Effective water treatment for rural communities in Suriname : a comparison of point-of-use ceramic filters and centralized treatment with sand filters

For countless communities around the world, acquiring access to safe drinking water is a daily challenge which many organizations endeavor to meet. The villages in the interior of Suriname have been the focus of many improved drinking water projects as most communities are without year-round access. Unfortunately, as many as 75% of the systems in Suriname fail within several years of implementation. These communities, scattered along the rivers and throughout the jungle, lack many of the resources required to sustain a centralized water treatment system. However, the centralized system in the village of Bendekonde on the Upper Suriname River has been operational for over 10 years and is often touted by other communities. The Bendekonde system is praised even though the technology does not differ significantly from other failed systems. Many of the water systems that fail in the interior fail due to a lack of resources available to the community to maintain the system. Typically, the more complex a system becomes, so does the demand for additional resources. Alternatives to centralized systems include technologies such as point-of-use water filters, which can greatly reduce the necessity for outside resources. In particular, ceramic point-of-use water filters offer a technology that can be reasonably managed in a low resource setting such as that in the interior of Suriname. This report investigates the appropriateness and effectiveness of ceramic filters constructed with local Suriname clay and compares the treatment effectiveness to that of the Bendekonde system. Results of this study showed that functional filters could be produced from Surinamese clay and that they were more effective, in a controlled laboratory setting, than the field performance of the Bendekonde system for removing total coliform. However, the Bendekonde system was more successful at removing E. coli. In a life-cycle assessment, ceramic water filters manufactured in Suriname and used in homes for a lifespan of 2 years were shown to have lower cumulative energy demand, as well as lower global warming potential than a centralized system similar to that used in Bendekonde.

Removal of free-living nematodes by rapid sand filters /

Vita.

Biodegradation of the cyanobacterial toxin microcystin LR in natural water and biologically active slow sand filters

A bacterium (MJ-PV) previously demonstrated to degrade the cyanobacterial toxin microcystin LR, was investigated for bioremediation applications in natural water microcosms and biologically active slow sand filters. Enhanced degradation of microcystin LR was observed with inoculated (1 x 10(6) cell/mL) treatments of river water dosed with microcystin LR (> 80% degradation within 2 days) compared to uninoculated controls. Inoculation of MJ-PV at lower concentrations (1 x 10(2)-1 x 10(5)cells/mL) also demonstrated enhanced microcystin LR degradation over control treatments. Polymerase chain reactions (PCR) specifically targeting amplification of 16S rDNA of MJ-PV and the gene responsible for initial degradation of microcystin LR (mlrA) were successfully applied to monitor the presence of the bacterium in experimental trials. No amplified products indicative of an endemic MJ-PV population were observed in uninoculated treatments indicating other bacterial strains were active in degradation of microcystin LR, Pilot scale biologically active slow sand filters demonstrated degradation of microcystin LR irrespective of MJ-PV bacterial inoculation. PCR analysis detected the MJ-PV population at all locations within the sand filters where microcystin degradation was measured. Despite not observing enhanced degradation of microcystin LR in inoculated columns compared to uninoculated column, these studies demonstrate the effectiveness of a low-technology water treatment system like biologically active slow sand filters for removal of microcystins from reticulated water supplies. Crown Copyright (c) 2006 Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Effluent particle removal by microirrigation system filters

The aim of this work was to determine whether the filters used in microirrigation systems can remove potentially emitter-clogging particles. The particle size and volume distributions of different effluents and their filtrates were established, and the efficiency of the removal of these particles and total suspended solids by screen, disc and sand filters determined. In most of the effluents and filtrates, the number of particles with a diameter > 20 μm was minimal. By analysing the particle volume distribution it was found that particles larger than the disc and screen filter pores appeared in the filtrates. However, the sand filter was able to retain particles larger than the pore size. The filtration efficiency depended more on the type of effluent than on the filter. It was also found that the particle size distribution followed a potential law. Analysis of the β exponents showed that the filters did not significantly modify the particle size distribution of the effluents

Effluent particle removal by microirrigation system filters

La distribución del número y del volumen de partículas, y la eficiencia de eliminación de las partículas y los sólidos en suspensión de diferentes efluentes y sus filtrados, fueron analizadas para estudiar si los filtros más usuales en los sistemas de riego localizado eliminan las partículas que pueden obturar los goteros. En la mayoría de los efluentes y filtrados fue mínimo el número de partículas con diámetros superiores a 20 μm. Sin embargo, al analizar la distribución del volumen de las partículas, en los filtrados aparecieron partículas de dimensiones superiores a la luz de los filtros de anillas y malla, siendo el filtro de arena el que retuvo las partículas de mayor diámetro. La eficiencia de los filtros para retener partículas se debió más al tipo de efluente que al filtro. Se verificó también que la distribución del número de partículas sigue una relación de tipo potencial. Analizando el exponente β de la ley potencial, se halló que los filtros no modificaron significativamente la distribución del número de partículas de los efluentes.

Filtros de areia aplicados à irrigação localizada: teoria e prática

The application of sand filters in localized irrigation systems is recommended in the presence of organic and algae contamination. The proper design and maintenance of these equipments are essential to assure an effective water quality control, in order to reduce the emitters clogging, to keep its water application uniformity, and to prevent increasing in the system operation costs. Despite the existence of some references about design, operation and maintenance of these filters, they are dispersed, with not enough details to guarantee the optimization of its hydraulics structure design and the proper selection of porous media to be used. Therefore, the objective of this work was to report a current literature review, relating practical information with scientific knowledge. The content of this review would help to induce and intensify the research on this subject and to contribute so the operational functions for the equipment are reached. It is also expected to assist the improvement of the filtration and flushing processes in the agricultural irrigation and the development of original design procedures and the rational use of these devices.

Influência das características das substâncias húmicas aquáticas na eficiência da coagulação com o cloreto férrico

The aim of this study was to verify the influence of the apparent molecular size of aquatic humic substances on the effectiveness of coagulation with ferric chloride. Coagulation-filtration tests using jar test and bench-scale sand filters were carried out on samples of water with true color of approximately 100 Hazen units, prepared with aquatic humic substances of different molecular sizes (F1: < 0.45 µm, F2: 100 kDa - 0.45 µm, F3: 30 - 100 kDa and F4': < 30 kDa). For the water samples with lower apparent molecular size fractions, greater dosages of coagulant was needed to remove the color around 5.0 Hanzen units, mainly because these water samples contain higher concentrations of fulvic acids, which exhibited a larger number of negatively-charged groups.

Sistemas de abastecimento de água e saneamento básico

O presente relatório de estágio enquadra-se no âmbito do Trabalho Final de Mestrado (TFM) do curso de Engenharia Civil, área de especialização de Hidráulica, do Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, e baseia-se na temática dos sistemas de abastecimento de água e drenagem de águas residuais. O estágio, intitulado de “Sistemas de Abastecimento de Agua e Saneamento Básico”, decorreu numa empresa de consultaria de engenharia denominada ENGIDRO – Estudos de Engenharia, Lda., vocacionada para a realização de estudos e projectos na área de Hidráulica, com particular incidência na Hidráulica Urbana e Saneamento Básico. O estágio iniciou-se com um adequado enquadramento profissional na empresa e incidiu principalmente no desenvolvimento de trabalhos de concepção e dimensionamento, a nível de projectos de execução, de sistemas de abastecimento de água e de saneamento básico, para 21 localidades da província de Lunda Sul, em Angola, com prestação de serviços para o Governo Provincial de Lunda Sul – Direcção Provincial da Energia e Aguas, juntamente com empresa CENGA – Consultores de Engenharia de Angola, S.A. Na prestação de serviços à entidade contratante foram efectuados trabalhos de campo, que consistiram principalmente em reconhecimentos do terreno, levantamentos topográficos e recolha de informação relevante sobre elementos condicionantes dos projectos (origens e disponibilidades de água, natureza e declive dos terrenos, tipos de infra-estruturas locais) e trabalhos de gabinete para compilação e análise da informação recolhida na elaboração dos projectos de execução, incluindo pecas desenhadas (desenhos pormenorizados) e peças escritas (memórias descritivas e justificativas, medições e orçamentos). Sendo os projectos destinados a aglomerados populacionais pouco desenvolvidos e com carências e condicionantes de diversa ordem (falta de energia eléctrica, de acessos, de telecomunicações, de meios técnicos e materiais, entre outros), prestou-se especial atenção aos aspectos da concepção, privilegiando soluções de baixa tecnologia, mais fáceis de explorar e manter com os recursos locais disponíveis.

Impacto Ambiental do Processo de Tingimento de uma Indústria de Curtumes e Avaliação do Desempenho da ETAR

Um dos objetivos desta dissertação de mestrado foi avaliar o impacto ambiental do processo de tingimento usado na indústria de curtumes, em termos de volume de efluente produzido e sua carga poluente. Pretendeu-se também encontrar alternativas ao nível do processo de tingimento que levem a uma melhoria na qualidade do efluente produzido. Outro objetivo deste trabalho foi avaliar o funcionamento da ETAR existente na empresa JR Fontes, no que diz respeito aos parâmetros em estudo (carência química de oxigénio - CQO, pH, crómio e teor de sólidos suspensos totais - SST), propondo alterações que permitam respeitar os valores de emissão exigidos na licença de descarga da empresa. Verificou-se que o processo de tingimento aplicado pela empresa JR Fontes é muito poluente, em termos de carga orgânica e matéria em suspensão. Este facto é comprovado pelos resultados obtidos para os três processos estudados: Montana, Galáctico e Navak. Todos os processos apresentam um efluente com pH ácido (aproximado a 3) e valores de CQO superiores a 3550 mg O2/L, sendo o processo Navak aquele que apresenta o valor mais alto para o banho composto, 8362 mg O2/L. Relativamente ao teor de crómio, o banho de recurtume com concentração mais elevada de crómio total é o banho 1 do processo Navak, com 2297 mg/L, sendo que a concentração destes banhos é sempre elevada, igual ou superior a 746 mg/L. No que diz respeito à matéria em suspensão, o processo Navak é novamente o mais poluente, com um valor de 3842 mg SST/L, não sendo obtidos nos outros processos, valores inferiores a 1205 mg SST/L. Na realização de um processo alternativo de tingimento verificou-se que é possível diminuir a carga orgânica do efluente originado. A aplicação de recurtumes sintéticos deu origem a efluentes menos poluentes. O melhor valor obtido para a CQO foi de 1113 mg O2/L, sendo obtidos valores não superiores a 7185 mg O2/L para processos de características semelhantes aos aplicados nesta indústria. Relativamente à ETAR, apesar das restrições ao funcionamento que esta apresenta, no geral pode ser considerada eficiente, embora não consiga atingir o objetivo pretendido de remoção para a CQO, ou seja o valor de 1100 mg O2/L. Nos restantes parâmetros é cumprido o limite de emissão (350 mg SST/L, pH entre 6 e 9 e 2 mg Cr/L para o crómio total): os SST apresentam o valor de 98 mg SST/L, o crómio total de 1,2 mg Cr/L e o pH encontra-se entre 8 e 9. São aqui feitas duas abordagens para solucionar os problemas existentes na ETAR. A primeira considera um ajuste no tratamento e equipamentos existentes, através da reconstrução do tanque de equalização, da substituição do coagulante por sulfato ferroso e da reconstrução do sedimentador, assim como a substituição das tubagens por umas de maior diâmetro, solucionando assim problemas de manutenção de toda a instalação e do incumprimento da legislação. A outra abordagem implica a substituição do sistema de afinação existente, os filtros de areia e carvão ativados, por um sistema de membranas de ultrafiltração ou por dois filtros de carvão ativado. Para tratar um efluente com um valor de CQO de 3000 mg O2/L com o carvão estudado, seriam necessários 132 kg de carvão por coluna, aproveitando-se os equipamentos existentes. No caso das membranas filtrantes, estas são eficazes, reduzindo a CQO em cerca de 70%. Ao contrário do carvão, a aplicação deste sistema implicaria a aquisição de novos equipamentos. Futuramente propõe-se a avaliação dos vários tipos de reagentes usados no tingimento de couro de forma a aplicar no tratamento aqueles que produzam as características desejadas no produto final e a que apresentem um menor resultado de CQO. Propõe-se também o estudo de viabilidade da remoção de crómio dos banhos de recurtume e consequente avaliação da aplicabilidade de um tratamento biológico em substituição ou como complemento do tratamento existente.

Proyecto de ejecución de zona lúdica de verano formada por piscinas, jacuzzi y edificio de servicios

Este trabajo final de carrera se basa en la redacción de un proyecto de ejecución de una zona lúdica situada en el interior del recinto de un camping, la cual estará formada por una piscina de grandes dimensiones formada por tres vasos de tipo desbordante, una piscina de tipo infantil, un jacuzzi y finalmente un edificio de servicios complementarios (bar, aseos y enfermería). La piscina grande estará formada por tres vasos donde el agua va deslizándose de uno a otro hasta ser recogida por un depósito de compensación desde donde se realizará la filtración y tratamiento antes de ser devuelta al piscina de nuevo. La instalación está también preparada para ser utilizado cada vaso como una piscina individual, recogiendo el agua por los rebosaderos laterales y conduciéndola al mismo vaso de compensación. El tratamiento del agua se realizará de forma física a través de la filtración mediante filtros de arena y de forma química analizando la cantidad de cloro residual y el nivel de PH y posteriormente añadiendo de forma automática las cantidades de cloro y corrector de PH adecuados mediante bombas dosificadoras de precisión. La piscina infantil es de pequeñas dimensiones y esta preparada para ser utilizada por niños de muy corta edad. Se diferencia de la piscina grande en el sistema de recirculación de agua (en este casos e utilizarán skimmers) y en el tratamiento posterior, ya que se utilizará el sistema de hidrólisis salina para su desinfección en lugar de añadir directamente cloro. Este sistema de tratamiento del agua no es tan agresivo como el tradicional, siendo cada vez mas utilizado en piscinas de mediano y pequeño tamaño. El jacuzzi es de grandes dimensiones, disponiendo de su propio sistema de tratamiento de agua, utilizando el sistema de hidrólisis salina como en el caso de la piscina infantil. El edificio de servicios dispone de zonas de bar, enfermería y aseos. Se ha descrito desde la estructura a las instalaciones, justificando las conclusiones a través de los cálculos correspondientes, bien de forma manual, bien utilizando diverso software especializado.

Hylky- ja vesijärjestelmän vaikutus kartongin tuotepuhtauteen

Kirjallisuusosassa käsitellään paperi- ja kartonkikoneiden eri vesijärjestelmiä, vedenkäytön vähentämistä ja sen vaikutusta prosessiin. Mikrobiologiaa, mikrobien aiheuttamia prosessiongelmia, mikrobien torjuntaa ja simulointia on myös käsitelty kirjallisuusosassa. Kokeellisessa osassa laadittiin Kartonkikone 1:n massa- ja vesijärjestelmän mikrobiologisen puhtauden simulointimalli Balas-prosessisimulointiohjelmalla. Kartongin mikrobiologinen puhtaus määritettiin kokonaispesäkelukuna. Kokeellinen osa sisälsi pilot-mittakaavan suodatinkoeajoja, joissa määritettiin tarvittavat erotusparametrit simulointimallille, selvitettiin Dynasand-hiekkasuodattimen soveltuvuus suihkuvesien puhdistukseen, Dynadisc-kiekkosuodattimen käyttökelpoisuus kiertoveden puhdistukseen kiertovesisuodattimena ja hiekkasuodattimien esisuodattimena sekä UV-reaktorin soveltuvuus suodatettujen vesien desifiointiin. Simulointimallilla tarkasteltiin eri prosessivaihtoehtojen vaikutus kartongin mikrobiologiseen puhtauteen. Suihkuvesien puhdistaminen hiekkasuodattimilla alentaa kokonaispesäkelukua vain vähän. Koneen ajettavuus paranee suihkuputkien roskaryöppyjen ja viiraosan limoittumisen vähenemisen takia. Kiertovesijärjestelmän pelkkä jakaminen hylkyprosessi- ja sakeudensäätövedeksi aiheuttaa kokonaispesäkeluvun kasvun prosessista poistettavien vesien puhdistumisen takia. Kokonaispesäkeluku minimoidaan poistamalla ylimääräinen vesi hylkysaostajan suodoksena. Suodatettua hylkysaostajan suodoksen ja viiraveden seosta käytetään sekä sakeudensäätö- että hylkyprosessivedeksi. Hylkymassalla on dominoiva vaikutus kokonaispesäkelukuun. Suurin vähennys kokonaispesäkeluvussa saadaan estämällä mikrobikasvu hylkymassassa. Tämä voidaan tehdä kuumentamalla hylkymassa 80 °C:n höyryllä. Suodatuskoeajojen perusteella Dynasand-hiekkasuodattimella voidaan puhdistaa pisaralämmönvaihtimelta saatavaa lämmintä suihkuvettä. Esisuodatettua kiertovettä voidaan puhdistaa Dynasand-hiekkasuodattimella viiran johtotelojen suihkuvedeksi. Dynadisc-kiekkosuodatinta voidaan käyttää hiekkasuodattimen esisuodattimena ja kiertovesisuodattimena. UV-säteily poistaa tehokkaasti mikrobeja suodatetuista vesistä.

Influência das características das substâncias húmicas aquáticas na eficiência da coagulação com o cloreto férrico

The aim of this study was to verify the influence of the apparent molecular size of aquatic humic substances on the effectiveness of coagulation with ferric chloride. Coagulation-filtration tests using jar test and bench-scale sand filters were carried out on samples of water with true color of approximately 100 Hazen units, prepared with aquatic humic substances of different molecular sizes (F1: < 0.45 µm, F2: 100 kDa - 0.45 µm, F3: 30 - 100 kDa and F4': < 30 kDa). For the water samples with lower apparent molecular size fractions, greater dosages of coagulant was needed to remove the color around 5.0 Hanzen units, mainly because these water samples contain higher concentrations of fulvic acids, which exhibited a larger number of negatively-charged groups.

Long-term nutrient load management and lake restoration: Case of Säkylän Pyhäjärvi (SW Finland)

Eutrophication caused by anthropogenic nutrient pollution has become one of the most severe threats to water bodies. Nutrients enter water bodies from atmospheric precipitation, industrial and domestic wastewaters and surface runoff from agricultural and forest areas. As point pollution has been significantly reduced in developed countries in recent decades, agricultural non-point sources have been increasingly identified as the largest source of nutrient loading in water bodies. In this study, Lake Säkylän Pyhäjärvi and its catchment are studied as an example of a long-term, voluntary-based, co-operative model of lake and catchment management. Lake Pyhäjärvi is located in the centre of an intensive agricultural area in southwestern Finland. More than 20 professional fishermen operate in the lake area, and the lake is used as a drinking water source and for various recreational activities. Lake Pyhäjärvi is a good example of a large and shallow lake that suffers from eutrophication and is subject to measures to improve this undesired state under changing conditions. Climate change is one of the most important challenges faced by Lake Pyhäjärvi and other water bodies. The results show that climatic variation affects the amounts of runoff and nutrient loading and their timing during the year. The findings from the study area concerning warm winters and their influences on nutrient loading are in accordance with the IPCC scenarios of future climate change. In addition to nutrient reduction measures, the restoration of food chains (biomanipulation) is a key method in water quality management. The food-web structure in Lake Pyhäjärvi has, however, become disturbed due to mild winters, short ice cover and low fish catch. Ice cover that enables winter seining is extremely important to the water quality and ecosystem of Lake Pyhäjärvi, as the vendace stock is one of the key factors affecting the food web and the state of the lake. New methods for the reduction of nutrient loading and the treatment of runoff waters from agriculture, such as sand filters, were tested in field conditions. The results confirm that the filter technique is an applicable method for nutrient reduction, but further development is needed. The ability of sand filters to absorb nutrients can be improved with nutrient binding compounds, such as lime. Long-term hydrological, chemical and biological research and monitoring data on Lake Pyhäjärvi and its catchment provide a basis for water protection measures and improve our understanding of the complicated physical, chemical and biological interactions between the terrestrial and aquatic realms. In addition to measurements carried out in field conditions, Lake Pyhäjärvi and its catchment were studied using various modelling methods. In the calibration and validation of models, long-term and wide-ranging time series data proved to be valuable. Collaboration between researchers, modellers and local water managers further improves the reliability and usefulness of models. Lake Pyhäjärvi and its catchment can also be regarded as a good research laboratory from the point of view of the Baltic Sea. The main problem in both of them is eutrophication caused by excess nutrients, and nutrient loading has to be reduced – especially from agriculture. Mitigation measures are also similar in both cases.

Sistema com aeração, decantação e filtragem para a melhoria da qualidade de água em irrigação localizada

A qualidade da água é muito importante para irrigação por gotejamento, pois ela escoa por pequenos bocais dos emissores, podendo ocorrer obstrução devido à deposição dos sólidos em suspensão. Portanto, antes da instalação do projeto, devem-se avaliar parâmetros de qualidade da água, para adotar medidas preventivas, evitando o risco de entupimento do sistema. Este trabalho teve como objetivo avaliar um sistema composto por aeradores com aspersores, sobre leito de pedra, para a precipitação dos íons Fe+2e Mn+2 em tanque de decantação, e um conjunto de filtragem composto por três filtros de areia e um de disco, em sistema de irrigação localizada. O trabalho foi realizado na Fazenda Alvorada, no município de Nova Granada - SP, no período de março a outubro de 2008. Foram realizadas determinações de variáveis físicas e químicas da água, ao longo do sistema de aeração, decantação e filtragem, o qual foi eficiente para a melhoria da qualidade de água, reduzindo os níveis de risco de entupimento de severo para médio e de médio para baixo. Oxigênio dissolvido, condutividade elétrica, pH, Fe+2e Fe+3 não diferenciaram a qualidade de água entre os pontos do sistema de tratamento, porém a turbidez, sólidos dissolvidos, sólidos em suspensão, ferro total e manganês total reduziram-se significativamente pelo uso do sistema proposto, melhorando a qualidade da água.