Ultrafiltração na remoção de glifosato e ácido aminometilfosfônico em águas de abastecimento / Ultrafiltration for removal of glyphosate and aminomethylphosphonic acid in drinking water

RESUMO O glifosato é um herbicida não seletivo utilizado no controle de ervas daninhas em ambientes agrícolas e urbanos. É encontrado em mananciais associado ao seu principal metabólito, o ácido aminometilfosfônico, sendo necessária a remoção destes em estações de tratamento de água. O objetivo do trabalho foi avaliar a ultrafiltração direta na rejeição do glifosato e do ácido aminometilfosfônico em água de manancial superficial fortificada nas concentrações de 630, 800 e 1.250 μg L-1 e variação de pH entre 4 e 10. Para o glifosato, os aumentos do pH e da concentração e a presença de matéria orgânica natural contribuíram para a taxa de rejeição. A massa de glifosato adsorvida foi de 1,2 μg cm-2, sendo a adsorção na superfície e nos poros da membrana o principal mecanismo de rejeição. A ultrafiltração direta não foi efetiva para rejeição do ácido aminometilfosfônico. Para concentração do glifosato de 630 μg L-1 e pH entre 6,1 e 7,2, a ultrafiltração direta produziu permeado com concentração inferior a 500 μg L-1, atendendo ao padrão de potabilidade brasileiro, Portaria Gabinete do Ministro/Ministério da Saúde nº 888, publicada em 7 de maio de 2021.

ABSTRACT Glyphosate is a non-selective herbicide used to control weeds in agricultural and urban environments. It is found in water sources associated with its main metabolite, the aminomethylphosphonic acid, and it must be removed in the public water treatment. The aim of this work was to evaluate the direct ultrafiltration in the removal of glyphosate and aminomethylphosphonic acid in fortified surface water at concentrations of 630, 800, and 1,250 μg L-1 and pH variation between 4 and 10. For glyphosate, the increase in pH, concentration, and the presence of natural organic matter contributed to the rejection rate. The herbicide mass adsorbed was 1.2 μg cm-2, being adsorption onto the membrane surface/pores the main mechanism of herbicides retention. The UF process was not effective for removal of aminomethylphosphonic acid. For glyphosate concentration of 630 μg L-1, pH of 6.1-7.2, the UF was effective to produce the permeated in concentration of less than 500 μg L-1, as recommended by the Brazilian Drinking Water Legislation of the Ministry of Health, Portaria Gabinete do Ministro/Ministério da Saúde nº 888, publicada em 7 de maio de 2021.

Esporos de bactérias aeróbias são bons indicadores da eficiência do tratamento de água? Um estudo exploratório / Are aerobic spore-forming bacteria good indicators of water treatment efficiency? An explanatory study

RESUMO Apresentam-se e discutem-se neste trabalho os resultados do monitoramento de esporos de bactérias aeróbias em uma estação de tratamento de água de ciclo completo em escala real. Os esporos foram removidos de forma consistente e efetiva ao longo das etapas do tratamento, somando cerca de 3 log em média no ciclo completo. A etapa de clarificação da água (decantação e filtração) foi a principal responsável pela remoção de esporos: 0,65 log na decantação e 1,71 log na filtração, em valores médios. Os esporos mostraram-se resistentes à cloração, mas ainda assim foi alcançada inativação média de 0,8 log. Infere-se que esporos de bactérias aeróbias são bons indicadores da eficiência do tratamento da água em ciclo completo (clarificação e desinfecção por cloração) e exibem potencial de uso como indicadores da remoção/inativação (clarificação e desinfecção por cloração) de cistos de Giardia e de remoção por clarificação de oocistos de Cryptosporidium.

ABSTRACT The results of monitoring aerobic spore-forming bacteria in a field-scale conventional water treatment plant are presented and discussed herein. Spores were consistently and effectively removed throughout the treatment steps, totaling approximately 3 log-unit complete removal. The clarification steps (sedimentation + filtration) accounted for most of the spore removal: 0.65 log by sedimentation and 1.71 log by filtration - average values. Although the spores proved to be rather resistant to chlorination, a 0.8 log-unit reduction by inactivation was achieved. It is suggested that spores of aerobic spore-forming bacteria are useful indicators for evaluating overall water treatment plant performance (clarification and disinfection by chlorination), and can potentially be used as removal/inactivation indicators (clarification and disinfection by chlorination) of Giardia cysts, and removal by clarification of Cryptosporidium oocysts.

Uso de filtros de carvão ativado granular associado a microrganismos para remoção de fármacos no tratamento de água de abastecimento / Use of granular activated carbon filters associated with microorganisms to remove pharmaceuticals in drinking water treatment

RESUMO O modo de vida das sociedades modernas originou o aporte diário, nos ambientes aquáticos, de fármacos e outras inúmeras moléculas de uso contínuo, compostos emergentes, com potencial de risco à saúde humana principalmente pela exposição em razão da inevitável contaminação dos mananciais de abastecimento de água e da transferência para as estações de tratamento de água (ETA), onde não são removidos. O uso de carvão ativado granular na filtração demonstra ser uma opção viável para ETA, porém, uma eficiência satisfatória requer regeneração periódica do material, onerando o tratamento. Contudo, observa-se que em baixas taxas de filtração a colonização natural dos filtros por microrganismos - formação de biofilme - pode ser uma alternativa para aumentar o tempo de vida útil do carvão, bem como para decompor essas moléculas complexas em elementos minerais assimiláveis, reintroduzindo-os nos ciclos biogeoquímicos naturais. Este trabalho avaliou, durante 24 semanas, em condições de laboratório, o carvão ativado com biofilme como meio filtrante para remoção dos fármacos: diclofenaco de sódio, ibuprofeno, naproxeno e amoxicilina; experimentou em sistema batch o potencial dos microrganismos colonizadores de filtros em degradar os fármacos testados, assim como identificou filogeneticamente os microrganismos predominantes na biodegradação. Os resultados demonstram a remoção dos fármacos acima de 80%. Constatou-se a presença das bactérias dos gêneros Bacillus , Burkholderia , Cupriavidus , Pseudomonas , Shinella , e Sphingomonas . Este estudo permite inferir a capacidade de remoção de fármacos por bactérias presentes em filtros de carvão ativado e o possível uso dessa tecnologia como alternativa de controle e remoção dessas substâncias no tratamento de água potável.

ABSTRACT The way of life of modern societies has originated the daily intake of pharmaceuticals and numerous other molecules of continuous use in aquatic environments, emerging compounds that brings potential risk for human health mainly due to exposure resulted from the inevitable contamination of sources of drinking water supply and its transference to the water treatment plants (WTP) where they are not removed. The use of granular activated carbon in filters proves to be a viable option for WTP, but satisfactory efficiency requires periodic regeneration of the material, burdening the treatment costs. However, it is noted that under low filtration rates, the natural colonization of filters by microorganisms - biofilm formation - may be an alternative for increasing the lifetime of carbon, as well as to decompose these complex molecules into assimilable mineral elements, thereby reintroducing them to the natural biogeochemical cycles. This study evaluated the activated carbon with biofilm as the filter media, during 24 weeks, under laboratory conditions, considering the removal of the pharmaceuticals diclofenac sodium, ibuprofen, naproxen and amoxicillin; experienced under batch system the potential of the microorganisms adhering to the filters in degrade the tested drugs, as well as phylogenetically identified the predominant microorganisms in biodegradation. The results show drug removal over 80%. It was observed the presence of the bacteria genus Bacillus, Burkholderia, Cupriavidus, Pseudomonas, Shinella and Sphingomonas. This study allows us to infer the capacity to remove pharmaceuticals by the bacteria present in the activated carbon filters, and the possible use of this technology as an alternative for control and removal of these substances in drinking water treatment.

Avaliação da nanofiltração e da osmose inversa na remoção de carbofurano em águas de abastecimento / Evaluation of nanofiltration and reverse osmosis membranes on removal of carbofuran in drinking waters

RESUMO: A complexidade físico-química de micropoluentes, como os defensivos agrícolas, exige o uso de tecnologias avançadas de tratamento de água para abastecimento. O objetivo deste estudo foi avaliar a remoção de carbofurano em nível de bancada (batelada) utilizando membranas comerciais de nanofiltração (NF90 - DowFilmtec (r)) e osmose inversa (HR - Koch Membrane Systems(r) ). Nos experimentos foi avaliada a influência da qualidade da matriz de alimentação (água ultrapura, bruta e pré-tratada) contendo carbofurano (50 µgL-1), e da pressão de operação (8 e 15 bar para a NF90 e 15 e 30 bar para a HR). Para a NF90, com a matriz de água ultrapura, as eficiências de remoção foram inferiores (89,8%), porém o fluxo permeado foi superior (132,1 Lm-2h-1) àquelas obtidas com a matriz de água bruta (98,4% - 94,7 Lm-2h-1) e água pré-tratada (95,2% - 95,3 Lm-2h-1) para a pressão de 15 bar. Para a membrana HR, remoções relativamente superiores foram observadas para a pressão de 30 bar para as três matrizes, com a água bruta apresentando os melhores resultados (99,7% - 49,7 Lm-2h-1). Concluiu-se, portanto, que o pré-tratamento da água bruta não acarretou diferença significativa na remoção do carbofurano e não influenciou no fluxo de permeado de acordo com a metodologia adotada (baixo tempo de separação em batelada com recirculação).

ABSTRACT: The physicochemical complexity of micropollutants such as pesticides requires the use of advanced technologies of drinking water treatment. The main objective of this study was to evaluate the removal of carbofuran using commercial nanofiltration (NF90 - DowFilmtec(r)) and reverse osmosis (HR - Koch Membrane Systems(r)) membranes in a bench-scale system (batch operation). The effect of feed matrix quality (ultrapure water, raw water and pretreated water) with carbofuran (50 µgL-1) and the applied pressure (8 and 15 bar for NF90 and 15 and 30 bar for HR) were studied. For NF90, with ultrapure water matrix, the removal efficiencies were lower (89.4%), but the permeate flow was higher (132.1 Lm-2h-1) than those obtained with the raw water (98.4% - 94.7 Lm-2h-1) and pretreated water (95.2% - 95.3 Lm-2h-1) to 15 bar of pressure. For HR membrane relatively higher removals were observed for 30 bar of pressure for the three matrices, with a better behavior for raw water (99.7% - 49.7 Lm-2h-1). In accordance to the methodology adopted (low separation time in batch with recirculation), it can be concluded, therefore, that the pretreatment of raw water did not caused significant difference in carbofuran removal and did not influenced the permeate flux.

Vetiveria zizaniodes and terminalia chebula as alternative natural adsorbent for drinking water treatment.

Drinking water samples was collected from lake and silver cascade water falls in Kodaikanal were analyzed for physico- chemical characteristics. Vetiveria zizaniodes and Terminalia chebula plant extract were examined as natural alternative materials for drinking water treatment. The results was compared with the WHO standards of drinking water quality parameters namely pH, electrical conductivity, COD, magnesium, alkalinity, and sulfate, total dissolved solids and total hardness, dissolved oxygen, iron, fluoride. The result showed that, V. zizaniodes enhanced the water quality than T. chebula in terms of (denoted values). Therefore, the use of plant materials with low cost natural absorbents is recommended for eco-friendly, nontoxic, simplified water treatment.

Investigation of Endotoxin Contamination in Drinking Water in Wuhan City / 环境与健康杂志

Objective To investigate the pollution of endotoxin in drinking water and the removal efficiency of endotoxin through the conventional drinking water treatment in Wuhan city,Hubei Province.Methods In Mar 2008,the water samples of Pinghumen and Zongguan drilking water plants which sourced from the Yangtze River and Hanjiang River respectively,were collected.The samples were tested by Limulus amebocyte lysate test recorded by Chinese Pharmacopoeia(2005 edition).Results The endotoxin content in raw water of the Yangtze River was(100.98?2.75)EU/ml and in tap water was(18.53?0.01)EU/ml.The endotoxin concent in the raw water of the Hanjiang River was(86.40?1.69)EU/ml and in tap water was(41.68?1.94)EU/ml.The removal rates of two drinking water plants were 81.65% and 51.76% respectively.Conclusion The conventional drinking water treatment can remove the endotoxin in dgreeds,but the content of endotoxin in the product water is still higher.

Acción de distintos coagulantes para la eliminación de Cryptosporidium spp. en el proceso de potabilización del agua / The action of different coagulants to remove Cryptosporidium during the process of water treatment

Cryptosporidium es uno de los microorganismos de mayor interés desde el punto de vista de la Salud Pública y constituye un problema prioritario para las plantas y organismos reguladores de agua. Debido a su pequeño tamaño y a su resistencia a la cloración, la eliminación por el proceso de potabilización es una tarea compleja. En este trabajo se analizó la efectividad de distintos coagulantes utilizados comúnmente en tal proceso para lograr la remoción de los ooquistes. Se trabajó con la prueba de jarras (Jar Test). Se halló que: 1) Los coagulantes con agregado de polímeros coadyuvantes producen remociones de ooquistes superiores a 2 log. 2) Un valor bajo de turbiedad no asegura una remoción óptima de los parásitos. 3) La adición de polielectrolitos al cloruro férrico disminuye la variabilidad tanto en la turbiedad final como en la eliminación de Cryptosporidium.

Cryptosporidium is one of the microorganisms of main concern from the point of view of Public Health, being a priority problem for water treatment plants and water regulatory institutions. Due to its small size and resistance to chlorination, Cryptosporidium removal during the process of drinking water treatmentis a hard task. The effectiveness of different coagulants commonly used in the process of removal of oocysts was analyzed. Thetechnique used was the Jar Test. It was found that: 1) coagulants with the addition of polimeric coadjuvants produce over 2 logs of oocyst removal; 2) a low value in turbidity does not necessarily mean optimal parasite removal, and 3) the addition of polyelectrolites to ferric chloride diminishes variability, both in final turbidity and Cryptosporidium removal.