Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2010. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2011-06-03T15:43:43Z No. of bitstreams: 1 2010_DayanySchoecherSalati.pdf: 2701579 bytes, checksum: 5b4be3aeba6abc95ebadbaf36e61caf9 (MD5) / Approved for entry into archive by Patrícia Nunes da Silva(patricia@bce.unb.br) on 2011-06-14T02:50:18Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_DayanySchoecherSalati.pdf: 2701579 bytes, checksum: 5b4be3aeba6abc95ebadbaf36e61caf9 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-06-14T02:50:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_DayanySchoecherSalati.pdf: 2701579 bytes, checksum: 5b4be3aeba6abc95ebadbaf36e61caf9 (MD5) / O florescimento de cianobactérias nos reservatórios de abastecimento público preocupa as autoridades de saúde, pois as cianotoxinas produzidas pelas cianobactérias podem acarretar em efeitos hepatotóxicos, neurotóxicos e dermatotóxicos sobre a saúde humana e animal. Há relatos sobre a presença de florações de células tóxicas, de cianobactérias, em vários ecossistemas aquáticos de todas as regiões do Brasil. A literatura especializada tem apresentado a filtração lenta como uma tecnologia de tratamento capaz de remover cianobactérias e cianotoxinas da água. Assim, o atual trabalho teve como objetivo avaliar a influência do período de amadurecimento dos filtros lentos sobre a eficiência de remoção de células de Microcystis aeruginosa e microcistinas liberadas no processo de tratamento. Para isso, foram realizados experimentos com filtros pilotos similares operados em paralelo, sem amadurecimento e submetidos a 15 e a 20 dias de amadurecimento, a uma taxa de filtração de 3 m3/m2.d. Foram realizadas simulações de floração de M. aeruginosa em densidades que variaram de 106 cél./mL e 107 cél./mL com concentração de microcistinas totais no afluente, em média, de 60 μg/L. Observou-se que filtros lentos submetidos a amadurecimento de 15 ou 20 dias produziram resultados similares com relação à remoção de células de cianobactérias. A ausência de amadurecimento não pareceu ser fator determinante para remoção de células de M. aeruginosa em filtros lentos, indicando que na situação em que a densidade de células de M. aeruginosa na água bruta é elevada, tendem a prevalecer os mecanismos físicos de remoção. Os filtros não amadurecidos foram mais eficientes para remoção de microcistinas extracelulares do que os filtros amadurecidos, provavelmente devido adsorção das toxinas na areia, que na condição experimental avaliada, se apresentava limpa e esterilizada. A baixa eficiência de remoção de microcistinas nos filtros amadurecidos, em relação aos relatos de literatura, indicam a ausência, ou baixa densidade, de bactérias especializadas na degradação dessa toxina na água bruta e, por conseqüência, no filtros lentos. Ficou claro, portanto, que períodos de amadurecimento de até 20 dias não garantem efluentes com qualidade satisfatória e sem risco para população em situações em que a água bruta seja oriunda de mananciais com floração tóxica de M. aeruginosa. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The cyanobacteria bloom in public supply reservoirs is a matter of concern for health authorities because the cyanotoxins produced by cyanobacteria may lead to hepatotoxic, neurotoxic and dermatotoxic effects on human and animal health. There are reports about the presence of blooms of toxic cyanobacteria producing in many aquatic ecosystems in all regions of Brazil. The literature has shown that slow sand filtration as is capable of removing cyanobacteria and cyanotoxins from water. In this scenario, the present study aimed to evaluate the influence of the ripening period of slow sand filters on the removal efficiency Microcystis aeruginosa cells and microcystins released during the treatment process. For this, experiments were carried out with pilot filters operated in parallel, without and with 15 and 20 days of ripening period, using filtration rate of 3 m3/m2.d. To simulate cyanobacterial bloom, a natural water was spiked with cell of M. aeruginosa resulting in a filter affluent water with 106 cells/mL and 107 cells/mL and, in average, a total concentration of 60 μg/L microcystins. It was observed that slow sand filters undergoing ripening periods of 15 or 20 days produced similar results with respect to the removal of M. aeruginosa cells. The lack of ripening period did not appear to be a determining factor for removal of cells from M. aeruginosa in slow sand filters, suggesting that when the cell density of M. aeruginosa in raw water is high, the physical mechanisms of removal may be predominant. The filters without ripening period were more efficient in removal of extracellular microcystin than the “mature” filters, probably due to adsorption of the toxin on the sand that, under experimental conditions evaluated, was previously cleaned and sterilized. The low removal efficiency of microcystins in the mature filters in relation to literature reports, indicate the absence, or low density, of bacteria specialized in the degradation of the toxin in the raw water and, consequently, in slow filters. It was clear therefore that ripening periods of up to 20 days do not guarantee safe filtrated water, without risk for human consumption, when the raw water is withdrawn from reservoir with toxic bloom of M. aeruginosa.

A presença de substâncias húmicas na água de abastecimento tem recebido a atenção de diversos pesquisadores nas últimas décadas, pois pode gerar subprodutos ao ser exposta a agentes oxidantes e desinfetantes. A filtração em múltiplas etapas (FiME) se apresenta como uma alternativa para realizar o tratamento de água de comunidades de pequeno porte, entretanto, a eficiência quanto à remoção de cor verdadeira associada ao carbono orgânico dissolvido ou às substâncias húmicas, tem sido questionada ou relatada como baixa. A filtração lenta com pré-ozonização vem sendo utilizada, pois o ozônio atua nas moléculas da matéria orgânica, aumentando sua biodegradabilidade e seus subprodutos desaparecem logo após a aplicação. A aplicação conjunta do ozônio e peróxido de hidrogênio, tem o objetivo de produzir espécies com radicais livres, de vida curta, que sejam altamente reativos e possam oxidar a maior parte das substâncias presentes na água natural. A presente pesquisa avaliou a remoção de substâncias húmicas na filtração lenta, utilizando para essa avaliação parâmetros indiretos como cor verdadeira, absorvância 254 nm e carbono orgânico dissolvido. Foram realizados cinco ensaios utilizando quatro filtros lentos, sendo dois com camada de carvão ativado granular (CAG), em que foram ensaiadas várias alternativas de pré-oxidação com ozônio e peróxido de hidrogênio. Obteve-se, como principal conclusão, que os filtros lentos com CAG, precedidos de oxidação com ozônio e depois peróxido de hidrogênio, em dosagens adequadas, apresentaram remoção média de cor verdadeira de 64% da cor inicial. Concluiu-se, também, que o peróxido de hidrogênio afeta o desenvolvimento da camada biológica, interferindo no desenvolvimento da perda de carga, na remoção de turbidez e na remoção de substâncias húmicas. / The presence of humic substances in the water of supply has been received attention of several researchers in the last decades, because it can generate by-products when being exposed to oxidants and disinfectant. The multistage filtration (FiME) is an alternative considered to achieve water treatment for small size rural communities, however, the efficiency with relationship to the removal of true color associated to the dissolved organic carbon or to the humic substances, it has been questioned or reported as low. The slow filtration with pre-ozonation is being used, since the ozone acted in the molecules of the organic matter of high molecular weight, increasing its biodegradability and by-products disappear soon after the application. The combined application of the ozone and hydrogen peroxide have the objective of producing species with free radicals, of short-lived, that are highly reagents and can oxidize most of the present substances in the natural water. The present research it evaluated the removal of humic substances in the slow sand filtration, using for that evaluation indirect parameters as true color, absorbance 254 nm and dissolved organic carbon. Five experiments were realized using four slow filters, being two with layer of activated carbon to granulate (CAG), in that several pre-oxidation alternatives were rehearsed with ozone and peróxido of hydrogen. It was obtained, as main conclusion that the slow filters with CAG preceded ofoxidation with ozone and hydrogen peroxide, in appropriate dosagens, presented medium removal of true color of 64% of the initial color. It was also concludes that the hydrogen peroxide interferes the development of the biological layer, interfering in the development of the loss of head, in the turbidity removal and in the removal of humic substances.

A presença de substâncias húmicas na água de abastecimento tem recebido a atenção de diversos pesquisadores nas últimas décadas, pois pode gerar subprodutos ao ser exposta a agentes oxidantes e desinfetantes. A filtração em múltiplas etapas (FiME) se apresenta como uma alternativa para realizar o tratamento de água de comunidades de pequeno porte, entretanto, a eficiência quanto à remoção de cor verdadeira associada ao carbono orgânico dissolvido ou às substâncias húmicas, tem sido questionada ou relatada como baixa. A filtração lenta com pré-ozonização vem sendo utilizada, pois o ozônio atua nas moléculas da matéria orgânica, aumentando sua biodegradabilidade e seus subprodutos desaparecem logo após a aplicação. A aplicação conjunta do ozônio e peróxido de hidrogênio, tem o objetivo de produzir espécies com radicais livres, de vida curta, que sejam altamente reativos e possam oxidar a maior parte das substâncias presentes na água natural. A presente pesquisa avaliou a remoção de substâncias húmicas na filtração lenta, utilizando para essa avaliação parâmetros indiretos como cor verdadeira, absorvância 254 nm e carbono orgânico dissolvido. Foram realizados cinco ensaios utilizando quatro filtros lentos, sendo dois com camada de carvão ativado granular (CAG), em que foram ensaiadas várias alternativas de pré-oxidação com ozônio e peróxido de hidrogênio. Obteve-se, como principal conclusão, que os filtros lentos com CAG, precedidos de oxidação com ozônio e depois peróxido de hidrogênio, em dosagens adequadas, apresentaram remoção média de cor verdadeira de 64% da cor inicial. Concluiu-se, também, que o peróxido de hidrogênio afeta o desenvolvimento da camada biológica, interferindo no desenvolvimento da perda de carga, na remoção de turbidez e na remoção de substâncias húmicas. / The presence of humic substances in the water of supply has been received attention of several researchers in the last decades, because it can generate by-products when being exposed to oxidants and disinfectant. The multistage filtration (FiME) is an alternative considered to achieve water treatment for small size rural communities, however, the efficiency with relationship to the removal of true color associated to the dissolved organic carbon or to the humic substances, it has been questioned or reported as low. The slow filtration with pre-ozonation is being used, since the ozone acted in the molecules of the organic matter of high molecular weight, increasing its biodegradability and by-products disappear soon after the application. The combined application of the ozone and hydrogen peroxide have the objective of producing species with free radicals, of short-lived, that are highly reagents and can oxidize most of the present substances in the natural water. The present research it evaluated the removal of humic substances in the slow sand filtration, using for that evaluation indirect parameters as true color, absorbance 254 nm and dissolved organic carbon. Five experiments were realized using four slow filters, being two with layer of activated carbon to granulate (CAG), in that several pre-oxidation alternatives were rehearsed with ozone and peróxido of hydrogen. It was obtained, as main conclusion that the slow filters with CAG preceded ofoxidation with ozone and hydrogen peroxide, in appropriate dosagens, presented medium removal of true color of 64% of the initial color. It was also concludes that the hydrogen peroxide interferes the development of the biological layer, interfering in the development of the loss of head, in the turbidity removal and in the removal of humic substances.

A combinação de coagulação/floculação/sedimentação, filtração lenta em escala domiciliar e adsorção foi ponderada como alternativa de tratamento de águas com Microcystis aeruginosa e microcistina para comunidades isoladas. As Cactáceas Opuntia cochenillifera e Opuntia ficus-indica foram estudadas como coagulantes e a espécie Luffa cylindrica foi estudada como adsorvente. Os coagulantes foram avaliados em ensaios em bancada com água contendo M. aeruginosa. O extrato de O. cochenillifera apresentou melhor desempenho por isso foi selecionado para ensaios de bancada em jarteste seguidos por filtração. Os filtros operados em regime contínuo apresentaram melhores resultados, na remoção de microcistina (75,79%), cor aparente (79,68%) e turbidez (79,15%). Entretanto, os filtros operados em regime intermitente demonstraram melhor eficiência na remoção de M. aeruginosa (96,62% - 1,985 Log). Os ensaios de adsorção mostraram que Luffa cilyndrica in natura, temperatura ambiente e pH neutro não apresentou potencial na adsorção de microcistina. Para os ensaios em escala plena, dois filtros lentos em escala domiciliar (FLD) em policloreto de polivinila (polyvinyl chloride - PVC) foram construídos tomando-se por base o modelo do Centre for Affordable Water and Sanitation Technology (CAWST). Um filtro foi operado em regime contínuo e o outro em regime intermitente. O coagulante e o adsorvente não foram utilizados nessa etapa do trabalho. O filtro operado em fluxo contínuo apresentou resultados superiores para a remoção de M. aeruginosa (99,59% - 1,998 log), cor aparente (97,73%) e turbidez (84,39%). O regime de operação e o tempo de residência nos filtros não influenciaram na eficiência do tratamento. A água filtrada apresentou características em consonância com as previstas na legislação para cor aparente, porém, não para turbidez. A água filtrada apresentou concentrações de microcistina abaixo de 1,0 μg L-1 para ambos os filtros, valor máximo permitido pela Portaria MS 2914/2011 e pelas diretrizes da Organização Mundial da Saúde. Em ensaios ecotoxicológicos com Chironomus xanthus, a água filtrada não apresentou toxicidade. / The combination of coagulation/flocculation/sedimentation, slow sand filtration at home scale and adsorption was evaluated as an alternative treatment for waters with Microcystis aeruginosa and microcystin for isolated communities. The Cactaceae Opuntia cochenillifera and Opuntia ficus-indica were evaluated as coagulants and the species Luffa cylindrica was evaluated as adsorbent. The coagulants were evaluated in bench tests with a study water containing M. aeruginosa cells. O. cochenillifera extract presented better removal performance so it was selected for jartest bench tests followed by filtration. The filters operated in continuous flow showed better results in microcystin removal (75.79%), apparent color (79.68%) and turbidity (79.15%). However, the intermittent flow filters demonstrated a better removal of M. aeruginosa cells (96.62% - 1985 Log). The adsorption tests showed that the use of Luffa cylindrica fibers, at ambient temperature and neutral pH had no potential in microcystin adsorption. In full-scale trials, two PVC home scale slow sand filters were constructed based on the CAWST (Center for Affordable Water and Sanitation Technology) Biosand filter model. One home scale slow sand filters was operated on a continuous flow and another on an intermittent flow. The coagulant and the adsorbent were not used at the fullscale trials. The continuous flow filter showed superior results for cyanobacteria removal (99.59% - 1.998 log), apparent color removal (97.73%) and turbidity removal (84.39%). The filters operating regime and residence time do not influenced the efficiency of the treatment. The filtered water showed characteristics in line with the legislation for apparent color, but not for turbidity. The filtered water had microcystin concentrations below 1.0 μg L-1 for the two filters, maximum value allowed by Directive 2914/2011 and by guidelines of the World Health Organization. In ecotoxicological tests with Chironomus xanthus, filtered water showed no toxicity.

A pesquisa apresenta a influência da pré-oxidação com ozônio, peróxido de hidrogênio e com ozônio associado ao peróxido de hidrogênio no desempenho da filtração lenta com meio filtrante de areia e carvão ativado granular, procedida por duas unidades de pré-tratamento em série, a pré-filtração dinâmica e a pré-filtração vertical ascendente. A unidade de filtração lenta foi bem operada com taxa de 3 m3/m 2.d, tendo sido realizadas seis carreiras de filtração. A eficiência da unidade foi avaliada em função de medições de cor, absorvância a 254 nm, carbono orgânico dissolvido, coliformes fecais, algas protozoários e metazoários. Na camada biológica predominaram as Classes Chlorophyceae, Bacillariophyceae sobre as Chrysophyceae, Cyanophyceae e Euglenophyceae. A aplicação de ozônio, peróxido de hidrogênio e ozônio associado ao peróxido de hidrogênio, afetou a maturação da camada biológica em relação à diversidade de espécies e densidade populacional de algas. As algas que colonizaram o meio filtrante, ao longo de sua profundidade, foram espécies das Classes Chlorophyceae e Bacillariophyceae. O meio filtrante apresentou, também, colonização de protozoários e rotíferos. Houve diferenças significativas na qualidade do efluente do filtro lento com relação à remoção de turbidez, cor verdadeira, cor aparente, absorvância a 254 nm e carbono orgânico dissolvido nas diferentes carreiras de filtração decorrente do uso de pré-oxidantes; o que não foi observado com relação à remoção de bactérias heterotróficas, coliformes totais e fecais. / This dissertation presents the influence of pre-oxidation with ozone, hydrogen, peroxide and ozone associated with hydrogen peroxide on the performance of slow filtration with filtering medium of sand and actived granular carbon, preceded by two pretreatment units in series, i.e., dynamic and vertical downflow prefilters. Six runs of slow filtration units were operated with a rate of 3 m3/m2.d each. The efficiency of the filtering unit was evaluated by colour determination, absorbance at 254 nm, dissolved organic carbon, total coliforms, fecal coliforms, algae, protozoa and metazoa. Chlorophyceae and Bacilllariophyceae classes predominated over Chrysophyceae, Cryptophyceae, Cyanophyeeae and Euglenophyeeae classes in the schmutzdecke. The application of ozone, hydrogen peroxide and ozone associated with hydrogen peroxide affected the schmutzdecke maturation in relation to the species diversity and population density of algae. The algae that developed in the filtering medium along its depth were species of the Chlorophyceae and Bacillariophyceae classes. The filtering medium also presented a development of protozoa and rotifers. There were significam differences in the quality of slow filter effluent in relation to turbidity removal, true colour, apparent colour, absorbance at 254 nm and dissolved organic carbon in the different filtration runs caused by the use of pre-oxidants. Such differences were not observed in the removal of heterotrophic bacteria and, total and fecal coliforms.

O interesse na remoção de material orgânico no tratamento de águas de abastecimento surgiu em decorrência do aumento na poluição dos mananciais, da descoberta de novas doenças de veiculação hídrica e do melhor conhecimento das propriedades mutagênicas e carcinogênicas de poluentes orgânicos, entre eles os agroquímicos. Na presente pesquisa foi estudada a seqüência de processos de tratamento: pré-filtração; pré-oxidação com ozônio e ozônio associado ao peróxido de hidrogênio e filtração lenta com leito de areia e leito de carvão ativado granular. Para concentração de atrazina no afluente entre 2,2 e 110,3 µg/L o filtro lento de areia com camada intermediária de carvão ativado granular apresentou para a condição de não utilização de pré-oxidação valores para atrazina no efluente inferiores a 2,0 µg/L e para dose de ozônio entre 0,9 e 3,7 mg/L e para relação de peróxido de hidrogênio entre 0,1 e 1,1 valores para atrazina inferiores a 0,1 µg/L. O sistema de tratamento com pré-filtração, pré-oxidação com ozônio e ozônio associado ao peróxido de hidrogênio seguido da filtração lenta com camada intermediária de carvão ativado granular, mostrou-se eficiente na remoção de atrazina para concentrações inferiores a 0,1 µg/L. / The interest in removing organic matter in supplying waters treatment processes emerged from the increasing levels of water pollution worldwide, the discovery of new water-born diseases and of a better knowledge of mutating (mutagenic) and carcinogenic features of organic pollutants, including the pesticides. The two sequential arrangements for the water treatment process considered in this research were: 1) pre-filtration, slow sand filtration and granular activated carbon filtration; and 2) pre-filtration, pre-oxidation with ozone and ozone associated to hydrogen peroxide, slow sand filtration and granular activated carbon filtration. For concentrations of atrazine between 2.2 and 110.3 µg/L in the affluent, its concentration in the effluent was lower than 2.0 µg/L for the first arrangement, and lower than 01 µg/L for the second one, in this case for consumed doses of ozone between 0.9 and 3.7 mg/L and ratio H2O2/O3 between 0.1 and 1.1. The treatment system used composed of pre-filtration, pre-oxidation with ozone and ozone associated to hydrogen peroxide followed by the slow filtration, with an intermediate layer of granular activated carbon, was found efficient in reducing atrazine to levels inferior to 0.1 µg/L.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:29:13Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-24Bitstream added on 2014-06-13T20:38:39Z : No. of bitstreams: 1 rossi_ch_me_ilha.pdf: 922500 bytes, checksum: dbbaa1ad90ec1303c0d86e1ff3956c7a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A pesquisa vem testar duas tecnologias conhecidas, mas no Brasil nunca utilizada em conjunto. O processo de oxidação com utilização de radiação solar seguida pelo processo de filtração lenta pode ser muito promissor no tratamento de água para pequenas comunidades ou comunidades rurais. A praticidade em conjunto com uma nova tecnologia vem mostrar a eficiência de uma energia que não é aproveitada ou até pouco aproveitada no mundo todo. A incidência de raios Ultra Violeta presente na radiação solar quebrou as moléculas de ácido húmico e de fármacos facilitando sua remoção pela camada biológica dos filtros lento. As moléculas restantes poderão ser retiradas por adsorção pelo carvão ativado granular presente em uma coluna. Tanto o ácido húmico quanto os fármacos são moléculas difíceis de serem retiradas da água em um processo convencional de tratamento de água, estes são micro poluentes que tem causado preocupação entre os estudiosos. Devido a esta dificuldade pensou-se em desenvolver um método que é mais eficaz e tornar-se a água mais potável e financeiramente mais acessível pela classe baixa. No tratamento da água obteve-se uma remoção de ácido húmico em torno de 55% e de fármacos na média de 60%, variando de acordo com os compostos utilizados que foram diclofenaco, dipirona, ibuprofeno e naproxeno / The study is to test two known technologies, but never used in Brazil together. The oxidation process using solar radiation followed by slow filtration process can be very promising in the treatment of water for small communities or rural communities. The practice together with a new technology comes along to show the efficiency of energy that is wasted or even little advantage worldwide. The breaking of the molecule by the impact of UV rays present in sunlight broke the molecules of humic acid and drugs facilitating its removal by biological layer of slow filters. The remaining molecules may be removed by adsorption by granular activated carbon present in a column. Both the humic acid molecules as drugs are difficult to be removed from the water in a conventional process water treatment, these are micro pollutants that has caused concern among scholars. This difficulty incentived the developing of the method that is more efficient and become more potable water and more financially accessible for the lower class. In water treatment obtained a removal of humic acid and about 55% of drugs on average 60%, varying according to the compounds used were diclofenac, dipyrone, ibuprofen and naproxen

O interesse na remoção de material orgânico no tratamento de águas de abastecimento surgiu em decorrência do aumento na poluição dos mananciais, da descoberta de novas doenças de veiculação hídrica e do melhor conhecimento das propriedades mutagênicas e carcinogênicas de poluentes orgânicos, entre eles os agroquímicos. Na presente pesquisa foi estudada a seqüência de processos de tratamento: pré-filtração; pré-oxidação com ozônio e ozônio associado ao peróxido de hidrogênio e filtração lenta com leito de areia e leito de carvão ativado granular. Para concentração de atrazina no afluente entre 2,2 e 110,3 µg/L o filtro lento de areia com camada intermediária de carvão ativado granular apresentou para a condição de não utilização de pré-oxidação valores para atrazina no efluente inferiores a 2,0 µg/L e para dose de ozônio entre 0,9 e 3,7 mg/L e para relação de peróxido de hidrogênio entre 0,1 e 1,1 valores para atrazina inferiores a 0,1 µg/L. O sistema de tratamento com pré-filtração, pré-oxidação com ozônio e ozônio associado ao peróxido de hidrogênio seguido da filtração lenta com camada intermediária de carvão ativado granular, mostrou-se eficiente na remoção de atrazina para concentrações inferiores a 0,1 µg/L. / The interest in removing organic matter in supplying waters treatment processes emerged from the increasing levels of water pollution worldwide, the discovery of new water-born diseases and of a better knowledge of mutating (mutagenic) and carcinogenic features of organic pollutants, including the pesticides. The two sequential arrangements for the water treatment process considered in this research were: 1) pre-filtration, slow sand filtration and granular activated carbon filtration; and 2) pre-filtration, pre-oxidation with ozone and ozone associated to hydrogen peroxide, slow sand filtration and granular activated carbon filtration. For concentrations of atrazine between 2.2 and 110.3 µg/L in the affluent, its concentration in the effluent was lower than 2.0 µg/L for the first arrangement, and lower than 01 µg/L for the second one, in this case for consumed doses of ozone between 0.9 and 3.7 mg/L and ratio H2O2/O3 between 0.1 and 1.1. The treatment system used composed of pre-filtration, pre-oxidation with ozone and ozone associated to hydrogen peroxide followed by the slow filtration, with an intermediate layer of granular activated carbon, was found efficient in reducing atrazine to levels inferior to 0.1 µg/L.

A pesquisa apresenta a influência da pré-oxidação com ozônio, peróxido de hidrogênio e com ozônio associado ao peróxido de hidrogênio no desempenho da filtração lenta com meio filtrante de areia e carvão ativado granular, procedida por duas unidades de pré-tratamento em série, a pré-filtração dinâmica e a pré-filtração vertical ascendente. A unidade de filtração lenta foi bem operada com taxa de 3 m3/m 2.d, tendo sido realizadas seis carreiras de filtração. A eficiência da unidade foi avaliada em função de medições de cor, absorvância a 254 nm, carbono orgânico dissolvido, coliformes fecais, algas protozoários e metazoários. Na camada biológica predominaram as Classes Chlorophyceae, Bacillariophyceae sobre as Chrysophyceae, Cyanophyceae e Euglenophyceae. A aplicação de ozônio, peróxido de hidrogênio e ozônio associado ao peróxido de hidrogênio, afetou a maturação da camada biológica em relação à diversidade de espécies e densidade populacional de algas. As algas que colonizaram o meio filtrante, ao longo de sua profundidade, foram espécies das Classes Chlorophyceae e Bacillariophyceae. O meio filtrante apresentou, também, colonização de protozoários e rotíferos. Houve diferenças significativas na qualidade do efluente do filtro lento com relação à remoção de turbidez, cor verdadeira, cor aparente, absorvância a 254 nm e carbono orgânico dissolvido nas diferentes carreiras de filtração decorrente do uso de pré-oxidantes; o que não foi observado com relação à remoção de bactérias heterotróficas, coliformes totais e fecais. / This dissertation presents the influence of pre-oxidation with ozone, hydrogen, peroxide and ozone associated with hydrogen peroxide on the performance of slow filtration with filtering medium of sand and actived granular carbon, preceded by two pretreatment units in series, i.e., dynamic and vertical downflow prefilters. Six runs of slow filtration units were operated with a rate of 3 m3/m2.d each. The efficiency of the filtering unit was evaluated by colour determination, absorbance at 254 nm, dissolved organic carbon, total coliforms, fecal coliforms, algae, protozoa and metazoa. Chlorophyceae and Bacilllariophyceae classes predominated over Chrysophyceae, Cryptophyceae, Cyanophyeeae and Euglenophyeeae classes in the schmutzdecke. The application of ozone, hydrogen peroxide and ozone associated with hydrogen peroxide affected the schmutzdecke maturation in relation to the species diversity and population density of algae. The algae that developed in the filtering medium along its depth were species of the Chlorophyceae and Bacillariophyceae classes. The filtering medium also presented a development of protozoa and rotifers. There were significam differences in the quality of slow filter effluent in relation to turbidity removal, true colour, apparent colour, absorbance at 254 nm and dissolved organic carbon in the different filtration runs caused by the use of pre-oxidants. Such differences were not observed in the removal of heterotrophic bacteria and, total and fecal coliforms.

A combinação de coagulação/floculação/sedimentação, filtração lenta em escala domiciliar e adsorção foi ponderada como alternativa de tratamento de águas com Microcystis aeruginosa e microcistina para comunidades isoladas. As Cactáceas Opuntia cochenillifera e Opuntia ficus-indica foram estudadas como coagulantes e a espécie Luffa cylindrica foi estudada como adsorvente. Os coagulantes foram avaliados em ensaios em bancada com água contendo M. aeruginosa. O extrato de O. cochenillifera apresentou melhor desempenho por isso foi selecionado para ensaios de bancada em jarteste seguidos por filtração. Os filtros operados em regime contínuo apresentaram melhores resultados, na remoção de microcistina (75,79%), cor aparente (79,68%) e turbidez (79,15%). Entretanto, os filtros operados em regime intermitente demonstraram melhor eficiência na remoção de M. aeruginosa (96,62% - 1,985 Log). Os ensaios de adsorção mostraram que Luffa cilyndrica in natura, temperatura ambiente e pH neutro não apresentou potencial na adsorção de microcistina. Para os ensaios em escala plena, dois filtros lentos em escala domiciliar (FLD) em policloreto de polivinila (polyvinyl chloride - PVC) foram construídos tomando-se por base o modelo do Centre for Affordable Water and Sanitation Technology (CAWST). Um filtro foi operado em regime contínuo e o outro em regime intermitente. O coagulante e o adsorvente não foram utilizados nessa etapa do trabalho. O filtro operado em fluxo contínuo apresentou resultados superiores para a remoção de M. aeruginosa (99,59% - 1,998 log), cor aparente (97,73%) e turbidez (84,39%). O regime de operação e o tempo de residência nos filtros não influenciaram na eficiência do tratamento. A água filtrada apresentou características em consonância com as previstas na legislação para cor aparente, porém, não para turbidez. A água filtrada apresentou concentrações de microcistina abaixo de 1,0 μg L-1 para ambos os filtros, valor máximo permitido pela Portaria MS 2914/2011 e pelas diretrizes da Organização Mundial da Saúde. Em ensaios ecotoxicológicos com Chironomus xanthus, a água filtrada não apresentou toxicidade. / The combination of coagulation/flocculation/sedimentation, slow sand filtration at home scale and adsorption was evaluated as an alternative treatment for waters with Microcystis aeruginosa and microcystin for isolated communities. The Cactaceae Opuntia cochenillifera and Opuntia ficus-indica were evaluated as coagulants and the species Luffa cylindrica was evaluated as adsorbent. The coagulants were evaluated in bench tests with a study water containing M. aeruginosa cells. O. cochenillifera extract presented better removal performance so it was selected for jartest bench tests followed by filtration. The filters operated in continuous flow showed better results in microcystin removal (75.79%), apparent color (79.68%) and turbidity (79.15%). However, the intermittent flow filters demonstrated a better removal of M. aeruginosa cells (96.62% - 1985 Log). The adsorption tests showed that the use of Luffa cylindrica fibers, at ambient temperature and neutral pH had no potential in microcystin adsorption. In full-scale trials, two PVC home scale slow sand filters were constructed based on the CAWST (Center for Affordable Water and Sanitation Technology) Biosand filter model. One home scale slow sand filters was operated on a continuous flow and another on an intermittent flow. The coagulant and the adsorbent were not used at the fullscale trials. The continuous flow filter showed superior results for cyanobacteria removal (99.59% - 1.998 log), apparent color removal (97.73%) and turbidity removal (84.39%). The filters operating regime and residence time do not influenced the efficiency of the treatment. The filtered water showed characteristics in line with the legislation for apparent color, but not for turbidity. The filtered water had microcystin concentrations below 1.0 μg L-1 for the two filters, maximum value allowed by Directive 2914/2011 and by guidelines of the World Health Organization. In ecotoxicological tests with Chironomus xanthus, filtered water showed no toxicity.