MÓDULO AGUA POTABLE

Transcripción

MÓDULO AGUA POTABLE

Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Agua - CIDTA
Unidad 5
Capítulo 1. Generalidades
Sección 1. Generalidades
Antiguamente,
la clarificación de
las aguas turbias se realizaba
mediante filtración a través de
arena o recipientes porosos. Con el
paso del tiempo, se encuentran
sustancias cuya adición aceleraba la
sedimentación
de
materiales
indeseables, favoreciendo de paso
la filtración.
El
proceso de clarificación tiene
como objetivo eliminar sustancias
en suspensión, sustancias disueltas
y la supresión de la flora
microbiana, así como la corrección
de algunas características fisicoquímicas. Incluye las siguientes
etapas: coagulación, floculación,
decantación y filtración.
Una
parte de los sólidos que
contiene el agua son las especies
coloidales. Los coloides son
partículas de pequeño tamaño
(entre 1 µm y 1 mµ) generalmente
con cargas negativas repartidas en
su superficie y una velocidad de
sedimentación tan baja que es
imposible separarla del agua por
sedimentación.
Módulo de Potabilizadoras
Prohibida toda reproducción parcial o total de este documento sin autorización
-1-
La
sedimentación
de
una
suspensión coloidal es el resultado
de dos acciones diferentes:
1.Desestabilización
2.- Agregación
1.- Coagulación: Desestabilización
de las partículas coloidales
mediante la adición de reactivos
que anulen las fuerzas repulsivas o
actúen sobre la hidrofilia de las
partículas coloidales.
2.- Floculación: Agregación de las
partículas
coloidales
desestabilizadas
para
formar
partículas sedimentables.
Estos
coloides aglomerados son
susceptibles de ser separados del
agua debido a su propio peso, en el
proceso de decantación.
-2-
En el proceso de filtración, el agua
pasa a través de un lecho
constituido por ciertos materiales
filtrantes, cuyo tamaño de poro es
suficiente para retener partículas
mayores que ellos mismos.
Unidad 5
Capítulo
2.
Coagulación -
Floculación
Para permitir la separación de una
suspensión coloidal en condiciones
de velocidad satisfactorias, es
necesario aglomerar los coloides
para formar partículas de tamaño
mucho mayor.
La
suspensión coloidal se va a
transformar por medio de dos
acciones
diferentes:
- Una desestabilización, que se
efectúa, generalmente, por adición
de reactivos químicos que, por
medio
de
mecanismos
de
agregación o adsorción, anulan las
fuerzas repulsivas o actúan sobre la
hidrofilia
de
las
partículas
coloidales.
-3-
- Una
aglomeración de los
coloides <<descargados>>, como
resultado de los choques por
movimiento browniano y agitación
mecánica exterior.
El
fenómeno de desestabilización
se llama coagulación y a la
aglomeración
de
coloides
descargados floculación.
Los reactivos que dan lugar a estos
procesos
se
denominan
respectivamente, coagulantes y
floculantes.
Los
términos coagulación y
floculación son con frecuencia
intercambiados;
sin
embargo,
cuando se les considera como dos
maneras distintas pueden conducir
a un mejor entendimiento de la
clarificación.
-4-
Unidad 5
Capítulo
2.
Coagulación -
Floculación
Sección 2. Conceptos
La
coagulación consiste en
introducir en el agua un producto
capaz
de:
- neutralizar la carga de los
coloides,
generalmente
electronegativos, presentes en el
agua.
- Formar un precipitado.
La
sedimentación de los coloides
requiere un determinado tamaño de
partícula, que se consigue mediante
el proceso de coagulación.
Incluso partículas mayores, que no
son realmente coloidales y que
sedimentarían si se les diera un
tiempo suficiente, requieren de la
coagulación para asentarse con
mayor rapidez.
-5-
La
capacidad de un coagulante
para desestabilizar una suspensión
coloidal es función de su carga.
Así, los electrolitos capaces de
aportar cationes trivalentes, que
neutralizan las cargas negativas del
coloide, presentan una mayor
capacidad coagulante (teoría de
Schulze-Hardy).
Un
floculante reúne partículas
floculadas en una red, formando
puentes de una superficie a otra y
transformando
así,
partículas
individuales en aglomerados.
Esta
aglomeración de coloides
puede que no sea lo bastante grande
como para asentarse con la rapidez
deseada.
La
floculación es estimulada por
un mezclado lento con el fin de
aumentar las posibilidades de que
las
partículas
coloidales
descargadas eléctricamente se
encuentren con una partícula de
flóculo; una agitación demasiado
intensa
puede
romperlos
y
raramente vuelven a adquirir el
tamaño óptimo.
-6-
La floculación no sólo incrementa
el tamaño de las partículas del
flóculo, sino que también afecta a
su naturaleza física.
Unidad 5
Capítulo
2.
Coagulación -
Floculación
Sección 3. Coagulantes
Principales coagulantes empleados:
SALES
DE
- Aluminato, etc.
ALUMINIO:
Sulfato
Cloruro
SALES DE HIERRO:
-
Sulfato,
Cloruro
etc.
OTROS: - Ozono, etc.
Las sales de aluminio o hierro son
las más utilizadas debido a su
elevada
carga,
bajo
coste
económico y mínimo riesgo en su
utilización.
-7-
La
dosis de coagulante se
determina realizando ensayos de
tratamiento
con
el
agua
considerada.
En
la práctica, se requiere un
control cuidadoso en la adición del
coagulante, debido a que este
proceso está gobernado por varios
factores que se pueden alterar muy
rápidamente.
En
la dosificación de estos
coagulantes hay que tener en cuenta
las reacciones de hidrólisis que
experimentan, ya que modifican las
características físico-químicas del
líquido
separativo
(pH,
conductividad, ....).
En
dosis elevadas, producen un
exceso
de
fangos
que,
generalmente,
constituyen
un
problema. Por otra parte, estos
agentes no dan siempre un
precipitado
que
posea
las
características deseadas para una
buena separación.
-8-
Unidad 5
Capítulo
2. Coagulación Floculación
Sección 4. Floculantes
Los
floculantes, llamados también
ayudantes de coagulación, son
productos cuya acción afecta a la
velocidad de reacción (floculación
más rápida) o a la calidad del
flóculo (flóculo más pesado, más
voluminoso y más coherente).
Los floculantes pueden clasificarse
por su naturaleza (mineral u
orgánica), su origen (sintético o
natural) o el signo de su carga
eléctrica (aniónico, catiónico o no
iónico).
La
sílice activada fue el primer
floculante que se empleó, y sigue
siendo, en la actualidad, el que
mejores resultados puede dar,
principalmente si se utiliza junto
con sulfato de alúmina.
-9-
El
progreso de la Química
Orgánica ha permitido el desarrollo
de floculantes orgánicos que son
más activos.
Dentro de estos polímeros tenemos
los naturales y los sintéticos, cuyo
empleo ha consegu ido resultados
notables.
Según
el carácter iónico de su
grupo activo, los polímeros
sintéticos,
normalmente
denominados
polielectrolitos,
comprenden:
- polielectrolitos no iónicos
polielectrolitos
aniónicos
- polielectrolitos catiónicos.
Polielectrolitos
no iónicos: Casi
exclusivamente poliacrilamidas.
- 10 -
Polielectrolitos
aniónicos:
Caracterizados por la existencia de
grupos que permiten la adsorción, y
grupos ionizados negativamente,
cuyo papel consiste en aumentar la
extensión de las cadenas del
polímero. El más conocido es la
poliacrilamida
parcialmente
hidrolizada en medio básico.
Polielectrolitos
catiónicos: Tienen
en sus cadenas una carga eléctrica
positiva, debida a la presencia de
grupos amino, imino y amonio
cuaternario.
Unidad 5
Capítulo
2. Coagulación Floculación
Sección
5.
Ensayo
Coagulación - Floculación
de
Las
condiciones óptimas de
funcionamiento para la coagulación
se determinan con tanta frecuencia
como sea posible utilizando un
sencillo procedim iento denominado
el test de la probeta o "jar-test"
(SOLT y SHIRLEY, 1991).
- 11 -
El
test de la probeta permite una
comparación bajo condiciones
estandarizadas, de las diferentes
combinaciones
de
dosis
de
coagulante y pH, después de las
cuales se mide la turbidez del
sobrenadante (agua clarificada).
A
una primera serie de probetas
con agua bruta (sin alterar el pH) se
le añade una dosis creciente de
coagulante en un rango adecuado.
Después de unas condiciones dadas
de velocidad de agitación (1ª fase
rápida; 2ª fase de agitación lenta y
por último un tiempo de agitación
nula), tiempo de agitación y tiempo
de sedimentación, se observa el
comportamiento
del
agua
problema.
Utilizando
la dosis óptima de
coagulante obtenida en la prueba
anterior, se repite el test variando el
pH en un determinado rango. Así se
determina el pH óptimo.
- 12 -
Finalmente el test se repite una 3ª
vez incrementando la dosis de
coagulante en las condiciones de
pH óptimo.Esto determina la dosis
exacta de coagulante al pH óptimo.
Estos valores son utilizados para
hacer funcionar el proceso de
coagulación.
Otra forma de determinar la dosis
de coagulante es mediante la
técnica de potencial Z, que se verá
en la unidad 8.
Una
vez obtenida la dosis óptima
de coagulación mediante un jar-test
previo, se puede proceder a la
realización de un ensayo de
"floculación".
Sobre
una serie de probetas se
añade agua bruta, la dosis óptima
de coagulante y cantidades
crecientes de floculante. Después
de unas condiciones dadas de
tiempo y velocidad de agitación, se
deja sedimentar.
- 13 -
Se compara entre ellas la velocidad
de asentamiento de los flóculos, la
claridad final y el volumen del lodo
producido. A partir de estos datos
se determina la dosis óptima de
floculante.
Para que este ensayo sea operativo,
la dosis de floculante debe
necesariamente mejorar el resultado
óptimo logrado con coagulante
sólo. De lo contrario, no sería
utilizable en una planta.
Unidad 5
Capítulo 3. Decantación
La decantación es un proceso que
permite separar dos tipos de
materias:
- partículas granulares, que
sedimentan
independientemente
unas de otras, con una velocidad de
caída
constante.
- partículas más o menos
floculadas, que resultan de una
aglomeración natural o provocada
de los materiales coloidales en
suspensión.
- 14 -
A
veces se utilizan los términos
decantación y sedimentación de
forma indistinta, sin embargo la
diferencia de ambos conceptos está
asociada al efecto del tiempo. La
sedimentación puede durar largo
tiempo, mientras que la decantación
lleva implícito un tiempo corto.
La
decantación consiste en la
utilización de la fuerza de la
gravedad
para
separar
una
partícula, de densidad superior a la
del líquido, hasta una zona o
superficie de almacenamiento.
Por
otra parte, se denomina
sedimentación cuando las partículas
sólidas que se encuentran en
suspensión en un agua, se depositan
al reducir o anular la velocidad del
agua.
De acuerdo con las características
de una suspensión y de las
partículas
implicadas
pueden
distinguirse tres modalidades de
sedimentación.
- 15 -
1º
Sedimentación de partículas
granulares
(Tipo
I)
2º Sedimentación difusa de las
partículas floculadas (Tipo II)
3º Sedimentación frenada de las
partículas floculadas (Tipo III):
Para
que la sedimentación ideal
tenga lugar deben cumplirse los
siguientes requisitos:
1º ) Flujo horizontal en la zona de
sedimentación.
2º) Velocidad uniforme del agua en
la
zona
de
sedimentación.
3º) Concentración uniforme de
todos los tamaños de partículas en
el plano vertical que separa la zona
de entrada de la zona de
sedimentación.
4º) Las partículas son eliminadas
una vez que alcanzan el fondo de la
zona
de
sedimentación.
5º) Las partículas sedimentan
discretamente sin interferencia con
otras partículas de otras zonas.
- 16 -
El proceso de sedimentación puede
verse afectado por muy diversos
aspectos.
-
La interferencia entre partículas.
- La concentración y características
de
éstas.
- El periodo de detención, diseño y
características del sedimentador.
- La modalidad de proceso
utilizado.
- El empleo de coagulantes y/o
floculantes.
- Las corrientes de densidad.
Unidad 5
Sección 2. Principales tipos de
decantación
Los
principales
tipos
de
decantación
son:
Decantación
estática.
- Decantación por contacto de
fangos.
Decantación
laminar.
- Decantación super-acelerada.
- 17 -
El
comportamiento
de
las
partículas sedimentables, cuando el
agua circula con un flujo continuo
y laminar, es similar a un sistema
estático -> Decantación estática.
El
tiempo de retención (td) del
agua en el decantador debe ser el
suficiente para permitir que las
partículas puedan depositarse en el
fondo del mismo.
Los
decantadores estáticos deben
funcionar preferentemente de forma
regular, puesto que las variaciones
de caudal provocan la formación de
remolinos que hacen que los fangos
suban a la superficie.
- 18 -
La
decantación por contacto de
fangos favorece la floculación y
mejora el rendimiento, además de
aumentar la adsorción de sustancias
disueltas sobre los flóculos ya
formados. Se consigue aumentando
la concentración de flóculos
mediante un lecho de fangos o
recirculando parte de los fangos
formados.
En
las aguas de consumo, se
combina la floculación y la
decantación en un aparato único,
como el Circulator (que utiliza la
recirculación de fangos) o el
Pulsator (que produce un manto de
fango
en
cuyo
seno
la
concentración de materia en
suspensión es elevada).
De
esta forma, puede aumentarse
considerablemente la velocidad de
circulación del agua y adoptarse
una superficie de decantación igual
al caudal horario dividido por 1,5 a
6, según el tipo de decantador.
La decantación laminar consiste en
multiplicar en un mismo depósito
las superficies de separación aguafango.
- 19 -
La
disposición en paralelo de
superficies laminares en la zona de
decantación origina un gran
número de unidades de separación
(n), lo que permite multiplicar el
caudal por n, o bien, para un caudal
constante,
la
longitud
del
decantador se divide por n.
Para
facilitar la eliminación del
material sedimentado, es necesario
disponer las láminas con un ángulo
de inclinación, generalmente de
60º, respecto a la horizontal.
Si
se combina la decantación por
contacto de fangos con módulos
laminares, se mejora la calidad del
agua decantada.
Se pueden diferenciar tres tipos de
sedimentación
laminar:
Contracorriente.
A
favor
de
corriente.
- Corrientes cruzadas.
- 20 -
-
Contra corriente, cuando el agua
y los fangos circulan en sentido
inverso.
- A favor de corriente, cuando el
agua y los fangos circulan en el
mismo sentido de arriba abajo.
- Corrientes cruzadas, cuando el
agua y los fangos circulan de forma
perpendicular.
La combinación del efecto laminar
y del efecto de contacto de un lecho
de fangos con placas inclinadas
(Superpulsator), permite alcanzar
velocidades de 2 a 3 veces más
elevadas que en la decantación
acelerada tradicional por contacto
de fangos.
Unidad 5
Sección 3. Decantadores
Un
decantador no debe ser
considerado como una simple cuba,
sino como un conjunto más o
menos complejo cuyo objetivo es
conseguir que se depositen en él las
partículas que se encuentran en
suspensión en el agua.
- 21 -
La superficie de un decantador se
determina según dos criterios:
- la carga superficial, en m3/(m2d)
- la carga de materia, en kg de
MeS/(m2d)
La carga superficial es función de
la velocidad de sedimentación de
las partículas sólidas.
La
carga de materia depende,
evidentemente, de la concentración
de dichas partículas en el agua.
En
la práctica no existe un
decantador ideal, ya que hay
diversos factores que pueden
afectar al rendimiento de la
decantación:
se
producen
remolinos, el viento puede crear
olas en la superficie, se originan
corrientes de convección, etc.
- 22 -
En
lo posible se debe intentar
conseguir una circulación laminar y
estable, ya que cuanto más estable
es la circulación del agua, más
uniforme es la distribución de las
velocidades en toda la sección del
depósito y mejor el rendimiento
hidráulico.
En
un depósito teórico de
sedimentación
ideal,
pueden
distinguirse
4
zonas
bien
diferenciadas: zona de entrada,
zona de salida, zona fangosa y zona
de sedimentación.
Unidad 5
Sección 4. Decantadores
estáticos
Aunque se denominan "estáticos",
en estos aparatos la decantación se
efectúa según un proceso dinámico.
- 23 -
Estos
decantadores
estáticos
pueden
ser:
a)
sin
rascado
- b) con barrido mecánico de
fangos
- c) con succión de fangos
Los
decantadores estáticos sin
rascado pueden ser cilindrocónicos, de flujo horizontal o
laminar.
Con el barrido mecánico de fangos
en el fondo del decantador, se
consigue el espesamiento de los
mismos.
Por
otra parte, mediante este
barrido, los fangos pueden enviarse
a una o varias fosas especiales, de
las que más tarde serán extraídos.
- 24 -
Los
decantadores con succión de
fangos se emplean parar reducir el
tiempo de permanencia de los
fangos en el decantador, evitando
así su degradación.
Unidad 5
Sección 5. Decantadores por
contacto de fangos
Estos
decantadores
pueden
utilizarse en todos los procesos de
depuración en los que intervienen
un reactivo químico.
Para
conseguir que los fangos se
mezclen con el líquido, pueden
usarse
dos
procedimientos:
- a) aparato de circulación de
fangos.
- b) aparato de lecho de fango
propiamente dicho.
- 25 -
a) En éstos, los fangos se separan
del agua clara en una zona de
decantación. Seguidamente, se
recirculan haciéndoles pasar a una
zona de mezcla, provista de un
sistema de agitación mecánica
(Accelator, Turbocirculator) o
hidraúlica (Circulator).
El
agua bruta, a la que se han
añadido los reactivos, se introduce
igualmente en esta zona de mezcla.
b) En este tipo de decantadores no
se pretende que circule el fango. Se
trata solamente de mantenerlo en
forma de una masa en expansión,
así el agua puede atravesar de abajo
arriba, de manera regular y
uniforme.
- 26 -
Unidad 5
Sección 6. Equipos anexos a
los decantadores
Dispositivos
de
extracción de
fangos: Los fangos pueden
extraerse mediante un dispositivo
de purga continua, pero es
preferible evacuar de forma
intermitente los fangos que
sedimentan.
Los
órganos de extracción
propiamente dichos pueden ser
válvulas automáticas, sifones o
incluso bombas.
Las
válvulas
automáticas,
generalmente, son válvulas de
membrana o de manguito, cuyo
cierre se consigue aplicando una
presión de agua o de aire al exterior
del manguito o de la membrana.
- 27 -
Los
sifones
se
utilizan
especialmente para extracciones de
fangos de los concentradores de los
decantadores
Pulsator
y
Superpulsator.
La
extracción
de
fangos
fuertemente concentrados se realiza
por medio de bombas. Su empleo
está totalmente indicado en el caso
de un decantador de rasquetas, con
arrastre central, que trate un agua
cargada.
Recordamos la posibilidad de
extracción de fangos por succión,
en decantadores estáticos circulares
o rectangulares.
Dispositivos de barrido de fangos y
de eliminación de espumas de
superficie:
- 28 -
Unidad 5
Capítulo 4. Filtración
La
filtración es un proceso físico
fundamentado en el paso de una
mezcla sólido-líquido a través de
un medio más o menos poroso, el
cual
retendrá
los
sólidos,
permitiendo por el contrario, el
paso del líquido.
Cuando
las
partículas
en
suspensión tienen un tamaño
suficiente, quedan retenidas en la
superficie de un medio poroso,
recibiendo el nombre de filtración
superficial, en torta o sobre soporte.
Si las partículas tienen un tamaño
inferior, pueden quedar adsorbidas
en el interior de la masa porosa,
denominándose en este caso
filtración
en
volumen,
en
profundidad o sobre lecho filtrante.
- 29 -
En todos los casos, los mecanismos
de filtración se rigen por las leyes
de Darcy, que dice que la pérdida
de carga (P), es proporcional a la
velocidad
de
filtración
(V)
[expresada
por
el
caudal
instantáneo (Q) por unidad de
superficie (S)].
V (Q/S) = K · P
El coeficiente de proporcionalidad
(K) es función de la viscosidad
dinámica (n) y de la resistencia del
medio (R):
V(Q/S) = K· P = P / (n·R)
Es
conveniente realizar una
sedimentación previa a la filtración
en los siguientes casos:
Cuando
la concentración de
partículas es muy elevada y, por
tanto, también el volumen de
flóculos formados, la filtración
directa tiene el inconveniente de
que el lecho filtrante se atora muy
rápidamente.
- 30 -
También,
cuando las fuerzas de
unión de los flóculos no son muy
grandes, se pueden romper por el
cizallamiento que sufren durante la
filtración a través de un medio
granular, pasando las sustancias
que los componen al producto final,
como ocurre con los flóculos de
hierro y aluminio.
Unidad 5
Sección
2.
Mecanismos
de
filtración
En
el proceso de filtración están
involucrados
varios
aspectos:
acciones
de
transporte
y
acercamiento, acciones de fijación
y acciones de desfijación.
- 31 -
ACCIONES
DE TRANSPORTE
Y ACERCAMIENTO: Integradas
por fuerzas que acercan las
partículas a filtrar al material
filtrante:
- Fuerzas de gravedad de la propia
partícula.
- Fuerzas de inercia que mantienen
la partícula en una trayectoria
tangente a la vena del fluido.
- Fuerzas de difusión o de
movimiento
browniano.
- Fuerzas hidrodinámicas, que
hacen que las partículas más
alejadas del centro del fluido
tengan menor velocidad, tendiendo
por tanto a depositarse.
ACCIONES
DE FIJACIÓN DE
LAS PARTÍCULAS SOBRE EL
LECHO:
Pueden
ser:
- Fuerzas de Van der Waals,
electrostáticas.
- Fuerzas eléctricas de interacción,
resultantes de la propia carga de la
partícula y del momento dipolar del
agua.
Fuerzas
hidrodinámicas:
motivadas por el desplazamiento de
la película de agua que se interpone
entre dos partículas para que una se
fije sobre la otra.
- 32 -
ACCIONES DE DESFIJACIÓN:
Son fundamentales para el posterior
lavado del filtro y son de dos tipos:
- Fuerzas cortantes: provocadas por
la propia acumulación de partículas
sobre un gramo de material
filtrante.
- Fuerzas de avalancha: producidas
cuando una nueva partícula con
suficiente energía choca contra un
conjunto partículas-grano filtrante
desprendiendo el primero.
Unidad 5
Sección
3. Elección del tipo de
filtración
La elección entre los diversos tipos
de filtración sobre soporte y la
filtración sobre lecho filtrante,
depende de diversos criterios:
- 33 -
-
Características del líquido a
filtrar, de sus impurezas y de su
evolución con el tiempo.
-
Calidad del filtrado que debe
obtenerse y tolerancias admitidas.
-
Calidad del aglomerado de las
materias retenidas, si se tiene como
fin su recuperación.
- Condiciones de instalación.
- 34 -
-
Posibilidades
y
medios
disponibles para el lavado.
La elección entre los diversos tipos
de filtración es función de los
gastos de instalación y los gastos de
explotación, estando estos, además,
relacionados con las condiciones
del líquido a filtrar, la forma de
lavado, el grado de automatismo y
de control, etc.
Muchos
contaminantes habituales
del agua, como virus, metales
pesados, pesticidas, etc., pueden
estar asociados a partículas, por lo
que una filtración adecuada
aumenta significativamente la
eficacia de los tratamientos de
potabilización.
La
efectividad de un filtro en la
retención de partículas, se define
como el número de colisiones
efectivas de todas las partículas
presentes en el agua, partido por el
número de colisiones teóricas
posibles en la superficie de una
sección transversal de dicho filtro.
- 35 -
Unidad 5
Sección
4. Filtración a través
de un soporte
En
este tipo de filtración, la
retención de las materias sólidas
que contiene el líquido se efectúa
sobre un elemento soporte.
Según las condiciones, la filtración
puede efectuarse a través de un
soporte delgado, soporte grueso, o
soporte con precapa.
FILTRACIÓN SOBRE SOPORTE
DELGADO: Existen muchos tipos
de filtros con soportes delgados.
- 36 -
Se
dividen, por su forma de
trabajar, en filtros abiertos, que
funcionan a la presión atmosférica,
y filtros a presión.
Este tipo de filtros se utiliza en una
filtración fina o ultrafiltración, que
retiene partículas cuyo tamaño está
comprendido entre 0.4 y 150
micras.
FILTRACIÓN
A TRAVÉS DE
UN SOPORTE GRUESO: En este
tipo de microfiltración, no sólo se
produce
una
retención
en
superficie, sino también una
retención
sobre
una
cierta
profundidad que, sin embargo,
nunca es importante.
La porosidad del soporte se obtiene
según
los
casos:
- Con hilos de algodón, vidrio, etc.,
enrollados de forma especial sobre
un núcleo rígido, con una porosidad
decreciente hacia la salida del
filtrado.
- Con productos aglomerados
porosos, metal, arena, porcelana,
plástico, etc.
- 37 -
FILTRACIÓN
A TRAVÉS DE
SOPORTE CON PRECAPA: Estos
filtros se utilizan para el
tratamiento por microfiltración de
caudales importantes, sin que se
produzca
el
atascamiento
irreversible del elemento filtrante.
La
filtración, en este caso, no se
efectúa a través de elementos fijos,
sino a través de un material filtrante
que se introduce en el aparato al
principio de cada ciclo de
funcionamiento.
De esta manera, se forma una capa
filtrante microporosa
sobre un soporte fino.
(precapa)
Después
del atascamiento, se
elimina esta precapa, vertiéndola al
exterior, durante la operación de
lavado.
- 38 -
Dentro de la filtración a través de
soporte con precapa tenemos:
- filtros de bujías: utilizan como
material en la precapa celulosa,
diatomeas, carbón activo, etc.
- filtros con discos o platillos.
Unidad 5
Sección
5. Filtración a través
de un lecho filtrante
Se utiliza esta filtración cuando la
dimensión de las partículas
contenidas en el agua es
relativamente pequeña.
Para que esta filtración sea eficaz,
es preciso que las materias puedan
penetrar profundamente dentro del
lecho y no bloquearlo en su
superficie.
- 39 -
Un filtro se atasca a medida que su
lecho se carga de materias
retenidas. Cuando el atascamiento
alcanza un valor excesivo o la
calidad del filtrado no es aceptable,
debe procederse al lavado del lecho
filtrante.
Es
indispensable que, con este
lavado, se devuelvan al lecho sus
cualidades iniciales, sin las cuales,
el filtro iría perdiendo eficacia y el
material filtrante debería retirarse
para su limpieza completa o para
ser reemplazado.
FILTRACIÓN LENTA: Tiene por
objeto la depuración de las aguas
de superficie, sin coagulación ni
decantación previa. Estos filtros
están construidos de tal forma que
el agua fluye muy despacio a través
de un lecho de arena fina, quedando
retenidas en la superficie del filtro
las partículas de mayor tamaño.
De esta manera se forma una capa
biológica porosa muy delgada, pero
con una gran superficie de contacto
en sus poros, que favorece la
adsorción de impurezas.
- 40 -
Después de lavados estos filtros, la
calidad del agua filtrada no es
satisfactoria, por lo que debe
verterse al desagüe hasta que se
forme la membrana biológica, para
lo cual se precisan varios días.
La
filtración lenta da buenos
resultados mientras que el agua esté
poco cargada de materias en
suspensión y se respete una
pequeña velocidad final
de
filtración.
El
mecanismo biológico de esta
filtración es muy efectivo para la
eliminación de microcontaminates.
Además, se produce una reducción
de la turbidez inicial del agua y de
los coliformes de hasta un 90 o 99
%.
Estos
filtros son especialmente
sensibles a un desarrollo fuerte de
plancton, que puede producir un
atascamiento superficial. Además,
se necesita una gran superficie de
terreno para su instalación.
- 41 -
FILTRACIÓN
RÁPIDA: En el
proceso de filtración rápida, el agua
atraviesa el lecho filtrante a
velocidades de 4 a 50 m/h.
La
arena, que es el material más
empleado como medio filtrante,
suele reposar sobre un lecho de
grava que impide que el material
más fino pase al fondo del filtro.
El tamaño efectivo de la arena de
la capa filtrante oscila entre 0.5 y
1.5 mm de diámetro, mientras que
el tamaño de la grava de la base
puede oscilar entre 35 y 130 mm,
dispuesta en capas de menor a
mayor grosor.
El espesor de las
capas es variable
en función del agua a tratar y del
rendimiento que se quiera obtener.
El espesor de la capa de arena
puede oscilar entre 40 y 70 cm y el
de las capas de grava entre 30 y 60
cm.
- 42 -
En
función de las características
del agua a tratar puede ser
conveniente el diseño de filtros
multicapa, consistentes en dos o
más capas de materiales filtrantes
de características diferentes.
Una
de las combinaciones más
usuales es la filtración a través de
arena y carbón activo, lo que
permite
retener
compuestos
indeseables del agua según su
capacidad de absorción.
En este tipo de filtración, la acción
biológica es prácticamente nula.
Dentro
de los procesos de
filtración rápida, pueden citarse
esencialmente:
1º La filtración directa, cuando no
se adicionan reactivos al agua a
filtrar.
2º La filtración con coagulación
sobre filtro, de un agua no
decantada
previamente.
3º Filtración de agua coagulada y
decantada.
- 43 -
Unidad 5
Sección 6. Filtros a presión
Su fundamento es el mismo que el
de los filtros a través de lecho
filtrante y se diferencian en que el
material filtrante suele estar
colocado en cilindros de acero,
verticales u horizontales, capaces
de resistir presiones hidráulicas de
hasta 10 atmósferas.
Los caudales de filtración son del
orden de 125 l/m2·min.
Presentan como ventaja frente a la
filtración a través de lecho filtrante
que necesita menos superficie.
- 44 -
Como inconvenientes, la dificultad
de aplicación de reactivos a
presión, el que ni el lecho filtrante
ni el agua filtrada sean visibles, así
como
que
tampoco
pueda
observarse la operación de lavado.
Dentro
de los filtros a presión
tenemos:
Filtros verticales lavables sólo con
agua:
Van
equipados
con
materiales
filtrantes
cuya
granulometría y densidad debe
elegirse de acuerdo con la
velocidad de retorno del agua de
lavado.
Filtros verticales lavables con aire
y agua.
- 45 -
Filtros
horizontales lavables con
aire y agua: Se emplean en la
filtración de aguas poco cargadas
ya que su altura es limitada.
Unidad 5
Sección 7. Filtros abiertos
La mayor parte de las instalaciones
de
filtros
destinadas
al
abastecimiento de aguas potables
utilizan
filtros
abiertos,
generalmente de hormigón.
El tratamiento que se le da al agua
antes de la filtración influye en la
concepción tecnológica de los
filtros a emplear, y, especialmente,
en el diseño de la batería filtrante.
Desde
el punto de vista
tecnológico, se establece la
siguiente clasificación:
- 46 -
Filtros
rápidos clásicos, que
trabajan a velocidades de filtración
comprendidas entre 5 y 10 m/h,
aproximadamente.
Filtros
de gran velocidad de
filtración, de velocidad entre 7 y 20
m/h.
- 47 -

MÓDULO AGUA POTABLE

Transcripción

Documentos relacionados

Limpiafondos automático