Tratamento de Água
Filtração em Areia
• 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
Perguntas Frequentes
• 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
(partículas em suspensão). Não retém
dissolvidos.
da água
materiais
• 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.
Aplicação
•
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 único
(homogêneos)
•
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.
Filtros de leito misto (heterogêneos)
Leito Homogêneo/
Leito Heterogêneo
•
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
Crepina
Meio
filtrante
Suporte
do meio
filtrante
Filtro de areia
• 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
Variáveis importantes
• 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.
Característica/cuidado
99,9
Eficiência
%
99
90
0
1 5 10 20
40 60 80 100
200
400
500
Diâmetro das Partículas - micra
Eficiência de retenção por leitos de areia
em função de tamanho de partículas
Turbidez
NTU
Perda
de
pressão
m col.
H2O
Tempo - horas
Gráficos de eficiência
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.
dp
Dm
dp = ~0,15 Dm
O mecanismo 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.
Taxa de Filtração
• 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.
Aplicação
• 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.
Dimensionamento
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 retrolavagem.
Nível da areia
antes da retrolavagem
Areia
Cascalho
“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.
Retrolavagem
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%
Porosidade
•
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.
Troca 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.
Tipos de Areia
•
•
•
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.
Discussão
•
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
Modelos 3M Automáticos
1
•
Cabeça Automática (1)
•
Válvula By-pass (2)
•
Tanque Uniflex (3)
•
Tubo Sifão/Crepina (4)
•
Cascalho (5)
•
Areia Filtrante (6)
4
2
3
6
5
Composição Filtros de Areia
FAA 2000
Linha KBW
• Em desenvolvimento
Modelos Manuais