FILTRAÇÃO LENTA

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Tratamento de Água
Professor: Marcelo Jacomini Moreira da Silva
Filtração Lenta
Mecanismos de Filtração
Mecanismos de Filtração
O regime de escoamento é laminar, e envolve os 
mecanismos:
� Ação de superfície
É o efeito físico de coar e ocorre no topo e 
camadas iniciais.
� Ação de profundidade
Ocorre na profundidade do leito filtrante e 
envolve mecanismos de transporte.
Mecanismos de Transporte
� Ação de profundidade, tem efeito devido a:
� Sedimentação
� Interceptação
� Difusão
� Forças hidrodinâmicas
� Impacto Inercial
Mecanismos de 
Adesão de Impurezas 
ao Meio Filtrante
� Forças de van der Waals
� Forças eletrostáticas
� Pontes Químicas
Calha coletora de água de lavagem
Leito Filtrante
Camada suporte
Fundo falso
Fundo verdadeiro 
Água de lavagem
Água filtrada
Características do Meio Filtrante
Características do Meio Filtrante
� Granulometria:
� A partir da curva de distribuição granulométrica são 
definidos os parâmetros que caracterizam o meio filtrante:
� Tamanho do maior e menor grão;
� Tamanho efetivo: D10 que corresponde ao tamanho para o 
qual se obtém 10 % (em peso) do material que passa;
� Coeficiente de Desuniformidade (CD = D60/D10);
Características do Meio Filtrante
Diâmetro
P
o
r
c
e
n
t
a
g
e
m
 
q
u
e
 
p
a
s
s
a
 
(
%
)
d10 d60dmenor grão dmaior grão
10
60
d
d
CU =
Características do Meio Filtrante
� Coeficiente de esfericidade
� Porosidade (� = volume vazios / volume total meio 
filtrante);
� Solubilidade em ácido clorídrico e hidróxido de sódio;
� Massa específica (ρ - kg/m3)
Meio Filtrante d10 (mm) C.U. Altura (m) 
CAMADA ÚNICA 
Areia 0,45-0,55 <1,6 0,60-0,80 
Areia 0,80-1,20 <1,5 1,20-1,80 
Antracito 1,1-1,5 <1,5 1,20-1,80 
AREIA-ANTRACITO 
Areia 0,45-0,55 <1,6 0,15-0,30 
Antracito 0,90-1,10 <1,8 0,30-0,60 
AREIA-ANTRACITO-GARNET 
Areia 0,45-0,55 <1,6 0,15-0,30 
Antracito 0,90-1,10 <1,8 0,30-0,60 
Garnet 0,20-0,30 ------ 0,10-0,15 
 
Camada Suporte
A camada suporte (número de sub-camadas e
diâmetros extremos dos grãos dos seixos
rolados que a constituem) depende:
– Do material filtrante a ser colocado sobre esta;
– Do método de lavagem do filtro;
– Do fundo falso sobre o qual se apóia.
A altura mínima do fundo deve ser maior que 0,5m
Camada Suporte
� Cada camada componente do meio suporte deve 
ser a mais uniforme possível. dmax/dmín = 2;
� O diâmetro do menor grão da camada inferior do 
meio suporte deve ser cerca de 2 a 3 vezes o 
diâmetro do orifício do sistema de drenagem;
� O diâmetro do menor grão da camada superior 
do meio suporte deve ser cerca de 4 a 4,5 vezes 
o valor do diâmetro efetivo do material filtrante
Fundo dos filtros
1. Bocais;
2. Blocos;
3. Tubulações perfuradas;
4. Vigas pré-fabricadas
Filtração Lenta
Apresenta taxa de filtração de duzentas vezes
menor que na filtração rápida.
A água pode demorar 2 ou mais horas da entrada à
saída.
Durante a passagem pelo meio filtrante, o contato
entre as impurezas e os grãos do meio filtrante, com
retenção de parte delas, principalmente em até 40 cm
de profundidade
Resulta em várias ações distintas: transporte,
aderência e atividade biológica.
Mecanismos da Filtração Lenta
Ação física de coar, a sedimentação, difusão, impacto
inercial, interceptação e ação hidrodinâmica.
Após algum tempo de operação, outros passam a
dominar, especialmente após a formação de uma
camada biológica no topo do meio filtrante,
denominada superfície de coesão ou
“Schmutzdecke”.
Importância do Schmutzdecke
A atividade biológica é considerada a ação mais
importante que ocorre na filtração lenta,
Camada biológica constituída de partículas inertes,
de matéria orgânica e de uma grande variedade de
organismos (bactérias, algas, protozoários,
metazoários, etc).
A formação do “Schmutzdecke” no topo da areia
pode levar dias ou até semanas, tempo denominado
de período de amadurecimento de um filtro lento.
Importância do Schmutzdecke
FIGURA 4 -Filtro lento (bairro Ana Benta – Capão Bonito SP) ETA
construída em 1992, ocupa uma área de 66 m² com
capacidade de tratar 1,5 L/s de água.
Processo de Filtração Lenta em Grande Escala
FIGURA 5 - Entrada de água no filtro lento
(bairro Ana Benta – Capão Bonito SP)
Processo de Filtração Lenta em Grande Escala
Dimensionamento
Definição da Taxa de Filtração: 2 a 6 m3/m2.dia
O filtro pode operar com taxa constante ou taxa declinante.
� =
�
�. � + �
Sendo:
A= área do filtro necessária (m2)
Q= vazão média diária do projeto (m3/dia)
t= taxa de filtração (m/h)
a= numero de horas por dia de filtração normal à taxa t (h/d)
b= 0,5 se o período de taxa declinante for de 8h consecutivas
b= 0,7 se o período de taxa declinante for de 16h consecutivas
b= 0 se não for utilizada a taxa declinante.
Dimensionamento
Número de unidades de filtração
	 = 0,051. ��,�
Sendo:
N= número de filtros ≥ 2
Q= vazão média diária do projeto (m3/dia)
Sendo recomendado que o filtro tenha
dimensões L x 2L
Dimensionamento
Dimensionamento
Especificação do Meio Filtrante:
A remoção de impurezas ocorre até 40 cm de
profundidade
Espessura recomendada: 40 cm até 0,90 m
Diâmetro efetivo: 0,25 a 0,35mm
Coeficiente de Desuniformidade: < 3
Tamanho máximo de grão de areia 1 mm
Dimensionamento
Recomendação para Camada Suporte:
Subcamada Espessura (cm) Tamanho (mm)
1 5 a 10 1,4 a 3,2
2 5 a 10 3,2 a 6,4
3 5 a 10 6,4 a 12,7
4 5 a 10 12,7 a 19,0
5 10 a 15 19,0 a 31,0
Dimensionamento
Sistema de Drenagem
Dimensionamento
Sistema de Drenagem
Máx. velocidade no tubo principal e laterais de 0,3m/s
Espaçamento das laterais= 2,50m a 3,50m
Diâmetro dos buracos nas laterais= 3mm
Espaçamento dos buracos nas laterais = 0,15m
Dimensões de Drenos para Filtros Lentos segundo 
Hazen-Williams
Diâmetro da 
tubulação 
(mm)
Área máxima drenada por 1 tubo (m2) em função da taxa de filtração 
(m3/m2dia)
2,80 3,75 4,70 5,60 7,50
Tubulação lateral
50 7,4 6,5 6,0 5,5 4,9
75 16,8 14,9 13,7 12,8 11,4
100 31,1 26,8 24,6 22,8 20,3
125 48,2 42,8 39,1 36,3 32,0
150 69,7 62,3 56,8 53,0 46,5
Tubulação Principal
250 455 280 250 230 205
300 320 400 360 335 300
450 1040 930 840 770 690
600 1960 1650 1500 1390 1230
750 2930 2580 2355 2180 1925
Dimensionamento
Altura total do filtro
Exemplo
Dimensionar um sistema de filtração 
lenta, com taxa declinante, que opera 
20horas por dia, para atender uma 
comunidade de 200 habitantes onde o 
consumo per capita é de 120 L/dia