Use of activated carbon filter in infiltration well for retention of metallic contaminants present in the urban environment

Authors

DOI:

https://doi.org/10.5902/2179460X68821

Keywords:

Flooding, Infiltration well, Filtering

Abstract

In cities, flooding negatively impacts the lives of its residents and passersby, who are unable to move during the phenomenon of heavy rain, with potential loss of human and material goods, coexisting with the risk of contamination through direct or indirect contact with the water retained in the pavement. With the premise of addressing this issue, this research brings, as a structural alternative, the use of an infiltration well, adapted to mitigate flooding, adjunct in parallel to the public rainwater drainage system, and capable of promoting the restitution of the water resource to the water table through infiltration and, notably, free from external pollutants. Thus, the use of granular activated carbon as filtering material in this structure was foreseen, for the retention of contaminants present in the impermeable urban surface. These contaminants include heavy metals such as Lead (Pb), Chromium (Cr), Cadmium (Cd) and Nickel (Ni). The efficiency of this filter was evaluated through a comparison with the results obtained in samples of runoff water, corresponding to the rainy season for an urban environment delimited in Cuiabá City. It was concluded that each gram of filtering material has a capacity to retain contaminants such as Pb and Cd, respectively of 12,05 mg and 30,58 mg, above the concentrations observed in the field. Therefore, such material has the potential for removal of even more metallic compounds, providing greater safety to human health and the environment. Regarding the elements Cr and Ni, these were not found in significant concentrations, thus not offering any risk to groundwater or requiring a filtering process.

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Author Biographies

Jhonatan Matos de Souza, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS

Engenheiro Civil pela Universidade do Estado de Mato Grosso. Atualmente cursa Mestrado Profissional em Rede Nacional em Gestão e Regulação de Recursos Hídricos pela UNEMAT e Doutorado em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental pela UFRGS.

Cristiano Poleto, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS

Associate Professor II at the Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Civil Engineer with specialization in Work Safety Engineering, Master's in Civil Engineering with emphasis on Water Resources and Environmental Technologies at Universidade Estadual Paulista Júlio de Mesquita Filho, PhD in Water Resources and Environmental Sanitation at the Federal University of Rio Grande do Sul with a sandwich course at the United States Geological Survey (USGS) in Atlanta - USA and a Post-Doctorate at Coventry University in England.

Wilkinson Lopes Lázaro, Universidade do Estado de Mato Grosso, Cáceres, MT

Graduated in Biological Sciences and Master's in Environmental Sciences from the Universidade do Estado de Mato Grosso. PhD in Ecology from the Universidade Federal do Rio de Janeiro. Researcher at the Center for Studies in Limnology, Biodiversity and Ethnobiology of the Pantanal at the Universidade do Estado de Mato Grosso.

Francisco Lledo dos Santos, Universidade do Estado de Mato Grosso, Cáceres, MT

Civil Engineer from UNESP - Ilha Solteira and Occupational Safety Engineer. Master's in Civil Engineering from UNESP - Ilha Solteira and PhD in Electrical Engineering from UNESP - Ilha Solteira, with sandwich course at LNEC - Portugal. Professor at the Faculty of Architecture and Engineering of the Universidade do Estado de Mato Grosso (UNEMAT).

References

APHA-Standard Methods for the Examination of Water and Waste Water. American Public Health Association, Washington, 23th Ed., 2015.

ARNAUT, L.; FORMOSINHO, S.; BURROWS, H. Chemical Kinetics: From Molecular Structure to Chemical Reactivity. 1a. ed. Amsterdam: Elsevier, 2007. p. 562.

BÉGIN, D.; GÉRARD, A. A.; BRONIEK, E., SIEMIENIEWSKA, G. F.; MARÊCHÉ, J. F.; Pore Structure and Reactivity of Chars obtained by Pyrolysis of Coking Coals. Fuel 78, p.1195, 1999. p. 285, 1990.

BORISSEVITCH, Iouri E.; GONÇALVES, P.J.; SCHABERLE, F.A. Fundamentos da espectroscopia de absorção óptica (Série tópicos de física aplicada a medicina e biologia). São Paulo: Editora Livraria da Física, 2016.

BRASIL. CONAMA. Resolução n° 357 de março de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências.

______ CONAMA. Resolução nº 396, de 3 de abril de 2008 Publicada no DOU nº 66, de 7 de abril de 2008, Seção 1, páginas 64-68

______ CONAMA. Resolução n° 430 de maio de 2011. Dispõe sobre as condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa a Resolução CONAMA n° 357 de 2005.

______. CNRH. Resolução nº 15 de janeiro de 2001.

CANHOLI, A. P. Drenagem urbana e controle de enchentes. 2. ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2014.

CLEASBY, J. L.; LOGSDON, G. S. Granular bed and precoat filtration . In: AWWA. Water Quality and Treatment, 5. ed. Denver, USA: AWWA, 1999.

COLLISCHONN, Walter; TASSI, Rutinéia. Introduzindo Hidrologia. Porto Alegre: UFGRS, v. 5, 2008.

FERREIRA, T. S.; BARBASSA, A. P.; MORUZZI, R. Br. Controle de enchentes no lote por poço de infiltração de água pluvial sob nova concepção. Eng. Sanit. Ambient., Rio de Janeiro , v. 23, n. 3, p. 437-446, Junho 2018 . Disponível em: <http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1413-41522018000300437&lng=en&nrm=iso>. Acesso em: 22 mar. 2021.

GEANKOPLIS, C. J. Transport processes and unit operations. 3. ed. Nova Jersey: Prentice Hall, 1993.

KASVI. Espectrofotometria: Análise da concentração de soluções (16 fev. 2018). Disponível em: <https://kasvi.com.br/espectrofotometria-analise-concentracao-solucoes/>. Acesso em: 02 abr. 2021.

MARCO, C. Preparação, caracterização e aplicação de um compósito ferromagnético na remoção do corante verde de malaquita em meio aquoso. 2015. 79 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) – Universidade de Caxias do Sul, Caxias do Sul, 2015.

MASEL, R. Principles of Adsorption and Reaction on solid Surfaces. Wiley Series in Chemical Engineering. 1 Ed. 1996.

POLETO, C.; MARTINEZ, L. L. G. Sedimentos urbanos: ambiente e água. Holos Enviroments, v. 11 n.1, 2011.

PERRY, J. Manual del Ingeniero Químico, Capitulo 16, Mc Graw Hill, 6 Ed, 1998.

PICHINELLI, B. C. Estudo da adsorção de níquel (II) e zinco (II) em soluções aquosas por lama vermelha natural e ativada: influência do pH, isotermas, cinética e termodinâmica. 2015. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil e Ambiental) – Faculdade de Engenharia de Bauru, Universidade Estadual Paulista “Júlio de Mesquita Filho”, Bauru, 2015.

SALLEH, M. A. M.; MAHMOUD, D. K.; KARIM, W. A. W. A.; IDRIS, A. Cationic and anionic dye adsorption by agricultural solid wastes: a comprehensive review. Desalination, Amsterdam, v. 280, n. 1-3, p. 1-13, 2011.

SKOOG, D. A; HOLLER, F. J; TIMOTHY, A. Princípios de Análise Instrumental. 5 ed. Porto Alegre: Bookmam, 2002.

SKOOG, D. A; WEST, D; HOLLER, F. J; CROUCH, S. Fundamentos de Química Analítica. Ed. 8. Editora Thomson, 2005.

REIS, R. P. A.; ILHA, M. S. de O. Comparação de desempenho hidrológico de sistemas de infiltração de água de chuva: poço de infiltração e jardim de chuva. Ambiente Construído, Porto Alegre, v. 14, n. 2, p. 79-90, abr./jun. 2014. ISSN 1678-8621 Associação Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído.

SILVA, E.P. Acúmulo e carreamento de metais pesados e sólidos em superfícies asfálticas. Dissertação de mestrado UFG-GO, 2014.

SOUZA, S. P. M. C. Potencialidade do tratamento eletroquímico oxidativo associado à adsorção para remediação de corantes têxteis. 2015. 132 f. Tese (Doutorado em Química) – Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2015.

TUCCI, Carlos E. M. Gerenciamento da Drenagem Urbana. Revista Brasileira de Recursos Hídricos, Porto Alegre, v. 7, n.1, p. 5-27, jan/mar. 2002.

______ Drenagem Urbana. Cienc. Cult., São Paulo, v.55, n.4, oct./dec. 2003.

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Published

2022-04-04 — Updated on 2022-04-18

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How to Cite

Souza, J. M. de, Poleto, C., Lázaro, W. L., & Santos, F. L. dos. (2022). Use of activated carbon filter in infiltration well for retention of metallic contaminants present in the urban environment. Ciência E Natura, 44, e10. https://doi.org/10.5902/2179460X68821 (Original work published April 4, 2022)

Issue

Section

Special Edition