Unidade IV - Sistemas de ltração

Prévia do material em texto

Tratamento de Água
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof. Dr. Fernando Freitas de Oliveira 
Revisão Textual:
Profa. Ms. Luciene Oliveira da Costa Santos
Sistemas de filtração 
• Os filtros e o processo de filtração
• Fenômenos da filtração em meio filtrante granular
• Mecanismos de transporte
• Características dos filtros de areia
• Filtros lentos de areia
• Filtros rápidos de areia
• Outros filtros granulares
• Outros meios filtrantes
 · Obter conhecimento acerca dos fenômenos que envolvem o processo 
de filtração, bem como os tipos de filtros e os procedimentos de 
dimensionamento e operação do sistemas de filtração.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Sistemas de fi ltração
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja uma maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas: 
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como o seu “momento do estudo”.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo.
No material de cada Unidade, há leituras indicadas. Entre elas: artigos científicos, livros, vídeos e 
sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você também 
encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão sua 
interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados.
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discussão, 
pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o contato 
com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar, lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Sistemas de filtração 
Contextualização
Sabemos que o solo é constituído principalmente por material mineral fragmenta-
do, ou seja, por grãos de rocha. Esses grãos agregados constituem um meio poroso 
capaz de reter materiais sólidos suspensos em uma fase líquida. Desta forma, pode-
mos dizer que o solo é um grande filtro capaz de tratar a água que percola através 
dele. Muitos seres vivos como bactérias e fungos estão presentes no solo, por isso, 
além da capacidade de retenção de partículas entre os grão, o solo também tem 
propriedades de filtração biológica, fazendo a reciclagem de muitos nutrientes e até 
mesmo a degradação de poluentes.
A partir de algum momento na história, a percepção de que o solo atuava como 
um filtro permitiu que o homem utilizasse um meio filtrante com características 
semelhantes para tratar a sua água. Foi assim que surgiram os filtros de areia, os 
quais, de acordo com os registros históricos, já eram utilizados por civilizações 
ancestrais, no Egito, na China e na Índia.
Até hoje, a purificação de água por filtros de areia é bastante utilizada. Como no 
tratamento convencional, após as etapas de coagulação, floculação e decantação.
Com o desenvolvimento tecnológico surgiram outros sistemas de filtração, com 
uma maior capacidade de retenção de partículas e mais compactos do que os filtros 
de areia. Temos como exemplo as membranas filtrantes, construídas a partir de 
materiais poliméricos e aplicadas tanto no tratamento de água como no de efluentes. 
São consideradas as tecnologias mais promissoras no ramo de tratamento de água, 
com um crescimento ano a ano de sua aplicação, principalmente nas áreas de 
abastecimento industrial e urbano.
8
9
Os fi ltros e o processo de fi ltração
A filtração consiste no processo em que sólidos em suspensão são separados 
de um líquido principalmente pelo processo de retenção de partículas, através de 
uma barreira porosa denominada meio filtrante (Figura 1). A água obtida após 
passagem pelo meio filtrante com a retenção de partículas suspensas recebe o 
nome de filtrado.
Diversos materiais podem ser utilizados como meio filtrante. A areia é o mais 
utilizado, seguido do carvão antracito e carvão ativado. Todos esses materiais 
constituem os chamados meios filtrantes granulares, basicamente compostos por 
grãos de algum material.
Os filtros granulares podem operar com fluxo de água ascendente (com a água 
atravessando o meio filtrante de baixo para cima) ou com fluxo de água descendente 
(com a água atravessando o meio filtrante de cima para baixo).
Na figura 1, é apresentada uma representação esquemática de um filtro de areia 
de filtração descendente, com suas respectivas vazões de entrada de água e saída 
de filtrado, bem como sua área de filtração, que consiste na área de superfície do 
meio filtrante. 
A
Qe Qe - Vazão da água de entrada 
Qf - Vazão do �ltrado
A - Área de �ltração
- Sentido da �ltração
- Meio �ltrante
Qf
Figura 1. Esquema de um fi ltro de areia de fl uxo descendente
Fonte: Adaptado de Huisman e Wood, 1974
Para um bom funcionamento de um filtro, é necessário ajustar a sua taxa de 
filtração (TF), que é determinada pela relação entre a vazão de água filtrada e a 
área de filtração (Qf/A), que pode ser dada nas unidades de medida: l/m
2/h, m3/
m2/h, ou m3/m2/d. Em relação à taxa de filtração, cada tipo de filtro possui sua 
faixa ótima de operação.
Por exemplo, se um determinado filtro de areia possui uma área de 10m2, e sua 
vazão é mantida em 1000 l/h, então temos este filtro operando em uma taxa de 
filtração de 100 l/m2/h:
9
UNIDADE Sistemas de filtração 
TF = = = 100 l/m2/hQf 1000
A 10
Se esse mesmo filtro com 10m2 de área possui uma faixa ótima de operação 
entre 100 e 400 l/m2/h, e se quer ajustá-lo à sua capacidade máxima de filtração, 
dentro da faixa ótima, deve ser mantida uma vazão de filtrado de 4000 l/h:
Qf = TF x A = 400 x 10 = 4.000 l/h
Ao se aplicar uma vazão de filtrado de 4.000 l/h em um filtro com 10m2 de área, 
passarão por cada metro quadrado de meio filtrante 400 litros de água a cada hora.
Fenômenos da filtração em meio 
filtrante granular
A filtração consiste em um processo complexo que depende de um grande número 
de variáveis, incluindo a taxa de filtração, as características do meio filtrante, a concen-
tração de sólidos em suspensão e as características destes sólidos.
Em meio granular, a filtração é governada principalmente por fenômenos físicos 
e hidráulicos que geram transporte e aderência das partículas em suspensão. 
Os mecanismos de aderência também podem ser influenciados por fenômenos 
químicos, como a formação de pontes químicas entre as partículas suspensas 
e os grãos do meio filtrante, ou por fenômenos físico-químicos como as forças 
eletrostáticas e de Van der Waals. 
Devemos considerar também os fatores biológicos que influenciam a filtração, 
uma vez que os microrganismos que se desenvolvem aderidos ao meio filtrante, 
além de auxiliarem na remoção de sólidos em suspensão, também são capazes de 
remover substâncias dissolvidas.
Os principais mecanismos atuantes no processo de filtração são os mecanismos 
de transporte e mecanismos de aderência:
Mecanismos de transporte
Consiste no carreamento de partículas, que é influenciado pela taxa de filtração, 
pelas características do meio filtrante (como espessura, porosidade, diâmetro e 
forma dos grãos) e pela temperatura, que, por sua vez, influenciaa viscosidade 
do líquido.
Os principais mecanismos de transporte que atuam na retenção de partículas 
em filtros são:
10
11
 · Coagem ou ação de coar: ao passar pelo filtro, a água flui por espaços 
intersticiais formados entre os grãos do meio filtrante. Dependendo do 
tamanho e forma do grão esses espaços podem ser maiores ou menores. 
À medida que a água atravessa o meio filtrante, as partículas menores que 
esses espaços passam e as maiores ficam retidas (Figura 2). É comum que, 
ao longo de um período de operação pelo acúmulo de partículas, os espaços 
intersticiais fiquem menores, aumentando a capacidade de filtração. Caso 
ocorra demasiada obstrução dos espaços pelos quais a água flui, o filtro 
pode entupir, e esse processo recebe o nome de colmatação. 
Figura 2
Fonte: Libâno, 2010
 · Sedimentação: ocorre com partículas suspensas com densidade superior 
à densidade da água, que depositam sobre o meio filtrante. Podendo 
ocorrer no topo ou no interior do material granular. Baixas taxas de 
filtração podem favorecer a sedimentação de partículas.
 · Interceptação: este processo pode ocorrer com o choque das partículas 
carreadas pela água com os grãos do meio filtrante, que gera posteriormente 
a deposição destas partículas sobre o grão. O deslocamento de partículas 
em uma linha de fluxo tangencial próxima à superfície dos grãos pode 
favorecer este mecanismo (Veja na figura 5).
 · Difusão: a difusão decorre do movimento aleatório das moléculas de 
água, que é transferido para as partículas em suspensão de dimensões 
inferiores a 1 µm. Este movimento difusivo é denominado movimento 
Browniano (movimentação errática de partículas suspensas em um gás ou 
líquido pela colisão de átomos e moléculas. Recebeu este nome devido ao 
seu descobridor, o botânico inglês Robert Brown). Esta movimentação da 
partícula pode fazer com que ela desvie da linha de fluxo com posterior 
aderência ao grão do meio filtrante.
11
UNIDADE Sistemas de filtração 
Importante!
O escoamento de um fluido pode ser do tipo turbulento, (quando as partículas se movem 
em trajetórias irregulares, geralmente ocorrendo em altas velocidades e em líquidos 
com baixa viscosidade), ou do tipo laminar (quando não há turbulência, ou seja, as 
partículas de um fluido movem-se em trajetórias retilíneas, ocorrendo geralmente em 
baixas velocidades e em fluidos com alta viscosidade).
Importante!
Turbulento
Laminar
Figura 3. Fluxo Laminar e turbulento
O fluxo turbulento dificulta o assentamento de partículas em uma superfície. 
Porém, através dos pequenos espaços intersticiais ou poros de um meio filtrante, o 
fluxo tende a ser laminar. Sendo que, para se determinar se um fluxo é laminar ou 
turbulento, em um meio filtrante, utiliza-se o número de Blake (B), uma adaptação 
do número de Reynolds (RICHTER, 2009):
B =
d . V 
6 (1-Ɛ) v
Onde:
d = diâmetro dos grãos (cm)
V = velocidade ou taxa de filtração (cm/s)
v = coeficiente de viscosidade cinemática (cm2/s)
Ɛ = porosidade
No exemplo dado por Richter (2009), um filtro de areia com diâmetro dos grãos = 
1,1mm; porosidade Ɛ = 0,42; trabalhando com uma taxa de 180 m3/m2/d. (0,21 cm/s) 
e à temperatura de 20°C (v = 0,01 cm2/s) resulta no seguinte número de Blake:
B = = 0,66
0,11 x 0,21
6 (1-0,42) x 0,01
12
13
O fluxo é laminar quando o número de Blake é menor que 10.
 · Forças hidrodinâmicas: uma partícula que passa de um fluxo turbulento 
para um fluxo laminar, viajando em um fluxo tangencial em relação a um 
grão do meio filtrante é empurrada para regiões de velocidades mais baixas, 
o que facilita sua deposição na superfície do grão (Veja na figura 5).
 · Impacto Inercial: durante o processo de filtração, a inércia e as forças 
centrífugas atuam nas partículas carreadas pela água, fazendo com que 
elas saiam das linhas de fluxo e depositem entre os grãos (Figura 4).
Figura 4. A representação esquemática demonstra como a inércia 
e forças centrífugas atuam sobre uma partícula
Fonte: Adaptado de HUISMAN e WOOD, 1974
Figura 5. Principais mecanismos de transporte atuantes no processo de fi ltração
Fonte: Libâno, 2010
13
UNIDADE Sistemas de filtração 
 · Mecanismos de aderência: a retenção de partículas em meio filtrante 
vai além dos mecanismos de transporte. Existem também mecanismos 
que contribuem com a aderência das partículas às superfícies dos grãos. 
Os principais mecanismos de aderência atuantes na filtração são:
 · Forças de Van der Waals: as forças de Van der Waals constituem forças 
de atração, que podem existir entre átomos ou moléculas com cargas 
opostas, neutras ou com a mesma carga. Porém, o campo de atuação 
destas forças se limita a distâncias muito curtas, em escalas manométricas. 
Dessa forma, a adesão de partículas ao meio filtrante pode aumentar 
com a redução da distância entre as mesmas e os grãos. É importante 
ressaltar que as forças de Van der Waals independem do valor de pH do 
meio aquoso.
As forças de Van der Waals constituem forças de atração entre moléculas que desempenham 
importante papel na adsorção de partículas a uma superfície imersa em um líquido. 
Informações mais detalhadas sobre as forças intermoleculares, que incluem as interações 
entre dipolos permanentes (forças de Keesom), dipolo permanente - dipolo induzido (forças 
de Debye) e interações de dispersão com dipolos instantâneos (forças de London), podem 
ser encontrados no artigo Interações Intermoleculares (ROCHA, 2001).
https://goo.gl/L11Qat
Ex
pl
or
 · Forças eletrostáticas: superfícies imersas e partículas dispersas em meio 
aquoso apresentam cargas positivas ou negativas. As forças eletrostáticas 
referem-se às forças de atração (entre cargas opostas) e repulsão (entre 
cargas iguais).
Diferentemente das forças de Van der Waals, que são universais e atuam entre 
todas as moléculas, as forças eletrostáticas dependem da presença de íons na 
fase líquida, no caso, a água. Por exemplo, a presença de sais na água tende a 
diminuir as forças de repulsão entre uma partícula e uma superfície, que pode 
ser um grão do meio filtrante. Dessa forma, na água do mar a adsorção de 
partículas em uma superfície pode ser intensificada.
A areia e o antracito, mais comumente empregados no tratamento de água, 
apresentam carga elétrica predominantemente negativa. Assim, ocorre predomi-
nantemente a atração de partículas com carga positivas ao meio filtrante. Como 
vimos anteriormente, a ação do coagulante no tratamento convencional de água 
proporciona neutralização de cargas, permitindo a aproximação das partículas 
para a formação de flocos, o que auxilia na remoção de partículas coloidais de 
carga negativa. Essas partículas são mais facilmente removidas à medida que os 
grãos do meio filtrante são recobertos pelos flocos ali depositados.
14
15
Pontes Químicas
Algumas partículas suspensas na água possuem cadeias poliméricas que perma-
necem estendidas em relação à superfície da partícula. Essas cadeias constituem 
prolongamentos que permitem a adsorção em outras partículas ou em grãos do 
meio filtrante, constituindo pontes químicas. 
O uso de compostos orgânicos naturais ou sintéticos com cadeias poliméricas 
(polímeros) vêm sendo utilizados como um auxiliar da filtração aumentando a 
capacidade de aderência de partículas no meio filtrante.
Características dos fi ltros de areia
Os filtros de areia são tradicionalmente classificados em lentos e rápidos, de 
acordo com a taxa de filtração com que trabalham, com método de limpeza utilizado 
para recuperação quando ocorre a colmatação e com o tamanho do grão do meio 
filtrante empregado. 
Como o meio filtrante é o elemento principal em um filtro de areia, deve-se dar 
grande atenção para a escolha do material que será utilizado para sua construção, 
como o tipo de areia e a granulometria.
O tamanho efetivo dos grãos (D10) é determinado peneirando uma amostra 
de areia após a pesagem do volume total de amostras. São geralmente utilizadas 
peneiras com aberturas de 0.25, 0.33, 0.50, 0.71, 1.00, 1.41e 1.68 mm 
(RICHTER, 2009) ou aberturas aproximadas. A porcentagem da areia em relação à 
massa medida que passou por cada peneira e os valores das aberturas são utilizados 
para a construção de uma curva granulométrica, conforme exemplo apresentado 
na Figura 6. O valor do tamanho efetivo do grão corresponde à abertura da peneira 
que retém 10% da massa total granular.
Granulometria da areia
0
0
25
50
75
100
0,2 0,4 0,5 0,8 1
Tamanho da abertura da peneira (mm)
Po
rce
nt
ag
em
 de
 ar
eia
 qu
e p
as
so
u n
as
 p
en
eir
as
(%
)
10
d10
Figura 6. Exemplo de uma curva granulométrica para determinação 
do tamanho efetivo dos grãos de uma amostra de areia.
Fonte: Adaptado de De Oliveira, 2013
15
UNIDADE Sistemas de filtração 
A relação entre o tamanho efetivo d10 e d60 (tamanho da abertura da peneira o 
qual fica retido 60% da massa granular), definem o coeficiente de uniformidade (U):
U =
d10
d60
Na realidade, este é um coeficiente de “desuniformidade” pois aumenta nume-
ricamente conforme aumenta a não uniformidade da areia. Desta forma, valores 
menores de U são preferíveis para a filtração.
Os filtros de areia devem contar com uma camada de drenagem e uma camada 
de separação que impede com que o meio filtrante seja perdido ou removido com 
a passagem da água. Geralmente essas camadas são construídas com matérias 
granular de granulometria maior em relação ao meio filtrante, ou com materiais 
sintéticos como alguns tipos de mantas poliméricas.
Q
Q
Camada de areia
Camada de separação
Camada de drenagem
Figura 7. Posicionamento das camadas de separação e drenagem 
sob o meio filtrante em um filtro de areia de fluxo descendente.
Fonte: Adaptado de De Oliveira, 2013
Filtros lentos de areia
Os filtros lentos constituem a primeira técnica de filtração utilizada no abastecimento 
público. O meio filtrante deve ser construído com areia que apresente tamanho efetivo 
dos grãos na faixa entre 0,15 e 0,35mm e coeficiente de uniformidade < 3, sendo 
que a altura da coluna de areia pode variar entre 0,3 a 1,5 m. É recomendado que 
estes filtros seja operados em uma taxa de filtração entre 0.1 e 0.4 m3/m2/h. A menos 
que a água a ser tratada apresente altos valores de turbidez, este tipo de filtro pode 
operar com estas taxas de filtração sem grandes perdas de carga durante semanas ou 
até meses. Para o uso contínuo de filtros lentos de areia a água de alimentação deve 
apresentar preferencialmente uma turbidez inferior a 5 UNT.
A limpeza do sistema de filtração lenta é feita por remoção manual ou mecânica 
da camada superficial do meio filtrante, onde se acumulam as impurezas.
16
17
A aplicação de filtros lentos de areia no tratamento de água pode apresentar as 
seguintes vantagens e desvantagens:
Vantagens
 · Possuem uma alta capacidade de retenção de partículas, devido à granulo-
metria fina do meio filtrante;
 · Dispensam a utilização de coagulantes e agentes químicos de limpeza;
 · A filtração é realizada por gravidade e não necessitam de grandes quantidades 
de energia elétrica;
 · Além da retenção física de partículas, também possuem capacidade de remoção 
da matéria orgânica biodegradável e outros nutrientes pela filtração biológica.
Desvantagens
 · Como operam com baixas taxas de filtração, quando se quer obter uma alta 
vazão de água filtrada, é necessário haver também uma grande área de filtração. 
Dessa forma, estes sistemas requerem espaços físicos significativamente maiores 
do que as demais técnicas.
 · O procedimento de limpeza é demorado e trabalhoso;
 · Para que o filtro passe a realizar a filtração biológica, é necessário um período 
de maturação do filtro que pode levar algumas semanas.
A filtração biológica ocorre por meio de microrganismos que se estabelecem na 
superfície do meio filtrante, formando um biofilme, que consiste em uma camada 
biologicamente ativa formada por bactérias, protozoários e algas que atuam, 
principalmente removendo substâncias dissolvidas na água, que são consumidas 
por estes microrganismos. Em filtros lentos, esta camada de biofilme, que também 
acumula grande parte das partículas, recebe o nome de schmutzdecke, que em 
alemão quer dizer “camada de sujeira”.
Figura 8
Fonte: Libâno, 2010
17
UNIDADE Sistemas de filtração 
Filtros rápidos de areia
Os filtros rápidos operam com taxas até 40 vezes maiores do que as taxas empre-
gadas em filtros lentos e podem ser operados tanto por gravidade como pressurizados 
por bombas. O meio filtrante de filtros rápidos é caracterizado pelo tamanho efetivo 
do grão maior que 0.4mm. Recomenda-se um coeficiente de uniformidade < 1,5 e a 
coluna de areia é geralmente construída com alturas entre 0,5 e 1m. Nestes sistemas, 
a taxa de filtração recomendada é na faixa entre 4 e 20 m3/m2/h. 
Geralmente em ETAs, a filtração em filtros rápidos é precedida de coagulação e 
floculação. E em níveis elevados de material sólido na água, também é recomendada 
uma etapa prévia de decantação.
Assim como os filtros lentos, os filtros rápidos de areia apresentam vantagens e 
desvantagens que consistem em:
Vantagens
 · Operam com taxas de filtração mais elevadas, o que resulta em uma maior 
produção de água filtrada;
 · São mais compactos, ocupando uma menor área em relação aos filtros lentos 
de areia;
 · São recuperados do entupimento com o emprego de retrolavagens (aplicação 
de um fluxo inverso de água limpa para remoção de material aderido) que 
consiste em uma operação rápida.
Desvantagens
 · A maioria opera com reagentes químicos, que representam um custo 
adicional e riscos ambientais;
 · As retrolavagens geram a água de lavagem de filtros, que necessitam 
tratamento e disposição final;
 · Em relação aos filtros lentos, possuem capacidades inferiores, tanto para 
retenção física de partículas como para filtração biológica.
Tabela 1. Características dos filtros lentos e rápidos
Item Filtros lentos Filtros rápidos
Taxa de filtração 0.1-0.4 m3/m2/h 4-20 m3/m2/h
Profundidade do meio filtrante 0.3-1.5 m 0.5-1m
Tamanho efetivo do grão 0.15-0.35mm > 0.4mm
Coeficiente de uniformidade < 3 < 1.5
Duração da carreira de filtração entre limpezas 20 – 60 dias 1 – 3 dias
Penetração da matéria em suspensão no meio filtrante Superficial Profunda
Método de limpeza Raspagem da camada superficial
Contracorrente de água 
(retrolavagem) ou ar
Quantidade de água utilizada para lavar o filtro (% da água tratada) 0.2-0.6% 1-6%
Pré-tratamento Pré-filtros Coagulação/floculação/ decantação ou flotação
Fonte: modificado de Richter (2009).
18
19
Importante!
As referências mais remotas do emprego da fi ltração datam do século 10 a. C., na Índia e 
na China, com o uso do material granular do fundo de poços para o tratamento da água. 
Os fi ltros propriamente ditos teriam sido utilizados pela primeira vez em 1685, por ini-
ciativa do médico italiano Lucas Antônius Portius, visando preservar a saúde de soldados 
envolvidos na guerra entre Áustria e Turquia. Na França, entre 1760 e 1780, são registra-
dos os primeiros fi ltros domiciliares. Porém, o primeiro sistema utilizado para o abaste-
cimento público foi um fi ltro lento de areia, construído em 1804 pelo engenheiro civil 
John Gibb, na cidade Pailey, Escócia. Após consolidação do emprego de fi ltros de areia 
no Reino Unido, em 1972, a primeira unidade de fi ltração lenta foi instalada na América 
do Norte, no estado de Nova York (LIBÂNIO, 2010). Nos anos 1880, foram introduzidos 
os fi ltros rápidos de areia no EUA e, a partir de 1900, a aplicação destes fi ltros para o 
abastecimento público passou a ser adotada em larga escala, principalmente pela maior 
capacidade de produção de água tratada, ocupando um menor espaço. Embora os fi ltros 
lentos ainda possuam uma maior capacidade de fi ltração física e biológica do que fi ltros 
rápidos e dispensem a utilização de produtos químicos, com o passar dos anos, ocorreu 
um gradativo abandono de sua utilização em sistemas públicos de abastecimento, lugar 
ocupado principalmente pela fi ltraçãorápida.
Nos fi ltros de areia e em outro fi ltros granulares, ainda existe a possibilidade de se utili-
zar a chamada fi ltração em múltiplas etapas (FiME), que consiste em empregar uma 
combinação de diferentes tipos de fi ltros, com a fi nalidade de obter uma separação gra-
dual do material em suspensão presente na água bruta. Podemos citar como exemplo a 
aplicação de fi ltros em série, com a passagem da água bruta inicialmente por pré-fi ltros 
com granulometria grosseira, constituídos por pedregulhos ou cascalhos, seguidos de 
fi ltros rápidos e/ou fi ltros lentos (da maior granulometria para a menor).
Você Sabia?
Outros fi ltros granulares
Os meios filtrantes também podem ser construídos com outros materiais 
granulares como o carvão ativado e o carvão antracito.
O carvão ativado é constituído de carbono puro e os grãos possuem alta 
porosidade, o que confere a este material uma alta capacidade de remoção de 
substâncias dissolvidas, podendo ser aplicado na filtração de água ou de ar. Sua 
ativação é feita por processos químicos (adição de substâncias químicas) e processos 
físicos (oxidação do carvão com baixos teores de oxigênio e queima controlada.
O antracito é um carvão mineral, assim como o carvão ativado, que 
também contém grande porcentagem de carbono em sua composição. Porém, 
diferentemente do carvão ativado, que emprega propriedades químicas para a 
remoção de impurezas, o antracito emprega principalmente propriedades de 
retenção física.
19
UNIDADE Sistemas de filtração 
Alguns filtros podem ser construídos com um meio filtrante de camada dupla, 
constituído por antracito e areia. Nesse caso, a camada de antracito auxilia na 
filtração, diminuindo o efeito gradativo do filtro proporcionando melhores resultados 
na remoção de cor e turbidez.
Outros tipos de materiais granulares também vem sendo empregado na 
construção de filtros para o tratamento de água, como as Zeólitas (do grego 
zeo, pedras; lithos, que fervem), que englobam um grande número de minerais 
naturais e sintéticos (aluminosilicatos hidratados de metais alcalinos ou alcalinos 
terrosos com estrutura cristalina). Dentre suas características, possuem eficiência 
de troca iônica, os grãos têm elevada área superficial e volume de poros, e podem 
ser aplicados na remoção de íons, incluindo metais pesados presentes na água ou 
em efluentes.
Outros meios filtrantes 
Aqui, demos mais atenção aos filtros granulares, porém, existem outros tipos de 
elementos filtrantes constituídos por materiais poliméricos porosos, como os filtros 
de cartucho, as mantas não tecidas e as membranas filtrantes. Devido à grande 
importância atual das membranas no mercado do tratamento de água, daremos a 
esta tecnologia uma atenção especial na próxima unidade.
20
21
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Sites
O uso do carvão ativado no processo de tratamento de água
https://goo.gl/7E036W
Zeólitas, o mineral com passado, presente e futuro
https://goo.gl/SF2QR7
 Livros
Fundamentos de qualidade e tratamento de água
Capítulo 10 - Filtração (páginas 309-384) In: LIBÂNIO, M. Fundamentos de 
qualidade e tratamento de água. 3. ed. Campinas, SP: Editora Átomo, 2010.
 Vídeos
Tratamento de água por filtros lentos
https://youtu.be/2DFB9cd1xxI
 Leitura
Interações Intermoleculares. Cadernos Temáticos de Química Nova na Escola
ROCHA, W. R. Interações Intermoleculares. Cadernos Temáticos de Química Nova na 
Escola, n. 4, 2001.
https://goo.gl/N1EasZ
Amadurecimento de filtros lentos de areia e remoção de microrganismos indicadores de qualidade da água ao 
longo da profundidade do leito: uma avaliação em instalação piloto
BRITO, L. L. A.; CARDOSO, A. B.; SALVADOR, D. P. HELLER, L. Amadurecimento 
de filtros lentos de areia e remoção de microrganismos indicadores de qualidade da 
água ao longo da profundidade do leito: uma avaliação em instalação piloto. Eng. 
Sanit. Ambient., v.10, n.4, 2005.
https://goo.gl/BLBQFA
21
UNIDADE Sistemas de filtração 
Referências
HELLER, L.; DE PÁDUA, V. L. Abastecimento de água para consumo humano. 
Vol. 2. 2. ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2010.
LIBÂNIO, M. Fundamentos de qualidade e tratamento de água. 3. ed. 
Campinas, SP: Editora Átomo, 2010.
MIERZWA, J. C. HESPANHOL, I. Água na Indústria. São Paulo: Oficina de 
Textos, 2005.
RICHTER, C. A.; AZEVEDO NETTO, J. M. Tratamento de água: Tecnologia 
atualizada. São Paulo: Blucher, 1991.
RICHTER, C. A. Água: métodos e tecnologia de tratamento. São Paulo: Blucher, 2009.
ROCHA, W. R. Interações Intermoleculares. Cadernos Temáticos de Química Nova 
na Escola, n. 4, 2001. Disponível em: http://qnesc.sbq.org.br/online/cadernos/04/
interac.pdf
22