Estimativa do ponto Ótimo de Lavagem de Filtros em
Estações de Tratamento de Água (ETA) utilizando a
Condutividade Hidráulica do Meio Poroso.
Prof. Dr. Mariano Franca Alencar
Prof. Dr. Maurício Barreto
Prof. Phd Marco Aurélio Castro
Introdução
• Fundamentos do escoamento em águas
subterraneas para a determinação do ponto
ótimo de lavagem em filtros de estações de
tratamento de agua.
• Moniotramento de um filtro na estação de
tratamento de agua da CAGECE em FortalezaCeará.
Introdução
• A lavagem de um dado filtro na ETA Gavião é
determinada pela observação direta da perda de carga
por meio de sensores diferenciais de carga instalados
em cada filtro, quando esta atinge um valor indicativo
da baixa taxa de infiltração o filtro é lavado.
• Observa-se que a perda de carga imposta pelo proceso
de filtração tende a crescer conforme há a retenção no
leito filtrante do material filtrado, a condutividade
hidráulica do meio tende a diminuir. (ocasionada pela
retenção do material existente na água bruta).
Metodologia
• A metodología baseia-se no acompanhamento da perda de carga
em um filtro da ETA, bem como da vazão que passa pelo filtro.
• Usando-se a equação de Darcy para escoamentos em meios
porosos (FEITOSA, 1997):
QL
K 
Ah
Sendo:
Q = vazão[m3/s]
A = área do leito filtrante [m2]
L = espessura da camada filtrante [m] - perda de carga [m]
K – condutividade hidráulica [m/s]
Metodologia
•
Quanto menor for a condutividade hidráulica
menos capacidade de retenção de material o filtro
apresentará.
• Indicador de Eficiência do Filtro
Resultados
• Acompanhamento ao longo de uma carreira
de filtração (entre as lavagens de um filtro)
Resultados e Discussão
• Constata-se a partir da 10ª hora de filtragem o
filtro se estabiliza em sua condutividade
hidráulica mais baixa (com conseqüente
menor taxa de filtração) .
• O gráfico apresentado na figura 1 demonstra
que da 10ª a 14ª hora o filtro trabalha com a
mais baixa eficiência de filtração (28,6% do
tempo de filtração), retardando em pelo
menos 4 horas o ponto de lavagem.
Resultados e Discussão
• O volume de água que poderia está sendo
produzido no período (4 horas) deve ser
comparado ao volume de água tratada usado
para a lavagem do filtro em intervalos mais
frequentes que o adotado, possibilitando um
ganho de eficiência.
Resultados e Discussão
• Estudos da relação entre condutividade
hidráulica e porosidade efetiva pode indicar
volume de lodo gerado
– Ex: Em hidráulica de aquíferos a equação de
Biecinski (PONTES, 2010):
ne  0,1177 K
Vlodo= [ne (antes da lavagem) – ne (depois da
Lavagem)]*Vfiltro
Resultados e Discussão
• Lembrando que o filtro possui características
hidrogeológicas bem definidas e conhecidas
tais como granumoletria, isotropia, etc
(diferentemente da realidade do campo – onde essas
características são comumente estimadas)
• Possibilita ajuste na equação
ne = aKb/c .
Conclusões e Recomendações
• A estimativa da condutividade hidráulica do leito
filtrante durante a carreira de filtragem permite
melhorar a eficiência do filtro e otimizar as
carreiras de filtração.
• No caso apresentado identificou-se que o filtro
trabalhe 28,6 % do tempo em baixa eficiência.
• A estimativa do lodo gerado por meio da
determinação da porosidade via condutividade
hidráulica mostrou-se promissora.
Conclusões e Recomendações
• Recomenda-se a adaptação da metodologia para
sistema de filtros em vasos comunicantes e assim
aprofundar estudo para operação de uma ETA
com vários filtros nessa configuração.
• Analisar a influencia da expansão do leito
filtrante após a lavagem ascendente na estimativa
da condutividade hidráulica é relevante e ajuda a
refinar a metodologia.
• Estimar a porosidade via equação de Bieliski em
leitos de diferentes porosidades se apresenta
como estudo promissor.