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Os filtros tipo multimídia são muito empregados no setor industrial principalmente como pré-filtros associados a outros tipos de filtração. Cabe analisar como cada tipo de filtro pode atender melhor às necessidades das suas aplicações, assim como o correto dimensionamento e especificação.
As características básicas para o bom desempenho do processo de filtração têm relação com a concepção do filtro e a natureza do tratamento, de acordo com especialista da EQMA Engenharia & Consultoria, que executa e elabora projetos, treinamentos e consultorias sobre tratamento de água e efluentes. Já a taxa de filtração e o meio filtrante são os aspectos mais importantes associados ao filtro. Na corrente de entrada, a natureza e concentração dos sólidos e a qualidade requerida para a água tratada são os destaques.
Para Márcia Higa, engenheira de Processos da Veolia Water Brasil, alguns benefícios advindos do correto dimensionamento de um sistema de filtração como um todo são:
• Redução da frequência de limpeza de membranas;
• Aumento da vida útil de resinas;
• Menor consumo de químicos;
• Maior performance dos equipamentos.
Para uma boa performance dos filtros multimídia, segundo a engenheira de Processos, é preciso saber para qual tipo de aplicação será utilizado e as características da água a ser tratada. "A autonomia de um FMM deve ser checada durante o comissionamento de uma ETA, sendo recomendado que seja feita retrolavagem do filtro todos os dias", aponta. A retrolavagem leva de 15 a 20 minutos, com vazão de 2 a 3 vezes a vazão de serviço. "Para a correta dimensão da altura cilíndrica do filtro, é importante, na retrolavagem, prever a expansão do meio filtrante, que, geralmente, é de 20% a 30%", explica.

Tendências
Segundo Massayuki Hanaoka, gerente de Engenharia do Departamento Técnico/Comercial da SISPAL os filtros multimídia ainda tem um longo período de existência, "A utilização dos filtros multimídia no tratamento de água antecede o processo de osmose reversa, que requer baixo nível de sólidos suspensos (TDS) na água de alimentação. O uso deste tipo de filtro será constante, pois dependendo da capacidade da aplicação, o mercado de troca iônica através de resinas vem perdendo espaço para a osmose reversa. Enquanto existir troca iônica por osmose reversa, os filtros mutimídia serão sempre empregados", aponta. Já para o especialista da EQMA Engenharia & Consultoria estima que os filtros tipo leito ainda serão utilizados por muitos anos para o tratamento de água e efluentes. "Hoje, os principais concorrentes são as membranas filtrantes, que ainda precisam de melhorias no desenvolvimento tecnológico e redução de custos para se tornarem mais competitivas." Segundo ele, a tendência é utilizar os filtros de areia, antracito e zeólita, entre outros, como pré-filtros para os sistemas de membranas. "Isso porque eles reduzem o estresse das membranas, o que permite limpezas e paradas menos frequentes. Essa prática é muito comum tanto na Europa e EUA como no Brasil", esclarece.

Elementos filtrantes
A escolha do meio filtrante e das alturas das camadas fica atrelada à qualidade exigida para o tratamento. Cada material filtrante tem vantagens e desvantagens, como área superficial, massa específica, capacidade de retenção de sólidos, entre outras. Areia, carvão, antracito e zeólita são os elementos filtrantes mais comuns dos filtros multimídia. É comum o uso de camada filtrante única ou simples, mas, segundo o especialista da EQMA Engenharia & Consultoria, nas diversas aplicações para alcançar melhores benefícios dos materiais podem ser usadas camadas duplas, como carvão antrancito e areia ou carvão antracito e zeólita. Existem também os meios suporte, que não têm propriedade filtrante, como o seixo rolado e quartzo, e possuem duas funções básicas: cobrir o fundo do filtro e permitir melhor distribuição da água, evitando, na limpeza do filtro, caminhos preferenciais. O uso destes materiais pode ou não ser necessário, de acordo com o tipo de crepina e fundo adotado no projeto do filtro, explica. Saiba as principais alturas de camadas e características:
 

Elementos filtrantes

Meio suporte

Para evitar que pequenas aberturas deixem o meio filtrante escapar por ser mais fino, o fundo do filtro é coberto. Conforme a EQMA Engenharia & Consultoria, muitas vezes, são utilizadas vigas de concreto com espaçamento de centímetros para a construção do fundo. Também é comum o uso de circuitos de tubos plásticos ou em aço inox, chamados crepinas, com furos em sua extensão de diâmetros de milímetros, permitindo a passagem de água e perda de carga preestabelecida para se evitar caminhos preferenciais, uso de bombas de alta pressão, consumo de energias, etc. Nas figuras abaixo, vemos o enchimento da camada suporte de um filtro rápido de zeólita e seixo rolado com crepina tubular plástica.
 

Para filtros sem camada suporte, as aberturas das crepinas variam de 0,2 mm a 0,5 mm conforme o material de construção, plástico ou aço inox. O número de crepinas deve considerar a vazão de alimentação, retrolavagem e perda de carga máxima admissível. Segundo o especialista da empresa, que exemplifica o uso de crepinas em filtros com fundo falso na figura abaixo, as recomendações dos fabricantes de crepinas são de 20 a 40 unidades por m² de seção transversal do filtro.
 

Filtração
Os caminhos que a água percorre dentro de cada tipo de filtro até se tornar útil para uso são realizados por etapas com características e elementos filtrantes específicos que fazem parte de todo o tratamento. "A água flui através do leito e entra em contato com minerais de porosidades decrescentes. Para uma filtração profunda, a cada passo, as partículas menores são retidas em várias camadas de minerais, selecionadas de acordo com sua densidade e habilidade na retenção de partículas de tamanhos específicos", esclarece Márcia, da Veolia Water Brasil. Ela cita o exemplo de um filtro de tripla camada, com areia, antracito e granada. "Após a camada suporte, são colocados os meios mais pesados na parte inferior e os mais leves acima (1º granada, 2º areia e 3º antracito)", indica.
No processo de filtração dos filtros multimídia, de acordo com especialista da EQMA Engenharia & Consultoria, a água passa com os sólidos pela camada filtrante granular sob taxa de filtração ou de fluxo relacionada à velocidade com que atravessa a seção transversal do filtro. Conforme a figura a seguir, durante a filtração, o sentido mais comum do fluxo é descendente (de cima para baixo). Existem poucos modelos com vazão de alimentação ascendente.
 

Para filtros multimídias de tratamento de água e esgoto, as taxas vão de 4 a 40 m³/m²/h. Segundo o especialista da empresa, a escolha da taxa de filtração se baseia em dois aspectos: o técnico e o econômico. Conforme explica, baixas taxas de filtração têm grande retenção de sólidos, chegando a diâmetros finos de até 5 µm, só que em filtro de grandes dimensões, o que aumenta os custos. Já em filtros de altas taxas, em geral de menor porte, a presença de sólidos é reduzida e o diâmetro das partículas é grande, de 40 a 100 µm. Na figura abaixo, a remoção dos sólidos está associada à formação de pequenos espaços vazios entre cada grão do meio filtrante.
 

Após um tempo de operação, o filtro multimídia fica saturado devido ao acúmulo de sólidos, devendo ser lavado, intervalo chamado de carreira ou campanha de filtração. Para o especialista da EQMA Engenharia & Consultoria, a limpeza total do meio filtrante é o destaque deste tipo de filtro, diferentemente dos tipo bolsa e cartucho, em que os elementos precisam ser substituídos. Quando há o aumento da perda de carga e da turbidez da água tratada, é preciso fazer a retrolavagem. Na retrolavagem dos filtros multimídia, parte da água tratada é desviada para a entrada do filtro com fluxo invertido, com suspensão do meio filtrante e respectiva fluidização, o que aumenta os espaços entre cada grão, permitindo a remoção dos sólidos. A injeção de ar comprimido na retrolavagem aumenta a eficiência da limpeza e economiza água.
 

Nos filtros, a perda de carga inicial é de 0,1 a 0,2 MCA. Depois de saturado, pode chegar a 10 MCA. Dessa forma, a pressão de alimentação do filtro deve ser superior à perda inicial e final para garantir fluxo contínuo de água. A nova Portaria nº 2.914/2011 do Ministério da Saúde, que substituiu a Portaria nº 518/2004, define que a turbidez máxima permitida para água de abastecimento público na saída de filtros rápidos é de 0,5 e para filtros lentos é de 1,0 NTU, cita o especialista da EQMA Engenharia & Consultoria. As camadas filtrantes não podem ficar compactadas em excesso, o que faz com que os filtros devam ser lavados após 36 horas, mesmo que não seja atingida a perda de carga máxima e/ou a turbidez-limite. Conforme explica, isso previne problemas de quebra do material granular e redução de estresses nas crepinas, distribuidores, entre outros. A figura abaixo, demonstra o aumento teórico de turbidez da água tratada e o de carga de uma filtração de 24.
 

Tipos de filtros multimídia e principais aplicações
Os filtros multimídia são compostos de várias camadas de leitos filtrantes e de materiais com granulometrias e densidades diferentes, acomodados sobre suportes de pedregulhos. Acompanhe a explicação de Hanaoka, da Sispal, sobre os tipos de filtros, seus diferentes leitos filtrantes e empregabilidade:
Filtro de areia - Remove sólidos em suspensão na água bruta de poços artesianos ou de superfícies com baixa cor e turbidez que não requerem tratamento mais apurado. O leito filtrante é de areia de 0,5 mm a 0,9 mm - podendo ser utilizado 0,5 mm a 0,6 mm para melhorar a qualidade de água filtrada, porém a perda de carga no leito aumenta.
Filtro de areia e antracito – Para polimento em estações de tratamento onde são realizadas coagulação, floculação, decantação e filtração, com cor e turbidez acima dos limites de potabilidade. O antracito filtra em profundidade e os flocos remanescentes são removidos no leito. Existe uma camada de areia para polimento final. A granulometria dos materiais filtrantes sempre atende aos parâmetros de dimensionamentos de cada fabricante, assim como quando o filtro opera como removedor de ferro e manganês.
Filtro multimídia – Usado para filtração mais fina, seguida de filtros de carvão ativado e de cartucho, que antecedem a osmose reversa. A granada forma a camada mais baixa de grãos finos e varia de 0,2 a 2,0 mm, tendo grau de filtração de 10 a 20 micra.