Marco teorico

MARCO TEÓRICO

FILTRACIÓN

Se denomina filtración al proceso unitario de separación de sólidos en suspensión en un líquido mediante un medio poroso, que retiene los sólidos y permite el pasaje del líquido.

FILTRACIÓN EN MÚLTIPLES ETAPAS (FIME)

La filtración en múltiples etapas consta primero de filtros gruesos o también conocidos como filtración dinámica como pretratamiento seguido de un tratamiento por medio de filtración lenta en arena.

FILTRACIÓN GRUESA ASCENDENTE

La filtración gruesa ascendente es un proceso de tratamiento basado principalmente en la sedimentación (Visscher, Paramasivam, Raman y Heijnen, n.d citando a Wegelin, 1986) aunque la actividad biológica también puede desempeñar una función. El lecho filtrante presenta tamaños de grava entre 18 y 3 mm, decreciendo en tamaño en el sentido del flujo. La mayor acumulación de lodo en el lecho se presenta en las capas inferiores cerca del sistema de drenaje. Esto favorece la operación de limpieza, ya que así los sólidos pueden ser arrastrados fácilmente hacia el sistema de drenaje. Adicionalmente se cuenta con mayor volumen de agua para realizar el arrastre. La velocidad de filtración utilizada varía entre 0.3 y 1.0 m/h, siendo la más conveniente recomendada 0.6 m (Visscher, n.d)

Filtración Gruesa Ascendente en serie (FGAS)

Consiste en dos o tres unidades instaladas en serie, cada una de ellas con una longitud de lecho filtrante de 1.5m y con un diámetro predomínate de grava. Esta tecnología se recomienda para aguas con concentraciones de sólidos suspendidos de hasta 300mg/l (Visscher, n.d)

FILTROS LENTOS

Los filtros lentos de arena son los tipos más viejos que se usaron para el abastecimiento público de agua potable, siendo construidos por primera vez en el año 1829 por James Simpson para la compañía de agua Chelsea de Londres (Leonardo Ramírez Medina, 2002), gracias a que se desarrolló se lograron evitar gran cantidad de muertes gracias a su aplicación adecuada en un momento crucial que dejo grandes marcas en la humanidad debido a la gran cantidad de muertes evitables que se tuvieron.

Estos sistemas son de bajo mantenimiento que no requieren equipo especial. En general, un filtro lento consta de dos tanques, una bomba, y el medio de filtro. El agua a ser desinfectada se bombea desde el primer tanque a través del medio de filtro a un caudal bajo (10-20 cm hr -1) en el segundo tanque. Como se logra observar estos sistemas son plantas potabilizadoras muy simples que si se logran entender, se pueden aplicar adecuadamente a gran parte de la población si se entienden los mecanismos de remoción que ocurren al interior este medio poroso. La remoción completa asociada a procesos de filtración se lleva a cabo por la combinación de fenómenos diferentes, de los cuales los más importantes son: la filtración mecánica, sedimentación, adsorción, actividad bioquímica y actividad bacteriológica, además de que gran parte de su diseño se ha sacado de la naturaleza ya que es una forma natural de recuperación del agua contaminada en la naturaleza y lo único que se ha hecho es copiar este mecanismo y llevarlo a la vida cotidiana.

Criterios de diseño

Un filtro lento tradicional consiste en una caja de forma rectangular, de 2.5 a 4 metro de profundidad, que está hecho de piedra, ladrillo u hormigón (Huisman & Wood, 1974; Logsdon, 1991), lo que conlleva limitaciones geológicas debido a su gran profundidad además de su peso, por lo que se deben realizar estudios preliminares de la zona para implementar el sistema adecuadamente.

La parte inferior de la caja es un drenaje inferior de hormigón poroso o un sistema de tuberías porosas (Huisman y Wood, 1974). El drenaje inferior está cubierto con grava que soporta el lecho de arena y evita que los granos finos se escapen en el sistema de desagüe inferior (Huisman & Wood, 1974) evitando así turbiedad o mala calidad del agua resultante.

La profundidad recomendada del material de soporte es 0,3 a 0,5 metros (Visscher et al, 1987). La profundidad recomendada de la cama de arena es 0-8 - 1,2 metros (Huisman y Wood, 1974; Visscher et al, 1987).

La tasa de filtración recomendado para un filtro de arena lento es 0,1 a 0,4 m / h; el tamaño de grano eficaz recomendada es de desde 0,15 hasta 0,35 mm, con una uniformidad preferida, coeficiente de menos de 2 o 3 (Huisman & Wood, 1974; Visscher et al, 1987).

Durante la operación del filtro, las materias en suspensión como detritus se cuelan a cabo cerca de la superficie de la arena. Con el tiempo una capa de limo se desarrolla en la superficie de la arena que se compone de la materia orgánica , numerosas formas de vida , tales como algas ,  plancton , diatomeas , protozoos , rotíferos , bacterias y sus productos ( Huisman & Wood, 1974 ; Logsdon , 1991 ).

Dado que no se utiliza ningún equipo adicional el costo del combustible y la energía es baja. Además, no se necesita agua para el lavado a contracorriente, y el almacenamiento de lodos, desagüe, y la disposición es menos problemático ya que no se utilizan coagulantes químicos (Huisman & Wood, 1974).        

Criterios de diseño filtro domiciliario

Se utilizarán criterios probados en la investigación de Leonardo Ramírez Medina, 2002 para la construcción del filtro se utilizó un tanque cilíndrico de 0,58 m de diámetro y 0,86 m de altura con una capacidad de 55 galones, al cual se le colocó en su parte inferior una plancha perforada que sirve como soporte del lecho filtrante. A continuación, y en orden ascendente, se colocó una capa de grava gruesa de 0,05 m de espesor, con un diámetro aproximado de 19 mm, una capa de gravilla de 0,03 m de espesor y una capa de arena de 0,55 m, los cuales se probaron para la calidad de agua de la zona y la condiciones tanto climáticas como sociales del territorio para identificar su viabilidad y posibles usos para las diferentes condiciones climáticas.

EFICIENCIA DE PURIFICACIÓN DE AGUA FILTROS LENTOS

La palabra " Schmutzdecke " viene del alemán y significa " capa sucia" (Logsdon, 1991) .El schmutzdecke es una zona biológicamente activa en, y directamente debajo, de la interfaz de arena / agua. Se desarrolla con el tiempo, como una " biopelícula " al adherirse a la arena y la captura de material en suspensión, ya que entra en el filtro.

Los procesos de purificación que hacen que sea eficiente en la eliminación de contaminantes aún no están entendidos completamente. Se cree que el desarrollo de la capa de limo " La schmutzdecke " es el principal responsable de estebeneficio (Huisman & Wood, 1974; Logsdon, 1991, Unger y Collins, 2008; Weber- Shirk y Dick, 1997b).

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