Amostras de biofilme de biomassa suspensa de tanque de aeração de lodo ativado, de córrego contaminado com esgoto e de vários pontos de planta de tratamento de água foram analisadas com relação à presença de bactérias indicadoras e patogênicas. Nos testes presuntivos foram detectados todos os microrganismos-alvo (Coliformes, Salmonella spp, Klebsiella spp., Staphylococcus spp., Pseudomonas spp., Enterococcus spp., Vibrio spp., Clostridium spp., Shigella spp., Aeromonas spp., Campylobacter spp. e Legionella spp.), porém nos testes confirmatórios por PCR e teste bioquímico somente as espécies E. coli, Salmonella enterica subsp. Enterica serovar Typhi, K. pneumoniae, V. cholerae, A. hydrophila, e L. pneumophila foram confirmadas para algumas cepas selecionadas dos testes presuntivos. S. flexneri foi somente confirmada por teste bioquímico e S. aureus somente por PCR. Nenhuma amostra de C. jejuni foi confirmada por nenhum dos testes. Estes resultados demonstram que os meios seletivos para testes presumptivos não se mostraram confiáveis uma vez que muitas amostras presuntivas não foram confirmadas por PCR ou teste bioquímico específico. Estes resultados demonstram o potencial de biofilmes como reservatório de patógenos. / Biofilm samples from activated sludge reactors, surfaces from water treatment plants and water samples from a creek contaminated with raw sewage were analyzed for the presence of microbial indicator bacteria and pathogens. All target organisms (Coliforms, Salmonella spp, Klebsiella spp., Staphylococcus spp., Pseudomonas spp., Enterococcus spp., Vibrio spp., Clostridium spp., Shigella spp., Aeromonas spp., Campylobacter spp. and Legionella spp.) were detected by using presumptive testing media. Only a small proportion of positive colonies from presumptive tests were confirmed as pathogenic strains of E. coli, Salmonella enterica subsp. Enterica serovar Typhi, K. pneumoniae, V. cholerae, A. hydrophila, and L. pneumophila in confirmatory testing by selective PCR and biochemical tests. S. flexneri was only confirmed in biochemical tests, S. aureus only by PCR and no colony of C. jejuni was confirmed positive by either PCR or biochemical testing. Presumptive media are therefore not safe means for assessing pathogen load in biofilm samples. These results demonstrate the importance of microbial biofilms as reservoirs for microbial pathogens.

Os investimentos no setor de água potável no Brasil, apesar de significativos, ainda não apresentam os resultados esperados na melhoria da saúde e da qualidade de vida da população, especialmente nas pequenas comunidades do país. A aplicação de recursos continuará limitada enquanto não forem fortalecidos os aspectos técnicos, econômicos, institucionais, ambientais, sociais e culturais que permitam a seleção de obras sanitárias eficientes e sustentáveis. Neste contexto, foi desenvolvido um modelo conceitual de seleção de tecnologias de tratamento de água constituído por 17 sub-níveis que progressivamente \"filtram\" as opções tecnológicas aplicáveis em comunidades brasileiras inferiores a 20.000 habitantes. Os aspectos envolvidos no modelo se relacionam: i) ao risco presente na fonte de abastecimento superficial; ii) à eficiência das tecnologias para eliminar ou reduzir o risco a valores de acordo à Portaria no 518 (2004); iii) ao tratamento, aproveitamento e disposição dos resíduos gerados e iv) aos custos dos sistemas com vazões de projeto de 10 a 40 L/s. As principais conclusões da pesquisa foram: i) a aplicabilidade do modelo está restrita à estações de tratamento de água - ETAs que cumprem todos seus requisitos de domínio, ii) os valores-limite das variáveis de risco podem conduzir o engenheiro a uma seleção preliminar das possíveis alternativas de tratamento; entretanto, somente a partir de estudos de tratabilidade da água e de testes em instalação piloto será possível definir a ETA mais conveniente, iii) as seleções das tecnologias para tratamento, aproveitamento e disposição do resíduo não devem ser avaliadas de forma independente às empregadas nas ETA; iv) Os custos calculados pelo modelo dificilmente podem ser comparados com sistemas já existentes; v) os resultados do modelo variam em função dos dados de entrada; assim, o usuário deve ter consciência da qualidade da informação fornecida para obter resultados satisfatórios. / Despite being significant the investments in the brazilian drinking water sector still have not presented the expected results regarding the improvement of both health and population\'s life quality, especially in the small communities of the country. The application of resources will continue limited while the technical, economical, institutional, environmental, social and cultural aspects that allow for the selection of efficient and maintainable sanitary works are not strengthened. In this context, a conceptual model to select technologies for water treatment has been developed. It consists of 17 sub-levels that progressively \"filter\" the applicable technological options in brazilian communities of under 20.000 inhabitants. The aspects involved are related to: i) the risk present in the source of superficial supply; ii) the efficiency of the technologies to lither eliminate or reduce the risk to the values according law no 518 (2004); iii) the treatment, use and disposition of the generated residues and iv) the costs of the systems with project flows from 10 L/s to 40L/s. The main conclusions of the research were: i) the applicability of the model is restricted to water treatment plants - WTPs that accomplish all their domain requirements, ii) the limit values of the risk variables can lead the engineer to a preliminary selection of the possible treatment alternatives; however, only from studies of water treatment and tests in pilot installations it will be possible to define the most convenient WTP, iii) the selections of the technologies for treatment, use and disposition of residues should not be appraised in an independent way of the ones employed in WTPs, iv) the costs calculated by the model can hardly be compared with systems already existent; v) the results of the model vary in function of the input data; therefore, the user should be aware of the quality of the information supplied to obtain satisfactory results.

Os filtros de fibras flexíveis são módulos de filtração direta cujo leito filtrante é formado por micro fibras de poliamida, permitindo altas eficiências de remoção de sólidos suspensos, e aplicação de altas taxas de filtração. O presente estudo avaliou tal configuração de filtro utilizando fibras de algodão mercerizado e poliéster na forma de fios. Foram realizados testes de resistência dos fios a meios com características químicas distintas - alcalino, ácido e com cloro residual. Foi realizada caracterização das fibras estudadas através de Microscopia Óptica e Microscopia Eletrônica de Varredura. Foram construídos 4 filtros com diâmetro interno de 28 mm, e porosidade 67% (algodão), e 75% (poliéster), sendo 2 filtros constituídos de fibras de algodão mercerizado - comprimento de leito 60 e 100 cm; e 2 filtros constituídos de fibras de poliéster - comprimento de leito 60 e 100 cm. Foi utilizada para alimentação dos filtros água sintética de turbidez 7,7 ± 0,3 uT, e cor aparente 97 ± 5,0 uC, e realizada coagulação in-line com 22,5mg/L e 15 mg/L (este último valor somente para os filtros de 100 cm) de sulfato de alumínio. Foram avaliadas taxas de filtração de 40, 60, 80, 100 e 120 m/h. Os limites de turbidez estabelecidos para o filtrado foram de 1 e 2 uT. Os filtros de fibras flexíveis de algodão mercerizado e poliéster de leito 60 cm só conseguiram atingir os limites de turbidez até taxa de 80 m/h. Os filtros de leito 100 cm atingiram os limites satisfatoriamente em todas as taxas de filtração. Os filtros de poliéster obtiveram carreiras de filtração mais longas do que as obtidas pelos filtros de algodão, além de apresentarem perdas de carga menores. Exceto para taxa 40 e 60 m/h para o filtro de algodão mercerizado, todas as outras taxas em ambos os filtros obtiveram desempenhos melhores (carreiras de filtração longas, e filtrado de melhor qualidade) com dosagem menor de coagulante. Esse estudo mostrou potencial no uso das fibras de algodão mercerizado e poliéster nos filtros de fibras flexíveis aplicados em tratamento de água para abastecimento. Sugere-se estudos avançados para aplicação no Brasil de tal tecnologia. / The flexible fiber filters are direct filtration modules which filter media is made of polyamide micro fibers, obtaining high solids removal efficiency, and high filtration rates. This study evaluated the performance of the filter using mercerized cotton and polyester fibers. Tests of fibers resistance due to alkaline, acid and chlorinated environments were realized at the present research. The fibers were also analyzed by means of Optic and Scanning Electronic Microscopy. Four field-scale filters with an internal diameter of 28mm, porosity of 67% (cotton), and 75% (polyester) were installed; two of them made of mercerized cotton fiber- high of 60 and 100 cm; and two made of polyester fiber - high of 60 and 100 cm. A synthetic water was used as influent - turbidity 7,7 ± 0,3 uT, and color 97 ± 5,0 uC. In-line coagulation was used with 22,5 mg/L and 15 mg/L (this last value was only applied on 100cm length filters) of aluminium sulfate. The filtration rates studied were 40, 60, 80, 100 e 120 m/h. The turbidity limits were 1 e 2 uT. The 60 cm high flexible fiber filter made of mercerized cotton and polyester only could work under the established turbidity limits until 80 m/h. The 100 cm high flexible fiber filter could work well in all the filtration rates. The flexible fiber filter made of polyester obtained longer filtration times, and lower pressure drop comparing to the flexible fiber filter made of mercerized cotton. Except for filtration rates of 40 e 60 m/h which mercerized cotton filter, in all the rates for both fiber filters, the lower coagulant dosage demonstrated better results - longer filtration times, and better quality in the effluent. This study indicated the potential of using flexible fiber filter made of mercerized cotton and polyester in water treatment. It is suggested advanced studies for this technology application in Brazil.

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 ocupação desordenada das bacias hidrográficas provocou a aceleração da eutrofização que, além de problemas meramente estéticos e paisagísticos, resulta na ocorrência de elevadas densidades de fitoplâncton com dominância de cianobactérias potencialmente tóxicas nos mananciais. Paralelamente ao envelhecimento e deterioração física das instalações, as tecnologias usuais de tratamento não reúnem condições para tratar adequadamente águas de mananciais onde ocorre aporte de substâncias químicas recalcitrantes como agrotóxicos, fertilizantes e disruptores endócrinos. O presente trabalho teve como objetivo estudar e avaliar a técnica da dupla filtração em leitos de pedregulho e areia, com pré ou interoxidação e adsorção com carvão ativado granulado e pulverizado, para a potabilização de água de reservatório eutrofizado com elevada densidade de cianobactérias - Açude Gargalheiras, Acari, semiárido do RN. A pesquisa constou de quatro fases: fase 01 caracterização físico-química e biológica contínua da água bruta do manancial e realização de ensaios estáticos de filtração direta em equipamento de jarteste e filtros de laboratório de areia, fase 02 - avaliação de pré-filtração ascendente em pedregulho com camadas filtrantes de diferentes granulometrias, fase 03 - comportamento da dupla filtração sob quatro taxas de filtração e quatro pré-filtros e fase 04 - estudo de arranjos da instalação piloto com pré e interoxidação e adsorção com carvão ativado granulado e pulverizado. Concentrações médias da série nitrogenada, fósforo total e ortofosfato solúvel enquadraram o Açude Gargalheira como eutrófico. Elevadas densidades de cianobactérias mostraram necessidade de monitoramento semanal do manancial (bioensaios de toxicidade e análise de cianotoxinas). Ensaios estáticos em bancada definiram dosagens de coagulante hidróxicloreto de alumínio entre 13 mg/L e 15 mg/L e pH de coagulação de 7,6, sob gradiente e tempo de mistura rápida de 700/s e 17 s; dosagens de oxidante (cloro) entre 2,0 mg CL 2.L-1 e 3,0 mg CL2.L-1 e tempo de oxidação de 20 minutos, com eliminação da acidificação e dosagem de CAP de 15 mg/L com tempo de adsorção de 30 minutos. FAP4 (pré-filtro com camada filtrante entre 2,0 mm e 3,2 mm) apresentou menores médias de turbidez e cor aparente remanescentes. Taxa de filtração entre 160 m3.m-2.dia-1 e 200 m3.m-2.dia-1 foi a faixa escolhida pela melhor performance e menores custos financeiros de implantação e reforma e ampliação de unidades existentes. Dupla filtração com granulometria, espessura das camadas suporte e filtrante e taxas de filtração escolhidas e nas condições operacionais aplicadas, mostrou bom desempenho em relação à remoção de flocos de células de cianobactérias e, consequentemente, de microcistinas totais-LR. As remoções de cianobactérias nos pré-filtros variaram entre 52% (FAP2) e 96% (FAP4), representando densidades remanescentes entre 20.000 células/mL e 13.000 células/mL. Os filtros descendentes de areia atuaram como sistemas de polimento final com remoção na faixa de 61% a 98% (9.400 células/mL a 5.800 células/mL). Oxidação com cloro (inter e pré-oxidação), com residual de cloro livre da ordem de 0,1 mg/mL, associada à adsorção com CAP e CAG produziu efluentes finais com qualidade aceitável quanto aos níveis de TAM, turbidez e cor verdadeira. Arranjos de pré e interoxidação, dupla filtração e adsorção com CA (exibiram melhores desempenhos de remoção de MON, COT, ABS254, cor aparente verdadeira e turbidez e foram eficientes para assegurar a qualidade dos efluente finais especialmente em relação à remoção de MCT-LR e TAM: efluentes da colunas FCAG tiveram concentração de MCT-LR reduzida, consistentemente, para valores inferiores a 1,0 µg/L. / Disordered basins occupation provoked acceleration of eutrophication, which besides purely aesthetic and landscaping problems, results in occurrence of high phytoplankton densities with potentially toxic cyanobacteria dominance. Alongside physical aging and consequent deterioration of installations, usual treatment technologies do not provide adequate conditions for treating water from reservoirs where occurs recalcitrant chemicals such as pesticides, fertilizers and endocrine disrupters. This work aimed to evaluate double filtration in gravei and sand filters, pre and interoxidation and adsorption with powdered and granulated activated carbon, for water potabilization from eutrophic reservoir with high cyanobacteria density - Gargalheira Weir, Acari, semi-arid region of RN Brazil. The survey consisted of four phases: phase 1 - continuous physic-chemical and biological raw water characterization and static tests in jartest equipment and direct filtration with laboratory sand filters, phase 2 - evaluation of up flow prefiltration with different graded layers, phase 03 - double filtration behavior under four filtration rates and four pre filters and phase 04 - double filtration arrangements study with pre and interoxidation and adsorption with PAC and GAC columns. The average concentrations of nitrogen series, total phosphorus and soluble orthophosphate classified the Gargalheira Weir as eutrophic. High cyanobacteria densities showed the need for weekly monitoring (toxicity bioassays and cyanotoxins analysis). Static bench tests established aluminum hidroxicloride dosages from 13 mg/L to 15 mg/L and pH coagulation 7.6, with flash mixing gradient 700/s and contact time 17 s; oxidant (chlorine) dosages 2.0 mg CL2.L-1 and 3.0 mg CL2.L-1 and 20 minutes for oxidation time, with acidification elimination; 15 mg/L CAP dosage with 30 minutes adsorption time. FAP4 (pre filter with layer size 2.0 mm - 3.2 mm) had lower average turbidity and apparent color remnants. Flow rate between 160 m3.m-2.dia-1 and 200 m3.m-2.dia-1 was chosen for its performance and lower financial costs of deployment, reform and expansion of existing units. Double filtration with particle size, thickness of layers and filter support and filtration rates choosed under operational conditions applied showed good performance regarding removal of cyanobacteria cells flakes and total microcystin-LR. Cyanobacteria removal in pre filters ranged from 52% (FAP2) and 96% (FAP4), representing remaining densities between 20,000 and 13,000 cells/mL. Down flow sand filters done final polishing with removal 61% to 98% (9,400 cells/mL to 5,800 cells/mL). Oxidation with chlorine in both inter and pre oxidation with free chlorine residual of about 0.1 mq/L, associated with GAC and PAC adsorption produced final effluent with acceptable quality for TAM, turbidity and true color levels. Pre and interoxidation arrangements with double filtration and GAC adsorption as post treatment stage showed betler performances in removal MON, TOC, ABS254, true and apparent color and turbidity and exhibitid efficience to ensure final effluent quality in particular MCT-LR and TAM removing: GAC columns effluents had reduced MCT-LR concentrations consistently to less than 1.0 µg/L.

Esta pesquisa comparou a incorporação de iodeto de propídio (IP) com a avaliação simultânea de corantes indicativos de danificação em membrana e atividade enzimática (Live/Dead Cell Assay®) para a estimar a viabilidade de cistos de Giardia muris e oocistos de Cryptosporidium parvum. Além disso, foram testados métodos de recuperação de (oo)cistos em amostras de lodo e água de lavagem de filtros (ALF) geradas em escala de bancada, simulando tratamento de água por ciclo completo com decantação. Dentre os métodos estudados para a detecção de G. muris e C. parvum inoculados em amostras de lodo, destacou-se a floculação com sulfato férrico, seguida de separação imunomagnética (IMS). Realizou-se, portanto, ensaio de qualidade analítica com ColorSeedTM, para este método, tendo atendido ao requerido pelo Método 1623.1 da USEPA (2012) para Giardia spp. (32,25%; CV=9,00%), mas não tendo sido suficiente para Cryptostoridium spp. (11,00%; CV=47,67%). O teste com ColorSeedTM em amostras de ALF reproduziu o procedimento de filtração em membrana (FM) com raspagem utilizando Tween® 80 (45°C, 0,1%) seguido de IMS, tendo atendido ao Método 1623.1 para Giardia spp. (13,00%, CV=19,61%), mas não tendo sido suficiente para Cryptostoridium spp. (2,00%; CV=93,54%). Optou-se por este procedimento na avaliação de qualidade analítica, pois o inóculo prévio de suspensões comerciais seguido de recuperação por FM sem IMS superou 100% para C. parvum, devido à utilização de fator de multiplicação. O desempenho do Live/Dead Cell Assay® sobre suspensões comerciais de (oo)cistos foi subjetivo, sobretudo para visualização de organismos enzimaticamente ativos, de modo que optou-se pela inclusão de IP como parâmetro para estimar o efeito dos métodos de recuperação sobre a viabilidade. Em função da baixa recuperação e fluorescência de G. muris, a incorporação de IP foi avaliada apenas em C. parvum. Os resultados reiteraram a dificuldade na recuperação de protozoários em lodo e ALF e o fato de que as particularidades destes procedimentos analíticos podem prejudicar a interpretação de dados de viabilidade. / This study compared the incorporation of propidium iodide (PI) with the simultaneous evaluation of dyes that indicate both membrane damage and enzymatic activity (Live/Dead Cell Assay®) to assess the viability of Giardia muris cysts and Cryptosporidium parvum oocysts. In addition, methods of recovering protozoan cysts and oocysts from sludge and filter backwash water (FBW) samples generated on bench scale, simulating conventional water treatment with decantation, were tested. Among the studied methods for detection of G. muris and C. parvum spiked into sludge samples, ferric sulphate flocculation followed by immunomagnetic separation (IMS) lead to higher recoveries. An analytical quality assay was therefore carried out with ColorSeedTM having met the USEPA Method 1623.1 (2012) recommendation for Giardia spp. (32.25%, CV=9.00%) but not for Cryptostoridium spp. (11.00%, CV = 47.67%). The quality assay test for FBW samples replicated the membrane filtration (MF) procedure using Tween® 80 (45 °C, 0.1%) followed by IMS, having complied with Method 1623.1 for Giardia spp. (13.00%, CV=19.61%) but again not for Cryptostoridium spp. (2.00%; CV=93.54%). This procedure was chosen for the analytical quality exam, since the previous inoculum of commercial suspensions followed by MF without IMS exceeded 100% recovery for C. parvum, due to the use of a multiplication factor. The Live/Dead Cell Assay® performance on commercial suspensions of cysts and oocysts was subjective, especially for visualizing enzymatically active organisms, thus PI inclusion was chosen as the parameter to estimate the effect of recovery methods on the organisms\' viability. Due to the low recovery and poor fluorescence of G. muris, IP inclusion was evaluated only in C. parvum. The results reiterated the difficulty in the recovery of protozoa from sludge and FBW and the possibility of these analytical procedures hinder the interpretation of cysts and oocysts viability.

No presente trabalho foi investigada a remoção de substâncias húmicas na Filtração em Mútiplas Etapas - FiME, com aplicação de ozônio antecedendo o processo de filtração lenta. A instalação piloto era constituída de um pré-filtro dinâmico operado com taxa de 18 m/dia, um pré-filtro de escoamento vertical ascendente operado com taxa de 12 m/dia e dois filtros lentos trabalhando com taxas de filtração iguais a 4 m/dia, com diferentes composições dos leitos filtrantes, sendo um somente de areia e o outro de areia e carvão ativado granular disposto como camada \"sanduíche\" entre duas camadas de areia, e sistema de ozonização. Foi injetada solução de substância húmica na água efluente do pré-filtro vertical ascendente, preparada a partir da turfa retirada de uma área localizada no município de Luís Antônio, para proporcionar aumento de cor verdadeira na água. A eficiência das unidades filtrantes, na remoção de matéria orgânica foi avaliada pela determinação de cor verdadeira, carbono orgânico dissolvido, absorvância a 254 nm e oxigênio consumido. O resultados obtidos mostraram que o filtro lento 1, com carvão ativado, foi superior na remoção de matéria orgânica nas duas carreiras desenvolvidas e que não houve diferença entre os filtros lentos quanto a remoção de Escherichia coli, bactérias heterotróficas, sólidos suspensos totais e ferro total. Fortes correlações entre cor verdadeira e absorvância foram identificadas na carreiras de filtração. O mesmo ocorreu só na carreira 3 entre carbono orgânico dissolvido e absorvância e entre COD e oxigênio consumido. / The current research was carried out investigate the removal of humic substances in the multistage filtration system - MSF, with ozone application upstream slow sand filters. The pilot plant was compose by one dynamic roughing filter operated at a filtration rate of 18 m/day, one upflow roughing filter with filtration rate of 12 m/day and two slow sand filters, both operated with filtration rate of 4 m/day, with different \"filtering beds\"; one with sand only and another with sand and granular activated carbon, disposed as a \"sandwich\" layer between two sand layers, and the ozonation system. Solution of humic substance was injected in the effluent water from the upflow roughing filter, which was prepared using turf extracted from Luís Antônio County, to provide a raise in the real color of the water. The efficiency of the filtering units in the remotion of organic matter was evaluated by using the following parameters: true color, dissolved organic carbon, Uv - absorbance at 254 nm and the consumed oxygen. The results show that the slow sand filter 1, with activated carbon, was better for the removal of organic matter in the two runs carried out and that there were no differences between the slow sand filters in the removal of Escheyichia Coli, heteroph bacteria, total suspended solids. Strong correlation between true color and UV - absorbance was identified in run 1. The same occurred in run 3, relating the dissolved organic carbon and UV - absorbance and between DOC and consumed oxygen.

Os filtros de fibras flexíveis são unidades de filtração direta, compostos por leito de microfibras. São operados com altas taxas de filtração, garantindo alta eficiência de remoção de sólidos suspensos. Neste estudo avaliou-se a influência dos diâmetros das fibras, da porosidade do leito e da taxa de filtração na eficiência de clarificação de uma água sintética, utilizando filtro de fibras de poliamida. Foram construídos três filtros com diâmetro interno de 28mm e porosidade de 84%, cada um com leito de 100 cm de comprimento e diâmetro de fibra de 0,03, 0,11 e 0,32 mm e um filtro de mesmo diâmetro e comprimento, composto por fibras de 0,03 mm e porosidade 93%. A distribuição de água na entrada do filtro foi composta por 4 orifícios periféricos de 3,5 mm e um orifício central de 8 mm (Fundo de filtro Tipo 1 – FTipo1). Essa mesma entrada foi utilizada para a distribuição de água e ar na lavagem. Em um segundo momento, avaliou-se outra distribuição de água na entrada do filtro, com apenas quatro orifícios periféricos (Fundo de filtro Tipo 2 – FTipo2). Nessa nova configuração de filtro, foram avaliados os filtros de fibras de 0,03 mm, em duas porosidades: 84% e 93%. A água sintética possuía turbidez de 9,51 ± 0,22 uT e cor aparente de 86,4 ± 4,5 uC. A coagulação foi realizada in-line com sulfato de alumínio na dosagem de 22,5 mg.L-1. Em todos os filtros foram avaliadas três taxas de filtração: 60, 80 e 100 m h-1 e estabeleceu-se os limites de turbidez na água filtrada de 0,5 e 2,0 uT para o final da carreira de filtração. A distribuição de água na entrada do filtro mostrou-se de extrema importância para o bom funcionamento do mesmo, pois, dependendo da sua configuração, podem ocorrer emaranhamentos das fibras, comprometendo a eficiência de remoção de cor e turbidez. O filtro com fundo FTipo1 apresentou qualidade satisfatória para o filtro de fibras com diâmetro 0,11 mm, produzindo água filtrada com turbidez abaixo de 2,0 uT. O filtro de fibras de 0,03 mm de diâmetro conseguiu produzir qualidade dentro do limite estabelecido em alguns ensaios, entretanto não houve repetibilidade devido ao emaranhamento ocorrido no leito. Já o filtro de fibras de diâmetro 0,32 mm não atingiu turbidez satisfatória. Os dois filtros de fibras com fundo FTipo2 e porosidades 93% e 84%, respectivamente, conseguiram atingir os valores impostos para a turbidez da água filtrada em todas as taxas estudadas (60, 80 e 100m h-1) , com exceção do filtro de 93% de porosidade que não atingiu a turbidez mínima de 0,5 uT quando operado uma taxa de 100 m h-1. Ao final estimou-se os volumes de água filtrada produzidos no intervalo de um dia (24h) para cada filtro que atingiu os limites de turbidez pré-estabelecidos. Dentre as variações testadas em FTipo1 e FTipo2, concluiu-se que o volume diário de água produzida aumenta proporcionalmente ao aumento da taxa de filtração. Esse estudo demonstrou que o diâmetro da fibra, a porosidade e o fundo do filtro são características essenciais para o bom funcionamento do filtro, influenciando na eficiência de remoção de turbidez e cor aparente da água afluente. / The flexible fiber filters are direct filtration module, made of microfibers filter media. They are operated with high filtration rates ensuring high solids removal efficiency. This study evaluated the influence of diameters of fibers, porosity and filtration rates in the clarification efficiency of synthetic water. Three filters have been constructed with internal diameter of 28 mm and porosity of 84%, each with a filter medium of 100 cm length and fiber diameter of 0.03, 0.11 and 0.32 mm, and a filter of the same diameter and length, comprises fibers of 0.03 mm and porosity of 93%. The water distribution at the filter inlet was composed by four peripheral holes of 3.5 mm and a central hole of 8 mm (filter bottom Type 1 - FType1). That same input was used for water and air distribution in the wash. In a second step, was evaluated other water distribution in the filter inlet, with only four peripheral holes (filter bottom Type 2 - FType2). In this new filter configuration were evaluated 0.03 mm fiber filters with two porosity values: 84% and 93%. The synthetic water had turbidity of 9.51 ± 0.22 NTU and apparent color of 86.4 ± 4.5 uC. The coagulation was performed in-line with aluminum sulfate at a dosage of 22.5 mg.L-1. In all three filters were evaluated three filtration rates: 60, 80 and 100 m / h and fixed the limits of the filtered water turbidity of 0.5 and 2.0 NTU at the end of the career filter. The water distribution in the filter inlet proved to be extremely important for the proper functioning of the same, because, depending on your configuration, entanglements can occur, compromising the color and turbidity removal efficiency. The bottom filter FType1 presented a satisfactory quality for the fiber filter diameter 0.11 mm, producing filtered water with turbidity below 2.0 NTU. The filter of 0.03 mm diameter fibers could produce water quality within the limit in some tests, however there was no repeatability due to entanglement occurred in the bed. Other way, the 0.32 mm diameter fiber filter has not reached satisfactory turbidity. The two fibers filters FType2 and porosity 93% and 84%, respectively, were able to achieve values imposed to the turbidity of the filtered water in all studied rates (60, 80 and 100 m.h-1), except 93% porosity filter witch not reached the minimum turbidity of 0.5 NTU when operated a 100 m.h-1 rate. At the end was estimated the volumes of the filtered water produced within one day (24h) for each filter that has reached the limits of predetermined turbidity. Among the variations tested FType1 and FType2, can be concluded that the daily water volume produced increases with the filtration rate increasing. This study demonstrated that the fiber diameter, porosity and filter bottom characteristics are essential for the proper functioning of the filter, influencing the apparent color and turbidity removal efficiency of influent water.

Esta pesquisa foi desenvolvida no laboratório do Centro Internacional de Referência em Reúso de Água (CIRRA), vinculado ao Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP). O projeto de pesquisa teve como objetivo principal a síntese de membranas planas compostas, utilizando o polímero fluoreto de polivinilideno (PVDF), nanopartículas inorgânicas de argila (montmorilonita hidrofílica) e óxido de polietileno (PEO). As membranas foram sintetizadas pelo processo de inversão de fases, utilizando 18% em massa de PVDF, n-metil-pirrolidona como solvente e água como o não solvente. Avaliou-se a influência da introdução de diferentes concentrações de nanopartículas de argila e PEO. As membranas sintetizadas foram submetidas a testes de avaliação de desempenho (permeabilidade, capacidade de separação, potencial de depósitos) e de caracterização (morfologia e características físicas). Os resultados obtidos indicam que a adição de nanopartículas inorgânicas de argila e o formador de poros PEO melhoraram o desempenho e as características físicas das membranas. As membranas Kynar 761 6% argila 0% PEO (K6-0), Kynar 761 0% argila 4% PEO (K0-4) e Kynar 761 6% argila 4% PEO (K6-4) apresentaram as melhores permeabilidades com um aumento, respectivamente, de 520%, 1.250% e 1.100%, em relação à membrana pura. Além disso, observa-se uma melhora de 55%, 60% e 41% na redução do potencial de depósito, respectivamente, para as membranas K6-0, K0-4 e K6-4, quando comparada a membrana de controle. A melhora da permeabilidade e do potencial de depósito das membranas compostas está relacionada à melhoria da hidrofilicidade e da carga superficiail. A morfologia interna das membranas sintetizadas com argila pode ser caracterizada com uma camada superficial com poros conectados verticalmente aos poros em formas de canais da camada intermediária. A camada inferior possui uma morfologia esponjosa com micro-poros. O aumento da quantidade e tamanho dos poros superficiais é proporcional ao aumento da concentração de argila, assim como a diminuição de bloqueios horizontais entre a camada superficial e os poros em formas de canais da camada intermediária. A morfologia interna das membranas sintetizadas com PEO pode ser caracterizada por uma camada superficial densa com poros e uma camada inferior com uma morfologia esponjosa densa com micro-poros. A camada intermediaria tem uma morfologia densa com poros em forma de canais com diâmetros maiores se comprado às membranas sem adição de PEO. A adição de PEO diminui o tamanho médio dos micro-poros, se comparado com as membranas onde apenas argila é adicionada. Foi constatado que a melhoria da permeabilidade está associada à alteração na morfologia interna das membranas compostas. O aumento dos poros superficiais conectados aos poros em forma de canais mais longos e uma camada inferior menor, proporciona uma redução da resistência interna da membrana, devido à formação de caminhos livres, facilitando a passagem da água. Pelas análises de espectrômetro de raios X por dispersão de energia (EDS), foram identificadas nanopartículas de argila dispersas na superfície e na matriz transversal da membrana. Os resultados indicam que a introdução de nanopartículas de argila na solução polimérica é uma técnica de modificação da membrana promissora no melhoramento do desempenho da membrana para o tratamento de água e efluentes. / This research was developed in the International Reference Center for Water Reuse (IRCWR) laboratory inside to the Departamento de Engenharia Hidráulica e Ambiental da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP). The main objective of this research is the synthesis of ultrafiltration flat sheet membrane, using polyvinylidene fluoride (PVDF) polymer, clay (montmorillonite hydrophilic) inorganic nanoparticles and polyethylene oxide (PEO). Membranes were synthesized by phase inversion process, using 18% PVDF, mass based, in n-methylpyrrolidone as solvent and water as the non-solvent in the coagulation bath. The influence of different concentrations of clay nanoparticles and PEO was evaluated. Permeability, separation capability, and foulling potential tests were conducted to evaluate membranes performance and morphology analysis and physical characteristics were used for membranes characterization. Results indicated that clay nanoaprticles and PEO addiction can improve membrane permeability and morphology. The Kynar 761 6% clay 0% PEO (K6-0), Kynar 761 0% clay 4% PEO (K0-4) and Kynar 761 6% clay 4% PEO (K6-4) membranes showed the best permeability results, with an increase, respectively of 520%, 1,250% and 1,100%, compared to pure membrane. Furthermore, there is an improvement of 55%, 60% and 41% in the foulling potential reduction, respectively, for K6-0, K0-4 and K6-4 membranes, compared to the control membrane. It was verified that membrane permeability improvement and fouling potential reduction with the addition of clay nanoparticles is related with the improvement of membranes hydrophilicity and surface charge. The internal morphology of the membranes synthesized with clay can be characterized by a surface layer with pores interconnected with finger-like pores in the intermediate layer. The bottom layer has a sponge-like morphology with micro-pores. The increasing number and size of surface pores and also the reduction of horizontal blocks between the surface layer and the finger-like pores in the intermediate layer, is observed with increasing dosage of clay. The internal morphology of the membranes synthesized with PEO can be characterized by a dense surface layer and a bottom layer with dense sponge morphology with micro-pores. The intermediate layer has a dense morphology with finger-like pores with larger diameters if compared to the membranes without addition of PEO. The PEO addition decreases the average size of micro-pores, compared with membranes only clay is added. It was observed that change in composite membranes internal morphology, resulted in the water permeability improvement. The increasing superficial pores connected to longer finger-like pores and a thin bottom layer resulted in an internal pore structure with a lower resistance due to free paths formation, facilitating the flow passage. Using Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) analysis it was possible to observed clay nanoparticles dispersed on membrane surface and in its cross-section matrix. These preliminary results indicate that clay nanoclay addiction in polymeric solution is a promising membrane modification technique for improving membrane performance for water and wastewater treatment.

A presença de resíduos de fármacos em águas superficiais e de abastecimento público tem preocupado a comunidade científica devido principalmente à sua persistência na água e aos efeitos adversos causados à comunidade aquática e aos possíveis riscos à saúde humana. Dentre os fármacos comumente identificados em águas de abastecimento público, encontram-se os anti-inflamatórios, como o diclofenaco (DCF), um dos fármacos mais consumidos no Brasil e no mundo. Nesse contexto, o presente trabalho, teve como objetivo principal estudar a eficiência das etapas de tratamento de água em ciclo completo (coagulação, floculação, sedimentação, filtração em areia e desinfecção com cloro) com e sem pré-oxidação com cloro e com dióxido de cloro e adsorção em carvão ativado granular (CAG) na remoção de DCF. Também foram determinados os trialometanos (THM) e identificados os principais subprodutos do DCF formados na oxidação com cloro e dióxido de cloro. Para a determinação do DCF nas amostras de água antes e após as etapas de tratamento de água foram desenvolvidos e validados métodos analíticos de extração em fase sólida (SPE) e cromatográfico por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) com detecção no ultravioleta (UV). A validação do método foi feita de acordo com a resolução n&ordm; 899 de 2003 da Agência Nacional de Vigilância Sanitária (ANVISA), considerando os requisitos para métodos bioanalíticos. Os procedimentos analíticos empregados foram efetivos e confiáveis para a identificação e quantificação do DCF nas amostras de água antes e após os processos de tratamento de água. Os ensaios de tratamento de água foram feitos em equipamento de reatores estáticos (jarteste) e filtros de escala laboratorial empregando-se água de poço artesiano não clorada preparada com substâncias húmicas aquáticas (SHA) para conferir cor verdadeira de 20 uH, caulinita para conferir turbidez de 70 uT e fortificada com 1 mg L-1 de DCF. Os resultados indicaram que as etapas de coagulação com sulfato de alumínio, floculação, sedimentação e filtração em areia não removeram o DCF. Nas etapas de préoxidação com cloro e dióxido de cloro e de pós-cloração houve remoção parcial do DCF, porém verificou-se a formação de subprodutos provenientes da oxidação do DCF. Dentre os THM, foi quantificado apenas o clorofórmio na etapa de pré-oxidação com cloro. Em geral, os resultados indicaram que o dióxido de cloro foi mais eficiente na redução do DCF e formou menos subprodutos. Entretanto, o tratamento em ciclo completo seguido da adsorção em CAG foi eficiente na remoção de DCF, com remoção maior que 99,7%. Os subprodutos formados na oxidação com cloro e dióxido identificados por cromatografia líquida acoplada a espectrometria de massas em série (LC-MS/MS) consistiram na descaboxilação/hidroxilação e substituição aromática de átomos de hidrogênio por cloro. Os subprodutos identificados na oxidação com cloro apresentaram as seguintes fórmulas moleculares: C14H11</subCl2NO3, C13H10Cl3N e C14H10Cl3NO2. Com o dióxido de cloro foi identificado o subproduto de fórmula molecular igual a C14H11Cl2NO3. / The presence of pharmaceutical residues in surface waters and in drinking water supply has concerned the scientific community, mainly in which regards their persistence in water, adverse effects on the aquatic community and possible risks to human health. Antiinflammatory drugs, as diclofenac (DCF), are among those drugs commonly identified in drinking water supply. In this context, the main objective of this study was to assess the efficiency of the different stages of the conventional drinking water treatment (coagulation, flocculation, sedimentation, sand filtration and chlorine disinfection) with and without preoxidation with chlorine and chlorine dioxide and adsorption on granular activated carbon (GAC) in the removal of DCF. The trihalomethanes (THMs) were also determined and the main by-products of DCF formed by oxidation with chlorine dioxide and chlorine were identified. For the DCF determination in water samples before and after water treatment stages analytical methods of solid phase extraction (SPE) and chromatographic method by high performance liquid chromatography (HPLC) with detection in the ultraviolet (UV) were developed and validated. The method validation was based on Resolution n&ordm; 899 of the 2003 of the Brazilian National Health Surveillance Agency (ANVISA), considering the requirements for bioanalytical methods. The analytical procedures used were effective and reliable for the identification and quantification of DCF in the water samples before and after the water treatment stages. The water treatment tests were carried out in jar test equipment and filters on laboratory scale employing non chlorinated water of artesian well prepared with aquatic humic substances (AHS) to yield 20 uH true color, kaolin turbidity of 70 NTU and DCF concentration of 1 mg L-1. The results indicated that the stages of coagulation with aluminum sulphate, flocculation, sedimentation and filtration sand did not remove DCF. In the stages of pre-oxidation with chlorine and chlorine dioxide and chlorine disinfection the DCF was partially removed, however by-products were formed from the DCF oxidation. Among the THMs, only chloroform was quantified in the pre-oxidation with chlorine. In general, the results showed that chlorine dioxide was more effective to reduce the DCF and fewer by-products were formed. Nevertheless, the complete cycle treatment followed by GAC adsorption was effective to remove DCF (&gt; 99.7%. removal). The by-products of the oxidation of DCF with chlorine and chlorine dioxide identified by liquid chromatography coupled tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) consisted in the descaboxylation/hydroxylation and aromatic substitution of hydrogen atoms by chlorine. The compounds identified in the oxidation with chlorine showed the following molecular formulas: C14H11</subCl2NO3, C13H10Cl3N e C14H10Cl3NO2. The by-product identified using chlorine dioxide was C14H11Cl2NO3.