Tratamento de água no ponto de uso por meio da associação de filtro biosand e adsorção com carvão de osso e alumina ativada visando a remoção de microrganismos, turbidez e fluoreto

Abstract

Segundo a Organização das Nações Unidas (ONU), o acesso à água potável e ao saneamento é um direito humano essencial para a existência de uma vida digna e produtiva. No entanto, estudos indicam que, no Brasil, 35 milhões de pessoas não tem acesso à água tratada, sendo que 30 milhões desta população residem em áreas rurais. No estado do Rio Grande do Sul (RS), os sistemas públicos de abastecimento de água são, em geral, limitados às áreas urbanas, motivo pelo qual as populações rurais necessitam recorrer a outras fontes de abastecimento, como poços. Contudo, é frequente a ocorrência de microrganismos e do íon fluoreto nestas águas, expondo a população a doenças de curto e longo prazos. Uma pesquisa recente indicou que cerca de um terço dos pequenos sistemas de abastecimento de água no RS apresentam alto risco de contaminação fecal. No presente trabalho, foi construído e avaliado um sistema de tratamento de água no ponto de uso (POU) constituído por um filtro biosand (BSF) seguido de colunas, em paralelo, de carvão de osso (BCF) e de alumina ativada (AAF) visando a remoção de microrganismos e fluoreto da água. Os filtros operaram em duplicata, recebendo água bruta constituída por água declorada contaminada com efluente de tratamento de esgotos sanitários, com adição de 20mg/L de fluoreto e turbidez de 25 UNT. O sistema operou durante 89 dias, com volume de água bruta constante (± 12L) e tempo de pausa de 24h. O crescimento de biofilmes nos meios suportes e a identificação de elementos presentes foram determinadas com Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Raios X de Energia Dispersiva (EDS). Após a estabilização e crescimento dos biofilmes, foram alcançadas remoções médias de E. coli, no BSF, AAF e BCF de, respectivamente, 97,8%, 100% e 100%. Para coliformes totais, as remoções nos filtros BSF, AAF e BCF foram de, respectivamente, 96,6%, 100% e 100%. As eficiências para turbidez foram 96,4%, 96,3% e 85,1% para os filtros BSF, AAF e BCF. Em relação ao fluoreto, o BCF e AAF alcançaram remoções de, respectivamente, 97,0% e 70,2%. Como esperado, a remoção mais baixa de fluoreto foi o do BSF, 16,3%. Os resultados desta pesquisa demonstraram que a adoção de BSF seguido por o BCF foi capaz de remover organismos fecais (E. coli) e fluoreto aos níveis requeridos pela legislação de qualidade da água para consumo humano no Brasil.

According to the United Nations Organization, access to drinking water and sanitation is a human right and essential to a dignified and productive life. Nonetheless, studies indicate that, in Brazil, 35 million people do not have access to safe drinking water, with 30 million living in rural areas. In the state of Rio Grande do Sul, public drinking water systems are limited to urban areas, which is why rural populations need to resort to other sources of supply, such as wells. However, it is common the presence of microorganisms and the ion fluoride in these waters, exposing the population to short and long-term illnesses. One option to supply water for isolated rural communities is the adoption of point of use treatment (POU). This study presents the results from a POU water treatment to remove both microorganisms and fluoride from water. The POU system was formed by a biosand filter followed by two columns in parallel, one filled with bone carbon (BCF) and the other with activated alumina (AAF). The filters operated in duplicate, receiving dechlorinated water that had been contaminated with effluent from a wastewater treatment plant, besides receiving the addition of 20mg/L fluoride and 25 UNT turbidity. The system operated for 89 days, receiving a constant volume of water (±12L) and 24 h resting period. Biofilm growth in the support medias and elemental composition were determined using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDS). After stabilization and biofilm growth, the POU treatment reached average removals of E. coli in BSF, AAF and BCF of, respectively, 97,8%, 100% and 100%. For total coliforms, the BSF, AAF and BCF removals were, respectively, 96,6%, 100% and 100%. The efficiencies for turbidity were 96,4%, 96,3% and 85,1%, respectively for the filters BSF, AAF and BCF. With respect to fluoride, BCF and AAF reached removals of, respectively, 97,0% and 70,2%. As expected, the BSF had small reduction in fluoride, 16,3%. The results of this research demonstrated that the association of BSF and BCF was able to remove fecal microorganisms (E. coli) and fluoride ions to levels that met the Brazilian water quality concentrations for drinking water.