A retrolavagem afeta a remoção de micropoluentes e as mudanças dinâmicas na comunidade microbiana em filtros de areia

Apr 13, 2023

26 de abril de 2023

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por Higher Education Press

Os filtros de areia são comumente aplicados no tratamento de água potável e podem remover com eficiência sólidos suspensos, matéria orgânica e microorganismos da água de origem. Durante o processo, o material particulado e os micróbios podem aderir às areias do filtro e desenvolver um biofilme espesso em filtros de areia rápidos e lentos. Para evitar o entupimento e restaurar a eficiência da remoção de poluentes, a retrolavagem com ar, água ou uma combinação de ambos geralmente é necessária para os filtros de areia.

No entanto, a retrolavagem pode induzir uma perda de biomassa, diminuindo assim a eficiência de remoção de poluentes dos filtros de areia. Os filtros lentos de areia, cujos tempos de contato com o leito vazio (EBCTs) são tipicamente superiores a uma hora, têm uma maior eficiência de remoção de micropoluentes do que os filtros rápidos de areia, no entanto, seus problemas de entupimento são mais graves.

Os filtros lentos de areia podem remover uma fração do carbono orgânico dissolvido, amônia e manganês por meio de transformação e degradação microbiana. Além disso, evidências recentes sugerem que alguns micropoluentes orgânicos podem ser removidos por filtros de areia, o que é, pelo menos em parte, atribuído ao biofilme formado nas areias dos filtros.

Devido à limitada adsorção de micropoluentes no material de areia, a biodegradação de micropoluentes por populações microbianas nativas é o mecanismo de remoção mais crucial de micropoluentes em filtros lentos de areia. Durante a retrolavagem, a água e o ar usados ​​podem expandir o volume do meio filtrante e, assim, retirar e remover o biofilme das areias filtrantes. Portanto, a formação de biofilme ocorre periodicamente no filtro lento de areia, e a dinâmica da comunidade microbiana é crucial para a remoção de poluentes no filtro de areia após a retrolavagem. No entanto, poucos estudos têm focado na dinâmica da comunidade do biofilme microbiano após retrolavagem.

Para resolver este problema, o Dr. Yaohui Bai da Academia Chinesa de Ciências e os membros de sua equipe trabalharam juntos para revelar a dinâmica temporal da concentração de micropoluentes e da comunidade microbiana após a retrolavagem e para indicar os intervalos ideais para a retrolavagem de filtros de areia lentos para remoção de micropoluentes. Eles conduziram um experimento de coluna de laboratório para rastrear a dinâmica e resiliência da comunidade de biofilme microbiano e a correspondente remoção de micropoluentes após retrolavagem com filtros lentos de areia.

Dois tipos de materiais filtrantes, manganês e filtros de areia de quartzo, foram usados ​​para comparar totalmente a influência da retrolavagem na comunidade microbiana em filtros lentos de areia sob dois diferentes tempos de contato com o leito vazio (EBCTs). O estudo da equipe de pesquisa, intitulado "Impactos da retrolavagem na remoção de micropoluentes e processos de montagem microbiana associados em filtros de areia", foi publicado online na Frontiers of Environmental Science & Engineering.

Neste estudo, a dinâmica temporal da remoção de micropoluentes e a composição da comunidade microbiana após retrolavagem foram rastreadas, e as eficiências de remoção de cafeína, sulfametoxazol, sulfadiazina, trimetoprim e atrazina gradualmente se recuperaram em dois dias em ambos os filtros de areia em EBCT de duas horas, enquanto tendências decrescentes na degradação de sulfadiazina e trimetoprima foram encontradas em EBCT de quatro horas. Após a retrolavagem, a eficiência de remoção do atenolol no filtro de areia de manganês aumentou rapidamente, mas permaneceu em um nível alto (quase 100%) no filtro de areia de quartzo para ambos os EBCTs.

Correspondentemente, a biomassa ativa se recuperou em dois dias em todas as condições. A composição da comunidade microbiana gradualmente se recuperou para o nível de pré-lavagem no EBCT de duas horas, e os micróbios recuperados representaram 82,76% ± 0,43% e 46,82% ± 4,34% nos filtros de areia de manganês e quartzo, respectivamente, no EBCT de duas horas. Em contraste, em EBCT de quatro horas, a composição da comunidade em filtros de areia não se recuperou para o nível pré-lavagem (R < 0,25), e os micróbios empobrecidos foram o principal grupo em ambos os tipos de filtros de areia.