Stormwater runoff is a known pollutant source capable of causing surface water degradation, especially in highly populated areas such as Central Florida. Wet detention ponds manage this stormwater, but most of the ponds do not remove enough nutrients, specifically nitrogen and phosphorus, to meet TMDL regulations. This research provides a possible addition to a detention pond in Seminole County, Florida using a Chamber Upflow Filter and Skimmer (CUFS), which can increase the removal of phosphorus and nitrogen by the system. Water enters the system through the skimmer, which floats on the surface of the detention pond. It travels from the skimmer to the bottom of the chamber, where heavier particles settle out before entering the upflow filter. The upflow filter contains twenty-four inches of Black and GoldTM media to remove nitrogen and phosphorus under anoxic conditions. Water flows up through the filter and out of the system, and eventually travels to Lake Jesup, a eutrophic lake. A total of twenty-eight storm events and seven baseflows were sampled from the site in Seminole County, and ten storm events were sampled from a pilot study CUFS. The results of this research show significant reductions by the Seminole County CUFS in turbidity, orthophosphorus, total phosphorus, and total suspended solids when the means were compared at a 95% confidence interval. Reductions also occurred for total nitrogen, but could not be proved by the mean comparison. The pilot scale application of the CUFS significantly reduced total nitrogen at a 95% confidence interval.

Este trabalho consiste na avaliação do desempenho do sistema composto por filtração direta ascendente em pedregulho seguida de filtração rápida descendente. A investigação experimental foi realizada em instalação piloto, variando-se a taxa de filtração nos filtros ascendente (60 a 240 m3/m2.d) e descendente (100 a 240 m3/m2.d) com e sem execução de descargas de fundo intermediárias no ascendente. A água bruta foi proveniente de um manancial superficial com pH entre 6,5 a 7,5, valores de turbidez compreendidos entre 8,5 e 21 uT, cor verdadeira entre 19 e 50 unidades Hanzen e alcalinidade entre 6,7 e 10 mg CaCO3/L. Adicionalmente, verificou-se o comportamento da instalação, para uma condição simulada de ocorrência de pico de turbidez de 380 uT, com curta duração. Em função dos resultados obtidos foi possível realizar considerações com relação à ocorrência de desprendimento/carreamento contínuo de flocos no filtro ascendente e constatar as influências da execução de descargas de fundo intermediárias, com produção de efluentes de melhor qualidade e carreiras de filtração mais prolongadas. O filtro ascendente com taxa de filtração de 120 m3/m2.d, foi capaz de absorver o pico de turbidez de 380 uT, produzindo efluente pré-filtrado com valores de turbidez entre 0,3 e 5,7 uT, e o filtro descendente, com taxa de filtração de 180 m3/m2.d, produziu efluente final com valores consistentemente menores que 1 uT, e na maior parte do tempo menores que 0,1 uT. / This work consists of a performance evaluation of the system composed by direct upflow filtration in gravel followed by rapid downflow filtration in sand. The experimental investigation was accomplished in pilot installation, being varied the filtration rate in the upflow (60 to 240 m3/m2.d.) and downflow (100 to 240 m3/m2.d.) filters with and without execution of intermediate downflushes in the first one. The raw water was provided from a superficial source with pH between 6,5 to 7,5, turbidity values between 8,5 and 21 UT, visible colour between 19 and 50 uH and alkalinity between 6,7 and 10 mg CaC03/L. ln addition, the behavior of the installation was verified, for a simulate condition of turbidity peak occurrence of 380 uT, with short duration. From the obtained results it was possible to accomplish considerations concerning the detachment occurrence/continuous flowing of flakes in the upflow filter and to verify the influences of the execution of intermediate downflushes, with production of better quality effluents and longer filter runs. The upflow filter with filtration rate of 120 m3/m2.d. was able to attenuate the turbidity peak of 380 uT, producing prefiltered effluent with turbidity values between 0,3 and 5,7 uT, and the downflow filter, with filtration rate of 180 m3/m2.d. produced final effluent with consistently values lower than 1 uT and in most of time lower than 0,1 uT.

Este trabalho consiste na avaliação do desempenho do sistema composto por filtração direta ascendente em pedregulho seguida de filtração rápida descendente. A investigação experimental foi realizada em instalação piloto, variando-se a taxa de filtração nos filtros ascendente (60 a 240 m3/m2.d) e descendente (100 a 240 m3/m2.d) com e sem execução de descargas de fundo intermediárias no ascendente. A água bruta foi proveniente de um manancial superficial com pH entre 6,5 a 7,5, valores de turbidez compreendidos entre 8,5 e 21 uT, cor verdadeira entre 19 e 50 unidades Hanzen e alcalinidade entre 6,7 e 10 mg CaCO3/L. Adicionalmente, verificou-se o comportamento da instalação, para uma condição simulada de ocorrência de pico de turbidez de 380 uT, com curta duração. Em função dos resultados obtidos foi possível realizar considerações com relação à ocorrência de desprendimento/carreamento contínuo de flocos no filtro ascendente e constatar as influências da execução de descargas de fundo intermediárias, com produção de efluentes de melhor qualidade e carreiras de filtração mais prolongadas. O filtro ascendente com taxa de filtração de 120 m3/m2.d, foi capaz de absorver o pico de turbidez de 380 uT, produzindo efluente pré-filtrado com valores de turbidez entre 0,3 e 5,7 uT, e o filtro descendente, com taxa de filtração de 180 m3/m2.d, produziu efluente final com valores consistentemente menores que 1 uT, e na maior parte do tempo menores que 0,1 uT. / This work consists of a performance evaluation of the system composed by direct upflow filtration in gravel followed by rapid downflow filtration in sand. The experimental investigation was accomplished in pilot installation, being varied the filtration rate in the upflow (60 to 240 m3/m2.d.) and downflow (100 to 240 m3/m2.d.) filters with and without execution of intermediate downflushes in the first one. The raw water was provided from a superficial source with pH between 6,5 to 7,5, turbidity values between 8,5 and 21 UT, visible colour between 19 and 50 uH and alkalinity between 6,7 and 10 mg CaC03/L. ln addition, the behavior of the installation was verified, for a simulate condition of turbidity peak occurrence of 380 uT, with short duration. From the obtained results it was possible to accomplish considerations concerning the detachment occurrence/continuous flowing of flakes in the upflow filter and to verify the influences of the execution of intermediate downflushes, with production of better quality effluents and longer filter runs. The upflow filter with filtration rate of 120 m3/m2.d. was able to attenuate the turbidity peak of 380 uT, producing prefiltered effluent with turbidity values between 0,3 and 5,7 uT, and the downflow filter, with filtration rate of 180 m3/m2.d. produced final effluent with consistently values lower than 1 uT and in most of time lower than 0,1 uT.

A dupla filtração pode ser considerada como uma das mais promissoras tecnologias para tratamento de água, estimando-se que grande parte das necessidades de tratamento poderiam ser satisfeitas com o uso desta tecnologia. Alguns aspectos ainda não devidamente esclarecidos até o presente sobre esta tecnologia estão relacionados ao tratamento de água com turbidez elevada. Com a montagem e operação de uma instalação piloto, constituída de dois sistemas de dupla filtração (sistema 1: filtro ascendente de areia grossa e filtro descendente de areia e sistema 2: filtro ascendente de pedregulho e filtro descendente de areia), foi realizada uma investigação experimental com águas de estudo preparadas com caulinita (água tipo I com turbidez em torno de 100 uT e água tipo II com turbidez em torno de 300 uT). A coagulação foi realizada com o sulfato de alumínio, sem o uso de alcalinizante ou de acidificante, para que resultasse potencial zeta próximo de zero. A operação de ambos os sistemas foi efetuada com e sem descargas de fundo intermediárias nos filtros ascendentes, e foram variadas as taxas de filtração em ambos os filtros (de 120 a 240 m&sup3/m&sup2.d nos filtros ascendentes e de 180 a 300 m&sup3/m&sup2.d nos filtros descendentes). Concluiu-se principalmente que os dois sistemas foram capazes de produzir água filtrada com turbidez consistentemente menor que 0,5 uT e que a produção efetiva de água depende da turbidez da água de estudo, das taxas de filtração, da execução das descargas de fundo intermediárias e da carga hidráulica disponível para retenção de sólidos. / Double filtration may be considered one of the most important technologies for water treatment. It has been estimated that most of water treatment can be efficiently achieved with the use of this technology, although some design and operational aspects related to the high turbidity of the influent water have not been fully studied until the present time. A pilot plant was built comprising two double filtration systems (system 1 with an upflow coarse sand filter followed by a downflow fine sand filter; system 2 with an upflow gravel filter followed by a downflow filter identical to that used in system 1). The experimental investigation was carried out using influent waters prepared with kaolin (water type I with turbidity of approximately 100 NTU and water type II with turbidity of approximately 300 NTU). Coagulation was accomplished by using aluminum sulfate (no acid or alkaline products) so that the zeta potential resulted approximately zero. The operation of both systems was carried out with and without intermediate down flushes during the runs. Filtration rates in the filters of both systems varied from 120 to 240 m&sup3/m&sup2.d in the upflow filters and from 180 to 300 m&sup3/m&sup2.d in downflow filters. It was mainly concluded that both systems resulted capable to produce filtered water with turbidity consistently lower than 0.5 NTU and that the net production was related to the influent water turbidity, filtration rates, execution of intermediate down flushes and the hydraulic head provided for solids retention in both filter of each double filtration system.

A dupla filtração pode ser considerada como uma das mais promissoras tecnologias para tratamento de água, estimando-se que grande parte das necessidades de tratamento poderiam ser satisfeitas com o uso desta tecnologia. Alguns aspectos ainda não devidamente esclarecidos até o presente sobre esta tecnologia estão relacionados ao tratamento de água com turbidez elevada. Com a montagem e operação de uma instalação piloto, constituída de dois sistemas de dupla filtração (sistema 1: filtro ascendente de areia grossa e filtro descendente de areia e sistema 2: filtro ascendente de pedregulho e filtro descendente de areia), foi realizada uma investigação experimental com águas de estudo preparadas com caulinita (água tipo I com turbidez em torno de 100 uT e água tipo II com turbidez em torno de 300 uT). A coagulação foi realizada com o sulfato de alumínio, sem o uso de alcalinizante ou de acidificante, para que resultasse potencial zeta próximo de zero. A operação de ambos os sistemas foi efetuada com e sem descargas de fundo intermediárias nos filtros ascendentes, e foram variadas as taxas de filtração em ambos os filtros (de 120 a 240 m&sup3/m&sup2.d nos filtros ascendentes e de 180 a 300 m&sup3/m&sup2.d nos filtros descendentes). Concluiu-se principalmente que os dois sistemas foram capazes de produzir água filtrada com turbidez consistentemente menor que 0,5 uT e que a produção efetiva de água depende da turbidez da água de estudo, das taxas de filtração, da execução das descargas de fundo intermediárias e da carga hidráulica disponível para retenção de sólidos. / Double filtration may be considered one of the most important technologies for water treatment. It has been estimated that most of water treatment can be efficiently achieved with the use of this technology, although some design and operational aspects related to the high turbidity of the influent water have not been fully studied until the present time. A pilot plant was built comprising two double filtration systems (system 1 with an upflow coarse sand filter followed by a downflow fine sand filter; system 2 with an upflow gravel filter followed by a downflow filter identical to that used in system 1). The experimental investigation was carried out using influent waters prepared with kaolin (water type I with turbidity of approximately 100 NTU and water type II with turbidity of approximately 300 NTU). Coagulation was accomplished by using aluminum sulfate (no acid or alkaline products) so that the zeta potential resulted approximately zero. The operation of both systems was carried out with and without intermediate down flushes during the runs. Filtration rates in the filters of both systems varied from 120 to 240 m&sup3/m&sup2.d in the upflow filters and from 180 to 300 m&sup3/m&sup2.d in downflow filters. It was mainly concluded that both systems resulted capable to produce filtered water with turbidity consistently lower than 0.5 NTU and that the net production was related to the influent water turbidity, filtration rates, execution of intermediate down flushes and the hydraulic head provided for solids retention in both filter of each double filtration system.