estação tratamento agua2

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(Parte 6 de 7)

Turbidez 80 6 68,4

Sólidos suspensos 97 94 93

Sendo que: PFA em série = pré-filtro com escoamento ascendente constituído por três unidades em série PFH em série = pré-filtro com escoamento horizontal constituído por três unidades em série; PFH = pré-filtro com escoamento horizontal.

Tabela 3.6 - Volume total de água requerido para limpeza dos pré-filtros de pedregulho (Galvis et al., 1996).

Volume de água (m3/m2)

Tipo de limpeza PFA em série PFH em série PFH Semanal 0,3 0,6 0,6

Mensal 1,3 1,6 0,9

Volume total (*) 2,2 3,4 2,7 (*) No período de um mês e três semanas

Tabela 3.7 - Tempo requerido para as atividades de limpeza semanal dos pré-filtros de pedregulho (Galvis et al. ,1996).

Tempo requerido para limpeza semanal em homem hora/m2 de filtro

Atividade PFA em série PFH em série PFH Limpeza hidráulica 0,04 0,06 0,03

Operação de reaterro 1,31 2,14 1,36 Tempo para limpeza 1,35 2,20 1,39

Tabela 3.8 - Tempo requerido para as atividades de limpeza mensal dos pré-filtros de pedregulho (Galvis et al., 1996).

Tempo requerido para limpeza mensal em homem hora/m2 de filtro

Atividade PFA em série PFH em série PFH Limpeza hidráulica 1,1 4,6 2,4

Drenagem e 1,0 - - Raspagem 0,7 - - Total de limpezas 2,8 4,6 2,4

Durante a investigação de Galvis et al. (1996), todas as unidades foram operadas com a mesma taxa de filtração (16,8 m/dia) e alimentadas com a mesma água que, durante o período do trabalho, apresentou valores médios (e desvios padrão) de turbidez, sólidos em suspensão e coliformes fecais de, respectivamente, 54 ± 56 uT (sic), 48

±49 mg/L (sic) e 3381 ± 23890 UFC/100 mL (sic).

Analisando-se a Tabela 3.5, percebe-se que o pré-filtro ascendente em série apresentou-se mais eficiente na remoção de turbidez, sólidos suspensos e coliformes fecais. Além disso, dos dados apresentados nas Tabelas 3.6 a 3.8, nota-se que o préfiltro em série demanda menos água no procedimento de limpeza e, quando se comparam somente as unidades em série, o tempo requerido para a limpeza do préfiltro ascendente também é menor. Os autores salientam ainda que a recuperação da perda de carga inicial no pré-filtro ascendente foi muito boa indicando que o procedimento de limpeza foi bastante efetivo nessa unidade.

Em estudo realizado no CINARA, o desempenho das duas alternativas de pré-filtração ascendente, em série e em camadas, foi avaliado para águas com diferentes níveis de qualidade (Visscher et al., 1996). O pré-filtro com escoamento ascendente em série apresentou sempre melhor eficiência de remoção de impurezas (turbidez, cor verdadeira, sólidos em suspensão e coliformes fecais). Entretanto, para água com menor grau de contaminação, sua superioridade sobre o pré-filtro em camadas foi menos significativa. Segundo esses autores a decisão de selecionar uma alternativa de pré-tratamento depende tanto da qualidade da água bruta quanto do risco sanitário envolvido.

Quando o risco sanitário é maior, é preferível selecionar o pré-filtro ascendente em série, pois, dentro do conceito de múltiplas barreiras, ao se ter um maior número de unidades o sistema apresenta maior eficiência de remoção de microrganismos patogênicos.

Resultados similares foram obtidos por Vargas et al. (1996) ao, também, compararem a pré-filtração de pedregulho com escoamento ascendente em camadas, com a em série. Tomando como base para a determinação do risco microbiológico o índice de coliformes fecais, e para o risco físico-químico a turbidez, estes autores concluem:

• a tecnologia FiME é uma alternativa tecnológica com grande potencial de uso, devido às eficiências de remoção apresentadas para fontes superficiais com níveis de turbidez até 100 uT e 100.0 UFC/100 mL de coliformes fecais. Os custos de investimento inicial, administração, operação e manutenção são muito competitivos quando comparados com os das outras tecnologias;

• pré-filtro de pedregulho com escoamento ascendente em camadas é uma alternativa tecnológica que pode ser utilizada como segunda etapa de prétratamento na FiME para fontes com turbidez até 50 uT e 20.0 UFC/100 mL de coliformes fecais. O pré-filtro de pedregulho ascendente em série, por sua vez, pode ser utilizado em fontes superficiais com turbidez até 100 uT e coliformes fecais até 100.0 UFC/100 mL.

Na seleção desse tipo de pré-filtro, é necessário considerar também os custos de implantação, uma vez que, o custo do pré-filtro ascendente em série é maior que o do pré-filtro ascendente em camadas. Por outro lado, deve-se levar em conta o fato do meio granular do pré-filtro ascendente em camada ser mais sujeito a problemas durante as etapas de construção, operação e manutenção, pois existe o risco das camadas do leito se misturarem, trazendo implicações negativas para o processo. Assim, em áreas mais retiradas, Vargas et al. (1996) sugerem que é mais recomendável o uso do pré-filtro ascendente em série. Diante dos resultados obtidos nos estudos comparativos realizados por Di Bernardo e Collazos (1990) e Galvis et al. (1992 e 1996), nos quais foram comparadas diversas alternativas de pré-filtração em pedregulho, pode-se verificar que a pré-filtração com escoamento ascendente constitui-se na opção de pré-filtro de pedregulho mais atraente, apresentando os melhores desempenhos e menores custos em termos de operação e manutenção com relação tanto a pré-filtração horizontal quanto à pré-filtração descendente.

Recentemente, como parte do PROSAB, foi realizado por Veras (1999), na EESCUSP, um estudo detalhado do uso da FiME no tratamento de águas sujeitas a variações bruscas de sólidos suspensos e turbidez. Utilizou-se uma instalação piloto composta por dois pré-filtros dinâmicos em série, três linhas de pré-filtros de pedregulho com escoamento ascendente e quatro filtros lentos, tratando água proveniente de manancial de superfície (um dos rios utilizados como fonte de abastecimento da cidade de São Carlos). As características da instalação piloto permitiram avaliar tanto a eficiência global do sistema proposto, como também, pesquisar a eficiência de dois pré-filtros operando em série, comparar a eficiência de diferentes arranjos para o pré-filtro com escoamento ascendente, e, avaliar o desempenho da filtração lenta com diferentes meios filtrantes. As condições operacionais adotadas ao longo do trabalho experimental são apresentadas na Tabela 3.9.

Tabela 3.9 –Taxas de Filtração nas Unidades da Instalação Piloto (Veras, 1999) Carreira PFD1 PFD2 PFVA FL

1-A 48 36 12 4

1-B 48 36 12 4 2-A 36 24 8 3 2-B 36 24 8 3 3-A 60 48 16 3 3-B 60 48 16 3 4-A 48 36 12 6 4-B 48 36 12 6

As especificações dos meios granulares utilizados nos pré-filtros dinâmicos e préfiltros ascendentes são apresentadas, respectivamente, nas Tabelas 3.10 e 3.1. A areia utilizada nos filtros lentos possui tamanho efetivo de 0,20 a 0,25 m, coeficiente de desuniformidade entre 2 a 3 e tamanho dos grãos entre 0,08 a 1,0 m. Como pode ser visto na Tabela 3.12, em três dos quatro filtros lentos, a areia foi utilizada de forma conjugada com mantas sintéticas e/ou carvão ativado. As especificações técnicas referentes às mantas estão apresentadas na Tabela 3.13. O carvão ativado granular usado é de origem mineral, possui tamanho dos grãos entre 0,30 e 0,84 m e número de iodo entre 400 e 500.

Tabela 3.10 - Meios Granulares dos Pré-filtros Dinâmicos (Veras, 1999) Unidade Granulometria (m) Espessura das camadas (m)

PFD 1 15,9 - 25,4 0,4 12,7 - 19,0 0,25 6,4 - 12,7 0,25

PFD 2 19,0 - 25,4 0,4 9,6 – 15,9 0,25 4,8 – 9,6 0,25

Tabela 3.1 - Meios Granulares dos Pré-filtros Verticais Ascendentes (Veras, 1999)

Unidades Tamanho (m)Espessura das camadas (m) PFVA 1 31,4 – 50 0,2

19,0 - 25,4 0,4 PFVA 2 31,4 – 50 0,2 9,6 - 15,9 0,4 PFVA 3 19,0 - 31,4 0,2 3,2 - 6,4 0,4 PFVA 4 9,6 - 15,9 0,2 1,41 - 3,2 0,4

PFVA 12 50 - 75 0,25 19,0 - 25,4 0,4 9,6 - 15,9 0,4 PFVA 34 31,4 - 50 0,25 3,2 - 6,4 0,4 1,41 - 3,2 0,4

PFVA 1234 31,4 - 50 0,5 19,0 - 25,4 0,4 9,6 - 15,9 0,4 3,2 - 6,4 0,4 1,41 - 3,2 0,4

Tabela 3.12 - Características dos Meios Filtrantes dos Filtros Lentos Unidades Granulometria Espessura das camadas

(m) (m)

FL 1 31,4 - 50,0 0,30

15,9 - 25,4 0,15 7,9 - 12,7 0,10 6,4 - 3,2 0,10 1,41 - 2,4 0,10 0,08 - 1,0 0,70

FL 2 31,4 - 50,0 0,30 (uso de 1 manta M1 e 15,9 - 25,4 0,15 1 manta M2 acima 7,9 - 12,7 0,10 da camada de areia) 6,4 - 3,2 0,10 1,41 - 2,4 0,10 0,08 - 1,0 0,40

FL 3 31,4 - 50,0 0,30 (uso de 30cm de 15,9 - 25,4 0,15 CAG no meio da 7,9 - 12,7 0,10 camada de areia) 6,4 - 3,2 0,10 1,41 - 2,4 0,10 0,08 - 1,0 0,5

FL 4 31,4 - 50,0 0,30 (uso de 30cm de 15,9 - 25,4 0,15 CAG no meio da 7,9 - 12,7 0,1 camada de areia e 1 manta

M1 e 1 manta M2) 6,4 - 3,2 1,41 - 2,4 0,1 0,2

0,08 - 1,0 0,40

Tabela 3.13 - Características Principais das Mantas Parâmetro Manta 1 Manta 2

Diâmetro médio das fibras (μm) 45,09 29,6

Massa específica média (g/cm3) 0,115 0,171 Porosidade (%) 8,3 84,7 Superfície específica (m2/m3) 10 388 20 662 Permeabilidade (m/s) 7,16 1,31 Espessura (m) 5 3

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