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FILTRACION                                                                                                                                                                      

En general, se considera la filtración como el paso de un fluido a través de un medio poroso que retiene la materia que se encuentra en suspensión. En las principales instalaciones de filtración ,los filtros sueles ser abiertos, mientras los filtros cerrados suelen utilizarse para instalaciones pequeñas (menor de 40m3/h).   

En las instalaciones de filtración de las estaciones de tratamiento de agua, el medio poroso suele ser  generalmente arena, arena + antracita o bien carbón activo en grano, y la materia en. suspensión está  constituida por flóculos o microflóculos procedentes de la etapa anterior de decantación o bien formados expresamente  cuando se sigue el proceso conocido como "microfloculación sobre filtro" o filtración directa". Los filtros de estas instalaciones, generalmente son abiertos, con velocidades de filtración entre 6 y 15 m/h, empleándose los filtros cerrados a presión en instalaciones pequeñas (menores de 50 m3 /h). 

El espesor de la capa de arena suele oscilar entre 0,7 y 1 m. y la talla efectiva entre 0.8 y 1mm con un coeficiente de uniformidad entre 1,5 y 1,7. En el caso de lechos bicapa, el espesor de arena es 1/3 del total y  sobre ella una capa de antracita de 2/3 del espesor total y talla efectiva entre 1,2 y 2,5mm.  

Realmente, el espesor y granulometría depende de la velocidad de filtración, del tamaño y naturaleza de las partículas que van a ser retenidas y de la pérdida de carga disponible. 

Los materiales filtrantes que presentan cierta friabilidad no deberían emplearse ya que los lechos filtrantes y en concreto la arena, se ven sometida a fricción durante la fase de lavado a contracorriente produciendose  unos finos que originan diversos inconvenientes, tales como :     

- Modificación de la curva granulométrica.   

- Se colmatan los filtros en superficie, impidiendo o al menos dificultando la filtración en profundidad.

-Pueden pasar al agua filtrada aumentando la turbidez.

Las materias en suspensión retenidas por los medios filtrantes en la superficie de los granos lo son por diversas fuerzas (Ives):

- Fuerzas eléctricas, ligadas a la desestabilización de los coloides al anularse las fuerzas de repulsión electrostática entre partículas.

- Fuerzas de cohesión de London-Van Der Waals.

- Fuerzas de adhesión pericinética, debidas al movimiento browniano.

- Fuerzas de adhesión ortocinética, debidas al gradiente de velocidad.

De todo ello se desprende la importancia del tipo de superficie de los materiales filtrantes en la eficacia de la retención de las materias en suspensión.

Ives ha establecido un índice de filtrabilidad (F) (sin dimensiones) para comparar la eficacia de la filtración para diferentes materiales de la misma granulometría en función del estado de su superficie:

                                     Δ h                   C

                         F  =  ――――  x ――――

                                 V  x  t                C0                                                          

 donde  Δ h: Perdida de carga, en m de columna de agua , en el material filtrante al cabo del tiempo t.

             V  :  Velocidad de filtración en m/h.

             t    : Duración de la filtración en horas.

             C   : Parámetro de calidad del agua filtrada.

             C0  : Parámetro de calidad del agua a filtrar.

La relación C  / C0   puede expresarse en diferentes unidades tales como turbiedad, materia orgánica, en aluminio, etc.

La retención de partículas será por tanto mejor cuando el índice F sea más bajo. Por otra parte, a igual granulometría, el crecimiento de la perdida de carga (Δ h) es menor con los granos angulosos que con los granos redondeados, ya que en  los primeros se acoplan con más dificultad los unos en los otros y dejan por tanto secciones de paso mayores.

Otra consideración a tener en cuenta en el caso de los medios filtrantes, especialmente en la arena, es la perdida al ácido, ya que una perdida al ácido mayor del 2 % no debe aceptarse cuando el agua bruta contenga CO2 agresivo.

GRANULOMETRIA DE UNA MUESTRA DE ARENA

La granulometría se representa mediante una curva que representa los porcentajes en peso de los granos de arena que pasan a través de las mallas de una serie de tamices normalizados.

Se pesa  alrededor de 1 Kg. de arena seca y se va tamizando a través de tamices, ordenados de mayor a menor luz de malla, se pesa la arena retenida por cada tamiz y se anota como “peso retenido”. Con estos datos construimos una tabla donde anotamos en distinta columnas los pesos retenidos, los pesos  acumulados, el % retenido  y  finalmente el % que pasa por el tamiz correspondiente (complementario a 100 de la columna anterior).

Se traza la curva: En ordenadas la luz de malla y en abcisas el porcentaje que pasa  por cada tamiz.

Anotamos los valores correspondientes al tamaño de malla por el cual pasa el 10 % de la arena y el tamaño de malla por el que pasa el 60%.

La talla efectiva es el paso o tamaño de malla que corresponde al 10 %.

El coeficiente de uniformidad es la relación: talla 60 % / talla 10 %.

 Se considera que una buena arena para la filtración debe tener un coeficiente de uniformidad inferior  a 2 (más cerca de 1,5  que de 2).

Ensayo de granulometría  real:

Nº de tamiz     Luz malla     Peso retenido    Peso acumulado       % Retenido     % Que  pasa

                           (mm)                     ( gr )                    ( gr )

  4                        4,76                        2                         2                          0,1                  99 1

  8                        2,38                    119                     121                        10,3                  89,7

 12                       1,68                    553                     674                        57,3                  42,7

16                        1,19                    350                   1.024                       87,1                  12,9

20                        0,84                      89                   1.113                       94,7                    5,3

30                        0,54                      42                   1.155                       98,3                    1,7

 40                       042                       12                   1.167                       99,3                    0,7

Residuo               --                            8                   1.175                     100                       0,0

 

 Con  estos datos pasamos a construir la curva granulométrica:

 

La velocidad de filtración, para el caso de filtración rápida , suele ser del orden de 5 a l5 m/h (m3/m2/h). 

Uno de los parámetros más indicativos del comportamiento del filtro es la turbidez del agua filtrada. Al comenzar el período de filtración, partiendo de un lecho filtrante limpio, hay un período inicial de tiempo, relativamente corto, conocido como "período de maduración" en el cual la turbidez del agua filtrada va disminuyendo hasta alcanzar un punto a partir del cual la turbidez se mantiene casi constante un período largo de tiempo, que dependerá de la altura de capa del lecho.  

Continuando la filtración, se llegará a un punto a partir del cual la turbidez inicia un incremento, conociéndose este punto como el comienzo del "período de perforación" del filtro. 

La pérdida de carga, que en el caso de un filtro, en definitiva nos indica el grado de dificultad que encuentra el agua a su paso a través de la arena, nos sirve para hacer un seguimiento del estado de  atascamiento del lecho de arena con el transcurso de tiempo de filtración. Al construir los filtros, se fija la pérdida de carga máxima a la que podrá llegarse, y deberá ser tal que el tiempo que tarda en alcanzarse, sea igual o ligeramente inferior al tiempo, al cabo del cual se alcanzará la perforación del filtro, de esta forma, se aprovecha el atascamiento de la casi totalidad de la altura del lecho de arena previsto.  

Para conseguir una tasa o velocidad de filtración constante, se pueden utilizar filtros que operan a nivel constante, con regulación aguas arriba y abajo mediante flotadores, válvulas de mariposa o sifones, o bien, emplear filtros de nivel variable, en los cuales, este nivel va aumentando a medida que aumenta la  pérdida de carga como consecuencia del atascamiento o colmatación del lecho filtrante.

 Llegado el momento de la máxima pérdida de carga de alguno de los filtros que forman la instalación, se interrumpe la entrada de agua a filtrar y se procede al lavado a contracorriente, que consta de tres fases: 1) Esponjamiento del lecho con aire a baja presión (entre 30 y 60 segundos). 2) Lavado con aire yagua (entre 3 y 6 minutos) y 3) Aclarado con agua (entre 12 y 7 minutos). 

En la figura siguiente se representa el esquema de un filtro (de nivel constante) con indicación de los flujos de filtración y de lavado a contracorriente así como los niveles de filtración  y de lavado.

  

En el lavado a contracorriente, el lecho de arena se expande y el aire provoca que los granos de arena al rozar uno contra otro se desprendan de las partículas retenidas, que después serán arrastradas por el agua de lavado hacia los vertederos o canales de recogida del agua de lavado. El proceso de lavado finaliza cuando esta agua resultante del lavado no muestra apenas partículas en suspensión. 

                                  

                       FILTRO DE NIVEL VARIABLE Y CAUDAL DE FILTRACION CONSTANTE

                   (El lavado a contracorriente se realiza aprovechando la diferencia de nivel entre el

                     canal de agua filtrada y el canal de recogida de agua de lavado)

  

                                                                                          

       LAVADO DE UN FILTRO (con canales de recogida de agua de lavado)               Placa soporte de la arena, con toberas

   

                                  

 REGULACION DE LA VELOCIDAD DE FILTRACION  DE UN FILTRO  DE NIVEL CONSTANTE Y CAUDAL DE FILTRACION CONSTANTE  ( Mediante válvula de regulación  hidráulica en la salida de agua filtrada)

 Respecto a la evolución de la pérdida de carga y la turbiedad del agua filtrada y su interrelación, consideremos, según se representa en las gráficas siguientes, un filtro con una pérdida de carga máxima, por construcción de 2,5 m. (columna de agua), tal pérdida de carga, para un espesor dado de arena, se alcanza en el punto Pl, al cabo del tiempo t1. 

Por otra parte, consideremos la evolución de la turbiedad del agua filtrada; al llegar al tiempo t2, el filtro ha llegado a la perforación , correspondiéndole una turbiedad dada por el punto M2 , dado que t2 es menor que t1, el filtro continúa filtrando , ya que no se ha alcanzado aún la perdida de carga máxima . Esto nos indicará que el filtro está mal concebido y habrá que aumentar el espesor de arena , de forma que la perdida de carga máxima se alcance antes , por ejemplo al cabo del tiempo t¢ 1 , donde todavía no se ha llegado a la perforación del filtro y la turbiedad , punto M1, continúa aún en valores aceptables.

                                               

 

En el control de la eficacia de un filtro se suele acudir a la medida de la turbiedad, pero la sola medida de esta no es muy significativa de las diferencias de calidad del filtrado. Se ha llegado a proponer lo que se conoce como la determinación del  factor de atascamiento, en definitiva es un porcentaje del estado de atascamiento del medio filtrante. El agua filtrada a estudiar se somete a una microfiltración bajo presión constante (2,1 bares) a través de una membrana de 0,45 µm., actuando asi:

Si llamamos Ti al tiempo necesario para recoger 500 ml. de agua (este tiempo Ti debe ser superior a 15 segundos) y seguimos filtrando por la membrana durante 15 minutos y a continuación recogemos otros 500 ml. y sea Tf el tiempo invertido en recoger esta segunda muestra, el factor de atascamieto (FA) viene dado por la expresión :

                                                                  Ti

                        FA %  =  100  ( 1  ―  ―――  )     Si este porcentaje es superior al 80 % en 15 minutos, se realizará de nuevo el mismo ensayo con tiempos menores a los 15 minutos

                                                                 Tf

  En el caso de ensayos comparativos, los rendimientos de un filtro son  mejor comprobables midiendo el factor de atascamiento, cuando que las medidas de perdida de carga y turbiedad por si solas son poco significativos.

Funcionamiento de una instalación de filtración

 El agua clarificada procedente de los decantadores pasa a los filtros, donde las partículas (flóculos) que no han sido retenidas por los decantadores son retenidas al pasar por el medio filtrante. Los filtros suelen tener las siguientes caracteristicas:

Un lecho filtrante único de arena de diámetro uniforme

Tasa de filtración constante y nivel del agua a filtrar constante o variable (en función de la perdida de carga).

El lavado se realiza mediante la inyección de agua y aire.                                         

El agua a filtrar que es repartida por igual a cada uno de los filtros que componen la instalación, así como la velocidad de filtración constante en cada filtro es obtenida por medio de dispositivos tales como flotadores, válvulas electroneumáticas, cajas de parcialización, y sifones.

 

                    

              Dispositivo de regulación, caja de parcialización y sifón

  

Válvula electroneumática y rack electrónico ubicados aguas abajo del filtro.

Caja parcializadora-sifón concéntrico, ubicados dentro de la caja del filtro y aguas abajo del filtro.

Dispositivo sifón-caja parcializadora: La caja de parcialización es un sistema de detección y mando que regula el caudal de aire introducido en la parte superior del sifón. Esta caja está formada por el flotador y el sistema detector, los que se ubican en la superficie de agua dentro de la caja del filtro.

Sifón: Constituido por dos tubos concéntricos, donde el agua circula desde el tubo interior hacia el exterior, y se encuentra en la tubería de salida de agua filtrada.

 Descripción del proceso de regulación

 El conjunto sifón-caja parcializadora está unido por medio de un tubo de admisión de aire ubicado en la parte superior del sifón. Es por esta admisión de

aire y cambio de presión que la acción del sifón es parcial o nula, con lo cual la variación de caudal es más o menos grande.

Esta entrada de aire está comandada automáticamente por la caja de parcialización, en la cual el flotador detecta el nivel de agua que se debe mantener constante sobre el filtro y deja entrar una cantidad de aire en función de ese nivel.

Si el nivel de agua sobre el filtro se eleva, bien sea porque el filtro está sucio o porque el caudal de la planta se incrementa, la caja de parcialización tiende a cerrarse, entra solo una pequeña cantidad de aire dentro del sifón y se produce un incremento en el caudal de agua filtrada. Si el nivel de agua disminuye, entonces el proceso es a la inversa. El sifón tiene un vacuómetro colocado en la parte superior que indica la pérdida de carga del filtro.

Dispositivo de regulación válvula mariposa electroneumática y rack Electrónico

El regulador válvula electroneumática y el rack de control están destinados a mantener el nivel de agua constante sobre la arena; sin regulación, este nivel es

muy variable en función del grado de colmatación del filtro y de las modificaciones del caudal. La función de la regulación es crear, con la ayuda de una válvula de mariposa, una pérdida de carga auxiliar que es grande cuando el filtro está limpio, y por tanto el caudal de entrada es normal. Esta pérdida de carga disminuye a medida que el filtro se ensucia o el caudal aumenta bruscamente.

La pérdida de carga global del sistema filtro-válvula es mantenida constante por la regulación.

                             

Páginas relacionadas con filtración:

 

La filtración directa con recuperación del agua de lavado de filtros en una ETAP convencional  

                                                             FRANCISCO RAMIREZ QUIROS   - CANAL DE ISABEL II  -  MADRID

RESUMEN

En este artículo se señala la dificultad que presenta la decantacion del agua de baja turbidez.

Se muestra la filtración directa y la filtración en línea como una viable alternativa al proceso de tratamiento de coagulación, floculación, decantación de aguas de baja turbidez. Requiere menores dosis de coagulante, produce menor cantidad de lodos y reduce los costes de explotación.

La adaptación de una planta de tratamiento convencional al proceso de filtración directa con recuperación del agua de lavado, bypassando los decantadores, es relativamente simple. Los resultados de aplicar este procedimiento, muestran un buen rendimiento de los filtros para la misma calidad del agua filtrada.

Palabras clave:

Agua bruta, agua potable, turbidez, coagulación, decantación, filtración directa, lodos, baja turbidez, planta de tratamiento, lavado a contracorriente, lecho filtrante.

Keywords

Raw water, drinking water, turbidity, coagulation, decantation, direct filtration, sludge, low turbidity, treatment plant, backwash, filter bed.

SUMMARY

DIRECT FILTRATION AND RECUPERATION FILTERS BACKWASH WATER IN A CONVENTIONAL WATER TREATMENT PLANT .

This article describes the difficulty of the decantation of low turbidity water.

Direct filtration and in-line filtration can be a viable alternative treatment process to coagulation, flo culation, decantation of low turbidity water, with the minimun required chemical dosage especially coagulants, less stugge production and lower operation cost.

The adaptation of conventional treatment plant to direct filtration system with recuperation of filters backwash water by eliminating the decantation, is relatively simple. The result to apply this process shows an efficient filters performance for the same effluent quality.

   

INTRODUCCION

En el tratamiento convencional del agua potable, la de- cantación ocupa una importante fase dentro de este proceso, utilizándose para tal fin, diversos tipos de decantadores  estáticos, recirculación de fangos, pulsación, etc., como medio para retener las partículas coaguladas y floculadas y preparar así el agua para la etapa siguiente; la filtración.

Algunas de las aguas brutas que se someten a tratamiento, presentan a veces unas características, especialmente en cuanto a turbidez, color, algas, materia orgánica, y en suspensión, que no requerirían el paso por los decantadores, pudiéndose entonces aplicar el procedimiento conocido por filtración directa. Habrá que tener presente, que en ocasiones, aguas con bajos valores de los anteriores parámetros, presentan otras características indeseables, tales como olor, sabor o determinadas sustancias disueltas, que obligan, sin embargo, al empleo del tratamiento completo, incluída la decantación.

Sobre la no necesariedad y dificultad de aplicar la de cantación a aguas poco cargadas y de baja turbidez, y emplear en cambio la filtración directa, lo vamos a tratar en:

Dentro de la etapa de decantación, encontramos a veces que, manteniéndose constantes las características físico-químicas del agua bruta y la dosificación de coagulante, la eficacia de la decantación se ve afectada por factores tan diversos como pueden ser una alteración en el ajuste del pH, la propia velocidad de agitación en los tanques o compartimientos de coagulación y floculación, variaciones en la velocidad de rebose del decantador,

exceso o defecto en las purgas o extraccion de lodos,eincluso la incidencia de fuertes vientos sobre la superficie, obte - niéndose finalmente un agua decantada con alteraciones impor tantes en su contenido en flóculos, turbidez y concentración de Al+++ y la subsiguiente influencia negativa en la f1ltra- c1on.

A pesar de los factores anteriores y su incidencia negativa en la marcha de la decantación, no podemos evitar su empleo en el tratamiento de agua con elevada carga y turbidez, pero en cambio no parece procedente someter un agua bruta con mejores características al riesgo del deterioro antes descrito, junto a un mayor costo económico de tratamiento.

Es bien conocida la dificultad de floculación y decantación de aguas de baja turbidez; no es extraño que a veces la turbidez del agua decantada sea más alta que la del agua bruta, cuando se tratan aguas brutas con baja turbidez -5NTU- . Para solventar esta dificultad y compensar la deficiente decantación, es bastante frecuente emplear dosis abundantes de coagulante, junto con ayudantes de floculación, para formar un floc de barrido que atrape las particular coloidales, aún a costa de aumentar la producción de lodos e incluso de aumentar el nivel de aluminio en el agua enviada a la red de distribucóon. En estos casos, el exceso de coagulante puede evitarse recurriendo a la filtración directa, entre otras razones, porque la desestabilización coloidal, puede conseguirse con muy baja dosis de coagulante y la formación del floc de barrido ya no es necesaria.

Hemos de tener en cuenta que, generalmente dentro de un sistema de distribución de agua potable, las instalaciones de tratamiento se proyectan normalmente para tratar aguas que pueden presentar variaciones considerables en cuanto a turbidez, color, materia orgánica, algas y otras muchas sustancias, para lo cual son fundamentales los decantadores, pero a la vez, se debe poder bypassar éstos en los períodos de baja turbidez, color, materia orgánica, etc. En estos períodos, tambien podrían emplearse los decantadores sólo con el objeto de aumetar el tiempo de contacto del cloro, di óxido de cloro u otros oxidantes, en la fase de precloración y preoxidación, si fuese necesario.

   

FILTRACION DIRECTA -

La filtración directa es una técnica de tratamiento apropiada para aguas brutas de baja turbidez. Este proceso se caracteriza por la supresión de la etapa de decantación en la línea convencional de tratamiento: Mezcla, coagulación -floculación, decantación, filtración; pudiendo por tanto considerarse como una alternativa al proceso convencional completo.

Las características que debe reunir el agua bruta para emplear este procedimiento han de estar próximas a las si - guientes:

   Turbidez  ...............   7 NTU

   Color ...................   25 Unidades Pt/co 

   Sólidos en suspensión.......40 rng/l.

   Algas ...................1.000 Unidades/ml. 

   Fe++ y Fe+++ ..........    300 μg./l.

   Mn++  .................     50 μg./l.

La dosis de coagulante suele variar entre la mitad y la cuarta parte de las empleadas con la decantación, generalmente se utilizan dosis menores de 10 mg./l. expresadas en sulfato de aluminio del 17 % en Al2O3

Este procedimiento no trata de conseguir un flóculo de gran tamaño, separable facilmente por decantación,sino que se formen pequeños flóculos, hecho éste por lo cual se le conoce también como microfloculación.

La filtración en línea es también un procedimiento de filtración directa, pero con algunas ligeras diferencias respecto a lo que venimos llamando filtración directa propiamente dicha.

Con la filtración directa, los sólidos coloidales son coagulados antes de la filtración, a diferencia de la filtración en línea, en la que los sólidos son coagulados durante la filtración, en el interior del lecho filtrante. La filtración directa, pretende conseguir una óptima combinación entre la energía proporcionada por una agitación rápida y la dosis de coagulante, mientras que la filtración en línea, busca sólo la dosis óptima de coagulante.

Conviene señalar previamente que, en general, la re- tención de sólidos por un lecho filtrante ocurre a través de dos mecanismos interdependientes,transferencia de mate tia sólida del líquido hasta la superficie del medio fil- trante y adherencia físico-química de los sólidos al medio En la filtración directa, se emplea una mezcla por agita- ción para conseguir una coagulaclon-floculaclon previa de estos sólidos o partículas coloidales, que son retenidos en el filtro. En la filtración en línea, la adsorción de un coagulante en la superficie del medio filtrante, incrementa la atracción electrocinética y favorece la adherencia de los sólidos al medio. Aquí, el lecho filtrante juega desde el punto de vista de la formación del flóculo microscópico, el papel de un floculador de contacto y a la vez medio de retención

La filtración directa y en línea, suelen conseguir una mayor distribución de sólidos a través del medio filtrante aprovechando en mayor grado la capacidad de filtración, fil trando más en profundidad.

Finalmente, otra diferenciación a tener en cuenta, es que la filtración en línea está más influida por las carac terísticas del coagulante, siendo mas apropiado en este ca so el empleo de polímeros catiónicos en lugar del coagulante convenclonal (sales de Al+++ o Fe+++)

En algunas instalaciones donde se aplica la filtración directa, realmente está teniendo lugar un proceso mixto entre filtración directa y filtración en línea, ya que a veces la insuficiencia de agitación, da lugar a que parte del coagulante llegue al filtro sin haber interreaccionado con los coloides en suspensión y sería esta porción del coagulante, la que está contribuyendo a la filtración en línea, junto con la filtración de sólidos precoagulados antes de llegar al filtro o bien pretendiendo una filtración en línea, sin agitación previa, en parte se obtiene un cierto grado de floculación por un largo trayecto entre la incorporación del coagulante y el filtro.

El tiempo de contacto entre la incorporación del coagu lante y la filtración debe ser, según diferentes experiencias superior a 3 minutos, para evitar una postfloculación, e inferior a 10 minutos, para evitar una colmatación rápida del filtro. Estos tiempos llegan a duplicarse para las temperaturas más bajas del invierno.

Para prevenir la rotura de los microflóculos y la perforación del filtro, es muy conveniente la dosificación de polielectrolito como ayudante de floculación. sin polielectrolito, los siguientes factores incrementan directamente la probabilidad de perforación del filtro en la filtración directa:

1} Incremento de la velocidad de filtración

2} Incremento de la talla efectiva del medio filtrante

3} Incremento de la dosis de coagulante

4} Incremento del gradiente de floculación de 20-50 /seg.

5} Incremento del tiempo de floculación mayor de 10 minutos 

6} Decrecimiento del espesor del lecho filtrante.

Podemos resumir las principales ventajas de la filtración directa en:

-Menores costos de explotación al no emplear decantadores -Disminución de las dosis de reactivos.

-Se consigue una filtración más en profundidad en el lecho filtrante.

-Menor producción de lodos y fácil tratamiento de éstos.

Se estima como objetivos de calidad del agua filtrada tras el proceso de filtración directa, los valores de:Tur- bidez 0,3 NTU, Color < 5 Unidades Pt/Co.

A nivel de ensayo de laboratorio para determinar la dosis óptima de coagulante en la filtración directa, obviamente no deberá utilizarse el clásico Jar-test, ya que este es un ensayo de coagulación-floculación seguido de decantación. El método más exacto para calcular las dosis de coagulante óptimas, sería a través del control y seguimiento del potencial Zeta. Un ensayo sencillo y apropiado, es la filtración sobre columna de arena, a una velocidad similar a la de la instalación, de determinados volúmenes de agua, mezclada y agitada previamente con diferentes dosis de coagulante y recoger el agua filtrada, después de desechar la primera fracción, para determinar la turbidez, color, etc, en las fracciones siguientes y construir una curva que en general será decreciente, relacionando las diferentes dosis de coagulante con la turbidez y color. Por medio de estos ensayos, se elegirá la dosis a aplicar en el tratamiento, en función de las características que se desean obtener para el agua filtrada.

En el gráfico de la fig. 1, se muestran los resultados de un ensayo de laboratorio, donde se ve que, para dosis de 0 a 3 mg/l no se aprecia una significativa reducción de la turbidez y color, obteniéndose resultados satisfactorios  Turb. = 0,3 , para dosis de 6 mg/l.

A partir de esta dosificación, mejora muy ligeramente la turbidez y color, siendo inútil y hasta contraproducente, emplear dosis más elevadas {> 6 mg/l) que provocarían la colmatación del filtro.

Una medida para evaluar la filtración a escala real en la propia instalación, es utilizar el índice de filtrabilidad ( F )propuesto por IVES en 1.978 y que viene dado por la siguiente expresión:

                

                                          F = h . C / V.t.Co

  h = Pérdida de carga ( en m. de columna de agua) en el      lecho filtrante al cabo del tiempo t.

V = Velocidad de filtración (m/h)

t = Tiempo de filtración (horas)

C = Parámetro de calidad del agua filtrada

= Parámetro de calidad del agua a filtrar

La relación C/Co puede expresarse en diferentes unidades: turbidez, concentración en materias orgánicas, sólidos en suspensión, número de partículas, etc.

La retención de partículas será mayor cuanto menor sea el índice F, que es un número sin dimensiones, es decir, una buena filtrabilidad es expresado por un bajo valor de F.

El índice de filtrabilidad, es uno de los diversos índices numéricos para evaluar el rendimiento de un filtro, siendo muy apropiado para fijar las condiciones óptimas de operación en la filtración directa.

RECUPERACION  DEL AGUA DE LAVADO DE FILTROS EN LA FILTRACIÓN ---~---

DIRECTA

En todo proceso de tratamiento del agua potable, existen generalmente dos puntos donde se procede a la evacuación de lodos: purgas de decantadores y lavado de filtros. En el proceso de tratamiento convencional completo, la evacuación de lodos se lleva a cabo esencialmente en los decantadores, ya que las aguas procedentes del lavado de filtros, suelen ser

recuperadas y enviadas a cabecera de tratamiento y por tanto, se incorporan al tratamiento seguido en los decantadores. Uno de los principales inconvenientes de la filtración directa es el aumento del coste derivado del agua de lavado, ya que, al no emplearse decantadores, no podría recuperarse el lavado de filtros, como acabarnos de describir, enviándola a cabecera y decantadores, pues como ya se ha indicado, la única vía de evacuación de Iodos es a través de la propia agua de lavado de filtros.

¿Cómo compatibilizar entonces el proceso de filtración directa con la recuperación del agua de lavado de filtro. Una solución sería conducir este agua de lavado a una pequeña planta

anexa, donde se trataría el agua clarificada por una parte y por otra se obtendría un lodo o fango seco o semiseco. La otra solución que es la que hemos experimentado y seguido, consiste en aprovechar alguno de los decantadores que para el tratamiento convencional hay construidos en la planta, y dirigir, sólo y exclusivamente hacia él el agua de lavado de filtros. En este decantador, que habremos convertido simplemente en un espesador, se someterá este agua a una sedimentación-decantación, que puede ser mejorada con la ayuda del polielectrolíto adecuado y el agua así decantada y clarificada, se incorporaría al agua que llega a los filtros.

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una parte y por otra se obtendría un lodo o fango seco o semiseco. La otra solución, que es la que hemos experimentado

y seguido, consiste en aprovechar alguno de los decantadores que para el tratamiento convencional hay construídos en la planta, y dirigir, sólo y exclusivamente hacia él el agua de lavado de filtros. En este decantador, que habremos convertido simplemente en un espesador, se someterá este agua a una sedimentación-decantación, que puede ser mejorada con la ayuda del polielectrolíto adecuado y el agua así decantada

y clarificada, se incorporaría al agua que llega a los filtros.

 

 

En la Fig. 2 se muestra el esquema de una ETAP convencional con decantadores estáticos donde se sigue el proceso indicado, para lo cual, sólo ha sido necesario disponer de una conducción de bypass de los decantadores y una derivación para dirigir el agua procedente del lavado de filtros hacia un decantador; ambas modificaciones figuran con líneas de puntos en el esquema.

Algunas de las características medias obtenidas, tanto del agua de lavado de filtros que llega al decantador, como de esta misma agua una vez decantada, se resumen en el cua- dro número 1., donde puede observarse los bajos valores de turbidez, sólidos en suspensión y Al+++ aportados al incorporar este agua decantada procedente del lavado de filtros, al agua que llega a los filtros.

 

   

   Entrada Decantador

    Salida                       Decantador

  Sin Polielectrolíto

  Con  Polielectrolíto(0,15 ppm)

Concentración  sólidos en  suspensión (mg./l.) 

 

      380

           

      17   

             

      4

 

Turbidez (NTU) 

 

       88

 

     10,5

 

      3,8

  

Al+++ (mg./l.)

    

      4,15

 

       0,48

               

     0,29

 Cuadro nº 1 . Decantación del  agua de lavado de  fltros

 

RESULTADOS COMPARATIVOS

A continuación, se muestran una serie de datos extraídos direc

tamente del funcionamiento de una gran instalación-14 m3/sg., donde

 siempre que las características del agua bruta lo permitan, se apli

ca la filtración directa. Durante un período de 60 días, el agua bru

ta con una turbidez comprendida entre 2,2 y 3,1 NTU y color entre 

15 y 25 Unid. Pt/Co, es sometidala mitad de su caudal -5 m"/sg -en una parte de la instalación al proceso de filtración directa con dosis media de 10 mg/l de sulfato de alúmina,8% Al203,sobre 20 filtros a una velocidad de 7,2 m/h y al mismo tiempo, la otra mitad del caudal se ha tratado siguiendo el proceso completo, con decantación y dosis media de 24 mg/l del mismo coagulante, de acuerdo con los correspondientes ensayos de Jar-test, y filtrando sobre otros 20 filtros similares.

En el cuadro resumen Nº2, se muestran solamente los da tos de los últimos 30 días del período indicado en grupos de dos días, observandose en el segundo caso, con decantación,que la mayor parte de los días, la turbidez del agua decantada osciló entre 0,4 y 0,8 NTU y la filtrada entre 0,2 y 0,4 NTU, muy similar a la filtrada en la otra parte de la planta, donde se seguía la filtración directa. Resultados también similares, se obtuvieron para otros parámetros, tales como, color, aluminio, hierro y demanda química de oxigeno en ambas aguas filtradas.

En el segundo caso, cuando se emplearon dosis de sulfato de alúmina inferiores a 12 mg./l., se obtenía siempre un agua decantada con mayor turbidez.  

 

FECHAS

1-2

3-4

5-6

7-8

9-10

11-12

13-14

15-16

17-18

19-20

21-22

23-24

25-26

27-28

29-30

 

Agua

Bruta

 

 

2,6

 

2,4

 

2,4

 

2,2

 

2,6

 

2,5

 

2,7

 

2,7

 

2,9

 

3,0

 

3,1

 

3,0

 

3,0

 

2,8

 

3,1

FILTRA

CION  DI

RECTA

Agua

Filtrada

 

 

0,3

 

0,3

 

0,2

 

 

0,3

 

0,3

 

0,2

 

0,4

 

0,4

 

0,3

 

0,4

 

0,5

 

0,3

 

0,4

 

0,3

 

0,3

  de Filtros

lavados / 2 dias

 

 

25

 

24

 

26

 

24

 

22

 

24

 

26

 

23

 

24

 

23

 

26

 

22

 

22

 

24

 

23

 

DECAN-

TACION

Y FILTRA

CION

Agua

Decantada

 

 

0,6

 

0,6

 

0,.5

 

0,5

 

0,9

 

0,8

 

1,2

 

1,6

 

1,1

 

0,8

 

1,0

 

0,8

 

0,7

 

0,7

 

0,8

Agua

Filtrada

 

 

0,2

 

0,3

 

0,2

 

0,1

 

0,3

 

0,2

 

0,4

 

0,4

 

0,3

 

0,2

 

0,4

 

0,3

 

0,3

 

0,2

 

0,3

  de Filtros

lavados / 2 dias

 

 

26

 

24

 

27

 

25

 

23

 

24

 

29

 

30

 

27

 

25

 

25

 

23

 

23

 

25

 

24

 

Finalmente señalaremos que, en el periodo indicado, en dos ocasiones,

durante 9 días y por circunstancias no todas perfectamente determinadas,

 la turbidez del agua decantada, aumentó hasta alcanzar valores entre 1,2

 y 1,7 NTU, disminuyendo paralelamente las carreras de los filtros correspondientes, mientras que las de los filtros sometidos a filtración directa, no se alteraron.

En general, las carreras de los filtros han sido algo mayo res en la filtración directa. Durante el período considerado de los 60 días, la carrera media en los filtros sometidos a filtración directa ha sido de 44 horas frente a las 39 horas de los que filtraban agua decantada.

No es objeto de esta exposición , el estudio económico del procedimiento, pero es evidente, que la disminución de costes en el proceso de filtración directa con recuperación del agua de lavado de filtros en uno de los decantadores ya existentes, es considerable.

            

            

Filtración rápida :Página de Water Treatment Primer,en inglés, con un resumen del proceso físico de filtración del agua, caracteristicas de estos dos tipos de filtros. Se muestran diversos esquemas y figuras. Desde esta página se pueden enlazar con otras relacinadas con el tema. 

Slow Sand Filtration.htm: Página sobre filtración lenta, de Water Treatment Primer, en ingles , similar, done se expresan caracteristicas de este tipo de filtros, incluyendo los mecanismos físicos y biológicos que  se dan en estos filtros. Se muestran igualmente esquema y figuras.

Filtración y lavado a contracorriente : Documento de A.Amirtharajah, de la School of Civil and Environmental Engineering, Georgia Institute of Technology (Atlanta). Presenta esquemas sobre filtración, ecuaciones y mecanismos de retención de partículas y curvas diversas. wpeA9.jpg (17432 bytes)

Carecteristicas físico-químicas de las zeolitas naturales como medio filtrante: Articulo de varios profesores cubanos, presentado en el XXVII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y Ambiental y recogida en la página de CEPIS. En este trabajo se estudian y ensayan las zeolitas naturales cubanas, empleadas como medio filtrante alternativo a la arena, aprovechando a su vez las propiedades adsorbentes de las zeolitas. Cuba tiene una gran producción y reserva de zeolitas y en cambio dispone de muy poca de arena silícea que se emplea en la filtración del agua.

Espectro de filtración : Publicación en pdf , en la que se muestra como maximizar las necesidades de una filtración conociendo los tipos y tamaños de partículas y así determinar el sistema de filtración más adecuado.

 Filter Backwash Recycling Rule Documents

Regulación de la EPA sobre el reciclado de las aguas generadas en el lavado de los filtros en el proceso de tratamiento del agua potable. En mayo de 2001 la EPA publicó unas reglas que regulaban el proceso de reciclado del agua generada en el lavado de filtros, como método para reducir el riesgo de los consumidores por contaminantes microbilógicos. Se recogen una serie de enlaces de la EPA sobre este tema.

Filtración lenta como proceso de desinfección: Ing. Lidia Cánepa de Vargas.CEPIS-OPS

Purificación del agua mediante filtración por carbón activo. Publicación en el Diario El Comercio (Ecuador)

Filtración directa . Diapositivas en PowerPoint por Luz Adriana Echavarría y Maria Isabel Marin (Universidad del Valle).

Tratamiento de Agua de Abastecimiento Utilizando un Filtro de Arena Gruesa con Flujo Ascendente como Pretratamiento para la Filtración Rapida Descendente. Publicado en A G U A L A T I N O

A M É R I C A. septiembre/octubre 2003.

Manual Técnico del Agua Degremont . Filtración del agua

Estudio independiente sobre el rendimiento y resultado de diferentes medios de filtración. (Julio de 2014).

Informe resume sobre los resultados de un test sobre el rendimiento del AFM® de Dryden Aqua, arena de sílice y de otros medios de filtrado a base de cristal triturado más comunes en el mercado. El estudio lo elaboró el instituto IFTS (Institut de la Filtration et des Techniques Séparatives www.ifts-sls.com) en Francia. AFM®  es un medio de filtrado de alta ingeniería fabricado con contenedores de cristal verde como materia prima.

 

 

 

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