Visualisation of the microbial colonisation of a slow sand filter using an Environmental Scanning Electron Microscope

The removal of contaminants in slow sand filters occurs mainly in the colmation layer or schmutzdecke - a biologically active layer consisting of algae, bacteria, diatoms and zooplankton. A ripening period of 6 - 8 weeks is required for this layer to form, during which time filter performance is sub-optimal. In the current study, an environmental scanning electron microscope was used to visualise the ripening process of a pilot-scale slow sand filter over a period of eight weeks. To achieve this, sand particles were removed at weekly intervals and observed for biofilm development. Biological mechanisms of removal in slow sand filtration are not fully understood. A visualisation of the colonisation process would enhance the knowledge and understanding of these mechanisms. Colonisation of sand particles and increase in biomass was clearly seen during the ripening period. The mature, ripened filter exhibited a dense extracellular matrix consisting of a wide variety of microorganisms and their extracellular and breakdown products. This research demonstrated the successful use of an environmental scanning electron microscope to visualise the complex, heterogeneous nature of the schmutzdecke in a slow sand filter. Such knowledge could possibly lead to an increase in the application of slow sand filtration, especially for rural communities.

Amadurecimento de filtros lentos de areia e remoção de microrganismos indicadores de qualidade da água ao longo da profundidade do leito: uma avaliação em instalação piloto / Maturation of slow sand filters and removal of microorganisms' indicators of water quality along the media depth: an evaluation in pilot plant

O potencial da filtração lenta como opção tecnológica para o tratamento de água nos países em desenvolvimento e sua capacidade de remoção de contaminantes, sobretudo patogênicos, são reconhecidos. Contudo, ainda permanece incompleto o conhecimento acerca dos mecanismos que predominantemente atuam na remoção dos microrganismos. Objetivando avançar nessa compreensão, desenvolveu-se uma investigação experimental, em unidades piloto, em filtros lentos de areia com escoamento descendente e ascendente, operados com água sintética e duas taxas de filtração (3 e 6m /m2.d). A retenção dos microrganismos indicadores foi avaliada em cinco camadas, com 0,15 m de espessura cada, em dois momentos da carreira. A maturidade biológica do leito filtrante foi menos favorecida pela taxa mais alta de filtração e pelo fluxo ascendente. Os 0,45 m iniciais do leito filtrante foram importantes na remoção de microrganismos sob as condições estudadas, mas a remoção não se restringiu a estas camadas, tendo sido observada para todos os indicadores retenção nas camadas de 0,45-0,60 m e de 0,60-0,75 m. A schmutzdecke parece desempenhar papel efetivo na remoção de indicadores microbiológicos apenas quando bem desenvolvida. Há uma indicação de que a camada suporte exerce algum papel na retenção de sólidos e microrganismos no fluxo ascendente.

Remoção de substâncias húmicas por meio da oxidação com ozônio e peróxido de hidrogênio e FiME / Removal of humic substances by means of oxidation with ozone and hydrogen peroxide and FiME

A filtração em múltiplas etapas (FiME) se apresenta como uma alternativa para realizar o tratamento de água de comunidades de pequeno porte, entretanto, a eficiência quanto à remoção de cor verdadeira associada ao carbono orgânico dissolvido (COD) ou às substâncias húmicas, tem sido questionada ou relatada como baixa. A presente pesquisa avaliou a remoção de substâncias húmicas na FiME com pré-oxidação, com ozônio e peróxido de hidrogênio, utilizando para essa avaliação parâmetros indiretos como cor verdadeira, absorvância UV (254 nm) e COD. Foram realizados cinco ensaios, utilizando quatro filtros lentos, sendo dois com camada de carvão ativado granular (CAG). Foram ensaiadas várias alternativas de pré-oxidação com ozônio e peróxido de hidrogênio. Foram obtidos bons resultados, tendo como principal conclusão que os filtros lentos com CAG, precedidos de oxidação com ozônio e depois peróxido de hidrogênio, apresentaram remoção média de cor verdadeira de 64 por cento, mas que o peróxido de hidrogênio afeta o desenvolvimento da camada biológica, interferindo no desenvolvimento da perda de carga, na remoção de turbidez, na remoção de coliformes e na remoção de substâncias húmicas.

Remoção de matéria orgânica, coliformes totais e nitrificação no tratamento de esgotos domésticos por filtros de areia / Organic matter and total coliform removal and nitrification in the treatment of domestic wastewater by sand filter

Segundo o IBGE (2000), 73 por cento dos municípios brasileiros possuem menos de 20.000 habitantes, que em sua maior parte vive na zona rural ou em pequenos núcleos urbanos. Quase a totalidade dos esgotos destas cidades é lançada nos corpos hídricos, contribuindo com o agravamento dos problemas de saúde pública e ambiental. Esses danos podem ser minimizados com o emprego de sistemas de tratamento simples, eficientes, sustentáveis e economicamente viáveis. O filtro anaeróbio com recheio de bambu combinado com filtros de areia satisfaria estas exigências, propiciando um efluente adequado para disposição nos cursos d'água ou para reúso, resguardando as fontes de água potável. A aplicação piloto deste método demonstrou que no emprego de baixas cargas de efluente anaeróbio nos filtros de areia havia uma remoção superior a 96 por cento da DBO, adequação na emissão de coliformes totais e uma completa nitrificação. Aumentando-se as cargas, ocorria uma pequena redução da eficiência, no entanto os resultados ainda eram satisfatórios.

Avaliaçäo da eficiência do filtro de areia na reduçäo microbiana em água de consumo humano / Evaluation of sand filters in water consumed by families

A instalaçäo de filtros de areia nas mangueiras que canalizam a água de abastecimento diretamente das nascentes até às residências do Bairro Morro da Queimada, em Ouro Preto, Minas Gerais, promoveu melhoria na qualidade microbiológica e física da água filtrada consumida por 14 famílias. As médias de reduçäo nas populaçöes de coliformes totais e coliformes fecais foram de 52 por cento e 45 por cento, respectivamente. A reduçäo na contagem de bactérias heterotróficas foi de 45 por cento. Pelo baixo custo e pela facilidade de montagem e instalaçäo do filtro de areia, recomenda-se a sua utilizaçäo.

Filtros de arena en acueductos rurales

Describe aspectos generales del estudio de filtros de arena, basado en la problemática existente en los sistemas de abastecimiento de agua a la población rural del Perú. Da pautas generales que orienten el programa de reestauración de los sistemas existentes de filtración lenta y que a la vez sean de utilidad al implementar nuevos programas. Establece soluciones, aspectos metodológicos y criterios técnicos para el diseño, operación y mantenimiento, y elaboración de manuales para filtros de arena. Se presenta como anexo una parte de un manual de operación de una planta de tratamiento de filtros lentos modificados