Filtros de água industriais são usados para remover impurezas da água em ambientes industriais. Para tanto, passam pelo meio filtrante, cujos poros são grandes o suficiente para permitir a passagem do fluxo de água, mas pequenos demais para as partículas sólidas nele contidas. A maioria dos meios filtrantes é colocada em um cartucho através do qual a água passa.
O grau de filtração do fluxo de água é determinado em função da aplicação posterior das águas e, em alguns casos, por exemplo, não são necessários níveis elevados de purificação. A regra é que os filtros para água utilizada em processos industriais são mais eficientes e de maior capacidade do que aqueles destinados à água potável. Excluindo estas diferenças, o conceito de filtragem e purificação da água é o mesmo.
Devido a diferentes necessidades e restrições orçamentárias, os sistemas de filtragem de água vêm em uma variedade de designs e opções. Vazão, material de construção, modo de operação (manual, automático ou semiautomático) são apenas algumas das características que devem ser consideradas na determinação dos objetivos e requisitos de filtração.
Existem muitos tipos diferentes de filtros de água e métodos de filtragem. Entre os mais utilizados estão filtros de carvão ativado, filtros de remoção de ferro, osmose reversa, filtros multiestágios, instalações de ultrafiltração.
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Filtros de carvão ativado
Também chamados de equipamentos de adsorção de carvão ativado em fase líquida, esses filtros são projetados para remover contaminantes orgânicos da água. Eles são amplamente utilizados no tratamento de águas residuais industriais e domésticas. Eles também são usados para pré-purificação antes de sistemas de osmose reversa, desmineralização ou amaciamento de água.
O fluxo de água entra no recipiente através de uma válvula de entrada e é pulverizado sobre a camada de carvão ativado. A água passa por ele e a superfície altamente porosa do adsorvente retém cloro, substâncias orgânicas e outros poluentes. Este sistema de filtragem é altamente eficiente e remove praticamente todo o cloro contido no fluxo de águas residuais. A água sem cloro entra no sistema de distribuição pela parte inferior do vaso e sobe pelo tubo central até onde é descarregada. Com o tempo, o carvão ativado retém quantidades adicionais de sólidos, fazendo com que a queda de pressão no recipiente aumente. Ao atingir um nível predefinido, um modo de retrolavagem é acionado manualmente ou através do sistema de controle. Durante este procedimento, a direção do fluxo de água é invertida e a água entra pela tubulação de saída, sai do sistema de distribuição e flui para cima através do leito de carvão ativado. Graças ao aumento da vazão, as partículas retidas são liberadas da superfície do adsorvente e levadas para o esgoto. O modo de retrolavagem leva cerca de meia hora, após a qual a embarcação retorna ao modo de operação normal.
Filtros de remoção de ferro
Ao selecionar e projetar um sistema de remoção de ferro e manganês, a qualidade do fluxo de águas residuais recebidas deve ser analisada detalhadamente, pois alguns contaminantes podem afetar a operação da instalação. Por exemplo, contaminantes radiológicos podem ser removidos por alguns tipos de meios filtrantes, mas os próprios filtros podem tornar-se radioativos, levando a um risco de segurança e aumentando os custos do posterior descarte dos filtros. Na maioria dos casos, tratar estes poluentes separadamente pode resultar em custos mais baixos do ciclo de vida.
A maioria dos processos de tratamento para remover ferro e manganês envolve oxidação, em que as formas dissolvidas dos metais são convertidas em compostos sólidos insolúveis que são capturados na subsequente filtração do fluxo de água. Quando as concentrações de ferro e manganês no efluente estão acima de 8-10 mg/l, geralmente é necessária uma etapa de clarificação antes da filtração. A filtração de fluxos de águas residuais com uma concentração de ferro e manganês de cerca de 8 mg/l leva menos de 24 horas para filtros de areia/antracite ou glauconita.
O processo de clarificação reduz a quantidade de sólidos no fluxo de água, aumentando assim o tempo entre as retrolavagens do filtro. A clarificação pode ser conseguida utilizando diversas tecnologias, tais como sedimentação convencional, sedimentação, flotação por ar dissolvido ou floculação de lastro. Neste método de tratamento, a filtração pode ser realizada por filtros convencionais de areia e antracite ou por filtros apenas com areia, antracite, glauconita, areia revestida com dióxido de manganês ou apenas com dióxido de manganês.
Filtros multiestágio
Os filtros multiestágio consistem em filtros de areia verticais ou horizontais que contêm várias camadas de areia grossa (seixos e cascalho) e areia fina em uma determinada proporção. É um tipo de leito filtrante profundo com tamanhos de poros apropriados para reter sólidos suspensos grandes e pequenos e contaminantes não dissolvidos, como partículas de poeira. Comparado aos filtros de areia convencionais, este sistema de filtração multiestágio opera com vazões específicas mais altas. Estas instalações também são utilizadas para pré-tratamento antes de sistemas de membranas de troca iônica e osmose reversa, etc. São caracterizadas por alto desempenho, alta capacidade de retenção de poluentes e capacidade de reduzir a turbidez e o total de sólidos suspensos (< 5ppm) nas águas. Assim, eles fornecem proteção para resinas e membranas de troca iônica contra incrustações físicas devido a contaminantes suspensos no fluxo de água.
O princípio de funcionamento do filtro multiestágio é simples – o fluxo de água passa por múltiplas camadas de meio filtrante consistindo de areia, seixos e cascalho. Os contaminantes da água ficam presos nos poros do material filtrante e a água filtrada é descarregada pela tubulação no fundo dos tanques. A próxima e última etapa é a retrolavagem, o processo mencionado anteriormente de remoção eficaz de contaminantes presos no meio filtrante. Após a lavagem, o filtro é enxaguado com água limpa e após atingir a qualidade de vazão exigida, o funcionamento é retornado.
Sistemas de osmose reversa
No método de osmose reversa, o fluxo de água passa através de uma membrana semipermeável que separa a água dos contaminantes. A maioria dos sistemas de osmose reversa usa vasos de pressão de aço inoxidável, controles eletrônicos, válvulas borboleta, válvulas de segurança e filtros de pré-purificação de dois estágios que ajudam a alcançar alta eficiência e desempenho ideal.
Os filtros de osmose reversa são utilizados em usinas de dessalinização e em outros setores de produção. O método é utilizado para remover nitratos, pesticidas, sulfatos, fluoretos, bactérias, produtos farmacêuticos, arsênico e muitos outros. Com uma combinação de um sistema de osmose reversa e um filtro de carvão ativado, o cloro e as cloraminas também podem ser removidos.
Ultrafiltração
A ultrafiltração é um tipo de filtração por membrana em que os contaminantes do fluxo de água são retidos por uma membrana semipermeável como resultado de mudanças na pressão ou concentração. Os sólidos suspensos e os solutos de alto peso molecular são retidos no chamado retentado (concentrado), enquanto a água e os solutos de baixo peso molecular passam através da membrana no permeado.
Os setores industriais que consomem grandes quantidades de água ou emitem águas residuais altamente tóxicas, como as indústrias química, farmacêutica e alimentar, a produção de plásticos e aço, a água potável e as estações de tratamento de águas residuais, utilizam a ultrafiltração como uma oportunidade para reutilizar a água circulante.
Em muitos casos, o método de ultrafiltração é usado para pré-filtrar as águas em instalações de osmose reversa para auxiliar e proteger o processo. A ultrafiltração também é um método eficaz para reduzir o índice coloidal da água e remover partículas que podem obstruir os orifícios da membrana de osmose reversa. Também é frequentemente usado para pré-tratamento de águas superficiais, marinhas e tratadas biologicamente antes de instalações de osmose reversa.
