Como filtrar a água com um filtro de areia

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Tabela de conteúdo

Descrição Breve

  • Problema: A filtragem da água
  • Idéia: Usando as propriedades de filtragem da areia
  • Dificuldade: Compreender o princípio da schmutzdecke. Usando corretamente o filtro (primeiro uso, filtragem contínua, substituição regular da areia)
  • Faixa de preço: Barato
  • Material Necessário: Um recipiente grande (os melhores são de superfícies não reativas: plástico, cisterna de concreto... de 200 litros para cima), diferentes grossuras de areia, reservatório e tubos para a água suja e água limpa, uma torneira
  • Área geográfica: Global
  • Habilidades: habilidade simples de encanador
  • Quantas pessoas? A partir de 1 pessoa
  • Quanto tempo demora? 1 a 4 dias para construir o filtro, dependendo de sua complexidade, esperar 10 dias antes de beber a água.

Descrição

Filtros de Areia de Lenta Gravidade

A água potável pode ser obtida com este tipo de filtro de areia. Graças à ação mecânica e biológica nas camadas de areia, filtros de areia de lento gravidade eliminam bactérias e pequenas partículas da água, tornando-a segura para beber. Esta é uma introdução básica ao assunto e deve ajudar a manter um abastecimento constante de água limpa e corrente usando uma tecnologia simples. O filtro de areia descrito a seguir é projetado apenas para uso doméstico.

A nascente da água

É importante ter uma fonte de água relativamente limpa, isto é, livre de produtos químicos e metais pesados, porque um filtro de areia não irá prover uma filtragem suficiente para transformar água quimicamente contaminada em água potável. É importante testar uma amostra da água em laboratório antes de começar. Mesmo água de nascente ou água muito clara do rio deve ser testado para contaminantes químicos. Se a sua fonte de água tem um alto nível de contaminação, tentar localizar uma nova fonte. Se isso não for possível devem ser usados outros métodos de filtração. Se a água for muito marrom, o que mostra uma turvação de alto nível, ela deve ser tratada antes de chegar ao filtro de areia. Por exemplo, ficar no decantador ou passar por um filtro horizontal áspero antes de entrar num filtro de areia adequado.

Como funciona o filtro

A água passa pela areia de cima para baixo. As partículas maiores vão se deter nas camadas superiores de areia. As partículas menores de sedimentos orgânicos deixados no filtro de areia são ingeridos por organismos microscópicos incluindo bactérias e protozoários que 'colam' nas camadas de lodo que se formam em torno das partículas de areia. A água limpa, que passa pelo filtro, é segura para beber. Se o tamanho do grão é de cerca de 0,1 milímetro de diâmetro, um filtro de areia pode remover todos os coliformes fecais (bactérias que se originam a partir de fezes) e praticamente todos os vírus.

Filtros de areia lentos

O desenho mostra um filtro de areia típico. A água suja deve fluir para a parte superior do tanque, sem perturbar a cobertura do solo (uma camada de lodo que se forma no topo da areia depois de alguns dias e contém bactérias benéficas). Deve haver uma profundidade suficiente de água acima da areia para que haja pressão suficiente que empurre a água suja através da cobertura do solo, o leito filtrante, e no suporte de cascalho. Esta profundidade deve ser idealmente de cerca de 2-3 metros (70-10 pés) mesmo que 1,5 metros (4 pés) permita que o filtro funcione corretamente. Esta profundidade depende das propriedades da areia e da porosidade da cobertura do solo. O nível máximo de água pode ser controlado através de uma bóia e uma válvula de controle ou pela manutenção do nível de água próximo do transbordamenta. Importante: A filtração deve ser contínua, a areia deve estar sempre submersa e a cobertura do solo protegida do sol direto e diferenças fortes de temperatura.

A profundidade da areia (leito filtrante) tem uma forte influência sobre a eficácia da filtração e deve ser de, pelo menos, (mínimo) 75 cm / 1 metro (30" - 40").

As propriedades da areia são definidas com o diâmetro dos grãos e das propriedades ES (O tamanho efetivo) e UC (Coeficiente de uniformidade). Para o filtro lento de areia, a areia precisa ser muito fina (0,1-0,35 mm de diâmetro) ES geralmente é de 12 a 40 mm (0.5" até cerca de 1.6") e UC deve ser inferior a cerca de 2,5.

Tarifas típicas do processamento da água em filtros de areia lentos são cerca de 2,5 m3 / [m2 de área de seção transversal do filtro - dia] = cerca de 0,1 m / h (0,33 pés / hora). A taxa de filtração pode ser determinada por um medidor de vazão na saída da torneira. A menos que a água natural seja tratada particularmente bem para cerca de 20 unidades de turbidez ou menos, este valor deve ser mantido, a menos que uma desinfecção muito confiável de pós-SSF esteja em vigor. Turbidez alta(muitas partículas na água) da água natural irá bloquear o filtro de areia mais rápido, encurtando o tempo entre as limpezas e diminuindo a qualidade da água. Ele também pode reduzir a vida útil do filtro sumamente, de alguns meses para alguns dias. A água natural deve ser pré-tratada, por exemplo, com um filtro horizontal de desbaste que ajuda a reduzir a turbidez de uma média de cerca de 200 unidades, com picos ocasionais de curta duração de cerca de 1000, a cerca de 20. A redução da turbidez também pode ocorrer graças à conservação de lagoas ou decantadores com um consumo de água flutuante. A cobertura do solo é a camada onde os processos bacteriológicos e físicos ocorrem, o principal deles sendo que a maioria das matérias em suspensão é pressionada em uma camada fina e densa em que os poros podem ser inferiores a um mícron. A espessura desta camada aumenta com o tempo até que as taxas de fluxo se tornem muito pequenas,nesse momento, é geralmente de cerca de 25 mm (1 "). Esse é o momento em que uma camada do filtro deve ser retirada.

As bactérias e os vírus são capturados nas armadilhas da cobertura do solo. A atividade bacteriana e biológica maximiza na cobertura do solo mas continuará até 20 cm de profundidade na areia do leito filtrante. Um certo nível mínimo de oxigênio dissolvido deve estar presente para auxiliar as ações aeróbias que surgem no leito. Após a instalação inicial do filtro de areia, a formação da cobertura do solo e da atividade bacteriana / biológica levará alguns dias ou semanas, dependendo da temperatura ambiente. Durante este período, a água processada é imprópria para o consumo humano e não deve ser bebida, ou deve ser filtrada em um outro filtro, ou desinfetada com outros recursos. Testes da qualidade da água devem ser feitos a intervalos regulares, até que o nível desejado seja alcançado.

Limpeza do filtro

Quando o fluxo de água limpa torna-se muito pequeno, o filtro de areia deve ser limpo. Retire cuidadosamente cerca de 25 mm (1") da camada superior, que inclui a maioria da cobertura do solo existente, com pás amplas de fundo chato após baixar ligeiramente o nível da água abaixo do nível mais recente. No sol quente e forte isso deve ser feito o mais rapidamente possível para evitar a secagem e danos ao material biológico na camada superior, que será a base da nova cobertura do solo. Quando o filtro é reiniciado, a água processada novamente precisa deixar de ser consumida até que o nível necessário de qualidade seja novamente atingido. Isso leva vários dias.

Quando a profundidade do leito de areia tiver sido reduzida pelos processos de limpeza para cerca de 0,75 metros (30 "), a profundidade original deve ser renovada acrescentando areia nova. Porque a areia nova não terá nenhuma atividade biológica, o processo é acelerado paela remoção e descarte da cobertura do solo, e então, 20 centímetros do leito existente é removido e guardado para ser reutilizado sobre a areia nova. Isso ajuda a restaurar rapidamente a atividade biológica e a cobertura do solo novo. A areia do leito existente não deve secar e precisa ser fixada novamente no local o mais rapidamente possível.

Dificuldades

  • Quando usada para uma grande quantidade de água, o filtro de areia lento necessita de grandes quantidades de terra, por causa da baixa taxa de filtração (10 por cento da taxa de filtração permitida pela filtração rápida).
  • Por causa do ritmo lento, a água limpa tem de ser armazenada em recipientes adequados (limpo e protegido da luz para evitar a proliferação de algas e poeira) para se adaptar à demanda de pico.
  • Grande cuidado no funcionamento e manutenção, em especial em relação à cobertura do solo que exige algum tempo para se formar. A água processada não pode ser considerada segura até que tenha passado através do sistema enquanto a cobertura do solo que está se formando seja reciclada de volta ou descartada.
  • Enquanto estiver construindo o filtro, a fim de evitar a formação de bolsões de ar no leito de areia, a areia deve ser colocada dentro do tanque com água ou ser preenchido com a água da superfície inferior.
  • Em regiões com alta concentração de arsênico nas águas subterrâneas, aplicar medidas especiais! a água que entra deve ser oxigenada (princípio da cascata ou aspersão) quando derramado no filtro, e regularmente ser totalmente drenado para fora do recipiente de filtro para parar a atividade bacteriana! para uma melhor remoção de arsênico, a adição de um leito superior de pregos de ferro pode ser necessária, especialmente se a água tem uma baixa concentração de ferro.

Veja: http://www.arsenic.eawag.ch
Ngai, T.; Walewijk, S. (2003) The Arsenic Biosand Filter (ABF) projeto: modelo de um filtro doméstico adequado para água potável em áreas rurais do Nepal. Relatório Final. Massachusetts Institute of Technology e Stanford University, USA.

História de Sucesso

Nós construímos um desses filtros de areia da camada biológica a partir de material reciclado na sua maioria, fizemos funcionar por 3 semanas e a água foi testada. (O link do site abaixo, na seção "Links" tem os detalhes dos testes e mais; e as seções "projeto de ilustrações e cartazes" têm algumas fotos) O filtro removeu 100 por cento da E. Coli, Coliformes totais e coliformes fecais na água. Estes filtros funcionam. E eles funcionam bem. Este sistema não produz garrafas plásticas a mais, e pelo preço que você pagaria por quatro ou cinco caixas de água engarrafada de "alta qualidade", provavelmente você pode construir este filtro inteiro. Se você compra água engarrafada o ano inteiro, você pode facilmente pagar a bateria, a bomba, barris de armazenamento e o filtro por menos do que custaria pela água engarrafada. Então, toda a sua água é grátis. Mas você nem precisa da bomba ou da bateria. Se você está vivendo em uma das muitas áreas dos EUA que estão agora sofrendo com 50 ou 100 anos de secas, você deve considerar esta hipótese seriamente . . . construa-o e tenha-o pronto para a primeira chuva, e você terá toda a água que precisa para beber, ou água para suas flores ou lavar o seu carro . . . o que seja - é sua água. Apenas lembre que a água deve circular através do filtro por, pelo menos, três semanas antes que seja segura para ser bebida. E, quaisquer produtos químicos que você colocar no seu telhado estará na água que coletar. (os produtos químicos acabarão na água de qualquer maneira porque escoam do seu telhado para o chão e, eventualmente, de volta a um rio ou um aqüífero.) Um telhado de 1800 metros quadrados vai coletar mais de 2200 litros de água com 2 polegadas de chuva. Se você tem 6 tubos pluviais igualmente espaçados isso significa que cada um vai distribuir mais de 300 galões de água. Você não precisa de um diploma universitário para ser inteligente o suficiente para descobrir como ter cuidado e como operar um destes filtros. O funcionamento básico é simples. A ecosfera desta terra dada por Deus limpa a água para nós com processos naturais que funcionam nestes filtros muito da mesma forma que nossas zonas húmidas, que estão rapidamente desaparecendo, limpam a água para nós. O biofilme que cresce na areia forma uma barreira viva que destrói a maioria das bactérias e só permite que a água passe através dela. Estes filtros (muito maiores, é claro) são usados extensivamente na Europa para o abastecimento público de água.

Atenção: saiba exatamente o que está na areia utilizada no filtro. A areia pode conter diferentes tipos de contaminantes, alguns muito perigosos.

Projetos, ilustrações, cartazes

File:Filter_drawing_rev2.jpg
Este é um desenho de filtro
Image:Complete_biosand.jpg
Esta é uma imagem de detalhes de fora
file:Inside_baffle_pipes.jpg
Esta é uma imagem de tubulações do defletor que mantêm a água que entra sem atrapalhar o biolayer na parte superior interna da areia.
file:Baffle_detail.jpg
Detalhe de tubos do defletor

file:Recirculate_water.jpg
A vantagem adicional de um sistema de recirculação.

Contatos

Links

Bibliografia

The Davnor BioSand Water Filter
Manual of Design for Slow Sand Filtration
Slow Sand Filtration, Huisman L. and Wood, W.E., WHO 1974

"Houshold Sand Filter for Arsenic Removal, an option to mitigate arsenic from iron-rich groundwater"
Techical report, EAWAG, S.Luzi, M.Berg, P.T.K.Trang, P.H.Viet, R.Schertenleib, Hanoi, 2004
www.arsenic.eawag.ch

Ngai, T.; Walewijk, S. (2003) "The Arsenic Biosand Filter (ABF) project: design of an appropriate household drinking water filter for rural Nepal. Final Report." Massachusetts Institute of Technology and Stanford University, USA.

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