FILTROS EN PTAP Y PTAR

8/17/2019 FILTROS EN PTAP Y PTAR

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Universidad nacional José FaustinoSanchez Carrión

Hidráulica26

INTRODUCCION

Las plantas de tratamiento son destinadas al saneamiento del agua e impedirque toda impureza corrompa su servicio en adecuadas condiciones.

Dicho de otra manera la fnalidad de estas operaciones es otener unas aguas

con las caracter!sticas adecuadas al uso que se les va"a a dar# por lo que la

cominación " naturaleza e$acta de los procesos var!a en %unción tanto de las

propiedades de las aguas de partida como de su destino fnal.

Deido a que las ma"ores e$igencias en lo re%erente a la calidad del agua se

centran en su aplicación para el consumo humano " animal estos se organizan

con %recuencia en tratamientos de potailización " tratamientos de

depuración de aguas residuales# aunque amos comparten muchas

operaciones.

&l fltro es una estructura %undamental para este propósito# recordando que la

fltración es el proceso mediante el cual el agua es separada de la materia en

suspensión haciéndola pasar a través de una sustancia porosa. &n la pr'ctica

este material poroso es generalmente arena.

&ntre los fltros tenemos el( fltro lento de arena )sistema de tratamiento de

agua m's antiguo del mundo. Copia el proceso de purifcación que se produce

en la naturaleza cuando el agua de lluvia atraviesa los estratos de la corteza

terrestre " %orma los acu!%eros o r!os suterr'neos# el fltro r'pido*# el fltro

r'pido )en la que los microorganismos se almacenan en los intersticios del fltro

hasta que se vierten nuevamente en la %uente por medio del retrolavado*# el

fltro iológico " el fltro percolador# material que pasaremos a e$plicar m's a%ondo en el presente traa+o.

https://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_de_tratamiento_de_agua_potablehttps://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_aguas_residualeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_aguas_residualeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_aguas_residualeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Tratamiento_de_aguas_residualeshttps://es.wikipedia.org/wiki/Estaci%C3%B3n_de_tratamiento_de_agua_potable


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TABLA DE CONTENIDOINTRODUCCION...................................................................................................1

TABLA DE CONTENIDO.......................................................................................2FILTRO...................................................................................................................3

TIPOS DE FILTRACION:.......................................................................................3

FILTRACIN LENTA..........................................................................................3

FILTRACIN LENTA DE ARENA !FLA".........................................................3

FILTRACIN R#PIDA......................................................................................3$

TIPOS DE FILTROS R#PIDOS:.....................................................................32

FILTROS BIOL%ICOS....................................................................................&6

FILTROS PERCOLADORES.............................................................................6'CONCLUSIONES.................................................................................................(1


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DEFINICION:&l fltro es un tratamiento secundario " es uno de los tantos procesos de unaplanta de tratamiento de aguas residuales ),-/* que viene precediendo alpre0fltro " es el encargado al igual que sus mecanismos anteriores de rindar#como su propio nomre lo dice# un proceso de fltración a las aguas residualesservidas a una comunidad u otra entidad que tenga la necesidad de tratar susaguas residuales. Los l!mites permisiles para la cantidad de coli%ormescontenidos en las aguas a tratar se ver'n con el avance de este cap!tulodependiendo del tipo de fltración de la cual estemos halando. continuación

le mostramos los tipos de fltración m's usados en la actualidad.

TIPOS DE FILTRACION:

FILTRACION LENTA

FILTRACIÓN LENTA DE ARENA (FLA)

FILTRO

FILTRACIÓN LENTA


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&l tratamiento del agua en una unidad de FLA es el producto de un con+unto demecanismos de naturaleza biológica y física los cuales interact1an de

manera comple+a para me+orar la calidad microiológica del agua.

Consiste en un tanque con un lecho de arena fna# colocado sore una capa degrava que constitu"e el soporte de la arena la cual# a su vez# se encuentrasore un sistema de tuer!as per%oradas que recolectan el agua fltrada. &l 2u+oes descendente# con una velocidad de fltración mu" a+a que puede sercontrolada pre%erilemente al ingreso del tanque.

!"!" DE#IFECCION EN LA FIL$%ACION LEN$A

1.1.1.PROPIEDADES Y DESCRIPCIÓN DE LA DESINFECCIÓN MEDIANTE

FILTRACIÓN LENTA.

&l fltro lento se caracteriza por ser un sistema sencillo# limpio " a la vezefciente para el tratamiento de agua. Comparado con el fltro r'pido#requiere de 'reas m's grandes para tratar el mismo caudal "# por lo tanto#tiene ma"or costo inicial. Sin emargo# su simplicidad " a+o costo deoperación " mantenimiento lo convierte en un sistema ideal para zonasrurales " peque3as comunidades# teniendo en cuenta adem's que loscostos por 'rea de terreno son comparativamente menores en estaszonas. La fltración lenta# como se ha mencionado# es un proceso que sedesarrolla en %orma natural# sin la aplicación de ninguna sustancia

qu!mica# pero requiere un uen dise3o# as! como una apropiada operación" cuidadoso mantenimiento para no a%ectar el mecanismo iológico delfltro ni reducir la efciencia de remoción microiológica. 4uisman 5 6ooddescriieron en 789: el método de desin%ección por medio de la fltraciónlenta# como la circulación del agua cruda a a+a velocidad a través de unmanto poroso de arena. Durante el proceso# las impurezas entran encontacto con la superfcie de las part!culas del medio fltrante " sonretenidas# desarroll'ndose adicionalmente procesos de degradaciónqu!mica " iológica que reducen la materia retenida a %ormas m'ssimples# las cuales son llevadas en solución o permanecen como material

inerte hasta un susecuente retiro o limpieza. &l agua cruda que ingresa ala unidad permanece sore el medio fltrante tres a doce horas#dependiendo de las velocidades de fltración adoptadas. &n ese tiempo#las part!culas m's pesadas que se encuentran en suspensión sesedimentan " las part!culas m's ligeras se pueden aglutinar# lo que%acilita su remoción posterior. Durante el d!a# a+o la in2uencia de la luz


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solar# se produce el crecimiento de algas# las cuales asoren ió$ido decarono# nitratos# %os%atos " otros nutrientes del agua para %ormar

material celular " o$!geno. &l o$!geno as! %ormado se disuelve en el agua#entra en reacción qu!mica con las impurezas org'nicas " hace que éstassean m's asimilales por los microorganismos. &n la superfcie del mediofltrante se %orma una capa constituida por material de origen org'nico#conocida con el nomre de ;schmutzdec


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Cernido( &n este mecanismo# las part!culas de ma"or tama3o que losintersticios del material fltrante son atrapadas " retenidas en lasuperfcie del medio fltrante.

>ntercepción( ?ediante este mecanismo las part!culas pueden colisionarcon los granos de arena.

Sedimentación( &ste mecanismo permite que las part!culas sean atra!daspor la %uerza de gravedad hacia los granos de arena# lo que provoca sucolisión. &ste %enómeno se incrementa aprecialemente por la acción de%uerzas electrost'ticas " de atracción de masas.

Di%usión( Se produce cuando la tra"ectoria de la part!cula es modifcadapor micro variaciones de energ!a térmica en el agua " los gases disueltos

en ella# lo cual puede provocar su colisión con un grano de arena.

Flu+o intersticial( &ste mecanismo se refere a las colisiones entrepart!culas deido a la unión " i%urcación de l!neas de 2u+o que devienende la tortuosidad de los intersticios del medio fltrante. &ste camiocontinuo de dirección del 2u+o crea ma"or oportunidad de colisión.

)& 'ecanismo de ad*erencia

&ste mecanismo es el que permite remover las part!culas que# mediante losmecanismos arria descritos# han colisionado con los granos de arena delmedio fltrante. La propiedad adherente de los granos de arena esproporcionada por la acción de %uerzas eléctricas# acciones qu!micas "atracción de masas as! como por pel!cula iológica que crece sore ellos# " enla que se produce la depredación de los microorganismos patógenos por


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organismos de ma"or tama3o tales como los protozoarios " rot!%eras.

C& 'ecanismo biológicos de la desinfecciónComo se indicó anteriormente# la remoción total de part!culas en esteproceso se dee al e%ecto con+unto del mecanismo de adherencia " elmecanismo iológico. &s necesario que para que el fltro opere como unverdadero ;sistema de desin%ección= se ha"a producido un schmutzdec


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Dada la sencillez de la fltración lenta# solo se requiere un equipo de omeocuando es necesario elevar la carga hidr'ulica para que el agua llegue hasta

el fltro. ,or otro lado# la calidad del agua cruda determina el uso de otrasinstalaciones adicionales al fltro lento a fn de adecuar la calidad del aguacruda determina el uso de otras instalaciones adicionales al fltro lento a fnde adecuar la calidad del agua cruda a las condiciones de operación del fltro.

a& CA/A DE FIL$%ACI0N 1 #- E#$%-C$-%A DE EN$%ADA:

La ca+a del fltro posee un 'rea superfcial condicionada por el caudal a tratar#la velocidad de fltración " el n1mero de fltros especifcados para operar enparalelo.

Se recomiendan 'reas de fltración m'$ima por módulo de 7@@ mA para%acilitar las laores manuales de operación " mantenimiento el fltro.

La estructura consta de un vertedor de e$cesos# canales o conductos paradistriución# dispositivos para medición " control de 2u+o# c'mara de entrada "ventana de acceso al fltro propiamente dicho.


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b&

LEC2O FIL$%AN$E:

Una unidad de fltración lenta en arena consta generalmente de los siguientes

elementos(

&l medio fltrante dee estar compuesto por granos de arena duros "redondeados# lires de arcilla " materia org'nica. La arena no dee contenerm's de AB de caronato de calcio " magnesio.

,ara el lecho fltrante se recomienda la siguiente granulometr!a " espesor decapas

Criterios de Dise3o 4alores

ltura de arena )m* >nicial ?!nima

Di'metro e%ectivo )mm*

Coefciente de Uni%ormidad

ceptale Deseale

ltura del lecho de soporte# inclu"edrena+e )m*

7.@@@.@

@.7 0 @.

E 7. G A.@

@.7 G @.


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Lavelocidad de fltración var!a entre los @.7 " @.A mHh dependiendo de la calidaddel agua cruda. ma"or contaminación del agua a2uente menor velocidad defltración.

La altura del agua sore el lecho fltrante puede variar entre 7.@ " 7.@ m.

c& #I#$E'A DE D%ENA/E ,-E INCL-1E LEC2O DE #O.O%$E 1 C5'A%ADE #ALIDA:

&l nivel m!nimo del fltrose controla mediante elvertedero de salida# elcual se dee uicar en

el mismo nivel o @.7@ m.por encima de lasuperfcie del lechofltrante.

d& CA.A DE A6-A#O)%ENADAN$E:

Se recomienda una altura de agua sorenadante de 7.@ a 7. m. " un orde

lire entre los @.A " @. m.Crit er ios d e selec ción d e los (rocesos e n fun ción d e la calid ad de lafuente

AL$E%NA$I4A

Límites de calidad del agua cruda789 del 89 del Es(or;dica

Filtro lento dearena

-o I@ UJ-Co I

-o IA@UJ-

-o ma$ I7@@ UJ-

FLA <(re=ltro de

gra>a ?.6&

-o I 7@@UJ-

Co I

-o I K@UJ-

Co I :@ UC

-o ma$ I7@ UJ-

FLA < .6 <

sedimentador

-o I@@ UJ-Co I K@

-o IA@@UJ- Co

-o ma$ I@@ UJ-


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-o I -o I -o ma$ I 7@@@

&l par'metro de dise3o m's importante en un FL es la velocidad defltración ) *. La misma dee tener un valor en el rango(

@#7 mHmA hora 0 @# mHmA hora

Se dee notar que MmHmA horaN O MmHhoraN

Ptros par'metros de dise3o importantes en relación con el material fltranteson(

Lec*o de so( orte:

Camada $i(o

Di;metrode

Es(esor de lacamada

#u(erior rena gruesa 7 0 @#egunda Qravilla %ina A 0 @$ercera Qravill 0 @Inferior Qrav 7@ 0 7

'edio =ltr a nt e :

$ama3o efecti>o d!8 8!@ 8B@ mm

Coe=ciente de !@ Altura del medio 8@ 8 m

Cuando el fltro lento es la 1nica unidad de tratamiento# la velocidad ser' de @#7@mHh. Se podr'n considerar velocidades ma"ores en casos e$cepcionales cuandose consideren otros procesos preliminares# como se oserva en el cuadrosiguiente.

4elocidad de =ltración de acuerdo con el nmero de (rocesos(reliminares

.rocesos 4f

FLA @#7@ G @#A@#edimentación ?#& < FLA @#7 G @#[email protected]ón ?.F& < FLA @#7 G @#D@# < .F < FLA @#@ G @#@

La velocidad de dise3o tamién es importante al decidir el n1mero de unidadescon las que operar' el fltro. Con velocidades ma"ores de @#A mHh deer'

Co = Color del agua cruda To = Turbiedad del agua cruda

Cf = Coliformes fecales UC = Unidades de color cloro platinado de cobalto

UNT = Unidades nefelométricas de turbiedad

f


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considerarse un m!nimo de tres unidades.

&l 'rea de cada unidad )s* es una %unción de la velocidad de fltración )%*# delcaudal )R*# del n1mero de turnos de operación )C* " del n1mero de unidades )J*.

s O )R $ C* H ) $ L%*

Con operación continua el 'rea de la unidad )en mA* ser'

igual a(

s O RH ) $ L%*

Los fltros lentos de arena pueden adoptar ser rectangulares ocirculares# dependiendo del material con el que se elaoran( hormigón#%errocemento o mamposter!a. La fgura muestra un fltro lento modi%icado

rectangular de hormigón.

!"+"+" CON/-N$O )5#ICO# DE -N FIL$%O LEN$O DE A%ENA ?FLA&CON CON$%OL A LA EN$%ADA:

'lvula para controlar entrada de agua pre tratada " regular velocidadde fltración

Dispositivo para drenar capa de agua sorenadante# ;cuello de ganso=. Cone$ión para llenar lecho fltrante con agua limpia

'lvula para drenar lecho fltrante 'lvula para desechar agua tratada 'lvula para suministrar agua tratada al depósito de agua limpia ertedero de entrada >ndicador calirado de 2u+o ertedero de salida


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ertedero de e$cesos C'mara de entrada a FL

entana de acceso a FL

!"+"" CON#IDE%ACIONE# DE FIL$%O LEN$O DE A%ENA?FLA&:

Las c'maras de fltración pueden ser construidas de hormigón re%orzado#%erro cemento# concreto ciclópeo o mamposter!a estructural.

erifcar la instalación de +untas de construcción "Ho dilatación con asea planos "Ho especifcaciones técnicas.

&l medio fltrante no dee contener m's de AB de caronato de calcio "magnesio para evitar que se produzcan cavitaciones al ser atacadosestos elementos por aguas con alto contenido de dió$ido de carono.

&l contenido de lodo en la arena no dee ser ma"or al 7B en volumen

antes de instalarse en el fltro. La soluilidad de la arena en 'cido clorh!drico no dee e$ceder el B

después de @ minutos de iniciada la pruea. La grava de la capasoporte no dee perder m's del B de su peso al sumergirla por A:horas en 'cido clorh!drico.


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&l sistema de drena+e puede tener diversas confguraciones( drenesprincipales " laterales construidos de tuer!as per%oradas# loques o

ladrillos de concreto o arcilla cocida# losas pre%aricadas de hormigónsore vigas de hormigón# etc. De manera que se asegure un 2u+ouni%orme del agua a través del medio fltrante. &l sistema de drenes est'cuierto por capas de grava.

Si los drena+es son de ladrillo# estos deer'n asentarse con morterocuando los fltros estén localizados en zonas s!smicas en caso contrariosimplemente se acomodan %ormando canales.

Considerar un ingreso adicional por el %ondo de la unidad# para e%ectuarel llenado del fltro. &sto se consigue interconectando las unidades en lac'mara de salida.

Considerar instalaciones adicionales como(0 Una plata%orma )losa o terraza* colindante con los fltros# que %acilite

la operación de limpieza del fltro " el lavado de arena.0 Un sistema similar para sacar o meter la arena al fltro.0 Un sistema para recuperar la arena que se ha retirado de los fltros.0

!"+"B" DI'EN#IONA'IEN$O DE FIL$%O LEN$O DE A%ENA ?FLA&:a& Caudal de dise3o ?,d&: Se e$presa en )mHh*b& Nmero de unidades ?N&: ?!nimo dos unidades de fltraciónc& 5rea su(er=cial ?As&:

Trea superfcial( As)=

Qd

NxV f

Dónde( As mA 4f velocidad de fltración )mHh* ,d caudal de dise3o )mHh* N n1mero de unidades

d& Coe=ciente de mínimo costo ?G&: O )AV*H)W7*

e& Longitud de unidad:L O )s $ *7HA

f& Anc*o de unidad:

O )sH*7HA

g& 4elocidad de =ltración real ?4%&:

/ O RdH )A $ $ X*

*& #istema de drenaHe:


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Los drenes se dise3ar'n con el criterio de que la velocidad l!mite encualquier punto de estos no sorepase de @.@ mHs. La relación develocidades entre el dren principal )p* " los drenes secundarios )s*

dee ser de( pHs E @.7# para otener una colección uni%orme delagua fltrada.

i& .rdida de Carga:Se producen pérdidas de carga en las tuer!as# en las v'lvulas# lechofltrante# drenes " vertederos.

Lecho fltrante( &sta en %unción de la granulometr!a del material#velocidad de fltración.

Drenes( )menor a 7@B*

*d 8" l !Jd* "4+J+g

Donde# d*: di'metro hidr'ulico 4: velocidad del dren# )dhO :dH,*

Ad: 'rea del dren .: per!metro del dren

Compuerta de entrada(

*f! G 4+ J +g K 4 4F Af J AC

Donde# AC : 'rea de la compuerta )mA* Af : 'rea de fltración )mA* 4F: velocidad de fltración )mHs*

ertedero de salida(

2f+ ,d+ JJ!"B L>

Donde# L>: longitud de cresta del vertedero genera )m* ,d: caudal de dise3o )mHh*


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""B %esumende

4aloresde Dise3o de Filtración Lenta ?FLA&

""@

!"+"@" DI#.O#I$I4O# DE %E6-LACION DE FIL$%O

ormalmente se utilizan los siguientes(

0 &ntrada de agua cruda al reservorio de agua sorenadante hasta unnivel constante dentro del tanque del fltro.

0 &liminación del e$ceso de agua " la nata por medio de un vertedero dederrame de reose.

0 Drena+e del agua sorenadante antes de e%ectuar la limpieza del fltro.0 Drena+e de agua en la capa superior del lecho fltrante.0 ?edida del caudal del agua e2uente por medio de un dispositivo de

caliración de medición de caudal.

0 /egulación de la velocidad de fltración.0 >ngreso de agua limpia para llenar de %orma ascendente el lecho fltrante

después de e%ectuar la limpieza del fltro0 Dispositivo de prevención del agua tratada al tanque de

almacenamiento de agua tratada# o al desagYe.

Criterio 4alores

Características 6enerales

elocidad de fltración )mHh* Caudal )lHs* Trea superfcial )mA* 1mero de unidades en paralelo

Dimensiones (or unidad

Largo )m* ncho )m*

ltura total )m*Lec*o =ltrante

?aterial Longitud total )m*. >nclu"e lecho de

soporte. Di'metro )mm*

@.7A.@:A

.9:.A

7.@

rena7.@

Cu O .@ d7@ [email protected]@


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!"+""

%E,-E%I'IEN$O# .A%A LA IN#$ALACI0N

,ara la instalación de la planta deen considerarse los siguientes aspectos(a" -bicación Dee estar en una zona accesile# con v!as de comunicación que %aciliten suposterior construcción# operación " mantenimiento.&l agua suterr'nea dee estar ausente o mu" pro%unda.La zona dee ser segura " no estar e$puesta a riesgos naturales o humanos.De pre%erencia# la topogra%!a de la zona seleccionada dee reunir los desnivelesnecesarios para que el sistema pueda operar totalmente por gravedad. b" As(ectos relacionados con la comunidad

&%ectuar estudios sociológicos para determinar las costumres " creencias quepuedan a%ectar la aceptación del sistema.

Comproar la in%ormación demogr'fca disponile.Determinar los recursos humanos " materiales disponiles para adecuar eldise3o del sistema.

&studiar la incidencia de en%ermedades de origen h!drico " presencia devectores.

c" Conce(ción del sistema

,ara que la operación del sistema sea confale# dee evitarse el uso dedispositivos para elevar el nivel del agua )omas*. De esta manera# laoperación del sistema no depender' del suministro de energ!a eléctrica ni derepuestos sofsticados que normalmente no est'n disponiles localmente " queincrementan el costo de mantenimiento del sistema.

Si tuviera que elevarse el nivel del agua por razones topogr'fcas# se deer!ae%ectuar una sola etapa de omeo que eleve el agua cruda hasta un nivel#desde el cual pueda distriuirse por gravedad al reservorio " a la red.

,re%erentemente# el fltro lento dee operar en %orma continua# esto permite

unidades m's peque3as " aastecimiento continuo de nutrientes " o$!genonecesarios para mantener la capa iológica. ,ara garantizar esta situación#cuando se tiene una etapa de omeo# es recomendale construir un tanquede almacenamiento de agua cruda para aastecer por gravedad la plantadurante las A: horas del d!a.

d" Condiciones del agua cruda


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Las

condiciones del agua cruda que m's a%ectan la efciencia del fltro son latemperatura# la concentración de nutrientes " de sustancias tó$icas " losa2uentes con turiedad " color altos. continuación se descrie n revemente(

$em(eratura: Dado que en el fltro se desarrolla un proceso iológico#se ve a%ectado por las variaciones de temperatura " puede reducir @Bde su efciencia cuando se opera a menos de ZC.

• Concentración de nutrientes( La velocidad de desarrollo de la%ormación iológica en el fltro depende de la concentración denutrientes en el agua# deido a que ésta es la %uente de alimentación delos microorganismos.

• Concentración de algas: Las algas son importantes en la %ormación

del schmutzdec


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!"+""

O(eración y mantenimiento

Las tareas rutinarias de operación comprenden los a+ustes " medición del

caudal monitoreo de la calidad del agua producida limpieza de la superfcie dela arena# que se e%ect1a por ;rascado= de la porción superior del fltro)apro$imadamente cm de arena* lavado " almacenamiento de la arena# " laposterior reconstrucción del lecho fltrante. &ste periodo entre limpiezas#llamado;carrera=# es variale. veces puede ser necesario realizarla cada tres o cuatrosemanas " en otras circunstancias# pasados muchos meses.

La adecuada operación " mantenimiento determinan la efciencia del fltro#principalmente en la etapa de puesta en marcha o inicio de la operación delfltro nuevo. Durante la operación normal# es importante el estado demaduración de la capa iológica# la %recuencia de los raspados# el per!odo de

duración de cada operación de limpieza " la %orma en que se e%ect1e elrearenado del fltro.

Con relación a la puesta en marcha# es necesario tener presente que la arenanueva no reduce la contaminación acteriológica " que es necesario desecharel e2uente inicial hasta comproar que se est' oteniendo un grado deefciencia aceptale. Sin emargo# este proceso puede acelerarse semrandoel fltro con arena madura proveniente de otros fltros en operación.

&l raspado del lecho fltrante dee iniciarse cuando el nivel del agua en la ca+adel fltro llega al m'$imo " el agua empieza a reosar por el aliviadero.

,ara disminuir el impacto sore la efciencia del tratamiento durante laoperación de raspado del fltro# es necesario que esta operación se e+ecute enun solo d!a para evitar la mortandad de los microorganismos enéfcos en lacapa de arena que permanecer' en el fltro " acortar el per!odo deremaduración.

&n la operación de rearenado# esto es# cuando la altura del lecho ha llegado alm!nimo aceptale )@#@ m* " ha" que restituir a la arena el espesor de dise3o#es importante aplicar el método de trinchera. ,ara ello# la arena del %ondo queest' semicolmatada se colocar' en la superfcie del fltro# sore la arena nueva#a fn de acelerar el per!odo de maduración del lecho de arena.

,or lo menos cada cinco a3os se realizar' el lavado completo del fltro de lasiguiente manera( se retira con mucho cuidado la arena " la grava para nomezclarlas se lava la arena se cepillan las paredes de la ca+a del fltro sereacomoda el drena+e# " se vuelve a colocar el lecho de arena " la grava. Si hahaido pérdida de arena " grava# ser' necesario reponerla. Si ha" grietas enlas paredes o en el %ondo# deer'n resanarse antes de colocar el lecho fltrante.


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Cuando los sistemas est'n ien dise3ados# operados " mantenidos# el e2uentede las plantas de fltración lenta requiere de dosis mu" a+as de cloro como

1ltima arrera pr'cticamente sólo para asegurar que el agua conserve sucalidad acteriológica hasta ser consumida. &s un agua con mu" a+o riesgosanitario.

!"+"" C%I$E%IO# .A%A EL 'ONI$O%EO 1 E4AL-ACI0N

La turiedad " la contaminación acteriológica del agua son los principalespar'metros para la caracterización del agua superfcial en las 'reas rurales.Cuando el tratamiento se comina con un prefltro o sedimentador# el o+etivoespec!fco de estas unidades es reducir la turiedad# mientras que el del fltrolento es reducir la contaminación. Cuando sólo se cuenta con un fltro lento#

éstedee cumplir los dos o+etivos.

Un programa de monitoreo m!nimo para controlar una planta de fltros lentosdeer!a considerar la toma de muestras de agua cruda " tratada paraconstatar la calidad de la materia prima que est' ingresando al sistema " la delproducto fnal otenido"

Las mediciones de turiedad son simples " pueden ser e%ectuadas por unoperador capacitado. Las mediciones diarias durante la época de lluviaspermiten(

a* &valuar la calidad del agua cruda.* &stalecer " supervisar el rendimiento de la planta.c* Desarrollar criterios para adecuar la operación de la planta.d* Pptimizar las caracter!sticas de las unidades.

!"+"7" 4EN$A/A# 1 DE#4EN$A/A# DE LA FIL$%ACI0N LEN$A


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!"+"!8" C%I$E%IO# .A%A EL DI#EMO DE -N FIL$%O LEN$O

,ara la instalación de la planta deen considerarse los siguientes aspectos(0 &scoger la zona de me+or acceso# con v!as de comunicación que

%aciliten su posterior construcción# operación " mantenimiento.0 &l agua suterr'nea dee estar ausente o mu" pro%unda.0 La zona dee ser segura " no estar e$puesta a riesgos naturales o

humanos.0 De pre%erencia# la topogra%!a de la zona seleccionada dee reunir los

desniveles necesarios para que el sistema pueda operar totalmentepor Q/&DD.

CON#IDE%ACIONE# E#.ECFICA#

a& ,eriodo de dise3o( Se recomienda un per!odo de dise3o de lasinstalaciones entre y !+ a3os de manera que guarde armon!a conla din'mica de crecimiento de la polación " con el costo de oportunidadde acceso a la fnanciación del pro"ecto.

b& ,eriodo de operación( Las unidades de tratamiento deen ser dise3adospara periodos de operación de A: horas# siendo A el n1mero m!nimo deunidades en paralelo " as! alternarlas cada vez que se requiera realizarmantenimiento. La continuidad en la prestación del servicio evita riesgosde contaminación en la distriución# en almacenamientos inadecuados oen la operación de la planta.

c& Caudal de dise3o( Las unidades en una planta de tratamiento ser'ndise3adas para el caudal m'$imo diario.

%ECO'ENDACIONE# .A%A EL DI#EMO .O% CADA CO'.ONEN$E DELFIL$%O LEN$O

'edio =ltrante

0 Dee estar compuesta de granos de arena duros " redondeados# depre%erencia# lires de arcilla " materia org'nica.

0 La arena dee lavarse# procediendo tamién con la eliminación de losgranos m's fnos disminu"endo as! el coefciente de uni%ormidad "elevando el di'metro promedio de los granos de arena


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0 o dee contener m's de AB de caronato de calcio " magnesio paraevitar que se produzca cavitaciones en el medio fltrante.

0 porosidad. Lo cual es dise3ar con un rango de 7. a A.@ normalmente seusa 7.# por prolemas económicos.

Ca(a de so(orte

0 Constituida por gravas con especifcaciones similares a las aplicadas almedio fltrante. Las piedras deen ser duras " redondeadas# con un pesoespec!fco de lo menos A.# lire de arena " limo " materia org'nica. Deser posile# dee lavarse para asegurar su limpieza. o se dee perderm's del B de su peso.

0 Su %unción es evitar que se pierda el material a través del drena+e "asegurar as! una astracción uni%orme del agua fltrada.

0 La capa de grava dee dise3arse teniendo en cuenta dos valores limitesel tama3o de los granos de arena en contacto con esta para decidir eldi'metro de la grava m's fna# " las caracter!sticas del drena+e paraseleccionar el tama3o de la grava m's gruesa

Q/ULP?&-/> D& L C, D& SP,P/-&

C,S D>?&-/PS )mm* L-U/)cm*?!nimo ?'$imos

7@.@ 0

A.@7.@ 0 :.@

A A.@ 0 A. :.@ 0 7.@

@"8 +8"8

!8"8 B8"8

!8

DrenaHe

0 La recolección del agua fltrada se e%ect1a mediante el sistema dedrena+e# el cual puede estar con%ormado por drenes# o por ladrillos deconstrucción

0 Los tuos de drena+e est'n compuestos por drenes principales " deramifcaciones o drenes laterales a partir de la salida de agua fltrada.


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Hidráulica26

0 Los drenes laterales se unir'n al principal mediante tees o cruces# "podr'n ser de concreto# cer'mico o ,C.

0 Los drenes laterales se instalaran# de+ando +untas aiertas de Acm# o sehar'n orifcios de A a : mm de di'metro# separados entre .7@ a .@ m "dispuestos en la parte in%erior de los drenes .

0 La separación entre los drenes laterales seria de 7H7K de su longitud ocomo m'$imo de A.m. con respecto a la pared# se considerara unaseparación de 7HA de su longitud o como m'$imo de 7.Am.

0 &l dimensionamiento de los drenes se e%ectuara con la velocidad limiteen cualquier punto de estos no sorepase de .@mHs

CaHas de =ltro

0 La superfcie de la ca+a est' en %unción de la velocidad de fltración)%*#del canal )R*#del n1mero de horas de %uncionamiento continuo de launidad )turnos* " del n1mero de unidades )*

As=Q xC

1

N x V f

4ALO%E# DEL COEFICIEN$E C!

$-%NO# C7! + 7. 7

!"+"!!" FO%'-LA# -$ILIPADA# EN EL DI#EMO DEL FIL$%O LEN$O

DI'EN#IONE# DEL FIL$%O

Largo del Filtro B=√ As x K ncho del fltro

A √ As / K

N-'E%O DE -NIDADE# DEL FIL$%O


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Hidráulica26

k = 2 N

N +1

0 >dealmente# el di'metro e%ectivo de la arena )d7@* dee ser lo sufcientepeque3o para asegurar un e2uente de uena calidad " para prevenirque la materia org'nica penetre a tal pro%undidad que no sea posileretirarla mediante el raspado de la superfcie. &$perimentalmente se haencontrado un di'metro e%ectivo es del orden de .7 0 . mm

0 Se recomienda un di'metro e%ectivo m!nimo de .!8 mm para trataraguas claras con alto contenido acteriológico. para aguas mu" turias#

en camios se recomienda un di'metro de .:@ mm0 &l espesor del lecho fltrante ideal dee ser determinado en cada caso.Sin emargo e$isten espesores m!nimos para garantizar su%uncionamiento que es el orden de .9@m " teniendo en cuenta que en a3os se retirara .@m de arena mediante el raspado sucesivo# serecomienda una altura de !"+ a !"B m.

Se recomienda un coefciente de uni%ormidad de )CU* menor de # para que losporos sean astantes regulares que aseguren una uena fltración.

S>&DP(

O ncho del fltro en )m*s O Trea de fltración )mA*X O Longitud del fltro )m*C7 O Coefciente dependiente de los periodos operacionales del fltro.R O Caudal de dise3o )mHh* O umero de fltro% O elocidad de fltración )mHh*

-ener en consideración de que la velocidad m'$ima de fltración dee ser .7@mHh

4ELOCIDAD DE FIL$%ACION.%OCE#O# % )mHh*Filtración lenta @.7@ 0 @.A@

#edimentación o .re =ltración <=ltración lenta @.7 0 @.@

sedimentación < .re=ltracion < @.@ 0 @.@


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Hidráulica26

=ltración lenta

EJEMPLO DE APLICACIÓNCalculo de un fltro lento modifcado para un caudal de 7.@ lHs o .K mHh. losan'lisis de calidad de agua e%ectuados dan los siguientes resultados(

-uriedad promedio en época de lluvia O U-

-uriedad m'$ima )picos de horas* O @ U-

-uriedad m!nima promedio en épocas seca O 7A U-

n'lisis granulométrico del anco de arena m's cercano arro+ó los siguientesresultados(

-ama3o e%ectivo O @. mm

Coefciente de uni%ormidad O A.@@

!" Ado(tando un nmero de unidades ?N& de + y un turno de o(eracióndiaria ?C!+BJ&

La superfcie de fltración )s*

As=Q xC

1

N x V f

/eemplazo valores otenidos(

As=3.6 x3

2 x .10=54m2

+" Dimensionamiento de la sección:


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Hidráulica26

Si OA# ser' igual a(

K = 2 N

N +1=

2 x 2

2

+1=1.33

&l largo )X* de la unidad ser' igual a(

B=√ As x K

Luego(

B=√ 54 x (1.33)=8.47m

&l largo )* de la unidad ser' igual a(

A=√ As/ K

Luego(

A=√ 54 /(1.33)=6.37m

La capa soporte de la grava la seleccionamos del cuadro# para lascaracter!sticas de arena disponile d7@O@. mm " CU O A.@ la grava

seleccionada es la siguiente(

6%AN-LO'E$%IA DE LA CA.A DE#O.O%$E

CA.A#

D>?&-/PS )mm* L-U/)cm*

?!nimo ?'$imos! @.@ 0

A.@7.@ 0

:.@

+ A.@ 0A.

:.@ 07.@

.@ 0A@.@ 7@.@ 0:@.@ 7@

Las dimensiones se han seleccionado del cuadro :. " aparecen estandarizadasen el dise3o de las fguras( :.8# :.7@ #:.77 " :.7A


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Hidráulica26

C%I$E%IO# DE DI#EMO DE FIL$%O LEN$O.A%A'E$%O# LP/&S S>?XPLP

S

4elocidad de Filtración @.7@ [email protected]@

%

Arena ';Qima de la-nidad

7@ 0 7@@ R$C7H%

Numero mínimo deunidades

A

borde libre @.A@ 0@.@

47

Ca(a de agua 7.@ 0 7. 4AAltura del lec*o Filtrante 7.A@ 0

7.:@4

6ranulometría del lec*o @.7 0@. d7@

7.@ 0A.@

Altura de ca(a deso(orte

@.A@ 0@.@

4:

6ranulometría de la6ra>a

Altura del drenaHe @.@ 0@.@

4


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.LAN$A

CO%$E


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DE$ALLE DE CA'A%A DE IN6%E#O 1 ALI4IO

D&-LL& D& &S-/UC-U/ D& SL>D [ CP-/PL.


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Hidráulica3$

FILTRACION RAPIDA

!"!"IN$%OD-CCI0N: Como se e$plicó en el cap!tulos anterior sore los fltros lentos de arena# lafltración es el proceso mediante el cual se purifca el agua haciéndolapasar a través de un material el cual se purifca el agua haciéndola pasar através de un material poroso )o ;medio=*. ,ara la fltración r'pidacom1nmente se usa la arena como el medio del fltroV pero el proceso esastante di%erente a la fltración lenta en arena. &sto es deido a que se usaarena m's gruesa con un tama3o e%ectivo de grano en la escala de @.:07.Amm " el ritmo de fltración es m's elevado# generalmente entre " 7

mHmAHhora )7A@0K@ mHmAHd!a*. Deido a la arena gruesa usada# losporos del lecho del fltro ser'n relativamente grandes " las impurezascontenidas en el agua cruda penetraran al %ondo en el lecho de fltro. ,oresto# la capacidad del lecho del fltro para almacenar impurezasdepositadas# es usada en %orma mucha m's e%ectiva " se puede tratar hastaagua de rio mu" turia con la fltración r'pida. ,ara limpiar un lecho de fltror'pido# no es sufciente raspara la capa superior. La limpieza de los fltrosr'pidos se realiza mediante el lavado por corriente de agua limpia. &so sehace dirigiendo un 2u+o elevado de agua a través del lecho del fltro desdedonde se e$pande " se arrastra.&l lavado por corriente de agua limpia saca %uera del fltro los atoros

depositados. La limpieza de un fltro r'pido se puede realizar en pocotiempo# no es necesario ni siquiera media hora apro$imadamente. Se lepuede hacer con la %recuencia requerida# si %uera necesario todos los d!as.

!"+" A.LICACIONE# DE LA FIL$%ACI0N %5.IDA: 4a" varias aplicaciones di%erentes de la fltración r'pida en el tratamientode agua para aastecimientos de agua de eida. &n el tratamiento delagua suterr'nea# se usa la fltración r'pida para remover el hierro " elmanganeso. ,ara a"udar al proceso de fltración# %recuentemente se proveela aeración como pre tratamiento para %ormar compuestos insolules de

hierro " manganeso )fgura 7.A*.

FILTRACIÓN


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Hidráulica32

&n el tratamiento de agua de rio con turiedad elevada# se puede usar lafltración r'pida como pre tratamiento para reducir la carga en los fltros

lentos de arena siguientes )fgura 7.* o se le puede aplicar para eltratamiento de agua que ha sido clarifcada mediante coagulación#2oculación " sedimentación )fgura 7.:*.&n tales casos se requierenuevamente una clorinación fnal.

FIGURA 1.3: FILTRO RÁPIDA SEGUIDA DEFILTRACIÓN LENTA EN ARENA

FIGURA 1.4: FILTRACIÓN RÁPIDA

DESPUÉS DE LA COAGULACIÓN,

TIPOS DE FILTROS RÁPIDOS:Los fltros r'pidos se constru"en en su ma"or!a al descuierto pasando elagua al lecho del fltro mediante gravedad )fgura 7.7*.


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Hidráulica33

,ara ciertas condiciones de operación# son m's apropiados otros fltrosr'pidos que no sean del tipo de gravedad. Los m's importantes son( fltros

de presión# fltros de 2u+o ascendente " fltros de medios m1ltiples.

!"+"!"FIL$%O# DE .%E#ION: )F>Q. 7.* Son de construcción similar a los fltrosdel tipo gravedad# pero el lecho de fltro " el %ondo del fltro est'nencerrados en un recipiente hermético de presión hecho de acero. qu!#la %uerza de conducción para el proceso de fltración es la presión delagua aplicada en el lecho de fltro# la cual puede ser tan elevada que sepuede alcanzar casi cualquier longitud deseada de la carrera del fltro. Losfltros de presión est'n disponiles comercialmente como unidadescompletas. o son tan %'ciles de instalar# operar " mantener. ,or estarazón no son mu" adecuados para aplicarlos en plantas peque3as detratamiento en pa!ses en desarrollo.

FIGURA 1.!: FILTROS DE

!"+"+" FIL$%O DE FL-/O A#CENDEN$E: )fgura 7.K* Sirven para un procesode fltración de grueso a fno. La capa gruesa del %ondo del lecho de fltrocria la ma"or parte de las impurezas suspendidas# incluso del aguacruda turia# sin ning1n aumento grande de la resistencia del lecho defltro# deido a los poros grandes. Las capas fnas sorepuestas tienenporos m's peque3os pero aqu! tamién la resistencia del fltro aumentarasolo lentamente "a que no quedan muchas impurezas que fltrar.

&n los fltros de 2u+o ascendente se usa la arena como el 1nico medio defltro. Frecuentemente# se les usa para el pre tratamiento de agua que espurifcada nuevamente mediante fltros r'pidos del tipo de gravedad omediante fltros lentos de arena. &n tales casos# los fltros de 2u+oascendente pueden dar e$celentes resultados " pueden ser mu"adecuados para usarlos en plantas peque3as de tratamiento.


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Hidráulica3)

Una desventa+a es que la resistencia permisile en un fltro de 2u+oascendente no es ma"or que el peso sumergido del lecho de fltro. Siendo

la arena el material de fltro# la carga disponile de resistencia es casiigual al espesor del lecho. s!# para agua de rio mu" turia# la longitud dela carrera del fltro " la tasa disponile de fltración est'n mu" limitadas.

FIGURA 1.": FILTROS DE FLUJO

!"+""FIL$%O# DE 'EDIO# 'RL$I.LE#: )fgura 7.9* Son del tipo gravedad#fltros de 2u+o descendente# cu"o lecho de fltro est' compuesto de variosmateriales di%erentes# los cuales se colocan de grueso a fno en ladirección del 2u+o. ,ara fltros r'pidos peque3os# es com1n usar solo dosmateriales en cominación( @.0@. m de arena con un tama3o e%ectivode @.:[email protected] mm como capa in%erior. Cuierta por @[email protected] m de antracita#piedra pómez o corteza molidas de coco con un tama3o e%ectivo de [email protected] mm. Como tratamiento fnal# los fltros de capas m1ltiples puedenproporcionar resultados e$celentes "# cuando se dispone localmente demateriales adecuados# ien vale la pena considerar su aplicación en

plantas peque3as de tratamiento.


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Hidráulica3&

!"" A#.EC$O# $SCNICO#: La remoción general de impurezas del agua por fltración r'pida# se lleva acao mediante una cominación de varios procesos di%erentes. Los m'simportantes son( colado# sedimentación# asorción " procesosacteriológicos " ioqu!micos. &stos son los mismos procesos "a descritospara la fltración lenta en arena. Sin emargo# en la fltración r'pida elmaterial del lecho del fltro es mucho m's grueso " el ritmo de fltración esmucho m's elevado )hasta @ veces ma"or que en la fltración lenta enarena*. &stos %actores alteran completamente la importancia relativa de losvarios procesos de purifcación.

&l colado de impurezas en un fltro r'pido no es importante deido a los

poros relativamente grandes en el lecho del fltro. La sedimentación no ser'mu" e%ectiva deido a las elevadas tasas de fltración usadas. s!# seretendr' muchas menos impurezas mediante el colado " la sedimentaciónque en el fltro de lento de arena. &specialmente las capas superiores dellecho del fltro ser'n muchos menos e%ectivas " har' una pro%undapenetración de impurezas en todo el lecho del fltro r'pido.

&n e%ecto m's importante de purifcación en la fltración r'pida es# conmucho# la asorción de impurezas con carga eléctrica hacia los granos del

FIGURA 1.#: LEC$O DE FILTROS DEMEDIOS DOBLES


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Hidráulica36

lecho del fltro con una carga eléctrica opuesta# en un fltro r'pido las cargasest'ticas naturales del material del lecho del fltro est'n complementadas

por cargas electrocinéticas producidas por el 2u+o elevado de agua. Laspart!culas cargadas )iones* son arrastradas %uera de los granos del lecho defltro con el resultado de que los granos quedan con una carga )opuesta*. &le%ecto electro cinético re%uerza grandemente la acción de asorción.

&n un fltro lento de arena el agua permanece varias horas en el lecho defltro# pero con fltración r'pida el agua pasa solo en unos cuantos minutos.Frecuentemente se remueve los atoros org'nicos acumulados en un fltror'pido cuando se limpia el fltro mediante el lavado por corriente de agualimpia. 4a" mu" poco tiempo " oportunidad de que se desarrolle cualquier

iodegradación de materia org'nica " de que se produzca la muerte deacterias patógenas " virus. La degradación limitada de materia org'nica nonecesita ser una desventa+a seria "a que los atoros acumulados ser'nlavados del fltro durante el lavado por corriente de agua limpia. ,or logeneral# la pore actividad acteriológica " ioqu!mica de un fltro r'pidoser' insufciente para producir agua acteriológicamente segura. De aqu! que ser' necesario un nuevo tratamiento# tal como la fltración lenta enarena o clorinación# para producir agua que sea apta para la eida " parapropósitos domésticos.

!"B" O.E%ACI0N 1 CON$%OL DEL FIL$%O %5.IDO:

!"B"!"O.E%ACI0N DEL FIL$%O( &n la fgura 7. se muestraesquem'ticamente la operación de un fltro r'pido )tipo gravedad*.Durante la fltración el agua ingresa al fltro a través de la v'lvula #desciende hacia el lecho de fltro# 2u"e a través de él# pasa el sistema dedesagYe in%erior )%ondo del fltro* " 2u"e el e$terior a través de la v'lvulaX. Deido al atoro gradual de los poros# la resistencia del lecho de fltrocontra el 2u+o descendente del agua aumentara gradualmente. &storeducir' el ritmo de fltración que esté compensado por un nivel crecientede agua cruda sore el lecho del fltro. Frecuentemente# los fltros r'pidos

son dise3ados para operar con un nivel constante de agua cruda# el cualrequiere que el fltro este equipado con un dispositivo de control de ritmoen la l!nea del a2uente o del e2uente. &stos controladores del ritmo delfltro proporcionan una resistencia a+ustale al 2u+o del agua. Se arengradual " autom'ticamente para compensar la creciente resistencia dellecho del fltro " as!# mantener constantes las condiciones de operacióndel fltro r'pido.


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Hidráulica3*

FIGURA 2.%: FILTRO RÁPIDO (TIPO

Cuando después de cierto tiempo de operación# se are completamenteel controlador del ritmo del fltro# "a no se podr' compensar un nuevoatoro del lecho del fltro " el ritmo de fltración disminuir'. &ntonces seretira de servicio el fltro para lavarlo por corriente de agua limpia. ,araesto# se cierra las v'lvulas " X " se are las v'lvulas D para drenar elagua cruda restante %uera del fltro. Unos cuantos minutos después seare la v'lvula & para admitir el agua de lavado. La %uerza de lavado porcorriente de agua dee ser lo sufcientemente elevada para e$pandir ellecho de fltro de tal %orma que se pueda arrastrar los granos de este "que los atoros acumulados sean retirados con el agua de lavado. &l aguade lavado es recolectada en los pasantes desde donde se le drena haciael desagYe. Cuando se completa el lavado por corriente de agua limpia#se cierra las v'lvulas & " D " se vuelven a arir la v'lvula # permitiendo

que el agua cruda empiece un nuevo recorrido del fltro.,ara el material fno del lecho de fltro# la acción de arrastre producida porel agua de lavado durante el lavado por corriente puede a la larga no ser'sufciente para mantener limpio el lecho de fltro. &ntonces es desealeun arrastre adicional usando aire " agua en cominación para el lavadopor corriente de agua# sin emargo# esto es mucho m's comple+o quelavar solo con agua " por lo general# no es recomendale un lavado conaire " agua para plantas peque3as de tratamiento.


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Hidráulica3(

!"B"+"CON$%OL DEL FIL$%O: 4a" varios tipos de controladores de ritmo de

fltración( dispositivo de control de ritmo de ingreso )igual distriución o;división de 2u+o=* " dispositivos de control del ritmo de salida )v'lvulasoperadoras a nivel# vertederos de derrame " si%ones*. X'sicamente# losarreglos de control de fltro se pueden dividir en tres grupos(

7. Cada fltro tiene un controlador individual de ritmo que mantiene laproducción de agua fltrada en la escala constante deseada.

A. &l 2u+o total de agua a través de la planta del fltro es controladomediante el ritmo en el cual se e$trae el agua fltrada.

. >gual que en el A# pero las unidades del fltro operan en ritmosindividuales descendentes.

Los controladores individuales de ritmo permiten a cada unidad de fltrooperar a su velocidad óptima de fltración )fgura 7.8*. Sin emargo# estaventa+a no es mu" grande " esos controladores de ritmo por lo generalson mu" caros " no son %'ciles de mantener.

FIGURA 1.': CONTROL DE TASA DE

Los arreglos de control de fltro que usan una distriución uni%orme delagua cruda );división de 2u+o=* sore las unidades de fltro o para una

e$tracción uni%orme del agua fltrada# son usados ampliamente en &uropa" orte de mérica. Se puede usar varios métodos. ,roalemente el quese muestra en la fgura A.7@ es el m's simple "a que no tiene partesmoviles. &n este tipo# el agua cruda ingresa el fltro sore un vertedero.,ara todos los fltros la cresta del vertedero se encuentra al mismo nivel.l conducto de agua cruda que alimenta a las unidades de fltro se le daun tama3o considerale de tal %orma que el agua 2uir' sin ningunapérdida apreciale de carga. &l nivel de agua en él ser' pr'cticamente el


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Hidráulica3'

mismo en cada vertedero de entrada. s!# el ritmo de derrame en cadavertedero ser' distriuido en %orma equitativa.

Se puede controlar el ritmo de fltración con+untamente para todas lasunidades de fltro mediante el ritmo de alimentación del agua cruda. Se lepuede adaptar %'cilmente para satis%acer la demanda de agua fltrada. &neste arreglo har' variaciones considerales del nivel de agua cruda enlos fltros# lo cual puede ser o+etale. De ser as!# se puede pre%erir otroarreglo como se muestra en la fgura 7.7@c. qu!# se usa una v'lvulacontrolada con 2otador para mantener constante el nivel del agua crudaen cada fltro.

Frecuentemente# se usa los fltros r'pidos para tratar agua que ha sidopre tratada mediante coagulación# 2oculación " sedimentación entonces#sirven para retener los 2óculos procedentes de los tanques desedimentación. Se dee prevenir cualquier rotura de estos 2óculos " losvertederos de entrada mencionados anteriormente no son adecuados enestos casos. &l arreglo que se muestra en la fgura A.7@a ser!a muchome+or. Cada fltro est' equipado con una ca+a 2otante en la cual semantiene constante el nivel de agua# en el mismo nivel en todas lasunidades de fltro# con una v'lvula controlada con 2otador. &l canale2uente dee tener un tama3o considerale para asegurar que el niveldel agua ser' pr'cticamente el mismo en cada compuerta de e2uentedel fltro. &l ritmo general de producción de todos los fltroscon+untamente puede ser controlado ahora mediante el ritmo en el cualse e$trae el agua fltrada.


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Hidráulica)$

FIGURA 1.1: SISTEMA DE CONTROL DE

!"@" FIL$%ACI0N A %I$'O DE#CENDEN$E: Cuando no se usacontroladores de ritmo de fltración# se realizara la fltración en unritmo descendente. &l dise3o de fltros a ritmo descendente es mucho

m's simple que el fltro de ritmo controlado. Se puede usar le3ossimples de detención o compuertas para el control del fltro )fgura7.77*.


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Hidráulica)1

FIGURA 1.11: FILTRACIÓN DE

-odos los fltros est'n en cone$ión directa con los conductos de aguacruda " de agua fltrada. Consecuentemente# todos tienen el mismonivel de agua cruda " el mismo nivel de agua fltrada# de tal %orma quetodos los fltros operaran a+o la misma carga. Sin emargo# el ritmo de

fltración para las varias unidades de fltro ser' di%erente( ser' m'selevado en el fltro recién lavado mediante retro lavado " m's a+o enel que tiene un ma"or movimiento en la +ornada corriente del fltro.,ara todos los fltros en %orma con+unta# la producción estar'determinada por el aastecimiento de agua cruda# el cual dee sersufcientemente elevado para satis%acer la demanda de agua fltrada.Durante la fltración# los lechos de fltros se atoran gradualmente " elnivel de agua cruda en todos los fltros se eleva deido de fltro que haestado en operación por el periodo de tiempo m's largoproalemente alcanzara primero el nivel m'$imo permisile de agua

cruda " necesitara limpieza mediante retro lavado. Después de sulimpieza# este fltro tendr' la resistencia m's a+a contra el 2u+o# de tal%orma que una porción considerale del agua cruda aastecida pasaraa este fltro. La carga en los otros fltros ser' reducida temporalmente.&sas unidades mostraran una a+a en el nivel de agua cruda. Cuandoen un segundo fltro se alcanzara el nivel m'$imo de agua cruda# esteser' lavado mediante retro lavado " as! sucesivamente.


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Hidráulica)2

Si no se toma medidas especiales# la escala de fltración en un fltro deritmo descendente# +usto después de la limpieza# puede ser mu"

elevada# hasta A mHmAHhora# lo cual es mucho m's elevado que latasa promedio de 09 mHmAHhora. Cuando es necesario limitar el ritmode fltración con el fn de salvaguardar la calidad del agua fltrada# sedee colocar un dispositivo e$tra de resistencia de 2u+o )por e+emplo#un orifco* en la l!nea de in2uente.

,ara los fltros de presión# la fltración de ritmo descendente es unapr'ctica com1n. ,ara los fltros r'pidos de tipo gravedad# su aplicaciónaumenta gradualmente en Qran Xreta3a# en mérica Latina " tamién#en una escala limitada# en orte de mérica. Deido a su simplicidad#

la fltración de ritmo descendente est' siendo considerada para plantaspeque3as de tratamiento en pa!ses en desarrollo.

!"" CON#IDE%ACIONE# .A%A EL DI#EMO:

Se necesita seleccionar cuatro par'metros para el dise3o de un fltror'pido. &l tama3o de grano del material de fltro# el espesor del lechode fltro# la pro%undidad del agua sorenadante " el ritmo de fltración.&n la medida de lo posile# estos %actores de dise3o deen asarse enla e$periencia otenida en las plantas e$istentes que tratan la mismaagua cruda o una comparale. Cuando no e$iste tal e$periencia# eldise3o dee asarse en los resultados otenidos en una planta pilotoque opere fltros e$perimentales.

!"" A%%E6LO# .A%A EL %E$%O LA4ADO:Un fltro r'pido se limpia mediante lavado con corriente de agua# estoes# dirigiéndose un 2u+o de agua limpia hacia arria a través del lechode fltro por un periodo de unos cuantos minutos. Se puede usar elagua fltrada acumulada mediante omeo en un tanque elevado# odirectamente el e2uente de las otras unidades de fltro )en operación*de la planta de fltración );arreglos de auto lavado=*. La velocidad del

2u+o ascendente de agua dee ser lo sufcientemente elevada paraproducir una e$pansión de lecho de fltro de tal %orma que se puedaa2o+ar " retirar con el agua de lavado los atoros acumulados.


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Hidráulica)3

&n el cuadro 7 se presenta una lista de las escalas t!picas de retro

lavado que proporcionan una e$pansión de apro$imadamente A@ porciento para un lecho de fltro de arena )peso espec!fco( A.K gHcm*.

Cuadro !:

&scalas t!picas de retro lavado

dmmt

@.:

@. @.K @.9 @. @.8 7.@ 7.7 7.A

&scala de retro lavado )mHmAHhora*

7@ ZC 7A 79 AA A : :@ :9 : KAA@ ZC 7: A@ AK :@ : K K: 9@ ZC 7K A @ :9 K K 9 K

d O tama3o promedio de grano de la arena del fltro )mm* t O temperatura de agua de retro lavado )ZC* v O tasa de retro lavado )mHmAHhora*

Si se aastece el agua de lavado con omas# normalmente se usa unnumero de tres )en instalaciones mu" peque3as# dos* de las cuales unasirve como unidad de reserva. ,ara ritmos elevados de retro lavado "'reas m's grandes de lecho de fltro# estas omas necesitan ser de unagran capacidad por lo que su instalación " operación son astante caras.&ntonces# es pre%erile un reservorio de agua de lavado tal como el quese muestra en la fgura 7.7# las omas peque3as ser'n adecuadas parallegar el reservorio durante los intervalos entre los lavados sucesivos. ,orlo general# el reservorio dee tener una capacidad entre " K m por mAde


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Hidráulica))

'rea del lecho de fltro " se le dee colocar de : a K metros sore el nivel

del agua en el fltro.Usualmente se provee tres omas para omear agua hacia el tanquede agua de lavado una de estas es la unidad de reserva. La capacidadtotal de las dos omas en operación dee ser de apro$imadamente 7@0A@B de la escala de aastecimiento del agua de lavado. Un tanqueespecial de agua de lavado o un reservorio no son necesarios cuando elagua de lavado requerida es tomada del reservorio de agua fltrada. Sinemargo# esto puede causar 2uctuaciones no deseadas de la presión enel sistema de distriución deido al aastecimiento interrumpido de agua.

Una solución m's simple consiste en aumentar la pro%undidad del aguaque permanece sore el lecho del fltro " limitar la resistencia m'$ima


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Hidráulica)&

del fltro .&ntonces el agua fltrada estar' disponile en una carga de7. a A metros sore el lecho de fltro# lo cual dee ser sufciente. Las

unidades en operación de la planta de fltración deen aastecer aguasufciente para el ritmo requerido de retro lavado. ,or esto# una plantade fltración r'pida que use este arreglo de retro lavado deer!a tenerpor lo menos seis unidades de fltro.

&l agua de lavado es admitida en la parte de aa+o del lecho de fltro através del sistema de desagYe in%erior );%ondo del fltro=*. ,ara dividiruni%ormemente el agua el lavado sore toda el 'rea del lecho de fltro#el sistema de desagYe in%erior dee proveer una resistencia sufcientecontra el paso del agua de lavado )generalmente @.K07.@ metros de

carga de agua*

Un sistema de desagYe in%erior usado %recuentemente consiste enlaterales colocados con una separación apro$imada de @.A m "conectados a un tuo m1ltiple )Figura 7.7:*.Los laterales tienenper%oraciones en la parte de aa+o# con un di'metro deapro$imadamente 7@ mm. ,or lo general# se usa tuer!as de cemento Gasesto " pl'stico r!gido en este sistema de desagYe in%erior.


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Hidráulica)6

,ara evitar que el material de fltro ingrese a los laterales a través delas per%oraciones# el lecho de fltro dee ser sostenido por una capa

de material grueso )por e+emplo grava* que no sea desalo+ada por elagua del lavado impulsada desde las per%oraciones de desagYe in%erior.

,or e+emplo# la arena de fltro de @.907.@ mm de tama3o e%ectivorequerir!a : capas de grava desde la parte superior hasta el %[email protected] \ A0A. mm# @.7m \ .K0 mm# @.7m \ 7K0Amm " @.Am \ 0:mm el paquete total de grava tendr' @.m de pro%undidad.

F*+- 1.1!: CONDICION DE FLUJO

Después de pasar por el lecho de fltro# el agua de lavado que transportalas impurezas lavadas es colectada " drenada al e$terior mediante lascanaletas de agua de lavado. La distancia que el agua de lavado tendr'que via+ar en %orma horizontal hacia la pileta dee estar limitada aapro$imadamente 7.0A.m. Se coloca las piletas con su parte superior a

@[email protected] sore el lecho de arena no e$pandido " su 'rea transversaldepender' de que en el e$tremo de la pileta# la pro%undidad del aguasea la pro%undidad de descarga lire );Critica=*)Figura 7.7*.

&l cuadro A proporciona los ritmos de 2u+o de agua de lavado )R* paracominaciones de 2u+o pro%undo de agua de lavado )4* " ancho de lacanaleta de agua de lavado )*.

Cuadro +:


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Hidráulica)*

Capacidad de las canaletas para llevar agua de lavado )litrosHseg*

FIGURA 1.1": ARREGLOS T PICOS DECANALETAS DE AGUA DE LA&ADO

Se pueden colocar las canaletas de agua de lavado de varias maneras.La fgura 7K muestra arreglos t!picos.,articularmente cuando se usa arena fna# con un tama3o de granoin%erior a apro$imadamente @.mm# la %uerza de arrastre del agua delavado ascendente puede ser inadecuada para mantener limpios losgranos del fltro en la +ornada larga. Después de cierto tiempo puedenarirse con una capa pega+osa de materia org'nica. &sto puede causarprolemas tales como olas de lodo " ra+aduras en el fltro )Figura7.79*.


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Hidráulica)(

&stas se pueden prevenir prove"endo un arrastre adicional a través delavado por aire. La limpieza del fltro se inicia ahora con un lavado porcorriente de aire en un ritmo de @0@mHhora# por lo general cominado

con un lavado con agua en un ritmo de 7@07mHhora. &sto dee removerlos recurimientos de los granos de fltro " el siguiente lavado con aguaretira el material a2o+ado. ,ara el retro lavado con corriente de aire esnecesario un sistema separado de tuer!as. &n la fgura 7.7 se muestraun e+emplo. Se dee remarcar que el retro lavado por corriente de aire "agua es generalmente un arreglo demasiado comple+o para plantaspeque3as de tratamiento de agua.


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Hidráulica)'

&n la fgura7.78 se muestra un arreglo interesante para alimentar aire " agua para el

retro lavado. &l retro lavado se inicia permitiendo que el agua de lac'mara 7 2u"a hacia la c'mara A. &l aire de la c'mara A se presuriza " esadmitido para el arrastre del fltro. Luego se usa el agua colectada en lac'mara A para el retro lavado del fltro.

!"" DI#.O#ICION DE .LAN$A DE FIL$%ACION %A.IDA:Una planta de fltración r'pida consiste en un n1mero de unidades defltro )m!nimo A* cada una con un 'rea . Cuando un fltro est' %uera de%uncionamiento por limpieza# las unidades restantes deen ser capacesde proveer la capacidad requerida R en el ritmo seleccionado de fltraciónr.

&sto se e$presa en la %órmula(Q=( n−1 ) xAxn

,ara plantas peque3as ha" poca alternativa en lo que respecta a lascominaciones adecuadas n " # pero para plantas ma"ores# laalternativa dee ser tal que se minimice el costo de construcción. Comoun paso tentativo de dise3o# el 'rea del lecho de la unidad de fltro )*e$presada en metros cuadrados puede ser tomada comoapro$imadamente . veces el n1mero de unidades de fltro n.,ara economizar en la construcción " operación# se dee colocar las

unidades de fltro en un grupo compacto con las l!neas de a2uente "e2uente " cualquier l!nea de alimentación de sustancias qu!micas lo m'scerca posile.La colocación de las di%erentes unidades de una planta de fltraciónr'pida es un tema que garantiza la m's minuciosa atención del ingenierode dise3o. Se dee hacer cierta concesión para una %utura e$pansión dela planta. &n la fgura 7.A@ se muestra un e+emplo.

F*+- 1.1%: RETRO LA&ADO POR


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F*+- 1.1': ARREGLO PARA RETROLA&ADO


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Hidráulica&2

deido al secado# contracción# camios de temperatura " di%erencias en lasusidencia del suelo# dee estar limitada en lo posile# sudividiendo el

edifcio en un n1mero de secciones independientes conectadas con unionesherméticas de e$pansión. La mezcla de concreto del contenido de cemento" la colocación de la mezcla dee uscar# en la medida de lo posile# unacompleta impermeailidad " la menor contracción por secado durante elendurecimiento. unca se dee usar un acaado de "eso. Se deeotener un uen acaado usando contraventanas suaves# por e+emplo#hechas de madera laminada. ,ara evitar el corte de circuito del 2u+o deagua a lo largo de las paredes de la ca+a de fltro# la contraventana in%erioropuesta al lecho de fltro dee ser hecha de planchas no planas colocadashorizontalmente. Cuando sea posile# se dee colocar los fltros sore la

napa m's elevada de agua suterr'nea# si %uera necesario en terrenoelevado.&n el pasado se desarrolló numerosos sistemas de desagYe in%erior)popularmente conocidos como ;%ondos de fltro=* pero desa%ortunadamentemuchos son mu" caros o no pueden asegurar una distriución uni%orme delagua de lavado en todo el lado in%erior del lecho de fltro. &l sistema simpledescrito anteriormente# que usa laterales per%orados# puede construirse detal %orma que se otenga una uena distriución del agua de lavado. -ienela venta+a adicional de que se le puede hacer de materiales localmentedisponiles usando conocimientos locales. Ptra uena solución es el sistema

de %ondo %also " colador de desagYe in%erior. Consiste en losas de concretopre%aricado de apro$imadamente @.K\@.K mA# colocadas sore " ancladasa peque3as columnas de concreto como se muestra en la fgura 7.A7.


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FIGURA 1.21: SISTEMA DE DESAG0E

Las losas est'n provistas de huecos# apro$imadamente K@ por metrocuadrado# en los cuales se coloca los coladores )Figura 7.AA*. Lashendiduras en estos coladores son estrechas# apro$imadamente de @.mm#o%reciendo una resistencia sufciente contra el paso del agua de lavado parauna distriución pare+a del agua. &ste sistema de desagYe in%erior permiteque se coloque la arena del fltro directamente sore el %ondo del fltro conlos coladores " no es necesaria ninguna capa complementaria de grava

&l traa+o deun fltro r'pido lo realiza el lecho de fltro " se dee prestar una atenciónconsiderale a su composición. La arena como material de fltro hademostrado dar resultados e$celentes# es arata " por lo general disponile" por estas razones# ampliamente usada. ,ara los lechos de fltro simples0medios no ha" razón para usar otros materiales de fltro# e$cepto en casosmu" especiales. ,ara evitar una clasifcación hidr'ulica durante el retro

lavado# lo que llevar!a a los granos fnos a la parte superior " a los granosgruesos al %ondo del lecho de fltro# se dee usar arena de fltro lo m'suni%orme posile en tama3o. Dee tener un coefciente de uni%ormidadin%erior a 7.9# pre%erilemente tan a+o como 7.. Los requerimientos parala graduación de la arena de fltro son dados me+or como porcenta+esm'$imos " m!nimos de material que pasa por varias crias de mallas detama3o est'ndar. ,ara una especifcación gr'fca# se puede trazar undiagrama como en la fgura 7.A.


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FIGURA 1.23: ESPECIFICACION DE LA

!"!8" F>L-/C>] /T,>D ,L>CD ,&RU&^S CP?U>DD&S

Deido a su construcción " dise3o comple+o " a la necesidad de operacióne$pl!cita# los fltros r'pidos no son mu" adecuados para su aplicación enplantas de tratamiento de agua a escala de peque3as comunidades. &sto esespecialmente cierto para su uso como fltros fnales en el tratamiento deagua turia de r!o. &ntonces# la seguridad acteriológica del agua fltradatiene que ser asegurada mediante la pos clorinación con todas susdifcultadas asociadas. Ser!a me+or usar los fltros lentos de arena queo%recen un fltrado acteriológicamente seguro# pero estos pueden su%rir deatoro r'pido causado por la turiedad presente en el agua cruda.Se puede remover la materia suspendida del agua cruda a través de variosprocesos tales como( almacenamiento# coagulación " 2oculación "sedimentación. Sin emargo# sólo los fltros r'pidos son capaces de produciren %orma constante agua clara con una turiedad in%erior a U-F. &stoasegurar' la operación 2uida de cualquier fltro lento siguiente.Dee haer pocas o+eciones contra una aplicación tal de los fltros r'pidos.&l uso de la fltración r'pida para la remoción de hierro " manganeso delagua suterr'nea tamién presenta pocos prolemas# "a que el riesgo parala salud de la posile contaminación del agua tratada ser' peque3o.Suponiendo un uso de agua de :@ litrosHpersonaHd!a# la capacidad


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requerida de fltración de agua para 7@@@@ personas ser!a de :@@ mHd!a o:@ mHhora para un per!odo diario de operación de 7@ horas. Con una tasa

de fltración de mHhora# esto requiere un 'rea de lecho de fltro de mA# lacual se puede proveer en tres fltros circulares de Am de di'metro cada uno)un fltro como reserva*.,roalemente ser!a me+or que el sistema dedesagYe in%erior estuviera hecho de laterales per%orados )véase sección :*cuiertos con capas graduadas de grava# piedras rotas ladrillos duroscincelados al tama3o deseado. Cuando se dispone de arena gruesa se ledee graduar usando tamices adecuados. Los l!mites de graduación [email protected] G 7.Amm para los pre fltros [email protected] para los fltros deremoción del hierro " manganeso. ,ara los pre fltros del espesor del lechode arena se dee tomar en 7.@m " para los fltros de remoción del hierro "

manganeso en 7.m. &n el caso que no se puede otener la arena# se pudeusar materiales similares# tales como piedras queradas# ladrillos# caronatode calcio cristalino# dolomita# etc. &stos deen ser graduados a un tama3oapro$imado :@ por ciento m's grande que los tama3os mencionadosanteriormente. &n algunas instancias# las c'scaras quemadas de arroz " lascortezas queradas de coco han proporcionado resultados aceptales. ntesde hailitar el fltro se le dee lavar por corriente de agua duranteapro$imadamente media hora para limpiar el material de fltración. Sepuede f+ar la pro%undidad del agua sorenadante en entre 7.0Am. &ntoncesla ca+a de fltro tendr' una pro%undidad total de .0:m. La ma"or difcultad

encontrada en la fltración r'pida a escala de peque3as comunidades es elproceso de retro lavado. o es económico usar una oma de agua delavado. &n el e+emplo presentado anteriormente# se necesitar!a unacapacidad de 7@@0A@@mHhora# en duplicado para considerar %allasmec'nicas. Comparada con la capacidad de planta de :@ mHhora# pero sedee tener en cuenta los costos del tanque. ,ara polados con edifciosa+os# la presión en el sistema de distriución# por lo general# no necesitaser ma"or a Km. &n estos# una uena solución ser' usar un reservorioelevado de servicio para el retro lavado de los fltros. o ser' necesarianinguna oma separada.

&n la fgura 7.A: se muestra la distriución de la planta de fltración r'pidadescrita anteriormente. &l agua cruda ingresa al fltro a través de la v'lvula " cae en canaleta de agua de lavado para dispersar la energ!a de 2u+o.Las tuer!as ramales en las cuales se coloca la v'lvula # tienen un di'metropeque3o que proporciona sufciente resistencia de 2u+o )por e+emplo @.mde la carga* para asegurar una distriución pare+a del agua cruda sore lasunidades individuales de fltro. &l agua fltrada es descargada a través de lav'lvula D " pasa sore un vertedero colocado en la c'mara de derrame. La


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parte superior del vertedero es colocada tan alto que el nivel m's a+o deagua cruda en el tanque de fltro estar' por lo menos @.Am sore el lecho de

fltro. Deido al atoro# el nivel del agua sorenadante se elevar' hastaalcanzar el nivel de presión del agua en la tuer!a de aastecimiento "a noingresar' m's agua al fltro. &ntonces# se dee limpiar el fltro alimentandoel agua de lavado a través de la v'lvula C " descarg'ndola a través de lav'lvula X. &l agua sucia de lavado dee ser clarifcada mediantesedimentación después de lo cual se le puede descargar de nuevo hacia elr!o a cierta distancia aguas aa+o del lugar de captación del agua cruda.

F*+- 1.24: DISTRIBUCION GENERAL DE UNA

!"!!" FIL$%ACION 6%-E#A

lgunas veces puede ser adecuado un tratamiento m's limitado que lafltración r'pida usando un lecho de arena para el tratamiento del aguacruda. &sto se puede otener usando grava o fras de plantas comomaterial de fltro. &n el fltro de 2u+o ascendente de la fgura K se usar' trescapas que tengan tama3os de grano de 7@07mm 907@mm " :09mm desdeel %ondo hacia arria " con sistema simple de desagYe in%erior. &ste fltrogrueso )devastador* tendr' poros grandes que no est'n e$puestos al atoror'pido. Se puede usar una tasa elevada de fltración hasta de A@mHhora. Losporos grandes tamién permiten la limpieza a ritmo relativamente a+o deretro lavado# "a que no se necesita ninguna e$pansión del lecho de fltro. &lretro lavado de los fltros gruesos toma un tiempo relativamente largo#apro$imadamente A@0@ minutos.


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FIGURA 1.2!: FILTRO $ORIONTAL DE

Ptra posiilidad es el uso de fltros horizontales# como se muestra en lafgura 7.A. &stos tienen una pro%undidad de 70Am sudivididos en treszonas# cada una apro$imadamente m de largo " compuestas de grava conun tama3o de A@0@mm# 70A@mm " 7@07mm. La tasa de 2u+o horizontaldel agua# calculada sore toda la pro%undidad# ser' de @.07.@mHhora.

&sto representa a una carga mu" a+a de superfcie del fltro# de sólo @.@0@.@:mHhora. Se requerir' un 'rea m's grande# pero la venta+a es que elatoro del fltro se realizara mu" lentamente de tal %orma que se necesitar' la

limpieza sólo después de un per!odo de a3os. &sta limpieza se realizae$cavando " lavando el material de fltro después de lo cual se le vuelva acolocar en su sitio.

Se ha usado fras de coco como material de fltro en una unidade$perimental similar a un fltro de arena. &l lecho de fltro tiene un espesorde sólo @[email protected] " la pro%undidad del agua sorenadante apro$imadamente7m. Se opera el fltro a tasas de @.07.@mHhora# la cual da una longitud de

+ornada del fltro de varias semanas. ,ara limpiar el fltro primero se ledrena# después de lo cual se saca " se desecha las fras de coco. Se vuelve

a empaquetar el fltro con material nuevo que previamente ha sidoremo+ado en agua por A: horas para remover la ma"or cantidad posile demateria org'nica. Los fltros de fra de coco parecen ser capaces desoportar 2uctuaciones considerales en su carga mientras producen une2uente de calidad casi constante. Los e$perimentos muestran unaconducta remarcalemente constante de los fltros de fra coco. Laremoción total de turiedad varió entre el K@ " el @ por ciento.

FILTROS


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FILTROS BIOLOGICOS

AGUAS SER&IDASSon las aguas residuales domésticas " que son el resultado de las actividadescotidianas de las personas. ,or e+emplo# la que eliminamos a través de loslavaplatos# arte%actos sanitarios# etc.

&sta agua contiene cantidad de agentes contaminantes " gérmenes lo que oligaa evacuarlas de %orma segura# tanto para las personas# como para el medioamiente.

&vacuar las aguas servidas# a simple vista# parece sencillo# pero no es as!.

PROCESO DE RECOLECCIÓN

,C-/ 0 0l r/c0/ d0 R0c/l0cci-4

La recolección se inicia a través del Sistema de lcantarillado ,1lico# que secompone de uniones domiciliarias " ca3er!as de desagYe las que desemocan enlos colectores# los que est'n instalados a ma"or pro%undidad en el suelo. Losresiduos que son recolectados " que se descargan en los colectores de grandesdi'metros# son los que conducen sus aguas hacia las estaciones elevadoras " a

las ,lantas de -ratamiento.

,5u / la E7aci/0 El08ad/ra4

Las estaciones elevadoras sirven para %acilitar la conducción de las guasServidas de manera gravitacional hasta los lugares donde ser'n tratadas paraluego ser dispuestas en el medio amiente.

Los Sistemas de lcantarillado est'n dise3ados para recolectar sólo guas

Servidas Domésticas

http://portal.esval.cl/educacion/el-agua/aguas-servidas/http://portal.esval.cl/educacion/el-agua/aguas-servidas/


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Hidráulica&'

PROCESO DE TRATAMIENTO

&l -ratamiento de las aguas Servidas recolectadas dee limpiarse antes de serdevueltas al medio amiente# para no da3ar la 2ora " %auna. &$isten di%erentestipos de tratamiento de acuerdo al lugar donde se devolver'n las aguas(,lantas de -ratamiento ,reliminar con &misario# que se disponen al mar. ,lantasde -ratamiento Xiológico que se disponen las aguas en cauces naturales comor!os " esteros( Lagunas de &stailización )para localidades peque3as* Sistema deLodos ctivados. Del ,roceso de -ratamiento se e$traen sólidos en la %orma deasura# los cuales son sacados mediante camiones " transportados a lugaresespecialmente hailitados# que han sido aproados por las autoridades

municipales# de salud " medio amiente.

PROCESO DE DISPOSICIÓN FINAL

La Disposición fnal es el proceso en el cual las aguas "a tratadas en las plantasde tratamiento# son devueltas limpias a los cauces naturales como esteros# r!o "mar.

&n las zonas del interior# los l!quidos previamente tratados " desin%ectados# sondescargados a los r!os " esteros# " pueden ser utilizados de manera segura para

las laores de riego.

&n las zonas costeras# estos l!quidos tratados# se internan mar adentro a grandespro%undidades# en la cual se dilu"en naturalmente " con la salinidad del mar secompleta el proceso de recicla+e de las aguas residuales.


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Hidráulica61

%angos# donde las acterias anaeroias degradan la materia org'nica#descomponiendo los sólidos. Las aguas claras pasan por el fltro iológico a

través de una tuer!a que distriu"e las aguas claras sore el material fltrante#donde las acterias aeroias siguen depurando el agua de los restos org'nicos "la de+an en óptimas condiciones.

Soluciones roustas# pr'cticas# de %'cil colocación " mantenimiento simple.

?a"or capacidad de depuración " retención de sólidos deido al rellenoiológico instalado.

SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

.%E$%A$A'IEN$OSe retiran sólidos " gruesos de gran tama3o# as! como las arenas " grasas

$%A$A'IEN$O .%I'A%IOSe eliminan sólidos en suspensión %'cilmente sedimentales " algo de materia

org'nica.

$%A$A'IEN$O #EC-ENDA%IOLa ?.P. que queda disuelta " en suspensión as! como el resto de las part!culassólidas que no se han eliminado en los tratamientos anteriores# son eliminadasmediante los denominados ;.rocesos )iológicos de De(uración AerobiaT


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Fig. 7. Sistema de tratamientos de aguas residuales

PROCESOS BIOLÓGICOS DE DEPURACIÓN AEROBIA

/ealizados por determinado grupo de microorganismos )principalmente acterias" protozoos* que en presencia de P$!geno# act1an sore la ?.P. e inorg'nicadisuelta# suspendida " coloidal e$istente en el agua residual# trans%orm'ndola engases " materia celular# que puede separarse %'cilmente mediantesedimentación.La unión de materia org'nica# acterias " sustancias minerales %orma los 2óculos

" el con+unto de 2óculos es lo que todos conocemos como %ango iológico.


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Hidráulica63

Fig.7.

procesos iológicos de depuración aeroia

O)/E$I4O#

• -rans%ormación de la ?.P.• Coagulación " eliminación de los sólidos coloidales no sedimentales.

&n el caso de algunas aguas residuales uranas(• La eliminación de A " de ,.• Disminución de los microorganismos patógenos " %ecales que haitan el

agua residual.

.%OCE#O# DE OUIDACI0N )IOL06ICA

&l mecanismo mediante el cual los microorganismos degradan la materiaorg'nica contaminante del agua residual( VOQidación biológicaT

De esta %orma# estos microorganismos se alimentan de dicha ?.P. en presenciade o$!geno " nutrientes# de acuerdo con la siguiente reacción(

?.P. W ?icroorganismos W utrientes W PA ,rod Finales W uevos microorg.W &nerg!a

Fig. . procesos de o$idación iológica

%EACCIONE# DE OUIDACI0N 1 %E#.I%ACI0N END06ENA

Los microorganismos al igual que nosotros# necesitan de &nerg!a para poderrealizar sus %unciones vitales )moverse# comer etc.*# dicha energ!a la otienentrans%ormando la materia org'nica asimilada " aquella acumulada en %orma desustancias de reserva en gases# agua " nuevos productos de acuerdo con lasiguiente reacción(


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Hidráulica6)

C@2NO+ ?material celular& W @O+ @CO+ W +2+O W N2 W EnergíaDespués de un tiempo de contacto sufciente entre la ?.P. del agua residual "

los microorganismos )acterias*# la ?.P. del medio disminu"e consideralementetrans%orm'ndose en nuevas células# gases " otros productos.

FAC$O%E# ,-E IN$E%4IENEN EN LA OUIDACI0N )IOL06ICA

Los %actores principales que ha" que tener en cuenta para que se produzcan lasreacciones iológicas " por tanto# la depuración del agua residual son(

-emperatura( medida que aumenta la -emperatura# aumenta la velocidad conque los microorganismos degradan la materia org'nica# pero a partir de los 9ZC#dichos organismos mueren.

Las características del sustrato: Las caracter!sticas %!sico0qu!micas del aguaresidual# determinan el me+or o peor desarrollo de los microorganismos en estesistema# e$istiendo compuestos contaminantes que son degradalesiológicamente " otros que no lo sonLos nutrientes: &l interior celular# aparte de C# 4 " P# elementos caracter!sticosde la materia org'nica# contiene otros elementos como son el # ,# S# Ca# ?ge.t.c.# denominados nutrientes " que a pesar de que muchos de ellos seencuentran en el organismo sólo en peque3as cantidades# son %undamentalespara el desarrollo de la s!ntesis iológica. Se ha determinado a nivel medio que

los microorganismos para sorevivir necesitan por cada 7@@@ gr. de C# : de "K de ,# " que en las aguas residuales uranas e$isten por cada 7@@@ gr. de C# A@@gr. de " 7K gr. D A(ortación de OQígeno: Como hemos visto# para el desarrollo de lasreacciones iológicas es necesario un medio aeroio# es decir# con o$!genosufciente que permita el desarrollo " la respiración de los microorganismosaeroios.

#alinidad: &l contenido en sales disueltas no suele ser prolem'tico para eldesarrollo acteriano en el proceso de %angos activos hasta concentraciones de

a : grHl. &n los procesos de cultivos f+os )lechos acterianos*# la in2uencia es a1nmenor# no a%ectando valores que no superen los 7 grHl. Sin emargo# e$istenmultitud de grupos acterianos capaces de vivir en aguas saladas# de %orma quesi a tu sistema de depuración le das tiempo de adaptación# pueden desarrollarseastante ien dichos grupos microianos a concentraciones salinas superiores.

EL .%OCE#O DE FAN6O# AC$I4ADO#


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&l

proceso de %angos activados es un sistema de tratamiento de las aguasresiduales en el que se mantiene un cultivo iológico %ormado por diversos tipos

de microorganismos " el agua residual a tratar. Los microorganismos sealimentar'n de las sustancias que lleva el agua residual para generar m'smicroorganismos " en el proceso se %orman unas part!culas %'cilmentedecantales que se denominan 2óculos " que en con+unto constitu"en losdenominados %angos activos o iológicos.

#I#$E'A# ANAE%O)IO#

Los organismos anaeroios o anaeróicos son los que no utilizan o$!geno )PA* ensu metaolismo# m's e$actamente que el aceptor fnal de electrones es otrasustancia di%erente del o$!geno. Si el aceptor de electrones es una moléculaorg'nica )piruvato# acetaldeh!do# etc.* se trata de metaolis

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FILTROS EN PTAP Y PTAR