Filtros de Arena Acueductos Veredales

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CENTRO PANAMERICANO DE INGENIERIA

SANITARIA Y CIENCIAS DEL AMBIENTE

PROYECTO DE DESARROLLO TECNOLOGICO DE LAS INSTITUCIONES

DE ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE Y ALCANTARILLADO

(DTIAPA)

I NV ES TIG AC IO N N ° 3

F I L T R O S D E A R E N A E N A C U E D U C T O S R U R A L E S

I NF ORM E F INA L

Lidia Canepa de Vargas

Li ma - Pe r d

Di ci e mbr e d e 1982

ORGANIZACION PANAMERICANA DE LA SALUDOfi ci na Sa ni ta ri a Pa na me ri ca na t Ofici n a Re g i on al d e la

ORGANIZACION MUNDIAL DE LA SALUD

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La presente Investigac16n, numero 3 del ProyectoDTIAPA, fue realizada a solicitud de la Direccion de

Saneamiento Rural (DISAR/DIGEMA)del Ministerio de

Salud del Peru, cuyo personal particip6 activamente en

la misma. Por parte del Proyecto DTIAPAse cont6 con

el aporte de los ingenieros Edmundo Oss10 Barrera

(Q.D.D.G.), Ricardo Rojas y Lidia Canepa de Vargas,

quien tuvo a su cargo la preparacion de este informe

final. En la realizaci6n de este trabajo el personal

del Proyecto DTIAPAcont6 con el apoyo y co.LaboracLon

de la Direcci6n y los consultores del CEPIS quienes

realizaron una revision de este informe.

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OONTENIDO

1. DESARROLLO DE LA INVESTlGACION 5

1.1 Antecedentes 5

1.2 Objetivos 5

1.3 Actividades 6

2. DESCRIPCION DEL PROBLEMA 8

3. PROpOSITO DEL PRESENTE INFORME 10

4. PAUTAS PARA LA ELABORACION DE PROYECTOS DEFILTRACION LENTA 11

4.1 Criterios generales de diseno 11

4.1.1 Status tecno16gico 11

4.1.2 Caracteristicas generales del proceso 12

4.1.2.1 Mecanismos de accion

a) Mecanismos flsico-qulmicos

b) Mecanismos bio1ogicos

14

14

17

4.1.2.2 Factores que afectan e1 procesoa) Influencia del diarnetrode las partlculas

b) Influencia de la temperatura

c) Influencia del desarrollo de algas

d) Capacidad de oxidacion del filtro

e) Influencia de los pesticidas y sustancias

toxicas

1818

1919

21

21

4.1.3 Tipos de filtros 21

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4.1.3.1

4.1.3.2

4.1.3.3

4.1.3.4

4.2

4.2.1

4.2.1.1

4.2.1.2

4.2.2

4.2.2.1

4.2.2.2

- 3 -

Conve ncion al

Mod ifica doD i n a m i c o

A s c e n d e n t e

21

2427

29

Cr i te r i os g e n e r a le s p a r a la e la bor a ci on d ep roye ctos d e fi ltr os le ntos

E st ud i o p r el imi n ar

31

31

PropOs ito

De sa rr ollo d el e stud io

31

31

E stud i o d e fi n it ivo 40

Se le cci on d e p roce sos

Nor ma s g e n e r a le s d e d i s e ftoa ) Le cho fi ltr a n te e i n s ta la ci on e s a fi n e s

b) Ca p a s op or tec) Dr en ajed ) Ca ja d e l fi ltr o y con e xi on e s a cce s or i a s

e ) Con tr ole s d e l fi ltr o

40

4S4S

4848

49

50

5. PAUTAS PARA LA ELABORACr ON DE UN PRO GRAM A DEOPERACION DE FILTROS LENTOS 52

5.1 Op e r a ci 6n 52

52.1.1 Fun d a me n tos

5.1.2 Acti vi d a d e s d e op e r a ci on

5.1.2.1

5.1.2.2

5.2

5.2.1

5.2.2

5.2.3

53

Op er aci on es n or ma le s1) Lle n a d o d e l fi ltr o

2) Op e r a ci 6n d e l p r oce s o3) Va ci a d o

4) Li mp i e za5) Re p os i ci on d e 1a a r e n a

54

54

5456

56

57

Op er aci on es e sp eci a1e s 59

M a n t e n i m i e n t o 64

La va d o d e a r e n a 64

La va do comp le to d el fi ltr o 75

Pr e p a r a ci on d e a r e n a p a r a fi ltr os 7S

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6.0

6.1

6.2

6.3

6.4

- 4 -

RECCMENDACIONES PARA LA PREPARACION DE UN MANUAL

PARA OPERACION Y MANTENDUENTO DE PLANTAS DE

TRATIMIENTO

Pr op Os i to d e l ma n ua l

Ca r a cte r i s ti c a s d e l ma n ua l

Con te n i d o d e l ma n ua l

A p l i c a c i o n

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

An e xo I Mue s t r a d e p a r te d e un ma n ua l d e op e r a ci 6n d e

un a p l a n ta d e tr a ta mi e n to d e fi ltr os le n tos

m o d i f i c a d o s

76

76

76

76

76

77

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1. DESARROLLO DE LA INVES'rIGACION

1.1 Antecedentes

La informacion que se obtuvo de la investigacion sobre

"Ahastecimiento de agua a la poblacion rural del Peru" !/ sLrvio debase para que se generaran varias otras entre las cuales se encuentra lapresente Investigacion.

Durante 1a primera inve.stiqacion se efectuo un muestreo en 139

sistemas que prestaban servicio a poco mas de 250,000 personas, 10 cual

representaba en numero de sistemas y poblacion servida alrededor del l~%

de la cobertura rural del Peru.

Al analizar los resultados obtenidos en esta encuesta, se trataron

de detectar los problemas mas importantes en reLacLon al funcionamiento

de los sistemas, habiendose encontrado los siguientes resultados en

relacion con las instalaciones de tratamientoz

Del total de sistemas encuestados (139), e1 29% (40), tenian planta

de tratamiento.El 64% poseia sedimentadores en buen estadoJ en el 36% de los casos

el estado de estos era regular 0 malo.

Se encontro que de todas las unidades de tratamiento, los filtros

lentos eran los que se encontraban en peores condiciones,hall.~ndoseel 33% de estos en mal estado 0 paralizados.

El 16% de los sedimentadores nO hab£an sido limpiados nunca, el 42%

cada mes, y el 42% restante cada 15 dias a menos.

El 33% de los filtros no habIen sido limpiados nunca, el 57% con

frecuencias mayores de un mes, y el 10% restante cada 15 dias.La vida uti! c'Jelos filtros se limitaba al espesor del manto ne

arena y al mimero de raspados que podian soportar, pues una vezextraida la arena esta se perdia.

La remocion de la arena solo se efectuaba en casas extremos decolmatacion.

1.2 Objetivo

Esta investigacion tuvo como objetivo

procedimiento para el lavado de 1a arena que

rural.

inicial encontrar un

fuera adecuado a1 medio

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1.3 Actividades

Las actividades que se desarrollaron durante esta investigacion

fueron las siguientesr

Identificacion de plantas de tratamiento

El cuadro 1 muestra el niimero de sistemas de filtraci6n lenta

existentes hasta 1981 y su 10ca1i2acion geografica. No se pudo

identificar en los alrededores de la ciudad de Lima ninguna planta queestuviera trabajando, por 10 que se seleccionaron los filtros que

pudieran rehabilitarse can la menor inversion.

Se visitaron las plantas de fi1traci6n 1enta de:

Carhua, Culluhuay y San Buenaventura en la Provincia de Canta,

Zuniga en la Provincia de Canete,

Tarmatambo en la Provincia de Tarma,

San Bartolome en los alrededores de Lima,

Mejia y otros en las inmediaciones de la ciudad de Arequipa,y,Cajamarca en la ciudad del mismo nombre.

Se efectuaron ensayos de lavado de arena en los filtros de la

localidad de Tarmatambo y se observaron y evaluaron los procedimientos

utilizados por la comunidad.

Se adiestro a la Biologa Jefe del Laboratorio de Bacteriologia de

1a Direccion de Ingenieria Sanitaria. Este adiestramiento se efectuo en

las instalaciones del CEPIS y estuvo a cargo de la BiolO9a del CEPIS,

doctora Carmen de Mayo, contandose con la participaci6n del doctor Barry

Lloyd, quien visit6 ademas los sistemas de la Provincia de Canta.

Se modificaron las casetas de valvulas de tres plantas de

filtracion lenta: Carhua, Culluhuay y San Buenaventura (Provincia deCanta) de acuerdo a 10 recomendado por el CEPIS en su Documento Tecnico

N' 8. il Se sugiri6 realizar estas modificaciones en vista de que lasvalvulas y controles de estos filtros se encontraban descompuestos. Las

medificaciones planteadas resultaban mas economicas que la sustitucion de

los accesorios deteriorados y de este modo se podia garantizar que el

filtro funcionara durante largo tiempo en buenas condiciones.

Adicionalmente, en estas unidades se necesitaba' rsponer el Lachofiltrante, problema que hasta hace tres meses no se habia podide

solucionar, motivo por el cual no se pudo seguir adelante con el estudio

de las mismaso No se realizo la totalidad de las acciones programadas en

el tiempo previsto, debido a limitaciones de recursos de los organismoscooperantes.

Como resultado de la investigacion N°l 11 y de los estudios que

se hicieron de estos sistemas durante la presente investigaci6n, asi como

de las actividades de adiestramiento llevadas a cabo dentro del Proyecto

DTIAPA, se detectaron una serie de problemas y deficiencias en las

plantas de filtracion lenta, los cuales se detallan en el siguiente

capitulo.

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Cuadra 1

NUMERO DE LOCALIDADES CON PLANTA DE

TRATAMIENTO / DEPARTAM~NTO Y REGION

GEOGRAFICA

1

I---.------~~--------.---~--,.,...,._.,-~~~- ~--~---~--~---,........,.,-.,...".,--------

Zona .- Departamento _.Region Geogrc i fica

COSTA

PIURA

L..¢r LlB ER TA D

SIERRA SEL I ( . A

ANCASH

7

1

1 7------------------------------------.--------------------c------- ----------

CAJAMARCA

I_ . ,MAZO NAS

SA N M A RTIN

1 4

7 5

3

LIMA

JUNIN

PASCO

12

25 2

----_-- _-- ------------ ----

HUANUCO

H U A.NCAV£LlCA

8--- -------- -- -------------

:3

AREQUIPA

0_

MOOUEGUA

TACNA

AYACUCHO

APURIMAC----- --

2

11 -

'6

3

1 1

:3

9

15

2

6

2

1

cuseo

PUNO

22OTALES

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2. DESCRIPCION DEL PROBLEMA

Los p r i n c~p a le s p r oble ma s e n con tr a d os e n la s p la n ta s d e fi ltr a ci 6n

le n ta d e l me d i o r ur a l p e r ua n o s e r e la ci on a n con :

Ca li da d d el a gua cr ud a

Tur bi e d a d e s s uma me n te a lta s e n e p oca d e lluvi a s , d e l or d e n d e 1,000

UT (ti p i co d e la Si e r r a ), e n comp a r a ci on con e l r a n g o e s p e ci fi ca d o p a r aun fi ltr o le n to (0-50 UT). Es to tr a e como con s e cue n ci a ca r r e r a s d efi ltr aci on muy cor ta s, d e un os p ocos d ia s .

Ca ra cte ri sti ca s d e d is eti od e la s un id ad esDi s e f'i osi n a p r op i a d os p a r a e l me d i o r ur a l, muy vuln e r a ble s a un a

i n a d e cua d a op e r a ci on y ma n te n i mi e n to. Los fi ltr os cue n ta n coni n s ta la ci on e s (tube r i a s , va lvula s , con tr ola d or e s d e ve loci d a d ,

p i e zome tr os , (e tc.), que s e ha n d e te r i or a d o r a p i d a me n te d e bi d o a la ma la

op e ra c Lon y fa lta d e ma n te n i mi e n to, n o e xi s ti e n d o loca lme n te lap os i hi li d a d d e s e r s us ti tui d os 0 r e p a r a d os . Al i n i ci a r s e lai n ve s ti g a ci on N·3, n o fue p os i ble ubi ca r e n los a lr e d e d or e s d e Li ma

n i n gun fi ltr o que e stuvi e r a fun ci on an do.

La ma yor p a r te d e la s p la n ta s ca r e ce n d e i n s ta la ci on e s a p r op i a d a s

p a r a e fe ctua r e l ma n te n i mi e n to d e los fi ltr os . No s e ha te n i d o la

p r e ca uci on d e p r e ve r como va a e xtr a e r e l op e r a d or la a r e n a s uci a , d on d ela va a coloca r , como la va a la va r y d on d e la va a g ua r d a r ha s ta que s e an e ce s a r i o r e p on e r e l le cho fi ltr a n te . Tod os e s tos p r oble ma s fue r oncon fr on ta d os p or la a utor a d e l i n for me , d ur a n te la s p r a cti ca s d e l cur so

d e Op e r a ci on y Ma n te n i mi e n to d e Acue d uctos Rur a le s , (27 Se ti e mbr e a IlSd e Octubr e d e 1982) e n los fi ltr os le n tos d e Ta r ma ta mbo, loca li d a d ve ci n a

a la ci ud a d d e Ta r ma .

Aus en ci a d e p r og ra ma s d e e duca ci 6n s an ita ri a p ar a la comun id ad

La comun i d a d d e s con oce la s ve n ta ja s d e l tr a ta mi e n to d e l a g ua p a r acon s umo huma n o p or 10 que , a n te los p r oble ma s d e op e r a c r on y

ma n te n i mi e n to que d e be n a fr on ta r , r a p i d a me n te op ta n p or d e ja r la p la n tafue r a d e s e r vi ci o, i n s ta la n d o p or 10 g e n e r a l un by-p a s s , 0 tube r i a d ei nte rcon exi on e ntr e la ca pta ci on y e l r e s e r vor i o. Un a s i tua ci on ba s ta n tecomi i n, e s que a l e s ca s e a r e l a g ua , la ma yor p a r te d e la s oomun i .d a d ea ba n d ona n la p la n ta p a r a d e d i ca r tod o e l e le me n to d i s p on i ble a l r i e g o d es us c ul ti vo s .

Fa lta d e ca pa ci ta ci on d e los op er ad or es

En tod os los s i s te ma s vi s i ta d os e l op e r a d or d e s con oci a losp r i n ci p i os ma s e le me n ta le s p a r a op e r a r un fi ltr o le n to. En la loca li d a d

d e Ta r ma ta mbo, Ta r ma , s e e n con tr o que ha bi e n d o d i s mi n ui d o La p r od uce Lon

d e l fi ltr o p or e fe cto d e la colma ta ci 6n d e l le cho fi ltr a n te , e l e n ca r g a d o

d e op e r a r la p la n ta ha b Ia con e cta d o e l r e bos e cO,n la ca ma r a d e a g uat ra t ad a , c on 10 cua l e s ta ba d a n d o d i r e cta me n te a g ua cr ud a a la comun i d a d .

Suma d a a la i n ca p a ci d a d d e los op e r a d or e s , s e d a la fa lta d e ma n ua le s d e

o p er a ci on c la r os y p r e ci s os p a r a or i e n ta r e n s u la bor a e s te p e r s on a l.

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La falta de asesoramiento a los operadores

Se ha comprobado en programas de tratamiento de aguas para el media

rural en diferentes lugares del mundo, que a pesar de ser la filtracion

lenta uno de los metodos de tratamiento mas sencillos, debe tenerse

presente que el proceso biol6gico en el cual sustenta su mayor

eficiencia, precisa de un mlnlmo de cuidados en su operaci6n y

mantenimiento que el operador del medio rural no puede afrontar, sin el

adecuado asesoramienta e inspecci6n de la instituci6n encargada del

programa. Son muchos los problemas que una inspeccion rutinaria hecha porpersonal id6neo puede solucionar a tiempo, ahorrando recursos a la

instituci6n y mejorando la eficiencia del servicio.

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3. PROPDSlTO DEL PRESENTE INFORotE

Como e s p o s i ble p e r c i bi r a t r a ve s d e 10 e xp ue s to con a n t e r i o r i d a d ,

los p r oble ma s que a f r on t a e l tr a ta m i e n to d e a g ua e n e l me d i o r ur a l d e lPe r u s o n multi p l e s y d e muy d i f1ci l s oluci 6n , d a d a la comp le ji d a d d e l

me d i o r ur a l p e r ua n o y la or i .e n ca cIon i n i c i a 1 d e l p r og r a m a e je cuta d o. Es

p o r e s to que e l p r e s e n t e i n for me lle va e l p r o p O s i to d e d a r p a uta s

g e n e r a l e s que or i e n t e n e l p r og r a m a d e r e e s t r uctur a ci o n d e los s i s te m a s

e xi s te n te s d e f i ltr a c i o n l e n t a y que a 1a ve z s e a n d e uti li d a d a l

i mp le m e nta r n ue vos p rog ra m a s.

Como r e s u1 ta r 1a s uma me n te

p a r a tod os los p r oble ma s , e s t e

p u n t o s :

a mbi ci o s o que r e r e s t a ble ce r s oluci on e s

i n for me s e li m i t a a d e s a r r olla r t r e s

C r i t e r i o s g e n e r a l e s d e d i s e n o (a ca p i t e 4.1),

O p e r a c i o n y ma n t e n i mi e n to d e f i ltr os 1 e n tos (a c a p i t e 5), yEla bor a ci o n d e m a n ua le s ( a ca p i t e 6.0)

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4. PAUTAS PARA LA ELABORACION DE PROYECTOS DE FILTRACION LENTA

4.1 Cdterios generales de diseflo

4.1.1 Status tecnolOgico

Este sistema de tratamiento de agua ha estado en constante use

desde principios del siglo XIX, habiendo probado su efectividad en

multiples circunstancias. Es simple, econom1CO y eficiente, sigue

siendo el metodo ideal para tratar las aguas en algunas de las

ciudades mas antiguas del mundo.

En las ultimas decadas se ha tendido a desarrollar plantas mas

pequenas, mas economicas y mas eficientes para tratar aguas con

elevado contenido de material coloidal, dando Lugar al mite de queel proceso de filtracion lenta estaba pasado de moda y que por 10

tanto era ineficiente. Las nuevas tecnicas 10 calificaren deobsoleto y esto debido a que, como es mas simple que cualquiera de

las mas recientes innovaciones, se suponia que necesariamente era

inferior a elIas y es que, paradojicamente, a pesar de ser este el

proceso mas antiguo del mundo, es uno de los menos comprendidos y

del que menos investigaciones se habian realizado sobre sus

aplicaciones teoricas y practicas en comparacion con otros metodos

mas recientes y menos eficientes.

En los ultimos anos se ha visto en el tratamiento de agua, a1 igua1

que en muchos otros campos de la ciencia y el arte, un retorno a 10antiguo, a 10 c1as1co, ya que el progreso ha sido sincnimo de

comp1ejidad y las instalaciones se han llenado de equipos, los

costos se han elevado, a pesar de 10 cual la eficiencia no ha sidosuperada ~/.

Investigaciones efectuadas en los ultimos anos estan impulsando e1

resurgimiento del filtro lento, destacando su posicion como elmedio mas efective para reducir la contaminac~on microbiologica de

las aguas superficiales. Experiencias realizadas por Schalekamp

1/ y Lloyd 1L&/, han demostrado que es posible operar estas

unidades a veLoci.dadeamayores (hasta 0.85 m/h) a las normalmente

utilizadas, sin alterar la eficiencia del filtro 5/. El uso de

este rango de ve10cidad solo es recomendable en zon;s urbanas. Alaumentar la velocidad de filtracion, se consigue que la formacion

biolOgica del tiltro trahaje a profundidad, dandole capacidad de

remocion a todo el lecho filtrante. Estas investigaciones han

acabado con el mite tanto tiempo esgrimido de que toda la capacidad

de remocion de este filtro reside en la capa superficial. En

Suiza se han acondicionado los filtros lentos para su uso en el

medio urbano. Se ha desarrollado un sistema de limpieza, mediante

el cual es posible efectuar el mantenimiento del lecho sin sacar al

filtro de operacionJ el problema de la perdida de grandes areas de

terreno al emplearse este sistema se ha compensado techando las

unidades para construir encima campos deportivos 1/.

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En 1980 e l CEPIS d e s a r r ollo a s oli ci tud d e l a e MS, un d ocume n to

t e c n i c o 11, ba s a d o e n un e s tud i o d e i d e n t i f i ca c i on y e va lua ci on d e

s oluci on e s a p r o p i a d a s p a r a t r a t a m i e n to d e a g ua e n e l me d i o r ur a l.

Es te d ocume n to r e comi e n d a los p r oce s o s y e l ti p o d e p la n ta a us a re n fun ci o n d e l a c a l i d a d d e l a g ua y d e l n i ve l d e ca p a c i ta c i o n d e l a

comun i d a d , e n fa t i za n d o e s p e c i a lme n t e los s i s t e m a s d e f i ltr a c i o n

l e n t a , los cua le s s e ha n s i m p l i fi c a d o a l ma xi mo e li m i n a n d oztube r i a s , a cce s o r i o s , va lvula s y con tr ola d o r e s y e l a bor a n d o s e

d i s e n o s a ba s e d e c a n a le s , comp ue r ta s y ve r te d e r o s . Un i d a d e s

d i s e n a d a s s i g ui e n d o e s tos cr i t e r i o s ya s e e n cue n t r a n fun ci o n a n d o

s a ti s fa ctor i a m e n t e e n d i ve r s a s loca li d a d e s d e Hon d ur a s 7/,e n con tr a n d o s e e n t r e otr a s la p la n t a d e Ja la c a e n l a s i n me d i a c i o n e s

d e Te g uc ig a lp a .

En 1972, Lloyd 11 i d e n t i fi co d i r e cta me n t e a l mi cr o s cop i o losmi c r oor g a n i s mos que con s ti tuye n la m i c r ofa un a i n te r s t i ci a l y p or

ulti mo, e n un a i n ve s t i g a c i 6n que a un s e e n cue n t r a e n p r oce s o, s ee s t a e s tud i a n d o un fi ltr o le n to d e me d i o d oble . & . 1 . EI e s tud i o

p r e li m i n a r i n d i c a que me d i a n t e s u us a s e p o d r i a n a mp l i a r los

li mi te s d e c a li d a d d e a g ua que p ue d e n a c e p ta r e s t a s un i d a d e s y 10

que e s m a s i m p o r ta n te , s e s i mp l i f i ca r i a e xtr a o r d i n a r i a m e n t e e l

p e n o s o ma n t e n i mi e n to d e l fi ltr o (la va d o d e a r e n a ).

4.1.2 Ca r a cte r i s t i c a s g e n e r a l e s d e l p r oce s o

La fi ltr a c i 6n bi olog i c a (0 fi ltr a c i on l e n t a ) s e con s i g ue a l ha ce r

c i r cula r e l a g ua cr ud a a t r a ve s d e un m a n to p a r os o, us ua lme n t e

a r e n a . Dur a n te e l p r oce s o, la s i m p ur e za s e n tr a n e n con ta cto con la

s up e r fi c i e d e la s p a r t i cula s d e l me d i o fi ltr a n t e y s on r e te n i d a s ,

d e s a r r olla n d o s e a d i ci o n a lme n te p r oce s o s d e d e g r a d a ci o n qUlmi ca ybi ol6g i c a que r e d uce n a l a m a te r i a r e t e n i d a a for ma s ma s s i m p le s ,

la s cua le s s on lle va d a s e n · a o Iuc Lon 0 p e r m a n e c e n como ma te r i a l

i n e r te ha s t a s u s ubs e cue n te r e t i r o 0l l m p i e z a .

Los p r oce s o s que s e d e s a r r 011a n e n un f i ltr o le n t9 s e comp le me n ta n

e n t r e s i p a r a m e jor a r la s c a r a cte r i s t i c a s f{s i c a s , qU1m1ca s y

ba cte r i ol6g i ca s d e l a g ua t r a t a d a , a ctua n d o e n for ma s i multa n e a .

El a g ua cr ud a que i n g r e s a a la un i d a d , p e r m a n e ce s obr e e l me d i o

fi ltr a n t e (fi ltr os le n tos con ve n c i o n a l e s ) d e t r e s a d oce hor a s ,

d e p e n d i e n d o d e l a s ve loci d a d e s d e fi ltr a ci 6n a d op t a d a s . En e s te

t i e m p o la s p a r ti cula s m a s p e s a d a s que s e e n cue n t r a n e n s us p e n s i on ,

s e s e d i me n ta n y la s p a r t{cula s m a s U g e r a s s e p ue d e n a g luti n a r ,

lle g a n d o a s e r m a s fa c i l s u r e moci 6n p o s t e r i o r . Dur a n te e l d i a y

ba jo la i n flue n ci a d e l a luz d e l s ol, s e p r od uce e l cr e ci m i e n to d e

a l g a s , la s cua le s a b s o r be n b i oxi d o'd e ca r bon o, n i t r a tos , fos fa tos y

otr os n utr i e n t e s d e l a g ua , p a r a for ma r m a t e r i a l ce lula r y ox{g e n o.

El oxigeno as! formado se disuelve en el aqua y entra en reaccion

qui mi ca c a n l a s i mp ur e za s o r g a n i c a s , ha ci e n d o que e s t a s s e a n ma s

a s i m i l a ble s p o r l a s a l g a s .

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- 13 -

En la superficie del medio filtrante se forma una capa,

principalmente de material de origen organlco, conocido con el

nombre de schmutzdecke 0 "piel del filtro", a traves de la cual

tiene ·que pasar el agua antes de llegar al propio medio fi1trante.El schmutzdecke esta formado principalmente por algas y otrasnumerosas formas de vida, tales como plankton, diatomeas,

protozoarios, rotiferas y bacterias. La accian intensiva de estos

microorganismos atrapa, digiere y degrada la materia organica

contenida en el agua. Las algas muertas as! como las bacterias

vivas del agua cruda, son tambien consumidas en este proceso. Almismo tiempo que se degradan los compuestos nitrogenados, se

oxigenael nitr6geno. Algo de color es removidoy una considerable

proporcIon de particulas inertes en suspension son retenidas por

cernido.

Habiendo pasado el agua a traves del schmutzdecke, entra al lecho

filtrante y es forzada a atravesarlo en un proceso que normalmentetoma varias horas, desarrollandose un proceso fisico de cernido e1cual constituye una parte del proceso total de purificacian. Una

de las propiedades mas importantes del manto filtrante es la

adsorcion, fen6meno resultante de la accian de fuerzas electricas,

acciones quimicas y atracci6n de masas. Para apreciar la magnitude importancia de este fenomeno es necesario visua1izar que un metro

cubico de arena con las caracteristicas usuales para filtros lentos

tiene una superficie de granos de. cerca de 15,000 m2• Cuando el

agua pasa entre los granos de arena con un flujo laminar, el cual

cambia constantemente de dLreccLdn , se facilita la aceIon de las

fuerzas centrifugas sobre las partlculas y la adherencia a lasuperficie de los granos de arena.

En los poros 0 espacios vaclos del medio filtrante, los cuales

constituyen aproximadamente el 40% del volumen, se desarrol1a un

activo prcceso de sedIment.acon , fenomeno que se incrementa

apreciab1emente por la accian de fuerzas electrostaticas y deatraccion de masas.

Debido a los fenomenos enunciados anteriormente, las superficies de

los granos de arena son revestidos con una capa de una composicion

similar a1 schmutzdecke, con bajo contenido de algas y partlculas,

pero con un alto contenido de microorganismos, bacteriasI

bacteriofagos, rotiferos y protozoarios, todos elIas se alimentany

absorben las impurezas y residuos de los otros. Este revestimiento

biol6gico es muy activo hasta los 0.40 m de profundidad en e1 media

filtrante. Predominan diversas formas de vida en las diferentesprofundidades, se desarrol1a una mayor actividad biol6gica cerca de

1a superficie del manto filtrante donde las condiciones son aptimasy existe gran cantidad de alimento.

El alimento consiste esencialmente en part{culas de origen organico

llevadas por el agua. E1 revestimiento organico rnantiene a las

part!culas que se encuentran en suspens10n en e1 agua hasta que se

degrada la materia organica y es asimilada por el material celu1ar,

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- 14 -

el cual a su vez es asimilado por otros organismos y convertido en

materia inorganica tal como agua, bioxido de carbono, nitratos,

fosfatos y sales que son arrastradas posteriormente por el agua.

Al aumentar la profundidad del manto filtrante disminuye la

cantidad de alimento, producLendose otro tipo de bacterias, lascuales utilizan el oxigeno disuelto en el agua y los nutrientes que

se encuentran en solucion.

Como consecuencia de los procesos indicados anteriormente, un agua

cruda con solidos en suspension, en estado coloidal y amplia

variedad de microorganismos y complejas sales en sol.ucion, que ha

entrado en un medio filtrante, sale virtualmente libre de talesimpurezas y con bajo contenido de sales inorganicas en soLucion ,

No solo se han removido en el proceso de filtraci6n bioloqica los

organismos nocivos 0 peligrosos, sino tambien los nutrientes en

solucion, los cuales podrian facilitar el subsiguiente crecimientobacteriol6gico.

Por 10 general el efluente obtenido tiene un bajo contenido de

oxigeno disuelto y alto contenido de bioxido de carbono, pero con

un proceso de aereacIon posterior se pueden mejorar ambascaracteristicas.

Como e1 rendimiento del filtro lento depende principalmente del

proceso biologico, su eficiencia inicial es baja, mejorando esta a

medida que progresa la carrera de filtracion, proceso que se conocecan el nombre de "maduraci6n del filtro".

4.1.2.1 Mecanismos de aceion

De acuerdo a 10 esquematizado anteriormente, un complejonUmero de fuerzas y procesos intervienen en la filtracion, los

que pueden resumirse como mecanismos de remocIon

fisico-quimicos y biol6gicos, los cuales actuan en forma

simultanea para retener las particulas.

a) Mecanismos fisico-guimicos.- Ives ,!!/ en 1970, dividio a

estos mecanismos en: mecanismos de transporte, los cuales

llevan las particulas hacia 1a superficie de la arena y

mecanismos de adherencia que actuan cuando las particulas, sehan aproximado 10 suficiente a los granos de arena.

Los mecanismos de transporte inc1uyen cernido, intercepcion,

inercia, sedimentacion, difusion y accion hidrodinamica.

Ison 1/ en 1967, demostr6 experimenta1mente 1a influencia de

los mecanismos de intercepcion, sedImerrtac Lon y ace ionhidrodinamica.

Ives y Gregory lQ/ en 1967, indicaron como los mecanismos de

adherencia mas significativos los mecanismos de interaccion de

las fuerzas electrostaticas, los de las fuerzas de Van derwaals y los de adsorci6n mutua.

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- 15 -

Las conclusiones a las que e110s arribaron fuerona que el

mecanismo de difusion controla 1a remoci6n de partlculas de

tamaftoinferior a un micron, los mecanismos de intercepcion y

acci6n hidrodinamica controlan 1a remoci6n de partlculas

dentro de un rango de tamaftode I-SO mi1imicras y con densidad

oeroena a 1a del agua y las fuerzas de gravedad controlan unrango de tamafto de partlculas similares, pero con densidad

significativamente mayor que e1 agua. Todos estos mecanismos

de transporte y adherencia previamente mencionados, pueden ser

representados convenientemente bajo tres grupos generales:

cernido, sedimentacion y adsorcion. Ver figura 1 1/.

El mecanismo de cernido actua exclusivamente en la superficie

de 1a arena y solo con aquellas partlculas de tamaftomayor que

los intersticios de la arena. Su eficiencia es negativa para

el proceso porque colmata rapidamente 1a capa superficial

acortando las carreras de filtracien.

Los selidos grandes, especialmente material filamentoso comolas algas clodoferas, forman una capa esponjosa sobre el 1echo

que mejora la eficiencia del cernido, actuando como un

prefiltro sobre el lecho de arena, protegiendolo de una rapida

cOlrnatacien y permitiendo1e cumplir con su funcion defiltraci6n a profundidad.

El mecanismo de sedimentacien remueve partlculas de tamano

menor que los poros, depositandolas sobre los granos de

arena. Este proceso ocurre dentro de los poros del filtro y

en toda su profundidad. Ison y demostr6 que su eficiencia

era importante con partlculas de tamano entre 2 10mi1imicras y con gravedad especifica de 2.6.

Las partlculas suspendidas de origen organico tienen baja

densidad, pero se consigue una remocion mas 0 menos completa

mediante este mecanismo cuando su diametro especlfico es mayor

de 4 milimicras. Part1cu1as mas pequeftasy livianas solo son

removidas parcialmente, pero pueden ag10merarse durante su

descenso a traves del Lecbo filtrante, aumentando 1a

eficiencia de la sedimentacien con 1a profundidad.

Suspensiones coloidales no son removidas mediante este

mecanismo. Yao 11/ en 1968 demostr6 con esferas plasticas de

1 milimicra de tamano, que estas son muy grandes para ser

removidas mediante difusion y muy pequeftas para el mecanismede cernido, resultando los mecanismos mas efic.ientes en estecaso los de intercepcion y sedimentacion.

El mecanismo de adsorcien favorece la remoci6n de sustancias

disueltas y suspensiones coloidales. La eficiencia de la

adsorcion esta determinada por fuerzas superficiu1es actuando

entre la superficie de la arena y las impurezasi remanentes.

Este mecanismo actua mediante las fuerzas de Vander Waals,fuerzas electrostaticas y de adsorcion ionica.

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- 16 -

P E L I C U L AB I O L O G T C A

Fi gura 1

A R E A

D IS P ON IB LE

E N m 2/ m 3

C E R N 1 0 0 _ . , . 1

S E D I M E N T A C I O N > 1,000

A D S O R C I O N ~ 15,000

M EC A N 151'105 D E R E M O C I O N F 15 I C O-Q U I M I .< ;A D E U N F I L T R O LE N T O

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- 17 -

La arena de cuarzo tiene carga negativa, mientras que todos

los metales en solucion estan cargados positivamente y por 10

tanto pueden ser adsorbidos por el cuarzo. Se ha comprobadomediante electrof6resis que la mayoria de particulas organicas

coloida1es tienen carga negativa y parece contradictorio que

se pueda considerar 1a adsorc Ion electrostatica como un buenmetodo para remover suspensiones coloidales. La respuesta

pareca estar en el ped.odo de maduracLon requerido por los

filtros con arena nueva y en la concentracion de metales

disueltos que ingresan simu1taneamente. En 1970, Huisman 12/

sugiri6 que esto podia ocurrir debido a 1a acumu1aci6n de

particulas con carga positiva durante el periodo de maduraci6n

primaria, hasta llegar a la sobre sat ureci.on y posteriormente

podria ocurrir una adsorci6n secundar ia de aniones y coloides

negativamente cargados.

En 1955, Van de vloid observe que, despues de un periodo de

funcionamiento de seis a"os tambien en los filtros rapidos se

mejoraba 1a eficiencia para remover materia organica sinningun cambio en su operaclon. Analizando la arena, se

encont.ro que esta tenia un recubrimiento que representaba el

10% en peso del material, a ser removido con acido

clorhidrico y que este estaba constituido en un 30% por

F 0, 15% por Alz03, algo mas del 8% por Mn02' 6% de

Si02, 2% de CO2 y un alto porcentaje de materia organica.

Van de Vloid llego a la conclusion de que era obvia la

presencia de una adsorcion secundaria. La materia organica y

los germenes negativamente cargados eran atraidos por la

delgada capa metalica formada durante el per iodo inicial de

filtrado.

Puck y Sagik en 1953, Allison y Valentine en 1960, y Clarke y

Chang en 1959, encontraron que los bacter iofagos, las

bacterias, virus y particulas de tamano similar, tenian carga

negativa y eran removidas par adsorcion 1/.

La naturaleza exacta de La adaor cIon de suspensiones

coloidales esta todavia sin resolver. sin embargo se puede

concluir que la adsorcien electrostatica es uno de los

mecanismos mas poderosos en filtraci6n, aproximadamente 15,000m2/m3disponibles, figura 1.

b) Mecanismos bIo.LocLcos, - Los diferentes procesos de

purificacien mediante los cuales se retienen las impurezas delagua y se degrada la materia organica hasta hacerla inocua,

son interdependientes entre S1 y por 10 tanto es preferible

describirlos en forma conjunta.

Las dos acciones principales que contribuyen a lograr los

efectos totales son, La oxidac Ion quimica y microbiologica,

pero tambien existen otros procesos biol6gicos producidos por

diferentes formas de vida animal y vegetal que pueden tener

una aceien muy importante.

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4.1.2.2

- 18 -

Al iniciarse el proceso, las bacterias transportadas por el

agua pueden multiplicarse en forma se1ectiva contribuyendo a

1a formacion de 1a pe1icula biol6gica del filtro y utilizandocomo fuente de a1imentacion el depOsito de materia organica.

Las bacterias oxidan parte del alimento para obtener la

energia que necesitan para su metabolismo (deaasImfLac Ion) y

convierten parte de esta en material necesario para sucrecimiento (asimilacion). Asi, las sustancias y materia

organica muerta son convertidas en materia viva. Losproductos de desasimilacion son llevados por el agua a

profundidades mayores para ser utilizado por otros organismos.

El contenido bacteriol6gico esta limitado por el contenido de

materia organica en el agua cruda y es acompanado de un

fenomeno de mortalidad concomitante, durante el cual se libera

materia organica para ser utilizada por las bacterias de las

capas mas profundas y as! sucesivamente. De este modo, lamateria organica degradable presente en el agua cruda, esgradualmente descompuesta en agua, bioxido de carbone y sales

re1ativamente inocuas, tales como sulfatos, nitratos y

fosfatos (proceso de mineralizacion) los cuales son

descargados en el efluente de los filtros.

La actividad bacteriol6gica descr!ta es mas pronunciada en la

parte superior del 1echo filtrante y decrece gradualmente con

1a profundidad y Ia disponibilidad de alimento. Cuando se

Iimpian las capas superiores del fiItro, se remueven las

bacterias, siendo necesario un nuevo periodo de maduracion del

filtro hasta que se logre desarrollar la actividad

bacteriol6gica necesaria. A partir de los 0.30 a 0.50 m. deprofundidad la actividad bacteriologica disminuye0 se anuia

(dependiendo de 1a veIocidad de filtracion), en cambio, se

realizan reacciones bioquimicas que convierten a los productos

de degradacion microbio10gica, tales como aminoacidos, enamonia y nitritos en nitratos (nitrificacion). .

Factores que afectan el proceso

Entre los factores que afectan significativamente la

eficiencia del proceso se encuentranr el tamano de las

particulas a remover, 1a temperatura, 1a proliferacion de

algas, 1a capacidad de oxidacion del filtro y los insecticidasy pesticidas.

a) Influencia del dtametro de las particulas.- La filtracion

se ha definido como un proceso de separacIon de impurezas dela fase liquida que las transporta. Estas sustancias se

pueden categorizar del modo siguiente l/:

Solidos suspendidos.- Se

animales macroscopIcoa yparticulas de tierra.

consideran as! a las plantas

semi-microscopicos, detritos

y

y

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- 19 -

Suspensiones c010idales.- Compuestas

cuarzo, oxidos precipitados, virus,

microscopicas.

por arci11a, sllice,

bacterias y algas

Gases disueltos.-

(NH3) •

Como acido su1fidrico (SH2 y amoniaco)

En la figura 2, Lloyd 2/ define estos grupos de acuerdo a1

rango de tamano de las partlculas, y asigna a cada rango el

mecanismo de remocion apropiado para su tratamiento por

filtracion en arena, de acuerdo a los resultados de los

estudios indicados en el acapite anterior.

De acuerdo a 10 expuesto, por filtracion lenta solo es posible

remover eficientemente partlculas de tamano mayor a 10-2

milimicras J por 10 tanto su capacidad para remover color y

partlculas en solucion es casi nula.

b) Influencia dela temperatura.- La eficiencia del filtrolento disminuye notablemente cuando la temperatura baja de20C, permaneciendo aSl durante varios meses a1 ana. Este

resultado es comprensible debido a la rnarcada influencia de latemperatura en la velocidad de las reacciones y en lavariacion del rnetabolismo bacteriolOgico. Estos e£ectos

pueden rnedirse mediante la determinacion del grado de

oxidacion por e1 consumo de permanganato de potasio, siendo

este de 4 mg/1 para una temperatura de 25·C Y de 2 1119/1para

una temperatura de 7·C.

Con temperaturas de 3 a S'C, la eficiencia del filtro solo se

ve 1evemente afectada. Con temperaturas menores se aconseja

cubrir los filtros con material aislante para evitar elcongelamiento 1a perdida de calor. E1 plastico ha probado ser

una muy buena s01ucien para estos casos.

c) Influencia del desarrollo de a1qas.- La experiencia

europea de cubrir los filtros ha demostrado que la calidad del

filtrado no desmejora significativamente e~ reLacIon a la delos filtros descubiertos. Es decir que, la disminuci6n en e1

desarrollo de las algas a1 quitarle La luz a1 filtro, no

afecta significattvamente 1a eficacia del proceso.

En cambia, el cubrir algunos de los filtros lentos del

Servicio Municipal de Amsterdam permitio aumentar la velocidad

de fUtracion promedio de 0.10 a 0.40 m/h, incrementandose

ademas las carreras de filtracien, debido a que se elimin6 1a

colmatacion debida a las algas.

sin embargo, algunos beneficios resu1tan de la presencia de la

actividad fotosintetica del crecimiento de las algas en la

interfase agua - arena. Anteriormente se indice ya la ventajaque slgnifica 1a formacion del manto de algas sobre 1a arena

actuando como un prefiltro.

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S O L U C I O N E S S U S P E N S I O N E S C O L O I D A L E S S O L I D O S S U S P E N D I D O S

T A M A ~ O D E L A S P A R T I C U L A S E N ( m l l )

10-s 10- 4 10- 3 10-2 10- 1 100 101 102 103 104

I t I J I I _.. J

~ . . ~~ ~~

C e r n i d 0

S e d i m e n t a c i 6 n

o e 9 r a d a c i6 n B i o 1 6 9 i c a

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A d 5 0 r c i 6 n

- I I I -----

0 x i d a c I 6 n B i 0 q u i m i c a

------ ------- ------- ----- -- ---'_

F i g u r a 2

T I P O S D E J M P U R E Z A S Y M E C A N I S M O S D E L A F I L T R A C I O N L E N T A Q U E E S T A N O P E R A N D O P A R A S U R E M O C I O N

'"o

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- 21 -

En general las algas son beneficiosas para el proceso defiltracion lenta cuando son removidas con regularidad. Cuando

la fotosintesis predomina sobre La respdracIon, la ex+r accion

de di6xido de carbono puede elevar el pH del agua haciendola

menos corrosiva, la extraccion de nutrientes puede disminuir

la carga en el lecho de arena y el incremento de contenido de

oxigeno puede dar lugar a la degradacion de mayor cantidad de'materia organica.

d) Capacidad de oxidacion del filtro.- Al tratarse el

mecanismo de adaor ci.on se indice que durante el per Iodo de

maduraci6n del filtro, La arena que originalmente tiene carganegativa se carga positivamente con los iones de hierro,

manganeso, aluminio, silicio y carbona que estan presentes en

el agua, formando una capa positiva que retiene virus,

bacterias, etc. que tienen carga negativa, debiendose al

periodo de madur acion la eficiencia del filtro. De esto se

puede concluir indicando que el filtro s6lo tiene capacidad

oxidante mientras no ha concluido el periodo de maduracion,

siendo posteriormente ineficiente para remover compuestosmet~licos.

e) Influencia de los pesticidas. y sustancias texicas. - Este

tipo de sustancias pueden influir reduciendo 0 anulando la

eficiencia del proceso, cuando el filtro lento es utilizado

como tratamiento unico.

Weber en 1974, determine los efectos del fenol y de otros

componentes como el metacresol, resarcinol y floroglucinos.Usando dos columnas de filtracion lenta, determino los efectos

de dosis var iables , una vez que estos hab Ian alcanzado el

periodo de maduraci6n. Dosis de1-

40 mg/l eran removidas,La poblacion microbial se llegaba a habituar a utilizar estos

compuestos, pero con deets mayores ocurria a la inversal los

microor anismos ian convertir una sustancia relativamenteno-toxica en una sustancia altamente toxica 2

4.1.3 Tipos de filtros

Entre los pr incipales tipos de filtros lentos existentes tenemosl

los convencionales, los modificadl:'>s, los de flujo ascendente y los

dinamicos.

4.1.3.1 Convencional 12/.- t.as principales caracteristicas que

distinguen a1 filtro c,onvencional, estan en su forma deoperacien y en su conacd.eue Idn , E1 fi1tro convencional tiene

flujo constante de sentido descendente, altura constante y

veLooidad reguladora, figlura 3.

Sus

a)

b)

c)d)

e)

componentes basicos Sl:)n:Capa sobrenadante

LeC" ".rante

S' drenaje

)S de regul,clcion

_tltro

y control

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B

0 . - - - - - - R E B O S E

A

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I N G R E S O A G U A C R U O A

P E LI C UL A B I Ol O GI C A

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M E O I C I O N D E F L U J O

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Figura 3

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O E S A G U E S

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10)

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- 23 -

a } Ca p a s obr e n a d a n te .- Ti e n e d os p r op os i tos z

Pr op or e i on a 1a e a r g a n e e e s a r i a a 1 fi 1tr o p a r a ve n e e r lar e s i s te n ci a d e l le cho fi 1tr a n te a 1 p a s o d e l a g ua .

Pr op or ci on a un ti e mp o d e r e te n ci 6n d e va r i a s hor a s a l a g ua

e r ud a a s e r tr a ta d a , ti e mp o d ur a n te e l cua l la s p a r ti cula ss us p e n d i d a s p ue d e n a s e n ta r s e y/o a g lome r a r s e , 0 e s t a rs ome ti d a s a un p r oe e s o fi s i e o 0b i o g u i m i c o.

C a r a c t e r i s t i c a s :Altur a .- De 1.0 a 1.5 m.

Ni ve l.- Por 10 g e n e r a l s e tr a ta d e ma n te n e r con s ta n ted e pe nd ie nd o d e la for ma d e op er a ci on (ve loci da d d ecli na nte ).

De s n a ta d or .- Comp ue s to d e un d i s p os i ti vo ma n ua l p a r a 1ae li mi n a ci on d e la s n a ta s y un ca n a l d e d e s ca r g a .

Re bos e .- Pa r a e li mi n a r e xce s o d e a g ua .Bor d e li br e .- De 0.20 a 0.30 m.

b) Le cho fi ltr a n te .- Ma te r i a l

n or ma lme nte a re n a .o r g a n i c a .

De be e s ta r

g r a n ula r i n e r te y d u r a b l e ,

e xe n to d e a r ci lla y ma te r i a

Altur a, Mi ni mo = 0.6 m.M a x i m o = 1 - 1.4 m p a r a a s e g ur a r p e r i od os d e r e p os i e i on la r g os .

c) Si s te ma d e d r e n a je .- Pr op os i tol

Fa e ili ta r la r ecole cci on d e l a gua tr ata da .

Se r vi r d e s op or te d e l me d i o fi ltr a n teve loci da d d e fi ltr aci on un ifor me .

p a r a a s e g ur a r un a

C a r a c t e r i s t i c a s tT i p o s :• Gr ava g r ue sa 0p i ed r a tr i tur a da co ns i st en te .

• Dr e n es p r i nci pa 1e s 0l a t e r a l e s .• Blog ue s , la dr illos d e con cr eto 0d e los cor r i e n te s us a d os e n

c o n s t r u e c i o n .

• Altur a n or ma l (g ra va + d r e n e s ) = 0.5 m. '

d ) Di s p os i ti vos d e r e g ula e i on y e on tr ol.- Va lvula s ,ve rte de ros y otr os d is pos iti vos p ar a con tr ola r:En tr ad a d e a gua cr ud a, r na nte ni en do ni ve l con sta nte (A).

Eli mi n a ci on d e l e xe e s o d e a g ua y n a ta (B).Dr en aje d el s obr en ad an te (e ).

Dr e n a je d e l a g ua e on te n i d a e n e l le cho fi ltr a n te (D).Me d i d a d e l ca ud a l d e l a g ua e flue n te , me d i a n te d i s p os i ti voc a l i b r a d o.

Re g ula ci on d e la ve loci d a d d e fi ltr a ci on (F).Di sp os iti vo d e p r eve nc Lon d e p r e s i on e s n e g a ti va s e n e l le chofi ltr a n te (G).

De s ca r g a d e a g ua fi l tr a d a a l ta n que d e a lma e e n a mi e n to (H), 0a l d e s ag ti e ( 1).

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- 24 -

e ) Ca ja d e l fi ltr o.-C a r a c t e r { s t i c a s l

Altur a tota l i n cluye n d o ci mi e n to (0.15) De 3.0 m e n

p r ome d i o (r a n g o, 2.8 - 3.5).Ma te r i 'a le s Hor mi g on s i mp le 0 a rma do, fe rr oce me nto, p ie dr an a t u r a l 0l a d r i l l o.Se e on s tr uye he r me ti e o p a r a e vi ta r p e r d i d a s d e a g ua 0 e v i t a r

i ng re so d e a gua s ubte rr an ea .

4.1.3.2 Mod i fi e a d o. - Es te tipo d e fi ltr o e s e l que r e comi e n d a e l

CEPIS a tr a ve s d e s u Docume n to Te cn i co N· 8 4/, (fi g ur a s 4 y5). La s d i fe r e n ci a s con r e s p e cto a l con ve n ci on a l s on la ss i g u i e n t e s J

Ni ve 1 d e op er aci on va ri ableDi str ibuci on y r ecole cci 6n me di an te ca na le s y comp ue rta s

Re gula ci on y con tr ol me di an te ve rte de ros y comp ue rta sNo ti en e r eg ula dor d e ve loci da d

La s ve nta ja s s on la s s ig ui en te sl

Es s i mp le d e op e r a r .- El n i ve l a s ci e n d e a me d i d a que p r og r e s ala ca r re ra e ua n d o e l a g ua r e bos a p or e 1 ve r te d e r o d e a li vi o

(H), e s ta i n d i ca n d o a l op e r a d or e l mome n to d e e fe ctua r e 1

ma nte n i mi e n to (fi gur a 4).

Es e con 6mi co.- Se ha n e li mi n a d o tube r fa s , a e ce s or ios ,

va lvula s y r e g ula d or e s , d i s mi n uye n d o e l cos to i n i e i a l y e l d e

m a n t e n i m i e n t o .

Es con fi a ble .- No ti e n e n i n g un e le me n to vuln e r a ble , e s d e e i r ,

d e d i fle i l a r r e g lo 0s us ti tuci 6n e n e 1 me d i o. La s ve loci d a d e sba ja s d e fi ltr a ci on r e come n d a d a s p ue d e n a bs or be r los d e fe e tosd e op er ae ion (0.10 m/h).

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A = E N T R A D A D E A G U A C R U D A

B P U N T O D E M E D I C I O N

C I N G R E S O D E C A D A F I L T R O

F = C O M PU E R T A D E D E S A G UE

G = V E R T E D E R O D E C O N T R O L

H = V E R T E D E R O D E A L I V I O

I

N

\J1I

o = C O M P UE R T A D E F O N D O

E C O M P U E R T A D E I N T E R C O N E X I O N

+--

= S A L I D A D E A G U A T R A T A D A A LR E S E R V O R I O

J = S A L I D A l r B R E A L D E S A G U E

Figura 4 . - F ll TR O L EN TO M OD IF IC AD O

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r-- Bs->

V ER TE DE RO T RI AN GU LA R

V E R T E D E R ODEALlVID\

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L O S A R E H O V I B L E P E L I C U L A B I O L O G I C A

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F J g u r a 5 . - F l l T RO L E N T O M OD I F I C A D O

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E R V O R I O

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4.1.3.3

- 27 -

Dinamico W.- Este filtro es de origen ruso, se encuentraen uso tambien en Argentina y Ecuador.

Las diferencias con respecto al convencional son lassiguientes,

El caudal de aqua para operar la unidad es diez veces mayor

que el caudal necesario para abastecer la poblacion, 0caudal

de diseno del acueducto

No tiene capa de agua sobrenadante (figura 6).

Se necesita una estructura de entrada especial para evitar

altas velocidades de arrastre que podrian produciralteraciones y socavaciones perjudiciales en el manto

filtrante. Esta estructura esta compuesta por I a) un canal

de transici6n que conecta el canal de llegada con el canaldisipador de energia. En este canal de transici6n se aconseja

adoptar angulos de 20· a 25· I preferentemente 11·, e incluir

una solera en contrapendiente para anular la energia, propia

del canal aductor, b) un canal disipador de energia, luego del

ensanche de la transicion, la experiencia indica que se forma

una zona de remolinos que podrian ocasionar la erosion del

manto. Es por esto que se ha previsto una solera de hormigon

con una seccion con escurrimiento similar a la del filtro

(igual carga, tirante, radio hidraulico y pendiente), que

absorba los efectos mencionados 15/.

La direcci6n del flujo en la unidad es mixta. Elcaudal de

operaci6n circula en forma horizontal sobre el lecho

filtrante, eliminandose el 90% de este por un vertedero al

final de la unIdad , el 10%se per cola verticalmente por el

manto de arena.

Necesita una estructura especial de salida para evacuar los

9/10 del caudal de operaci6n de la unidad. Esta estructura

consiste en un vertedero de salida que tiene el mismo ancho

del filtro y un canal de derivacion.

La ventaja de este tipo de filtro reside en la simplificaci6n

del mantenimiento del lecho fi1trante. La limpieza de 1a

unidad se hace rastrillando las capas superiores cada 24 a 48

horas para que las particulas retenidas en el lecho filtrante

sean arrastradas por la corriente superficial. Las capas

inferiores pueden presentar signos de colmatacion cada 6 a 12meses, debiendose en estos casos de extraer la arena para

lavarla 0sustituirla.

La principal restricci6n de este tipo de filtro se relaciona

con el caudal. Se precisa un gasto de operacion diez veces

mayor al de disano, por 10 tanto su utilizaci6n esta limitada

a lugares en que se pueda contar con esta disponibilidad deagua.

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F I L T R O D I N A M I C 0

Figura 6

C A N A L D E

I

I

II

I T R A N S I C I O N I C A N A L F IL TR O D IN AM IC OA N A L E S

E N T R A D A ~ D I S IP A C I ON I U NI F O RM I - r

D E E N E R G I A Z A D O R ( m a l1 1 a m a d o'trompe

enerqia)

D E S A G U E 90%

D E R I V A D O R E S

P L A N T A

L = S A

R E G U L A D O R~ F I L T R A C I O N

---t--

I

N

coI

- - - -L A C IS TE RN A

> 1

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L1.3. 4

- 29 -

Se cr e e que s u e f i ci e n ci a e s me n o r que l a d e l f i ltr o

con ve n c i on a l d e bi d o a l co n s t a n te r a s t r ille o d e la s up e r fi ci ed e l le cho y a l e s ca s o p e r Iod o d e r e be n c i .on d e l a g ua s ob r e e lfi ltr o, s e e s ti ma que n o e xi s te n co n d i ci on e s o p ti m a s p a r a e l

d e s a r r ollo bi olog i co d e l fi ltr o. T i e n e l a ve n ta ja d e que g r a np a r te d e l a l i mp i e za e s he cha a utoma ti ca me n t e p or e l e XCe s o d e

a g u a .

A s ce n d e n t e .- Se vi e n e us a n d o e n Es coci a d e s d e la e p oc a d e laSe g un d a Gue r r a Mun d i a l, ha b i e n d o 20 p la n ta s con f i ltr os

a s ce n d e n te s . 16/ (f i g ur a 7). L a s d i fe r e n ci a s d e e s te ti p od e fi ltr o e n r e la ci on a l con ve n ci o n a l s on la s s i g ui e n t e s .

El flujo e s a sce n de n t e .

No s e for ma p e li cu1a b i ola g i ca e n 1a s up e r fi ci e d e l fi lt r o.Se la va d e s c a r g a n d o l a ca p a d e a g ua fi lt r a d a (0.60 m como

m i n i mo), d e la p a r te s up e r i o r d e l f i ltr o, a tr a ve s d e un as a li d a co n s i d e r a d a e n e l fon d o d e l a un i d a d (fi g ur a 6). Es t a

e p e r a ci 6n s e e fe ctua d ur a n te ci n co mi n utos a p r oxi ma d a me n teca d a d os me s e s .Pue de n us a r se le chos d e a r en a ma s sup e rfi c i a le s (0.70-0.80 m),ya que n o s e p r e c i s a ha ce r r a s p a d o s p a r a s u ma n te n i mi e n to.

La s e d i me n t a ci 6n i n i ci a l n o s e e fe ctua e n 1a s up e r fi ci e d e lle cho d e a r e n a , s i n o e n 1 a g r a va .

L a ca r g a d e a g ua n e c e s a r i a p a r a s u o p e r a ci 6n e s me n o r .

La ca ja d e l fi ltr o d e be s e r te cha d a ya que e l a g ua fi lt r a d a s ea 1ma ce n a e n la p a r t e s up e r i or .

Como ve nta ja s s e p ue d e n i n d ica r l a s s i g ui e n te s l

Su fun ci on ami en to e s con st a nte .

El flujo p a s a p r i me r a m e n te a tr a ve s d e la g r a va g r a d ua d a ylue g o p o r la a r e n a , d i s tr i buye n d os e a d e cua d a me n te e l ma te r i a lr e t e n i d o .No ha y d e s g a s te 0p e r d i d a d e a r e n a .

El ma n te n i mi e n to e s muy s i mp le .El a lma ce n a mi e n to e n la p a r t e s up e r i or d e la un i d a d e con omi zae s t r u c t u r a s .

No ha y p r oble ma s d e r e t e n ci 6n d e a i r e d e n t r o d e l le cho, n i d econ ta mi na ci on d el d re na je p or i nf i ltr aci on es d el te rr en o.

S i n e mb a r g o, s e t i e n e n a lg un a s d ud a s s obr e l a e f i ci e n ci a d ee s te t i p o d e un i d a d e s , la s cua le s s e fun d a m e n ta n e n e l he cho

d e que n o s e s a b e c6mo e s a fe ct a d a la p e li cula bi ol6g i ca . Lai n for ma ci on d i s p on i ble i n d i ca que e l p e r i o d o d e ma d ur a ci 6n

ta r d a d e ci n co a s e i s s e ma n a s . Te n i e n d o e n cue n t a que e n e s te

ca s o l a ca p a bi olcSg i ca s e fo r ma a lr e d e d o r d e ca d a g r a n o y

p os i ble m e n te e n tod o e l le cho, e s fa ct i ble que e n a lg un osca s e s y d e p e n d i e n d o d e la ve loci d a d , e s te ti e m p o lle g ue a s e r

ma yo r . Como la ca p a bi olog i ca n o e s r e movi d a c a d a ve z que s eli mp i a e l le cho, la e f i ci e n ci a s e ma n ti e n e con s ta n tei nd ef i ni da me nte 16/.

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- 30 -

-

Compu.rtal d. tabla, FllTRO N O 2

v.,~~

"-

\~~ ,

~V~

LPOlO d. 1I.~ado

R.bou

/:OflolJii. _ 14·

~

- - ~) A I

~--

r---------- FIL.TRO N O I"==j-xt- -

~

...._-------- ~ V,.........-

L OflOIlU,

o poblacion

Maximo nlv.1 d. QIiIUQanal. IfItroda

d. cargo Reba..

1

II

I~~~-: ' 4 , Almoc.namiento -r I

~ ~ ~ - + ~ ; ~ ~ ~ - t = = = = = = = = - ~ ~ -: ~ : r . : - ' , ' - : - ' , " " > " - : , .- ' ~ : - :' " - ; '' '' '' - , ' ~ " ~ . ~ ' - A - : - ~ - ~ - : ' ~ - '' - - : - - , . - ' - ' - ; - ' - , - : - ' . "~:-:-:-r v,.=:.:_:_~o pobloclon

O"OIilU•

Niv.1 d. alJUO

Figura 7

FILTRO LENTO DE FLUJO ASCENDENTE

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- 31 -

De acuerdo a la investigacion de Schalekamp, cuando seaumentaba la velocidad en los fi1tros descendentes, no se

formaba pe1icula consistente, profundizandose la formacion

biol6gica, sin menoscabo de 1a eficiencia hasta una veLocidad

limite de 0.85 m/h. Es posible que a1go similar acontezca con

este tipo de filtro. Por otro lado, con velocidades iniciales

bajas, menores tal vez de 0.10 m/h, se puede acelerar el

periodo de maduracion , para aumentarse la veLoeLdad una vez

formada 1a cobertura biologica en los granos.

Es posible que debido al sistema de mantenirniento y a las

ventajas del flujo ascensional, los periodos de funcionamiento

sean extraordinariamente largos) sin embargo, considerarlos

indefinidos 16/ tal vez sea un poco optimista ya que esposible que el crecimiento de la formaci6n biologica a

profundidad en algun momento llegue a colmatar el lecho y haga

necesaria su sustitucion0mantenimiento.

Indudablemente la solucion es atractiva y podria constituir un

interesante tema de investigacion, despejandose las dudas

planteadas mediante el estudio de un filtro piloto.

4.2 Criterios generales para 1a elaboracion de proyectos de filtros

lentos

Esta secci6n del informe esta orientada a estab1ecer los criterios

basi.cosque deben tenerse en cuenta en el desarrollo de un programa de

diseno de fi1tros lentos en el medio rural, de acuerdo al status

tecnolOgico actual sobre la materia y estableciendo ademas e1 orden0

secuencia en que deben desarrollarse las aceiones.

Para este efeeto, eonsideraremos dos etapasl

Estudio preliminar) y

Estudio definitivo.

4.2.1 Estudio preliminar

4.2.1.1 Prop6sito.- Esta etapa de estudio esta orientada a la

obtencion de elementos basicos para seleccionar los procesosyla teenologia de tratamiento adeeuada.

4.2.1.2 Desarrollo del Estudio.- En esta etapa del estudio se debera

determinar:

a) Caraeteristicas de las fuentes.

Esta actividad comprende el estudio de la cuenca y las

caracteristicas fisico-qulmicas y baeteriologieas del agua

eruda disponible.

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- 32 -

a.l) Estudio de la cuenca.- Este estudio comprende:

Grado de fo.rest.acLon, - Influye en forma determinante en La

conceneracIon de particulas que puede esperarse en epocas de

lluvia. El arrastre de material es mayor en una cuencadeforestada, pudiendose esperar valores muy altos de

curbd.eded s en cambio, en una cuenca forestada es posible que

los problemas de color sean los que predominen.

Uso de la cuenca.- E1 tipo de actividad que se desarr011e en

la cuenca 0 en los alrededores, como por ejemplo. agricultura,

ganaderla y sus derivados, camales, industrias mineras 0 de

rnanufacturas, navegacion, carreteras, etc., influyen

decisivamente en la calidad del agua y su conocirniento resultade vital irnportancia en la interpretacion de resultados.

a.2) Estudio de las caracteristicas fisico-quimicas y

bacteriol6gicas del agua cruda. - Para este fin se recornienda

efectuar un proqr ama torna de muestras, que abarque por 10menos un ano comp1eto, para pader definir como varia 1a

calidad del agua estacionalmente, precisandose los contenidos

maximos y minimos de cada pararnetro investigado.

ai. programa de muestreos debera comprender por 10 menos dos

clnaUsis flsico-qulmicos y bacteriologicos completos (de

acuerdo a 10 indicado en el cuadro 2). uno en epoca de estiaje

y otro en creciente. Se efectuaran ademas analisisperiOdicos, a intervalos maximos de un mes, en los cuales se

determinara.

TurbiedadColor

pH

NMPde coli/lOO ml de muestra% de remoci.on de turbiedad mediani':e la sedimencacLon ,

Se recomienda organizar el muestreo de

cruda por zonas, cuando se benqan

involucradas en un misrno programa.

recursos disponibles, se padra destinaro se tendra uno rotando de zona en zrona ,

la caUdad del aqua

varias localidades

Dependiendo de los

un equipo a cada zona,

El equipo de muestreo pOOra estar compues to de un quimico que

haya side capacitado en quimica y m:icrobiologia del agua y unauxiliar, 0dos auxiliares de laboratorio con experiencia y

habilidad reconocida. Este pE'!Csonal deber a recibi r

entrenamiento espec1fico que qar arrt.Lce la confiabilidad y

representatividad de la informacion.

b) Determinacion de las caracter 1st icas socio-economicas ycultura1es de 1a comunidad.

Se efectuaran encuestas locales que permitan la determinacion

de estas caracteristicas las cua1es se pueden precisar a

traves de los siguientes indices reprl:!sentativos: 17 y 18/

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- 33 -

Cuadro 2

A N A L I S I S C O M P L E T O

F I S I C O Q U I M I C O B A C T E R I O L O G I C O

T U R B I E D A D p H - C O N T A J E T O T A L D E B A C -T E R I A S

S O L I D O S T O T A L E S A L C A L I N I D A D- N M P D E C O L I / 1 0 0 m l D E

C O L O R D U R E Z A M U E S T R A

S A B O R H I E R R q

O l O R M A N G A N E S O

S U L F A T O S

C L O R U R O S

A M O N I A C O

N I T R I T O S

N I T R A T O S

O X IG E N O D I S U E l T O

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r

- 34 -

1) Nivel de escolaridad.- Se especifican cinco nivelesgenerales de escolaridad: ninguna, primaria, secundaria,

instituto tecnico y universidad. Generalmente las comunidades

de mayor desarrollo econ6mico ofrecen la oportunidad de

a~canzar los mas altos niveles de escolaridad.

2) Distribuci6n de fuerza obrera local.- Oeterminar el

porcentaje de trabajadores profesionales, calificados y no

calificados. Este indice esta relacionado en alguna forma con

la economfa de Mercado. En una econom{a de subsistencia, sera

una parte muy pequena de la poblaci6n total la que este

dedicada a la econom{a de mercado, en cambio, a medida que el

grado de desarrollo sea mas elevado, mayor sera la proporci6n

comercialmente activa y a estos trabajadores se les

considerara un nivel de conocimientos equivalente al

profesional 0calificado.

3) Ingreso anual por familia en moneda nacional.- El

'conocimiento de las caracteristicas del ingreso ayuda adeterminar el nivel de desarrollo. Un ingreso elevado suele

significar un nivel mas alto de desarrollo.

4) Porcentaje de profesionales y tecnicos altamente

calificados que no son de la localidad0del pais.- CUando el

nive~ de desarrollo es bajo, por 10 general s610 se

encuentran profesionales locales a cargo de la industria, elcomercio y los puestos publicas.

5) Numero de escuelas primarias 0 secundarias a cargo de

orgianismos voluntar ios0 ll'Iisoneros.- Cuando las escuelas sonmanejadas por agencias voluntarias 0 por organizaciones

misioneras, el nivel de desarrollo de la comunidad por 10

general tiende a ser bajo.

6) Mo 0 curso hasta f~l cual dan instrucci6n las escuelas

It.:)(:alesn forma regular.

7) Distancia de la escuela mas cercana que ofrece instrucci6ncompleta.

8) Numero de universiclades, escuelas b';cnicas0 vocacionales

en la comunidad y glue preparen profesionales quimicos 0

b!cnicos de laboratorio,.- Mediante este indice nos informamossobre los conocdmfenboss tecnicos disponibles en la comunidad.

Tambien nos indicar!La la disponibilidad local de un

laboratorio para efectuJar los analisis del agua.

9) Grado de obligatcfriedad de La instrucci6n.- Se deter-

minara hasta que aPioC) grado estan obligados los nil"l08de 1alocalidad a asistir a :Laescuela.

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10) Exi s te n ci a d e cur s os d e ca p a ci ta ci on ofr e ci d os p a r e 1g o b i e r n o 0 1a i n d us tr i a loca l a los tr a ba ja d or e s .- Por 10

g e n e r a l n o s e cue n ta con p r og r a ma s d e ca p a ci ta ci on e n s e r vi ci o

e n a r e a s me n os d e s a r r olla d a s . Su d i s p on i bi li d a d s e i n cr e me n tacbn for me a ume n ta 1a n e ce s i d a d d e ma s ha hi li d a d e s y

con oci mi e n tos e n a r e a s te cn i ca s a me d i d a que p r og r e s a lac o mu n i d a d .

11) Exi s te n ci a d e s e r V1C10S d e a s e s or a mi e n to a la comun i d a d

a m pl ia m en t e d i s p on i bl e s 0d e cua lqui e r otr o p r og r a ma que te n g ap or fi n a li d a d me jor a r la ca p a ci d a d d e tr a ba jo d e s us

ha bi ta n te s .- Los s e r vi ci os d e e xte n s i on a g r i cola ti e n d e n ame jor a r con for me a ur n e n ta el n i ve l d e d e s a r r ollo. El p r oble mama s g e n e r a li za d o e n los ca s os d e ba jo n i ve l d e d e s a r r ollocon s i s te e n que a la s e s tr uctur a s i n s ti tuci on a le s yor g a n i za ci on e s le s fa lta n los me d i os p a r a p on e r e n ma r cha y

a dmi ni str ar los s er vi ci os d e e xte ns ion .

12) De te r mi n a r s i 1a ma yor p a r te d e los e s tud i a n te s d e la

comun i d a d s e e d uca n e n un i ve r s i d a d e s d e comun i d a d e s 0 p a i s e s

ve ci n os .- Cua n d o e s to s uce d e , s i g n i fi ca que 1a comun i d a d s ee n cue n tr a e n un ba jo n i ve l d e d e s a r r ollo.

13) De te r r n i n a r e n cua l d e los s i g ui e n te s n i ve le s s e p ue d e

c1a si fi ca r e l n ive l d e te cn olog ia e xi ste nte e n 1a comun id ad r

- De he rr ami en ta s r na nua le s,- De he r r ami e n ta s r n e ca n i ca s (e qui pos movi dos a g as o11n a 0

p e t r 6 l e o,- Us o d e p rod uctos qui mi cos (fe rti li za nte s, clor o, e tC.), y

D e t e cn o lo g i a e 1 e ct r on i c a .

14) De te r mi n a r s i e 1 me r ca d o d e tr a ba jo e s ta e n ma n os d e l

g obi e r n o.- El p a p e 1 que jue g a e 1 g obi e r n o e n e 1 me r ca d o1a bor a l ta mbi e n con s ti tuye un a i n d i ca ci on d e l n i ve l d ed e s a r r ollo. Cua n d o e 1 n i ve l d e d e s a r r ollo e s ba jo, e lg obi e r n o loca l ti e n d e a s e r e 1 p a tr on p r i n ci p a l. Al a ume n ta r

e 1 d e s a r r ollo, ti e n d e a a ume n ta r e 1 e mp 1e o e n La a cti vi d a dp r i v a d a .

15) De te r r n i n a r s i e xi s te n e n la comun i d a d s e r V1C10S p ubli cos

d e coloca ci on d e e mp le a d os y s i e s tos e s ta n fa ci 1me n te

d i s p on i ble s a tod os s us p obla d or e s .- Es tos s e r vi ci os p or 10g e ne ra l s 610 e xi ste n e n n ive le s a de 1a nta d os d e d es ar rollo.

Un a ve z r e un i d a la i n for ma ci on que a n te ce d e , s e a n a li za r a e lCua d r o 3, a s i g n a n d o un fa ctor d e p e s o a ca d a n i ve l. La s uma

tota l d e los p e s os a s i g n a d os d a r a un p un ta je p a r a la comun i d a de n e s tud i o, con e l que s e d e te r mi n a r a s u n i ve l te cn i co-s oci a 1me d i a n te e 1 a n a 1i s i s d e l Cua d r o 4.

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C u a d r o3

P A R A M ET R O S Q U E P ER H I T E N D E T E R M I N A R £ L N I V E L T E C N I C O - S O C I A LP A R A C O M U N I D A D E S E N P A I S E S E N D E S A R R O L L O

N i l m e ' r o F a c t o r e s t 6 c n i c o - s o c i a l e sS e l e c c i o n e l F a c t o rp o s l b l e s d e p e s o

1 H i v e l d e e d u c a c l 6 n 1 0

2 53 104 15

2 D i s t r l b u e l 6 n d e f q e r z a l a b o r a l 1 0

2 53 10

4 15

3 C a r a c t e r f s t l e a . d . ' n g r . s o s 1 0

2 4

3 84 12

5 1 5

4 % d . t r a b e J a d o r e s f o r . n e o s 1 4

2 33 2It 1

5 0

5 E s c o I .rIa J 1 0

2,

5

6 M I s . l t o g r a d o d e e n s e n a n z a 0 0

1-6 2

7-10 411-12 112+ 10

7 D f s t a n e l • • 1 c o l e g l o m i l c e r c a n a 1 32 2

3 1

4 0

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Continuacion Cuadra 3

I Selecciones FactorNumero fae tores' teenieo-soeiales

posibles de peso

8 Di spon /bll Id ad d e programas de entre 1 5-n am/e nto te cn lco y vocacional 2 0

I9 I Ed uca clon p ri ma ri a obI igatoria I 10

2 5

10 D j spon i iii dad de prog ra,.lasde entre I 5

:lam/ento e'h servicio - 2 5 III I Exi ste nci a d e un ive rs ld ad es 1 10 I2 a

I

I .. ,Especial idad de qufmica a nivel I 3. .un j vers j ta r i o 2 0

1 3 % d e de se mp le o 1 a

I2 5

1 4 O i! p on lbl l i cl ad de servlcios de ex- 1 3tension 2 a

1 5 Disponibilidad de estudiantes uni- 1 a ,

ve rs ita r los 2 3

1 6 Nivel de tecnologTa disponibJe I 0

. 2 53 10

4 15

I1 7 Goblerno como usuario de mano de I a

obra 2 5

I 1 8 Oi sp on ibi l i da d de cargos pGblicos 1 52 0

19 Ca pa cld ad d e Fln an ci amle nto 1 0

2 53 10

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CUADRO 4

Ni ve 1 te cn ico -s oc ia 1 Pu ntaj e

1. Ele me n ta l o ba s i co 1- 23

2. M e d i a 24 - Sl

3. R e l a t i v a m e n t e a v a n z a d o 52 - 93

4. A v a n z a d o 94 - 133

c) De te r m i n a c i on d e los r e cur s os d i s p on i ble s e n la comun i d a d .

Es ta p a r te d e l e s tud i o e s ta o r i e n ta d a a 1a d e te r m i n a c i on d e

los ' r e cur s os loca le s, n a c i on a le s 0 i mp o r t a d os , d i sp on i ble s e n

la loca li d a d , que e s t a n r e la c i on a d os ca n e l tr a t a mi e n to d e

a g u a .

Es ta i n for ma ci o n s e d a a con ti n ua ci 6n e n for ma d e un a li s ta

17/, e n la cua l fi g ur a n los s umi n i s tr o s y ma te r i a le s

n e ce s a r i a s p a r a la o p e r a ci on d e un a a mp li a va r i e d a d d e

s i s te m a s d e tr a ta m i e n to d e a g ua . Se d e te r m i n a r a loca lme n te

que ma te r i a le s s e e n cue n tr a n d i s p on i ble s y e s t a i n for ma ci on s e

uti li za r a p os te r i or me n te p a r a s e le cci on a r los p r oce s os d e

tr a ta m i e n to ma s a d e cua d os d e a cue r d o a los r e cur s os loca le s

d i s p o n i b l e s .

Los r e cur s os y ma te r i a l e s loca le s a i d e n ti f i ca r s e s on los

s i g u i e n t e s l

1) Equi p os d e op e r a ci on r

- Me d i d o r e s d e a g ua .

Equi p o p a r a s old a d ur a .

- Sop 1e te s d e a ce ti le n o.- Di s p os i ti vos d e con tr ol como te r mos ta tos .

- Equi p o d e la bor a tor i o como tubos d e e n s a yo •.

- Pla n ta s d e e le ctr i ci d a d p or ta ti le s a g e n e r a d o r e s d e g a s .

- Motor e s e le ctr i cos d e 1 - 3 ca ba llos d e fue r za (HP).

- Bomba s d e a g ua .

2) Ma te r i a le s p r oce s a d o s l

- Tube r i a (a r c i lla , a ce r o, ce me n ta , p la s t i co, (~obr e , e tc.)

- Con e xi on e s p a r a tube r i a .

- Pi ntur a.

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- V alvul as .- Ta nque s.

- Me d i d or e s d e va ci o.- In te rca mbi a dor e s d e ca lor .

3) Sumi n i s tr os p a r a op e r a ci on y m a n t e n i m i e n t o l- Ar e n a d e s i li ce (d e te r mi n a r d i s ta n ci a a l ba n co d e a r e n a

ma s ce rca no).

- Gr ava g r ad ua d a.- Ag ua li mp i a .

G a s ol i n a y p e tr ole o (d e te r mi n a r s i la d i s p on i bi li d a d e si n i n t e r r um p i d a ) •

4) Sumi ni str os qui mi cos :

- AI2{S04)3 (s ulfa to d e a lumi ni o).

- Fe Cl3 (clor ur o fe rr ico).

- Ca rbon a cti va do.

- Ca O (ca l)

- Na C03 (s os a )

- CL2

(cloro)

- 03 (ozon o)

- Pr od uctos qui mi cos p ar a la bor ator io.

d ) De te r mi n a ci on d e l g r a d o d e r i e s qo loca l. 121

1) Fe n ome n os n a tur a 1e s .- De te r mi n a r cua le s s on los fe n 6me n osn a tur a le s ma s fr e cue n te s e n la zon a , ta le s COmol

- In un da ci on es .

- Te r re mo to s.

- D es 1i za mi e nt os , d e rr um be s 0hua i co s, e tc .

- In un d a ci on e s . - Es ta s p ue d e n s e r oca s i on a d a s p or cr e ci e n te sd e r ios , 11uvi as tor re nci a 1e s 0ma r e a s a lta s . Se e s tud i a r a s i

la zon a e 1e g i d a p a r a la p 1a n ta n o e s ta e xp ue s ta a e s te ti p o d e

r i e s g o, s i a s ! fue r a d e be r a ca mbi a r s e la ubi ca ci 6n a un p un to

fue r a d e l n i ve 1 d e i n un d a ci 6n .

- Te r r e motos .- Se e s tud i a r a e 1 ti p o d e te r r e n o e n 1a zon a d e

ubi ca ci 6n d e 1a p la n ta , p r ofun d i d a d d e los e s tr a tos ,

p r ofun d i d a d d e l n i ve 1 d e a g ua fr e a ti ca y d i s ta n ci a d e 1a fa lla

g e olog i ca ma s ce r ca n a . 5i e xi s ti e r a n p Ia n os d e e s tud i o d er i e s g o s i s mi co d e la zon a , s e d e te r mi n a r a la a ce le r a ci 6ns i s mi ca d e l te r r e n o que p ue d e e s p e r a r s e e n e l 1ug a r . En c a s ocon tr a r i o, s e p ue d e e fe ctua r un e s tud i o hi s t6r i co d e s i s mose n la zon a p a r a d e te r mi n a r e n for ma a p r oxi ma d a d e que g r a d o 0

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r

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i n te n s i d a d p od r £a s e r e l s i s m a d e d i s e ti o a e s p e r a r s e . E s ta s

con d i ci o n e s s e ve n a g r a va d a s d e p e n d i e n d o d e l t i p o d e te r r e n o y1a p r oxi m i d a d a fa lla s , p o r e s to e s i mp or ta n te s u e s tud i o e n

e s ta e ta p a p a r a d e t e r mi n a r la ub i ca c i 6n d e m e n or r i e s g o que

cump la a de ma s con los r equi si tos te cn ico s d el p roye cto.

- De s li za mi e ntos , d e rr um be s 0hua i cos .- Es te s ue l e s e r un o d e

los r i e s g o s ma s f r e cue n t e s a l que e s ta n e xp ue s tos los s i s te m a sd e a ba s t e ci m i e n to e n e l me d i o r ur a l d e l Pe r u. Lo s hua i co s 0

d e r r umbe s s e p r od uce n a 1 i n i ci a r s e la e p oca d e lluvi a s y

a r r a s a n con la c a p ta ci 6n , 1a li n e a y mucha s ve ce s ha s ta con e ls ed im e nta dor y los fi 1tr os .

Pa r a e vi ta r e s t e ti p o d e r i e s g o s e r e comi e n d a ha ce r un e s tud i o

g e olOg i co d e los ce r r os 0coli na s a le da ti as a la s i ns ta la ci on esp a r a d e te r mi n a r s i e l t i p o 0co n s i s te n ci a d e l te r r e n o e n e s tos

p od r £a con s ti tui r un r i e s g o p a r a la s e s tr uctur a s . Po d r lacomp l e me n ta r s e e s te e s tud i o con 1a i n fo r ma c i on hi s t6r i ca loca ls obr e 1a f r e cue n c i a con que s e p r o d uce n d e r r umb e s e n e s a zon ay cua l e s la e xte n s i 6n a f e cta d a e n e s os ca s os .

4.2 .2 E st ud i o d e fi n it ivo

4.~.2.1 Se l e cci 6n d e p r oce s os .- Es ta s e le cci 6n s e e fe ctua r a e n ba s e aun e s tud i o d e tod a 1a i n for m a ci o n obte n i d a e n 1 a e ta p a

a n t e r i o r . En r e s ume n , con s i s te e n con s i d e r a r i n i c i a lme n t etod a la g a ma d e p r oce s os y s oluci on e s p os i ble s e i r

i n tr od uc i e n d o un a s e r i e d e r e s tr i cci on e s d e ca r a cte r te cn i co ycon d i ci on e s d e d e s a r r ollo que li mi te n la s s oluci o n e s a un a s

p oca s , l a s cua 1 e s s on s ome ti d a s a un a n a li s i s p os te r i or p a r ad e t e r mi n a r cua l e s 1a s oluci on ma s s a ti s fa ctor i a , p r oce s o que

s e e s que ma ti za e n la f i g ur a 8 18/. A con t i n ua ci o n s e i n d i c acomo s e s e 1e cci o n a n lo s p r ocl e s os e n ba s e a l g r a d o d ed e s a r r ollo d e 1a comun i d a d y a los d a tos d e ca li d a d d e l a g ua

obt e n i d os e n e 1 p r og r a ma d e mue s tr e o.

a ) En fun e i 6n d e l n i ve l d e d e s a r r ollo d e l a comun i d a d .- Es t e

ti p o d e a n a li s i s t i e n e 1 a fi n a li d a d d e p r od uc i r p r oye ctos d e

t e cn olog l a a coe d e con la c a p a ci d a d d e r e cur s os loca le s , ta n to

para su construccion como para su adecuada operaqion y

ma n te n i mi e n to. Se co n s i d e r a como te cn olog i a a p ropd a da a que llaque r eun e l a s s ig ui en te s cua 1i da de sl

e le va d a e fi ci e n ci a ,

s imp l e d e con s t r ui r, op e ra r Y ma nte n er J

d e a lto g r ad o d e con fi abi 1 i d a d , f1e xi bi li da d y a cce si bi li -d a d ,

que ha ce us c e xt e n s i vo d e r ecur sos loca le s, ta n to hum a n osc om o m at er i a le s Jd e cos to a cce s i b1e a lo s r e cur s os e con 6m i cos e xi s t e n te s l Y

que p r ove e e n fo r ma con ti n ua , la ca n ti d a d y ca li d a d d e a g uaa d e cua d a , a 1 ma yor n ume r o d e us ua r ios .

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( ') GRADODE DES''''' 10

SOCIO - ECONOMlm

S O W C t O N £ ST ' lCNlCAS

SOW CIO NT EC N IC Af IEQlJc lENDADA

(2) RECURSOS (5 J HORMAS DEMlTDtIAI£S LOCAI.£S CALIDAD DEL

AeUA

(4) ANAL.S DECOSTOS

Figura 8

E S Q U E M A D E M E T O D O L O G I A D E S E L E C C I O N D E L P R O C E S O D E T R A T A M I E N T O D E A G U A

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Un a ve z obte n i d o e 1p r oce d imi e nto i n d i ca d o

s el e cci on an me di an te e l

a d e cua d os a e s te n i ve l.

n i ve l te c n i co s oci a l d e a cue r d o a 1e n e 1 e s tud i o p r e 1i mi n a r , s e

cua d r o 5, los p r oce s os d e tr a ta mi e n to

Por e je m p 10, s i 1a loca li d a d e n e s tud i o ti e n e e l n i ve l I( e l e m e n t a l 0b a s i e o ) I l a s un i ca s p os i bi li da d es d e tr a ta mi en tor e come n da bl e s p ar a e s te n i ve 1 s on :

1) P r etr ata mi en to- De s ar en a dor e s

- Se di me nt a ci on s imp le

- P re fi ltr a ci on g r ue sa2) Fi ltr o s l e n to s

- c on ve n ci on a le s

- m od i fi ca d os- d in a mi co s

- e le me n ta le s3) De si nfe cci on

- Hi p oc lo ri to .

b) En fun c i on d e los r ecur sos ma t e r i a le s d i s p on i ble s e n la

loca li d a d . - Es te e s e l s e g un d o t a mi z p or e l que d e be r e mosp a s a r los p r oce s os a n te r i or me n te s e le c e i o n a d o s d e a cue r d o a las e cue n ci a i n d i c a d a e n la f i g ur a 8.

S i g ui e n d o e l e je mp lo a n te r i or I s e a n a li za r a n cua l.e a s on los

p r oc e s os a d e cua d o s d e a cue r d o a La d i s p on i b i li d a d loc a l d e

ma t e r i a le s , ma n o d e ob r a y n ive l d e o p e r a dor e s. De ta l mo d o

que s i n o e xi s ti e r a n ba n cos d e a r e n a e n los a l r e d e d or e s d e la

loca li d a d , p or e je mp lo, s e r fa p r e fe r i bl e n o s e l e cci on a r l a

fi ltr a ci on l e n ta p or que lo s cos tos d e ma n te n i mi e n tor e s ulta r £a n muy a ltos , y la loc a li d a d te r m i n a r fa a ba n d on a n d o

lo s fi ltr o s p or n o te n e r l a ca p a ci d a d e con omi c a n e ce s a r i a p a r am a n t e n e r lo s .

Un ca s o que e vi d e n ci a e s te p r oble m a , p or e je m p 10, e s e l d e los

fi ltr os d e Ta r ma t a mbo. Al e fe ctua r e l m a n te hi mi e n to d e l le chofi ltr a n te s e e n con tr 6 que un a un i d a d t e n i a 70 e ms d e a r e n a y

la otr a a p e n a s 25 cms . Se hi ci e r on los ca lculos d e l a a r e n an e ce s a r i a p a r a r e p on e r e l le cho a s u a ltur a or i g i n a l (1.00 m)

y he cha s l a s a ve r i g ua ci on e s p a r a ubi ca r e l b a n co d e a r e n a ma sc e r ca n o, r e s ulto que e s te s e e n co n tr a ba a 55 m d e l a ci ud a d , ys e n e ce s i ta ba n e n e s e e n ton ce s 700,000 Sole s (EUASl,OOO) p ar a

r e p on e r lo, d i n e ro d e l que la comun i d ad n O d is p on i a .

c) En fun ci on d e la c a li d a d d e l a g ua cr ud a . - P a r a e f e ctua r

la e e L e cc i .o n d e lo s p r oce s o s , e n ba s e a L a ca li d a d d e l a g ua ,s e ha r a un a n a li s i s d e la i n for m a ci o n p r od uci d a p or los

mue s tr eos , p a ra d e t e r mi na r e l con te n i do m a xi mo y m i n i mo d e l at u r b i e d a d y color que p ue d e n e s p e r a r s e d ur a n t e e l a l\o. Dea cue r d o a e s to s l i mi t e s y c a n l a a yud a d e l cua d r o 6, s e

d ete r mi n a n los p r oce s o s n e ce sa r i os p a r a r e move r e ste co n te n id ea lo s l i mi t e s s e fta la d os por la s n o r ma s d e c a li d a d d e a g ua p a r a

c on s um e hum an e .

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- 43 -

C u a d r o 5

R E S T R I C C 1 0 N E S A Lu s a

D E P R O C E S O S D E T R A T A H I E N T O D E A G U A E N F U N C I O ND E L G R A D O D E D E S A R R O L L O D E L A S L O C A L I D A D E S ( 1 8 )

IH l y e l d e d e s a - 1

P r o c e s o r r o l 1 0 m r n l m o Q b s e r v a c i o n e s j

r e q u e r l d o

I. S i n t r a t a m i e n t o la II l f m i t a d o p o r l ac . l l d a d y c a p a c i -

Id a d d e l a f u e n t ed. a g u a

I

-2. P r e - T r J t a m l e n t o

2.1 D e s a r e n a d o r e s I2.2 S e d t m e n t a c J 6 n s i m p l e I

2 . 3 F r e - f r l t r a c J 6 n g r u e l . 12 . 4 P r e f l l t r a c r 6 n r ' p f d a III

2 . 5 H i e r e - c e r n i d o III

2 . 6 C o n t r o l d e a 1 9 £ 5 IV

2 . 7 C o a g u l a c i 6 n I I I2 . 8 F l o c u l a c i 6 n I I I2 . 9 S e d i m e n t a c l 6 n I I I

.

3 . F i 1 tr a cJ 6 n L e n t a

3. 1 f! It r o s c o n v e n c i o n a l e s I

3 . 2 f i l t r o s m o d r f t c a d 0 5 I

I3 . 3 f l l t r o s d e f l u J o a s c e n d e n t . II

3 . 4 HI c r o s d e m e d i a s c o m p u e s t o s II

I

3.5 · f1 1 t r o s d l n ' m i c o s I3 . 6 F ! 1 t r o s e l e m e n t a l e s I

I

I

1

4.

F i l t r a c r 6 n r a p l d a

4 . 1 C o n v e n e l a n a I III E n c a s o s i m p l e4 . 2 H o d l f f c a d a I I I h a s t a n l v e l II4 . 3 F 1 1tr a c 1 6 n d l r e c t a I V4 .4 F l l t r a c l 6 n d o b l e I V

1 5 . D e s i n f e c c l 6 n

I' P o c l o r i t c I

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C u a d r o 6

C R I T E R I O D E S E L E C C I O N D r P R O C E S O S D E T R A T A M I E N T O D E A G U A (18)

C LA SI FI CA CI O N C AP AC ID AD D ES AR RO l lO ~ UR B I ED AD ES U N ( N OR M A L- M E DI A- M AX IM A) Y T A M A R a D E P AR T I C U L A S > IO M IC R O N E S

C ~ ~ U ~ ~ D A D O P E ~ ~ ' O N I N D U S T R I A L 5 - 10- 20 30- 50 -100100-150-250 250-750-1200250-750-1500 10,000

S i n c a p a -c i d a d

S i n p o si b i1 i a d d ep r e f a b r i -c a c i o n

F i I r a c inL e n t a

S e d i m e n t a -F i l t r a c l o n c f o n l a m i -

L e n t a n a r y f i l -trac lon

l e n t a

P r e f i tr a - p r e s e d i m e n t a-c i6 n / S e d i- c i o n / s e d i -merrtac Idn la mentac Idn

m i n a r s i m p l e l a m i n a r y

F i l t ra ci o n F il t ra c io nL e n t a L e n t a

U s o d eo t r a sf u e n t e s

U R B A N A

C o n c a p a -c i d a c '

R U R A L

S i n p os i b il l d a d d ep r e f a b r i - ·

c ae i o n

F il t ra c io n F i lt ra c l onD i r e c t a d i r e c t ad es ce nd en t e a sc en de n t e

C on p os i b l1 i d a d d e F i l t r a c i o np re fa br ic a d ir ec t a

c i o n . d e s c e n d e n t e

c a c i o nc i o n

F i 1 tr a c in

d i r e c t a a s -l . . e nd e n t e -d e s c e n d e n t e

F . l t . ~ F l l t r a c l o nI r a c l o n d

d • t r r e c t a a s -I r e c a

c e n d e n t e -

a s c e n d e n t E . . . . d tu e s c e n e n e

F i 1tr a c Ion

l e n t a

P r e f i l t r a -c i o n y f iI

t r a c i 6 nl e n t a

S i n p o s i -

S i n c a p a ~ b i l i d a d d e D e s i n f e c -c i d a d p r e f a b r i -

f i trac lo n

r a p i d a

F i l t r a c i o nr a p i d a

S e d i m e n t a -c i o n l a m i -n a r / p r e f i l -trac in y

f l l trec Ion

l e n t a

F i l t r a c i o nr . 1 i p i d a

~ o n J P r e s e -. + d·

S1n rmen-

t a c i o n

F i l t r a t i o nr a p i a

c a n ] p r e s e -, + d'Sin rmen-

t a c i o n

p r e s e d i m e n t a -c i o n / S e d i m e nt ac i o n l a m i nn a r / P r e f i It r a -cion y fi 1 t r a-

c i o n l e n t a

F i l t r a -c i o n r a -p i d a +

p r e s e d i -m e n t a c i o n

Fitrac Id n

R a p i d a (+)

p r e s e d i m e n.~ -t a c l o n

U s o d eo t r a s

f u e n t e s

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4.2.2.2

- 45 -

Si las determinaeiones de poreentaje de remocIon de turbiedad

obtenidas mediante ensayos de sedimentaei6n dan valores muy

bajos (efieieneias menotes de 40%) esto estaria indieando que

la mayor parte de las partieulas estan en estado eoloidal, y

que el proceso de sedimentaeion seria sumamente inefieiente.

En"estos easos, se reeomienda ensayar con prefiltraeion gruesao en grava. La figura 9 muestra un pref!ltro piloto de muy

facil fabrieaci6n y bajo costo, recomendado para investigar la

eficiencia que podr fa obtenerse con este proceso en cada caso

particular 1/.

De aeuerdo a experiencias efectuadas por el CEPIS, esta unidad

dio una eficiencia de S5% al hacerla trabajar con una muestracon 450 unidades de color, preparada mediante una infusi6n

concentrada de teo Se utilizara la filtraci6n lenta como

tratamiento unico, solo cuando el agua eruda tenga una

turbiedad que no sobrepase las 50 U.N., pudiendo aeeptarse par

pocos dias al ano, turbiedades de 100 U.N.

Sin embargo, es posible tratar aguas de hasta 1,500 U.N. de

turbiedad (cuando la mayor parte de la turbiedad sea producida

por material en suspension), utilizando procesos fisicos y

fisico-biolOgicos como pretratamiento 4/. Entre los procesos

fisicos se recomienda la presedimentacion y sedimentacion

laminar. Como proceso fisico-biolOgico, se considera el

prefiltro de grava en el cual se lleva a cabo un proceso fisico

de sedimentacion entre los poros 0espacios libres de la grava,

y un proceso de remocion biologica muy eficiente una vez que elprefiltro ha alcanzado La maduracion 20 y 21/. Las

caracteristicas de diseno de estas unidades se pueden encontrar

en el Documento Tecnico N°S del CEPIS ~/.

El filtro lento de medio grueso 1/, con diametro efectivo de =0.25 a 0.45 rnmy velocidad de filtracion de • O.25m/h, tambien

es considerado como proceso de acondicionamiento previo al

filtro lento convencional (de = 0.15-0.35mm), cuando el

contenido bacteriologico del agua cruda es ba~tante alto.

Determinadas las diversas a1ternativas de tratamiento que

pedrian darnos 1a calidad de agua establecida por las normas,

se seleeeionaran de este conjunto solo aque11as que consideren

los procesos que pasaron el tamiz anterior, es decir aquellas

que esten de acuerdo al grado de desarrollo y a 1a

disponibi1idad de recursos de la localidad. Si despues de esteanalisis se obtuviera mas de una alternativa, la decision final

seria de tipo economico 18/.

Normas generales de diseno

Se indican a continuaci6n las normas generales a considerarseen el diseno de un filtro lento.

a) Lecho filtrante e instalaciones afines.-

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v ERTEO£RO f""RA MANTE:NER

EI- NIVEI- DE LA UNIOAO-~~-----\

a

VERTEDE.RO

TRIA NOLM....#f

DE MEDICION

OEL CAuOAoL---~~---

:.19m.

I

GRAvA 14E

.I

! L aLREClJBRIRINTECiRAME'NTE EL

iNi'tRIOR (:em UNA LAMINA

DE POLl ETI LEND~__ . . ~ _lQ.QQ"'~_~ ._ ~._. ..._. .L .

,-1---' --.--~-.----.---

'-'~SAGUE DE i1 Z·Nri>LEs-t le : : PVC CO NTAPDNES

PL AN CHA M£TAL,CA DE

e 1/4" DE ESP£ 50A

. . . .0\

.,----

-J..----

26

. / 0

'c /

Y o/ ,

c

,I

. -{- ..

Figura 9MOO~LO PILOTO PARA 'NVESTIGACION

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- 47 -

Es ta r a con s ti tui d o g e n e r a lme n te p or a r e n a d e la s s i g ui e n te s

c a r a ct e r ! s t i c a s l

1) E s p e s o r

-maximo

-m inima nor mal

-minimo (*)

-usual (**)

= 1.20 - 1.40 m

= 0.70 m

= 0.80 m

= 0.90 - 1.20 m

(*) Pa r a a g ua s con ba jo con te n i d o or g a n i co.

(**) Es te e s p e s or a s e g ur a p e r i od os d e r e p os i ci on d e 5 a f t os , c ua n d os e ha n r e s p e ta d o la s r e s tr i cci on e s d e ca li d a d d e a g ua a flue n te .

2) T ama fto e fe cti vo (d e )

-r an go us ua l = 0.15 - 0.35 mm

- ra ng o ma xi mo (*) = 0.10 - 0.45 mm

(*) El li mi te ma xi mo d e ta ma n o d e a r e n a (0.45), e s a p li ca ble a

a g ua s tur bi a s , e l li mi te mi n i mo (0.10), a a g ua s muy cla r a s con

p rob le ma s d e c on ta mi n aci on ba cte r io"l6g i ca .

3) Coe fi ci en te d e un i for mi d a d (C.U.)

-ideal = 1.5

-us ua l - 1.8 - 2.0

-r ec ome n da ble - 2

-ma xi mo - 3

4) Se p ue d e n us a r otr os ti p os d e ma te r i a le s p a r a e l le cho

fl1tr a n te , como fi br a d e coco y ca s ca r a d e a r r oz que ma d a lQI,muy e fi ci e n te s y e con 6mi cos e n zon a s tr op i ca le s . En e s tud i os

comp a r a ti vos e fe ctua d os e n e l In s ti tuto d e Te cn 010g i aAs i a ti ca , s e e n con tr a r on e fi ci e n ci a s s i mi la r e s a l us a r , e n unca s o a r e n a d e

d e '"0.25 mm, yc.u. :: 1.68

y e n e l otr o, ca s ca r a d e arrol que ma da d e:

d e = 0.56 mm, y

c.u. = 1.55,

obte n i e n d os e ca r r e r a s d e fi 1tr a ci 6n mucho ma s 1a r g a s (60%

ma yor e s ), e n e 1 s e g un d o ca s o.

5) Se d e be r a con s i d e r a r un te e Ie 0 s i s te ma s i mi la r p a r a s a ca r

o me te r la a r e n a a 1 fi 1tr o.

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6) Tanque de lavado de arena.- Oebera preverse una unidad

para lavar 1a arena que se ha retirado de los fi1tros. podria

utilizarse para este fin un ci1indro de metal 11, 0un tanque

de concreto111,

dotado de rebose, descarga de fondo y

entrada de agua clara.

7) DepOsito de arena.- La arena retirada de los fi1tros,

deberd acumularse apropiadamente en un local, con capacidadminima para 0.50 m de altura de arena provenientes de las

unidades en funcionamiento.

b) Capa Soporte.-

1) Estara constituida por una altura de 0.20 m de grava,

colocada sobre el sistema de drenaje. Se dispondra par

estratos de granulometria decreciente en el sentido ascendente.

2) La capa inmediata al sistema de drenaje debera tener una

granulometria superior a los orificios de los drenes,0a lasranuras de los ladrillos. La capa superior debera tener una

granulometrIa , capaz de impedir el paso de los granos mas

finos del lecho filtrante ~/.

c) Drenaje.-

1) La recolecci6n del agua filtrada se efectua mediante el

sistema de drenaje el cual puade estar conformado por tubos0

drenes como tambien por ladri1los de construcci6n 0 defabricaci6n especial.

2) Los tubas de drenaje estan compuestos de un dren principal

y ramificaciones 0drenes laterales a partir de 1a salida del

agua fi1trada.

3) Los drenes laterales se uniran al principal mediante tees

o cruces, y podran ser de concreto, de ceramica0de P.V.C.

4) Se insta1aran los drenes latera1es, dejando juntas

abiertas de 2 cms, 0se efectuaran orificios de 6 a 12 rnm de

diametro, separados entre si de 0.15 a 0.30 m, y dispuestos en

1a parte inferior de los drenes.

5) La aeparecLon entre drenes 1aterales seria de 1/16 de su

longitud 0 como maximo de 2.5 m. Con respecto a la pared se

considerara una separacion de 1/32 de su longitud 0 como

maximo de 1.25 m.

6) El dimensionamiento de los drenes

criterio de que 1a velocidad limite en

estos no sobrepase de 0.30 m/s.

se efectuara con e1cualquier punto de

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7) AI diseftar drenajes de ladrillo de construccion,· se

deber an asentar estos con mortero cuando los fil tros esten

localizados en zonas sismicas. En caso contrario se pueden

acomodar simplemente formando canales.

8) Los ladrillos que techan los canales, en todos los casos,

iran simplemente superpuestos dejando ranuras de 2 cms para

que pase el aqua filtrada.

d) Caja del filtro y conexiones accesorias.-

1) Se deber an disenar por 10 menos dos unidades funcionando

en paralelo, cuando la pob Lac i.on sea menor de 2,000

habi tantes, y se recomiendan tres para poblaciones de hasta

60,000 habitantes. Sin embargo, esto realmente esta

supeditado a la velocidad de filtracion con La que se van a

operar los filtros. Se podran considerar dos unidades cuando

la velocidad a adoptarse sea baja (0.10 m/h) y tres cuandoesta sea mayor de 0.30 m/h. Al sacar una unidad de operacion,

durante el periodo de mantenimiento, se incrementa en exceso

la velocidad de operacion en la unidad gemela, con el

consiquiente deterioro del efluente.

2) La superficie de cada unidad esta en func i.on del caudal

que va a tratar y de la velocidad de filtracion adoptada(Q/V).

3) La velocidad de f LLt rac Lon a ser adoptada deber a

determinarse mediante ensayos en filtros pilotos, durante un

perlodo superior al necesario para que se den todas las

variaciones esperadas de calidad de agua. Cuando no sea

posible determinar la velocidad correspondiente, la velocidadmaxima de filtraci6n debera ser de 0.10 m/h ~/.

4) Las unidades pueden ser construidas en etapas sucesivas,

sirviendo la pr imera unidad de planta piloto para las

restantes. En este caso, la capacidad hidraulica de todos los

filtros, sera la resultante de la v~locidad maxima de

filtracion que se encuentre como posible de ser aplicada 1 1 1 .

5) Cuando el

caudal maximo

medio.

fil tro funciona con

de cada unidad ser a

velocidad

20 % mayor

declinante, el

que el caudal

6) El ingreso de agua cruda deber a efectuarse mediante un

vertedero tan largo como sea factible considerarlo. Se debeevitar en 10 posible el ingreso mediante tuberiasJ en caso

contrario, se debera diseftar un mandil de concreto apropiado 0

una capa de grava para evitar la escoreacion del lecho

fil trante 11/.

7) En la camara de ingreso a los filtros, se debera

considerar un vertedero para controlar el caudal afluente.

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8) De be r a e on s i d e r a r s e un i n g r e s o a d i e i on a l p a r e l fon d o d ela un i d a d , p a r a e fe ctua r e 1 lle n a d o i n i e i a l d e l fi ltr o. Es tei n g r e s o s e con e cta r a e on la ca ma r a d e a g ua fi ltr a d a .

9)' La s p a r e d e s i n te r i or e s d e la e a ja , e n e l tr a mo ocup a d o p ore l le cho fi ltr a n te , deber a n p r e s e n ta r un a ca ba d o r ug os o que

i mp i d a la p rod ucci 6n d e cor toci rcui tos .

10) La s a li d a p ue d e e fe ctua r s e me d i a n te ca n a le s 0 tube r i a s y

valvulas 0 comp ue r ta s p a r a r e g ula r la ve loci d a d , ci e r r e yd es ca rg a d e l a gua fi ltr a da .

11) . Se r ecomi e nd a p r efe r en te me nte (p a ra e vi ta r comp li ca ci on es

d e ma n te n i mi e n to) un a s a li d a li br e ha ci a un a ca ja , e n la cua ls e ubi ca r a un ve r te d e r o p a r a ma n te n e r e l n i ve l d e l a g uafi 1tr a d a a un a a ltur a d e 0.10 a 0.20 m. s obr e la s up e r fi e i e d e

1a a r e n a . Es te ve r te d e r o d e s ca r g a r a a un a e a ja d e r e cole cci 6n

d e a g ua tr a ta d a 4, 24/.

12) Se ve n ti la r a 1a ca ja d e l ve r te d e r o me d i a n te or ifi ci os 0

r a n ur a s con ve n i e n te me n te d i s p ue s ta s que e vi te n 1a

c o n t a m i n a c i o n .

13) .En la ca ja d e l ve r te d e r o s e con s i d e r a r a un a cce s or io d e

i n te r con e xi 6n con la s otr a s un i d a d e s , y un p un to d e d e s ca r g a

.i/.

14) Se r e comi e n d a e on s i d e r a r a la s a li d a d e ld i s p os i ti vo p a r a e li mi n a r e l fi ltr a d o i n i ci a l,

comp le ta e l p er i od o d e ma dur aci on .

fi ltr o, une n ta n to s e

15) La a ltur a d e a g ua s obr e e l le cho fi ltr a n te p od r a va r i a r

e n tr e 1.00 y 1.50 m, s i e n d o la a ltur a ma xi ma a d mi s i ble d e 2.00m.

16) La p chd i d a d e e a r g a tota l a d mi s i ble p od ca s e r d e l or d e n

d e l 60% d e la a ltur a d e l le cho fi ltr a n te .

17) La s p e r d i d a s d e ca r g a e n e l d r e n a je n o d e be r a n s e r ma yor e s

d e un 5 a 10% d e la s p e r d i d a s con jun ta s d e la a r e n a y la .g r a va .

18) La a ltur a tota l d e la ca ja d e l fi ltr o n o d e be e xe e d e r d e

4.00 m p or que s e e n ca r e ce n ota ble me n te e l ca s to d e l s i s te ma .

19) Se d e be r a n p r ote g e r la s i n s ta 1a ci on e s p a r a e vi ta r e li n g r e s o d e n i n os , a a n i ma le s .

e ) Con tr ole s d e l fi ltr o.-

1) En los fi ltr os mod i fi ca d os , e l con tr ol d e l n i ve l ma xi mo

d e n tr o d e la ca ja d e l fi ltr o, s e e fe ctua me d i ;a n te un ve r te d e r o

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de alivio. El filtro llega a su maxima perdida de carga al

alcanzar el nivel maximo. En ese momento el agua de 1a capa

sobrenadante empieza a rebosar por el aliviadero.

2). La salida de agua filtrada se mant.endra siempre ahogada

cualquiera que sea el caudal del filtro 1 1 1 .

3) Se controlara el nivel minimo del filtro mediante el

vertedero a la salida, cuyo nivel debera ser igual0 mayor

(0.10 - 0.20 m) que el nivel superior del lecho filtrante.

Este control tiene la finalidad de proteger la pelicula

biol6gica y evitar la proliferacion excesiva de algas al

producirse una descarga accidental del lecho durante la

operacion as! como evitar la formacion de presiones negativas.

4) Deberan preverse las valvulas 0compuertas necesarias para

pader aislar completarnente una unidad, mientras las restantes

siguen funcionando.

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- 52 -

s. PAUTMPARALAELABORACIONE UNPROm~A DEOPERACIONDE FILTROS

LEN'lUS

Esta es una tarea relativamente sencilla cuando los filtros lentos

han side correctamente diseftados y construidos y cuando se dispone de un

operador adecuadamerrt.e capacitado para ejecutar esta funcion conconocimiento, habilidad y destreza. La falta de instrucciones claras y

precisas ademas de la carencia de operadores idoneos, son las principales

causas por las que fracasan este tipo de programas. A conbLnuaeLon se

indican los fundamentos hidraulicos que rigen la operaci6n, as! como 1a

forma adecuada de ejecutar las actvidades de operaci6n y mantenimiento.Se esquematizara el contenido de un manual y se desarrollara a

continuaci6n ese esquema, aplicandol0 al caso del filtro modificado

desarrollado por el CEPIS ~/.

5.1 Operacion

5.1.1 Fundamentos

El flujo de agua a traves de un filtro lento esta gobernado por dos

parametrosl La ve10cidad de filtracion (Vf) 0 cantidad de agua

producida por unidad de superficie y de tiempo y la perdida de

carga (hf) la cual mide la velocidad de co1matacion del lecho

filtranta, determinando la longitud de carrera del filtro, la cual

concluye cuando la perdida de carga es maxima. La perdida de carga

esta determinada por dos factores: La carga de agua cruda (HI) Y

1a carga de agua filtrada (H2)' Figura 10-a.

Todos los factores mencionados estan relacionados mediante 1a ley

de Darcy en las ecuacionesl

Vf = a. hf, 0

Vf = (l

en las. cuales el coeficiente «(l) depende de las

hidrau1icas individuales de cada filtro, como sonI

lecho filtrante, e1 diametro de la arena y

hidraulica del sistema de drenaje.

caracterlsticas

el espesor del

la resistencia

No existen formulas matematicas que permitan calcular la longitud

de la carrera del filtro, pero es claro que las carreras se haran

mas cortas cuando mas alta sea La velocidad y mas fino el mediofiltrante. Cuando los filtros se limpian manualmente, carreras muy

cortas hacen pesada esta labor, haciendo peligrar la continuidaddel servicio y pudiendo tambien desmejorar la calidad del efluente

debido a 1a reducida eficiencia del filtro inmediatamente despues

de la limpieza. Consecuentemente, los filtros deben diseftarse y

operarse de tal modo que en las peores condiciones de calidad deagua la direcci6n de la carrera no sea menor de dos semanas 12/.

En este caso se podra esperar que en condiciones promedio los

intervalos entre dos limpiezas consecutivas puedan ser de varios

meses.

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Consecuentemente, la forma mas satisfactoria de establecer lacorrecta relacion de estos factores consiste en experimentar

previamente en un filtro piloto 0 construir las unidades por

etapas, de tal modo que la primera sirva de unidad piloto para

determinar simultaneamente tanto los parametros de diseHo como losoperacionales de las otras.

En los filtros convencionales, la operacion se efectua sobre La

base de mantener estable la velocidad de filtracion a todo 10 largo

de la carrera conservando tambien, generalmente constante, el nivel

de la capa sobrenadante. Lo clasico, por 10 tanto, es controlar el

ingreso de agua cruda para mantener (HI) constante y ajustar la

carga (H2) a la salidad para compensar la disminucion de (a.) a

medida que progresa la resistencia del medio filtrante (ver figura

10). El nivel del agua cruda se puede mantener automaticamente

constante, controlando La abertura de La valvula con un flotador

(figura lO-b) 0mediante operacion manual de la valvula de ingreso

de agua cruda. La carga (H2) a Ia salida del filtro tambien esposible controlarla automaticarnence mediante controladores de

velocidad del tipo que se ilustra en la figura 10-c, sIendo este

accesorio uno de los elementos mas vulnerables del sistema, por surapido deterioro.

Se mantenia el nivel constante con el fin de reducir el peligro de

perturbaciones a la capa biologica durante su formacion ya que se

creia que toda la eficiencia de remoci6n del filtro se concentraba

en este pellcula 12/. Recientes estudios han demostrado que la

eficiencia del filtro no es superficial como se crela sino

volumetrica i/, es decir que todo el lecho filtrante trabaja

activamente en la remocion biol6gica. Por 10 tanto las razones

esgr imidas para sustentar esta necesidad no son ya valederas. Aldejar el nivel var iable se simplifica grandemente el diseno y la

operac Ion eliminandose var ios controles diflciles de mantener con

los recursos disponibles en el medio rural.

En el filtro de nivel variable solo se controla el caudal que

ingresa (figuras 4 y 5). 5e estableee e1 caudal y por

ccmsiguiente la velocidad, aecionando la valvula 0 compuerta de

aqua cruda, hasta que se estabilice la altura de agua prevista en

el vertedero de medLcion (B). Cuando el filtro esta limpio, el

nivel de agua evoluciona del minimo (0.20 a 0.30 m por encima del

vertedero de control) a1 maximo (1.00 a 1.50 m por eneima del

lecho filtrante) cuando este esta coLmat.ado AI llegar al nivelmaximo, el agua empieza a rebosar por el aliviadero indicando al

operador que debe inieiar la operacion de limpieza.

5.1.2 Actividades de operacion

Las actividades 0 acciones para operar el sist.ema se pueden

diferenciar en normales 0rutinarias y especiales 0esporadicas.

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5.1.2.1 Operaciones normales.- Son las que se efectuan en formaciclica, inicLindose estas despues de terminado de limpiar el

filtrol

1) Llenado del filtro

Qos factores son de gran importancia en la ejecucion deesta oper acLom El lecho filtrante debe 11enarse en forma

ascendente y debe utilizarse agua tratada para este fin (De

aqui nace la necesidad de contar can dos filtros).

Con todas las valvulas cerradas salvo la de ingreso por el

fondo, se inicia el llenado utilizando el agua que esta

fil trando la unidad contigua en operaci6n, que por diferencia

de carga pasa a traves de las tuberias y accesorios deinterconexi6n. Esta cpexac Lon se realiza con la finalidad de

expulsar las burbujas de aire presentes en los intersticios de1a arena y para evitar que La entrada normal de agua cruda

produzca turbulencia sobre la superficie de la arena

ocasionando socavaciones del lecho filtrante.

Se prolonga esta oper acion hasta que e1 nivel del agua sea

superior, en 10 a 20 cms, a1 nivel de 1a arena. Se cierra la

valvula de fondo y se prosigue el llenado por el ingreso

normal de agua cruda.

Cuando el filtro es de nivel constante (figura 3) se abre

completamente el ingreso superior de agua cruda (A) hasta que

el filtro 1legue a au nivel maximo. Se regula entonces el

control de velocidad a la salida (F), a 1/4 de la velocidadnormal. La posicion del manubrio de 1a valvula 0 nivel del

flotador en que se alcanza esta cond tcLon debe calibrarse y

marcarse para simplificar la tarea del operador.

Ejecutadas e:stas operaciones, se abre la conexf.on al desagUe

(J) hasta que el filtro a1cance el nivel de maduracion

necesar io para producir un efluente de buena calidad. Cuando

el filtro es de nivel variable (figuras 4 y 5) ~e prosigue el

llenado can el ingreso abierto a su maxima capacidad, hasta

que el nive.I del agua este 20 0 30 cms por encima del niweL

del vertedero de control (G), en este momenta se regula el

vertedero de ingreso a la unidad a un cuarto del caudal normal

y se abr e la salida del filtro hacia el desagUe (J). .Elvertedero tr iangular, que mide el caudal total que ingresa a1.

sistema, debera calibrarse y marcarse para facilitar esta

oper ac Iom ,

2) Operacion del proceso

La duracion del periodo de maduraci6n, depende mucho del

tiempo que tome la ejecuci6n d~:!la limpieza. Segun el doctor

Burman 25/, si se trata de ejf!cutar la ope racIon de limpieza

en un dia, los microorganis:mos remanentes en el 1echo

filtraJ:lte estaran todavia vivos y a1 reanudar el proceso es

pos ibLe que

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L__~~~--------1--__j ~--,-- •

- - - - - -

·H, t

: .

'

I

l_ _ _ _ I _ _ _r--:_:t .J:_ _ IIHO 4V381

(a) Ley de Darcy aplicada a filtraciona traves de arena limpia

Water level variation

in clear weU

- 'I

(b) Control automati co delnivel de aguacrud a y control manual de la veloci-d ad d e fi ltr aci 6n

KlfO .I0J8' L __f==-- - - . :====: : : :: : :_ _ _r----

(c) Control manual del nivel de agua cruda y de lavelocidad de filtracion median te tubo de rebose

regulable

FIG U R A 10

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la "remaduraci.on" solo tome unas 24 horas. En estas

cireunstancias se tiene ademas la ventaja adicional de que no

es necesario reducir la velocidad para ayudar a la maduracion,

pudiendo iniciarse la carrera del filtro con la velocidad

normal de operaeion.

Una vez que el filtro este produciendo un efluente de ealidad

aceptable para consumo humano, se cierra la derivacion a1

desagUe y se inicia la produceIon normal abriendo la valvula

de paso al reservorio, La labor principal del operador en

esta etapa, sera la de controlar constantemente la regulaeion

del (A) y (F) para mantener el nivel y la velocidad constante

en el caso del filtro eonvencional. En el filtro lento

modificado, se controlara que se mantenga constante La alturade agua seftalada en el vertedero rectangular, eorrespondiente

a1 caudal de operacion0diseftodel filtro.

La carrera concluye en el filtro convenciona1 cuando,

habiendose abierto par completo la valvula de control de

velocidad (F), la produceIon del filtro tiende a disminuir.

En el filtro modificado concluye en el momento en que el agua

rebosa por el a1iviadero (H) al haberse alcanzado la perdidade carga maxima permitida por la instalacion. En esta

s.ituacion se eierra el ingreso de agua cruda (A) para proceder

a preparar a1 filtro para la limpieza.

3) Vaciado

De preferencia, esta operacion debera iniciarse a la

ultima hora de la tarde, de tal manera que el filtro funcione

con velocidad deelinante durante toda 1a nache y 1a limpieza

se pueda realizar muy temprano, para no estimular e1creeimiento de las algas con la exposIcIon al sol del lecho

fi1trante.

En esta situaei6n, e1 filtro seguira funeionando con velocidad

cada vez menor, hasta que el proceso se suspende solo, por

falta de earga en la instalaei6n. En este'momento, a antes si

hay apremio, se abre la conexdon al desagiie para bajar el

nivel del agua 10 a 20 ems por debajo del nivel de la arena.Esto se verifiea excavando un hoyo de profundidad equivalente

en la superfieie de la arena. En el filtro eonveneional(figura 3) se abrira la eonexion (D) y en el modificado

(figura 4) la eonexion (F) para ejecutar esta operacion. Una

vez alcanzado el nivel indieado se cierran Ius eonexiones desalida y desearga para inieiar la 1impieza.

4) LimpiezaEsta operacIon se inieia eon la determinaeiCin del espesor

de la eapa de arena que se debera extraer. Este espesor

depende del estado de colmataei6n de 1a arena y se establece

determinando el porcentaje de sedimento eontenido en la

arena. El criterio fijado par Lloyd es que la arena remanente

en e1 filtro despues de praetieada La limpieZi!kdebe tenermenos de 5% de sedimento.

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E1 porcentaje de sedimento en 1a arena se determina del

siguiente modo:

Se excava un hoyo en 1a arena y se van extrayendo muestras a

profundidades de 2, 5, 8 Y 10 cms.

se coloca la primera muestra en una probeta graduada y se Ieagrega agua limpia.

Tapando con la mana el extremo, se agita la probeta durante un

minuto.

Se deja sedimentar e1 material durante 5 minutos al cabo de

los cuales se puede apreciar una capa de arena al fonda y otra

de sedimento eneima.

Se mide la altura de ambas capas y se determina el poreentajede sedimentos

% de sedimento = Altura de sedimentoAltura de arena

x 100

Se repite esta operacion con cada muestra.Si la muestra tomada a 10 ems todavla presentara un contenido

mayor al 5% se seguira extrayendo muestras a 12, 15, 18 Y 20

cms hasta encontrar 1a profundidad, por debajo de la eual e1

contenido de sedimento es menor del 5%.

Los cuadros 6 y 7 presentan los resultados de las pruebas

efectuadas en los filtros lentos de Carhua y Tarmatambo. De

1a observacion de estos cuadros se puede apreciar que en ambos

casos el lecho filtrante estaba tota1mente colmatado.

Determinado el espesor de la capa de arena colmatada, se

procede a raspar 1a superficie del lecho filtrante. Se

utilizan palas anchas para ejecutar esta tarea y el materialextraido se va acumulando en monticulos. Se llenan cubos can

la arena amontonada, los cuales se pueden saear izandolos con

un tecle instalado en 1a pared del filtro contigua al area

prevista para efectuar el lavado y deposito de 1a arena.

Retirado del filtro el material raspqdo, se procede a

rastri11ar la superficie para darle mayor porosidad a la capa

superior de 1a arena. A cont InuacLon se pasa el emparejador

(especie de rastrillo sin dientes) para darle a la superficie

de la arena un acabado 1iso. Despues de esto e1 filtro queda

listo para 11enarse nuevamente y empezar otro cicIo.

5) Reposicion de la arena

La reposicion del 1echo filtrante 0 rearenamiento del

filtro. como tambien se le llama a esta operacion, se produce

cuando despues de varios raspados (20 a 30) el lecho de arena

llega a su espesor nu nrmo , Este espesor minima puede variar

de 0.70 m de altura cuando se tiene arena gruesa 0 agua muyturbia, a 0.50 m euando las condiciones son ala inversa.

Usualmente se deja una marca en 1a pared del filtro para

indicar a1 operador el nivel minimo. Cuando el filtro ha

llegado a estas condiciones debe restituirse el lecho de arena

a su espesor original.

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Cuadro 6

FILTROS LENTOS DE CARHUA: Determin acion de l porcentaje d e sed imento

Profund ida d de toma de % d e limo pr es ente en

muestr a en cms, la mue str a

2 10

5 20

15 12

30 16

50 8

60 10

Cuadro 7

FILTROS LENTOS DE TARMATAMBO: Determin acion de l pore en taje d e sed imento

Profun di dad d e toma de % de limo p re sen te en

muestr a e n ems, la muestra

4 35

10 28

20 17

30 17

50 14

60 13

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S.L.2.2

- 59 -

La capa superficial del filtro cuyo contenido de impurezas sea

mayor de 5% se extraera para lavarse de acuerdo al

procedimiento rutinario. Oebajo de esta, se encuentra una

capa semicolmatada con un contenido de materia organica de 2 a

4%. que debe ser removida antes del rearenamiento, paraprevenir que se produzca un atascamiento acumulado en estacapa, que incremente la resistencia del filtro.

Esta cape de arena semicolmatada no debe ser descartada, su

aprovechamiento es beneficioso para acortar el periodo de

remaduracion , haciendo posible que el filtro sea operable en

un tiempo menor .

Cuando se utiliza la capa semicolmatada la operacion de

reposic~on se ejecuta bajo el procedimiento de "encimado", elcual se lleva a cabo por franjas. La excavacion se efectua en

una franja a La vez, asequrandose de no excavar tan profundo

que Se desacomode el soporte de grava graduado que esta debajode la arena. El material removido de una franja se va

apilando a 10 largo de esta a uno de sus costados. La zanja

excavada Se llena con arena nueva y la arena semicolmatada se

coloca encima de la arena nueva (figuras 11 y 12). Se

continua en igual forma con las franjas restantes hasta

rearenar el lecho completo.

Operaciones especiales.- Este tipo de operacIon se ejecuta

muy esporadicamente 0 en casos de emergencias. Se pueden

citar el arranque inicial 0 puesta en rnarcha de la planta,

parada y operaci.on con altas concentraciones de turbiedad0color.

1) Puesta en marcha

Esta operacion inicial es muy importante y debe contar con

la asistencia del ingeniero supervisor, de los ingenieros que

disenaron y construyeron la planta, de un auxiliar de

laboratorio y del operador que se encarqara de conducir laLn st.aLacLon ,

El operador debera haber recibido con ant.IcIpecton un periodo

de entrenamiento en servicio en una planta similar despues delcual debera ser evaluado para certificar su idoneidad.

Esta operacion se iniciara con una inspeccion de la planta porparte de los asistentes para verificar 10 siguiente,

Granulometria del medio filtranteJ

Correcta posicion de las valvulas, controles, vertederos,compuertas, interconexiones, reboses, desaglies,etc,

Facil accionamiento de valvulas y compuertas,

Superficie interior de las estructuras y tuberias libres deresiduos de construccion, y

Calidad del agua cruda.

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Figura II

Inmedi atament e

despues de

const ru Ido

IT

A•

Profundidad

adicional

removida

temporalmen-

teo

Profundidad

mi nima per-

misible des-

pues de va-

r i as raspa-

das.

Arena v iej a

removida

iA _ temporalmente

--.----t-.

~ .._ L --- Arena nueva

IIRearemami en-

to cornp l et o!'

Figura 12

R E A C O M O D O D E L A A R E N A R E S I D U A L 0 V I E J A ( I I E N C I M A D O I I )

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Una vez concluida la Lnapecci.on y hechas las modificaciones

necesarias, el ingeniero supervisor revisara con el

proyectista y e1 constructor los procedimientos y actividades

que deberan realizarse para poner en marcha la plantar

indicandole al operador las tareas que tendra a su cargodurante esta operacion.

Esta operacion, basicamente, es similar a la operacLon normal

de llenado del filtro can algunas pocas diferencias. 5e

comenzara por llenar las unidades de pretratamiento

(presedimentador, sedimentador, prefiltro, fi1tro lento

grueso, etc.).

Como ya se indico anteriormente, el 1echo filtrante debe

llenarse en sentido ascendente para e1iminar e1 aire retenidoy con agua filtrada para no contaminar y c01matar el drenaje y

1a parte inferior del lecho filtrante.

En e1 caso de una planta nueva no se pueden cump1ir estas

condiciones a1 ponerla en marcha porque no hay fi1trosproduciendo para obtener agua filtrada. En este caso se puede

iniciar el llenado de los filtros por la parte superior, paresta iinLca vez. La etapa de meduracIon en este caso es mucho

m.is larga teniendo en cuenta que la arena es nueva. Cuando

existan en los alrededores filtros operando, se recomienda

acelerar esta etapa de maduracion inicial "sembrandon el nuevo

filtro can un poco de material activo extraido durante La

operacion de limpieza. La duracion de esta tambien depende de

1a calidad del aguas cuando es muy limpia el periodo de

maduracion es mas largo.

Una vez que la calidad del efluente sea aceptab1e, se vacia

uno de los filtros y se llena de inmediato, esta vez en forma

ascendente utilizando e1 ef1uente de la unidad contigua. A

continuacion se repite la misrna operacion con e1 otro filtro.

No se ha encontrado informacion sobre como solucionar este

problema, pero e1 procedimiento propuesto parece ser e1 masseguro.

Debe comprobarse la ca1idad del agua mediante analisis fisico-

quimicos y bact.eio.LoqLcoe antes de abrir 1a valvula de pasoal reservorio.

2) Parada

Esta operacion podria ser necesaria en casos de emergencia,

en los cuales sea necesario interrumpir el servicio para

efectuar reparaciones 0 suspender el ingreso de agua por

deterioro del afluente.

Suspender 1a filtracion, es una operac10n que debe evitarse en

10 posible. Cuando 1a interrupcion se deba a problemas en el

ingreso, se debe tratar de seguir filtrando con velocidades

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Mucha ma s ba ja s d e la s ha bi tua le s p a r a d a r ti e mp o a que s e

s oluci on e e l p roble ma 0 e n vi a r e l e f1ue n te a 1 d e s a g i i e s i e li ncon ve ni en te fue ra a 1a s ali d a.

A1 p a r a r la f ILt.r c Lon , e l me ta boli s mo d e los or g a n i s mos ques e e n cue n tr a n e n e 1 me d i c fi ltr a n te s e a lte r a , cr e a n d o

comp ue s tos que a fe cta n la ca li d a d d e l a qua . Cua n d o s e p a r a e lfi ltr o p or p e r i od os muy la r g os , los or g a n i s mos mue r tos s e

d e s comp on e n y e n ton ce s e s n e ce s a r i o e fe ctua r e l ma n te n i mi e n tod e tod o e l le cho d e a r e n a y s ome te r l0 a un n ue vo p e r i od o d e

m a d u r a c i o n .

3) Op e r a ci on con a lto con te n i d o d e tur bi e d a d 0 color

Es ta p os i bi li d a d s olo s e a d mi te como un a e me r g e n ci a . Se had i cho a n te r i or me n te que cua n d o e 1 p r oble ma e s ha bi tua l, d e be n

con s i d e r a r s e la s un i d a d e s d e p r e tr a ta mi e n to n e ce s a r i a s p a r a

que a 1 fi 1tr o le n to Ie lle que un p r ome d i o ma xi mo d e 50 UT.

Cua n d o e s ta s a lta s con ce n tr a ci on e s s e p r od uce n p or p e r i od oscor tos , la p r a cti ca n or ma l e s ce r r a r e l i n g r e s o a 1a p 1a n ta

ha s ta que e 1 a qua s e a c1a r e .

Cua n d o e l p r oble ma s e p r olon g a y p e li g r a 1a con ti n ui d a d d e l

s e r vi ci o, s e ha ce n e ce s a r i o a d op ta r un a s oluc10n d e

e m e r g e n c i a . En e s tos ca s os s e p ue d e op ta r p or a lg un a d e e s ta s

a lte r n a ti va s , d e p e n d i e n d o d e la ca p a ci d a d d e op e ra c Lond i s p on i b1e . s e a ce p ta e l a g ua tur bi a ta l cua l lle g a 0 s ea gr eg an coa gu1a nte s mi en tr as d ur e la e me rg en ci a.

En a mbos ca s os s e te n d r a n g r a ve s p r oble ma s d e ma n te n i mi e n to a l

a cor ta r s e tr e me n d a me n te la s ca r r e r a s d e l fi ltr o. En e l p r i me r

ca s o la ca li d a d d e l e flue n te que s e obte n g a d e s me jor a r a e n lame d i d a e n que s e i n cr e me n te La tur bi e d a d 12/. Lo i d e a l e n

e s tos ca s os e s coa g ula r , d e e s te mod o la s ca r r e r a s s on me n osc o r t a s y 10 que e s ma s i mp or ta n te , s e me jor a r i 1a ca li d a d d e l

e flue n te . Si n e mba r g o, e s to s 6lo s e con s i g ue cua n d o lad os i fi ca ci on s e e fe ctua a d e cua d a me n te , e n ca ~() con tr a r i o losp roble ma s p od ri an s er ma yor es .

DUr a n te un a e me r g e n ci a d e e s te ti p o e n La p la .n ta d e fi ltr osle n tos d e ·Tr e s Ri os · e n Sa n Jos e , Cos ta Ri ca , s e d os i fi ca r on

coa g ula n te s d ur a n te d os a tlos . Al e r up ci on a r e l volca n Ir a zu

s e p r od uje r on g r a n d e s n ube s d e ce n i za que ca ye r on s obr e lacue n ca d e l Ri o Ti bi r i , p r od uci e n d os e tur bi e d a d e s d e ha s ta

1,000 un i d a d e s que r e s ulta ba n e n ca r r e r a s d e fi ltr a ci on d e 2.5d i a s . Coa g ula n d o s e log r 6 a mp li a r la s a 8.0 d i a s . (Ve r cua d r o5) 26/. Es ta op e r a ci on fue p os i ble p or e n con tr a r s e la p la n tad e "Tr e s Ri os · e n p le n o cor a zon d e Sa n Jos e , d on d e s e te n i a n ala ma n e t«>d os los r e cur s os n e ce s a r i os p a r a s u a d e cua d ae j e cu c i o n .

H u i s m a n ]1/ y r Ye S 27 y 28/ e n tr e otr os a utor e s , n o

r e comi e n d a n us a r s ulfa to d e a 1umi n i o p a r a p r e tr a ta mi e n to confi ltr os 1e ntos p or tr es r azon es l

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- 63 -

- El fLocul.o de sulfato de aluminio colmata rapidamant.a la

superficie de la arena, con el consecuente rapido aumento de

la perdida de carga.

- Produce la oclusion del schmutzdecke deteriorando el proceso

de pur ificac i.dn,

- Bajo determinadas circunstancias, el cambio de pH en eL

agua, conjuntamente con un bajo pH causado por la dosificacion

de sulfato de aluminio, podria precipitar el hidroxido de

aluminio en las capas inferiores del filtro, 10 que no es

conveniente en un filtro lento teniendo en cuenta el especial

procedimiento de limpieza que en el se usa.

Los Agrawal 29/ realizaron en 1972, un trabajo de

Lnveatiqacion en Nagpur - India, sobre oper acion de filtros

lentos con agua coagulada. Basados en los resultados de este

trabajo con aguas de entre 20 a 3r

500 UJ de t.urbiedad s de suestudio se concluye que las limitaciones indicadas

anteriormente no son validas, es decir que no 10 son en las

condiciones en que ellos efectuaron estas experiencias.

Basada en Sil propia experiencia, la autora cree que se pueden

presentar ambos casos.

Aunque los autores no 10 mencionan, el estudio citado

anter iormente 12/, debio ver ificarse conjuntamente con uno

realizado para determinar el procedimiento y la dosis que

produzcan el floculo de sulfato de aluminio adecuado para su

remocion por fLl.cracion , sin causar el deter ioro del proceso.

Es posible hacer esto cuando se cuenta con los recursos

humanos y materiales necesarios para su desarrollo, como es elcaso de un trabajo de Inves tiqacLon 0 cuando la planta se

encuentra localizada en un medio tecnicamente desarrollado.

En el Curso de Adiestramiento para Supervisores de oper acion

de Plantas de Filtracion R8.pida, llevado a, cabo en Cajamarca,

Peru en agosto de 1982, se encontro que de 28 participantes

procedentes de 20 diferentes plantas, solo cuatro operadores

ten ian equipo de prueba de jarras y de estos, solo dos sabian

como se hacia la prueba, pero no la hacian rutinariamente. En

nuestro medio la dosificacion de coagulantes se efectua en muy

precarias condiciones aun en e1 media urbano y nuestra

sLt.uaoi.on es similar a la de la mayoria de los paises del

llamado Tercer Mundo.

En la ciudad de Cajamarca y en Mejia,

cerca de Arequipa, existen plantas

diseriadas con coaqul acLon, fLocuLacionpretratamiento.

un balnear io ubicado

de filtracion lenta

y sedimentaci6n como

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Con motivo del CUrso de Evaluacion de Plantas de Tratamiento

de Aqua realizado en la ciudad de Arequipa, en mayo de 1982

visitamos la planta de Mejia, la que se encontraba efectuando

mantenimiento cada tres dias y no eran estas las peores

condiciones porque no estaba lloviendo en la cuenca.

8i la dosificacion se hace sin ningun estudio, por pura

intuicion, como se efectua por 10 general en nuestras plantas,

ocurre 10 miamo que en la planta de Mejia por ejemplo, donde

e1 filtro se colmata ripidamente por exceso en la

dosificaci6n, dando por resultado carreras sumamente cortas,

10 cual encarece. sobremanera elproceso. Y si esto ocur re en

el medio urbano es de imaginarse cuales podran ser los

resultados en el medio rural. Comose ha visto, ni siquiera

en San Jose, donde los recursos son mayores, los resultados

fueron siquiera aproximadoa a los del estudio de Agrawal 29/

por 10 cual es preciso reconocer que Huisman elves estan en

10 cierto a1 no recomendar e1 pretratamiento fisico-quimicopara los tiltroa lentos, ya que los inconvenientes que e1los

citan 8e producen euando ae sobredosifica, esta es la regIa

general en nuestro medio y en la mayoria de los paises del

Tercer Mundo, donde aun no se ha logrado mejorar estascondiciones en el medio urbano. aiendo por 10 tanto m a sremOtas las esperanzas en el medio rural.

5.2 Manteni.tento

El manteni.iento de los ftitros lentos se puede clasificar en

mantenimiento rutinario, constituido bisicamente por el lavado de la

arena y mantenimiento especial 0 esporadico consistente en la limpieza

total del filtro.

5.2.1 Lavado de arena

En areas en las cuales la arena es cara 0difici1· de obtener, se

recomienda lavar y almacenar la arena proveniente de los raspados

para ser usada al momentode rearenar el filtro.

La arena raspada debe ser lavada tan pronto como es extraida del

filtro 1 1 1 porque como est' lIen. de materia .organica, este

material adherido seguira consumiendo ox{geno, rapidamente se

convierte en anaer6bico y se pudre produciendo sustancias que dan

olor y sabor muy difici1es de remover en lavados posteriores.Existen muohos metodo. para lavar 1a arena. En los paiaes europeos

se trabaja en e1 sentido de mecanizar eata tarea para acortar y

simplificar la operaci6n, con el objeto de adecuar el proceso a los

recursoa del Jlledio urbano, habiendose desarrollado en Suiza una

tecnica que, mediante chorros de aire y aqua, hace posible lavar laarena sin suspender la operacion del filtro ~. Con este sistema

se puede limpiar un area de 1000 m2 en un tiempo de 40 a 50 horas

y s6lo ae requiere de un hombre para su operaci6n.

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En nuestro medio rural

procedimiento tiene que ser

recursos del medio. No

mantenimiento de la unidad

justificaria porque la mana de

el problema es a la inver sa , ,=,1

muy simple para adecuar 10 a los pocos

puede ser mecanizado porque el

constituiria un problema y no se

obra no es escasa en las comunidades.

La que precisa es desarrollar un procedimiento muy simple que sea

facil de ensaftar al operador y entregarle las herramientas

neeesarias para su ejecuelon. Esto se debe hacer desde el

pr incipio de la ope rac Lon del sistema, antes de que la neces idad

les obligue a desarrollar uno propio porque entonces es mucho mas

dificil cambiar sus costumbres que por 10 general no son rnuy buenas.

La dutora experimento este fenomeno durante la practica de

mantenimiento del sistema de filtros 1entos de Tarmatambo.

Como ya se indico anteriormente, al efectuar 1a prueba del

contenido de sedimentos en la arena, se encon tro que el filtroestaba colmatado en toda su profundidad. La pract.Lca que habian

venido siguiendo durante siete anos , consistia en retirar la cape

superficial, lavar1a y volverla a echar a1 filtro, de tal modo que

solo se habia lavado siempre 1a arena de 1a superficie y 1a arena

restante estaba tan colmatada que ya no fi1traba.

Se indico a1 operador y a las autoridades de la comunidad que era

necesario retirar y lavar toda la arena que quedaba en los filtros

para que estos vo1vieran a funeionar norma1mente. E1 operador

carecia por completo de herramientas para rea1izar esta operacion.

Era costumbre en la comunidad, que esta tarea 1a efectuaran las

mujeres.

Se extrajo la arena del filtro mediante baldes (figuras 13 y 14)

col.ocando un morrtIcuLo de piedras dentro del filtro por falta de

escalera, para pader acercar e1 balde a1 borde de 1a pared y

entregarse10 a1 hombre que esperaba arriba, este debia pasarlo a su

vez a otro, y de mano en mano 10 haeian llegar a La parte alta

donde estaba 1a iinica explanada en la cua l se podia amontonar 1a

arena (figuras 14,15, 16 y 17).

Para lavar la arena, las mujeres usaban mantas heehas de costales

abiertos, (de arroz) en los cuales depositaban 1a arena y cogiendo

la manta entre dos, la zarandeaban dentro del agua. Con el fin de

conocer e1 tiempo que demoraba el lavado de La arena, se les pidio

medir 1a arena sucia con un balde (figuras 18 a 21). La capaeidad

del balde hasta la marea fijada era de 0.01 m3•

Se observe de spuea del primer lavado que los terrones de arena y

materia organica no se deshacian de este modo, que el zarandeo los

movia de un 1ado a otro sin disgregarlos, por 10 que se les indic6

debian restregar la arena con la mano en algun momento del lavado.Esta ope racion s6lo la ejeeutaban cuando se les vigilaba, cuando

no, seguian su procedimiento habitual. El termino de la operac~on

se podia conocer, cuando a1 restregar 1a arena, esta no ensuciaba

la mano.

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a ) C A R R E T I L L A . M A N G U E R A 0 B A L D E Y E S P A T U L A

b ) C I L I N D R O , M A N G U E R A 0 B A l D E Y U N P A L O

"-E N T R A D A D E A G U AC R U D A ~

D E A G U A) C A N A L C O N C O R R I E N T E D E A G U A C O N T I N U A Y

Figura 13

U N I O A D E S D E L A V A D O M A N U A L D E A R E N A

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-6':1-

E ~ T ~ A V E ; N I ~ Q ' L.1IiA R . . E . N A · I ! ) f ; L "f'I'lTM.

, F " f !l'" r: a 11 ,

s , u a IE N:IlO l.A A R.;E 'N _;AM f [H li1 IT E . P A ' S t I ; l 1 f , t N C r

'P[ ~Uril 16

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' H M R . R . E ~ N D . O · I ~ A R E '~ A c o N , ' M . A N T A s

figu,ri 1 ;6

E X P tA N AD A P .A .R 'A AP IIL .A R LA . A · R E N A : . S t . l c - f A·nfltfl"a 11

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El ti e m p o p r ome d i o e n con tr a d o p a r a l a va r 1 m3 d e a r e n a fue d e 3h

25' •

El ma yor d e fe cto e n con tr a d o e n e l p r oce d i mi e n to un ta n to folklor i co

d e l a s "ma n t a d a s ", como los ca mp e s i n os 10 lla ma n , fue La g r a n

ca n ti d a d d e a r e n a fi n a que s e p e r d i a a t r a ve s d e l te ji d o d e la

m a n t a . Pa r a l a va r la a r e n a s e uti li zo a l p r i n c i p i o e l ca n a l d ea l i vi o a l i n g r e s o d e l s e d i m e n t a d o r . Dur a n t e l a op e r a c i o n , los

a g r i cultor e s d e la p a r t e a lta cor ta r on e l a g ua p a r a r e g a r s us

cha cr a s , d e ja n d o e l ca n a l e n s e co.

Como e r a n e c e s a r i o con ti n ua r p a r a e vi t a r que los ca mp e s i n os s e

r e g r e s a r a n a l p ue blo, s e d e c i d i 6 s e g ui r l a va n d o d e n t r o d e ls e d i m e n t a d o r . AI fi n a l d e la o p e r a c i 6n , ta n to e l ca n a l como e l

s e d i m e n t a d o r , e s t a b a n r e lle n os d e a r e n a que d e b i o s a ca r s e c a n

la mp a s p ar a r ecup e ra r la .

p os i ble me n t e , ha br i a s i d o d e e s te mod o que p e r d i e r on l a a r e n a que

fa lta ha a los fi ltr os y cuyo ca s to d e r e p o s i c i o n n o p o d i a n a f r on t a r .

Es ta e xp e r i e n c i a I e i n d i c a a l a a utor a que 10 que s e n e ce s i t a ba n o

e s un a un i d a d e s p e c i a l, e s t a s e xi s t e n y p o d r Ia s e r cua lqui e r a d e

l a s i n d i c a d a s e n la f i g ur a 13, cuyo p r i n ci p i o s e b a s a e n r e s t r e g a r

l a a r e n a . Lo que ha ce fa lta , e s d a r le a l op e r a d or la s f a ci l i d a d e s

y e n s e n a r le la for ma d e ha ce r lo.

La s p a r c i on e s que s e tome n ca d a ve z d e b e r a n s e r p e que n a s p a r a e s t a r

s e g ur os d e que tod a l a a r e n a ha s i d o r e s tr e g a d a . Los ti e r n p o s

i n d i ca d os , p ue s to que e l p r i n ci p i o e s e 1 mi s mo, s e a p .lLcar a n a

cua lqui e r a d e los s i s t e m a s i n d i ca d os e n 1a f i g ur a 13. De e s t e

mod o, e l ti e m p o n e ce s a r i o p a r a l a va r la a r e n a d e los fi ltr os d e

Ta r ma t a mbo, d ur a n t e los r a s p a d o s s uce s i vos s e r a e 1 s i g ui e n te :

Ar e a d e c a d a f i ltr o

Volume n p r ome d i o d e

1 m3 d e a r e n a toma

0.84 m3 t o m a r a n

= 28 m2

a r e n a :z 28 x 0.03 = 0.84 m3

= 3h 25' = 145'

145' x 0.84 = 122' = 2h.

De ta l mod o que si, d e a cue r d o a 10 r e come n d a d o a n t e r i o r m e n t e , e l

i n g r e s o d e l a g ua a l fi ltr o s e s us p e n d e d ur a n te l a n e che y la

op e r a c i on s e i n i c i a a la s c i n co d e l a ma fta n a , r a s p a ry

e xtr a e r l aa r e n a con ta n d o ca n un t e cle p a r a i za r los ba l d e s y un a los a d e

c e m e n to a l p i e d e l fi ltr o p a r a a mon ton a r l a , p ue d e toma r d o s hor a s

e n p r ome d i o, un a hor a r a s tr i lla r y e m p a r e ja r la s up e r fi c i e , tr e s

hor a s e n tota l. A la s a cho d e l a ma fta n a , a n te s d e que e 1 s ol e s tefue r te , ya p ue d e e s ta r s e l1e n a n d o e 1 fi ltr o n ua va me n ce y d o s hor a s

d e s p ue s 1a a r e n a e s t a r a l a va d a y s ec a nd os e p a ra g ua r da r la .

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[J a FE~~EN: C1P i D E A LT UIiU l. E . t 1 1 : : ' 1 l E . E t F I L T R G I I f L - A I iXP1.AHJ~d i iA,

Jr;' _ ! l Ui ' C i r e

, j i l l tH E N D O L : A , AR.~,NA'p"r . I !~P;LAVA~l) .

I F ig~II·~ 1 : ,

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C I ~ ) L O C A N 1 ) 1 1 : l LA ~ $ ( E 'N ~ [ ~ L~ M A J : J , l :; lk .

f : S I . U r-a, 2 0

'C 1 Q U l C A N C O ' I .A A ~ · & : t i J A E M L A . M A 'N T A

nSura 2'~

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· ~ . A V A ~ D I ' l I . .A A:~ENA & . D . N MANTAS ~N tL , S - E D . I M E N f : A C I O . R

FTg,LJ,r~ 22

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R£STR .EMN 'DO LfII ARENA ' C O N LA J'o l~Cl P A R '8 " E l- E S 'A ~ M M LO S

1 ~ R O N ~ ~ O ,E A R E o N A Y ~ A . fE R I, n O A : C : ~ N , 'I I~ A '

~T g,Llr..i1 2..l

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- 1'4 -

l A R A M C _ f A N t : H ) , L A M ~ N l A D ' l [ N , T R I Q ' n ; S b A ~ U . A , f ~ M l ~ ' v A R L ~ ' A R E N A

FLQ_u 'l ra :Z~

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5.2.2 Lavado completo del filtro

Cada cinco anos aproximadamente es necesario efectuar un lavado

total del filtro. Esta operacion consiste en la limpieza del fondadel filtro y del sistema de drenaje, el retiro de la grava,

limpieza total de 1a caja de fi1tro y lavado de la arena.

Se acomoda todo nuevamente en su sitio devolviendo a la arena su

altura original, de tal modo que e1 filtro queda comO nuevo.

5.2.3 Preparacion de arena para filtros

Dependiendo de la calidad del agua y del espesor del lecho

filtrante, el diametro efectivo de 1a arena puede variar entre 0.15y 0.35 mm y el coeficiente de uniformidad entre 1.5 y 3.0,

preferiblemente menos de 2. Lo ideal es ubicar un banco de arena

que reuna estas caracteristicas y que se encuentre en losalrededores de 1a localidad. Cuando no se cuenta con esta

facilidad es necesario obtener estas caracteristicas mezclando dos

tipos de arena, como ultimo recurso se recomienda el tamizado.

El tamizado es un trabajo lento y tedioso que se verifica haciendapasar la arena por dos tamices. uno de 5/Sn para eliminar el

material mas grueso y otro de 1/8" para e1iminar 1a arena demasiado

fina.

Se procede colocando los tamices fijos e inclinados a 45·. El

obrero debe 1anzar la Lampada de arena con fuerza contra el tamiz

grueso, 10 que queda retenido se elimina, e1 material que pasa, a

su vez se va 1anzando contra e1 tamiz de l/sn. El material

retenido en este ultimo tamiz es el que se usara en el filtro.

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6. RBCDfBNDACIONES PARA LA PRBPARACION DE UN MANUAL PARA OPERACION Y

MANTENlMIENTO DE PLANTAS DE 'l'RATJlMIENTO

6.1 Pr op 6s i to d e l ma n ua l

La fi n a li d a d d e e s te d ocume n to e s la d e d a r le a l op e r a d or la s

i n d i ca ci on e s n e ce s a r i a s p a r a que p ue d a e je cuta r la s ta r e a s d e op e r a ci on y

ma n te ni mi en to d e la p la nta .

6.2 Ca ra cte rls ti ca s d el ma nua l

De be d e s e r i bi r e n for ma cla r a , br e ve y con voca bula r i o s e n e i llo

e a d a un a d e la s ta r e a s . El te xto d e be p r e s e n ta r s e e n for ma d e un li s ta d od e a cci on e s , tr a ta n d o d e n tr o d e 10 p os i ble d e i lus tr a r ca d a un a d e e s ta s .

No d e be n i n clui r s e juti fi e a ci on e s te cn i ca s cuyo e n te n d i mi e n to p ue d acr ea r comp li ca ci on es s a l op er ad or .

6.3 Con te ni do d el ma nua l

El ma n ua l d e be con te n e r los s i g ui e n te s t6p i e os .

A. Pr op Os i to d e l tr a ta mi e n to.- Se i n d i ca r a e n for ma s e n e i lla e lp r op os i to d e la p la n ta .

B. De s cr i p ci on d e 1a p la n ta . - Se · d e s e r i bi r a n ca d a un o d e los

e le me n tos con s ti tuti vos d e 1a i n s ta la e i on , i n d i ca n d o s u for mad e a e ci on a mi e n to y s u uti li d a d .

c . Di r e cti va s p a r a op e r a r la p la n ta .- Se d e s cr i bi r a n e n for ma d eun li s ta d o ca d a un a d e la s ta r e a s p a r a op e r a r 1a p 1a n ta .Lle na d o d el fi ltr o,

Op e ra ci on n or ma l,P a r a d a ,

L i m p i e z8, yPr oble ma s op er aci on ale s y s us s oluci on es p os ible s.

D. Di r e cti va s p a r a ma n te n e r la p 1a n ta .- De s cr i bi r i g ua lme n tee a d a un a d e la s ta r e a s d e ma n te n i mi e n to.

La va d o y a 1ma ce n a mi e n to d e 1a a r e n a ,

Acon di ei on ami en to d e 1a a r en a,Re p os i ci on d e 1a a r e n a , y

Ace ion es r uti na ri as d e ma nte ni mi en to.

6.4 A p l i c a e i o n

Como e je mp 10 d e 10 me n ci on a d o a n te r i or me n te s e p r e s e n ta e1 A n e xo

II ~ue s tr a d e p a r te d e un ma n ua l d e op e r a c16n d e un a p la n ta d et ra ta mi e nt o d e f il tr os l l en to s mo di fi ca d os ".

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R EF ER EN CI AS B IB LI Of fi AF IC AS

1. PROYECTO DTIAPA - CEPIS/OPS. Aba s te ci mi e n to d e a qua a la p obla ci on

r ur a l d e l Pe r u. Si tua ci 6n a ctua l. Li ma - Pe r u. a br i l, 1980.

2. LLOYD, B. The fun cti on a l mi cr obi a l e colog y of s low s a n d fi lte r s .

De p a r tme n t of Bi olog i ca l Sci e n ce s , Un i ve r s i ty of Sur r e y, En g la n d .Se pte mbe r 1974.

3. LLOYD B. The con s tr ucti on of s a n d p r ofi le s a mp le s , Its us e i n

s tud y of the vor ti ce lla p op ula ti on s a n d the g e n e r a l i n te r s ti ti a l

mi cr ofa un a of s low s a n d fi lte r s . De p a r tme n t of Bi olog i ca l

Sci e n ce s , Un i ve r s i ty of Sur r e y, En g la n d . Se p te mbe r , 1972.

4. PEREZ CARRION, J . , CANEPA DE VARGAS, L. & RICHTER, C.

p la n ts for wa te r tr e a tme n t. Te chn i ca l Docume n t 8.

Li ma - Pe r u. Ma r ch, 1982.

Modula r

C EP I S l OP S /C lo 1.S

5. SCHALEKAMP, H. Effe cti ve n e s s of r a p i d ly op e r a te d s low fi lte r s a n dn e w cle a n i n g p r oce s s . Pa p e r N' 18.2. Zur i ch wa te r Wbr ks ,

Sw itz e rl a n d.

6. LLOYD, B. The d e ve lop me n t, e va lua ti on a n d fi e ld tr i a ls of a s ma ll

s ca le , d ouble s a n d fi ltr a ti on , mod ula r s ys te m for the tr e a tme n t

of r ur a l wa te r s up p li e s .

7. CANEPA DE VARGAS, L., PEREZ CARRION, J & DOMINGUEZ. Pr oye cto d e

Pla n ta s d e tr a ta mi e n to d e a g ua p a r a e 1 me d i o r ur a l d e Hon d ur a s .

CEPIS/OPS. Li ma - Pe r u.

8. lVES, K.J. Ca p tur e me cha n i s ms i n fi ltr a ti on . The Sci e n ti fi c Ba s i s

of Fi ltr a ti on . Noor d hoff, Le yd e n . 1975.

9. ISON & lVES. Re mova l me cha n i s ms i n d e e p be d fi ltr a ti on . Che mi ca l

En g i n e e r i n g Sci e n ce , Vol. 24 N·4. Ap r i l, 1969.

10. IVES & GREGORY. Ba s i c con ce p ts of fi ltr a ti on . ,Pr oce e d i n g s of the

s oci e ty for , W a te r Tr e a tme n t a n d Exa mi n a ti on . vo1.61, Pa r t. 3,

1967.

11. YAO, K.M. e ta a la wa te r a n d wa s te wa te r fi ltr a ti on . En vi r on me n ta l

Sci e n ce a n d Te chn olog y, Vol. 5. Nove mbe r , 1971.

12. HUISMAN, L & W)OD, W.E. Slow s a n d fi ltr a ti on . WHO, Ge n e va , 1974.

13. P ER EZ C AR RI ON, J.

CIFCA/CEPIS/OPS.

Tr a ta mi e n to d e a qua p a r a p a i s e s e n d e s a r r ollo.

Li ma - Pe r u. Di ci e mbr e , 1977.

14. SECRETARIA DE ESTADO DE SALUD PUBLICA. Fi ltr os d i n a mi cos . Se r vi ci o

Na ci on a l d e Ag ua Pota ble Rur a l. Bue n os Ai r e s - Ar g e n ti n a , 1970.

15. PEREZ FARRAS, L.E. Fi 1tr os d i n a mi cos . Se r vi ci o Na ci on a l d e Ag ua

Pota ble . Bue n os Ai r e s , ~r g e n ti n a , 1972.

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16. A RB OL ED A V AL EN CI A, J.

tr a ta mi e n to d e a g ua .

Pe r u, Abr i l, 1973.

Te or ia , d is en o y con tr ol d e p r oce s os d e

Se r i e Te cn i ca 13. CEPIS/OPS/OMS, Li ma -

17. OFICINA DE INVESTIGACION DE RECURSOS }MBIENTALES Y DEL AGUA.

Me tod os a p r op i a d os d e tr a ta mi e n to d e a qua y a qua s d e d e s e cho e n

los p a i s e s e n d e s a r r ollo. Un i ve r s i d a d d e Okla homa , 1978.

18. PEREZ CARRION, J. Se le cci on d e p r oce s os e n fun ci on d e l g r a d o d e

d e s a r r ollo d e la s comun i d a d e s . Subm6d ulo CB 4.7.3. Ci cIo CB 4

Ci e n ci a s Ba s i ca s d e Tr a ta mi e n to d e Ag ua . Pr og r a ma Re g i on a l OPS/EHP/CEPIS d e Me jor a mi e n to d e Ca li d a d d e Aqua p a r a Con s umo Huma n o.

19. CANEPA DE VARGAS, L. Id e n ti fi ca ci on d e p os i ble s d e s a s tr e s y a r e a s

d e r i e s qo. Pr oqr a ma d e Aqua Pota ble y Di s p os i ci 6n d e Aqua s

Re s i d ua le s e n Si tua ci on e s d e Eme r g e n ci a . CEPIS/OPS, Ca s i lla 4337

Li ma - 100, Pe r u. Ma yo, 1982.

20. THANTH, N.C. & OVANO, E.A.R. Hor i zon ta l flow coa r s e - ma te r i a l

p r e fi ltr a ti on . Re s e a r ch Re p or t N' 70. En vi r on me n ta l En g i n e e r i n gDi vi s i on . As i a n In s ti tute of Te chn olog y. Ba n g kok, Tha i la n d .

July, 1977.

21. KUNTSCHIK, o . Effe cti ve n e s s of coa r s e -g r a i n me d i a for fi ltr a ti on .

Jour n a l AWWA, Jun e , 1969.

22. CANEPA DE VARGAS, L & PEREZ CARRION, J. Cr i te r i os g e n e r a le s d e

d i s e fto. Volume n III d e l Ci cIo d e Di s e n o d e Pla n ta s d e Tr a ta mi e n tod e Ag ua . Pr og r a ma Re g i on a l OPS/EHP/CEPIS d e Me jor a mi e n to d e Ca li -

d a d d e Ag ua p a r a Con s umo Huma n o. CEPIS, Li ma -Pe r u. Octubr e , 1982

23. ASOCIACION BRAS ILERA DE NORMAS TECNICAS. Ela bor a c i on d e p r oye ctosd e s i s te ma s d e tr a ta mi e n to d e a qua p a r a a ba s te ci mi e n to p ubli co.Pr oye cto P-NB-592. d e Ja n e i r o - Br a s i l. Jun i a , 1976.

24. NATIONAL ENVIROtMENTAL ENGINEERING RESEARCH INSTITUTE. Slow s a n d

fi ltr a ti on . Pr oje ct Re p or t - Pha s e I. WHO In te r n a ti on a l

Re fe r e n ce Ce n te r for Commun i ty wa te r Sup p ly. Na g p ur , In d i a .

De ce mbe r , 1977.

25. BURMAN, N.P. Slow s a n d fi ltr a ti on . Cur s o Nue va s Te cn i ca s d e

Pur i fi ca ci on , Un i ve r s i d a d Te cn i ca d e De lft. En e r o, 1977.

26. SABORIO, o. qp e r a ci 6n e s p e ci a l d e p la n ta s d e fi ltr a ci 6n le n ta .

SubmOd ulo 5.2.2 Pr og r a ma Re g i on a l d e Ag ua p a r a Con s ume Huma n o.CEPIS, Li ma - Pe r u. Abr i l, 1981.

27. IVES, K.J. Fi ltr a ti on of wa te r a n d wa s te wa te r . CRC Cr i ti ca l

Re vi e ws i n En vi r on me n ta l Con tr ol. Aug us t, 1971.

28. IVES, K.J. Alg a e a n d wa te r s up p li e s , 4. Phys i ca l r e mova l of a lg a e .wa te r a n d wa s te wa te r En g i n e e r i n g . 1957.

29. AGAR~, I.C. & AGRAWAL, G.D. Op e r a ti n g s low s a n d fi lte r s wi th a lum

coa g ula te d wa te r ". Pr oce e d i n g s Symp os i um on En vi r on me n ta l

Polluti on . 1973.

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A N E X 0

M U E S T R A D E P A R T E D E U N M A N U A L D E O P E R A C I O N D E U N A P L A N T A

D E T R A T A M I E N T O D E F I L T R O S L E N T O S M O D I F I C A D O S

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, Anexo I Pag. 1

l . P O R Q U E S E T R A T A E L A G U A 7

E L A G U A S E T R A T A P A R A E L I M I N A R L A S U C I E D A D Q U E H A T O M A D O D E L S U E L O E N S U

R E C O R R J D O P O R L O S R I O S 0 A C E Q U I A S . E L C O H T E N I D O D E S U C I E D A D D E L A G U A A L C U A L

S E L L A M A " T U R B I E D A D " E S T A C O M P U E S T O D E T I E R R A 0 A R C IL L A V M U C H O S T IP ~ S D E M 1 -

C R O B I O S Q U E P R O C E D E N D E L O S E X C R E H E N T O S D E L O S A N I M A L E S Y D E L A G E N T E , Q U E H A N

S I D . o D E P O S I T A D O S E N E L S U E L O Y Q U E L A L L U V I A L O S H A A R R A S T R A D O A L A S C O R R I E N T E S

D E A G U A .

L O S M I C R O B I O S S O N S E R E S V I V O S M U Y P E Q U E R O S Q U E N O E S P O S I B L E V E R L O S S I N L A

A V U D A D E A P A R A T O S E S P E C I A L E S , P E R O Q U E C A S I S I E M P R E E S T A N P R E S E N T E S C U A N D O E L

A G U A E S T A S U C I A a T U R B I A . L O S M I C R O B I O S Q U E C O N T I E N E E L A G U A S O N C U L P A B L E S D E L A

M A Y O R P A R T E D E L A S E N F E R H E D A D E S Q U E S U F R E N L O S N I R O S Y L A S P E R S O N A S A D U L T A S , C O -

M O S O N : L A S D I A R R E A S , D I S E N T E R I A , T ~ F O I D E A , L A H E P A T I T I S , E T C .

l . C U A L E S S O N L A S P A R T E S Q U E C O H P O N E N L A P L A N T A D E T R A T A H I E N T 0 7

L A P L A N T A D E T R A T A M I E N T O E S T A C O H P U E S T A D E T R E S P A R T E S :

1. L A E S T R U C T U R A D E E N T R A D A Q U E S E P U E D E V E R E N L A F I G U R A 1.

2 . L A C A J A D E F I L T R O , F I G U R A 2 .3. L A E S T R U C T U R A D E S A L I D A , ' F I G U R A 3.

l . C O M O E S T A C O H P U E S T A L A E S T R U C T U R A D E E N T R A D A 7

E S T A C O H P U E S T A D E :

a) E L C A N A L D E E N T R A D A P O R E L C U A L L L E G A E L A G U A A L A P L A N T A V E N C U V O E X T R E -

M a S E E N C U E N T R A L A C O M P U E R T A ( A ) , C O N L A C U A L S E P U E D E ' IH P E D IR Q U E E L A G U A

E N T R E A L A P L A N T A .b ) L A C A J A E N L A C U A L S E E N C U E N T R A E L V E R T E D E R O ( B ) , E L C U A L S I R V E P A R A C O N -

T R O L A R L A C A N T I D A D D E A G U A Q U E E S T A E N T R A N D O A L A P L A N T A .

c) E L C A N A L D E D I S T R I B U t i O N , Q U E S I R V E P A R A R E P A R T I R E L A G U A A L O S F I L " J R O S .

E L A G U A E N T R A A L F I L T R O #1 P O R E L V E R T E D E R O ( e l ) v A L F I L T R O #2 P O R E L

V E R T E D E R O (C2)' C A D A U N O D E E S T O S V E R T E D E R O S T I E N E U N A C Q H P U E R T A Q U E S E

U T I L I Z A C U A N D O Q U E R E H O S Q U E E L A G U A E N T R E A U N O D E L O S F I L T R O S .

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C A J A D E L

V E R T E D E R O

C A N A L D E

E N T R A D A

C A N A L D E D I S T RI B U CI O N

tv

F i g u r a 1.- E S T R U C T U R A D E E N T R A D A

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L 0 5 A D E C O N C R E T O

o M A D E R A

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A R E N A

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F igura 2 .- C A J A D E l F I L T R O

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R E S E R V O R r o);:>

: : : J

C DXo

K

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Figura 3 . - E ST RU CT UR A D E S A L ID A

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Anexo ,I p a g . 5

l Q U E C O N T I E N E L A C A J A D E L F I L T R O ?

L A C A J A D E L F I L T R O C O N T I E N E E L E L E M E N T O M A S I M P O R T A N T E D E L F I L T R O : " L A

A R E N N ' Q U E E S L A ' Q U E P U R I F I C A E L A G U A R E T E N I E N D O L A T I E R R A Y L O S M l e R O B I O S . D E B A J O

D E L A A R E N A S E E N C U E N T R A L A G R A V A Q U E S I R V E P A R A S O P O R T A R A L A A R E N A Y D E B A J O D E

L A G R A V A H A Y L A D R I L L O S A C O M O D A D O S F O R M A N D O C A N A L E S P A R A R E C O L E C T A R E L A G U A F I L -

T R A D A . S O B R E L A A R E N A S E T I E N E U N A P E Q U E R A L O S A D E C O N C R E T O 0 U N A M A D E R A Q U E

S I R V E P A R A Q U E E L C H O R R O D E A G U A Q U E E N T R A A L F I L T R O N O H A G A U N H U E C O E N L A S U -

P E R F I C I E D E L A A R E N A .

l C U A L E S S O N L A S P A R T E S D E Q U E E S T A C O M P U E S T A L A E S T R U C T U R A D E S A L I D A ?

L A E S T R U C T U R A D E S A L I D A S E C O M P O N E D E L A S S I G U I E N T E S P A R T E S :

a) L A A B E R T U R A ( 0 1 ) A T R A V E S D E L A C U A L P A S A E L A G U A F I L T R A D A D E L F I L T R O #1

A L A e A J A ~ E L O S V E R T E D E R O S D E S A L I D A .

b ) L A C A J A D E L O S V E R T E D E R O S D E S A L I D A , E N L A C U A L S E E N C U E N T R A N : - E L V E R T E -

D E R O ( E l ) P O R E L Q U E N O R M A L M E N T E P A S A E L A G U A F I L T R A D A A L A C A J A D E S A L I D A .

- E L V E R T E D E R O 0 A B E R T U R A ( F l ) P O R E L Q U E S A L E E L A G U A F I L T R A D A D E S P U E S D E

L I M P I A R E L F I L T R O . - L A V A L V U L A D E I N T E R e O N E X I O N ( G ) Q U E S I R V E P A R A H A -

e E R P A S A R E L A G U A F I L T R A D A D E L F I L T R O # 1 A L A C A J A D E L F I L T R O # 2 . - L AV A L V U L A ( H I ) Q U E S I R V E P A R A P A S A R E L A G U A F I L T R A D A A L A C A J A D E O E S A G U E .

c) L A C A J A D E D E S A G U E , D O N D E S E R E C O L E C T A E L A G U A Q U E P A S A P O R E L V E R T E D E R O

( F I ) P O R L A V A L V U L A ( H I ) Y P O R E L V E R T E D E R O D E A L I V I O (11)' E L A G U A Q U E

I N G R E S A A E S T A C A J A S A L E A L D E S A G U E P O R L A T U B E R I A (J1).

d ) L A C A J A D E S A L I D A D O N D E S E R E C O L E C T A E L A G U A F I L T R A D A Q U E P A S A P O R L O S V E R -

T E D E R O S ( E l ) Y ( E 2 ) P A R A M A N D A R L A A T R A V E S D E L A T U B E R I A ( K ) A L R E S E R V O R I O .

l e O M O S E H A C E P A R A O P E R A R L A P L A N T A ?

P A R A O P E R A R L A P L A N T A H A Y Q U E E J E C U T A R L A S S I G U I E N T E S A C C I O N E S :

L L E N A D O I N I C I A L D E L O S F I L T R O S Y P U E S T A E N O P E R A C I O N

I I V I G I L A R L A O P E R A C I O N

I I I V A C I A R U N F I L T R O M I E N T R A S E L O T R O S I G U E F I L T R A N D O

I V L I M P I A R L A A R E N A

V L L E N A R L O D E N U E V O Y P O N E R L O A F I L T R A R

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Anexo Pag. 6

L e O M O S E L L E N A N Y S E P O N E N A O P E R A R L O S F I L T R O S P O R P R I M E R A V E Z ?

e U A N D O L O S D O S F I L T R O S E S T A N V A C I O S , S E A P O R Q U E

E S L A P R I M E R A V E Z Q U E S E L E V A A P O N E R E N F U N C I O N A -

M I E N T O 0 P O R Q U E S E L E S H A R E P A R A D O , S E P R O C E D E D E L A

S I G U I E N TE M A N E R A:

1 ° C E R R A R L A S C O M P U E R T A S

(G ), (H i) Y (H2)

2 ° A B R I R U N P O C O L A C O M P U E R T A

( A ) P A R A Q U E E L A G U A I N G R E -

S E L E N T A M E N T E A L A P L A N T A ,

L L E N A N D O L A S U N I D A D E S .

3° R E T I R A R L A C O M P U E R T A D E L

V E R T E D E R O ( C , ) D E J A N D O

C E R R A D A L A C O M P U E R T A ( C2)

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6° S E R E G U L A R A L A P O S I C I O N

D E L A C O M P U E R T A ( A ) D E

T A L M O D O Q U E E L N I V E L D E L

A G U A E N E L V E R T E D E R O ( B )

C O I N C I D A C O N L A M A R C A

I N F E R I O R

7 ° S E M A N T E N O R A A S I L A P L A N T A D U R A N T E

U N P E R I O D O D E O C H O A D I E l D I A S Q U E

N E C E S I T A N L O S F I L T R O S P A R A M A D U R A R .

Anexo I P a g . 7

4° B A J A R L A C O M P U E R T A

(E l )

~

n d/7: ' l~j I d f/; 0 6r 1 / ' v dfl

5° C U A N D O L A C A J A D E L O S V E R T E D E R O S

S E L L E N E , E L A G U A E M P E Z A R A A

S A L I R p a R L A A B E R T U R A ( F 1)

Y S EI R A A L D E S A G U E

8° U N A U X I L I ~ R D E L A B O R A T O R I O D E B E R A

C O N S T A T A R L A C A L I D A D O E L A G U A A L

T E R M I N O D E E S T E P E R I O D O .

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10 ° C U A N D O E L A G U A Q U E E S T A

L L E N A N D O E L F I L T R O # 2

D E A B A J O H A C I A A R R I B A

E S T E A U N A A L T U R A D E

3 0 C M S . S O B R E L A A R E N A ,C E R R A R L A V A L V U L A ( G ) .

Anexo p a g . 8

9° S E A B R E L A C O M P U E R T A ( G )

P A R A Q U E A L A G U A F I L T R A D A

D E L F I L T R O # 1 P A S E A L

F I L T R O # 2 Y L O L L E N E .

1 1 ° A B R I R L A C O M P U E R T A ( E 1 )P A R A Q U E E L A G U A F I L T R A D A

P A S E A H O R A A L A C A J A D E

S A L I D A Y A L R E S E R V O R I O .

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Anexo 1 Pag. 9

12° ABRIR AHORA LA COMPUERTA

(C2) PARA QUE El AGUA IN-

GRESE NORMALMENTE ALFILTRO # 2

13° VERIFICAR QUE LA

COMPUERTA (E2)

ESTE CERRADA

1 4 ° VERIFICAR QUE El AGUA FILTRADA

SALGA POR LA ABERTURA (F2).

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15° U N A U X I L I A R D E L A B O R A T O R I O

D E B E R A C O N S T A T A R L A C A L I D A D

D E L A G U A A L T E R M I N O D E E S T E

P E R I O D O .

17 ° S E A B R E L A V A L V U L A ( H l ) P A R A

V A C E A R C O M P L E T A M E N T E E L F I L -

T R O # 1 .

Anexo I Pag. 10

16° A B R I R L A C O M P U E R T A ( E )2

P A R A Q U E E L A G U A F I L T R A D A

L L E G U E A L R E S E R V O R I O .

1 8 ° S E A B R E L A C O M P U E R T A ( G ) P A R A

Q U , E E L A G U A F I L T R A D A D E L

F I L T R o . # 2 P A S E A L F I L T R O # 1

Y L O L L E N E .

I

J

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Anexo . I p~g o

19~ C U A N D O E L A G U A Q U E E S T A

L L E N A N D O E L F I L T R O # 1 D E

A B A J O H A C I A A R R I B A E S T E

A U N A A L T U R A D E 30 C M S .

S O B R E L A A R E N A , C E R R A R

L A V A L V U L A (G) .

2 0 0 R E T I R A R L A C O M P U E R T A D E L

V E R T E D E R O (el)

11 ° A B R I R L A C O M P U E R T A ( E 1 )

P A R A Q U E E L A G U A F I L T R A D A

P A S E A H O R A A L A C A J A D E

S A L I D A Y A L R E S E R V O R I O .