Filtros lentos domiciliares com operação contínua como alternativa para sistemas de tratamento de águas superficiais em comunidades isoladas: uma avaliação comparativa para redução do leito filtrante

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Freitas, Bárbara Luíza Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: biofiltro de areia; biosand filter; comunidades isoladas; decentralized technology; isolated communities; pathogen removal; remoção de patógenos; tecnologia descentralizada; tratamento de água; water treatment
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-12082021-173355/

A carência de serviços de água potável ainda é uma realidade para milhões de pessoas no mundo, sobretudo para aquelas que vivem em comunidades isoladas. Uma das soluções para essas comunidades é capacitar usuários a melhorar a qualidade da água de consumo por meio de tecnologias de tratamento descentralizadas. O Filtro Lento Domiciliar (FLD) é um exemplo de tecnologia descentralizada com diversas vantagens técnicas, construtivas e operacionais, porém, por ser relativamente recente, ainda persistem lacunas relacionadas a sua eficiência. Para a transferência da tecnologia às comunidades isoladas, é fundamental que, além de eficiente, o FLD apresente um tamanho de estrutura adequado ao domicílio dos usuários. Diante disso, este estudo avaliou o impacto da redução da espessura do leito filtrante a fim de torná-lo menor, mais leve e passível de ser alocado em uma bancada de cozinha. Com o intuito de comparar a qualidade e a quantidade das águas filtradas, foram avaliados dois modelos de FLD, um tradicional (FLD-T) com 50 cm de leito e um compacto (FLD-C) com 25 cm de leito, alimentados por águas superficiais do Rio Monjolinho e operados em regime contínuo. Devido às limitações dos FLDs, foram inseridas etapas de pré- e pós-tratamento para avaliar um sistema completo a nível domiciliar. O sistema foi operado por 436 dias consecutivos com 1) pré-tratamento por sedimentação e filtração em mantas, 2) FLDs aplicados a uma taxa de filtração constante de 0,90 m3 m-2 d-1, considerando uma produção individual de 48 L d-1, e 3) pós-tratamento por desinfecção com hipoclorito de sódio 2,5% a 60 mg min L-1. As eficiências dos modelos foram comparadas quanto à remoção de diversos parâmetros de qualidade da água – incluindo turbidez, Escherichia coli, cistos de Giardia spp. e oocistos de Cryptosporidium spp. – bem como às durações das carreiras de filtração, aos perfis de oxigênio dissolvido e às composições dos schmutzdeckes desenvolvidos. Os resultados demonstraram que o pré-tratamento reduziu a turbidez da água do rio em 46 ± 23% diminuindo a sobrecarga e permitindo o funcionamento dos filtros, mas não foi capaz de atenuar variações sazonais e manter a qualidade da água clarificada durante toda a operação. As variações sazonais12 refletiram igualmente nos dois modelos de FLD, pois ambos produziram águas filtradas com qualidade estatisticamente semelhante (p > 0,05) em todos os parâmetros avaliados, indicando que a redução da espessura do leito filtrante não influenciou o desempenho, tampouco a duração da carreira de filtração, o perfil de consumo de oxigênio dissolvido e a composição do schmutzdecke. No entanto, a sazonalidade impactou o desempenho em alguns parâmetros, como turbidez e coliformes totais, de forma que a variação da qualidade da água do rio foi de maior relevância para a qualidade da água filtrada do que a profundidade do leito. Isoladamente, os FLDs removeram 73 ± 20% de turbidez, 1,99 ± 0,66 log de E. coli, 2,82 ± 0,45 log de cistos de Giardia e 1,09 ± 0,23 log de oocistos Cryptosporidium. Considerando as etapas de pré- e pós-tratamento, os sistemas removeram 87 ± 15% de turbidez e 2,91 ± 0,31 log de E. coli, porém não elevaram as remoções de cistos e oocistos. O pós-tratamento foi ineficiente na inativação de bactérias e protozoários, todavia, os sistemas domiciliares propostos melhoraram significativamente a qualidade da água de consumo. Portanto, a implantação de um sistema de tratamento com FLD compacto é executável, porém demanda pesquisas adicionais para produção de águas seguras livres de patógenos.