A grande preocupação em estações de tratamento de água atualmente se deve a escolhas de tecnologias de tratamento inadequadas em relação às características do manancial de água explorado. Vários estudos têm mostrado que os processos que envolvem o tratamento por ciclo completo não são efetivos na eliminação dos efeitos gerados pela presença de algas e seus sub-produtos. A dupla filtração, tecnologia que emprega a filtração ascendente seguida de filtração rápida descendente, vem sendo muito estudada e utilizada no Brasil, principalmente para o tratamento de águas com altas concentrações de algas. O presente trabalho teve, como objetivo principal, verificar o tratamento da água do reservatório UHE Lajeado da cidade de Palmas-TO, utilizando a dupla filtração, a oxidação com cloro e a adsorção com carvão ativado pulverizado, visando principalmente à remoção de algas e possíveis subprodutos da oxidação. Para realização da pesquisa, foi montada uma instalação piloto de dupla filtração, composta pelas unidades de pré-cloração, adsorção em carvão ativado pulverizado, filtro ascendente em pedregulho e filtro rápido descendente de areia. Os filtros de pedregulho e de areia trabalharam com taxas de filtração de 120 e 180 m³/m².d, respectivamente. A água bruta utilizada no estudo apresentava concentrações de cianobactérias acima de 105 cel/mL. Os resultados encontrados mostraram que o sistema foi capaz de produzir água potável, atendendo aos padrões da portaria 518 do Ministério da Saúde, obtendo-se valores de turbidez na saída do filtro de areia sempre abaixo de 0,50 uT. Em todos os ensaios realizados houve remoção de cianobactérias e de clorofila-a acima de 99,0%, sendo que os filtros de pedregulho e de areia foram os principais responsáveis por esta remoção. O uso do carvão ativado pulverizado incrementou a remoção do carbono orgânico total. Não houve formação significativa dos subprodutos da desinfecção no efluente do filtro de areia, ficando os valores encontrados muito abaixo do máximo permitido pelas legislações brasileira e internacional. / One problem that frequently arises in water treatment plants is the inadequacy of the chosen treatment processes with respect to the source water quality. Several studies have shown that processes encompassing conventional water treatment have limited capability to remove compounds associated with algae and their by-products. In Brazil, a technology known as two-stage filtration has been studied and applied to the treatment of waters with high algae concentrations. The process employs two separated filters operated in sequence in the modes up and downflow. This research investigated the application of this technology, associated with chlorine oxidation and powdered activated carbon adsorption, for algae removal using water taken from UHE Lajeado, city of Palmas, TO. Also, the technology was applied for removal of potential by-products formed by reactions between chlorine and organic matter present in water. In order to carry out the research, a pilot installation was assembled. It was constituted by pre-oxidation and carbon adsorption columns, rapid-mix tank, and two-stage filtration. The gravel and sand filters operated up and downflow in sequence, with filtration rates of 120 and 180 m³/m².d, respectively. The input water had cyanobacteria concentrations higher than 105 cel/mL The observed results showed the pilot plant produced water in accordance with Brazilian standards, having turbidity levels lower than 0,5 uT. In all tests, cyanobacteria and chlorophyll removals were above 99% and the retention was achieved mostly by the gravel and sand filters. The use of powdered activated carbon caused an increase in the TOC removal. There was limited formation of by-products and those that were detected presented concentrations below international and Brazilian standards.

A grande preocupação em estações de tratamento de água atualmente se deve a escolhas de tecnologias de tratamento inadequadas em relação às características do manancial de água explorado. Vários estudos têm mostrado que os processos que envolvem o tratamento por ciclo completo não são efetivos na eliminação dos efeitos gerados pela presença de algas e seus sub-produtos. A dupla filtração, tecnologia que emprega a filtração ascendente seguida de filtração rápida descendente, vem sendo muito estudada e utilizada no Brasil, principalmente para o tratamento de águas com altas concentrações de algas. O presente trabalho teve, como objetivo principal, verificar o tratamento da água do reservatório UHE Lajeado da cidade de Palmas-TO, utilizando a dupla filtração, a oxidação com cloro e a adsorção com carvão ativado pulverizado, visando principalmente à remoção de algas e possíveis subprodutos da oxidação. Para realização da pesquisa, foi montada uma instalação piloto de dupla filtração, composta pelas unidades de pré-cloração, adsorção em carvão ativado pulverizado, filtro ascendente em pedregulho e filtro rápido descendente de areia. Os filtros de pedregulho e de areia trabalharam com taxas de filtração de 120 e 180 m³/m².d, respectivamente. A água bruta utilizada no estudo apresentava concentrações de cianobactérias acima de 105 cel/mL. Os resultados encontrados mostraram que o sistema foi capaz de produzir água potável, atendendo aos padrões da portaria 518 do Ministério da Saúde, obtendo-se valores de turbidez na saída do filtro de areia sempre abaixo de 0,50 uT. Em todos os ensaios realizados houve remoção de cianobactérias e de clorofila-a acima de 99,0%, sendo que os filtros de pedregulho e de areia foram os principais responsáveis por esta remoção. O uso do carvão ativado pulverizado incrementou a remoção do carbono orgânico total. Não houve formação significativa dos subprodutos da desinfecção no efluente do filtro de areia, ficando os valores encontrados muito abaixo do máximo permitido pelas legislações brasileira e internacional. / One problem that frequently arises in water treatment plants is the inadequacy of the chosen treatment processes with respect to the source water quality. Several studies have shown that processes encompassing conventional water treatment have limited capability to remove compounds associated with algae and their by-products. In Brazil, a technology known as two-stage filtration has been studied and applied to the treatment of waters with high algae concentrations. The process employs two separated filters operated in sequence in the modes up and downflow. This research investigated the application of this technology, associated with chlorine oxidation and powdered activated carbon adsorption, for algae removal using water taken from UHE Lajeado, city of Palmas, TO. Also, the technology was applied for removal of potential by-products formed by reactions between chlorine and organic matter present in water. In order to carry out the research, a pilot installation was assembled. It was constituted by pre-oxidation and carbon adsorption columns, rapid-mix tank, and two-stage filtration. The gravel and sand filters operated up and downflow in sequence, with filtration rates of 120 and 180 m³/m².d, respectively. The input water had cyanobacteria concentrations higher than 105 cel/mL The observed results showed the pilot plant produced water in accordance with Brazilian standards, having turbidity levels lower than 0,5 uT. In all tests, cyanobacteria and chlorophyll removals were above 99% and the retention was achieved mostly by the gravel and sand filters. The use of powdered activated carbon caused an increase in the TOC removal. There was limited formation of by-products and those that were detected presented concentrations below international and Brazilian standards.

O presente trabalho teve como o objetivo o estudo das condições hidrológicas, higiênicas e sanitárias no distrito de Funhalouro, localizada na província de Inhambane, em Moçambique. Esse distrito caracteriza-se por ser rural com clima semi-árido e nele residem cerca de 37.856 habitantes correspondentes a 8058 famílias com uma densidade populacional de 2,78 habitante/km². O abastecimento de água no local de estudo é precário. Com relação a fonte de água para o consumo, 53,9% das famílias utilizam poços a céu aberto, 37,5% poços protegidos sem qualquer tipo de tratamento e os restantes consomem água das lagoas existentes, fontanários e cisternas. Aliado a tal, levantamentos realizados apontaram que 78% destes agregados familiares não possuem sequer uma latrina, 18,1% possuem uma latrina tradicional não melhorada e o restante usam a latrina melhorada. Os habitantes que não possuem latrinas em suas moradias compartilham as mesmas com os moradores que as possuem, ou então, praticam o fecalismo a céu aberto. O diagnóstico mostra ainda que a população consome água fora dos padrões estabelecidos pela OMS e pela legislação moçambicana. Para agravar, no distrito de Funhalouro os resíduos sólidos são enterrados ou queimados nas próprias casas. A falta de higiene também é característica em muitas casas e em algumas fontes de água do distrito de Funhalouro. O consumo da água imprópria e as condições insalubres são algumas das causas de várias doenças na região, principalmente as diarréias e a malária, sendo a última a principal causa de morte em Moçambique. Para superar todos os entraves à melhoria das condições sanitárias e de vida, o presente trabalho propôs sistemas alternativos de tratamento de águas com eficiência e baixo custo, considerados não convencionais ou simplificados, como o uso da moringa, desinfecção solar (SODIS), cloração e fervura. Sugeriu-se também, a construção de latrinas tradicionais melhoradas, tecnologias simples de coleta de água das chuvas e educação ambiental e sanitária. As sugestões propostas consideram a riqueza, a diversidade e, principalmente, a tradição do povo em estudo . O trabalho recomendou ainda uma cooperação, na qual participem instituições envolvidas na gestão de recursos hídricos, ONGs, instituições religiosas e comunidade local, e que a teoria política seja aplicada. / This work aimed at studying the hydrologic, hygiene and sanitation conditions in the district of Funhalouro, located in Inhambane province, Mozambique. This is a rural district characterized by semi-arid climate, with approximately 37,856 inhabitants, 8058 households and a population density of 2.78 inhabitants /km ². The water supply in the area of study is poor. Water consumption covers 53.9% of households that use open wells, 37.5% use protected wells without treatment of any king and the remaining population consumes water from the existing ponds, fountains and cisterns. Allied to this, surveys showed that 78% of these households do not even have a latrine, 18.1% have an unimproved latrine and the remaining population uses improved latrines. People who do not have latrines in their homes share the same latrines with those who have, or defecate in the open air. The diagnosis also shows that the population consumes water that is out of the standards set by WHO and the Mozambican legislation. To make it worse, the district of Funhalouro lacks any rain water drainage system and solid waste is buried or burned in their homes. The lack of hygiene is also feature in many homes and in some water sources in the district of Funhalouro. The consumption of unsafe water and the unsanitary conditions are some of the causes of various diseases in the region, especially diarrhea and malaria, the latter being the leading cause of death in Mozambique. To overcome all obstacles to the improvement of health and living conditions, this study proposed highly efficient and low cost alternative systems of water treatment considered as unconventional or simplified, by using moringa, solar disinfection (SODIS), chlorination and boiling. It was also suggested the construction of improved traditional latrines, simple technologies for water collection and environmental and health education. The proposed suggestions were designed to be in line with the richness, diversity, and especially the tradition of the people under study. The study also recommended further cooperation, with participation of institutions engaged in water resources management, NGOs, religious institutions and local community, and applying the political theory.

As atividades humanas em bacias hidrográficas introduzem nos cursos de água nutrientes que aceleram o processo natural de eutrofização, favorecendo a ocorrência de florações de algas e cianobactérias. Estas florações se caracterizam por um crescimento explosivo destes microrganismos. Entre os diversos impactos negativos trazidos pelas florações está a emissão potencial dos compostos 2-metilisoborneol (MIB) e geosmina (GEO), os quais conferem gosto e odor de mofo e terra a água. Estes compostos não são totalmente removidos pelos processos convencionais de tratamento de água – clarificação química, filtração em meio granular e desinfecção com cloro, e permanecem na água até seu consumo, ocasionando alto índice de rejeição do produto por parte da população consumidora. Desta forma, a pesquisa foi planejada para avaliar alternativas de processos de tratamento visando à remoção de compostos odoríferos na água. Além de MIB e geosmina, foram feitas investigações relativas a remoção de ferro (Fe+2), manganês (Mn+2) e enxofre (H2S), nos processos estudados. Estas formas são normalmente encontradas em ambientes redutores, como águas subterrâneas e no hipolímnio de lagos e reservatórios, podendo contribuir para a deterioração das características organolépticas da água, ocasionando gosto e odores desagradáveis na água potável. Os processos estudados na pesquisa foram aeração em cascata, dessorção gasosa e nanofiltração. Os mecanismos do primeiro e segundo processos são: a oxidação de formas reduzidas e a dessorção de compostos voláteis e gases da água para o ar. O sistema de nanofiltração remove contaminantes da água através de retenção física imposta pelo tamanho dos poros da membrana. / Human activities in watersheds introduce nutrients to water bodies, accelerating the natural process of eutrophication and favoring the occurrence of algae and cyanobacterial blooms. The blooms are characterized by explosives growths of those microorganisms. Among the several negative impacts brought by the blooms is the potential emission of the compounds 2-methylisoborneol (MIB) and geosmin (GEO), which confer earthy and moldy taste and odor to drinking water. MIB and GEO are not completely removed by the conventional water treatment processes – chemical clarification, granular filtration and chorine disinfection, causing consumer’s rejection of the distributed drinking water This research was planned to evaluate the capability of alternative treatment processes to remove odorous compounds from water. Besides MIB and geosmin, the research encompassed tests with iron (Fe+²), manganese (Mn+²) and hydrogen sulfide (H2S). These species are usually found in reduced environments such as lake and reservoir hypolimnion and groundwater. They can cause problems associated with color, taste and odor in drinking water. Processes studied in the research were cascade aeration, air stripping and nanofiltration. Prevailing mechanisms in the first two processes are oxidation of the reduced forms by air oxygen and stripping of volatile compounds and gases dissolved in water to air. Nanofiltration systems remove contaminants dissolved in water by physical retention imposed by the membrane pore size.

O trabalho apresenta resultados de um estudo sobre a dinâmica de cianobactérias e cianotoxinas e suas relações com variáveis climáticas, bióticas e abióticas do braço do reservatório da usina hidroelétrica Luiz Eduardo Magalhães (UHE Lajeado), em Palmas, Tocantins. O reservatório abrange 626 km2, extensão de 172 km, volume operacional de 4,9.109 m3, tempo de residência da água de 24 dias e uma área de drenagem de 184.219 km². O objetivo principal do estudo foi conhecer a dinâmica espacial e temporal de cianobactérias e cianotoxinas, bem como as suas implicações para o abastecimento público. Os resultados demonstraram que o ponto amostrado no período entre julho e dezembro de 2008, através do estudo de perfil vertical (PVJD), apresentou condições meso-eutróficas, com circulação do tipo polimítica, com estratificação transitória no final do período de seca e isotermia no período chuvoso. Os estudos nictemerais 1 (NIC-1), realizado em 29 de setembro de 2008, e 2 (NIC-2), realizado em 23 de março de 2009, comportaram-se sob condições climatológicas distintas, apresentando o segundo estudo características limnológicas inversas a do primeiro, marcadas principalmente pelas intrusões via tributários. As principais variáveis que influenciaram o padrão de distribuição das cianobactérias no sistema para os estudos foram: climáticas (ventos, precipitação e temperatura); físicas (turbidez e circulação térmica), e químicas (fósforo reativo solúvel e fósforo total). Em relação ao índice de estado trófico - IET, o ambiente foi classificado como eutrófico, para os estudos NIC-1 e 2, e oscilando entre mesotrófico e eutrófico em PVJD. O segundo estudo compreendeu uma avaliação mensal, entre os meses de janeiro de 2006 e dezembro de 2008. Os resultados demonstraram que o ponto 1 se comportou como ambiente em estado de meso-eutrofia, com regime de mistura polimítico, durante o ano de 2008. Neste mesmo ano, a temperatura do ar e a radiação solar foram as variáveis climáticas melhor correlacionadas positivamente com as variações de cianobactérias. Durante os períodos de estiagem dos três anos monitorados o nitrogênio total e o fósforo total definiram os padrões de distribuição de cianobactérias no ponto 1, através de razões inferiores a 10:1. Este ponto comportou-se como ambiente lêntico no período de estiagem, sofrendo influências do reservatório, e como ambiente lótico no período chuvoso, sob influências de fluxos do ribeirão Taquarussu Grande. O estudo também detectou a formação de três florações de cianobactérias no período de estiagem dos anos de 2007 e 2008 no ponto 1. A maior densidade de cianobactérias foi evidenciada em novembro de 2007 (28600 cél.mL-¹). A maior concentração de cianotoxinas ocorreu em julho de 2008, (>2,0 μg.L-¹ de microcistinas), nos pontos 1 e 3. Em relação à viabilidade para abastecimento público, os resultados de turbidez e clorofila-a sugerem a dupla-filtração como sendo a tecnologia capaz de remover cerca de 73,33% destas variáveis. De maneira geral, os dados obtidos neste trabalho sugerem a elaboração de um programa de avaliação sistemática destas toxinas e seus potenciais produtores nos pontos 1, 3, e foz do braço no reservatório. A modelagem ecológica subsidiaria a visualização de cenários futuros, e consequentemente, colaboraria na garantia da qualidade da água produzida pela empresa de abastecimento, no uso desta água para consumo humano. / This paper presents results of the study on the dynamic of cyanobacteria and cyanotoxins and their relationship with climatic, biotic and abiotic variables in the hydroelectric Luiz Eduardo Magalhães, Palmas (Tocantins-Brazil) reservoir. The reservoir has 626 km², is 172 km long, operating volume 4,9.109 m³, residence time 24 days, and adrainage area of 184.219 km². The main objective was to study the spatial and temporal dynamics of cyanobacteria and cyanotoxins, as well as its implications for public supply. The results showed that, between July and December 2008, the vertical profile of the studied site (PVJD) was meso-eutrophic, a polymictic mixing regime with stratification at the end of the dry season in a transitional period, and isotherm in the rainy season. Diel studies 1 (NIC-1) and 2 (NIC-2) revealed distinct climatic conditions, showed characteristics opposite, mainly by advection of intrusions via tributaries. In both occasions the main variables that affected the pattern of distribution of cyanobacteria were wind, precipitation and temperature), physical (turbidity, residence time, thermal circulation, orthophosphate and total phosphorus. The sampled area was classified as eutrophic, for studies NIC-1 and 2, and ranged from mesotrophic and eutrophic in PVJD. The second study included a monthly assessment, between January 2006 and December 2008. The results showed that sampling station 1 behaved as a meso-eutrophic environment in 2008. In that same year, the air temperature and solar radiation were the climatic variables that correlated most positively with changes in cyanobacteria. During the dry periods for the three monitored years the total nitrogen and total phosphorus defined the distribution patterns of cyanobacteria dynamics in the sampling station 1. This sampling station behaved as a lentic habitat in the dry season, associated with the reservoir, and as lotic in the rainy season, associated with the river Taquarussu Grande. The study also detected the occurrence of three cyanobacterial blooms in the dry season of the years 2007 and 2008 in section 1. The highest density of cyanobacteria was found in November 2007 (28600 cell.mL-¹). The highest concentration of cyanotoxins occurred in July 2008, (<2.0 μg.L-¹ microcystins) in sampling stations 1 and 3. Regarding the feasibility of this area for public supply, the results suggested the adoption of conventional treatment system. However, some peculiarities of water quality suggested that dual-filtration would be more adequate, due to the incoming effluents of the sewage treatment station Aureny in the sampling station 1. Overall, the data obtained throughout this study points to the maintenance of another two years of systematic evaluation of these toxins and their potential producers form sampling points1 and 3 to the estuary of the arm in the reservoir. The hydrological modelling of future scenarios will help to evaluate this area as source of water for human supply.

[pt] A presença de ácidos húmicos (AHs), fração esta representativa da matéria orgânica natural (MON) presente em águas naturais, pode contribuir para a formação de subprodutos de desinfecção (SPDs), como os Trihalometanos (THMs), ao reagirem com o cloro durante a produção de água potável nas estações de tratamento de água (ETAs). Tais subprodutos têm sido amplamente investigados devido a seus efeitos no organismo humano, como por exemplo, o aumento do risco de câncer. Portanto, a remoção deste material orgânico antes da etapa de cloração é necessária para a minimização de tais riscos. O processo de oxidação avançada (POA) baseado em FZV (ferro zero valente) e peróxido de hidrogênio (H2O2) aplicado como uma etapa pré-oxidativa em ETAs foi proposto e investigado quanto à degradação da matéria orgânica, incluindo sua fração relacionada aos AHs. Cortes de ferro metálico comercial (área superficial de 2,56 cm²) foram aplicados ao processo FZV/H2O2 como fonte de FZV de baixo custo de capital. Experimentos em escala de bancada foram conduzidos com água natural (amostras coletadas em lago do Regent’s Park e do Rio Tâmisa, localizados em Londres, Reino Unido) e em solução de AH preparada em laboratório. Alterações na absorbância de UV a 254 nm (UV254), na concentração de carbono orgânico dissolvido (COD) e na formação de Trihalometanos (THMs) foram analisadas para avaliar o desempenho do tratamento FZV/H2O2. Análises de caracterização do FZV e seus respectivos produtos de corrosão foram verificados pelas técnicas de OES (Espectroscopia de Emissão Ótica), MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura), DRX (Difração de raios-X), XPS (Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por raios X). Concluiu-se que a remoção da matéria orgânica natural foi influenciada pela dosagem de H2O2, pH inicial e número de ciclos de reuso do FZV. A formação de uma camada passiva na superfície do metal FZV a partir de sua oxidação produziu espécies de óxidos/hidróxidos que podem contribuir para a redução na eficiência de reuso do FZV. A formação do THM clorofórmio foi maior quando o processo FZV/H2O2 foi aplicado sob pH inicial 6,5, indicando valores acima do limite máximo permissível pela legislação brasileira. Experimentos visando verificar a eficiência do POA investigado sobre diferentes corpos hídricos (Lago do Regents Park e Rio Tâmisa) mostraram semelhantes resultados de remoção de COD e UV254. Isto indica a viabilidade de aplicação deste processo oxidativo sobre diferentes águas naturais de superfície, possibilitando a mineralização parcial da MON e uma significativa redução de sua estrutura húmica. As melhores condições experimentais a nível do planejamento estatístico obtidas a partir do tratamento em água natural (Regent s Park) foram pH0= 4.5, FZV= 50 g/L e [H2O2]= 100 porcento de excesso da dosagem estequiométrica, alcançando remoções de 51 porcento e 74 porcento para COD e UV254, respectivamente. / [en] The presence of humic acids (HAs), a fraction that represents the natural organic matter (NOM) present in natural waters, can contribute to the formation of disinfection byproducts (DBPs), such as Trihalomethanes (THMs), when reacting with chlorine during the production of drinking water in water treatment plants (WTPs). Such byproducts have been widely investigated due to their effects on the human organism, such as the increased risk of cancer. Therefore, the removal of this organic material prior to the chlorination step is necessary to minimize such risks. The advanced oxidation process (AOP) based on ZVI (zero valent iron) and hydrogen peroxide (H2O2) applied as a pre-oxidative step in WTPs has been proposed and investigated for the degradation of organic matter, including its HA-related fraction. Commercial metallic iron cuts (surface area of 2.56 cm2) were applied to the FZV/H2O2 process as a source of low capital cost ZVI. Bench-scale experiments were conducted with natural water (samples collected from Regent s Park and Thames River lake, located in London, UK) and laboratory-prepared HA solution. Changes in UV absorbance at 254 nm (UV254), dissolved organic carbon (COD) concentration and THMs formation were analyzed to evaluate the performance of the ZVI/H2O2 treatment. Characterization analyzes of ZVI and their respective corrosion products were verified by OES (Optical Emission Spectroscopy), SEM (Scanning Electron Microscopy), XRD (X-ray Diffraction), XPS (X-ray Excited Spectroscopy) techniques. It was concluded that the removal of natural organic matter was influenced by initial pH, H2O2 dosage, and number of ZVI reuse cycles. The formation of a passive layer on the surface of the ZVI metal from its oxidation has produced oxide/hydroxide species that may contribute to the reduction of ZVI reuse efficiency. The formation of chloroform (i.e. THM) was higher when the ZVI/H2O2 process was applied at initial pH 6.5, indicating values above the maximum limit allowed by the Brazilian legislation. Experiments to verify the efficiency of the investigated AOP on different water bodies (Regent s Park Lake and River Thames) showed similar DOC and UV254 removal results. This indicates the feasibility of applying this oxidative process over different natural surface waters, enabling the partial mineralization of NOM and a significant reduction of its humic structure. The best experimental conditions in the statistical planning obtained from natural water treatment (Regent s Park) were pH0 = 4.5, ZVI= 50 g/L and [H2O2] = 100 percent of stoichiometric excess dosage, reaching 51 percent and 74 percent removals for DOC and UV254, respectively.