m3. Cabe
ressaltar que o volume de água coletada foi suficiente para realizar as três carreiras de filtração.
Antes de realizar os ensaios foi realizada uma caracterização da água bruta, e os seguintes
parâmetros foram medidos: pH, COT, cor verdadeira, cor aparente, clorofila, fitoplâncton,
coliforme totais, E. Coli, absorvância a 254 nm, turbidez, alcalinidade total, condutividade
elétrica, dureza, sólidos suspensos e dissolvidos, metais, sulfatos, sulfetos, fosfatos, nitrogênio
amoniacal, nitrito, nitrato, cálcio, magnésio, segundo a metodologia descrita APHA, (1998).
Durante a realização dos ensaios de dupla filtração, a água bruta foi armazenada no
reservatório de 10 m3, realizando-se o monitoramento constante das características da água, para
assegurar a qualidade dos resultados.
4.2.1.2 Ensaio de bancada
Foram realizados ensaios de bancada com a água do reservatório Luis Eduardo
Magalhães, utilizando-se equipamento de jarteste e o conjunto de filtros de laboratório de areia –
FLA, conforme descrição detalhada na referência DI BERNARDO et al. (2002).
Os produtos químicos utilizados nos ensaios foram o sulfato de alumínio, produto
comercial líquido com 7,2 % Al2O3, como coagulante e cloro como oxidante.
Foram realizados ensaios de filtração direta variando-se a dosagem do sulfato de alumínio
18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 27 28, 29 e 30 mg/L, objetivando a determinação do par de valores
de dosagem de sulfato x pH de coagulação que eliminasse a necessidade do uso de
acidificante/alcalinizante e cuja eficiência fosse considerada satisfatória.
As características dos ensaios foram as seguintes: mistura rápida: tempo de 30 s, gradiente
de velocidade médio de 1000 s-1, coletas nos FLAs após 20 e 30 min de filtração, areia FLA tipo
1 para a água e parâmetros de controle: pH de coagulação, cor aparente, turbidez do filtrado.
39
4.2.2 Pré-operação da instalação piloto
Após a montagem da IPDF, foram realizados procedimentos para aferição dos
equipamentos (rotâmetros, bombas dosadoras, agitador da mistura rápida), detecção de
vazamentos nas colunas e filtros, limpeza dos meios filtrantes dos filtros, medição da perda de
carga no meio filtrante limpo, determinação da vazão de água para lavagem, conforme
detalhamento a seguir. Todos os procedimentos da pré-operação foram realizados com água
limpa. Foi realizada a lavagem dos filtros (FAP, FRD e FCAG) com a bomba e o reservatório
armazenado água filtrada para lavagem até limpeza completa das impurezas presentes nos meios
granulares (obtenção de água de lavagem com turbidez inferior a 2 uT).
4.2.3 Ensaios de Dupla Filtração
Na Tabela 4.5 são apresentados os valores da taxa de filtração e as demais características
dos ensaios de dupla filtração na instalação piloto.
Tabela 4.5 – Vazões nas unidades da IPDF
Vazão (L/h) TxFAP = 120 m/m2.dTxFRD = 180 m3/m2.d
Água bruta: Recalque do reservatório 10 m3 para a caixa de nívelconstante
90
Água bruta - Extravasor da caixa de nível constante 38Água afluente às colunas de pré-oxidação e unidade de misturarápida
52
Água Coagulada afluente ao FAP 50Água Coagulada – desvio para teste FLA e amostragem 2Água afluente a coluna de inter-cloração e FRD 50Água afluente ao FCAG 20
4.2.3.1 Preparação do coagulante
O coagulante utilizado foi o sulfato de alumínio. Foi adquirida a solução concentrada do
produto, com teor de Al2O3 de 7,2 % e diluída em um bombona de 50 L provida de agitador e
bomba dosadora.
O cálculo da vazão da bomba dosadora foi realizado utilizando-se o conceito de balanço
de massa:
Csol qb DAl(qbQT) (4.3)
em que:
40
Csol (mg/L produto comercial): concentração da solução de coagulante;
qb (L/h): vazão da bomba dosadora;
DSA (mg/L produto comercial): dosagem de coagulante;
QT (L/h): vazão total de água de estudo recalcada.
4.2.3.2 Controle da coagulação
Antes do início de cada ensaio foram efetuados testes em FLAs com água coagulada na
própria IPDF. O FLA foi posicionado abaixo do ponto de amostragem de água coagulada (ver
Figura 4.8) e operado com taxa de filtração da ordem de 60 a 100 m3/m2.d, ajustada por meio de
pinça do tipo Hoffman. As coletas de amostras de água filtrada foram realizadas a cada 20 min. A
dosagem de coagulante e respectivo pH de coagulação é considerada satisfatória se, após cerca de
20 min, for constatado que a turbidez do efluente resultou menor que 0,5 uT. Somente após ser
constatada a condição desejável de pré-oxidação, inter-oxidação, adsorção e coagulação, a água
coagulada foi encaminhada ao FAP, marcando o início do ensaio.
Pinça de Hoffman
FLA
Ponto de amostragem de águacoagulada e teste de FLA
Mangueira de Silicone Q ~5 L/h
Figura 4.8 – Teste de FLA para controle da coagulação nos ensaios na IPDF
41
4.2.3.3 Ensaios da pré e inter-oxidação para determinação da demanda de cloro
Na carreira de Filtração II (ensaio com pré-oxidação) e III (ensaio com inter-oxidação) foi
necessário fazer a demanda de cloro para pré e inter-oxidação. Sendo assim os ensaios da pré-
oxidação com cloro em equipamento de jarteste visam a determinação da demanda de cloro. Para
preparação da solução de cloro foi utilizado o hipoclorito de cálcio (diluir 1 g do produto sólido
com 70% cloro em 1 L de água destilada). Mediu-se a concentração de cloro residual na solução
(resultado em torno de 0,7 mg/mL).
As condições dos ensaios foram:
Tempo de pré-oxidação: Tox = 30 min
Tempo de inter-oxidação: Tox = 20 min
Gradiente de Velocidade: Gox = 100 s-1
Parâmetros de controle da água após a pré-oxidação: pH, cloro residual, cor
aparente, absorvância a 254 nm e turbidez
Dosagens de cloro para pré-oxidação: 0,25; 0,50; 0,75; 1,0; 1,50; 1,70 e 2,0 mg/L
de cloro
Dosagens de cloro para inter-oxidação: 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; e 1,2, 1,50; 1,70 e
2,0 mg/L de cloro.
Cabe ressaltar que durante a Carreira de Filtração I, para realizar os ensaios de demanda
de cloro para inter-oxidação, foram armazenados 20 litros de água pré-filtrada (saída do FAP)
para realizar os ensaios de demanda de cloro da carreira de Filtração III.
O método utilizado para determinação de cloro residual livre foi colorimétrico com
leituras em espectrofotômetro visível da marca HACH, modelo DR 2000, programa nº80 com
uma curva de calibração de DPD variando de 0,1 a 2,2 mg/L Cl2 de concentração, em
comprimento de onda de 530 nm em cubeta de 1cm.
Com os resultados obtidos de residual calculou-se a demanda através da diferença entre
dosagem aplicada e o residual em função do tempo de contato. Ou seja a demanda de cloro é
dada pela diferença entre o cloro dosado e residual de cloro medido em cada jarro. A dosagem de
cloro para a qual a demanda resultou em torno de 0,1 mg/L na IPDF.
42
4.2.3.4 Pós-cloração e Formação de subprodutos
A etapa de pós-cloração, também conhecida como desinfecção foi realizada nas três
carreiras de filtração, após 12 horas de funcionamento da IPDF. Condição que evidenciou uma
estabilidade nas carreiras de filtração.
Os ensaios para a determinação de formação de subprodutos (PF) da oxidação do
Reservatório Luiz Edurado Magalhães constituíram uma etapa determinante do trabalho. Os
ensaios experimentais foram efetuados segundo adaptação da metodologia 5710 A e B (APHA,
1998). A Tabela 4.6 apresenta um resumo das condições do ensaio.
Segundo as referências pesquisadas, os principais fatores que influenciam na formação
dos subprodutos são: tipo de oxidante, temperatura, concentração de matéria orgânica, pH e
tempo de contato.
Após 12 horas de funcionamento da IPDF (período de estabilidade da carreira de
filtração), nas três carreiras de filtração, foram coletados 0,5 L na saída do FRD e 0,5 L na saída
do FCAG, conforme o esquema da Figura 4.9, para verificação de formação de subprodutos
orgânicos halogenados.
Uma solução de cloro, recém preparada, foi adicionada a cada frasco para obter uma
dosagem de 5mg/L de cloro (pós-cloração). Imediatamente os frascos foram fechados e lacrados
com papel parafinado para evitar perdas de compostos voláteis por evaporação. A dosagem
aplicada nesta etapa de 5mg/L, usualmente aplicada em água filtrada, pode ser elevada, porém,
devido ao objetivo principal deste trabalho ser o de avaliar o efeito da pré e inter-oxidação,
coagulação, filtração e pós-cloração na formação de subprodutos orgânicos halogenados, uma
dosagem pouco superior à estabelecida.
A seguir, os frascos foram submetidos à temperatura 25°C± 1ºC, em câmara de DBO
termostatizado.
Nos tempos de contato de 30 minutos e 24 h, os frascos foram abertos e rapidamente
coletados 100 mL de amostra em um frasco contendo aproximadamente 1 g de agente desclorante
(ácido ascórbico), foi colocados nos frascos com objetivo de paralisar a reação do cloro.
Os frascos identificados foram imediatamente lacrados e acondicionados em geladeira à
temperatura de 4ºC. Em seguida cada frasco foi armazenado e no final da carreira de filtração, as
43
amostras foram enviadas para o laboratório da Unaerp para extrações líquido-líquido e posterior
cromatografia gasosa (CG-DCE).
O tempo máximo recomendado entre coleta e extração não deve ser superior a 7 dias e o
tempo máximo entre extração e análise cromatográfica não deve ser superior a 14 dias
acondicionado em –4°C (freezer).
Cloração: 30minutos e 24 h
FRD
CAG
FiltroRápido
Descendente
Carvão AtivadoGranular
CAGFRD
24h500 mL
24h500 ml
30 min500 ml
30 min500 mL
24h500 ml
Figura 4.9 – Fluxograma da pós-cloração das Carreiras de Filtração I, II e III.
Tabela 4.6 Resumo das condições dos ensaios para verificar a formação de subprodutos daoxidação.
VARIÁVEIS CONDIÇÕES
Temperatura 25°C em estufa termostatizadopH 7,0 com adição de tampão de fosfatoDosagem na pós-cloração 5mg/L Cl2
Volume de amostra 400mL em frasco escuro de vidro e fechado.Tempo de contato 30 min e 24hInibidor (desclorante) Ácido ascórbico
44
4.2.4 Parâmetros de controle e freqüência
A Tabela 4.7 mostra os parâmetros de controle das carreiras de filtração I, II e III.
Tabela 4.7 – Parâmetros de controle de qualidade de água dos ensaios IPDF
EnsaioIP
Bruta Pré-oxidada Coagulada Pré-filtradaInter-
oxidadaFiltrada Filtrada e CAG
1 - pH (3 h)
turbidez, cor ap.,clorofila,
absorvância 254nm (3 h),
Cianobactérias (18h)
-
turbidez, cor ap.,clorofila,
absorvância 254nm (3 h), SPO* e
Cianobactérias(18 h)
turbidez, cor ap.,clorofila,
absorvância 254nm (3 h), SPO* e
Cianobactérias (18h)
2
Cloro residual,pH, clorofila,(3 h), SPO* e
Cianobactérias(18 h)
pH (3 h)
turbidez, cor ap,clorofila,
absorvância 254nm (3 h), SPO* e
Cianobactérias (18h)
-
turbidez, cor ap,clorofila,
absorvância 254nm (3 h), SPO* e
Cianobactérias(18 h)
turbidez, cor ap,clorofila,
absorvância 254nm (3 h), SPO* e
Cianobactérias (18h)
Águ
a B
ruta
3
Turbidez,pH, cor
aparente everdadeira,clorofila,
temperatura,alcalinidade,
(12 h)
- pH (3 h)
turbidez, cor ap.,clorofila,
absorvância 254nm (3 h),
Cianobactérias (18h)
Cloro residual,pH, clorofila,(3 h), SPO* e
Cianobactérias(18 h)
turbidez, cor ap,clorofila,
absorvância 254nm (3 h), SPO* e
Cianobactérias(18 h)
turbidez, cor ap,clorofila,
absorvância 254nm (3 h), SPO* e
Cianobactérias (18h)
*SPO sub-produto da oxidacão com cloro (amostra única coleta após 18h do início da carreira)
As análises das amostras foram realizadas segundo os métodos indicados no APHA
(1998). São apresentadas na Tabela 4.8 as especificações dos equipamentos utilizados e os
métodos adotados na determinação dos parâmetros citados.
Tabela 4.8- Métodos e equipamentos utilizados na determinação dos parâmetros de controle
Parâmetro Método e equipamentoVazão Método volumétrico: provetas plásticas e baldes graduados;
cronômetroResidual de cloro Espectrofotométrico/DR 4000Perda de carga (m) Leitura no quadro piezométricoTurbidez (uT) Turbidímetro nefelométrico Hach / 1720C; 2100P; 2100NpH Potenciômetro Orion / 420ACor aparente e verdadeira (uH) Espectrofotômetro Hach / DR 200Absorvância Espectrofotômetro UV/ visível/DR 4000Oxigênio Consumido Método do Permanganato de potássioCianobactérias Utermohl - Cetesb 5303-1998
45
4.2.4.1 Subprodutos organo halogenado
As análises cromatográficas foram realizadas no Laboratório de Recursos Hídricos da
UNAERP, em Ribeirão Preto - SP. O equipamento utilizado foi um cromatógrafo a gás (CG), da
marca Varian, modelo 3600CX, com detetor de captura de elétrons (DCE).
As metodologias de cromatografia que foram utilizadas foram validadas por Paschoalato
(2005). A utilização de procedimentos de extração são requisitos preliminares para as análises de
compostos orgânicos através da técnica analítica de cromatografia gasosa. Para atender a
proposta de realização desse trabalho, foi necessária a utilização de duas extrações distintas, uma
para a determinação de trialometanos, cloro hidrato, haloacetonitrilas, halocetonas e cloropicrina
e a outra para determinação de ácidos haloacéticos. Os extratos obtidos foram analisados por
métodos distintos.
4.2.4.2 Extração líquido-líquido para trialometanos, cloro hidrato, haloacetonitrilas,
halocetonas e cloropicrina:
O método utilizado para extração de trialometanos, cloro hidrato, cloropicrinas,
halocetonas e haloacetonitrilas, foram baseados no procedimento descrito pela USEPA 551.1
(1995).
Foram realizados diversos ensaios de extração para verificação da recuperação analítica
e padronização do procedimento, pois a determinação do volume de amostra em função do
volume de solvente utilizado é importante para completa extração.
Uma alíquota de 10 mL de amostra armazenada a 4°C foi rapidamente coletada e
inserida em um frasco do tipo vial de 25mL, ao qual foi adicionado um volume de 10 µL de
diclorometano 1% (o diclorometano foi o padrão interno (PI) do método e deverá ser introduzido
em todas as amostras, padrões da curva de calibração e brancos).
A seguir, foram adicionados no vial 10mL de Metil-Terc Butilico Éter (MTBE), mantido
a 4°C, e aproximadamente 1,0 g ±1,0 de sulfato de sódio puro, agente secante da fase orgânica.
O frasco vial foi agitado vigorosamente por 30 minutos e imediatamente acondicionado
em freezer à -4°C. Duas fases, bem definidas, separam-se dentro do frasco vial: a fase orgânica
superior, chamada de extrato e a fase inferior, chamada de fase aquosa. A fase orgânica foi
retirada e transferida para um frasco tipo vial de 410 mL, acondicionada em freezer e conservada
para análise em CG-DCE por um período máximo de 7 dias. A fase aquosa foi descartada.
46
4.2.4.2.1 Determinação de trialometanos, cloro hidrato, cloropicrinas, haloacetonitrilas e
haloacetonas
O método utilizado para esta determinação cromatográfica, foi validado segundo
recomendações da USEPA 551.1, porém as condições de operação do equipamento não são
idênticas e podem apresentar variações de um equipamento para outro. Devido a este fato, houve
a necessidade de se adequar diversas condições na metodologia referenciada (PASCHOALATO,
2005), sendo:
Coluna J&W-DB-1, 30m x 0,32mm ID e 5µm filme;
Gás de arraste nitrogênio 5.0 ECD com fluxo de 3,6 mL/min, 74 cm/s com pressão de 15
psi (1,071 atm);
Temperatura do injetor a 160°C e temperatura do detetor a 290°C;
Temperatura inicial de 40°C por 1 min, rampa de aquecimento até 125°C numa razão de
5°C/min 1 min, rampa de aquecimento até 150°C numa razão de 26°C/min e permanece
em 150°C por 3 min;
Com fluxo de divisão de amostra em 2 mL/min e sensibilidade 1
Tempo total aproximado de 23 min para cada análise;
Volume de extrato injetado 1 µL.
Por este método foram determinados os seguintes compostos:
Trialometanos (TAMs): clorofórmio, bromodiclorometano, dibromoclorometano,
bromofórmio;
Cloro hidrato (CH);
Haloacetonitrilas (HANs): dicloroacetonitrila, tricloroacetonitrila, dibromoacetonitrila,
tribromoacetonitrila, bromocloroacetonitrila;
Halopicrinas (HPs): cloropicrina;
Haloacetonas (HKs): 1,1-dicloropropanona, 1,1,1-tricloropropanona.
O composto utilizado como padrão interno (PI) foi o diclorometano grau cromatográfico,
marca J.T. Baker e foram utilizados os seguintes padrões para calibração:
Padrão misto de trialometanos, marca Supelco (48140-U) para TAMs;
47
Padrão puro de grau cromatográfico de bromofórmio, marca MERCK.
Padrão misto de halogenados voláteis (EPA 551 B), marca Supelco (48046), para
haloacetonitrilas, cloropicrina e haloacetonas;
Padrão puro de cloro hidrato, marca Supelco (47335-U);
Como a concentração original dos padrões é elevada, uma diluição e mistura foi efetuada
com acetona de pureza grau cromatográfica (J.T. Baker). A partir dessa diluição e mistura, foram
preparadas as diluições para elaboração de uma curva analítica de calibração.
A curva analítica de calibração foi diluída em meio aquoso utilizando-se balões
volumétricos aferidos de 10 mL. Á água utilizada para diluição dos padrões (meio aquoso), foi
previamente purificada partindo de um volume de 5 litros de água ultrapura, obtida em um
purificador Milli-Q. Para garantir a isenção de compostos voláteis, cloro e matéria orgânica a
água ultrapura passou pelo seguinte procedimento:
Adição de carvão ativado e filtração em 0,45µm;
Fervura por 10 minutos;
Exposição à radiação UV por 1 minuto;
Borbulhamento de nitrogênio por 5 min;
Resfriamento e acondicionamento em frasco de vidro escuro a 4°C.
Em cada balão foram adicionados volumes excedentes de 10 µL de padrão interno,
diclorometano 1%, inclusive em um branco, seguido de uma leve agitação. Posteriormente um
volume de 4mL de MTBE (a 4°C) foi adicionado para extração líquído-líquido, seguido de forte
agitação por 5 minutos e decantação a temperatura de -4°C.
Durante todo o procedimento de manipulação com padrões e solventes para diluição e
preparo da curva de calibração, teve-se o cuidado de colocar gelo em uma bandeja plástica onde
os reagentes e vidrarias em uso permaneceram apoiados para evitar perdas por evaporação.
A Tabela 4.9 apresenta um resumo da curva de calibração do método 551.1 USEPA para
determinação de trialometanos, clorohidrato, haloacetonitrilas, halocetonas e cloropicrina.
48
Tabela 4.9 - Resumo da curva de calibração para trialometanos, haloacetonitrilas, halocetonas,clorohidrato e cloropicrina em µg/L.
Pontos da curva de calibração (µg/L)Compostos Tempo retençãomin 1 2 3 4 5 6 7
Padrão Interno (PI) 4,26 10µL 10µL 10µL 10µL 10µL 10µL 10µLClorofórmio 6,73 10 20 30 40 50 60 80Tricloroacetonitrila 8,87 10 20 30 40 50 60 80Dicloroacetonitrila 9,34 10 20 30 40 50 60 80Bromodiclorometano 9,85 10 20 30 40 50 60 80Cloro hidrato 10,21 10 20 30 40 50 60 801,1-Dicloropropanona 10,79 10 20 30 40 50 60 80Cloropicrina 13,02 10 20 30 40 50 60 80Dibromoclorometano 13,39 10 20 30 40 50 60 801,1,1-Tricloropropanona 14,35 10 20 30 40 50 60 80Bromocloroacetonitrila 15,40 10 20 30 40 50 60 80Dibromoacetonitrila 16,89 10 20 30 40 50 60 80Bromofórmio 17,07 10 20 30 40 50 60 80
4.2.4.3 Extração com derivatização para ácidos haloacéticos
As extrações utilizadas para as determinações dos ácidos haloacéticos foram adaptadas do
método USEPA 552.2; uma reação de derivatização foi necessária para transformar os ácidos em
ésteres, e o procedimento foi efetuado por uma metilação ácida.
Uma alíquota de 50 mL foi retirada do frasco de 250 mL contendo a amostra desclorada e
transferida para um balão volumétrico de 50 mL. Imediatamente foi adicionado um volume de
50µL de padrão Interno (2,3-ácido dibrompropiônico, 10mg/L). Em seguida, a amostra foi
acidificada com 1mL de ácido sulfúrico concentrado e acrescentou-se 2g de sulfato de cobre e
16g de sulfato de sódio, o frasco foi tampado e agitado por 10 min em seguida, resfriado em
geladeira até temperatura de 4°C.
Como este procedimento gera uma reação exotérmica, o resfriamento é muito importante
para evitar perdas dos compostos voláteis. Após completa dissolução e resfriamento da amostra,
foram adicionados 5 mL de MTBE (gelado), manteve-se uma agitação por 30 min seguido de
repouso para separação das fases e com oauxílio de uma pipeta transferiu-se 3mL da fase
orgânica para um tubo de vidro com tampa rosqueável, no qual foi adicionado 1 mL de solução
ácida de metanol 10%. Após o fechamento do frasco, o mesmo foi mantido sob aquecimento
imerso em banho de água à 50°C por 2h.
49
Finalmente, o frasco foi resfriado e adicionaram-se 4 mL de solução saturada de
bicarbonato de sódio em incrementos de 1mL.
O extrato obtido foi transferido para um frasco vial de 4 mL e armazenado em
temperatura de –4°C; esse extrato tem validade analítica de 14 dias; um volume de 1µL foi
injetado no cromatógrafo.
4.2.4.3.1 Determinação de ácidos haloacéticos
O método utilizado para esta determinação cromatográfica, foi baseado nas
recomendações da USEPA 552.2, porém as condições de operação do equipamento não são
idênticas e podem variar de um equipamento para outro equipamento. Devido a este fato, houve a
necessidade de se adequar diversas condições que são variáveis na metodologia.
As condições cromatográficas otimizadas foram as seguintes:
Coluna capilar DB-1701, 30m, 0,32mm ID, 0,25µm de filme;
Gás de arraste nitrogênio;
Temperatura do injetor 250°C, temperatura do detetor 300°C;
Fluxo de 1,4 mL/min, velocidade de 29cm/s em 6 psi (0,428 atm);
Sem divisão de amostras, sensibilidade 10;
Temperatura isoterma de 40°C por 3 min, aquecimento a 130°C numa razão de 4°C/min
durante 5 min, aquecimento a 180°C numa razão de 20°C/min durante 3 min;
Tempo total aproximado de corrida analítica 36,10 min.
Para elaboração da curva de calibração foi utilizada uma mistura de padrões da marca
Supelco (4-7787), originalmente dissolvido em meio MTBE, com os seguintes compostos de
ácidos haloacéticos (AHAs): ácido monocloroacético, ácido dicloroacético, ácido tricloroacético,
ácido monobromoacético, ácido dibromoacético, ácido tribromoacético, ácido bromocloroacético,
ácido bromodicloroacético, ácido dibromocloracético.
A concentração original de cada composto da mistura padrão e a variação de concentração
obtida esta apresentada na Tabela 1.2
As soluções com concentrações variadas foram obtidas a partir de diluição da mistura
original em meio MTBE. A seguir, seis balões volumétricos e aferidos foram utilizados para
elaboração de 5 pontos de diferentes concentrações e um branco de calibração. A curva analítica
50
foi diluída em meio aquoso com água isenta de compostos orgânicos voláteis, e cada ponto da
curva foi derivatizado por metilação ácida. Na Tabela 4.10 apresenta-se um resumo da curva
analítica 552 de calibração.
Tabela 4.10- Resumo da curva analítica de calibração para ácidos haloacéticos.
Curva de Calibração (µg/L)Compostos
Tempo deretenção (min)
P1 P 2 P 3 P 4 P5 P6 P7
MCAA 10,01 1,2 3 6 9 12 15 18
MBAA 10,88 0,8 2 4 6 8 10 12
DCAA 11,29 1,2 3 6 9 12 15 18
surrogate 12,48 0,4 1 2 3 4 5 6
TCAA 13,25 0,4 1 2 3 4 5 6
BCAA 14,60 0,8 2 4 6 8 10 12
BDCAA 17,15 0,8 2 4 6 8 10 12
DBAA 17,84 0,4 1 2 3 4 5 6
CDBAA 21,02 2 5 10 15 20 25 30
PI 21,48 1 1 1 1 1 1 1
TBAA 24,78 4 10 20 30 40 50 60PI: 2,3-ácido dibromopropionico
4.2.3.4 Encerramento de uma carreira de filtração
O encerramento de uma carreira de filtração foi determinado pelo tempo limite máximo,
fixado em 36 h.
51
5.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Neste item são apresentados e discutidos os resultados da investigação experimental,
sendo os seguintes tópicos abordados: resultados da caracterização da água bruta Luiz Eduardo
Magalhães, determinação das condições de coagulação, resultados das carreiras de Filtração I, II
e III, e resultados de remoção de cianobactérias e formação de subprodutos halogenados. Os
dados referentes ao monitoramento do reservatório são apresentados no Anexo A. Os resultados
da carreira de filtração I no Anexo B, os resultados da carreira de filtração II no Anexo C, os
resultados da carreira de filtração III no Anexo D, os resultados de formação de subprodutos são
apresentados no Anexo E e no anexo F são apresentadas Figuras da IPDF.
5.1 – Resultados da Caracterização da Água Bruta
Para realização das três Carreiras de Filtração, foi utilizada água bruta proveniente do
Reservatório. A água bruta em estudo apresentou as seguintes características:
Tabela 5.1 – Características da água bruta utilizada nas Carreiras de Filtração I, II e III.
Alcalinidade Total (mg/L CaCO3) 15,1
Alumínio (mg/L) 0,052
Cloretos (mg/L) 7,1
Condutividade (µS/cm) 26,1
Cor aparente (uH) 182
Cor Verdadeira (uH) 24
Dureza (mg/L CaCO3) 9,8
Ferro (mg/L) 0,27
Manganês (mg/L) 0,021
Nitrato (mg/L) 0,9
Nitrito (mg/L) 0,001
Ortofosfato (mg/L) 0,08pH 7,61
STD (mg/L) 12
Temperatura (ºC) 26,2
Turbidez (uT) 29,6
Oxigênio Dissolvido (mg/L) 6,5
Oxigênio Consumido (mg/L) 4,1
COT (mg/L) 2,2
Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 0,07
Fósforo Total (mg/L) 0,71
Absorvância 0,924
52
5.2 Determinação das Condições de Coagulação
A Tabela 5.2, mostra os resulatdos dos ensaios de laboratório para a determinação das
condições de coagulação (dosagens de coagulante), sendo que para esta determinação é
recomendável adequa-lá às condições de mistura rápida, que favorecem a coagulação no
mecanismo de neutralização de cargas (AMIRTHARAJAH & MILLS 1982 e DI BERNARDO,
1993).
Nesse ensaio foram utilizados os Filtros de Laboratório de Areia (FLAs) constituídos de
areia com granulometria de 0,30 a 0,59 mm (tipo 1). A dosagem de sulfato de alumínio
(Al2(SO4)3.14,3 H2O) utilizado foi 27 mg/L e pH de coagulação de 6,83, justificada pelos valores
de cor com tempo de filtração de 20 e 30 min, menor que 1 (um).
Tabela 5.2 – Resultados das condições de coagulação química nas Carreiras de Filtração I, II eIII.
Cor aparente remanescente nosFLAs (uH)
Turbidez remanescente nos FLAs(uT)
Tempo de Filtração (min) Tempo de Filtração (min)
Jarro/FLA DSA
(mg/L)pH de
coagulação
20 30 20 301 15 7,03 106 94 13,8 12,72 20 6,89 39 44 5,23 5,243 25 6,80 3 2 0,59 0,584 27 6,83 < 1 < 1 0,38 0,345 28 6,85 1 < 1 0,29 0,33
6 30 6,93 1 < 1 0,24 0,36
DSA = dosagem de Al2(SO4)3.14,3 H2O; FLA = Filtro de labotário de areia.
5.3 – Resultados da Carreira de Filtração I
A Carreira de Filtração I teve como objetivo verificar a coagulação, a filtração ascendente,
a filtração descendente e a filtração em carvão ativado granular.
Nas Figuras 5.1 a 5.8 estão apresentados os resultados de turbidez, cor, carbono orgânico
total, absorvância 254 nm, oxigênio consumido e a perda de carga em função do tempo de
operação.
Na Tabela 5.3 apresentam-se os resultados obtidos referentes às análises realizadas na
Carreira de Filtração I.
53
Tabela 5.3 – Resultados obtidos na Carreira de Filtração I realizado na IPDF.CARREIRA DE FILTRAÇÃO I
Taxas de filtração FAP = 120 m3/m2d e FRD = 180 m3/m2d
Condições de coagulação DSA 27 mg/L, pH 6,83
Duração da carreira (h) 36
Características Água Coagulada Efluente doFAP
Efluente doFRD
Efluente doFCAG
pH 6,49 a 7,27 6,48 a 7,78 6,51 a 7,16 7,44 a 8,48
Turbidez (uT) NR 0,42 a 2.41 0,16 a 0,68 0,15 a 0,39
Cor aparente (uH) NR < 1 a 14 < 1 a 5 < 1 a 2
Oxigênio Consumido (mg/L) NR 0,5 a 1,5 0,3 a 1,3 < 1 a 0,6
Absorvância 254 nm NR < 1a 0,837 < 1 a 0,01 < 1DSA = dosagem de Al2(SO4)3.14,3 H2O; FAP = Filtro ascendente de pedregulho; FRD = filtro rápido descendente;FCAG = Filtro de carvão ativado granular; NR = não realizado.
00.20.40.60.8
11.21.41.61.8
22.22.4
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36Tempo (h)
Turb
idez
(uT)
Pré-Filtrada (FAP) Filtrada (FRD) FCAG
Figura 5.1 – Valores de turbidez na Carreira de Filtração I
54
0123456789
10111213
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36Tempo (h)
Cor A
pare
nte
(uH)
Pré-Filtrada (FAP) Filtrada (FRD) FCAG
Figura 5.2 – Valores de cor aparente na Carreira de Filtração I
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36Tempo (h)
Oxi
gêni
o Co
nsum
ido
(mg/
L)
Pré-Filtrada (FAP) Filtrada (FRD) FCAG
Figura 5.3 – Valores de oxigênio consumido na Carreira de Filtração I
55
00.0050.01
0.0150.02
0.0250.03
0.0350.04
0.0450.05
0.0550.06
0.0650.07
0.0750.08
0.0850.09
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36Tempo (h)
ABS
Pré-Filtrada (FAP) Filtrada (FRD) FCAG
Figura 5.4 – Valores de Absorvância na Carreira de Filtração I
Figura 5.5 – Evolução da perda de carga no FAP durante a Carreira de Filtração I,com execução de descarga de fundo intermediária (DFIs).
0.000.50
1.001.50
2.002.50
3.003.50
4.004.50
5.005.50
6.006.50
7.00
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FAP
DFI
DFI
56
0102030405060708090
100110120130140150160
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FRD
Figura 5.6 – Evolução da perda de carga no FRD (120 m3/m2d) durante a Carreirade Filtração I
0.8
0.9
1
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FCAG
Figura 5.7 – Evolução da perda de carga no FCAG durante a Carreira de Filtração I
Conforme apresentado na Figura 5.1, o Filtro Ascendente de Pedregulho (FAP) produziu
na maioria do tempo de operação um efluente com turbidez menor que 2,5 uT, embora tenha sido
observado carreamento dos flocos após 12 h de operação. Este carreamento foi interrompido com
a execução de Descarga de Fundo Intermediária (DFI). Ressalta-se que as descargas de fundo
57
intermediárias realizadas no FAP proporcionaram uma melhora na qualidade do efluente do FAP
em função da diminuição dos valores de turbidez. Na Figura 5.1, pode ser observado que a
turbidez foi gradualmente aumentando até o momento de descarga dos filtros, que acontecia a
cada 12 horas, obtendo valores máximos de 2,41 uT. Já os valores encontrados durante a carreira
variaram entre 0,42 e 2,41 uT no FAP.
Quanta à remoção de turbidez no FRD, a unidade foi capaz de produzir efluentes com
turbidez menor que 0,50 uT, sendo que taxa de remoção variou de 97,7 a 99,5%.
Diante dos bons resultados gerados nos efluentes do FAP e FRD, o filtro com carvão
ativado granular apresentou durante toda a carreira de filtração, turbidez menor que 0,40 uT.
Observou-se que o FRD e FCAG garantiram a produção de um efluente final com
qualidade adequada, quando submetido ao tratamento por filtração direta, condizente com o
padrão de potabilidade, inclusive atendendo o valor de turbidez (0,5 uT) recomendado pela
portaria 518 do Ministério da Saúde.
Na Figura 5.2, os valores de cor aparente nos efluentes variaram no FAP entre 3 e 12 uH,
no FRD entre < 1 e 2 uH e no FCAG <1 e 1. Pode-se verificar que, com relação à cor aparente o
sistema foi capaz de produzir efluente final em conformidade com o padrão de aceitação para o
consumo humano (dado pela Portaria 518 de março de 2004), cujo valor máximo permitido
(VMP) é igual a 15 uH.
Resultados semelhantes no desempenho da IPDF para a remoção de turbidez foram
encontrados por DANTAS (2004), que realizou uma investigação experimental com águas de
estudo preparadas com caulinita (turbidez em torno de 100 uT) concluindo que a IPDF foi capaz
de produzir água filtrada com turbidez menor que 0,5 uT.
Quanto a matéria orgânica natural LAGE FILHO e ANDRADE JÚNIOR (2007),
constataram que a presença de matéria orgânica natural na água bruta é indesejável sob o ponto
de vista da tratabilidade, devido à uma variedade de motivos: desde a presença de cor aparente
indesejável, até o aumento da quantidade de sítios de absorção para substâncias tóxicas e/ou
mutagênicas na água. Sendo assim, nesse trabalho foram avaliados, durante as carreiras de
filtração, os parâmetros de oxigênio consumido e absorvância UV 254 nm com objetivo de
quantificar a presença de matéria orgânica.
58
Por meio das Figuras 5.3 e 5.4 apresentam-se os valores de oxigênio consumido e a
absorvância. Os resultados obtidos foram de 0,5 a 1,5 mg/L e < 1 a 0,08 no FAP, de 0,3 a 1,3
mg/L; < 1 a 0,01 no FRD e de < 1 a 0,5 mg/L e < 1 no FCAG.
Com relação ao oxigênio consumido, este fornece informações sobre a quantidade de
material orgânico, que é oxidável nas condições impostas durante o ensaio. No sistema de dupla
filtração a remoção variou de 31,8 a 77,3 % no FAP, 40,9 a 86,4% no FRD, 77,3 a 100% no
FCAG.
Os resultados de absorvância 254 nm na carreira de Filtração I pode ser observada na
Figura 5.5. No FAP a remoção foi de 91,3 a 100 %, no FRD de 98,9 a 100% e no FCAG de
100%. Observou-se que o FCAG produziu efluentes durante a carreira com concentrações < 1 de
matéria orgânica durante a carreira.
Quanto à perda de carga, observa-se nas Figuras 5.6, 5.7 e 5.8 a evolução dessa nas
unidades de filtração, cuja perda máxima para o FAP foi de 6,50 cm. No FAP, como
anteriormente mencionado, durante a carreira de filtração, após 12 h de funcionamento foi
observada a ocorrência de carreamento e desprendimento de partículas de flocos no FAP, sendo
que o mesmo foi acompanhado de crescente deterioração da qualidade dos efluentes produzidos,
especialmente com relação os parâmetros turbidez e cor.
Tal comportamento foi encontrado por Kuroda (2004) e DANTAS (2004), durante a
realização dos ensaios, observada a ocorrência do mesmo fenômeno no FAP. Portanto, o grau de
colmatação do meio granular, taxa de filtração empregada e da qualidade da água bruta pode
promover o carreamento e desprendimento de flocos no FAP (transpasse).
No carreamento contínuo de flocos segundo Kuroda (2004), é observada a ocorrência da
operação de floculação em meio granular, podendo inclusive sedimentar sobre o topo do meio
granular e formar uma espécie de manta, quando os flocos resultam excessivamente grandes;
como conseqüência, este fenômeno é acompanhado da ocorrência de crescente deterioração da
qualidade do efluente pré-filtrado, o que foi observado neste estudo. Já o desprendimento de
flocos que estavam retidos no meio granular, dependendo da intensidade das forças de
cisalhamento, podem ocasionar o carreamento da manta formada no topo da última subcamada,
resultando na ocorrência de picos de turbidez, além de provocar recuperações substanciais de
carga para retenção de impurezas.
59
Em razão desse fenômeno neste estudo, no FAP foram estabelecidas Descargas de Fundo
Intermediárias (DFIs) a cada 12 horas, sendo que nas três primeiras horas após a descarga, houve
recuperação da perda de carga no pedregulho, garantindo dessa forma uma maior duração na
carreira de filtração.
A Figura 5.2, mostra a evolução da perda de carga durante a carreira no filtro descendente
de areia. Observa-se que no final da carreira o FRD apresentou valores próximos ao limite da
perda de carga máxima prevista de 181 cm. As descargas de fundo intermediárias no FAP
possibilitaram o FRD ter uma carreira de filtração de 36 h.
A Figura 5.3, mostra a perda de carga do FCAG durante as 36 h de operação, sendo
possível avaliar perda de carga de 1,3 cm considerada bastante reduzida. Tal comportamento se
deve às unidades que antecederam o filtro de carvão ativado granular, que produziram efluentes
com turbidez menor que 0,50 uT na saída do FRD.
5.3 – Resultados da Carreira de Filtração II
A carreira de Filtração II teve como objetivo verificar a eficiência da pré-cloração, da
coagulação, da filtração ascendente, da filtração descendente e da filtração em carvão ativado
granular.
A dosagem de cloro utilizada na pré-cloração foi de 1,5 mg/L, resultando um tempo de
contato de 48 min para vazão de 52 L/h. Para garantir uma melhor eficiência na IPDF, foi
monitorado durante as carreiras o residual de cloro, conforme apresentado na Figura 5.15.
São apresentados na Tabela 5.4 os resultados obtidos referentes às análises realizadas na
Carreira de Filtração II, e nas Figuras 5.8 a 5.14 podem ser observados os dados obtidos para
turbidez, cor, oxigênio consumido, absorvância 254 nm e a perda de carga em função do tempo
de operação.
60
Tabela 5.4 – Resultados obtidos na Carreira de Filtração II realizado na instalação piloto.
CARREIRA DE FILTRAÇÃO II
Taxas de filtração FAP = 120 m3/m2d e FRD = 180 m3/m2d
Condições de coagulação DSA 27 mg/L
Duração da carreira (h) 36
Características Pré-Oxidada Coagulada Efluente doFAP
Efluente doFRD
Efluente doFCAG
pH 6,61 a 7,53 6,03 a 7, 37 6,25 a 7,24 6,64 a 7,60 7,41 a 8,37
Turbidez (uT) NR NR 0,38 a 2,74 0,13 a 0,79 0,10 a 0,30
Cor aparente (uH) NR NR <1 a 15 <1 a 5 < 1 a 1
Oxigênio Consumido(mg/L)
1,1 a 3,6 NR 0,2 a 1,2 0,1 a 0,6 0 a 0,2
Absorvância 254 nm 0 a 0,076 NR 0 a 0,046 0 a 0,025 0 a 0,012DSA = dosagem de Al2(SO4)3.14,3 H2O; FAP = Filtro ascendente de Pedregulho; FRD = filtro rápido descendente;FCAG = Filtro de carvão ativado granular; NR = não realizado.
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36Tempo (h)
Tu
rbid
ez (
uT
)
Pré-Filtrada (FAP) Filtrada (FRD) Filtrada + FCAG
Figura 5.8 – Valores de turbidez na Carreira de Filtração II
61
0123456789
10111213141516
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36
Tempo (h)
Cor
apa
rent
e (u
H)
Pré-Filtrada (FAP) Filtrada (FRD) Filtrada + FCAG
Figura 5.9 – Valores de cor aparente na Carreira de Filtração II
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36Tempo (hs)
Oxi
g. C
onsu
m. (
mg/
L)
Pré-Oxidada Pré-Filtrada Filtrada (FRD) Filtrada + FCAG
Figura 5.10– Valores de oxigênio consumido na Carreira de Filtração II
62
00.0050.010.0150.020.0250.030.0350.040.0450.050.0550.060.0650.070.0750.08
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36
Tempo (hs)
AB
S
Pré-Oxidada Pré-Filtrada (FAP) Filtrada (FRD) Filtrada + FCAG
Figura 5.11 – Valores de Absorvância na Carreira de Filtração II
0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.008.509.00
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FAP
Figura 5.12 – Evolução da perda de carga no FAP durante a Carreira de Filtração II, comexecução de descarga de fundo intermediária (DFIs)
63
0102030405060708090
100110120130140150160170180190200
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FRD
Figura 5.13 – Evolução da perda de carga no FRD durante a Carreira de Filtração II
0
0.5
1
1.5
2
2.5
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FCAG
Figura 5.14 – Evolução da perda de carga no FCAG durante a Carreira de Filtração II
64
00.010.020.030.040.050.060.070.080.090.1
0.110.12
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36
Tempo (hs)
Clor
o (m
g/L)
Pré-Oxidada
Figura 5.15 – Residual de cloro durante na unidade de pré-cloração
Na carreira de Filtração II avaliou-se a ação do cloro durante a pré-cloração com relação a
alguns parâmetros físicos e químicos e quanto a perda de carga.
Com a pré-cloração o filtro ascendente de pedregulho produziu durante a operação, um
efluente com turbidez menor que 1 uT, embora tenha sido observado carreamento dos flocos após
12 h de operação. Na Figura 5.8, pode-se observar que a turbidez após 12 e 24 h de operação
apresentaram os maiores valores de turbidez: 2,4 e 2,74 uT respectivamente. Sendo que os
valores durante a carreira variaram entre 0,38 e 2,74 uT.
Já o FRD produziu efluentes com turbidez menor que 0,50 uT, praticamente em todo o
tempo de operação, apresentando o valor máximo (0,79 uT) após 18 horas de operação. Esse
acréscimo de turbidez, possivelmente se justifica pela alteração de funcionamento da bomba
dosadora, impedindo dessa forma uma produção constante de água com turbidez inferior de 0,50
uT.
A unidade de filtração com carvão ativado granular (FCAG), mais uma vez apresentou
durante toda a carreira, turbidez menor que 0,30 uT, garantindo dessa forma um bom
desempenho do sistema.
Na Figura 5.9 os valores de cor aparente nos efluentes, variaram no FAP entre < 1 e 15
uH, no FRD entre < 1 e 5 uH e no FCAG <1 e 1. Pode-se verificar que, com relação à cor
65
aparente, o sistema apresentou comportamento similar com a carreira de Filtração I, apresentando
efluente final em conformidade com o padrão de potabilidade.
Já a remoção do oxigênio consumido no sistema de dupla filtração variou de 12,2 a 73,20
% na unidade de pré-oxidação, 70,7 a 95,1 % no FAP, e de 85,4 a 97,6% no FRD e de 95,1 a
100% no FCAG. Observa-se que empregando a pré-oxidação, a taxa de remoção do oxigênio
consumido aumentou gradativamente, sendo que os melhores resultados foram encontrados no
efluente do FCAG.
Na carreira de Filtração II, por meio da Figura 5.10, observa-se que a remoção de matéria
orgânica quantificada através do parâmetro de absorvância UV 254 nm, que na unidade de pré-
oxidação apresentou uma remoção de 91,8 a 100 %, no FAP de 95 a 100%, no FRD de 97,3 a
100% e no FCAG uma remoção de 98,7 a 100%.
Com relação à perda de carga na Carreira de Filtração II, com a utilização da pré-oxidação
na IPDF, houve um crescimento de perda de carga comparado com a Carreira de Filtração I,
revelando uma maior capacidade de retenção de impurezas na Carreira de Filtração II.
Portanto, como critério, foi estabelecido no FAP descargas de fundo intermediárias (DFIs)
a cada 12 horas. A perda de carga final da carreira foi de 7,7 cm, (Figura 5.12).
A Figura 5.13, mostra a evolução da perda de carga durante a carreira de filtração no filtro
descendente de areia. Observa-se que no final da carreira o FRD apresentou valores próximos ao
limite da perda de carga máxima prevista, 181 cm.
A Figura 5.14, mostra a perda de carga do FCAG durante as 36 h de operação. Observou-
se que para esse filtro, a perda de carga foi de 2,2 cm. Tal comportamento se deve às unidades
que antecederam o filtro de carvão ativado granular, que tiveram um desempenho satisfatório na
retenção de impurezas, o que possibilitou uma menor carga sobre no FCAG.
5.4 Resultados da Carreira de Filtração III
A carreira de Filtração III teve como objetivo verificar a eficiência da coagulação, da
filtração ascendente, da inter-cloração, da filtração descendente e da filtração em carvão ativado
granular.
São apresentados na Tabela 5.4, os resultados obtidos referentes as análises realizadas nas
Carreiras de Filtração III, e nas Figuras 5.18 a 5.26, podem ser observados os dados obtidos para
66
residual de cloro, turbidez, cor, oxigênio consumido, absorvância 254 nm e a perda de carga em
função do tempo de operação.
Tabela 5.5 – Resultados obtidos na Carreira de Filtração III realizada na instalação piloto.CARREIRA DE FILTRAÇÃO III
Taxas de filtração FAP = 120 m3/m2d e FRD = 180 m3/m2d
Condições de coagulação DSA 27 mg/L
Duração da carreira (h) 36
Características ÁguaCoagulada
Efluente doFAP
Inter -oxidada
Efluente doFRD
Efluente doFCAG
pH 6,76 a 7,1 6,5 a 7,08 6,6 a 6,99 6,72 a 7,2 6,99 a 7,72
Turbidez (uT) NR 0,44 a 1,5 NR 0,16 a 0,47 0,13 a 0,28
Cor aparente (uH) NR < 1 a 11 NR < 1 a 3 < 1 a 1
Oxigênio Consumido (mg/L) NR 0,3 a 0,8 0,2 a 0,6 0,1 a 0,4 < 1 a 0,1
Absorvância 254 nm NR < 1 a 0,014 < 1 a 0,001 < 1 a 0,006 < 1DSA = dosagem de Al2(SO4)3.14,3 H2O; FAP = Filtro ascendente de Pedregulho; FRD = filtro rápido descendente;FCAG = Filtro de carvão ativado granular; NR = não realizado.
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36
Tempo (hs)
Clo
ro (m
g/L)
Inter-Oxidada
Figura 5.16 – Dados sobre Residual do cloro na unidade de inter-cloração
67
00.10.20.30.40.50.60.70.80.9
11.11.21.31.41.51.6
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36Tempo (h)
Turb
idez
(uT)
Pré-Filtrada (FAP) Filtrada (FRD) Filtrada + FCAG
Figura 5.17 – Valores de turbidez na Carreira de Filtração III
00.61.21.82.4
33.64.24.85.4
66.67.27.88.4
99.6
10.210.811.4
12
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36
Tempo (h)
Cor A
pare
nte
(uH)
Pré-Filtrada (FAP) Filtrada (FRD) Filtrada + FCAG
Figura 5.18 – Valores de cor aparente na Carreira de Filtração III
68
00.050.1
0.150.2
0.250.3
0.350.4
0.450.5
0.550.6
0.650.7
0.750.8
0.850.9
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36Tempo (h)
Oxi
g. C
onsu
m. (
mg/
L)
Pré-Filtrada (FAP) Inter-Oxidada Filtrada (FRD) Filtrada + FCAG
Figura 5.19 – Valores de oxigênio consumido na Carreira de Filtração III
00.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.0090.01
0.0110.0120.0130.0140.015
3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36
Tempo (h)
ABS
Pré-Filtrada (FAP) Inter-Oxidada Filtrada (FRD) Filtrada + FCAG
Figura 5.20 – Valores de Absorvância na Carreira de Filtração III
69
Figura 5.21 – Evolução da perda de carga no FAP durante a Carreira de Filtração III, comexecução de descarga de fundo intermediária (DFIs).
0102030405060708090
100110120130140150160170180190200
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FRD
Figura 5.22 – Evolução da perda de carga no FRD durante a Carreira de Filtração III.
0.000.50
1.001.502.00
2.503.003.50
4.004.50
5.005.506.00
6.507.00
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FAP
70
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FCAG
Figura 5.23 – Evolução da perda de carga no FCAG durante a Carreira de Filtração III.
Inicialmente realizou-se o estudo de demanda de cloro com água pré-filtrada da carreira
de Filtração I. A dosagem de cloro utilizada foi de 1,7 mg/L de cloro na unidade de inter-
oxidação, resultando em um tempo de contato de 32 min para vazão de 52 L/h. Na unidade de
inter-cloração foi monitorado o residual de cloro mantendo um valor máximo desejável de 0,1
mg/L, conforme apresentado na Figura 5.18.
Com relação aos valores de turbidez no FAP, a unidade produziu efluente com turbidez
menor que 1 uT. Durante a operação os valores variaram entre 0,44 a 1,5 uT. O FAP apresentou
após 12 horas de operação os maiores valores de turbidez foram de 1,32 e 1,5 uT, sendo que as
descargas de fundo condicionaram uma melhora no efluente.
Já o FRD que recebeu água inter-clorada, produziu nessa carreira de filtração efluentes
com turbidez durante o tempo de operação menor que 0,50 uT. A aplicação do cloro na coluna de
inter-cloração favoreceu a operação na IPDF, sendo que os valores de turbidez encontrados na
saída do FRD apresentaram menores concentrações, quando comparados a carreira de Filtração I
e II.
A Figura 5.19 mostra a unidade de filtração com carvão ativado granular (FCAG)
observa-se que a ação do oxidante foi favorável, apresentando para todos os horários, turbidez
menor que 0,29 uT, estando em conformidade com o padrão de potabilidade da portaria 518.
71
Com relação aos valores de cor aparente no efluente, estes variaram no FAP entre < 1 e 11
uH, no FRD entre < 1 e 3 uH e no FCAG <1 e 1. Pode-se verificar que, com relação à cor
aparente o sistema apresentou um efluente final também em conformidade com a Portaria 518,
(Figura 5.20).
SALES (2005) avaliou vários oxidantes observando que a ação do cloro na inter-cloração
proporcionou valores de turbidez abaixo de 0,50 uT. Tais resultados foram observados no
trabalho em estudo, que apresenta as menores concentrações de turbidez e cor, quando se utilizou
a inter-cloração na Carreira de Filtração III.
Já a determinação do oxigênio consumido no sistema de dupla filtração variou de 80,5 a
92,7 % no FAP; de 85,4 a 95,2 % na unidade de pré-oxidação, de 90,2 a 97,6% no FRD e de 97,6
a 100% no FCAG. Observou-se que usando a pré-oxidação a taxa de remoção do oxigênio
consumido aumentou gradativamente, sendo que os melhores resultados foram encontrados no
efluente do FCAG, conforme apresentado na Figura 5.22.
Na carreira de Filtração III, (na Figura 5.23) os resultados de absorvância 254 nm
apresentaram uma remoção de 98,5 a 100 %, no FAP; de 98,9 a 100%, na inter-cloração; de 99,4
a 100% no FRD e de 100% no FCAG.
Com relação à perda de carga na Carreira de Filtração III o FAP apresentou
comportamento similar a carreira de Filtração I, após 12 de operação os maiores valores de perda
de carga. A Figura 5.24 mostra a perda de carga máxima encontrada durante a Carreira de
Filtração III, que foi de 6,20 cm.
A Figura 5.25, mostra a evolução da perda de carga durante a carreira de filtração no
FRD. Verifica-se que nessa carreira de filtração, a unidade de inter-cloração favoreceu uma maior
perda de carga no FRD. No final da carreira o FRD apresentou uma perda de carga máxima de
186 cm. Isso mostra que a aplicação da inter-cloração foi positiva na retenção de impurezas.
A Figura 5.26, mostra a perda de carga do FCAG durante a carreira de Filtração III, sendo
possível avaliar a perda de carga de 2,6 cm. Tal comportamento se deve as unidades que
antecederam o filtro de carvão ativado granular, produzindo efluentes com turbidez menor que
0,50 uT na saída do FRD.
72
5.5 Remoção de cianobactérias e formação de subprodutos orgânicos halogenados
As tecnologias de tratamento de água além de atender os tradicionais parâmetros físicos,
químicos e microbiológicos, devem ser capazes de produzir água de acordo com as novas
restrições impostas pelos padrões de potabilidade, particularmente substâncias organocloradas
oriundas da utilização de pesticidas nos cultivos agrícolas ou formadas pela oxidação de
substâncias orgânicas presentes na água bruta (SALES, 2005).
Segundo os resultados de monitoramento realizados no período de junho de 2006 à junho
de 2008 no Reservatório, o manancial apresentou constantes florações de cianobactérias
potencialmente tóxicas. Tais florações mantêm sempre a possibilidade de liberação de toxinas na
massa de água.
Nas Carreiras de Filtração I, II e III também foram realizados ensaios para verificar a
formação de subprodutos da desinfecção e a remoção de células de algas e cianobactérias. Sabe-
se que as algas e cianobactérias atuam como precursoras na formação de subprodutos da
desinfecção. Portanto, se faz necessária a associação da presença desses microrganismos com a
formação das duas classes de subprodutos estudadas neste trabalho. As amostras para
determinação da presença de cianobactérias e de Sub-Produtos Organoclorados (SPO) foram
coletados após 18 h de operação (período que representa uma estabilidade no sistema) das
Carreiras de Filtração.
Cabe ressaltar que na Carreira de Filtração I não foi utilizado oxidante no processo de
tratamento. Já na Carreira de Filtração II e III foram utilizados o hipoclorito de cálcio, sendo que
na pré-oxidação aplicaram-se dosagens de 1,5 mg/L de hipoclorito de cálcio (carreira II) e na
inter-oxidação foram aplicados dosagens de 1,7 mg/L (carreira III). São apresentados na Tabela
5.5 os resultados da remoção de céculas de cianobactérias e na Tabela 5.6 e 5.7 os resultados das
Carreiras de Filtração I, II e III para a formação de subprodutos da pós-cloração do efluente do
FRD e FCAG.
73
Tabela 5.6 – Remoção de Cianobactérias das Carreiras de Filtração I, II e III.
CARREIRA DE FILTRAÇÃO I, II e IIITaxas de filtração FAP = 120 m3/m2d e FRD = 180 m3/m2dCondições de coagulação DSA 27 mg/LDuração da carreira (h) 36Dosagem de cloro na pré-cloração 1,5 mg/L (carreira II)Dosagem de cloro na inter-cloração 1,7 mg/L (carreira III)
Carreira de Filtração I ÁguaBruta
FAP FRD FCAG
Cianobactérias (células/mL) 433 31 15 5Carreira de Filtração II Água
BrutaPré-
OxidadaFAP FRD FCAG
Cianobactérias (células/mL) 433 18 15 13 2
Carreira de Filtração III ÁguaBruta
FAP Inter-Oxidada
FRD FCAG
Cianobactérias (células/mL) 433 31 26 Ausente Ausente
Sobre a remoção de cianobactéria na Carreira de Filtração I, obteve-se: 92,8 % no FAP,
96,5 % no FRD e 98,8% no FCAG, conforme apresentado na Tabela 5.6.
Já na Carreira de Filtração II, a remoção foi superior comparada a Carreira de Filtração I,
sendo de 95,8 % na pré-oxidação; de 96,5 % no FAP; de 97% no FRD e de 99,5% no FCAG.
Entretanto a Carreira de Filtração III obteve na saída do FRD e FCAG uma remoção de 100% de
remoção de cianobactérias na IPDF.
Quanto à eficiência do sistema a ação da pré e inter-oxidação nas Carreiras de Filtração II
e III favoreceu a remoção de células nas unidades de filtração.
74
Tabela 5.7 – Resultados das Carreiras de Filtração I, II e III após desinfecção do efluente doFRD com 5,0 mg/L de cloro livre e tempo de contato de 30 min e 24 h.
I Carreira II Carreira III CarreiraSubprodutos30 min 24 h 30 min 24 h 30 min 24 h
Trialometanos (µg/L)Clorofórmio 3,60 7,03 1,27 3,76 9,26 11,80Bromodiclorometano 9,97 3,96 4,52 4,74 7,13 5,67Dibromoclorometano < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromofórmio < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total TAMs (µg/L) 9,46 10,99 5,79 8,50 16,39 17,47
Cloro hidrato (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Halopicrinas (µg/L)Cloropicrina < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Haloacetonitrilas (µg/L)Tricloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dibromoacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromocloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HANs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Halocetonas (µg/L)1,1,1-Tricloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,11,1-Dicloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HKs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Ácidos haloacéticos (µg/L)Monocloro ácido acético MCAA 4,47 2,75 < 0,1 < 0,1 4,59 3,65Monobromo ácido acético MBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloro ácido acético DCAA 5,21 2,56 31,17 35,15 8,90 7,31Tricloro ácido acético TCAA 15,36 26,57 12,95 13,81 19,13 27,57Bromocloro ácido acético BCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,25 < 0,1Bromodicloro ácido acético BDCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dibromo ácido acético DBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Clorodibromo ácido acético CDBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Tribromo ácido acético TBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,12,3- dácido dibromopropionico (PI) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Surrogate < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total AHAs (µg/L) 25,04 31,88 44,12 48,96 32,87 38,53
75
Tabela 5.8 – Resultados das Carreiras de Filtração I, II e III após desinfecção do efluente doFCAG com 5,0 mg/L de cloro livre e tempo de contato de 30 min e 24 h.
I Carreira II Carreira III CarreiraSubprodutos30 min 24 h 30 min 24 h 30 min 24 h
Trialometanos (µg/L)Clorofórmio < 0,1 < 0,1 < 0,1 1,07 < 0,1 0,81Bromodiclorometano 1,94 5,18 6,03 5,02 6,19 6,78Dibromoclorometano < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromofórmio < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total TAMs (µg/L) 1,94 5,18 6,03 6,09 6,19 7,59
Cloro hidrato (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Halopicrinas (µg/L)Cloropicrina < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Haloacetonitrilas (µg/L)Tricloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dibromoacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromocloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HANs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Halocetonas (µg/L)1,1,1-Tricloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,11,1-Dicloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HKs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Ácidos haloacéticos (µg/L):Monocloro ácido acético MCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Monobromo ácido acético MBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloro ácido acético DCAA < 0,1 20,98 8,37 13,82 3,13 1,24Tricloro ácido acético TCAA 5,69 13,89 7,68 13,19 8,81 19,44Bromocloro ácido acético BCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromodicloro ácido acético BDCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dibromo ácido acético DBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Clorodibromo ácido acético CDBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Tribromo ácido acético TBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,12,3- dácido dibromopropionico (PI) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Surrogate < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total AHAs (µg/L) 5,69 34,87 16,05 27,01 11,94 20,68
Com relação à formação de subprodutos são apresentados os resultados nas Tabelas 5.7 e
5.8 sobre as concentrações dos trialometanos e ácidos haloacéticos com tempo de reação de 30
min e 24 h nos efluentes do FRD e FCAG.
A presença de clorofórmio e bromodiclorometano estiveram presentes nas três Carreiras
de Filtração dos efluentes do FRD e FCAG. Dentro do limite de detecção da metodologia
76
analítica empregada, as maiores concentrações de trialometanos foram de 17,47 µg/L na Carreira
III, para um tempo de reação de 24 h do FRD.
Observa-se que na Carreira I do FRD, a formação de trialometanos foi de 9,46 µg/L
(reação de 30 min) e de 10,99 µg/L (reação de 24 h). Na Carreira II foram encontradas as
menores concentrações de trialometanos de 5,79 µg/L (reação de 30 min) e 8,50 µg/L (reação 24
h), conforme apresentado na Tabela 5.7. A pré-oxidação realizada na Carreira de Filtração II
proporcionou uma menor formação de trialometanos comparados com as outras carreiras.
A Tabela 5.7 mostra os subprodutos formados no efluente do FCAG, sendo que a
formação de trialometanos com tempo de reação de 30 min e 24 h foi de 1,94 µg/L e 6,94 µg/L
respectivamente na Carreira I, e de 6,03 µg/L e 6,09 µg/L na Carreira II e de 6,19 µg/L e 7,59
µg/L na Carreira III. Esses resultados evidenciam que a inter-oxidação favoreceu a formação de
trialometanos, enquanto que os ensaios realizados com a pré-oxidação apresentaram menores
valores.
Os valores de TAMs encontrados nas carreiras de filtração do FRD e FACG
apresentaram-se abaixo de 100 µg/L, valor máximo preconizado pela portaria 518 do Ministério
da Saúde.
Já os outros subprodutos analisados no efluente do FRD e FCAG nas Carreiras I, II e III
como o cloro hidrato, cloropicrina, haloacetonitrilas e haloacetonas apresentaram concentrações
abaixo do limite de detecção do método, conforme apresentado na Tabela 5.7 e 5.8.
Sobre a formação de ácidos haloacéticos nas Carreiras I, II e III do FRD e FCAG, essas
foram superiores quando comparados com as concentrações de trialometanos.
A Tabela 5.7 mostra a formação de ácidos haloacéticos no efluente do FRD com reação
de 30 min e 24 h, de 25,04 µg/L e 31,88 µg/L na Carreira I; e de 44,12 µg/L e 48,37 µg/L na
Carreira II e de 32,87 µg/L e 38,53 µg/L na Carreira III, respectivamente. Os resultados mostram
que a pré-oxidação favoreceu a formação de ácidos haloacéticos, porém não ultrapassaram os
limites preconizados pela organização Mundial de Saúde (OMS) de 50 µg/L para o ácido
dicloroacético (ADCA) e de 100 µg/L o ácido tricloroacético (SAWYER et al, 2003). Já o padrão
americano para água potável estabelecido pela “Environmental Protection Agency” em janeiro de
2002 limita em 60 µg/L.
77
Quanto às concentrações de ácidos haloacéticos no efluente do FCAG, essas foram
menores quando comparadas aos resultados obtidos no efluente do FRD. A Tabela 5.8 mostra a
formação de ácidos haloacéticos no efluente do FCAG com reação de 30 min e 24 h, de 5,69
µg/L e 34,87 µg/L na Carreira I; e de 16,05 µg/L e 27,01 µg/L na Carreira II e de 11,94 µg/L e
20,68 µg/L na Carreira III, respectivamente.
Diante das baixas concentrações de subprodutos encontrados neste trabalho, a água bruta
proveniente do Reservatório Luiz Eduardo Magalhães foi clorada nas mesmas condições que
foram realizadas com os efluentes FRD e FCAG. Aplicou-se uma dosagem de 5 mg/L de
hipoclorito de cálcio na água bruta com tempo de reação de 30 min e 24 h, para verificar as
concentrações de ácidos haloacéticos e trialometanos.
Os resultados apresentados na Tabela 5.9 mostram as concentrações de 34,83 de THM e
53,46 de AHA. Estes valores são indicativos que o reservatório apresenta potencial de formação
de subprodutos.
Tabela 5.9 – Resultados de subprodutos da pós-cloração da água bruta.Água BrutaSubprodutos
30 min 24 hClorofórmio 4,87 28,13Bromodiclorometano 6,41 6,70Total TAMs (µg/L): 11,28 34,83Monocloro ácido acético MCAA < 0,1 8,18Dicloro ácido acético DCAA 18,66 21,46Tricloro ácido acético TCAA 16,68 23,82Total de Ácidos Haloacéticos (µg/L): 35,34 53,46
78
6.0 CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES
6.1 – CONCLUSÕES:
Em função dos resultados obtidos, conclui-se que:
a aplicação da pré-oxidação possibilitou uma melhora no efluente do FAP e
consequentemente favoreceu uma maior retenção de partículas, garantindo para o sistema
um bom desempenho;
a inter-oxidação promoveu no FRD os menores valores de turbidez e cor;
o FRD garantiu a produção de efluente final com qualidade condizente com o padrão de
potabilidade, inclusive atendendo ao valor de turbidez (0,5 uT), recomendado quando o
tratamento é realizado por filtração direta;
a adsorção com carvão ativado granular, como pós-tratamento, mostrou ser bastante
eficiente para assegurar a qualidade dos efluentes finais das carreiras estudadas (Carreira
de Filtração I, II e III), especialmente com relação à matéria orgânica, remoção de
cianobactérias, turbidez e cor;
com relação à formação de trialometanos e considerando o limite exigido na Portaria
518/2004, não ocorreu formação significativa destes subprodutos nos efluentes do FRD e
FCAG;
a inter-oxidação favoreceu uma maior formação de THM e uma menor formação de AHA
nos efluentes do FRD e FCAG após a pós-cloração;
a pré-oxidação evidenciou as menores concentrações de THM, enquanto que as
concentrações de ácidos AHA foram maiores nos efluentes do FRD e FCAG.
quanto à formação de haloacetonitrilas, halocetonas e halopicrinas, as concentrações nas
Carreiras de Filtração I, II e III apresentaram-se abaixo do limite de detecção do método
empregado;
a tecnologia de tratamento de água por dupla filtração associada com filtração de carvão
ativado granular mostrou-se plenamente capaz de produzir água que atenda os requisitos
do padrão de potabilidade brasileiro em vigor;
79
6.2 Recomendações:
Realização de estudos com a água do Reservatório Luiz Eduardo Magalhães,
considerando a variação da qualidade da água.
Estudos sobre o potencial de formação de SPOs de sete (7) dias nas Carreiras de Filtração;
Avaliação do uso de outros oxidantes alternativos para água representativa no período de
seca e chuva.
80
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USEPA (1998) Federal register, v. 63, n. 241, 16/12/1998, Rules and Regulations.
89
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VERAS, D.F. Avaliação da Filtração Lenta na Remoção de Células de Cylindrospermopsis
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VIEIRA, J. M. S. Toxicidade de cianobactérias e concentração de microcistinas em uma represa
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WIECHETECK, G.K. Remoção de Substâncias Húmicas em Tratamento de Água Por Meio de
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YOUNG TB, WOLF DA, KANAREK MS. Case-control study of colon cancer and drinking
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90
ANEXO A
Monitoramento da Água do Reservatório Luiz Eduardo Magalhães
91
Tabela A 1: Resultados do Monitoramento da Água Bruta do Reservatório Luiz Eduardo Magalhães
ParâmetroUNIDADE jul/06 ago/06 set/06 out/06 nov/06 dez/06 jan/07 fev/07 mar/07 abr/07 mai/07 jun/07 jul/07 ago/07 set/07 out/07 nov/07 dez/07 jan/08 fev/08 mar/08 abr/08 mai/08 jun/08
AluminioDissolvido
mg/L 0.153 0.021 0.003 0.128 0.010 0.040 0.210 0.068 0.106 0.157 0.182 0.175 0.149 0.116 0.075 0.067 0.058 0.126 0.131 0.089 0.150 0.153 0.108 0.197
Condutividade µS/cm 21.9 35.8 49.5 57.1 34.4 52.6 23.5 20.4 31.8 33.6 42.5 26.4 58.8 47.5 55.5 69.2 62.9 36.5 53.2 28.6 38.1 40.3 46.7 18.5
Cloretos mg/L 1 30 3 10 8 15 6 18 10 8 6 8 11 8 2 5 2 5 6 5 1 8 7 6
Cor verdadeira mg/L 17 2 14 46 10 155 26 138 29 36 7 45 37 62 47 27 52 10 3 73 30 63 44 25
Dureza Total mg/L 2 10 20 33 24 26 9 26 18 23 9 23 26 26 25 24 24 11 20 6 2 1 9 24
Ferro dissolvido mg/L 0.17 0.10 0.14 0.15 0.25 0.39 0.10 0.19 0.13 0.19 0.16 0.11 0.11 0.14 0.19 0.10 0.06 0.06 0.09 0.11 0.20 0.18 0.27 0.11
Manganês total mg/L 0.014 0.041 0.008 0.023 0.032 0.034 0.018 0.023 0.036 0.031 0.036 0.031 0.041 0.064 0.072 0.059 0.050 0.175 0.093 0.025 0.036 0.044 0.041 0.124
Fosforo total mg/L 0.90 0.35 0.41 0.33 0.33 0.41 0.52 0.60 0.33 0.22 0.33 0.42 0.16 0.38 0.43 0.37 0.40 0.47 0.21 0.36 0.12 0.57 0.47 0.65
Ortofosfato mg/L 0.15 0.06 0.03 0.04 0.05 0.01 0.09 0.04 0.26 0.03 0.03 0.04 0.06 0.35 0.19 0.11 0.31 0.01 0.08 0.10 0.02 0.11 0.36 0.40
Nitrogênio total mg/L 0.03 0.05 4.20 13.10 4.30 0.50 0.02 0.02 0.04 0.03 0.04 0.03 0.04 0.06 4.20 13.35 4.10 0.60 2.25 2.85 0.50 2.30 5.70 4.10
pH - 6.69 7.52 7.33 7.27 6.90 6.94 7.19 6.52 7.14 7.30 7.16 7.54 7.99 7.53 7.32 7.82 7.74 7.19 7.24 7.08 7.60 7.17 6.96 7.62
STS (mg/L) mg/L 11 17 24 27 16 24 11 10 15 16 20 12 28 22 26 33 30 17 25 14 18 12 22 9
Temperatura (ºC) ºC 28.6 26.4 31.4 31.7 29.1 30.5 30.4 25.4 29.9 29.7 28.6 26.3 28.1 27.4 29.0 29.0 28.9 29.3 25.4 26.1 26.5 25.4 26.8 27.3
Turbidez NTU 6.00 6.21 5.26 5.56 9.50 24.80 16.50 66.70 6.56 5.68 3.60 16.42 3.57 11.60 8.02 6.76 8.54 7.60 5.40 14.00 14.80 11.90 5.26 6.05
Escherichia coli NMP/100mL 3.0 1.0 743.0 452.0 60.9 152.0 916.4 2419.6 19.7 12.1 37.7 1.0 1.0 135.5 267.9 172.8 14.6 3.1 2.0 355.1 261.3 2419.6 547.5 3.0
DBO5 mg/L 1.12 1.18 2.32 0.67 2.28 1.77 2.90 1.98 2.78 2.68 0.70 3.75 4.87 1.57 2.70 1.20 0.90 2.08 3.24 4.68 3.03 3.58 2.53 1.00
Clorofila-a µg/L 3.993 11.033 7.054 0.005 20.632 5.370 15.638 2.441 3.330 0.656 0.475 0.311 5.484 12.248 18.125 17.966 19.426 32.363 12.547 14,713 16,453 8,788 9,906 31,754
Oxigêniodissolvido
mg/L 4.79 5.21 4.16 5.15 5.54 5.20 5.86 6.05 6.12 6.75 8.30 7.79 9.22 8.30 7.85 7.15 8.40 6.50 7.25 6.99 7.36 7.53 7.92 7.68
Cianobactérias Cél./mL 600 2300 710 380 2400 210 15500 750 25300 38500 7150 16800 6600 26700 35750 110000 237500 12200 2205 19 120 8000 77 136000
Fonte: Laboratório de Hidrobiologia da Saneatins
92
ANEXO B
Carreira de Filtração I:
93
Tabela B 1: Resultados da Carreira de Filtração I.
Coagulada
pH Turbidez(uT)
Cor Apar.(uH) pH Oxi. Cons.
(mg/L)ABS
(cm-1)Turbidez
(uT)Cor Apar.
(uH) pH Oxi. Cons.(mg/L)
ABS(cm-1)
Turbidez(uT)
CorApar.(uH)
pHOxi.
Cons.(mg/L)
ABS(cm-1)
00:00
03:00 6.67 2.2 12 6.7 0.9 0.023 0.27 1 6.92 0.55 0.004 0.23 1 7.9 <1 <1
06:00 6.82 0.42 6 7.78 0.95 0.005 0.29 2 7.16 0.8 0.008 0.26 1 7.81 <1 <1
09:00 6.92 0.54 4 6.56 1.3 0.009 0.25 1 6.64 0.6 0.004 0.21 <1 7.44 0.5 <1
12:00 7.27 1.9 12 6.92 1.2 0 0.68 2 7.01 0.5 0 0.27 <1 8.3 0.1 <1
15:00 6.49 0.73 6 6.92 0.5 0.01 0.25 1 6.91 0.3 0.003 0.2 <1 7.83 0.1 <1
18:00 6.98 1.1 5 6.48 0.7 0.067 0.5 <1 6.51 0.5 0.007 0.26 <1 8.48 0.1 <1
21:00 6.9 1.08 3 6.8 0.9 0 0.3 2 7 0.4 0 0.26 1 8.47 <1 <1
24:00 6.83 2.41 11 6.86 0.8 0.08 0.26 1 7.05 0.3 0 0.22 <1 8.39 0.2 <1
27:00 6.99 1.03 7 6.77 1 0.004 0.24 2 6.75 0.4 0 0.22 <1 8.22 <1 <1
30:00 6.85 1.3 8 6.75 1.5 0.008 0.31 1 7.12 1.3 0.007 0.27 <1 8.24 0.5 <1
33:00 6.84 1.31 7 6.85 0.9 0.013 0.61 2 6.87 0.8 0.01 0.39 1 8.28 0.2 <1
36:00 6.58 1.41 10 6.65 0.9 <1 0.16 5 6.63 0.6 0 0.15 <1 7.85 0.1 <1
Filtrada - FCAG
CARREIRA DE FILTRAÇÃO I
Início da Carreira
Temp. Func.
Pré-filtrada - FAP Filtrada - FRD
94
Tabela B 3: Resultados da Perda de Carga do FAP em função do tempo de operação durante a Carreira de Filtração I
Po (P0 - P5) P1 (P1 - P5) P2 (P2 - P5) P3 (P3 - P5) P4 (P4 - P5) P503:00 14.5 0.70 14.4 0.6 14.4 0.6 14.2 0.4 14 0.2 13.8
06:00 15.2 1.40 15 1.2 14.92 1.12 14.5 0.7 14.3 0.5 13.8
09:00 16.8 3.00 16.5 2.7 16.2 2.4 14.8 1 14.7 0.9 13.8
12:00 18.9 5.10 18.3 4.5 18 4.2 15.4 1.6 15.2 1.4 13.8
15:00 14.6 0.80 14.5 0.7 14.45 0.65 14.1 0.3 14.1 0.3 13.8
18:00 16.2 2.40 16 2.2 15.85 2.05 14.9 1.1 14.5 0.7 13.8
21:00 18.6 4.80 18.3 4.5 18.2 4.4 15.4 1.6 15.25 1.45 13.8
24:00 20.1 6.30 20 6.2 19.95 6.15 16.3 2.5 16.1 2.3 13.8
27:00 14.8 1.00 14.7 0.9 14.62 0.82 14.1 0.3 14 0.2 13.8
30:00 16.4 2.60 16.2 2.4 16.12 2.32 15.1 1.3 15 1.2 13.8
33:00 18.9 5.10 18.5 4.7 18.34 4.54 15.7 1.9 15.4 1.6 13.8
36:00 20.2 6.40 19.8 6 19.71 5.91 16.32 2.52 16.1 2.3 13.8
Perda de Carga na Carreira de Filtração I
Temp. Func.FAP
FAP
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
(P0 - P5)
(P1 - P5)
(P2 - P5)
(P3 - P5)
(P4 - P5)
FRD
0
0.5
1
1.5
03:00
#REF!
FCAG
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
03:00
#REF!0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.00
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FAP
0102030405060708090100110120130140150160
03:00
Tempo de Operação (h)Perd
a de
car
ga (c
m)
FRD
0.80.911.11.21.31.41.51.61.71.8
03:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FCAG
95
Tabela B 4: Resultados da Perda de Carga do no FRD e FCAG em função do tempo de operação durante a Carreira de Filtração I
PO P1 (P1-PO) Po P1 (P1-P0)
03:00 90 120 30 18 19.1 1.1
06:00 89.5 124 34.5 18.1 19.25 1.15
09:00 89.3 126 36.7 18 19.24 1.24
12:00 89.1 129 39.9 17.9 19.2 1.3
15:00 86.7 136 49.3 17.8 19.15 1.35
18:00 88 146 58 18 19.36 1.36
21:00 88.2 158 69.8 18.1 19.49 1.39
24:00 87.8 173.7 85.9 17.8 19.22 1.42
27:00 87.5 189 101.5 18 19.45 1.45
30:00 87 198 111 17.8 19.3 1.5
33:00 86.7 225 138.3 18 19.54 1.54
36:00 86.8 240 153.2 17.8 19.44 1.64
Perda de Carga na Carreira de Filtração I
Temp. Func.FRD FCAG
FCAG
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
03:00
#REF!
96
ANEXO C
Carreira de Filtração II
97
Tabela C 1: Resultados da Carreira de Filtração II.
Coagulada
Cloro Res. pHOxig.
Consumido ABS pH Turb Cor Apar. pHOxig.
Consumido ABS
00:00
03:00 0.03 6.86 3.5 0.06 7.06 0.64 1 6.94 0.4 0.038
06:00 0.02 6.89 3.6 0.042 7.14 0.45 <1 6.68 0.5 <1
09:00 0.04 6.87 2.1 0.046 7.09 0.39 1 6.65 0.3 0.046
12:00 0.03 6.98 2.3 0.076 6.6 2.74 <1 6.65 0.2 0.04
15:00 0.03 7.53 1.4 0.048 6.93 0.6 3 6.79 0.6 0.006
18:00 0.04 7.22 1.5 0.061 7.37 1.41 15 7.1 0.9 0.028
21:00 0.02 7.19 1.1 0.059 7.28 1.07 14 7.24 0.6 0.035
24:00 0.09 6.61 1.6 0.073 6.03 2.4 2 6.5 0.8 0.022
27:00 0.04 6.92 2 0.033 7.11 1.1 5 6.96 1.2 0.001
30:00 0.03 6.76 2.6 <1 6.77 0.78 6 6.76 0.8 <1
33:00 0.1 6.84 1.2 0.043 6.78 0.47 <1 6.78 0.7 0.005
36:00 0.03 7.19 2.6 0.048 7.19 0.38 <1 6.91 0.7 <1
CARREIRA DE FILTRAÇÃO II
Temp. Func.
Pré-oxidada Pré-filtrada - FAP
Inicio da Carreira
98
Tabela C2: Continuação dos resultados da Carreira de Filtração II.
Turb CorAparente pH Oxig.
Consumido ABS Turb Cor Apar. pH Oxig.Consumido ABS
00:00
03:00 0.34 <1 7.02 0.3 0.005 0.3 <1 7.92 <1 <1
06:00 0.29 <1 7.09 0.2 0 0.18 <1 8.37 <1 <1
09:00 0.29 <1 7.09 0.1 0.02 0.18 <1 8.31 <1 <1
12:00 0.2 <1 6.78 0.1 0.006 0.25 <1 7.98 0.1 <1
15:00 0.13 2 6.88 0.5 0.003 0.15 <1 8.26 0.1 <1
18:00 0.79 5 7.15 0.6 0 0.2 1 8.09 0.1 0.002
21:00 0.26 3 7.6 0.5 0.025 0.3 <1 8.13 0.15 0.011
24:00 0.59 <1 6.64 0.6 0.018 0.22 <1 7.56 0.1 0.012
27:00 0.27 2 6.96 0.5 0 0.1 <1 7.46 0.1 <1
30:00 0.29 1 7 0.4 0 0.2 <1 7.41 0.2 <1
33:00 0.14 <1 6.96 0.6 0 0.11 <1 7.9 <1 <1
36:00 0.18 <1 6.88 0.5 0 0.16 <1 7.55 <1 <1
CARREIRA DE FILTRAÇÃO II
Temp. Func.
FILTRADA (FRD) FCAG
Inicio da Carreira
99
Tabela C 3: Resultados da Perda de Carga do no FAP em função do tempo de operação durante a Carreira de Filtração II.
Po (P0 - P5) P1 (P1 - P5) P2 (P2 - P5) P3 (P3 - P5) P4 (P4 - P5) P503:00 15.6 1.80 15.4 1.6 15.4 1.6 14.1 0.3 14 0.2 13.8
06:00 16.7 2.90 16.61 2.81 16.5 2.7 15.8 2 15.2 1.4 13.8
09:00 19.4 5.60 19.26 5.46 19.2 5.4 18.2 4.4 17.5 3.7 13.8
12:00 21.08 7.28 21 7.2 20.98 7.18 19.21 5.41 18.4 4.6 13.8
15:00 15.7 1.90 15.62 1.82 15.6 1.8 14.8 1 14.2 0.4 13.8
18:00 16.9 3.10 16.74 2.94 16.5 2.7 15.7 1.9 15.25 1.45 13.8
21:00 18.7 4.90 18.21 4.41 18 4.2 17.2 3.4 17 3.2 13.8
24:00 21.6 7.80 21.46 7.66 21 7.2 20.4 6.6 19 5.2 13.8
27:00 15.74 1.94 15.65 1.85 15.4 1.6 14.9 1.1 14.35 0.55 13.8
30:00 17.15 3.35 17 3.2 16.8 3 16.1 2.3 15.74 1.94 13.8
33:00 19.14 5.34 19 5.2 18.8 5 17.2 3.4 17 3.2 13.8
36:00 21.9 8.10 21.5 7.7 21.1 7.3 19.1 5.3 19 5.2 13.8
Perda de Carga na Carreira de Filtração II
Temp. Func.FAP
FAP
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
(P0 - P5)
(P1 - P5)
(P2 - P5)
(P3 - P5)
(P4 - P5)
FRD
0
0.5
1
1.5
03:00
#REF!
FCAG
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
03:00
#REF!0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.007.508.008.509.00
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FAP
0102030405060708090100110120130140150160
03:00
Tempo de Operação (h)Perd
a de
car
ga (c
m)
FRD
0.80.911.11.21.31.41.51.61.71.8
03:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FCAG
100
Tabela C 4: Resultados da Perda de Carga do no FRD e FCAG em função do tempo de operação durante a Carreira de Filtração II.
PO P1 (P1-PO) Po P1 (P1-P0)03:00 90 120 30 18 19.1 1.1
06:00 89.5 124 34.5 18.1 19.25 1.15
09:00 89.3 126 36.7 18 19.24 1.24
12:00 89.1 129 39.9 17.9 19.2 1.3
15:00 86.7 136 49.3 17.8 19.15 1.35
18:00 88 146 58 18 19.36 1.36
21:00 88.2 158 69.8 18.1 19.49 1.39
24:00 87.8 173.7 85.9 17.8 19.22 1.42
27:00 87.5 189 101.5 18 19.45 1.45
30:00 87 198 111 17.8 19.3 1.5
33:00 86.7 225 138.3 18 19.54 1.54
36:00 86.8 240 153.2 17.8 19.44 1.64
Perda de Carga na Carreira de Filtração II
Temp. Func.FRD FCAG
FCAG
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
03:00
#REF!
101
ANEXO D
Carreira de Filtração III
102
Tabela D1: Resultados da Carreira de Filtração III.
Coagulada
pH Turbidez Cor Apar. pH Oxig. Cons. ABS Cloro Res. pH Oxig. Cons. ABS
00:00
03:00 7.1 0.8 8 6.95 0.7 0.009 0.06 6.95 0.6 0.006
06:00 7 0.71 6 7.08 0.3 0.007 0.03 6.99 0.2 0.005
09:00 6.89 1 7 6.85 0.4 0.007 0.03 6.9 0.3 0.002
12:00 6.83 1.5 11 6.9 0.4 0.01 0.03 6.69 0.3 0.009
15:00 6.85 0.9 5 6.95 0.5 <1 0.02 6.85 0.3 <1
18:00 6.85 1.1 7 6.5 0.8 0.014 0.04 6.6 0.3 0.01
21:00 6.95 0.54 1 6.92 0.6 <1 0.03 6.9 0.6 <1
24:00 6.99 1.32 10 7.01 0.4 <1 0.06 6.95 0.2 <1
27:00 7.01 0.63 1 7.02 0.5 0.005 0.04 6.99 0.5 0.004
30:00 7.03 0.85 3 6.93 0.4 <1 0.03 6.91 0.4 <1
33:00 6.78 0.44 <1 6.84 0.5 0.008 0.04 6.9 0.5 0.003
36:00 6.76 0.72 2 6.89 0.6 0.005 0.04 6.84 0.3 0.002
CARREIRA DE FILTRAÇÃO III
Temp. Func.
Pré- Filtrada Inter-oxidada
Inicio da Carreira
103
Tabela D2: Resultados da Carreira de Filtração III
Turbidez Cor Apar. pH Oxig. Cons. ABS Turb Cor Apar. pH Oxig. Cons. ABS
00:00
03:00 0.34 1 6.99 0.3 0.002 0.27 <1 7.25 <1 <1
06:00 0.28 1 7.1 0.1 0.005 0.23 <1 7.33 <1 <1
09:00 0.25 3 7.09 0.3 <1 0.2 <1 7.6 0.1 <1
12:00 0.47 2 6.87 0.2 0.003 0.23 <1 7.2 <1 <1
15:00 0.3 <1 6.79 0.1 <1 0.21 <1 7.1 <1 <1
18:00 0.26 2 6.72 0.2 0.006 0.28 <1 6.99 <1 <1
21:00 0.2 3 6.89 0.2 <1 0.13 1 7.15 <1 <1
24:00 0.45 <1 7.2 0.2 <1 0.18 <1 7.62 0.1 <1
27:00 0.36 <1 6.97 0.1 0.003 0.19 <1 7.72 <1 <1
30:00 0.17 1 6.92 0.1 <1 0.15 <1 7.08 <1 <1
33:00 0.17 <1 6.93 0.4 0.001 0.16 <1 7.1 0.1 <1
36:00 0.16 1 7.05 0.2 0.001 0.16 <1 7.51 <1 <1
CARREIRA DE FILTRAÇÃO III
Temp. Func.
FILTRADA (FRD) FCAG
Inicio da Carreira
104
Tabela D 3: Resultados da Perda de Carga do no FAP em função do tempo de operação durante a Carreira de Filtração III.
Po (P0 - P5) P1 (P1 - P5) P2 (P2 - P5) P3 (P3 - P5) P4 (P4 - P5) P503:00 14.5 0.70 14.32 0.52 14.25 0.45 14 0.2 13.9 0.1 13.8
06:00 15.36 1.56 15.25 1.45 15.12 1.32 14.5 0.7 14.35 0.55 13.8
09:00 17.6 3.80 16.9 3.1 16.2 2.4 15.68 1.88 15.36 1.56 13.8
12:00 19.5 5.70 19.1 5.3 18.7 4.9 17.2 3.4 16.9 3.1 13.8
15:00 14.62 0.82 14.4 0.6 14.25 0.45 14 0.2 14 0.2 13.8
18:00 15.9 2.10 15.74 1.94 15.6 1.8 15 1.2 14.9 1.1 13.8
21:00 18.4 4.60 18.34 4.54 18.24 4.44 17.6 3.8 17.2 3.4 13.8
24:00 19.75 5.95 19.64 5.84 19.52 5.72 18.4 4.6 18.2 4.4 13.8
27:00 14.71 0.91 14.65 0.85 14.48 0.68 14.2 0.4 14 0.2 13.8
30:00 16.2 2.40 16 2.2 15.9 2.1 15.1 1.3 14.9 1.1 13.8
33:00 19.8 6.00 19.5 5.7 19.32 5.52 18.24 4.44 18.1 4.3 13.8
36:00 20 6.20 19.8 6 19.74 5.94 18.6 4.8 18.4 4.6 13.8
Perda de Carga na Carreira de Filtração III
Temp. Func.FAP
FAP
0.00
1.00
2.00
3.00
4.00
5.00
6.00
7.00
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
(P0 - P5)
(P1 - P5)
(P2 - P5)
(P3 - P5)
(P4 - P5)
FRD
0
0.5
1
1.5
03:00
#REF!
FCAG
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
03:00
#REF!0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.505.005.506.006.507.00
03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 24:00 27:00 30:00 33:00 36:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FAP
0102030405060708090100110120130140150160
03:00
Tempo de Operação (h)Perd
a de
car
ga (c
m)
FRD
0.80.911.11.21.31.41.51.61.71.8
03:00
Tempo de Operação (h)
Perd
a de
car
ga (c
m)
FCAG
105
Tabela D 4: Resultados da Perda de Carga do no FRD e FCAG em função do tempo de operação durante a Carreira de Filtração III.
PO P1 (P1-PO) Po P1 (P1-P0)03:00 87.2 141.2 54 18.1 18.84 0.74
06:00 87.2 156.2 69 18.2 19.1 0.9
09:00 87.2 158.2 71 18 18.98 0.98
12:00 87.2 163.2 76 18 19.05 1.05
15:00 87.1 172.1 85 18 19.25 1.25
18:00 87.1 196.1 109 18 19.48 1.48
21:00 87.2 222.2 135 18 19.74 1.74
24:00 87 256 169 18 19.9 1.9
27:00 87 261 174 18 20.2 2.2
30:00 87.2 265.2 178 18 20.36 2.36
33:00 87.1 269.1 182 18 20.45 2.45
36:00 87 273 186 18 20.6 2.6
Perda de Carga na Carreira de Filtração III
Temp. Func.FRD FCAG
FCAG
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
03:00
#REF!
106
ANEXO E
Resultados da Formação de Subprodutos nas Carreiras de Filtração I, II e III daPós-Cloração dos Efluentes FRD e FCAG e Água Bruta
107
Tabela E1 - Resultados da formação de subprodutos das amostras do efluente do FRDutilizando o hipoclorito de cálcio como oxidante e pós-cloração com dosagem de 5 mg/L etempo de contato de 30 min e 24 h nas Carreiras de Filtração I, II e III.
I Carreira II Carreira III CarreiraSubprodutos
30 min24 h 30 min 24 h 30
min24 h
Trialometanos (µg/L)Clorofórmio 3,60 7,03 1,27 3,76 9,26 11,80Bromodiclorometano 9,97 3,96 4,52 4,74 7,13 5,67Dibromoclorometano < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromofórmio < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total TAMs (µg/L) 9,46 10,99 5,79 8,50 16,39 17,47
Cloro hidrato (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Halopicrinas (µg/L)Cloropicrina < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Haloacetonitrilas (µg/L)Tricloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dibromoacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromocloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HANs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Halocetonas (µg/L)1,1,1-Tricloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,11,1-Dicloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HKs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Ácidos haloacéticos (µg/L)Monocloro ácido acético MCAA 4,47 2,75 < 0,1 < 0,1 4,59 3,65Monobromo ácido acético MBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloro ácido acético DCAA 5,21 2,56 31,17 35,15 8,90 7,31Tricloro ácido acético TCAA 15,36 26,57 12,95 13,81 19,13 27,57Bromocloro ácido acético BCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 0,25 < 0,1Bromodicloro ácido acéticoBDCAA
< 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Dibromo ácido acético DBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Clorodibromo ácido acéticoCDBAA
< 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Tribromo ácido acético TBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,12,3- dácido dibromopropionico(PI)
< 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Surrogate < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total AHAs (µg/L) 25,04 31,88 44,12 48,96 32,87 38,53
FRD – Filtro rápido descendente; < 1 – abaixo do limite de detecção do método.
108
Tabela E2 - Resultados da formação de subprodutos das amostras do efluente do FCAGutilizando o hipoclorito de cálcio como oxidante e pós-cloração com dosagem de 5 mg/L etempo de contato de 30 min e 24 h nas Carreiras de Filtração I, II e III.
I Carreira II Carreira III CarreiraSubprodutos
30 min24 h 30 min 24 h 30
min24 h
Trialometanos (µg/L)Clorofórmio < 0,1 < 0,1 < 0,1 1,07 < 0,1 0,81Bromodiclorometano 1,94 5,18 6,03 5,02 6,19 6,78Dibromoclorometano < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromofórmio < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total TAMs (µg/L) 1,94 5,18 6,03 6,09 6,19 7,59
Cloro hidrato (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Halopicrinas (µg/L)Cloropicrina < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Haloacetonitrilas (µg/L)Tricloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dibromoacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromocloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HANs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Halocetonas (µg/L)1,1,1-Tricloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,11,1-Dicloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HKs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Ácidos haloacéticos (µg/L):Monocloro ácido acético MCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Monobromo ácido acético MBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloro ácido acético DCAA < 0,1 20,98 8,37 13,82 3,13 1,24Tricloro ácido acético TCAA 5,69 13,89 7,68 13,19 8,81 19,44Bromocloro ácido acético BCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromodicloro ácido acéticoBDCAA
< 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Dibromo ácido acético DBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Clorodibromo ácido acéticoCDBAA
< 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Tribromo ácido acético TBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,12,3- dácido dibromopropionico(PI)
< 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1
Surrogate < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total AHAs (µg/L) 5,69 34,87 16,05 27,01 11,94 20,68
FCAG – Filtro de carvão ativado granular; < 1 – abaixo do limite de detecção do método.
109
Tabela E3 - Resultados da formação de subprodutos da água bruta do Reservatório LuizEduardo Magalhães utilizando o hipoclorito de cálcio como oxidante e pós-cloração comdosagem de 5 mg/L e tempo de contato de 30 min e 24 h.
Água Bruta Luiz Eduardo MagalhãesSubprodutos
30 min30 min
(duplicata)24 h 24 h
(duplicata)Clorofórmio 4,87 4,40 25,28 28,13Bromodiclorometano 6,41 4,93 6,40 6,70Dibromoclorometano < 0,1 < 0,1 6,87 8,04Bromofórmio < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total TAMs (µg/L) 11,28 9,33 38,55 42,87
Cloro hidrato (µg/L) < 0,1 < 0,1 6,87 8,04Halopicrinas (µg/L)Cloropicrina < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Tricloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dibromoacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromocloroacetonitrila < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HANs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,11,1,1-Tricloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,11,1-Dicloropropanona < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total HKs (µg/L) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Monocloro ácido acético MCAA < 0,1 < 0,1 6,99 8,18Monobromo ácido acético MBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dicloro ácido acético DCAA 18,66 22,99 18,54 21,46Tricloro ácido acético TCAA 16,68 20,80 25,66 23,82Bromocloro ácido acético BCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Bromodicloro ácido acético BDCAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Dibromo ácido acético DBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Clorodibromo ácido acético CDBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Tribromo ácido acético TBAA < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,12,3- dácido dibromopropionico (PI) < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Surrogate < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1Total AHAs (µg/L) 35,34 43,79 51,19 53,46
FRD – Filtro rápido descendente; FCAG – Filtro de carvão ativado granular;< 1 – abaixo do limite de detecção do método.
110
ANEXO F
Fotografias da IPDF
111
Fotografia F1 – Caminhão pipa utilizado no transporte da água bruta do Reservatório UHE
Fotografia F2 – Reservatório de água Bruta de 10 m3
112
Fotografia F3 – Vista externa da IPDF
Fotografia F4 – Estação elevatória de água bruta daIPDF
Fotografia F5 – Rotâmetro para águabruta
113
Fotografia F6 – Caixa de Nível Constante Fotografia F7 – Caixa de Mistura Rápida
Fotografia F8 – Coluna de Pré-oxidação Fotografia F9 – Filtro Ascendente dePedregulho (FAP)
114
Fotografia F10 – Coluna de inter-oxidação Fotografia F11 – Filtro RápidoDescendente (FRD)
Fotografia F12 – Filtro de Carvão Ativado Granular(FCAG)
Fotografia F13 – Quadro de Piezômetro
115
Fotografia F14 – Tanques de produtos químicosprovidos de bomba dosadora, moredutor eagitador
Fotografia F15 – Estação Elevatória de águade lavagem e Reservatório de água tratada
Fotografia F16 – Sistema de FLAs acoplados no jarteste
