Filtração 20 de Março de 2007.

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1 Filtração 20 de Março de 2007

2 Filtração e Meios de Filtração
Recordando o que acontecia em laboratório, a filtração era um processo em que materiais sólidos dispersos num líquido eram separados desse líquido que atravessava um meio filtrante (por exemplo, papel ou placa porosa) em que as partículas de sólido não conseguiam passar. Mesmo em experiências laboratoriais simples facilmente se observava a formação por cima do filtro duma camada de material aglomerado (“bolo”) que passava a funcionar como meio de filtração.

3 Filtração em Tratamentos de Águas
A filtração serve para remover partículas sólidas existentes na água bem como sólidos formados nos processos de tratamento como oxidação e coagulação. Diversos meios de filtração podem ser utilizados (separadamente ou em misturas): areia antracite moída terra de diatomáceas perlite carvão pulverizado ou granulado

4 Generalidades e Princípios Teóricos
A filtração começou por ser uma arte (mais do que uma ciência). Há dificuldades em estabelecer uma teoria geral devido à diversidade de características dos materiais que se pretende separar e das situações em que essa separação vai ser feita. Por exemplo, já se referiu a formação do “bolo” que rapidamente passa a servir de meio de filtração. Também interessa ter em conta a diferença de pressão entre as duas faces do meio filtrante e que pode ser apenas a pressão hidrostática.

5 Tratamento Quantitativo (1de2)
A velocidade de filtração pode ser expressa pela equação: V = volume de líquido A = área de filtração t = tempo  = viscosidade p = pressão W = massa de sólido acumulado no filtro  = resistência específica do “bolo”:  = ´ ps 0 < s < 1 mas geralmente 0,1< s < 0,8 r = resistência do filtro.

6 Tratamento Quantitativo (2de2)
Após a resistência do filtro r ser desprezável em relação à do “bolo” vamos considerar duas situações extremas: - Partículas rígidas (s=0)   = ´ ps = ´ e verifica-se que, neste caso, a velocidade de filtração é directamente proporcional à pressão. - Partículas muito deformáveis (s=1) =´ ps= ´p Neste caso, a velocidade de filtração não vai depender da pressão.

7 Pré-tratamentos da Água para Facilitar a Filtração
Facilitar a remoção de sólidos por filtração Adição de coagulantes – já se referiu que podiam ser necessários vários tratamentos (coagulação/floculação) destinados a promover a aglomeração de partículas que, de outro modo, atravessariam os filtros devido às suas pequenas dimensões. Melhorar as condições diminuindo a resistência à filtração Adição prévia de auxiliares de filtração rígidos (diatomite, perlite) que permitem modificar as características do “bolo” formado sobre os filtros o que pode facilitar a filtração.

8 Esquema dum Filtro de Areia
Os filtros mais usados em ETAs têm leitos de areia e/ou antracite e têm a forma de tanques abertos de grandes dimensões tal como se representa na figura: Entradas da água e ar e saída da água de lavagem do filtro Entrada da água e saída da água filtrada

9 Lavagem dos Filtros (1 de 2)
Há necessidade de lavagem devido à formação duma camada de material (”bolo” ) à superfície do filtro que vai dificultando a filtração. Uma possibilidade seria parar a filtração e retirar mecanicamente o material acumulado. A lavagem dos filtros de areia é geralmente feita por fluxo de água em sentido contrário que separa por elutriação as partículas depositadas que na sua maioria serão de hidróxido de alumínio ou de ferro (usados como coagulantes) e que são pouco densas comparadas com a areia ou antracite.

10 Lavagem dos Filtros (2 de 2)
Na Europa, é corrente proceder simultaneamente a uma injecção de ar durante a lavagem, o que ajuda a fluidizar e agitar o leito de areia e, uma vez que se formam bolhas de ar, pode também ocorrer um processo de separação por flutuação o que ajuda a arrastar o material que se pretende separar. Tanto a areia como a antracite são mais densas que os precipitados de hidróxidos de alumínio que se pretende eliminar pelo que a lavagem dos filtros é feita num tempo relativamente curto.

11 Separação por Flutuação
Neste processo de separação, é injectado ar num tanque e as bolhas de ar podem aderir à superfície das partículas de sólidos que assim ficam a flutuar (no “espumato”) e se separam facilmente. Em contrapartida, as partículas que não ficam a flutuar vão localizar-se no fundo do tanque. Em outras aplicações da flutuação, há tratamentos de superfície que vão condicionar a aderência (ou não) de bolhas de ar à superfície das partículas sólidas e são aqui referidos apenas para apontar factores que podem condicionar esta operação.

12 Considerações Finais A filtação foi aqui abordada no sentido de se eliminarem partículas em suspensão na água e que, na forma de turvação ou de partículas individualizadas, seriam do desagrado do consumidor. A filtração pode contibuir significativamente para a eliminação de microrganismos. Finalmente deve referir-se a nanofiltração em que novos materiais de membranas permitem até a redução de dureza da água por filtração.