para fluxo laminar, com número de Reynolds N R menor que para fluxo turbulento, com número de Reynolds N vs

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1 taxa de escoamento superficial, mas também a velocidade de escoamento horizontal em seu interior, para evitar que sejam arrastados os flocos sedimentados. A velocidade máxima de escoamento horizontal segundo a NBR /92 não deve ser superior aos valor resultante das expressões : 1 2 v máx= ( NR 8) para fluxo laminar, com número de Reynolds N R menor que v máx= 18. para fluxo turbulento, com número de Reynolds N vs R maior que onde : v s é a velocidade de sedimentação dos flocos fornecida pela tabela anterior. Outro detalhe fixado pela norma diz respeito a vazão máxima das calhas coletoras de água decantada, que não deve ser superior a 1,8 l/s por metro de borda vertente. 5.3 Decantador Tubular Nos decantadores tubulares, a água floculada é introduzida sob (por baixo) das placas. Ao escoar entre elas, ocorre a sedimentação dos flocos. A água decantada sai pela parte de cima do decantador, após haver escoado entre as placas paralelas, e é coletada por calhas coletoras. Em algumas situações, em que se faz necessário ampliar a capacidade de tratamento de ETAs, cujos decantadores são clássicos, e em que não há interesse, ou possibilidade, de se construir novos decantadores desse tipo, eles podem ser convertidos para decantadores tubulares. Com isto é possível, muitas vezes, dobrar a vazão tratada pelo decantador, ou até mesmo mais do que isto. O adequado funcionamento dos módulos tubulares depende, entre outros fatores : - Do ângulo de inclinação dos módulos em relação à horizontal. Embora, do ponto de vista teórico, o melhor ângulo seja o de 2 graus e 54 minutos, do ponto de vista prático ele não funciona, pois seria difícil efetuar a limpeza dos flocos que ficariam retidos em seu interior. Por este motivo, utiliza-se um ângulo superior a 50 graus (quase sempre 60 graus, por facilidades construtivas). Com esse ângulo, a maioria dos flocos sedimentados consegue, por seu peso próprio, despregar-se das placas e cair para o poço de lodo, localizado no fundo do decantador. - Da combinação dos fatores da velocidade de escoamento, do espaçamento entre os dutos ou placas e do comprimento dos dutos. 6. Filtração 206

2 Filtração pode ser definida como a passagem da água por um leito de material granular, através do qual ocorre a separação das partículas presentes na água. Os filtros são classificados, de acordo com a velocidade de filtração e de acordo com o sentido do fluxo da água que passam por eles. 6.1 Classificação dos Filtros Filtração de Fluxo Descendente : de baixa taxa de filtração (filtros lentos); de alta taxa de filtração (filtros rápidos) : de camada simples (areia); de camadas múltiplas : dupla (areia e antracito) ou mais. Filtração de Fluxo Ascendente (sempre com camada simples): de baixa taxa de filtração (filtros lentos ascendentes); de alta taxa de filtração (filtros rápidos ascendentes ou filtros russos). Filtro de Fluxo Descendente Filtro de Fluxo Ascendente 6.2 Leito Filtrante 207

3 É onde ocorre a filtração propriamente dita da água em tratamento. Materiais Empregados : Filtro Lento : areia; Filtro Rápido : antracito e areia (estratificada : os grãos maiores ficam em baixo, logo o tamanho dos grãos vai decrescendo de baixo para cima no interior do leito filtrante). Areia : pode ser obtida em rios ou lagos, devendo ser limpa, sem barro ou matéria orgânica. A norma NBR 12216/92 fixa as condições e características granulométricas para as areias como leito filtrante : Areia para Filtros Lentos : Tamanho efetivo de 0,25 a 0,35 mm / Coeficiente de Uniformidade menor que 3,0 / Espessura Mínima da Camada de 0,90 m; Areia para Filtros Rápidos de Fluxo Descendente de Camada Simples : Tamanho efetivo de 0,45 a 0,55 mm / Coeficiente de Uniformidade entre 1,4 e 1,6 / Espessura Mínima da Camada de 0,45 m; Areia para Filtros Rápidos de Fluxo Descendente de Camada Dupla : Tamanho efetivo de 0,45 a 0,45 mm / Coeficiente de Uniformidade entre 1,4 e 1,6 / Espessura Mínima da Camada de 0,25 m; Areia para Filtros Rápidos de Fluxo Ascendente : Tamanho efetivo de 0,70 a 0,80 mm / Coeficiente de Uniformidade menor ou igual a 2,0 / Espessura Mínima da Camada de 2,00 m; Antracito : é um carvão mineral de cor negra. Sua massa específica e da oredem de 1,4 a 1,6 g/cm3, isto é inferior à da areia. Isto faz com que ele possa ser utilizado em filtros rápidos de camada dupla sobre a areia, sem se misturar com ela. Sendo o antracito mais leve e sendo a granulometria da areia e do antracito adequadamente especificados, todas as vezes que o filtro for lavado, o antracito subirá mais do que a areia. pode ser obtida em rios ou lagos, devendo ser limpa, sem barro ou matéria orgânica. Terminada a lavagem a areia ficará por baixo e o antracito por cima. 6.3 Camada Suporte 208

4 Localizada abaixo do leito filtrante sendo normalmente constituída de seixos rolados ou pedras, colocadas em camadas sucessivas umas sobre as outras, de forma a possibilitar a transição entre o tamanho dos grãos do leito filtrante e o tamanho dos orifícios fundo falso do filtro por onde a água filtrada passa. 6.4 Taxas de Filtração Corresponde a Vazão Diária Filtrada por Área de Filtro (em planta) expressa normalmente em m 3 /m 2.dia. As disposições da Norma NBR 12216/92 são : Filtros Lentos - A taxa de filtração pode ser determinada por experiências em filtros pilotos, em períodos superiores ao necessário para ocorrência de todas as variações de qualidade da água. Não sendo possível realizar essas experiências a taxa de filtração não deve ser superior a 6 m 3 /m 2.dia. Os filtros lentos pela baixa taxa de filtração necessitam de grandes áreas para tratamento de grandes vazões. Filtros Rápidos - Não sendo possível proceder a experiências piloto as taxas máximas recomendadas são as seguintes : filtros com camada simples m 3 /m 2.dia; filtros com camada dupla m 3 /m 2.dia. A taxa máxima em filtros de fluxo ascendente é de 120 m 3 /m 2.dia. Alguns estudos dizem que pode chegar à 300 m 3 /m 2.dia.. 209

5 Exemplo : Uma estação de tratamento de água tem 4 filtros rápidos, de leito filtrante simples de areia, com as seguintes dimensões em planta : Comprimento de 2,50 m e Largura de 1,00 m. Deseja-se ampliar sua capacidade que passará para 40 l/s. Se os leitos filtrantes alterados para o tipo camada dupla com areia e antracito, os filtros assim reformados terão condições de suportar a nova vazão? Solução : Nova vazão em m3/dia = 40 x 86400/1000 = m3/dia (Q) Área filtrante dos 4 filtros = 4 x 2,50 x 1,00 = 10 m2 (A) Taxa de filtração = Q/A = 3.456/10 = 345,6 m 3 /m 2.dia 345,6 m 3 /m 2.dia < taxa máxima = 360 m 3 /m 2.dia Assim eles podem suportar a nova vazão de acordo com a norma. 6.5 Fundos Falsos de Filtros Bocais Tubulações Perfuradas Blocos 210

6 6.6 Lavagem de Filtros Há duas condições para se determinar a hora da lavagem de um filtro, existindo também, dois critérios para a escolha do filtro a ser lavado : Quando o nível d água atingir um certo limite ( aumento da perda de carga do leito filtrante ), lava-se o filtro que estiver operando a mais tempo; Se houver controle de turbidez no efluente de cada filtro, lava-se o filtro que apresenta pior resultado. Os filtros rápidos são lavados a contracorrente (por inversão de fluxo) com uma vazão capaz de assegurar uma expansão adequada do meio filtrante. Na prática consideram expansões entre 25 e 50 % como satisfatórias, sendo 40 % um valor comum. A lavagem pode ser realizada através de um reservatório ou com auxílio de bombas que garantam a velocidade ascencional de lavagem para expansão do leito filtrante, conforme a seguir. 211

7 A tabela a seguir apresenta os valores das velocidades ascencionais de lavagem que devem ser empregadas em função da expansão desejada e dos tamanhos efetivos dos grãos de areia do leito filtrante. Expansão de areia: velocidade ascensional Tamanhos efetivos % 0,35mm 0,40mm 0,45mm 0,50mm 0,55mm 0,60mm 20 0,20-0,40 0,35-0,55 0,45-0,57 0,55-0,60 0,65-0,70 0,75-0, ,25-0,45 0,38-0,63 0,50-0,66 0,63-0,70 0,70-0,80 0,80-1, ,30-0,50 0,40-0,70 0,55-0,75 0,70-0,80 0,75-0,90 0,85-1, ,33-0,55 0,45-0,78 0,60-0,83 0,75-0,90 0,83-1,00 0,95-1, ,35-0,60 0,50-0,85 0,65-0,90 0,80-1,00 0,90-1,10 1,05-1, ,38-0,68 0,55-0,93 0,70-0,98 0,85-1,08 0,95-1,18 1,10-1, ,40-0,75 0,60-1,00 0,75-1,05 0,90-1,15 1,00-1,25 1,15-1, ,45-0,85 0,65-1,10 0,85-1,25 0,95-1,33 1,05-1,40 1,20-1,55 Fonte: Azevedo Netto 1 Ainda existem os Sistemas de Lavagem Auxiliares que melhoram o desempenho da operação de lavagem do filtro, permitindo entre outros benefícios, economizar água gasta na operação de lavagem. Atuam na superfície e interior do leito filtrante a ser expandido, conforme figura a seguir. O segundo caso apresentado se aplica mais à pequenos filtros. 212

8 Calhas Coletoras das Águas de Lavagem Devem ser projetadas sobre o leito filtrante de forma a assegurar a coleta da água de lavagem no leito filtrante de modo mais uniforme possível. A altura do fundo da calha em relação ao topo filtrante é muito importante. O ideal é colocá-la um pouco acima da altura atingida pelo topo do leito filtrante expandido, algo em torno de 15 cm. 15 cm 213

9 6.7 Velocidades Máximas recomendadas para as Canalizações e Comportas Adjacentes aos Filtros : Afluente aos filtros (Chegada de Água) : 0,60 m/s; Efluente dos Filtros (Saída de Água Filtrada) : 1,25 m/s; Água de Lavagem (Descarga) : 1,80 m/s; Água para Lavagem (Entrada) : 3,60 m/s. 6.8 Filtros Lentos Número de Unidades Recomendadas Para projeto de filtros lentos (taxas de filtração entre 3 a 9 m 3 /m 2.dia), a tabela a seguir apresenta o número de unidades usualmente empregado de acordo com a população atendida. 214

10 Exemplo : População Número de Unidades Observações funcionando com máximo consumo funcionando com máximo consumo de reserva de reserva de reserva de reserva de reserva Obs: 1 mínimo de 2 filtros devem ser construídos Calcular a quantidade de filtros lentos e as dimensões dos mesmos para um projeto, de acordo com os seguintes dados : Solução : T= taxa de filtração : 3 m 3 /m 2.dia; P = População de projeto : habitantes; q = Consumo per capita : 200 l/hab/dia; coeficiente do dia de maior consumo : k 1 = 1,25 Vazão de Projeto : Qd = hab x 200 l/hab/dia x 1,25 / 1000 = m 3 /dia Área de Filtração : A = m 3 /dia / 3 m 3 /m 2.dia = 1250 m 2 Pela tabela tem-se : 4 unidades + 1 de reserva ( hab < P < hab) Área de cada unidade : 1250 / 4 = 312,5 m 2 Supondo filtro retangular com comprimento L igual ao dobro da largura B (recomendado L=2B), tem-se : B. 2B = 312,5 312, 5 B = = 12, 5 m L= 25 m 2 215

11 Portanto devem ser construídos 05 unidades (04 titulares + 01 reserva), com dimensões de 12,5 x 25 m cada (desenho abaixo). 12,5 m 12,5 m 12,5 m 12,5 m 12,5 m 25 m 6.9 Filtros Rápidos Principais Parâmetros de Projeto Recomendados Os principais parâmetros de projeto para filtros rápidos podem ser visualizados no quadro a seguir, de acordo com recomendações da Norma NBR12216/92 e de Azevedo Netto : PARÂMETROS ASCENDENTES FILTROS DESCENDENTES NBR Azevedo Netto NBR Azevedo Netto Camada filtrante (areia) 200 cm 150 cm Mín. 45cm 60 cm Tamanho efetivo (TE) (mm) Coeficiente uniformidade Mín. 0,70 Máx. 0,80 Menor ou igual a 2 Mín. 0,75 Máx. 0,85 Menor ou igual a 2 Camada suporte Maior 40 cm 35 cm Taxa filtração (m 3 /m 2.dia) 120 Mín. 120 Máx. 150 Mín. 0,45 Máx. 0,55 Mín. 1,40 Máx. 1,60 Maior 25 cm Máx 180 (simples) 40cm-mín. 0,45 e máx. 0,55 20cm-mín. 0,80 e máx. 1,20 40cm-menor que 1,7 35 cm Mín. 120 Máx. 150 Tempo de lavagem 15 min _ 10 min _ Velocidade de lavagem Mín 80 (cm/min) Fontes: Azevedo Netto e NBR 12216/92 Mín. 70 Máx. 80 Mín 60 Mín. 70 Máx