Filtro lento de areia
Os filtros lentos de areia são usados na purificação de água para tratar água bruta para produzir um produto potável. Eles têm normalmente 1 a 2 metros de profundidade, podem ser retangulares ou cilíndricos em secção transversal e são usados principalmente para tratar águas superficiais. O comprimento e a largura dos tanques são determinados pela vazão desejada para os filtros, que normalmente têm uma taxa de carregamento de 200–400 litros (0,20–0,40 m3) por metro quadrado por hora.
O primeiro uso documentado de filtros de areia para purificar o abastecimento de água data de 1804, quando o proprietário de uma branqueadora em Paisley, na Escócia, John Gibb, instalou um filtro experimental criado pelo engenheiro Robert Thom, vendendo ao público o seu excedente indesejado. Este método foi refinado nas duas décadas seguintes por engenheiros que trabalhavam para empresas privadas de água e culminou no primeiro abastecimento público de água tratada do mundo, instalado pelo engenheiro James Simpson para a Chelsea Waterworks Company em Londres em 1829. Esta instalação forneceu água filtrada para todos os residentes da área, e o projeto da rede foi amplamente copiado em todo o Reino Unido nas décadas seguintes. A prática do tratamento de água logo tornou-se popular, e as virtudes do sistema tornaram-se claramente aparentes após as investigações do médico John Snow durante o surto de cólera de 1854 na Broad Street. Snow era cético em relação à teoria do miasma então dominante, que afirmava que as doenças eram causadas por "maus ares" nocivos. Embora a teoria dos germes das doenças ainda não tivesse sido desenvolvida, as observações de Snow levaram-no a desconsiderar a teoria predominante. O seu ensaio de 1855, Sobre o modo de comunicação do cólera, demonstrou conclusivamente o papel do abastecimento de água na propagação da epidemia de cólera no Soho, com o uso de um mapa de distribuição de pontos e provas estatísticas para ilustrar a conexão entre a qualidade da origem da água e casos de cólera. Os seus dados convenceram o conselho local a desativar a bomba de água, o que prontamente pôs fim ao surto.
Os filtros lentos de areia funcionam através da formação de uma camada gelatinosa (ou biofilme) chamada camada hipógea ou Schmutzdecke nos primeiros milímetros da camada de areia fina. A Schmutzdecke é formada nos primeiros 10–20 dias de operação e consiste em bactérias, fungos, protozoários, rotíferos e uma variedade de larvas de insetos aquáticos. À medida que um biofilme epígeo envelhece, mais algas tendem a desenvolver-se e organismos aquáticos maiores podem estar presentes, incluindo alguns briozoários, caracóis e vermes anelídeos. O biofilme superficial é a camada que proporciona a purificação eficaz no tratamento de água potável, sendo a areia subjacente o meio de suporte para esta camada de tratamento biológico. À medida que a água passa através da camada hipógea, partículas de matéria estranha ficam presas na matriz mucilaginosa e o material orgânico solúvel é adsorvido. Os contaminantes são metabolizados por bactérias, fungos e protozoários. A água produzida a partir de um filtro lento de areia exemplar é de excelente qualidade, com redução de 90–99% na contagem de células bacterianas.
Os filtros lentos de areia têm uma série de qualidades únicas: Embora muitas estações municipais e tratamento de água tenham 12 ou mais leitos em uso ao mesmo tempo, comunidades ou famílias menores podem ter apenas um ou dois leitos filtrantes. Na base de cada leito há uma série de ralos em forma de espinha de peixe que são cobertos por uma camada de seixos que por sua vez é coberta por cascalho grosso. Outras camadas de areia são colocadas no topo, seguidas por uma espessa camada de areia fina. Toda a profundidade do material do filtro pode ter mais de 1 metro de profundidade, a maioria dos quais será material de areia fina. No topo do leito de areia existe uma camada sobrenadante de água não purificada.
