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IPH 02058: Tratamento de Água e Esgoto, Capítulo 7 Prof. Gino Gehling

1

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

Instituto de Pesquisas Hidráulicas

Departamento de Obras Hidráulicas

IPH 02058: 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

02050 da Engenharia Civil. O mesmo recebeu ajustes de formatação ao padrão

da disciplina IPH 02058 (Tratamento de Água e Esgoto), oferecida pela

primeira vez à Engenharia Hídrica no primeiro semestre de 2016.

Maio de 2017


2

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, 1973).

7.1. MECANISMOS DE FILTRAÇÃO

A remoção de partículas presentes na água pelo filtro ocorre através de duas etapas

complementares, transporte e aderência de partículas.


3

7.1.1. 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 2 m possam ser removidas em filtros com tamanho de poros de 100

a 200 m.

A Figura 2 ilustra os diferentes mecanismos de transporte de partículas até os grãos do meio

filtrante.

Figura 2: Mecanismos de transporte de partículas da água aos grãos do meio filtrante.

7.1.2. Aderência das partículas aos grãos

A aderência das partículas aos grãos se dá através de três mecanismos:


4

Forças de Van der Waals: são forças de atração que ocorrem quando dois objetos se

aproximam, conforme a Equação 1.

212 r

dkF

p

a

(1)

Sendo:

k = constante de atração de Van der Waals;

dp = 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 3 mostra um esquema deste mecanismo de

aderência.

Figura 3: Mecanismo de aderência por pontes qu ímicas em meio granular (Fonte:Arboleda,

1973).

7.2. 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 12216 (ABNT, 1992) 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


5

Filtro de camada dupla de areia e antracito:

Camada de areia



- Coeficiente de uniformidade: 1,4 a 1,6

Camada de antracito



- Coeficiente de uniformidade: menor que 1,4

Tamanho efetivo (d10): 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 d60 e d10, sendo d60 o tamanho

dos grãos abaixo do qual ficam 60% da massa do material granular.

C.U. = d60 / d10 (2)

7.3. CAMADA SUPORTE

A espessura da camada suporte depende do tipo de leito filtrante e do sistema de coleta de

água filtrada. A NBR 12216 estabelece as seguintes exigências para a camada suporte do leito

filtrante:

1o) Devem ser de seixos rolados;

2o) A espessura deve ser maior ou igual ao dobro da distância entre bocais do sistema de

coleta, mas nunca inferior a 25 cm;

3o) A granulometria deve ser decrescente no sentido ascendente;

4o) 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;

5o) Cada estrato deve ser formado por seixos de tamanho máximo superior ou igual ao

dobro do tamanho dos menores;

6o) Os seixos maiores de um estrato devem ser iguais ou inferiores aos menores do

estrato situado imediatamente abaixo;

7o) 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;

8o) 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.


6

Figura 4: Exemplo de camada suporte convencional (Fonte: Di Bernardo e Dantas, 2005)

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 (2) 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, 2005).


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, 2005)

Figura 7: Ilustração de bocais especiais (Fonte: Di Bernardo e Dantas, 2005)

Fundo falso com viga em V invertido (californiana): este tipo de sistema de drenagem

é ilustrado na Figura 8.


8

Figura 8: Coleta de água filtrada através de vigas na forma de V invertido

(Fonte: Di Bernardo e Dantas, 2005)

Blocos distribuidores: são blocos de cerâmica ou polietileno dispostos sob a camada

suporte de seixo Figura 9:

Figura 9: Blocos cerâmicos (Fonte: Arboleda, 1973).


9

7.5. 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 12216 estabelece que as máximas taxas de filtração em filtros

de camada simples e dupla são, respectivamente, 180 e 360 m3/m

2dia. 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, 1973).

7.6. 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, 2005).


10

7.6.1. 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 3.

2

3

211

180

Dv

gL

h

(3)

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-2

, ou 1,003.10-3

Pa.s)

ψ = coeficiente de esfericidade (adimensional)

g = aceleração da gravidade (9,81 m.s-2

)

ϵ=

D = diâmetro médio dos grãos na camada (m).

A Equação 3 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 (3)

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.

n

1i2

i

i

23

2

D

x11v

g180

L

h (4)

Sendo: xi = fração, em peso, do material retido em duas peneiras consecutivas. O valor de Di é

dado pela Equação 5.

kji DDD (5)

Sendo: Dj e Dk os tamanhos de duas peneiras consecutivas nas quais se insere Di.

Di = Deq = diâmetro médio do intervalo.

Para o caso de leito não estratificado e com diversos diâmetros, cada fração em peso, de

diâmetro Di do meio filtrante, contribui para a perda de carga com sua fração. A Equação 6 é

usada neste caso.

n

1i

2

i

i

23

2

D

x11v

g180

L

h (6)

As variáveis foram previamente definidas no material onde se apresenta o desenvolvimento

destas equações.


11

Exemplo (Di Bernardo e Dantas, 2005)

Calcular a perda de carga em leito filtrante de areia, limpo, para a taxa de aplicação hidráulica

(taxa de filtração) de 120 m3/m

2dia. Considere os seguintes dados: T = 20

oC, 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 12.

Figura 12: Teste granulométrico para exemplo (Di Bernardo e Dantas, 2005).

Solução

Preparar a tabela a seguir, calculando Deq e Xi a partir da Figura 12.

Subcamada Tamanho dos

grãos (mm)

Deq

(mm) Xi Xi/Deq Xi/(Deq)

2

Mínimo Máximo (103/m) (10

4/m

2)

1 0,42 0,59 0,498 0,1 0,201 4,04

2 0,59 0,71 0,647 0,1 0,155 23,9

3 0,71 0,84 0,772 0,1 0,129 16,8

4 084 1,00 0,917 0,4 0,436 47,6

5 1,00 1,19 1,091 0,25 0,229 21,0

6 1,19 1,41 1,295 0,05 0,039 3,0

Ʃ 1,189 152,6

A perda de carga em leito estratificado é calculada substituindo-se os valores na Equação (4).

m

ms

dia

mdiamm

sm

mkg

msN

L

h344.0

86400

1106,152

80,0

1

40,0

40,01120

81,92,998

10005,1180

2

4

23

2

2

3

23

23

Para L = 0,7 m, a perda de carga no leito estratificado será 0,344 m/m x 0,7m = 0,241 m

A perda de carga em leito não estratificado é calculada substituindo-se os valores na Equação

(6).


12

mm

s

dia

mdiamm

sm

mkg

msN

L

h

319,0

400.86

110189,1

80,0

1

40,0

40,01120

81,92,998

10005,1180

23

23

2

2

3

23

23

Para h = 0,7m, a perda de carga no leito não estratificado será 0,319m/m x 0,7m = 0,223 m.

7.6.2. 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 13, que mostra a perda de carga em um

filtro.

Figura 13: Perda de carga em um filtro (Fonte: Arboleda).

No plano Z-Z da figura, a pressão será:

PZ = PX + x – h (7)

PZ = PX + (x – h) (8)

No plano B-B da figura, a pressão será:

P = PX (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 (PX + 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

Obs: Px é a pressão na

superfície da areia, causada

pela coluna líquida sobre a

areia.


13

qualquer gás que se encontra dissolvida na água é proporcional a pressão na interface ar-água

Equação 10.

Cequil = KHPg ... (10)

Sendo:

Cequil = concentração de equilíbrio do gás na água;

KH = Constante de Henry para o gás;

Pg = 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 PX na

Equação 8, maior a chance de se ter pressões negativas. Por isto, de acordo com Arboleda

(1973), 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+2; t= 0 + 3; 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 12216 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.

7.7. Lavagem dos filtros

Nesta seção serão abordados critérios operacionais e detalhes construtivos relativos a filtros

para o tratamento de água.


14

7.7.1. Critérios estabelecidos para determinar a necessidade de lavagem

A lavagem dos filtros é realizada quando ocorre um dos seguintes três critérios: (Tobiason et

al., 2011).

1o) A perda de carga no filtro aumenta até atingir o limite, normalmente entre 2,4 e 3,0

metros de coluna de água;

2o) A qualidade do filtrado apresenta degradação atingindo um limite máximo de

turbidez;

3o) 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., 2011)

7.7.2 Métodos de lavagem

A Tabela 1 apresenta os métodos de lavagem e suas aplicações aos diferentes meios

filtrantes.


15

Tabela 1: Métodos de lavagem de filtros (Di Bernardo e Dantas, 2005)

Método de lavagem Meio filtrante

Lavagem somente com água, no sentido ascensional* Areia convencional e me estações

pequenas

Lavagem auxiliar superficial com tubulação fixa ou

com torniquetes hidráulicos e lavagem simultânea (ou

não) com água no sentido longitudinal

Areia convencional e em estações

com operação qualificada

Lavagem auxiliar sub-superficial com tubulação fixa

ou com torniquetes hidráulicos e lavagem simultânea

(ou não) com água no sentido longitudinal

Antracito e areia e em estações com

operação qualificada

Insuflamento com ar, seguida da lavagem com água no

sentido ascensional

Antracito e areia ou areia

praticamente uniforme e em

estações com operação qualificada

Insuflamento de ar e introdução simultânea de água no

sentido ascensional

Antracito e areia ou areia

praticamente uniforme e em

estações com operação qualificada

* Método mais usual no Brasil.

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 2 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 3 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 2 a 5

minutos, seguindo-se a lavagem apenas com água em fluxo ascensional, por 3 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.


16

Figura 16: Lavagem de filtro com ar e água simultaneamente (Di Bernardo e Dantas, 2005).

A NBR 12.216 estabelece as seguintes condições para lavagem dos filtros:

1o) A vazão de água de lavagem em contracorrente deve promover a expansão do leito

filtrante de 20% a 30%;

2o) A vazão de água de lavagem deve ser previamente ajustada, em cada filtro, por

elemento diferencial de pressão, que pode ser uma válvula;

3o) A lavagem de filtro de fluxo descendente deve ser complementada por agitação

auxiliar do material filtrante;

4o) Em estações com capacidade até 10.000 m

3/dia, a agitação pode ser feita

manualmente com rastelo, ou com jato de água;

5o) Em estações com capacidade superior a 10.000 m

3/dia, a agitação deve ser feita

hidraulicamente, na camada superficial do filtro, ou mediante a introdução de ar

comprimido a partir do fundo;

6o) A água de lavagem deve ficar em reservatório com capacidade mínima para lavagem

de dois filtros;

7o) 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 20% a 30%, 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;

8o) A vazão do de recalque de água para o reservatório deve ser capaz de enchê-lo em

60 minutos.

9o) Em caso de lavagem por bombeamento direto, as bombas devem apresentar curva

característica que permita o ajuste da vazão de água de lavagem.

10o) A lavagem superficial pode ser feita por meio de um dos seguintes dispositivos:


17

a) torniquetes dispostos de modo a cobrir o máximo de área filtrante; a pressão de

trabalho deve ser no mínimo de 0,3 MPa e a vazão de 20 L/min x m2;

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 3,0 m/s, a vazão entre 80 e 160 L/min x m2, 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, 20 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.

7.7.3 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.

5,1

ohb3,1Q (11)

Sendo:

Q = vazão (m3/s); b = largura da calha (m);

ho = altura do nível máximo de água na calha.

A Figura 17 ilustra esquemas de calhas e uma foto de calhas dispostas em filtro.

Figura 17: Ilustração de calhas coletoras de águas de lavagem (Di Bernardo e Dantas, 2005).

De acordo com a NBR 12216, 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 3,0 m.

7.7.4 Velocidade mínima de fluidização e retrolavagem

Estas equações encontram-se apresentadas no manuscrito sobre perda de carga, fazendo

referência ao número de Galileu (Ga).

Mínimo 1,0m


18

eq

5,02

eq

mfd

7,33Ga0408,07,33

dv

(12)

2

3

gdGa lsl

eq

(13)

vretro = 1,3vm (14)

A altura e a porosidade do leito expandido são dadas pelas Equações 15 e 16.

)1(

)1(LL

E

FFE

(15)

)1(L

L1 F

E

FE (16)

Exemplo

Calcular a velocidade mínima de fluidização e de retrolavagem de um filtro de areia (ρ =

2.650 kg.m-3

). Considerar temperatura da água como 20oC. O diâmetro de peneira que deixa

passar 90% em massa dos grãos é 1,15 mm.

Solução:

Número de Galileu:

2

lsl3

eq

gdGa

= 356.24

)10005,1(

)2,998650.2()2,998()81,9()1015,1(23

33

Velocidade mínima de fluidificação (Vmf):

eq

5,02

eq

mfd

7,33Ga0408,07,33

dv

3

35,02

3

3

1015,12,998

10005,17,33356.240408,07,33

1015,12,998

10005,1mfv 0,0109m/s=0,65 m/min.

Fazendo-se a velocidade de retro-lavagem igual a 1,3 vmf, tem-se:

vretro = 1,3 * 0,65 m/min = 0,85 m/min.

7.8. 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:

1o) Taxa de filtração constante e perda de carga variável;

2o) Taxa de filtração constante e perda de carga constante;

3o) Taxa de filtração variável e perda de carga constante;

4o) Taxa de filtração variável e perda de carga variável.


19

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, 2005).

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul Instituto de ...avasan.com.br/pdf/cap7_agua_filtros.pdf · A NBR 12216 estabelece que as máximas taxas de filtração em filtros de camada