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Document Type: Dissertação
Title: Análise comparativa da eficiência de filtros lentos com meios filtrantes convencional e não convencionais
Authors: Lima, Anderson de Jesus
Issue Date: 27-Jan-2020
Advisor: Michelan, Denise Conceição de Gois Santos
Resumo : A filtração lenta é uma das tecnologias de tratamento de água mais indicadas para atender comunidades rurais/isoladas, dada sua simplicidade de construção, manutenção, operação e eficiência, principalmente na remoção de patógenos. Para se contornar os requisitos de qualidade da água bruta que esses sistemas exigem, pode-se alterar as configurações do meio filtrante, e assim obter desempenhos superiores. Nesse sentido, diversas pesquisas indicam os benefícios de se aplicar camadasintermediárias de materiais diferente da areia no meio filtrante, principalmente alguns tipos de resíduos, cuja área superficial, porosidade e adsorção podem contribuir na remoção de contaminantes durante a filtração. Além disso, a aplicação de resíduos como meios filtrantes alternativos possui apelo ambiental e econômico, visto que agrega valor ao que antes era descartado e se caracteriza como destinação ambientalmente sustentável. Assim, considerando os ganhos obtidos pela aplicação de materiais diferentes da areia como meio filtrante, este trabalho objetiva comparar a eficiência de filtro lento constituído de meio filtrante convencional com filtros lentos com meios filtrantes não convencionais, modificados com resíduos de fácil acesso. Para tanto, desenvolveu-se um sistema piloto com seis filtro: um filtro convencional de areia (FLC), com meio filtrante de fibras de coco (FLFC), de areia com camada intermediária de fibras de coco (FLSFC), de areia com camada intermediária de resíduo de madeira maravalha de angelim-vermelho (FLSM), de areia com camada intermediária de carvão vegetal caseiro de rolhas de cortiça (FLSCV), e de areia com camada intermediária de resíduo cerâmico (FLSRC), todos com camada suporte de britas graduadas. Os filtros operaram com fluxo descendente, com taxa de 3,0 m³/m².dia ±10% de forma contínua e eram alimentados com água subterrânea com adição de 1,2% de esgoto. A areia e britas empregadas foram caracterizadas por análise granulométrica e análise dimensional, respectivamente, ao passo que os materiais não convencionais foram caracterizados a partir da determinação da densidade aparente, porosidade aparente e capacidade de absorção de água. Adicionalmente foi realizada a identificação dos principais microrganismos presente na camada biológica. Com exceção do carvão vegetal que apresentou baixa porosidade aparente, todos os materiais empregados apresentaram alta capacidade de absorção de água e porosidade, com destaque para fibras de coco que apresentou maior valor para esses dois parâmetros. Quanto à eficiência dos sistemas, os resultados indicam não haver diferenças estatisticamente significativas entre filtro convencional e os filtros com resíduos. Contudo, os filtros com materiais granulares, FLSCV e FLSRC, apresentaram maior remoção de cor aparente e turbidez dentre todos os filtros, inclusive o filtro controle. Ao passo que filtros com camadas filtrantes de resíduos naturais orgânicos foram mais eficazes na remoção de coliformes totais e termotolerantes. Ademais, os indivíduos encontrados na camada biológica dos filtros não diferiram dos relatados pela literatura. Dessa forma, os filtros modificados com resíduos demonstraram desempenho equiparável ao filtro lento convencional, o que justifica seu emprego como meio filtrante em regiões com alta produção desses resíduos e/ou com pouca disponibilidade de areia.
Abstract: Slow filtration is one of the most indicated water treatment technologies to serve rural/isolated communities, given their simplicity of construction, maintenance, operation and efficiency, especially in the removal of pathogens. To work around the raw water quality requirements that these systems require, you can change the filter medium settings, and thus achieve superior performance. In this sense, several studies indicate the benefits of applying intermediate layers of materials other than sand in the filter environment, especially some types of residues, whose surface area, porosity and adsorption can contribute to the removal of contaminants during filtration. In addition, the application of waste as alternative filter media has an environmental and economic appeal, since it adds value to what was previously discarded and characterized as environmentally sustainable destination. Thus, considering the gains obtained by applying materials other than sand as a filter medium, this work aims to compare the slow filter efficiency consisting of conventional filter medium with slow filters with filter media not modified with easily accessible waste. To this end, a pilot system with six filter was developed: a conventional sand filter (FLC), with coconut fiber filter medium (FLFC), sand with intermediate layer of coconut fibers (FLSFC), sand with intermediate layer of wood residue sawdust (FLSM), sand with intermediate layer of homemade charcoal cork stoppers (FLSCV), and sand with intermediate layer of ceramic residue (FLSRC), all with support layer of graduated crushes. The filters operated with descending flow, with a rate of 3.0 m³/m².day ±10% continuously and were fed groundwater with the addition of 1.2% sewage. The sand and gravel sums used were characterized by granulometric analysis and dimensional analysis, respectively, while unconventional materials were characterized based on the determination of apparent density, apparent porosity and water absorption capacity. Additionally, the main microorganisms present in the biological layer were identified. With the exception of charcoal that presented low apparent porosity, all materials used presented high water absorption capacity and porosity, especially coconut fibers that presented higher value for these two parameters. Regarding the efficiency of the systems, the results indicate that there are no statistically significant differences between conventional filter and filters with residues. However, filters with granular materials, FLSCV and FLSRC showed greater apparent color removal and turbidity among all filters, including the control filter. While filters with filter layers of organic natural waste were more effective in removing total coliforms and thermotolerant. Moreover, the individuals found in the biological layer of the filters did not differ from those reported in the literature. Thus, filters modified with residues demonstrated performance comparable to conventional slow filter, which justifies their use as a filter medium in regions with high production of these residues and/or with little availability of sand.
Keywords: Engenharia civil
Biofiltros
Filtros sanduíches
Resíduos
Tratamento de água
Slow sand filtration
Biosand
Sandwich filters
Water treatment
Subject CNPQ: ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Sponsorship: Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES
Language: por
Institution: Universidade Federal de Sergipe
Program Affiliation: Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citation: LIMA, Anderson de Jesus. Análise comparativa da eficiência de filtros lentos com meios filtrantes convencional e não convencionais. 2020. 134 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2020.
URI: https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/14312
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Civil

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