FILTRACIÓN DE AGUA EN LECHOS GRANULARES.

Ingeniería de servicios

Ing. Arturo E. Méndez G.

Septiembre, 2011

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Bajo criterios tanto de diseño como operación, así como una combinación de las operaciones de coagulación, floculación, sedimentación; la filtración con medios granulares puede ser el mejor tren de tratamiento para la remoción de material en suspensión, coloidal y sedimentable.

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El proceso de filtración en el tratamiento de aguas, es la separación o remoción de partículas y microorganismos (sólidos en suspensión y sedimentables) contenidas en el agua que son retenidas o atrapadas a través de un lecho o cama, denominado medio filtrante.

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El lecho o cama, es un sólido de tipo granular (grava, arena, antracita y carbón activado)

Las partículas contenidas en el agua son atrapadas en los intersticios y en la superficie del medio filtrante.

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Objetivo del tratamiento.

Eliminar o disminuir :

Turbidez: sólidos en suspensión y sedimentables ( mat. org. e inorgánica)

Color: sólidos en suspensión y sedimentables

Olor: sabor, sólidos en suspensión y sedimentables

Microorganismos: mat. orgánica (patógenos )

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Mecanismos de filtración.

Retención mecánica o cernido. Todas las partículas, de tamaño mayor a los

poros del medio filtrante quedan atrapadas en los intersticios del medio.

Este mecanismo sólo actúa en las capas más superficiales del lecho

Las partículas retenidas son capaces de soportar los esfuerzos cortantes debido a la velocidad del fluido en el paso entre los espacios de los granos del lecho.

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RETENCIÓN O CERNIDO

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SEDIMENTACIÓNSedimentación. Es la eliminación de los

sólidos suspendidos debido a los efectos de la gravedad.

La velocidad de asentamiento de las partículas esta determinada por su tamaño, densidad, forma, y características del liquido que las contiene.

Se presenta en partículas en suspensión de tamaño grande, con velocidades de asentamiento altas y a flujos bajos.

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INTERCEPCIÓNIntercepción. Este mecanismo sucede al

pasar las partículas a través del medio filtrante a bajas velocidades y en el mismo sentido del flujo, cuando éstas pasan entre dos granos del medio filtrante el área de paso se estrecha, forzándose a que las partículas se pongan en contacto entre si y con los granos del medio, quedando retenidas.

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Impacto inercial.

Como se indicó en el mecanismo de intercepción, con una velocidad baja, la partícula viaja con las líneas de flujo, sin embargo cuando aumenta la velocidad, las partículas tomaran trayectorias diferentes debido a la inercia que desarrolla ésta, quedando atrapadas en el medio filtrante.

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Adhesión. Las partículas floculantes llegan adherirse

a la superficie del medio filtrante al pasar por él.

Parte de la materia es arrastrada antes de quedar firmemente adheridas y son transportadas a zonas mas profundas dentro del lecho

Debido al movimiento browniano las partículas pequeñas tienen la tendencia de difundirse desde las áreas de mayor concentración a las de menor concentración, se presenta el fenómeno de difusión

Este hecho está relacionado con la temperatura del agua, el diámetro de la partícula y el diámetro de la partícula del lecho.

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ADHESIÓN

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Adsorción. Este mecanismo se presenta de manera física

como química. La física puede ser por fuerzas electrostáticas, electrocinéticas o de Van der Waals; a su vez en la química podemos encontrar el enlace y la interacción química. En este mecanismo las partículas se concentran en la superficie porosa del medio filtrante.

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Floculación. En este

mecanismo las partículas mayores alcanzan a las menores formando partículas de mayor tamaño, las cuales podrán sedimentarse.

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Clasificación de los sistemas de filtración

A. De acuerdo al sentido de flujo.

Filtros ascendentes; el flujo entra por abajo del equipo de filtración

Filtros descendentes; esto es, el flujo entra por la parte superior del equipo.

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B. De acuerdo al tipo de lecho filtrante.

Por el tipo de medio filtrante utilizado, puede ser un medio simple (un sólo lecho), doble o triple (dos lechos o más lechos estratificados o en profundo), el sentido de flujo será descendente.

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C. De acuerdo a la presión de operación. Los filtros pueden operar a presión atmosférica o

gravedad ( filtros a gravedad) Mayor a la presión atmosférica( filtros a presión) La diferencias entre el primero y los denominados

a presión es que los segundos operan en un recipiente cerrado por presiones generadas por el sistema de bombeo.

D. De acuerdo al método de control de operación. De acuerdo con el modo de operación, existen dos

tipos de filtros: el de flujo constante (presión variable), flujo variable decreciente (presión constante).

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Variables del proceso de filtración

1. El tipo de medio filtrante es el factor más importante en el diseño y operación de los sistemas de filtración, de éste depende otras variables tales como:

Caída de presión, Duración de la corrida (volumen de

servicio), Capacidad de retención o almacenamiento

de los sólidos retenidos, Flujo de retrolavado, Calidad del efluente, etc.

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2. Características del medio filtrante.

a) tamaño y distribución del grano,

b) tamaño y esfericidad.

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