Avaliação de desempenho da solução alternativa coletiva simplificada de tratamento de água para consumo humano em pequenas comunidades (Salta-z)

Abstract

Com o objetivo de alcançar a universalização do acesso à água potável, a Fundação Nacional da Saúde (Funasa) desenvolveu e vem implementando no Brasil a Solução Alternativa Coletiva Simplificada para Tratamento de Água em Pequenas Comunidades (Salta-z). Apesar de sua crescente aplicação, reconheceu-se a necessidade de uma avaliação apurada de seu desempenho. Sendo assim, o objetivo desse trabalho foi avaliar o desempenho da Salta-z em diferentes condições operacionais, além de indicar possíveis intervenções e boas práticas. Foi instalada uma unidade da Salta-z nas dependências da estação de tratamento de água da Universidade Federal de Viçosa com os mesmos elementos daquelas distribuídas pela Funasa, acrescidos de um filtro de areia (em paralelo ao de zeólita) e dois tanques de contato após cada filtro. Foram realizadas três etapas de experimentação. Na etapa 1, definiu-se que o melhor arranjo operacional para realização da desinfecção é a desinfecção pós-filtração, com uso do tanque de contato operado em batelada e do dosador de coagulante para dosagem do desinfetante. Na etapa 2, definiu-se o procedimento operacional para realização da dosagem de coagulante e avaliou-se a capacidade do sistema quanto à remoção de turbidez, esporos de bactérias aeróbias (EBA), coliformes totais e E. coli em diferentes condições de turbidez da água bruta, materiais filtrantes e taxas de filtração. Por fim, na etapa 3 o objetivo foi avaliar o desempenho dos filtros em condições de turbidez mais elevada na água decantada e em carreiras longas de filtração. Seguindo-se os procedimentos e arranjos operacionais definidos e recomendados neste trabalho, a Salta-z foi capaz de alcançar elevada eficiência em todas as condições avaliadas, alcançando de 86,7 a 98,5% de remoção de turbidez, 3,6 a 4,8 log1 0 e 3,4 a 4,7 10 log de remoção de EBA no sistema operado com o filtro de areia e com o de zeólita, respectivamente, e ausência de coliformes totais e E. coli em todas as amostras de água desinfetada. O filtro de areia foi mais eficiente na operação de retrolavagem e na remoção de EBA (2,5 log 10 em média) do que o de zeólita (2,0 log 10 em média), apesar de que, após a desinfecção, a remoção total foi similar entre ambos os sistemas. Mesmo na etapa 3, a turbidez da água filtrada foi mantida abaixo de 0,30 uT em ambos os filtros, na maior parte do tempo, e o término das carreiras de filtração se deu por esgotamento da carga hidráulica, sem ocorrência de trespasse, o que evidencia a resiliência do sistema. A Salta-z demonstrou, portanto, ser uma tecnologia eficiente e com potencial de ser aplicada em diferentes condições e mananciais de água. Entretanto, para a confirmação desse potencial, recomenda-se a realização de estudos para avaliar alternativas de flexibilidade operacional e remoção simultânea de diferentes variáveis, além de uma melhor apropriação das condições hidrodinâmicas da floculação e dos mecanismos de filtração em zeólita. Palavras-chave: Saneamento rural. Tratamento de água. Turbidez. Esporos de bactérias aeróbias.

With the aim of universalizing the access to potable water, Brazil’s National Health Foundation (Funasa) developed the Simplified Collective Alternative Solution for Water Treatment for Small Communities (Salta-z). Despite the increasing implementation of this solution, the need for an accurate evaluation of its performance in water treatment was recognized. Therefore, the aim of this work was to evaluate the performance of Salta-z under different operating conditions and to indicate possible interventions and good operational practices. A unit of the Salta-z was installed on the premises of the water treatment plant of the Federal University of Viçosa, with the same elements as the ones distributed by Funasa, with the addition of a sand filter (in parallel with the zeolite one) and two contact tanks after each filter. Three stages of experimentation were conducted. At Stage 1, it was defined that the best operational arrangement for carrying out disinfection was the post-filtration disinfection, with the contact tank operated in a batch flow and using the coagulant dosing device for disinfectant dosing. At Stage 2, the operational procedure for the coagulant dosing was defined and the system's ability to remove turbidity, aerobic spore bacteria (ASB), total coliforms and E. coli under different conditions of turbidity of the raw water, filter media and filtration rates were evaluated. Finally, at Stage 3 the aim was to evaluate the performance of the filters in conditions of higher turbidity in decanted water and in longer filtration runs. Following the procedures and operational designs defined and recommended in this work, the Salta-z was able to achieve high efficiency in all the conditions assessed. The system achieved turbidity removals of 86.7% to 98.5% with both filter medias, overall ASB removals of 3.6 to 4.8 log and 3.4 to 4.7 log with the system operated with the sand and zeolite filter, respectively, and, in all of the disinfected water samples was detected the absence of total coliforms and E. coli. The difference between the two systems was that the sand filter achieved higher efficiency at the backwash operation and higher ASB removal (an average of 2.5 log) than the zeolite one (an average of 2.0 log), although, after disinfection, the overall removal of ASB was similar. Even at Stage 3, the filtered water turbidity, for both filter medias, were lower than 0.30 uT for most of the time. Moreover, the filter runs ended with the hydraulic load depletion and not with turbidity breakthrough. These observations point to the resilience of the filters. Therefore, the Salta-z proved to be an efficient technology with the potential for implementation in different conditions and water sources. However, to confirm this potential, there are some recommendations, such as to carry out studies to evaluate alternatives of operational flexibility and simultaneous removal of different parameters, in addition to a better appropriation of the hydrodynamic conditions of flocculation and of the filtration mechanisms in the zeolite filter. Keywords: Rural sanitation. Water treatment. Turbidity. Aerobic spore-forming bacteria