Resumo

Estudos e pesquisas realizados no Rio Grande do Norte evidenciam tendência crescente e contínua de eutrofização dos mananciais superficiais por resíduos oriundos das atividades antrópicas acarretando diversos riscos para a saúde humana. Para tal situação, é essencial que estudos sejam realizados à escolha de uma configuração de tecnologias de tratamento de água capaz de garantir a qualidade da água oferecida à população local. Com isso, é importante obter condições mais estáveis, as quais não sofram grandes variações durante o processo de tratamento, com a capacidade de abranger as mudanças na qualidade da água do manancial. Desse modo, o presente trabalho avaliou, em escala piloto, as técnicas de tratamento de dupla filtração e filtração direta, com pré-oxidação e coagulação para o tratamento de água de reservatório com elevada densidade de cianobactérias, baixa turgidez e cor elevada buscando obter a condição mais robusta, ou seja, a mais estável no processo. Os fatores de controle estudados foram a taxa de filtração e as granulometrias dos filtros decendentes e ascendentes tendo o tempo de filtração sido considerado o fator de ruído do processo. Para a realização e análise dos experimentos foram utilizados dois planejamentos experimentais, sendo um delineamento split-plot para a filtração direta e um delineamento split-spli-plot para a dupla filtração. Como resposta ao tratamento foram avaliados os parâmetros de turbidez, cor aparente, cor verdadeira, pH, temperatura, absorbância em 254 nm, matéria orgânica natural e vazão dos filtros. Para ambas as configurações estudadas não foram obtidas valores de turbidez em conformidade com o anexo XX da Portaria de Consolidação nº 5 de 2017, enquanto o pH apresentou valor levemente alcalino sem sofrer, estatisticamente, influência dos fatores de controle estudados e a temperatura é influenciada pelas condições climáticas durante os ensaios. Para a filtração direta a condição mais robusta ao longo da carreira de filtração corresponde a taxa de 280 m3/m2.dia, com o filtro FDA 3 sendo o mais indicado por proporcionar maiores carreiras de filtração. Enquanto para a dupla filtração a condição mais robusta ao longo da carreira de filtração corresponde a taxa de filtração de 340 m3/m2.dia com o filtro FAP 3, sendo o filtro FDA 2 o mais indicado por apresentar resultados em conformidade com a legislação. Portanto, o delineamento split-plot consistiu em uma ferramenta importante para obtenção das condições dos fatores de
controle mais estáveis ao longo do tempo de filtração.

Introdução

O uso inadequado dos recursos hídricos, em decorrência do desenvolvimento industrial e de atividades agrícolas relacionadas ao aumento das lavouras e da produção animal em regime confinado (MERTEN et al., 2002), aliado a fatores relativos à urbanização desordenada e ao crescimento populacional, tem provocado a poluição dos mananciais superficiais (SILVA, G.G. et al., 2012).

Com isso, ocorre o aumento do aporte de carga orgânica com elevada quantidade de nitrogênio e fósforo, ocasionando florações de organismos fitoplanctônicos (microalgas e cianobactérias) e microrganismos patogênicos em rios, lagos e reservatórios destinados ao abastecimento, que apresentam o potencial de produzir toxinas perigosas para os seres humanos (MACHADO, 2011).

Assim, surge a necessidade de buscar novas medidas de proteção a saúde pública. No caso específico dos sistemas de tratamento de águas para consumo humano, a aplicação de processos e tecnologias adequadas para a produção de água que atenda ao padrão de potabilidade (SILVA, G.G. et al., 2012).

Dessa forma, estudos têm sido realizados mostrando que os processos que envolvem o tratamento de água por ciclo completo não são efetivos na eliminação dos efeitos gerados pela presença de cianobactérias e seus subprodutos. De modo que, torna-se imprescindível, o desenvolvimento e domínio de tecnologias alternativas de tratamento, ou combinações destas, adequando às condições técnicas, sociais e econômicas locais (DI BERNARDO, 2005; MACHADO, 2011; SILVA, G.G. et al., 2012.).

Entre as tecnologias de tratamento de água a mais utilizada é a filtração, tendo como variáveis importantes para a eficiência do processo a granulometria dos filtros e a taxa de filtração, de modo que, recomenda-se o processo de filtração direta em fluxo descendente para baixos valores de turbidez, com o processo sendo realizado com ação de profundidade ao longo de todo o meio filtrante. Porém, tal processo possui uma aplicação limitada, abrangendo uma pequena faixa de atuação em relação à qualidade da água do manancial (RICHTER, 2017).

Por outro lado, segundo Di Bernardo (2003), a tecnologia de dupla filtração consiste em uma técnica promissora permitindo o tratamento de água com variações bruscas de qualidade, podendo utilizar taxas de filtração mais elevadas, provocando uma maior remoção de microrganismos, aumentando a segurança em relação à desinfecção final, e pode dispensar o descarte de água pré-filtrada no início da carreira de filtração.

Todavia, a busca pelo desenvolvimento e aperfeiçoamento de processos de tratamento de água que sejam rentáveis economicamente vem sendo o foco de diversas pesquisas em todo o mundo. Com isso, o presente trabalho está inserido no contexto do projeto de pesquisa intitulado “Caracterização de resíduos líquidos gerados em instalação piloto de dupla filtração e em ETA de ciclo completo em escala real”, financiado pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq – processo 467848/2014-9), tendo como instituição executora o Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN) e como parceiras a Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) e Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte (CAERN). Nesse projeto foram desenvolvidos estudos concomitantes sobre oxidação e adsorção, filtração direta em linha e caracterização das águas de lavagem e descargas de fundo de filtros da Instalação Piloto de Dupla Filtração e da ETA em escala real.

Uma avaliação inicial sobre essas técnicas foram realizadas de modo separado nas dissertações de mestrado de Lima (2019), para filtração direta e de Duarte (2018), para a dupla filtração. Em ambos os trabalhos foram obtidos as condições ótimas para cada processo. Contudo, os trabalhos não consideram o tempo de filtração (carreiras de filtração) como um fator que possa influenciar em cada processo. Além disso, nem sempre a condição ótima consiste na condição mais estável, podendo ser sensível a variações no processo, tornando inviável do ponto de vista operacional, enquanto a condição mais estável, ou seja, mais robusta do ponto de vista estatístico e operacional, será menos sensível as variações no processo.

Portanto, o presente trabalho busca avaliar o comportamento da técnica de dupla filtração e da filtração direta, integrada aos processos de coagulação e pré-oxidação, para o tratamento da água proveniente da lagoa de Extremoz-RN, em estação piloto de dupla filtração utilizando o delineamento estatístico split-plot (parcelas subdivididas) de modo a obter as condições mais robustas para cada processo. Tal método estatístico é diferente do que foi utilizado nos trabalhos de Lima (2019) e Duarte (2018), nos quais, ambos os trabalhos, utilizaram um planejamento completamente aleatorizado. A escolha do delineamento spli-plot se baseou na forma como os experimentos foram realizados, de modo a poupar tempo e custo ocorrendo a restrição de um dos fatores de controle. Com isso, buscou-se analisar os resultados como experimentos de parcelas subdivididas, uma vez que executar um experimento como parcela subdividida e analisá-lo como se fosse completamente aleatorizado podem levar as conclusões equivocadas sobre os resultados obtidos.

Autor: Bruno Castro Barbalho.