o que é filtração? - abes-rs · alimentação, como resultado da degradação e...

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O que é filtração?

É um processo de separação de material particuladode um fluido, gás ou líquido, pela passagem destefluido, através de um meio permeável poroso, quepoderá não deixar passar as partículas.

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Para que serve a filtração?

ClarificarClassificarProteção de equipamentoControle microbiológicoPadronização de produtosReciclagem de líquidos ou sólidosConservação de energiaControle de poluiçãoPropriedades organolépticas

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O que é um contaminante?

Uma substância indesejável que pode ter efeitos nocivossobre a saúde do usuário, a qualidade de um fluido, aoperação de um sistema, a sua vida útil ou a suaconfiabilidade.

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Tamanhos relativos das partículas contaminantes

5 mm

15 mm2 mm

Menor partícula visível a olho nu

40 mm

(Tamanho do cabelo humano)75 mm

Glóbulo Vermelho8 mm

Leveduras3 mm

Bactérias~0,5 mm

Pólen20-80 mm

Areia da praia200-500 mm

Farinha60 mm

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Quantidade de contaminantes

Há duas maneiras de expressar a quantidade de contaminantes preComo Expressar:

Peso de todas as partículas (Total de Sólidos em Suspensão – TSS)

Número de partículas por tamanho (contagem)

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Miligramas por litro (mg/L) ou partes por milhão (ppm)

Esta forma de medir a concentração de contaminantes é adequada para altas concentrações.

1 mg/L = 1 ppm = 0,0001%

Medindo por peso não é possível quantificar adequadamente o problema da limpeza de um fluido.

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A dificuldade de separação depende do tamanho e da quantidade

1 partícula de 1000 mm (1 mm)

1000 de partículas de 100 mm

1.000.000 de partículas de 10

mm.

1.000.000.000 de partículas de 1

mm

No caso de serem partículas de areia, todas elas pesariam ~1,5 mg, em 1 Litro de água representam 1,5 ppm. Dependendo do tamanho das partículas, a dificuldade de separar a areia da água será muito diferente.

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O contaminante determina como ele poderá ser separado

O tipo de contaminante e a sua concentração,determinam o processo de filtração a ser empregado,assim como a vida útil do meio filtrante.

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Caraterização dos meios filtrantes

Os meios filtrantes podem ser caracterizados pela forma que os contaminantes são retidos pela barreira.

Se o contaminante é retido e mantido no interior da barreira, esta pode ser considerada como barreira de profundidade.

Se a partícula é detida na superfície da barreira, não importando a construção física da barreira, ela pode ser considerada uma barreira de superfície.

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Modos de filtração

Filtração de profundidade

Filtração de superfície

Filtração por adsorção

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Classificação da capacidade de retenção de filtros

Os filtros são classificados em termos do tamanho de partícula que o filtro pode capturar. No entanto, este simples número, chamado de classificação em micra (micrômetro ou mícron), geralmente é mal aplicado durante a seleção de uma tecnologia.

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A quantidade de partículas na saída é função da quantidade na entrada

Chegam: 10

Sai: 1

Chegam: 100

Saem: 10 Saem: 100

Chegam: 1000

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Seleção de um filtro apropriado para a aplicação

Quantidade ou concentração de contaminantesA natureza dos contaminantes (partículas rígidas, fibras ou gel semi-sólido)Vazão requerida (mesmo com o filtro entupido)Viscosidade TemperaturaCompatibilidade químicaGrau de filtraçãoUso do filtradoPressão do sistema Pressão diferencial disponível

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Efeito da quantidade de contaminantes

Ø Exemplo de uma carga de 0,1% (1000 ppm)1000 ppm = 1000 mg/L = 1 g/L

Vazão do sistema: 10 L/min - 24 horas

10 L/min x 60 min/h x 24 h/dia = 14.400 L/dia

Quantidade de contaminantes por dia:

1 g/L x 14.400 L/dia = 14.400 g/dia = 14,4 kg/dia

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A natureza dos contaminantes

As propriedades físicas das partículas contaminantes podem ditar a configuração e dimensionamento do meio filtrante.

A natureza do contaminante poderá ser o maior determinante na seleção de um meio filtrante de profundidade ou de superfície.

Tratamento segundo o “Problema e/ou Poluente”

Opções deSistemas*

Alum

ínio

Arsê

nico

Asbe

sto

Bár

ioC

ádm

ioC

lore

tos

Clo

ro**

Cro

mo

Cor

Cob

reEn

drin

Fluo

reto

sG

iard

ia (c

isto

s)D

urez

aFe

rro

(Fe 2

)Fe

rro

(Fe 3

)C

hum

bo**

*Li

ndan

eM

anga

nês

Filtração l l l lCarvão ativado l l l l lAlumina ativada l l lOsmose inversa l l l l l l l l l l l l l l l l lTroca catiônica l l l l l lLeito mineral lTroca aniônica lDestilação l l l l l l l l l l l l l

Tratamento segundo o “Problema e/ou Poluente”

Opções deSistemas*

Mer

cúrio

Met

oxic

loro

Nitr

atos

Part

icul

ados

Pes

ticid

as, H

erbi

cida

s,PC

BR

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Rad

ônio

Selê

nio

Prat

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heiro

TDS

THM

Toxa

feno

Turb

idez

Volá

teis

Org

. VO

C

Zinc

o2,

4-D

2,4,

5-TP

Silv

ex

Filtração l lCarvão ativado l l l l l l l l l l lAlumina ativada lOsmose inversa l l l l l l l l l l lTroca catiônica lLeito mineralTroca aniônica l lDestilação l l

Filtração para remoção da turbidez da água

Processo de filtração

A filtração, quando aplicada nos sistemas de tratamento água, é umprocesso empregado para reduzir mecanicamente a turbidez daágua pela sua passagem através de um meio adequado para reduziro material indesejável em suspensão.

A filtração de profundidade em leito granular, empregandocomo meio filtrante tanto de areia como com meios filtrantesmúltiplos, é geralmente o mais utilizado para o pré-tratamentoda água bruta.

Filtração em Leitos de Areia

O meio filtrante consiste em areias de sílica com diversasgranulometrias, no entanto que os leitos de meios filtrantesmúltiplos consistem numa variedade de areias, antracito grossosobre areia e quartzo graduados.A filtração de profundidade é projetada para remover silte,turbidez, e material particulado maiores que 40 mm.

Filtração em Leitos de Areia

Meios dos leitos granulares

Existem diversos meios disponíveis, tanto para uso residencial como comercial:

AreiaAntracitoCalcitaCarvão ativado granularMúltiplas camadas (Multi-Media)Areia verde de manganêsSilicato de alumínio

Alguns destes meios cumprem mais de uma função

Areia

AreiaAreia

Antracito Antracito

Granada

Leito Convencional (meio simples)

Leito fluidizado na retro-lavagem

Processo de retro-lavagem

Expansãodo leito

Representação esquemática de configurações de filtros de leito de areia

Leito duplo(dois meios)

Leito tríplice(meios mistos)

Eficiência de retenção dos leitos de areia em função de tamanho de partículas

0

90

99

99,9

Eficiência %

1 10 100 500 5 20 40 200 400 60 80

Diâmetro das Partículas - micra

Comportamento da turbidez do efluente em função do tempo e da perda de pressão

Tempo - horas

Perda de

pressão m col. H2O

Turbidez NTU

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Exemplo de uma Instalação

3” Inlet3” Outlet

Victaulic coupling

3” Aquamatic valve

Reject Out

1” Drain ball valve

¼”Air vent valve

Flow meter

Pressure Indicator

Stager box

Strut Clamp

3” Inlet3” Outlet

Victaulic coupling

Reject Out

63"X86"48"X72"

Similar Metal tie for all the tanks

Tee (Optional)

For PG with Gauge Guard

¼” Drill & Tap for air vent tube connection

Place for Vacuum Breaker

- Quando a vazão é relativamente pequena, e a água bruta estiverrelativamente limpa, pode-se empregar, como alternativa noprimeiro estágio, filtros de cartucho

- Somente poderão ser empregados filtros de cartucho se o totalde sólidos em suspensão (TSS), for comprovadamente nuncasuperior a 100 ppm (0,01 % em peso), inclusive durante ospicos sazonais das épocas de chuva.

Substitutos dos filtros de leito de areia

31AquaLine is a registered Trademark of Pentair under license.© 2007 Pentair. All Rights Reserved.

In response to the market needs Pentair developed AquaLine™.

- Corrosion resistant CodeLine Housing

- High efficiency, High Flow element

- Fast and Easy Change-Outs- Modular and Less Footprint

AquaLine™ System


AquaLine™ System

Feed Head

erDrain Line

CodeLine

Housings

Product

Header Skid


Can provide a 50% reduction in capital expenditure compared to typical steel vessels.

The AquaLine™ system uses Codeline™ FRP housings

AquaLine™ System

Codeline housings are compatible with brackish and sea water.

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The AquaLine™ system uses a tool- less closure system for fast and easy change- outs.

AquaLine is a registered Trademark of Pentair under license.© 2007 Pentair. All Rights Reserved.

AquaLine™ System

AquaLine™ elements use high efficiency media with a Locked Pore Structure™.

Polyflex® at 500X Magnification


Aqualine™ Media Specifications

Beta Rated at 99.98% Nominal Rating140 -micron 10 -micron20 -micron 5 -micron10 -micron 2.5 -micron5 -micron 1.2 -micron2 -micron 0.5 -micron

0.5 -micron 0.2 -micron1 Nominal Rating is based on efficiencies modeled to 99% removal

AquaLine™ System


AquaLine™ System


AquaLine™ System

AquaLine™ uses an extended surface area design.

Fewer elements, Fewer change- outs.

Why?


AquaLine™ System

The AquaLine™ system is modular and can be designed for any flow rate.

Up to 3.8 m3/min (1000 gpm)

Up to 9.5 m3/min (2500 gpm)

Up to 19 m3/min (5000 gpm)

50 m3/min beyond(15,000+ gpm)

The AquaLine™ system uses less space than that needed for stand alone metallic housings.


AquaLine™ System

AquaLine™ System

AquaLine is a registered Trademark of Pentair under license.© 2007 Pentair. All Rights Reserved.

Plus the modular design allows for sequenced change- outs.

While the entire system is flowing water

One (or more) housings can be isolated

…and drained.

So the cartridge can be changed out.

Exemplo de Instalação

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Filtros de Carvão Ativado

Após a filtração no primeiro estágio, a água passa, a seguir, pelo popularmentechamado de "filtro de carvão ativado".A denominada "filtração" com carvão ativado é utilizada com dois objetivosprincipais:

(a) Remoção dos resíduos dos desinfetantes que podem estar presentes naágua bruta (remover cloro livre, hipoclorito, etc..)

(b) Remoção dos contaminantes orgânicos solúveis (ácidos húmico efúlvico, trihalometanos, etc..) que podem estar presentes na água dealimentação, como resultado da degradação e bio-decomposição devegetais e algas que estiveram em contato com a água de alimentaçãona sua fonte)

Forma e distribuição dos poros no carvão ativado

0,2 0,5 2 5 10 2 10 3 10 0

2

1

Volume dos

poros cm3/g

1 4 10

Diâmetro dos poros - nm (nanômetro) 20 50

Propriedades segundo a origem de diferentes tipos de carvão ativado

PropriedadeCasca de

cocoCarvão de

coque Lignita MadeiraMicroporo alto alto médio baixoMacroporo baixo médio alto altoDureza alto alto baixa médiaCinzas (%) 5 10 20 5Cinzassolúveis em água

alto baixo alto médio

Poeira baixo médio alto médioRegeneração boa boa pobre regularDensidadeaparente (g/cm3)

0,42 0,48 0,30 0,35

No de Iodo (mg/g) 1100 1000 600 1000No de melaço 0 235 300 230Volume ativo 0 26.000 13.800 26.000No de Abrasão 97 80-90 60 75

Distribuição de tamanho dos poros segundo a origem

0

2

1

Volume

dos poros cm /g 3

Diâmetro dos poros - nm (nanômetro)

específico

0,1 10 1 100 1000 10.000 100.000

Madeira

Coco

Carvão

Abrandadores

O abrandamento é um processo comresina de troca iônica no qual a trocados cátions de cálcio e magnésio porcátions de sódio serve para abrandar aágua.

São utilizados para evitar oprecipitado e a formação deincrustações de carbonato de cálcio esulfato de cálcio.

O abrandador é regenerado com umasolução concentrada de cloreto desódio.

ABRANDADORES

ABRANDADORES

Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Na+

Na+Na+

Na+

Na+ Na+

Na+

Service

Sodium IonsResin Bead

ABRANDADORESABRANDADORESABRANDADORES

Ca+2

Ca+2

Fe+2

Mg+2

Ca+2 Mg+2

To Drain

ABRANDADORESABRANDADORES

ABRANDADORES

Term

Slightly Hard

Soft

Very Hard

Hard

Moderately Hard

ppm (mg/l)Grains / Gallons

10.5 and over

7.0 – 10.5

3.5 – 7.0

1.0 – 3.5

Less than 1.0 Less than 17.0

180.0 and over

120.0 – 180.0

60.0 – 120.0

17.1 – 60.0

Osmose Reversa(RO)

Quando a água bruta de alimentação tem uma altapercentagem de sólidos dissolvidos, deveria serconsiderada a utilização da osmose reversa.O processo de osmose reversa separa material iônico daágua por meio de uma membrana semi-permeável.

Osmose Reversa(RO)

Numa unidade de osmose reversa de estágio simples,podem ser rejeitados até 95% dos sólidos dissolvidos eaté 99% de bactérias.Estas membranas requerem grandes áreas e pressõesrelativamente altas para produzir vazões razoáveis deágua para uso industrial. Produzem água de qualidadesimilar à dos deionizadores e com um custo comparável.

Osmose Reversa(RO)

O que é a osmose reversa

Para entender completamente esta tecnologia, antes énecessário entender o conceito de osmose normal.

Osmose normal

Na osmose normal, a água flui,através de uma membranasemipermeável, de uma soluçãomenos concentrada para umasolução mais concentrada.

Membrana semipermeável

Pressão osmótica

Água pura Solução salina

Osmose Reversa(RO)

A osmose inversa utiliza pressão para inverter o fluxo osmótico normal. A pressão empurra a água através da membrana semipermeável do lado de mais concentração para o lado da água pura (menor concentração).

Membrana semipermeável

Pressão osmótica

Água pura Solução salina

Módulos de membranas em espiral

http://www.appliedmembranes.com/brackish group.JPG�

250 LPH to 1000 LPH (WITH RIGID PIPING)

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Exemplo de Pequena Unidade RO


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Unidade de Dessalinização


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Ultrafiltração

Na ultrafiltração (UF), os componentes de uma solução oususpensão, passam ou são rejeitados na superfície de umamembrana (com tamanhos de poros na faixa de 10 até 200 Å -0,001 até 0,02 µm) com base do tamanho das partículas, e sãocapazes de reter materiais em solução com peso molecular 6000até 100.000 Dalton, assim como certos colóides, bactérias e algunsvírus

ULTRAFILTRAÇÃO

As membranas de ultrafiltração não são absolutas, e são classificadas para uma retenção percentual (por exemplo 95%) ou para um peso molecular nominal. Existem no mercado ultrafiltros descartáveis e do tipo regenerável ou de fluxo tangencial.

ULTRAFILTRAÇÃO

Comparativo de Tecnologias

Água bruta: 1320 NTU

Bruta 5 Micra 0.02 micron UF

Sistemas UF

Sistemas UF

4 to 6 micronparticles

0.02 micron ( nominal ) pores

Giardia(4-14 micron)

Cryptosporidium(4 - 6 microns in diameter)

O que a ULTRAFILTRAÇÃO faz?

Filtração Mecânica 0.02 micron (nom.)

Muito Eficiente 92 - 100%

Bacteria, Virus, Cystos, Sedimentos

Turbidez, areia, Coloides

Pressao necessária baixa ≥ 35 psi

Baixa perda de carga ± 2 psi

Faixa de temperatura 0 a 50 C

O que a ULTRAFILTRAÇÃO não faz?

• Nao irá remover sais minerais

• Não irá promover nenhuma redução ou remoção de químicos

• Não remove cloro

• Não reduz sabor e odor

Comparando Sistemas

•Colloidals

•Cyst

•Particulate

•Rust

•Sand

•Turbidity

•SDI reduction

•RO pretreatment

• NSF 42

• NSF 53

•Volumetric controller for backwash efficiency

•Replaceable membrane cartridge

•Wall mounted

•Backflush tank optional

•Water use meter

•Cost effective

• Multi-bore membrane with I/O flow path (51 square feet membrane surface area)

•NSF 42

•NSF 53

•Independently tested to USEPA Microbiological Purifier Guide Protocol

•Virus - 5 log reduction

•Bacteria – 7 log reduction

•Time based controller for backwash efficiency

•Backflush tank included

•Floor mounted

•Single strand hollow fiber membrane with O/I flow path (288 square feet membrane surface area)

Solução Completa Pentair

Solução Completa Pentair “Turn Key”

Sistema apenas funcionaquando necessita água

Filtração “dead end”

Usa a própria pressão darede

Sem resíduos

Pressão > 30 psi (2.1 bar)

Aplicações Residenciais


Antes

Depois


Condomínio de altopadrão

FornecimentoMunicipal

Clientes queriamapenas maiorSegurançabacteriológica

Aplicações ResidenciaisDesafio:Família usando água de um pequeno lago.Grande quantidade de algas e microorganismos.

Solução:GE Homespring Ultrafiltration System

Aplicações Comerciais & Municipais

Aplicações Comerciais

Desafio:E. Coli e turbidez presente na água utilizada por umprodutor de leite

Níveis de turbidez de 100 a 150 NTU pela presença dematerial coloidal

Solução:Homespring System instalado na entradaAusência de E. Coli e turbidez menor que 0.5 NTU

Aplicações Municipais

Small Public Water System - Rico, Colorado USA

Desafio:Devido a falta de fontes de água que atendessem às normas USEPA, a comunidade acima corria altos riscos quanto a qualidade da água que vinha sendo fornecida

Solução:8 equipamentos instalados em paralelo que atendem a toda pequena cidade

Aplicações MunicipaisTajamar” - Loma Plata, Paraguai

Desafios:• Água coletada em lagos abertos chamados

“Tajamars”durante a estação de chuvas.• Alta proliferação de bactérias e algas• Níveis de turbidez com valores acima de 100 NTU• Água utilizada para irrigação e consumo humano.

Solução:§ Filtro de areia automático seguido de um Homespring§Produção de 38 LPM de água potável a partir da fonte Tajamar§Além do consumo, famílias engarrafam para venda.

Aplicações MunicipaisComunidade Índigena Yalve Sanga -

Paraguai

Desafios:

Fonte inadequada e insegura microbiologicamente abastecendo hospitais, escolas e uma pequena comunidade indígena. Abastecimento por caminhões pipa o que é caro e limitado..

Solução:

Água tratada pelo sistema Homespring e após armazenagem sofriam tratamento final com UV.

Aplicações MunicipaisEscola e Clínica para orfãos da Aids em

Wakiso - UgandaDesafios:Água para consumo segura para órfãos em UgandaLinha de distribuição reparada com plásticos e fios.

Solução:Dove International (NGO)/ Rotary International District doaram Homespring para solução.Resultados:“redução das faltas na esola por doenças relacionadas ao consumo de água contaminada de 40% para 5%.”

http://www.doveafrica.com/Library/Photo_Albums/Region_Uganda/images/Uganda kids 03_JPG.jpg�

Áreas de Desastres

Áreas de Desastres

Furacão Katrina

40 GE Homespring UltrafiltrationSistemas instalados em escolas, igrejas e centros comunitários

Áreas de DesastresTerremoto em Sichuan - China

300.000 pessoas com acesso à água segura após doação de 60 equipamentos Homespring

Perguntas?

o que é filtração? - abes-rs · alimentação, como resultado da degradação e...

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