ETA Filtração

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SANEAMENTO 
SAA - SISTEMA DE 
ABASTECIMENTO 
DE ÁGUA 
AULA 13 
FABIANA F JUSTINO 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE 
ÁGUA 
• Filtração 
FILTRAÇÃO 
SANEAMENTO 
SAA – SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
 OBJETIVO: Remoção de partículas em suspensão que não foram retidas 
na decantação e dos microrganismos que a elas estiverem associadas. 
SANEAMENTO 
SAA – SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO 
Para remoção das partículas 
em suspensão de águas de 
baixa turbidez, com unidade 
de coagulação, e filtração. 
Aplicável a praticamente todo 
o tipo de água, com unidades 
de floculação, decantação ou 
flotação e filtração. 
 FILTRAÇÃO DIRETA 
• Filtros lentos - predominantemente 
biológicos - Baixa taxa de filtração: 
 águas brutas de excelente qualidade 
físico-química; 
 requer grandes áreas; 
Necessita de amadurecimento da 
camada filtrante biológica. 
• Filtros rápidos - predominantemente 
físico-quimicos - Alta taxa de filtração: 
 mais utilizados; 
 águas com baixo teor de turbidez; 
 normalmente precedido por processo 
de coagulação. 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - TIPOS 
 FILTRAÇÃO DIRETA - Filtros lentos 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - TIPOS 
 FILTRAÇÃO : QUANTO AO SENTIDO DO FLUXO 
• Filtração de fluxo descendentes 
 Baixa taxa de filtração (filtros lentos) 
 Alta taxa de filtração (filtros rápidos) 
a) de camada simples 
b) de camadas múltiplas: duplos (areia e antracito) 
• Filtração de fluxo ascendente 
 Baixa taxa de filtração (filtros lentos) 
 Alta taxa de filtração (filtros rápidos) 
a) ou clarificadores de contato 
b) ou filtros russos 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - TIPOS 
Entrada 
Saída 
Entrada 
Saída 
 FILTROS RÁPIDOS DE FLUXO DESCENDENTE 
• Mais utilizados; 
• Composto pelo leito filtrante, camada suporte, fundo falso, calhas 
coletoras. 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - TIPOS 
Entrada 
Saída 
 FILTROS RÁPIDOS DE FLUXO ASCENDENTE 
• Composto pelo leito filtrante, camada suporte, fundo falso e calhas 
coletoras; 
• Estudos vem sendo desenvolvidos sobre a camada filtrante e de 
suporte: camada espessa de areia (2m) colocada sobre camada suporte 
de seixos rolados (60cm); 
• Problemas deste tipo de unidade: 
Calha coletora – água de lavagem e água filtrada; 
Água tratada na superfície facilitando contaminação; 
Não indicado para águas com alto teor de sólidos. 
 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - TIPOS 
Entrada 
Saída 
 FILTROS RÁPIDOS DE FLUXO ASCENDENTE 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - TIPOS 
SANEAMENTO 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
 FILTROS RÁPIDOS DE FLUXO ASCENDENTE 
FILTRAÇÃO - TIPOS 
SANEAMENTO 
SAA – SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - COMPONENTES 
FILTROS RÁPIDOS DE FLUXO DESCENDENTE 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - COMPONENTES 
 LEITO FILTRANTE 
• Local onde ocorre efetivamente a filtração do 
tratamento; 
• Filtro Lento – areia. 
• Filtros Rápidos – antracito e areia estratificados; 
• Areia: 
Obtidas em rios ou lagos ou mesmo em praias de 
água salgada; 
Deve ser limpa, sem barro, matéria orgânica; 
Peso específico da areia = 2,6 g/cm3. 
• Antracito: carvão mineral 
Massa específica de 1,4 a 1,6 g/cm3, inferior à da 
areia  os grãos podem ser maiores que da areia; 
Fica sobre a areia  taxas de filtragem superiores 
Teste: HCL a 40% 
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FILTRAÇÃO – COMPONENTES - LEITO FILTRANTE 
 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - COMPONENTES 
 CAMADA SUPORTE 
• Seixos rolados colocados em camadas sucessivas 
umas sobre as outras - Material distribuído em 
estratos com granulometria decrescente no 
sentido ascendente, espessura de cada estrato 
igual ou superior a duas vezes e meia a dimensão 
característica dos seixos maiores que o 
constituem, não inferior, porém, a 5 cm; 
• Transição entre leito filtrante e fundo falso; 
• Espessura mínima igual ou superior a 2 x a 
distância entre os bocais do fundo do filtro, porém 
não inferior a 25cm; 
• Pode ser recomendada pelo fabricante do fundo 
falso; 
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FILTRAÇÃO - COMPONENTES 
 CAMADA SUPORTE 
Bocais 
• Estrutura dotada de orifícios , através dos 
quais é estabelecida a comunicação entre o 
leito filtrante e a região sob o fundo falso; 
• No caso de fluxo ascendente o fundo falso, 
tanto na filtração como na lavagem, distribui 
uniformente no leito filtrante a água 
coagulada ou a água de lavagem; 
• Neste caso, o fundo falso estará sempre cheio 
de água coagulada possibilitando 
entupimentos, portanto deve-se ter um 
cuidado especial na escolha do tipo do fundo 
e seu acesso para manutenção e limpeza. 
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FILTRAÇÃO - COMPONENTES 
 FUNDOS FALSOS 
• Bocais – fabricados de porcelana 
ou plástico. 
 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - COMPONENTES 
 FUNDOS PATENTEADOS 
• Blocos – marca Leopold fabricados 
em cerâmica ou plástico 
Para fluxo ascendente 
• Tubulações perfuradas 
 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - COMPONENTES 
 FUNDOS PATENTEADOS 
• Vigas Pré-Fabricadas – vigas 
californianas - em concreto 
armado – moldadas em loco. 
Para fluxo ascendente 
 DISPOSIÇÃO DA NORMA: 
• Para filtros lentos: a taxa de filtração a ser adotada deve ser determinada 
por experiências em filtros piloto, em período superior ao necessário para 
a ocorrência de todas as variações da qualidade da água. 
Não sendo possível realizar essas experiências, a taxa de filtração não 
deve ser superior a 6m3/m2.dia 
• Para filtros rápidos: a taxa de filtração a ser adotada é determinada por 
meio de filtro piloto operado com água a ser filtrada, com camada filtrante 
igual a dos filtros a serem construídos. 
Não sendo possível proceder a experiências em filtro piloto, as taxas 
máximas são as seguintes: 
a) filtro de camada simples: 180m3/m2.dia 
b) filtro de camada dupla: 360m3/m2.dia 
A taxa máxima para filtros de fluxo ascendente é fixada em 
120m3/m2.dia. 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - NBR- 12216 
Uma estação de tratamento de água tem quaro filtros, de leito 
filtrante simples de areia, com as seguintes dimensões em planta: 
• Comprimento = 2,50m 
• Largura = 1,00m 
Deseja-se ampliar sua capacidade, que passará a tratar 40l/s. 
 
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FILTROS - EXERCÍCIO 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
 a) Os leitos de areia comportam está nova vazão? 
 b) Caso negativo se eu passar os filtros para tipo duplo de areia e 
antracito eles terão condições de suportar esta nova vazão? 
SOLUÇÃO 
a) Os leitos de areia comportamestá nova vazão? 
A nova vazão em metros m3/dia será: Q = 40 L/s x 86,4 = 3456m3/d 
A área filtrante dos quatro filtros é: A = 4 x 2,5 x 1,0 = 10m2 
A taxa de filtração será: va = Q/A = 3465/ 10 = 346,5 m3/m2.dia 
• Valor superior ao máximo permitido para filtro de camada simples de 
areia = 180m3/m2.dia; 
• Valor inferior ao máximo permitido para filtro de camada dupla de 
areia e antracito = 360m3/m2.dia. 
 
 
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FILTROS- EXERCÍCIO 
 
O novo filtro será composto de camada dupla de areia e 
antracito 
 CONCEITOS 
• Perda de Carga  redução da eficiência da filtração 
 A medida das partículas são depositadas no meio filtrante reduz o 
aporte de partículas e aumenta a perda de carga, diminuindo a taxa 
de filtração; 
 Em um certo ponto (capacidade limite ou colmatação do meio) não 
ocorre a filtração; 
 Neste ponto é necessário a lavagem (ou retrolavagem) dos filtros  
Um volume específico de água é lançado no filtro em fluxo contrário, 
removendo as partículas aderidas no leito filtrante, esse volume é 
descartado; 
• Carreira de filtração  período decorrente entre duas lavagens 
sucessivas do mesmo filtro, filtros eficientes possuem menor carreira 
de filtração. 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO – Perda de carga 
 PERDA DE CARGA NO LEITO FILTRANTE 
• Considerando as velocidades de aproximação da NBR 12216 se fazem 
no regime laminar e aplicando a lei de Darcy: 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO – Perda de carga 
• K varia com o tempo, estando o 
filtro limpo seu valor é mínimo. 
 PERDA DE CARGA TOTAL - A perda de carga total no filtro pode ser 
expressa: 
 hf = hl + ht 
Onde: hl = perdas laminares (ocorrem no leito filtrante); 
 ht = perdas turbulentas (ocorrem no fundo falso e nas canalizações 
adjacentes ao filtro. 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO – Perda de carga 
• A determinação das perdas de carga no fundo falso é específico para 
cada tipo de fundo. 
• As perdas distríbuídas e localizadas nas canalizões seguem as fórmulas 
de escoamento em conduto forçado. 
 HIDRÁULICA DA OPERAÇÃO DE FILTROS DE FLUXO DESCENDENTE 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO – Perda de carga 
• É possível operar um filtro de quatro formas: 
a) perda de carga total constante e velocidade de aproximação variável; 
b) perda de carga total constante e velocidade de aproximação 
constante; 
c) perda de carga total variável e velocidade de aproximação constante; 
d) perda de carga total variável e velocidade de aproximação variável. 
 HIDRÁULICA DA OPERAÇÃO DE FILTROS DE FLUXO ASCENDENTE 
• Pode ser implantado segundo duas concepções básicas: 
a) filtros de taxa constante e carga variável; 
b) filros de taxa e carga variáveis; 
 FILTROS LENTOS 
• Remoção com auxílio de enxada de sua camada superficial (2,5cm); 
• Intervalo médio entre limpeza de 25 dias, podendo variar de 7 a 90 dias 
dependendo da instalação. 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
Filtro lento de fluxo ascendente: lavagem do leito filtrante 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
O volume de água acumulado sobre o leito 
filtrante permite a limpeza de grande parte do 
volume sólido retido 
 FILTROS RÁPIDOS – NBR 12216 
• Água em contracorrente com velocidade para fluidificar o leito 
filtrante; 
• Velocidade entre 0,60 a 1m/min; 
• Tempo de lavagem igual a 10 min, para filtração ascendente esse 
tempo é de 15min; 
• Expansão do leito de 20% a 30%; 
• Água de lavagem proveniente de reservatório com volume para fazer a 
lavagem de 2 filtros, sendo que o mesmo deve encher no máximo em 
60 min; 
• Filtros autolaváveis; 
• Lavagem auxiliar com ar. 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
SANEAMENTO 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
Filros de fluxo descendente: lavagem via 
reservatório, por gravidade 
Filtros de fluxo descendente: lavagem via 
reservatório, por bombeamento 
SANEAMENTO 
SAA – SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
Sistema autolavável de filtros: operação normal do sistema 
SANEAMENTO 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
Sistema autolavável de filtros: lavagem de um filtro 
FILTRO COM LAVAGEM AUXILIAR - AR 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
 CALHAS COLETORAS 
• Coletam e encaminham as águas de lavagem para a drenagem sd ETA; 
• Devem ser projetadas e distribuídas sobre o leito filtrante de forma, 
juntamente com a ação do fundo falso, assegurar a coleta da água de 
lavagem do leito filtrante do modo mais uniforme possível. 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
Calhas coletoras de água de lavagem: seções transversais 
 CALHAS COLETORAS 
• De modo geral, aplicam-se a essas calhas as recomendações a seguir: 
 O espaçamento entre suas bordas deve ser no mínimo de 1 metro e 
no máximo igual a 6 vezes a altura livre da` água acima do leito 
expandido, não devendo ser, entretanto, superior a 3 metros. 
 A seção transversal das calhas deve ser simétrica em relação ao plano 
longitudinal que passa por seu eixo. A parte inferior e de ter 
inclinação no sentido longitudinal e transversal, de modo a evitar o 
depósito de material. 
 Filtro com uma dimensão em planta igual ou inferior a 3 m pode ter a 
água de lavagem diretamente descarregada em canal lateral, 
perpendicular a essa dimensão. 
SANEAMENTO 
SAA – SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
 CALHAS COLETORAS 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
Calhas coletoras de água de lavagem: 
disposição sobre o leito filtrante 
Escola americana: Várias calhas Escola européia: vertedor lateral 
Vertedor lateral: injetor de água 
 CALHAS COLETORAS 
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ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
Calhas coletoras de água de lavagem Canal vertedor coletor de água de lavagem 
ÁGUA DE LAVAGEM - INÍCIO 
SANEAMENTO 
SAA – SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
FILTRAÇÃO - LAVAGEM E LIMPEZA 
ÁGUA DE LAVAGEM - FINAL 
Um filtro rápido de fluxo descendente, de leito simples de areia, 
tem as seguintes dimensões em planta: 
• Comprimento = 6,0m 
• Largura = 3,0m 
 
SANEAMENTO 
SAA – SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
FILTROS - EXERCÍCIO 
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA 
 a) Qual será o volume mínimo de água para lavagem que deverá ser 
previsto? 
 
 
 
 
 
Assim sendo, obtém-se: V= v ascensional x A x tempo de lavagem. 
V = 0,6 x 6 x 3 x 10 = 108m3 
Como é necessário garantir a lavagem de 2 filtros consecutivos o 
volume do reservatório de lavagem será: 
V = 108 x 2 = 216m3. 
SANEAMENTO 
SAA –SISTEMA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA 
FILTROS- EXERCÍCIO 
 
O volume de água para lavagem pode ser estimado 
admitindo que, para lavá-lo será necessário introduzir água 
para lavagem com velocidade ascensional de 0,6 m/min, 
durante 10 min. 
SOLUÇÃO