Avaliação da filtração em margem de lago como pré-tratamento para uma ETA convencional em operação: procedimentos para escolha do local, implantação e operação do sistema

Abstract

Este trabalho buscou avaliar o desempenho da Filtração em Margem (FM) de lago como prétratamento para uma estação de tratamento de água convencional em operação, no intuito e melhorar a qualidade da água bruta superficial. Nesse sentido, a tese foi dividida em capítulos. No primeiro capítulo, avaliou-se a potencialidade da FM em 830 poços em funcionamento para abastecimento público no estado do Rio Grande do Sul, dentre eles, verificou-se 15 poços em potencial. E, no segundo capítulo, foram analisados, por meio de ensaios em coluna em laboratório, três sedimentos (açude dos Felicianos, rio Palmares e lago Capivari) em Palmares do Sul, litoral rio-grandense. Além disso, os sedimentos do açude dos Felicianos foram os que apresentaram menor quantidade de matéria orgânica (0,15%), maior diâmetro efetivo (0,19 mm), bem como melhor condutividade hidráulica, de 4,19 x 10-4 m/s. Ademais, o referido açude demonstrou boa remoção de turbidez (90%), cor aparente (72%), coliformes totais e termotolerantes (100%), por isso, este manancial é o mais indicado para a técnica. Também se verificou que o processo de colmatação química dos sedimentos em relação ao Fe, Mn e Ca ocorre nos primeiros 5 cm da coluna de filtração, para uma taxa de infiltração inicial de 2,0 x 10-5 m/s. Por fim, no terceiro capítulo foi descrita a implantação de um sistema piloto em escala real para abastecimento da ETA Granja Vargas (açude dos Felicianos), onde foi perfurado um poço de 6? com 30 m de profundidade e 4 piezômetros para o monitoramento do rebaixamento d?água subsuperficial. Sobre a qualidade da água em função da vazão aplicada (variada de 3,6 a 6,5 L/s), constatou-se que os melhores resultados são obtidos com no máximo 5,5 L/s. Desse modo, a FM conseguiu reduzir, na média de remoção, entre 60 e 97%, a turbidez; 100% de coliformes totais e termotolerantes e, entre 45 e 66%, a cor aparente. Por conseguinte, decorrente da qualidade da água filtrada em margem não se enquadrar nos padrões de potabilidade da legislação vigente, ainda foram realizados ensaios de tratabilidade a fim de avaliar a possibilidade dessa água ser potabilizada na estação de tratamento convencional existente. Com os ensaios de teste de jarros, com o tratamento da água filtrada em margem, chegou-se a uma dosagem ótima de 40 mg/L de hipoclorito de sódio como pré-oxidante, 80 mg/L de sulfato de alumínio férrico líquido e 0,2 mg/L de polieletrólito não iônico, a base de poliacrilamida, para os tempos de operação da ETA em funcionamento. A composição química do solo mostrou que o ferro e a matéria orgânica tendem a ter maior concentração nas camadas superiores. Assim, tais parâmetros foram os mais significativos nos ensaios de tratabilidade, no que diz respeito às dosagens de hipoclorito de sódio e sulfato de alumínio. Desse modo, esta tese conseguiu demonstrar que a Filtração em Margem de lago é adequada como pré-tratamento de água para a situação analisada.

Abstract: This work sought to evaluate the performance of the lake bank filtration (BF) as a pretreatment for a conventional water treatment plant in operation, to improve the quality of raw surface water. The thesis was segregated into chapters: the Chapter 1 studied the potential of BF in 830 wells operating for public supply in the state of Rio Grande do Sul and 15 potential wells were verified. Chapter 2 studied, througt column tests in the laboratory scale, 3 sediments (Felicianos reservoir at Granja Vargas, Palmares river and Capivari lake) in city of Palmares do Sul, on the Rio Grande coast. The sediments of Felicianos reservoir were the ones with the lowest amount of organic matter (0.15%) and the highest granulometry (0.19 mm) as well as the best hydraulic performance with hydraulic conductivity of 4.19 x 10-4 m/s. It also demonstrated good removal of turbidity (90%), apparent color (72%), and total and thermotolerant coliforms (100%), proving to be the most appropriate place for the implementation of the BF technique. It was also found that the chemical clogging process of the sediments in relation to Fe, Mn and Ca occurs in the first 5 cm of the column, for an initial infiltration rate of 2.0 x 10-5 m/s. Finally, in chapter 3, the implementation of a full-scale pilot system for supplying of water treatment station Granja Vargas was described. A well of 6? with a depth of 30 m and 4 piezometers was drilled to monitor the subsurface water drop. The water quality as a function of the applied flow (varied from 3.6 to 6.5 L/s) demonstrated that the best were reached with a maximum of 5.5 L/s. BF managed to reduce turbidity between 60 and 97%, on average; 100% of total and thermotolerant coliforms and between 45 and 66%, on average, the apparent color. Even so, due to the quality of the filtered water in the margin does not fit within the potability standards of the current legislation, treatability tests were carried out in order to assess the possibility of this water being potable in the existing conventional treatment plant. With the jar test trials, with the treatment of filtered water in the margin, an optimum dosage of 40 mg/L of sodium hypochlorite as a pre-oxidant, 80 mg/L of liquid aluminum sulfate and 0.2 mg/L of non-ionic polyacrylamide-based for the operating times of the conventional station, in operation. The chemical composition of the soil showed that iron and organic matter in the soil tend to have a higher concentration in the upper layers. Such parameters were the most significant in the treatability tests, with respect to the dosages of sodium hypochlorite and aluminum sulfate. Finally, this thesis was able to demonstrate that lake bank filtration were suitable as a water pretreatment for this specific situation.