Evaluation of filter media in the hydraulic behaviour of rapid gravity depth bed filters used in drinking water treatment.

Neste projeto de pesquisa avaliou-se a etapa de filtração no processo de tratamento de água para abastecimento público. Para isto, foi utilizado um sistema de filtração piloto composto por quatro filtros rápidos por gravidade de camada profunda. Os filtros piloto foram alimentados com água decantada da Estação de Tratamento de Água Rio Grande, e operados com taxa de filtração de 500 m3/m2/dia. A concepção dos filtros variou em termos de material filtrante (areia e antracito), diâmetro dos grãos e altura do leito. Os filtros foram avaliados em termos de turbidez, contagem de partículas, evolução de perda de carga e velocidade ascensional de água de lavagem. Na Etapa 1, operando-se filtros de areia e antracito com diferentes diâmetros, o filtro de antracito com 1,3 mm de diâmetro e 120 cm de altura apresentou melhor comportamento no tocante aos parâmetros avaliados. Na etapa 2, comparando-se filtros de areia e de antracito com mesmo diâmetro (1,3 mm) e altura de leito (120 cm), mais uma vez o filtro de antracito foi superior. Acredita-se que os índices físicos justifiquem esse comportamento. Na Etapa 3, conclui-se que o aumento de altura de leito dos filtros de areia (1,3 mm) e antracito (1,3 mm) de 120 cm para 160 cm foi benéfico para ambos os materiais filtrantes em termos de qualidade do efluente, mas muito mais significativo para o antracito, e não se observou alteração de comportamento no tocante à evolução de perda de carga. Com o ensaio de fluidificação e expansão do leito filtrante, conclui-se que, considerando-se o mesmo tempo de duração da lavagem e a mesma expansão do leito, o filtro de antracito possibilitou a utilização de menor velocidade ascensional de água de lavagem, que representa grande economia com relação aos custos do sistema de lavagem. Assim, em todos os aspectos estudados, o uso de antracito (1,3 mm) como material filtrante para filtros rápidos por gravidade de camada profunda se mostrou mais vantajoso.This project researched the filtration stage in the water treatment process for public use. The research used a pilot filtration system based on four rapid gravity depth bed filters, with a filtration rate of 500m3/m2/dia. The water used in the experiment came from sedimentation tank of the Rio Grande water treatment facility. During the experimental phase the filters were loaded with different depth, used different filter media (sand and anthracite) and used grain with different effective size. The filters were evaluated in terms of turbidity, particle count, head loss and superficial velocity of backwashing water. In the first part of the study, when analyzing the results of filters loaded to a depth of 120 cm using both sand and anthracite with different size, the anthracite filter with effective size of 1.3 mm was the one with the best results. In the second part of the study, when comparing anthracite and sand with same the effective size, the anthracite also presented better results. Finally when increasing the depth of the filter, both sand and anthracite filters showed improved performance in terms of effluent quality, but anthracite filters kept outperforming sand filters. In both case, there were no evidences of changing in the head loss development. When performing fluidization and expansion experiments, considering the same backwashing cycle time and expansion of filter media, the anthracite filter allowed lower superficial velocity which represents relevant economies in the washing system costs. Therefore the use of anthracite (1.3mm) as a filter medium for rapid gravity depth bed filters is recommended