Tratamento de ÁguaFiltração em Areia

Perguntas Frequentes

• Qual o principal objetivo da utilização de um filtro de areia?

Remoção de Turbidez

• Quando utilizar um filtro de areia?

Quando a água apresentar elevada quantidade de contaminantes, principalmente material visível.

Quando a fonte apresentar grande variabilidade de qualidade: água de captação ou de superfície

Aplicação

• Retenção de sujidades grosseiras (visíveis), como barro, ferrugem, etc...

• Remoção da turbidez da água

• Em geral, é o segundo elemento que compõe um sistema de filtração, sendo o primeiro a bomba dosadora de cloro,

• Funciona como pré-filtro ou filtro protetor dos demais equipamentos do sistema;

• Pode ser um excelente pré sistema para filtros tipo bag por exemplo, contribuindo para a redução de freqüência de manutenção deste. (o filtro de areia é de funcionamento automático)

Aplicação

• Processo físico para remoção de turbidez da água (partículas em suspensão). Não retém materiais dissolvidos.

• Consiste em um filtro de pressão de leito único (homogêneo) ou misto (heterogêneo) que utiliza os espaços entre os grãos de areia para remover as partículas em suspensão da água bruta. O fluxo empregado é descendente.

• Deve ser empregado sempre antes de equipamentos mais nobres como por exemplo, leito de troca iônica, etc.

Filtros de leito único (homogêneos)

• Leito homogêneo é aquele onde temos apenas um único tamanho de grão de areia.

• O processo de filtração é realizado, principalmente, na parte superior do leito.

Filtros de leito misto (heterogêneos)

• Os filtros com múltiplos meios filtrantes são compostos de diferentes tipos de meios, arranjados em camadas e baseados na sua densidade hidráulica específica.

• Um exemplo deste processo de disposição de camadas ocorre com o carvão, a areia e o pedregulho ou cascalho.

• Devido aos diferentes tamanhos específicos de cada meio, é possível conseguir uma maior penetração na espessura do leito.

Leito Homogêneo/ Leito Heterogêneo

Filtro de Areia

• Sistema típico de filtração mecânica que consiste de um tanque, meio suporte (cascalho) no fundo do tanque, o meio filtrante apropriado (areia), um tubo sifão, válvulas, controles, e tubulações necessárias.

• O leito ocupa cerca de 60% do volume do tanque.

Filtro de areia

Interior:Tubo sifão

Meio filtrante

Suporte do meio filtrante

Crepina

Variáveis importantes

• A efetividade do processo de filtração depende de:

• O tamanho das partículas em suspensão presentes na água

• As características físicas do meio filtrante (areia)

• A vazão requerida no sistema

Característica/cuidado

• Característica: Os mecanismos de restrição física resultam no acúmulo de depósito na porção superior do leito, daí a necessidade de retrolavagem.

• Leitos de areia tem grau de retenção em torno de 40 micra. Para retenção de partículas menores aplica-se outra tecnologia, em geral cartuchos.

• Cuidado: Os filtros de areia podem servir como locais de cultura e proliferação de microorganismos, por essa razão é recomendável a pré-cloração da água de entrada.

Eficiência de retenção por leitos de areia

em função de tamanho de partículas

0

90

99

99,9

Eficiência

%

1 10 100 500 5 20 40 200 400 60 80

Diâmetro das Partículas - micra

Gráficos de eficiência

Tempo - horas

Perda de

pressão m col. H2O

Turbidez NTU

O mecanismo de filtração

Em cada ciclo de trabalho, com o passar do tempo de filtração, é percebida a redução de poros livres, pela retenção das partículas. Isso reflete num aumento da velocidade da água através dos poros remanescentes abertos. A turbulência e o resultante aumento de contato das partículas dentro dos poros promovem a sua captura.

Dmdp

dp = ~0,15 Dm

Taxa de Filtração

• É a velocidade com que a água passa pelo leito de areia, isto é, quanto mais devagar, maior o rendimento de retenção de partículas do leito.

• Com velocidades muito elevadas obtém-se caminhos preferenciais que diminuem em muito a eficiência. (Queijo Suiço)

• Um filtro de piscina possui taxa de filtração superior aos de tratamento de água, isso significa que são menos eficientes.

Aplicação

• Retenção de partículas sólidas, com maior eficiência em torno de 40 micra.

• Não aplicável em sistemas de polimento final ou onde haja necessidade de baixíssimos níveis de turbidez, neste caso aplicar o Filtro de Areia seguido de um cartucho de sedimentos polidor.

• A portaria no 518 do MS permite um índice de até 5 NTU de turbidez na água.

Dimensionamento

• Dimensiona-se Leitos de Areia pela taxa de filtração desejada, no caso dos equipamentos Cuno esta variável é fixada em projeto, então basta definir o modelo por vazão de filtração.

Com a evolução do processo de filtração é consumido o leito limpo disponível, até a completa saturação do filtro. O leito filtrante é recuperado por meio de um processo de retro-lavagem.

Retrolavagem

Nível da areiaantes da retro-

lavagem

Cascalho

Areia

“Fervura" do leito de areia no começo da retro-lavagem

Retrolavagem

• Na medida do possível deve ser feita com a água já filtrada.

• A vazão de retrolavagem, se possível, deve ser cerca de 30% superior à vazão de filtração

• Esses cuidados ajudam a aumentar a vida e eficiência dos leitos.

Porosidade

A porosidade dos leitos granulares depende da distribuição dos tamanhos dos grãos e da sua disposição geométrica.

Disposição dos grãos Geometria da matriz Porosidade Forma cúbica com grãos esféricos iguais

~ 47,6%

Forma romboêdrica com grãos esféricos iguais

~ 25%

Forma cúbica com grãos esféricos de dois tamanhos

~12,5%

Troca de Areia

• Recomenda-se substituição do leito de Areia Anualmente ou quando este apresentar algum tipo de contaminação microbiológica.

• Deve-se respeitar o volume de Areia máximo dentro do tanque (60%), colocar areia a mais não melhora a filtração e sim prejudica a expansão do leito na retrolavagem podendo acarretar escape de areia na saída do filtro.

Tipos de Areia

• Dolomita

Fórmula Química: CaMg (CO3)2

Composição - Carbonato de cálcio e magnésio. 30,4% CaO , 21,7% MgO , 47,7% CO2,

Empregada para fornecimento de sais minerais, principalmente Magnésio.(filtros residenciais)

Tipos de Areia

• Zeólito

O zeólito é um material de sílica alumina, com estrutura cristalina bem definida e um sistema discreto de poros, tendo em sua estrutura uma combinação capaz de separar e transformar espécies específicas.

Possui aplicações na redução de ferro solúvel, manganês, nitratos, etc..

Tipos de Areia

• Areia de sílica (tratamento de água)

Mineral natural composto por dióxido de silício, com características cristalinas, muito abundante na crosta terrestre;

Existem padrões de qualidade que devem ser atendidos.

Tipos de Areia

• Areia verde

Mineral: K2(MgFe)2Al6(Si4O10)3(OH)12

O “greensand” é um material de troca iônica com capacidade de abrandar água; O “greensand” que é tratado com permanganato de potássio é chamado de "greensand de manganês", sendo utilizado para a remoção de ferro e manganês.

Discussão

• Por que retrolavar o filtro de areia?– Para retirar o material sólido retido durante a filtração

• Quando o filtro precisa ser retrolavado?– Qdo a perda de carga do mesmo aumenta muito devido à saturação do

leito por retenção de particulado

• Porque pode ocorrer crescimento microbiano dentro do leito de areia?– Por ser um meio com muitos poros e devido à matéria orgânica

oxidada retida neste durante a filtração.

• Quando o leito deve ser substituído?– Qdo não conseguir mais reter particulado adequadamente, qdo ocorrer

aglomeração do leito, qdo houver proliferação de microorganismos no leito.

• Filtro de piscina é igual aos aplicados na filtração?– A principal diferença é a taxa de filtração e granulometria da areia.

Modelos 3M Automáticos

• FAA 2000 - 2000 litros/hora

• KBW 2162 S – 3000 litros/hora

• KBW 2471 S - 4000 litros/hora

• KBW 3072 S – 6000 litros/hora

• KBW 3072 ML - 10000 litros/hora

Composição Filtros de Areia

• Cabeça Automática (1)

• Válvula By-pass (2)

• Tanque Uniflex (3)

• Tubo Sifão/Crepina (4)

• Cascalho (5)

• Areia Filtrante (6)

2

1

3

4

56

FAA 2000

Linha KBW

Modelos Manuais

• Em desenvolvimento