Esse trabalho apresenta uma avaliação do desempenho de um sistema de Filtração em Múltiplas Etapas (FiME), em escala piloto, no tratamento da água do Lago Paranoá (Brasília, DF) que apresenta elevadas concentrações de algas, com predominância de uma cianofícea filamentosa, a Cylindrospermopsi raciborskii. A FiME é uma seqüência de tratamento que envolve pré-filtração em pedregulho e filtração lenta. Esse sistema tem sido testado com freqüência no tratamento de águas com alta turbidez e tem se mostrado eficiente ampliando, dessa forma, a aplicação da filtração lenta às águas com qualidade inferior. Instalações em escala real têm comprovado as eficiências observadas nos estudos piloto. Entretanto, esse sistema não foi testado para água com problemas de algas. A instalação piloto FiME constitui-se de uma unidade de pré-filtração dinâmica, duas unidades de pré-filtração ascendente em camadas com composição granulométricas diferenciadas e duas unidades de filtração lenta. Adotou-se uma taxa de filtração de 36 m3/m2.d no pré-filtro dinâmico, 12 e 18 m3/m2.dia nos pré-filtros ascendentes e 3 m3/m2.d nos filtros lentos. O arranjo da instalação permitiu não só avaliar o potencial dessa tecnologia de tratamento quando voltada para a remoção de algas, como também a influência da composição granulométrica e da taxa de filtração na unidade de pré-filtração ascendente. O desempenho de cada unidade da seqüência de tratamento, e do sistema como um todo, foi avaliada a partir de dados de qualidade da água, particularmente teores de clorofila-a e turbidez, e do desenvolvimento da perda de carga em algumas unidades. A água bruta apresentou, durante esse período, turbidez variando de 3,7 a 19,7 uT e teores médios de clorofila-a da ordem de 30 mg/l. Os resultados obtidos sugerem que o sistema de FiME é bastante eficiente no tratamento de águas com elevadas concentrações de algas, produzindo, nessas condições, efluentes com teores de clorofila-a abaixo de 1mg/l e com turbidez consistentemente menores que 1 uT. O pré-filtro ascendente dotado de camada de topo com granulometria mais fina mostrou-se mais eficiente, tanto na remoção de turbidez quanto na remoção de clorofila-a, sendo que esse melhor desempenho foi mais acentuado quando se tratou da remoção de clorofila-a. O aumento da taxa de filtração nos pré-filtros ascendentes resultaram na diminuição da eficiência dos mesmos, destacando-se que o impacto maior foi observado na performance do pré-filtro ascendente mais fino e na remoção de clorofila-a. A eficiência do pré tratamento não alterou significativamente a eficiência de remoção de impureza nos filtros lentos mas influenciou no desenvolvimento da perda de carga desses e consequentemente na duração da carreira de filtração.
This work presents an evaluation of the performance of a multistage filtration system (MSF), in pilot scale, for the treatment of Paranoá Lake water (Brasília, Brazil), which presents high concentrations of algae, with predominance of a filamentous cyanoficea, the Cylindrospermopsi raciborskii. The MSF is a treatment sequence which involves both gravel roughing filtration and slow sand filtration. This system has shown to be able to treat efficiently high turbidity waters (up to 100 NTU) and to extend the application of the slow sand filtration to waters of less ideal quality. Real scale installations has presented similar efficiency to pilot scale studies. However, this system has not been tested on reservoir or lake waters with high concentrations of algae. The pilot installation comprises a dynamic roughing filter, two upflow filters, with different granular media composition, and two slow sand filtration units. A filtration rate of 36 m3/m2.day was applied to the dynamic roughing filter, 12 m3/m2.day and 18 m3/m2.day to the upflow filters and 3 m3/m2.day to the slow sand filters. The installation arrangement allows to evaluate the potential of this technology for algae removal, as well as the influence of granular media composition and filtration rate on the performance of the upflow roughing filter units. The performance of each unit, and the system as a whole, was evaluated based on water quality data, mainly chlorophyll-a and turbidity, and head-loss development on specific units. During the experimental work the raw water presented a turbidity varying from 3,7 to 19,7 NTU, and na average value of chlorophyll-a of 33,7 mg/l. The results obtained indicate that the MSF system is very efficient for treatment of waters with high concentrations of algae, producing effluents with concentrations of chlorophyll-a and turbidity lower than 1mg/l and 1NTU, respectively. The upflow filter with the finer upper layer was more efficient to remove both turbidity and chlorophyll-a, with a better performance for the latter parameter. The increase in filtration rate in the upflow filters resulted in a decrease of its performance, with a meaningful impact on the efficiency of the finer upper layer filter and on the removal of achlorophyll-a. The efficiency of pre-treatment did not influence significantly the efficiency of contaminant removal by the slow sand filters, but affected the head-loss development and, consequently, the
filtration run time.