Aula sobre Filtração no Tratamento de Água

Sistemas de Tratamento de Água PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RGS PUCRS ESCOLA POLITÉCNICA Prof Renato Machado AULA 12 FILTRAÇÃO Se tens que lidar com água consulte primeiro a experiência depois a razão Leonardo Da Vinci Filtração 1 Importância da Filtração No tratamento de águas temos dois processos para a purificação FILTRAÇÃO e a CLORAÇÃO Sabese que existem microrganismos que são muito resistentes à cloração ameba histolítica cercarie da equistosomoseetc e que a desinfecção não é 100 eficiente e nem ocorre instantaneamente 2 Eficiência A capacidade de purificação dos FILTROS é extraordinária Adotandose a turbidez como índice teremos como exemplo Água bruta 200 uT Água Decantada 5 uT Água Filtrada 05 uT uT Unidade de turbidez Cabe ressaltar que a Portaria 8882021 MS estabelece como limite máximo de turbidez na saída da ETA 05 uT 3 Fenômenos Ocorrem fenômenos diversos ao mesmo tempo durante a FILTRAÇÃO químicos físicos e biológicos Filtração 4 Mecanismos Os flocos são encaminhados pela água e ficam retidos entre os grãos do meio filtrante e na superfície dos mesmos formando um depósito Outras substâncias também ficam retidas aumentando a PERDA DE CARGA Quando esta atingir um determinado valor lavamse os filtros 5 Materiais Filtrantes AREIA ANTRACITO GRANADA PEDRA POME 6 Requisitos dos Materiais Filtrantes Durabilidade Facilidade de obtenção Inalterabilidade Baixo custo Forma adequada Dureza Peso específico satisfatório Filtração Tipos de Filtros Camada simples Areia ou Antracito Dupla camada Antracito Areia Tripla camada Antracito Areia Granulada Filtração Vantagens dos Filtros de Dupla Camada Carreira de Filtração mais longa entre lavagens Consome menos água de lavagem Produz água de melhor qualidade turbidez mais baixa 8 Granulometria dos Materiais Filtrantes Devemos nos preocupar com o Tamanho e a Distribuição dos tamanhos dos grãos São dois os parâmetros TAMANHO EFETIVO COEFICIENTE DE UNIFORMIDADE 7 Filtros de Múltiplas Camadas Antracito Densidade 140 Areia Densidade 265 Granada Densidade 480 A água entra suja e a medida que vai encontrando as camadas inferiores torna se mais limpa Todo o filtro de 2 camadas é uma ótima solução A terceira camada é um refinamento Filtração 9 Problemas da Filtração A superfície deve ser regular sem crateras ou despregamento do meio filtrante As crateras são devido a má lavagem O despregamento devese a perda de carga excessiva Outros problemas estão relacionados a formação de bolas de lodo e a presença de bolhas de ar 10 Filtros Rápidos de Gravidade Fluxograma do Processo Filtração 11 Taxa de Filtração Um dos elementos fundamentais no projeto e operação de filtros é a denominada taxa de filtração dada pela expressão TF Q A Onde TF taxa de filtração em m3m2dia Q vazão filtrada em m³dia A área da superfície filtrante em m² De acordo com a NBR12216 o valor máximo dessa taxa deve ser determinado através de ensaios realizados em filtropiloto Caso não for possível realizar esses ensaios as taxas máximas são as seguintes Filtros de camada simples 180 m³m²dia Filtros de camada dupla 360 m³m²dia 12 Disposição Construtiva Filtração Calhas antecâmara e comando das válvulas Filtração Filtro Duplo da ETA Menino Deus Filtração 13 Número de Filtros O número mínimo admissível é 2 e o mínimo desejável é 3 para reduzir a sobrecarga durante a lavagem de um deles O número de filtros na ETA depende da magnitude da ETA do número de etapas da construção do layout da ETA de fatores econômicos relacionados com tubulações e estruturas Vazão Ls 20 50 250 500 1000 1500 2000 N de Filtros 2 3 4 6 8 10 14 14 Forma e Dimensões Os filtros normalmente são de forma quadrada ou retangular Dimensões finais em planta são estabelecidas em função do tipo de fundo de filtro do tipo de lavagem auxiliar do espaçamento e das dimensões das calhas que recebem a água de lavagem da economia de paredes Filtração 15 Espessura das Camadas e Altura da Caixa do Filtro A altura do fundo falso deve ser 050 m O valor mínimo é dado por H D 025 onde D é o diâmetro da tubulação de água para lavagem A altura dágua mínima sobre o meio filtrante pode ser fixada por Taxa de Filtração m3m2dia Altura dágua m 100 13 200 16 300 20 400 25 Filtração 16 Meio Filtrante a Filtro de Camada Simples Areia Espessura da camada 055 m Tamanho efetivo 05 a 06 mm Coef de Uniformidade 16 Tamanhos Mínimo e Máximo 042 a 12 mm Sob a camada de areia usase uma camada intermediária de areia mais grossa conhecida como CAMADA TORPEDO com a seguinte granulometria Espessura da camada 008 a 0125 m Tamanho efetivo 08 mm Coef de Uniformidade 17 b Filtro de Dupla Camada Areia e Antracito Materiais Espessura da Camada Tamanho Efetivo Coef Unifor midade Var m Méd m Recom m Var mm Méd mm Recom mm Antracito 045 070 055 055 07 13 10 09 18 Areia 015 030 020 025 0305 04 04 16 Filtração 17 Camada Suporte A camada suporte geralmente é composta de 5 subcamadas com uma altura total de 045 a 055m Normalmente são adotados os seguintes tamanhos para as subcamadas de pedregulho Tamanho mm Espessura mm 48 24 125 48 190 125 380 190 630 380 Σ 75 75 100 100 150 500 18 Fundo dos Filtros Tradicionalmente são utilizados três tipos Fundo Falso com Bocais Distribuidores Sistema de Canalizações Perfuradas Dutos ou Blocos Distribuidores Leopold Filtração 19 Fundo Falso com Bocais Distribuidores Distância E m 0125 015 020 N de Bocais m² 64 45 25 Altura da Câmara Inferior A D 025 Os bocais distribuidores podem ser de louça PVC vidro ou bronze É importante especificarmos se a lavagem do filtro será feita com água ou com ar e água A perda de carga nos Bocais é um dado a ser fornecido pelo fabricante Normalmente fica compreendida entre 05 a 10 m durante a lavagem e 015 a 025 m durante a filtração Filtração Fundo falso com crepinas Filtração 20 Sistema de Canalizações Perfuradas As canalizações são instaladas sobre a laje de fundo do filtro Canalização Principal D Dimensionadas em função da área do filtro Área do Filtro m² D mm Área do Filtro m² D mm 25 200 10 350 50 250 20 500 75 300 30 600 Tubulação Principal ou múltiplo laterais Filtração Canalização Lateral DL Dimensionadas em função do comprimento do lateral Compr L m 10 15 25 Diam DL mm 50 75 75 O espaçamento dos Laterais e dos furos será idêntico 020 ou 025 ou 030 m Furos nos Laterais Espaçamento dos Furos m Espaçamento dos Laterais m 020 025 030 020 12 025 58 030 34 Nota L é considerado do múltiplo centro do filtro até a parede Filtração Simplificação da Tecnologia Filtração 21 Sistema com Blocos Distribuidores Leopold Vantagens Facilidade de Instalação Desvantagem Maior Custo Excelente Distribuição Hidráulica Grande Durabilidade Redução da camada Suporte Redução da Perda de Carga Filtração 22 Canalizações Imediatas dos Filtros Um filtro é constituído de 4 Canalizações comandadas por válvulas e um dreno cujo dimensionamento é estabelecido em função da Velocidade Canalizações Velocidades Limites ms Água Decantada E 030 070 Água Filtrada S 080 130 Água Lavagem L 180 360 Descarga Lavagem D 090 180 Dreno R DN 50 DN 300 Filtração 23 Lavagem dos Filtros A lavagem dos filtros é feita com água tratada à contracorrente com grande vazão para poder expandir o meio filtrante dentro de certos limites A velocidade ascencional da água durante a lavagem deve ser suficiente para expandir o meio filtrante e aumentar os espaços intergranulares A expansão deve estar compreendida entre 25 e 40 Velocidade Ascencional mmin para 35 de expansão 23C Tamanho Efetivo mm Areia Antracito P Fluidificar p Expandir P Fluidificar p Expandir 03 015 045 04 020 070 05 030 085 06 040 110 008 036 08 055 150 011 050 10 070 014 065 12 090 019 080 Filtração A Vazão da água para Lavagem dos filtros é determinada Q m3min Área do Filtro m² x Velocidade Ascencional mmin A capacidade do Reservatório de água para Lavagem depende do número de Filtros da ETA e do Tempo de Lavagem de cada Filtro 24 Calhas de Água de Lavagem As calhas para recolhimento da água de Lavagem dependem Fluxo da água durante a Lavagem Impurezas Arrastadas Dimensões do Filtro Filtração Dimensionamento das Calhas Qcalha 13BH32