Agradecimento Maio de 2017

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1 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de Pesquisas Hidráulicas Departamento de Obras Hidráulicas IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto Engenharia Hídrica Agradecimento: O prof. Gino agradece ao prof. Antônio D. Benetti pela cessão do arquivo fonte deste capítulo 7, gerado por ele para a disciplina IPH 0050 da Engenharia Civil. O mesmo recebeu ajustes de formatação ao padrão da disciplina IPH 0058 (Tratamento de Água e Esgoto), oferecida pela primeira vez à Engenharia Hídrica no primeiro semestre de 016. Maio de 017 1

2 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 7. FILTRAÇÃO RÁPIDA EM MEIO GRANULAR COM FLUXO DESCENDENTE A filtração rápida em meio granular objetiva a remoção de partículas e microrganismos indesejáveis não retidos no pré-tratamento, usualmente realizado por coagulação, floculação e sedimentação ou flotação por ar dissolvido. A Figura 1 ilustra um filtro rápido com uma camada de areia suportada por uma camada suporte formada com seixos rolados ou pedregulhos. Abaixo da camada suporte existe um fundo falso para coleta da água filtrada. As partículas trazidas com a água são retidas no leito filtrante, o que resulta em aumento da perda de carga. Quando um valor limite de perda de carga é atingido, o filtro é separado para lavagem. Para isto, fecha-se o registro de água filtrada e abre-se o registro de água de lavagem, que tem movimento ascendente, passando pelo fundo falso, camada suporte e leito de areia. A velocidade do fluxo de lavagem é determinada para causar expansão e fluidização dos grãos do meio filtrante, sem, no entanto perdê-los. As partículas indesejáveis, antes retidas no leito filtrante, são conduzidas pela água de lavagem até calhas de recolhimento localizadas acima do leito filtrante. Esta água suja é conduzida para destino final através da canalização própria, cujo registro encontra-se aberto. O filtro, depois de sua limpeza, volta a operar normalmente. Para isto, fecham-se os registros das canalizações de água de lavagem e de deságüe e abre-se o registro de água filtrada. Figura 1: Ilustração de filtro rápido de areia (Fonte: Arboleda, 197) MECANISMOS DE FILTRAÇÃO A remoção de partículas presentes na água pelo filtro ocorre através de duas etapas complementares, transporte e aderência de partículas.

3 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo Transporte de partículas até os grãos do meio filtrante O transporte de partículas até a superfície dos grãos do meio filtrante se dá por cinco mecanismos: Retenção por tamanho de partícula (peneiramento, coagem): ocorre quando a partícula é maior do que o tamanho do poro do meio filtrante; Sedimentação: os grãos do meio filtrante possuem uma grande área superficial na qual as partículas podem entrar em contato por sedimentação; Intercepção: ocorre quando partículas deslocando-se em linhas de corrente diferentes se encontram ou entram em contato com os grãos devido a um estreitamento forçado do fluxo. Impacto inercial: ocorre quando uma partícula se deslocando com uma linha de corrente adquire uma trajetória diferente quando esta faz uma mudança de direção. Difusão: ocorre devido ao movimento browniano, que é o movimento aleatório das moléculas de água. Devido a este movimento, partículas pequenas movimentam-se de áreas de maior para outras de menor concentração. Este mecanismo faz com que partículas de 1 a m possam ser removidas em filtros com tamanho de poros de 100 a 00 m. A Figura ilustra os diferentes mecanismos de transporte de partículas até os grãos do meio filtrante. Figura : Mecanismos de transporte de partículas da água aos grãos do meio filtrante Aderência das partículas aos grãos A aderência das partículas aos grãos se dá através de três mecanismos:

4 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Forças de Van der Waals: são forças de atração que ocorrem quando dois objetos se aproximam, conforme a Equação 1. d p Fa k (1) 1 r Sendo: k = constante de atração de Van der Waals; d p = diâmetro da partícula; r = distância entre a partícula e o grão. Forças eletrostáticas: podem ser de atração ou de repulsão, dependendo da carga elétrica das partículas na água e dos grãos do meio filtrante. Pontes químicas: produtos da hidrólise formados pela adição de coagulante se polimerizam e formam cadeias que se adsorvem a outras partículas na água ou ao grão do meio filtrante. Outras partículas podem ser removidas ao entrarem em contato com estas cadeias poliméricas. A Figura mostra um esquema deste mecanismo de aderência. Figura : Mecanismo de aderência por pontes qu ímicas em meio granular (Fonte:Arboleda, 197). 7.. MEIOS FILTRANTES Os meios filtrantes são geralmente de camada simples ou dupla. Os primeiros são formados por areia e os segundos por areia e antracito. A NBR 116 (ABNT, 199) estabelece as características dos filtros de camada simples e dupla. Filtro de camada simples de areia: - Espessura mínima: 45 cm; - Tamanho efetivo (T.E.): 0,45 a 0,50 mm - Coeficiente de uniformidade: 1,4 a 1,6 4

5 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Filtro de camada dupla de areia e antracito: Camada de areia - Espessura mínima: 5 cm; - Tamanho efetivo (T.E.): 0,40 a 0,45 mm - Coeficiente de uniformidade: 1,4 a 1,6 Camada de antracito - Espessura mínima: 45 cm; - Tamanho efetivo (T.E.): 0,80 a 1,0 mm - Coeficiente de uniformidade: menor que 1,4 Tamanho efetivo (d 10 ): em ensaio granulométrico, é o tamanho dos grãos abaixo do qual ficam 10% da massa do material granular. Coeficiente de Uniformidade (C.U.): é dado pela razão entre d 60 e d 10, sendo d 60 o tamanho dos grãos abaixo do qual ficam 60% da massa do material granular. C.U. = d 60 / d 10 () 7.. CAMADA SUPORTE A espessura da camada suporte depende do tipo de leito filtrante e do sistema de coleta de água filtrada. A NBR 116 estabelece as seguintes exigências para a camada suporte do leito filtrante: 1 o ) Devem ser de seixos rolados; o ) A espessura deve ser maior ou igual ao dobro da distância entre bocais do sistema de coleta, mas nunca inferior a 5 cm; o ) A granulometria deve ser decrescente no sentido ascendente; 4 o ) A espessura de cada estrato deve ser igual ou superior a duas vezes e meia a dimensão característica dos seixos maiores que constituem o estrato, mas não inferior a 5 cm; 5 o ) Cada estrato deve ser formado por seixos de tamanho máximo superior ou igual ao dobro do tamanho dos menores; 6 o ) Os seixos maiores de um estrato devem ser iguais ou inferiores aos menores do estrato situado imediatamente abaixo; 7 o ) O estrato situado diretamente sobre os bocais deve ser constituído de material cujos seixos menores tenham o tamanho pelo menos igual ao dobro dos orifícios dos bocais e dimensão mínima de 1 cm; 8 o ) O estrato em contato direto com a camada filtrante deve ter material de tamanho mínimo igual ou inferior ao tamanho máximo do material da camada filtrante adjacente. A Figura 4 apresenta um exemplo de granulometria de camada suporte convencional, neste caso assentada sobre um sistema de drenagem constituída por tubulações perfuradas. 5

6 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Figura 4: Exemplo de camada suporte convencional (Fonte: Di Bernardo e Dantas, 005) 7.4. SISTEMA DE COLETA DE ÁGUA FILTRADA O sistema de coleta está localizado abaixo da camada suporte do filtro e tem duas finalidades: (1) coletar a água filtrada e () distribuir uniformemente a água de lavagem do filtro. Existem os seguintes tipos de opções para o sistema de coleta: Tubulações perfuradas: é constituído por um conduto principal do qual partem tubulações secundárias providas de orifícios. A Figura 5 mostra um esquema de sistema com tubulações perfuradas. Figura 5: Ilustração de sistema de drenagem formado por tubulações perfuradas. (Fonte: Di Bernardo e Dantas, 005). 6

7 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Fundo falso com bocais: podem ser simples ou especiais. Os primeiros são usados quando a lavagem é feita por água somente; o segundo quando se usa ar e água na lavagem dos filtros. As Figuras 6 e 7 apresentam exemplos de bocais simples e especiais. Figura 6: Ilustração de bocais simples (Fonte: Di Bernardo e Dantas, 005) Figura 7: Ilustração de bocais especiais (Fonte: Di Bernardo e Dantas, 005) Fundo falso com viga em V invertido (californiana): este tipo de sistema de drenagem é ilustrado na Figura 8. 7

8 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Figura 8: Coleta de água filtrada através de vigas na forma de V invertido (Fonte: Di Bernardo e Dantas, 005) Blocos distribuidores: são blocos de cerâmica ou polietileno dispostos sob a camada suporte de seixo Figura 9: Figura 9: Blocos cerâmicos (Fonte: Arboleda, 197). 8

9 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo TAXA DE APLICAÇÃO SUPERFICIAL (TAXA DE FILTRAÇÃO) As taxas de filtração ou de aplicação superficial correspondem a vazão dividido pela área superficial dos filtros. A NBR 116 estabelece que as máximas taxas de filtração em filtros de camada simples e dupla são, respectivamente, 180 e 60 m /m dia. A maior taxa para filtros de camada dupla decorre de um melhor aproveitamento da profundidade do leito filtrante, conforme pode ser visualizado na Figura 10. Figura 10: Permeabilidade de leitos filtrantes (Fonte: Arboleda, 197) PERDA DE CARGA A perda de carga em filtro limpo encontra-se descrita em manuscrito separado. Em resumo, a água ao percolar pelos poros do meio filtrante perde carga, conforme pode ser visualizado na Figura 11. Figura 11: Perda de carga em filtro (Fonte: Di Bernardo e Dantas, 005). 9

10 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo Perda de carga no leito filtrante Para leitos com tamanho de grãos uniformes, a perda de carga unitária é calculada de acordo com a Equação. h v L g D Onde: h= perda de carga no meio filtrante (m); L= espessura total do meio filtrante percolado pela água (m); ρ = densidade do grão do leito; μ = viscosidade dinâmica (1,005 N.s.m -, ou 1, Pa.s) ψ = coeficiente de esfericidade (adimensional) g = aceleração da gravidade (9,81 m.s - ) ϵ= D = diâmetro médio dos grãos na camada (m). A Equação é válida se todos os grãos tiverem um mesmo diâmetro D. A lavagem do leito filtrante em contracorrente estratifica o leito em camadas, com diâmetros crescentes do topo ao fundo do leito. Se a espessura de cada camada for conhecida, pode-se usar a Equação () tomando-se D como o diâmetro médio dos grãos na camada. Quando não se conhece a espessura de cada camada, pode-se assumir que a espessura será proporcional a fração em peso dos grãos, de acordo com a análise granulométrica. Neste caso pode-se usar a Equação 4 para cálculo da perda de carga no leito estratificado. () h v L g 1 n i1 x D i i (4) Sendo: x i = fração, em peso, do material retido em duas peneiras consecutivas. O valor de D i é dado pela Equação 5. D D D (5) i j k Sendo: D j e D k os tamanhos de duas peneiras consecutivas nas quais se insere D i. D i = D eq = diâmetro médio do intervalo. Para o caso de leito não estratificado e com diversos diâmetros, cada fração em peso, de diâmetro D i do meio filtrante, contribui para a perda de carga com sua fração. A Equação 6 é usada neste caso. h v L g 1 n x i i1 Di (6) As variáveis foram previamente definidas no material onde se apresenta o desenvolvimento destas equações. 10

11 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Exemplo (Di Bernardo e Dantas, 005) Calcular a perda de carga em leito filtrante de areia, limpo, para a taxa de aplicação hidráulica (taxa de filtração) de 10 m /m dia. Considere os seguintes dados: T = 0 o C, coeficiente de esfericidade = 0,8; porosidade = 0,4; espessura do leito de areia = 0,7m. Use os dados de tamanhos de grãos do teste granulométrico realizado, mostrado na Figura 1. Figura 1: Teste granulométrico para exemplo (Di Bernardo e Dantas, 005). Solução Preparar a tabela a seguir, calculando D eq e X i a partir da Figura 1. Subcamada Tamanho dos grãos (mm) D eq (mm) X i X i /D eq X i /(D eq ) Mínimo Máximo (10 /m) (10 4 /m ) 1 0,4 0,59 0,498 0,1 0,01 4,04 0,59 0,71 0,647 0,1 0,155,9 0,71 0,84 0,77 0,1 0,19 16, ,00 0,917 0,4 0,46 47,6 5 1,00 1,19 1,091 0,5 0,9 1,0 6 1,19 1,41 1,95 0,05 0,09,0 Ʃ 1,189 15,6 A perda de carga em leito estratificado é calculada substituindo-se os valores na Equação (4). N s h 1,00510 m m L , , , kg 9,81m m dia 0,40 0,80 m m s 4 1dia 0.44m 86400s m Para L = 0,7 m, a perda de carga no leito estratificado será 0,44 m/m x 0,7m = 0,41 m A perda de carga em leito não estratificado é calculada substituindo-se os valores na Equação (6). 11

12 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 h 1, L 998, kg m 0,19 m m N s m 9,81m s 10 m m dia 1 0,40 0,40 1 0,80 1, m 1dia s Para h = 0,7m, a perda de carga no leito não estratificado será 0,19m/m x 0,7m = 0, m Possibilidade de formação de pressão negativa no interior do leito filtrante À medida que os sólidos são retidos nos grãos do meio filtrante, diminui a porosidade do filtro e aumenta a perda de carga. Considere a figura 1, que mostra a perda de carga em um filtro. Obs: P x é a pressão na superfície da areia, causada pela coluna líquida sobre a areia. Figura 1: Perda de carga em um filtro (Fonte: Arboleda). No plano Z-Z da figura, a pressão será: P Z = P X + x h (7) P Z = P X + (x h) (8) No plano B-B da figura, a pressão será: P = P X (9) Nestas equações, se (x h) for maior que zero, a pressão aumenta com o movimento do fluxo no meio filtrante. Contudo, se h for maior que x, (x h) será negativo, e a pressão diminui desde o plano B-B até o plano Z-Z. Se h segue aumentando, para um mesmo valor de x, haverá um momento em que (P X + x) < h. Neste instante, a pressão em x (Plano Z-Z) será negativa, ou seja, inferior a atmosférica. De acordo com a Lei de Henry, a solubilidade de 1

13 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 qualquer gás que se encontra dissolvida na água é proporcional a pressão na interface ar-água Equação 10. C equil = K H P g... (10) Sendo: C equil = concentração de equilíbrio do gás na água; K H = Constante de Henry para o gás; P g = pressão do gás na interface ar-líquido. Quando a pressão torna-se menor que a atmosférica, a água ficará supersaturada de ar e tentará voltar ao equilíbrio liberando ar para o meio. Estas bolhas de ar se aderem aos grãos do meio filtrante causando uma perda de carga ainda maior. O filtro pode ficar obstruído por ar. Esta situação é muito indesejável. Observa-se que quanto menor for o valor de P X na Equação 8, maior a chance de se ter pressões negativas. Por isto, de acordo com Arboleda (197), os filtros são operados com uma altura de 1,40 a 1,80 m acima do leito filtrante. A Figura 14 ilustra uma situação onde ocorre formação de pressões negativas no interior do filtro. Na referida figura, t = 0; t = 0+1, t = 0+; t= 0 + ; t = 0+4, indicam a situação de colmatação crescente, na medida em que ocorre a carreira operacional do filtro. Ainda na referida figura: hi : perda inicial com o filtro limpo; hφt: perda aumenta com o tempo de carreira do filtro. Figura 14: Pressão negativa em meio filtrante Sobre isto, a NBR 116 estabelece que o nível de água sobre a camada filtrante e o de saída do filtro devem ser estabelecidos de modo a eliminar ou reduzir a ocorrência de pressão inferior à atmosférica no leito filtrante Lavagem dos filtros Nesta seção serão abordados critérios operacionais e detalhes construtivos relativos a filtros para o tratamento de água. 1

14 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo Critérios estabelecidos para determinar a necessidade de lavagem A lavagem dos filtros é realizada quando ocorre um dos seguintes três critérios: (Tobiason et al., 011). 1 o ) A perda de carga no filtro aumenta até atingir o limite, normalmente entre,4 e,0 metros de coluna de água; o ) A qualidade do filtrado apresenta degradação atingindo um limite máximo de turbidez; o ) Um limite máximo de tempo foi atingido (1 a 4 dias). O tempo de operação de um filtro entre duas lavagens consecutivas é denominado de carreira ou ciclo de filtração. A perda de carga ao final da carreira é chamada de perda de carga terminal. A Figura 15 ilustra a performance da turbidez e da perda de carga em filtro com o tempo de operação. Figura 15: Performance genérica da turbidez e da perda de carga em filtro ao longo do tempo (Fonte: Tobiason et al., 011) 7.7. Métodos de lavagem A Tabela 1 apresenta os métodos de lavagem e suas aplicações aos diferentes meios filtrantes. 14

15 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Tabela 1: Métodos de lavagem de filtros (Di Bernardo e Dantas, 005) Método de lavagem Lavagem somente com água, no sentido ascensional* Lavagem auxiliar superficial com tubulação fixa ou com torniquetes hidráulicos e lavagem simultânea (ou não) com água no sentido longitudinal Lavagem auxiliar sub-superficial com tubulação fixa ou com torniquetes hidráulicos e lavagem simultânea (ou não) com água no sentido longitudinal Insuflamento com ar, seguida da lavagem com água no sentido ascensional Insuflamento de ar e introdução simultânea de água no sentido ascensional * Método mais usual no Brasil. Meio filtrante Areia convencional e me estações pequenas Areia convencional e em estações com operação qualificada Antracito e areia e em estações com operação qualificada Antracito e areia ou areia praticamente uniforme e em estações com operação qualificada Antracito e areia ou areia praticamente uniforme e em estações com operação qualificada A perda de carga no leito expandido assim como sua expansão podem ser estimadas pelas equações apresentadas no manuscrito sobre perdas de carga. Lavagem somente com água no sentido ascensional Normalmente realizada por um período entre 7 a 10 minutos. Lavagem auxiliar superficial e sub-superficial Podem ser realizadas através de tubulações fixas, com orifícios, situadas acima do meio filtrante. Também podem ser feitas com torniquetes hidráulicos providos com bocais. A lavagem superficial ocorre por um período de a 4 minutos. A seguir tem inicio a lavagem com água no sentido ascensional. A lavagem sub-superficial ocorre um minuto após o início da lavagem no sentido ascensional, quando já houve a expansão do meio filtrante. Lavagem com ar e água A lavagem com ar e água pode ocorrer de forma independente ou simultânea. No primeiro caso, a insuflação de ar perdura por a 5 minutos, ao final dos quais tem início a lavagem com água e velocidade ascensional. Na lavagem simultânea, ar e água são usados por a 5 minutos, seguindo-se a lavagem apenas com água em fluxo ascensional, por a 7 minutos. A Figura 16 ilustra um filtro sendo lavado com ar e água simultaneamente. A água para lavagem no sentido ascensional pode vir de reservatório elevado, por bombeamento direto ou dos demais filtros em operação. A altura do reservatório deve ser suficiente para vencer as perdas de carga em tubulações e acessórios, fundo do filtro, camada de pedregulho, meio filtrante expandido e altura da água sobre a crista das calhas coletoras de água de lavagem. 15

16 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Figura 16: Lavagem de filtro com ar e água simultaneamente (Di Bernardo e Dantas, 005). A NBR 1.16 estabelece as seguintes condições para lavagem dos filtros: 1 o ) A vazão de água de lavagem em contracorrente deve promover a expansão do leito filtrante de 0% a 0%; o ) A vazão de água de lavagem deve ser previamente ajustada, em cada filtro, por elemento diferencial de pressão, que pode ser uma válvula; o ) A lavagem de filtro de fluxo descendente deve ser complementada por agitação auxiliar do material filtrante; 4 o ) Em estações com capacidade até m /dia, a agitação pode ser feita manualmente com rastelo, ou com jato de água; 5 o ) Em estações com capacidade superior a m /dia, a agitação deve ser feita hidraulicamente, na camada superficial do filtro, ou mediante a introdução de ar comprimido a partir do fundo; 6 o ) A água de lavagem deve ficar em reservatório com capacidade mínima para lavagem de dois filtros; 7 o ) No dimensionamento do reservatório, o tempo mínimo de lavagem deve ser de 10 minutos e a velocidade de lavagem é a determinada para atingir expansão do leito filtrante de 0% a 0%, não devendo ser inferior a 60 cm/min. A água de lavagem pode vir de reservatório elevado situado em cota suficiente para garantir a lavagem em contracorrente; 8 o ) A vazão do de recalque de água para o reservatório deve ser capaz de enchê-lo em 60 minutos. 9 o ) Em caso de lavagem por bombeamento direto, as bombas devem apresentar curva característica que permita o ajuste da vazão de água de lavagem. 10 o ) A lavagem superficial pode ser feita por meio de um dos seguintes dispositivos: 16

17 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 a) torniquetes dispostos de modo a cobrir o máximo de área filtrante; a pressão de trabalho deve ser no mínimo de 0, MPa e a vazão de 0 L/min x m ; b) bocais fixos dotados de orifícios, instalados com espaçamento entre 60 cm e 75 cm; o número e o diâmetro dos orifícios devem ser estabelecidos de modo que deles resultem a velocidade mínima de,0 m/s, a vazão entre 80 e 160 L/min x m, e os bocais instalados a uma distância entre 5 cm e 10 cm da superfície do leito expandido; c) tubos horizontais espaçados de 0,80 m a 1,0 m, com perfurações separadas no sentido do comprimento de, no máximo, 0 cm; a velocidade, a vazão nos orifícios e a distância dos tubos acima da superfície do leito filtrante devem ser estabelecidas conforme descrito em b Calhas de coleta de água de lavagem A água de lavagem é coletada em calhas que descarregam em canal receptor no qual se encontra instalada uma comporta de descarga. As calhas são dimensionadas de acordo com a Equação 11. Q 1, b (11) 1,5 h o Sendo: Q = vazão (m /s); b = largura da calha (m); h o = altura do nível máximo de água na calha. A Figura 17 ilustra esquemas de calhas e uma foto de calhas dispostas em filtro. Mínimo 1,0m Figura 17: Ilustração de calhas coletoras de águas de lavagem (Di Bernardo e Dantas, 005). De acordo com a NBR 116, as calhas de coleta de água de lavagem devem ter o fundo localizado acima e próximo do leito filtrante expandido. O espaçamento entre as bordas das calhas deve ser no mínimo de 1,0 m e no máximo igual a seis vezes a altura livre de água acima do leito expandido, não devendo, entretanto, ser superior a,0 m Velocidade mínima de fluidização e retrolavagem Estas equações encontram-se apresentadas no manuscrito sobre perda de carga, fazendo referência ao número de Galileu (Ga). 17

18 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 v,7 0,5 mf,7 0,0408 Ga (1) deq deq l s l g Ga deq (1) v retro = 1,v m (14) A altura e a porosidade do leito expandido são dadas pelas Equações 15 e 16. L E (1 F) LF (15) (1 ) E LF E 1 (1 F) (16) L E Exemplo Calcular a velocidade mínima de fluidização e de retrolavagem de um filtro de areia (ρ =.650 kg.m - ). Considerar temperatura da água como 0 o C. O diâmetro de peneira que deixa passar 90% em massa dos grãos é 1,15 mm. Solução: Número de Galileu: Ga g (1,1510 ) (9,81) (998,) ( ,) (1,00510 ) l s l deq = Velocidade mínima de fluidificação (V mf ): v mf vmf d eq 1, , 1,1510,7 0,0408 Ga 0,5,7 d eq 0,5,7 1,00510,7 0, , 1,1510 Fazendo-se a velocidade de retro-lavagem igual a 1, v mf, tem-se: v retro = 1, * 0,65 m/min = 0,85 m/min. 0,0109m/s=0,65 m/min MÉTODOS DE OPERAÇÃO DE FILTROS RÁPIDOS DE FLUXO DESCENDENTE A operação de filtros rápidos descendentes é feita através do controle sobre duas variáveis, a taxa de filtração e a perda de carga total. Desta forma, a operação do filtro pode ocorrer de quatro formas distintas: 1 o ) Taxa de filtração constante e perda de carga variável; o ) Taxa de filtração constante e perda de carga constante; o ) Taxa de filtração variável e perda de carga constante; 4 o ) Taxa de filtração variável e perda de carga variável. 18

19 IPH 0058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 O sistema com taxa de filtração e perdas de carga variáveis é conhecido pela denominação de taxa declinante. A forma de operação deste sistema é simples, pois dispensa o uso de controladores de nível de água no filtro e de vazão. Os filtros funcionam com o princípio de vasos comunicantes. A entrada de água nos filtros se dá abaixo do nível de água. À medida que a perda de carga aumenta devido à retenção de partículas no meio filtrante, o nível de água aumenta. A entrada submersa de água assegura que a taxa de filtração será declinante. Outro filtro, funcionando em paralelo, com menor perda de carga e nível de água receberá maior vazão. A cota do vertedor de água filtrada deverá estar acima do topo do leito filtrante para evitar pressão negativa no filtro. A Figura 18 mostra o perfil de um filtro de taxa de filtração e perdas de carga variáveis. Figura 18: Sistema de filtração com taxa declinante (Fonte: Libânio, 005). REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 116: projeto de estação de tratamento de água para abastecimento público. Rio de Janeiro, 199. BERNARDO, L.; DANTAS, A.D.B. Métodos e Técnicas de Tratamento de Água. Vol. 1. ª ed. São Carlos, SP: RIMa, 005. LIBÂNIO, M. Fundamentos de qualidade e tratamento de água. Campinas: Átomo, 005. RICHTER, C.A. Água. Métodos e Tecnologia de Tratamento. São Paulo: Blücher, 009. TOBIASON, J. E.; CLEASBY, J. L.; LOGSDON, G. S.; O MELIA, C. R. Granular media filtration. In: EDZWALD, J. K. (Ed.). Water quality and treatment: a handbook on drinking water. Denver, CO: American Water Works Association / McGraw-Hill cap. 10, p VALENCIA, J. A. Teoria, diseño y control de los procesos de clarificación del agua. Lima: CEPIS, 197. VIANNA, M.R. Hidráulica Aplicada às Estações de Tratamento de Água. 4ª ed. Belo Horizonte: Imprimatur,