Dimensionamento e adaptações do sistema de filtração lenta

Nesta etapa, empregou-se a filtração lenta, o Jar Test foi retirado da bancada e transferido para um suporte com altura de aproximadamente 1,80 m de altura, com objetivo de transferir por gravidade todo o volume líquido (água tratada) para o sistema de filtração lenta. Além disso, foi necessário efetuar algumas adaptações para que a água fosse destinada a dois filtros lentos.

Como cada jarro do agitador Jar test apresenta uma única saída e o sistema de filtração era composto por 2 filtros lentos, foi necessário incluir uma adaptação para ligar as saídas dos jarros e destinar uma única saída para cada filtro. Por isso, as saídas dos jarros foram

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interligadas por tubos flexíveis a uma válvula, para que tivessem uma única saída, (Figura 16), e desta forma direcionados para os filtros lentos. Como haviam seis jarros no equipamento, a cada três jarros foi direcionado para uma saída de válvula, interligados e direcionados a abastecer cada filtro lento.

Figura 16: Válvulas utilizadas para saída de água, para cada 3 jarros em um filtro.

Os filtros lentos foram constituídos com garrafa PET de 2 litros, transparente, facilitando assim a visualização, e tendo em vista que é um material de fácil acesso. Para ser adaptada e convertida a filtro, a garrafa foi recortada na base e sua posição foi invertida. Com o objetivo de suportar as camadas de meio filtrante, uma grelha de PVC de 100 mm foi colada por dentro da garrafa. O filtro de garrafa PET foi montado adotando-se o mesmo diâmetro da garrafa, porém, com altura aproximada de 50 cm. Como não há garrafas de refrigerantes nessa altura foi necessário unir 3 garrafas, utilizando cola de PVC para vedar os orifícios. Cada filtro tinha capacidade para receber um volume de 3 litros (Figura 17).

Os dois filtros lentos foram construídos e operados igualmente, a fim de obter o funcionamento em réplica do sistema. Ambos foram constituídos por um único meio filtrante de 15 cm de espessura, com camadas de nãotecidos sintéticos com gramatura de 500 g.m-2, por se demonstrar eficiente na filtração lenta, segundo pesquisa de SANTOS (2015). A figura 17 apresenta uma imagem do filtro lento com camadas nãotecidos sintéticos.

Válvula com saída única

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Figura 17: Filtro lento de não tecido montado.

O meio filtrante de nãotecido sintético vem sendo empregado com excelentes resultados em trabalhos anteriores do grupo de pesquisa do Laboratório de Saneamento que aplicou-se em tratamentos de água, e por isso, ao invés de complementar a camada superficial dos filtros de areia, passou a empregá-lo como meio filtrante único ao longo da filtração lenta. Esse tipo de meio filtrante apresenta grandes vantagens, principalmente devido a praticidade de limpeza, e no caso desta pesquisa que apresenta filtração em batelada com resultados gerados em 150 minutos, torna-se favorável o seu uso.

A tabela 6 apresenta as especificações do nãotecido sintético utilizado nesta pesquisa.

Tabela 6: Especificações do não tecido sintético utilizado na pesquisa.

Fabricante Ober S/A Indústria e Comércio

Material 100% Poliester

Processo de confecção Agulhado

Gramatura 500 g/m2

Cor Cinza

Massa Específica média 0,196 g/cm3

Espessura 4 mm

15 cm de nãotecido Cerca de 50 cm

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A figura 18 apresenta a imagem de uma camada de nãotecido, recortada com diâmetro de 100 mm, o mesmo diâmetro empregado nos filtros.

Figura 18: Foto do nãotecido sintético utilizado.

Para que a filtração lenta ocorresse adequadamente foi necessário controlar a vazão na saída do sistema e ajustar as conexões, para isso foi incluído um registro de válvula, tipo de aquários, na saída do filtro de garrafa PET.

A válvula reguladora de ar colocada no sistema foi controlada para que a vazão não ultrapassasse o valor de 4 m³ (m².dia). Esse valor selecionado foi baseado no trabalho de Francisco (2012) por estar dentro das recomendações para filtração lenta e por apresentar eficiência na filtração lenta. Tratando-se de filtros com meio filtrante constituído apenas por nãotecidos sintéticos, preocupou-se em manter taxas menores, uma vez que não existiam dados disponíveis para filtros de nãotecidos. A partir da taxa de filtração adotada foi possível obter a vazão selecionada para cada filtro:

53 min 2 81 , 21 31 , 1 0314 , 0 00785 , 0 4 ) ( ) ( 2 3 3 _{m L} h L dia m dia m m F T x A x m Q      (Equação 1) Onde:

• QF = Vazão do sistema de filtração (mL. min-1)

• T= Taxa de filtração (m3_.m-2_.dia-1₎

• A= Área do filtro (m2₎

O valor da vazão foi ajustado periodicamente ao longo da carreira de filtração. Considerando o volume de água disponível para filtração, foi possível através da equação 2, certificar-se do intervalo de tempo da carreira dos filtros, com capacidade de 3 litros.

horas L Q V T h L F FL F 2,29. 31 , 1 0 , 3 _   (Equação 2) Onde:

• TF= Tempo de filtração (horas)

• VFL = Volume filtro lento (L)

• QF= Vazão do sistema de filtração (mL.min-1₎

Entretanto, o intervalo de tempo de filtração foi reduzido de 2,29 horas para 2,20 horas, uma vez que houve a necessidade de realizar duas coletas a mais, e com isso, o volume para filtragem no tempo fixado para monitoramento diminuiu. Realizou-se uma coleta quando as conexões foram abertas para abastecer o filtro, para verificar a qualidade da água após agitação nos jarros e a outra ao final do intervalo de filtração, na entrada do filtro, para comparação com a amostra que havia passado pelo filtro e a que não passou.

Todas as adaptações realizadas para o funcionamento do sistema de tratamento de água, incluindo o Jar Test e os Filtros lentos, podem ser observados na Figura 19 a seguir.

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Figura 19: Sistema completo de tratamento de água Descrição:

1 – Jar Test

2 – Válvula de Distribuição

3 – Tubo flexível para transporte de água aos filtros

4 – Filtro Lento de garrafa PET - Entrada

5 – Suporte para os filtros

6 – Válvula de saída Filtro Lento

7 – Reservatório de Água