Filtro Biosand como método de tratamento de água no ponto de uso para consumo a nível familiar em zonas rurais : influência da turbidez

Abstract

Atualmente, cerca de 2,1 bilhões de pessoas no mundo consomem água potável de fontes contaminadas. O número de pessoas sem acesso a água potável pode ser reduzido através de tecnologias de tratamento de água no ponto-de-uso (POU). Esses sistemas podem fornecer água potável segura e acessível para famílias em áreas rurais ou durante emergências, principalmente nos países em desenvolvimento. O filtro doméstico Biosand (BSF) destaca-se entre as tecnologias de tratamento de água no POU. Tornou-se recentemente um dos dispositivos de tratamento mais populares, com mais de 500.000 unidades construídas entre 1991 e 2015. O BSF é um filtro de areia lento, de escala doméstica e operação intermitente. Uma das principais limitantes do BSF é que seu desempenho varia com os parâmetros de qualidade da água afluente, como a turbidez. Considerando o potencial do BSF, esta investigação teve como objetivo analisar sua eficiência na remoção de microrganismos de águas com turbidez variáveis, distribuídas em quatro BSFs em escala piloto com uma Taxa de Aplicação Superficial (TAS) média de 1,4 𝑚3𝑚2∙𝑑⁄. Durante três meses de operação, um BSF foi alimentado com 12 litros diários de água de poço, com o objetivo de simular uma fonte de água comumente usada em populações isoladas. Os outros três BSF foram alimentados com 12 litros por dia de água contaminada sinteticamente, com esgotos tratados, e turbidez induzida por meio de caulim para obter valores de 3, 25 e 50 UNT. Os BSFs apresentaram reduções máximas de coliformes totais (CT) que variaram de 1,8 a 3,2 log de remoção. O BSF que recebeu água com 50 UNT apresentou a maior eficiência de remoção de CT durante todo o experimento com 3,2 log de remoção. Por análise estatística, houve evidência que as remoções de CT medidas neste filtro foram significativamente maiores que as eficiências dos BSFs que receberam águas com níveis menores de turbidez. As reduções máximas de Escherichia coli (E. coli) variaram de 1,9 a 2,8 ULR. O BSF que recebeu água com maior turbidez também foi o filtro que apresentou a maior eficiência de remoção de E. coli durante todo o experimento com 2,8 log de remoção, porém a aplicação de teste estatístico não resultou em evidência de diferenças com os outros BSFs. As eficiências médias de remoção de turbidez variaram entre 87,8% e 99,1%. A absorção a radiação UV a 254nm, parâmetro relacionado a presença de matéria orgânica natural na água, teve eficiências de remoção que variaram entre 62,4% e 73,5%. Para o caso específico deste trabalho, onde a turbidez foi devida ao caulim, ficou evidenciado que houve uma melhora na remoção de microrganismos com o aumento da turbidez.

Currently, about 2.1 billion people worldwide consume drinking water from contaminated sources. The number of people without access to clean water can be reduced by implementation of point-of-use (POU) water treatment. These systems can provide safe and affordable potable water to households in rural areas and during emergencies, especially in developing countries. Among POU water treatment systems, the domestic Biosand filter (BSF) stands out as a viable technology. It has become one of the most popular water filters with more than 500,000 units built between 1991 and 2015. The BSF is an intermittently operated, household scale, slow sand filter. One disadvantage of BSF is that its performance varies with inflow water quality, especially turbidity. Considering the potential of BSF application, this study aimed to measure microorganism removal efficiency in water with varying degrees of turbidity using four full-scale BSF with an average surface application rate of 1,4 𝑚3𝑚2∙𝑑⁄. During three months of operation one BSF was dosed daily with 12L of well-water with the purpose of simulating a commonly used water source in isolated populations. The other three BSF were dosed daily with 12L of water that was synthetically contaminated with treated wastewater, and that had its turbidity regulated with kaolin to obtain turbidity values of 3, 25 and 50 NTU. The BSF showed maximum reductions in total coliform (CT) ranging from 1.8 to 3.2 log removal value (LRV). The BSF that received water with 50 NTU, was the one with the highest removal efficiency throughout the experiment (3.2 LRV). There was statistical evidence showing the efficiency of this filter with higher turbidity was significantly higher than the efficiencies of the other three BSF with lower turbidity. The maximum reduction of Escherichia coli (E. coli) ranged from 1.9 to 2.8 LRV. Again, the BSF that received water with higher turbidity had more reduction than the other three BSF, reaching 2,8 LRV. However, application of statistical test did not show significant efficiency differences compared to the other BSFs. The turbidity removal efficiency was found to be between 87,8% and 99,1%. Removal in UV absorbance at 254 nm, a parameter related to the presence of natural organic matter, varied between 62,2% and 73,5%. In this study, where turbidity was acquired by the addition of kaolin, it was concluded that feed water with turbidity up to 50 NTU had higher microbiological removal that waters with lower NTU.