Classificação com relação à taxa de filtração

O emprego de filtros de camada única de areia com taxa constante de cerca de120 m3/m2/dia era a concepção usual no Brasil até a década de sessenta. Com desenvolvimento de pesquisas em outros países conseguiu-se aumentar as taxas de filtração, chegando até 360 m3/m2/dia, através do emprego de filtros de dupla camada (areia e antracito). Atualmente, tem sido possível operar filtros com taxas de filtração da ordem de 400 m3/m2/dia a 600 m3/m2/dia, desde que se considere o aumento da granulometria e espessura do leito filtrante.

3.6.3.1 Filtros lentos

O filtro lento é um filtro de areia operado a taxas de filtração muito baixas, sem o uso de coagulação no pré-tratamento. A granulometria da areia é um tanto menor que a usada em filtro rápido, e isto, mais a baixa taxa de filtração, faz com que os sólidos sejam removidos quase que totalmente em uma fina camada no topo do leito de areia. Os mecanismos de remoção são físicos e biológicos. Durante a operação do filtro, uma camada biologicamente ativa (schmutzdecke) formada no topo do leito filtrante auxilia a filtração. Esta camada é formada nos primeiros 10 a 20 dias de operação e é constituída por bactérias, fungos, protozoários, rotíferos, e uma variedade de larvas de insetos aquáticos. À medida que aumenta a idade do schmutzdecke, mais algas tendem a se desenvolver e maiores organismos aquáticos podem estar presentes. À medida que a água passa através do schmutzdecke, as impurezas são retidas na matriz mucilaginosa e o matéria orgânica dissolvida é adsorvida e metabolizada pelas bactérias, fungos e protozoários. A água produzida a partir de filtro lento bem operado pode ser de excelente qualidade, com 90-99% redução bacteriana.

Os filtros lentos de areia requerem, relativamente, baixos níveis de turbidez para operar de forma eficiente. Durante o verão e quando a água bruta apresenta-se

turva, a colmatação dos filtros ocorre mais rapidamente e o pré-tratamento é recomendado.

Ao contrário de outras tecnologias de filtração da água que produzem água sob demanda, filtros lentos produzem água a uma lenta e constante vazão e são normalmente armazenadas em um para o pico de utilização. Esta lenta taxa é necessária para o desenvolvimento dos processos biológicos no filtro.

À medida que requerem pouca ou nenhuma energia mecânica, produtos químicos ou partes substituíveis, e que exigem treinamento mínimo de operador e apenas manutenção periódica, são muitas vezes uma tecnologia apropriada para áreas pobres e isoladas. Segundo a Organização Mundial da Saúde, sob circunstâncias apropriadas, a filtração lenta pode ser não só a mais barata e mais simples, mas também o mais eficiente método de tratamento da água.

3.6.3.2 Filtros rápidos

A filtração rápida consiste da passagem de água pré-tratada através de um leito granular a altas taxas. O fluxo através do leito é, usualmente, descendente, porém já foi relatado o uso de fluxo ascendente. Pode se usar filtros por gravidade ou por pressão, embora este último apresente algumas restrições quando do uso de fontes de águas de qualidade ruim. Durante a operação, os sólidos são removidos da água e acumulados dentro dos vazios e no topo na superfície do leito filtrante. Este entupimento leva a um aumento gradual de perda de carga se a taxa de escoamento for mantida. Após um período de operação (ciclo do filtro ou carreira de filtração), o filtro rápido é lavado por retro lavagem, que envolve a inversão da direção da água e adição de ar comprimido. Durante a retro lavagem, o leito é fluidificado e cuidados devem ser tomados para não haver perdas de material com o descarte da água de lavagem.

A interrupção da carreira de filtração para lavagem é indicada por um dos seguintes critérios, o que ocorrer primeiro:

• Quando a perda de carga através do leito atingir o limite disponível ou um limite inferior estabelecido;

• Quando a qualidade do filtrado começar a se deteriorar ou atingir um limite estabelecido;

• O tempo limite máximo tenha sido obtido (usualmente 3 ou 4 dias)

Os materiais filtrantes comumente utilizados em filtros rápidos são areia, carvão antracito, carvão ativado granular (CAG), e garnet ou ilmenita. Normalmente, se usa ou uma camada simples, ou dupla, ou tripla.

A qualidade da água filtrada é ruim no início da carreira de filtração e também pode se deteriorar próximo ao final do ciclo se o mesmo for prolongado por um período de tempo suficiente.

O pré-tratamento adequado e contínuo é essencial para a produção de um filtrado de qualidade. Qualquer problema no pré-tratamento resultará em imediata deterioração da qualidade do filtrado. Esta situação é mais crítica na filtração direta devido ao curto período de detenção à frente dos filtros.

Diferentemente dos filtros lentos, os filtros rápidos de areia tem pouco efeito sobre o gosto, odor e impurezas dissolvidas a menos que seja adicionado carvão ativado ao filtro. Apresenta como vantagens o fato de trabalhar com maior vazão do que um filtro lento de areia, requerer área relativamente pequena e ser menos sensível a alterações na qualidade da água bruta. Suas desvantagens residem no fato de exigir maior manutenção do que um filtro lento e geralmente exige bombeamento mecânico da água e do ar, pelo menos para retro lavagem, ser, geralmente ineficaz contra gosto e odor, produzir grandes quantidades de lodo para disposição e requerer altos investimentos em reagentes de floculação. Também, as altas taxas de fluxo dificultam a formação da camada schmutzdecke, portanto, pouca biodegradação ocorre nestes filtros. Assim, apresenta maior contagem bacteriana na água filtrada. Isso aumenta a necessidade de desinfecção antes da distribuição.