Use of two-stage filtration, oxidation, and powdered activated carbon adsorption in the treatment of eutrophic waters

A grande preocupação em estações de tratamento de água atualmente se deve a escolhas de tecnologias de tratamento inadequadas em relação às características do manancial de água explorado. Vários estudos têm mostrado que os processos que envolvem o tratamento por ciclo completo não são efetivos na eliminação dos efeitos gerados pela presença de algas e seus sub-produtos. A dupla filtração, tecnologia que emprega a filtração ascendente seguida de filtração rápida descendente, vem sendo muito estudada e utilizada no Brasil, principalmente para o tratamento de águas com altas concentrações de algas. O presente trabalho teve, como objetivo principal, verificar o tratamento da água do reservatório UHE Lajeado da cidade de Palmas-TO, utilizando a dupla filtração, a oxidação com cloro e a adsorção com carvão ativado pulverizado, visando principalmente à remoção de algas e possíveis subprodutos da oxidação. Para realização da pesquisa, foi montada uma instalação piloto de dupla filtração, composta pelas unidades de pré-cloração, adsorção em carvão ativado pulverizado, filtro ascendente em pedregulho e filtro rápido descendente de areia. Os filtros de pedregulho e de areia trabalharam com taxas de filtração de 120 e 180 m³/m².d, respectivamente. A água bruta utilizada no estudo apresentava concentrações de cianobactérias acima de 105 cel/mL. Os resultados encontrados mostraram que o sistema foi capaz de produzir água potável, atendendo aos padrões da portaria 518 do Ministério da Saúde, obtendo-se valores de turbidez na saída do filtro de areia sempre abaixo de 0,50 uT. Em todos os ensaios realizados houve remoção de cianobactérias e de clorofila-a acima de 99,0%, sendo que os filtros de pedregulho e de areia foram os principais responsáveis por esta remoção. O uso do carvão ativado pulverizado incrementou a remoção do carbono orgânico total. Não houve formação significativa dos subprodutos da desinfecção no efluente do filtro de areia, ficando os valores encontrados muito abaixo do máximo permitido pelas legislações brasileira e internacional.One problem that frequently arises in water treatment plants is the inadequacy of the chosen treatment processes with respect to the source water quality. Several studies have shown that processes encompassing conventional water treatment have limited capability to remove compounds associated with algae and their by-products. In Brazil, a technology known as two-stage filtration has been studied and applied to the treatment of waters with high algae concentrations. The process employs two separated filters operated in sequence in the modes up and downflow. This research investigated the application of this technology, associated with chlorine oxidation and powdered activated carbon adsorption, for algae removal using water taken from UHE Lajeado, city of Palmas, TO. Also, the technology was applied for removal of potential by-products formed by reactions between chlorine and organic matter present in water. In order to carry out the research, a pilot installation was assembled. It was constituted by pre-oxidation and carbon adsorption columns, rapid-mix tank, and two-stage filtration. The gravel and sand filters operated up and downflow in sequence, with filtration rates of 120 and 180 m³/m².d, respectively. The input water had cyanobacteria concentrations higher than 105 cel/mL The observed results showed the pilot plant produced water in accordance with Brazilian standards, having turbidity levels lower than 0,5 uT. In all tests, cyanobacteria and chlorophyll removals were above 99% and the retention was achieved mostly by the gravel and sand filters. The use of powdered activated carbon caused an increase in the TOC removal. There was limited formation of by-products and those that were detected presented concentrations below international and Brazilian standards