Filtracion Directa Ascendente

Filtracion Directa Ascendente

1. Beneficios

   • reducción de las dimensiones de la estación de tratamiento por la eliminación de las unidades de floculación y decantación; reducción en la cantidad de coagulante utilizado, no siendo necesario formar flóculos grandes y densos; filtración en sentido de los granos de mayor a menor, en capas simples de arena, utilizando su altura total para la retención de impurezas

2. Linea de Tiempo

   • 60's
     • Primeros Clarificadores de Contacto de Prueba: Utilizaban piedra y arena con una altura del lecho de 2,3 a 2,6 m. La tasa de crecimiento de la pérdida de carga era pequeña. El agua filtrada producida presentaba calidad comparable con floculación, decantación y filtración descendente en términos de remoción de turbidez y color, aunque menos eficaz en remoción de bacterias.
       • Hamann (1968): Se usaron filtros pilotos ascendentes con sulfato de aluminio como coagulante.
         • 70's
           • Azevedo Netto (1973): Parámetros clave: Altura del agua sobre el lecho filtrante: 1,8-2,3 m Espesor del lecho filtrante: 2,0-2,5 m Tasa de filtración: 120-150 m³/m²/d Lavado con agua: 1000-1300 m³/m²/d
             • Arboleda (1977): Diferencias hidráulicas entre filtros ascendentes y descendentes. Resaltó mayor presión estática y expansión de arena en filtros ascendentes, clasificación de filtros ascendentes como "filtros terminales" y "filtros de contacto". Desventajas incluyeron mayor consumo de agua para lavado y costos de construcción más altos.
               • Richter (1977): Discusión sobre fluidificación de la arena y parámetros críticos
                 • 80's
                   • Di Bernardo et al. (1982): Optimización de criterios de diseño de instalaciones de filtración ascendente en Brasil. Investigación experimental en planta piloto con filtros de sección cuadrada. Resultados clave: Altura de lámina líquida sobre el lecho de arena no influía en la calidad del agua filtrada. Espesor del lecho filtrante podría ser menor con el uso de granos mayores. Tasas de filtración recomendadas entre 150-200 m³/m²/d. Importancia del lecho de soporte en la remoción de turbidez.
                     • Di Bernardo et al. (1984): Investigación sobre la influencia de descargas de fondo junto al lecho de soporte durante la carrera de filtración. Principales conclusiones: La calidad del efluente en términos de turbidez y color aparente cumplió La calidad bacteriológica resultó adecuada No se observó fluidificación del lecho de arena incluso con tasas de filtración altas. La retención de impurezas ocurrió principalmente en los primeros 30-50 cm del lecho de arena y del lecho de soporte. La ejecución de descargas de fondo intermediarias aumentó significativamente la duración de la carrera de filtración sin afectar la calidad del agua filtrada. Los picos de
                       • 90's
                         • Cruz Velez (1993) y Lara Pinto (1994): Experimentación en una instalación piloto con tasas de filtración de 160, 320 y 480 m³/m²/d. Resultados clave: Después de 8 horas de funcionamiento, los efluentes presentaron una turbidez superior a 1.0 uT. Se utilizó agua tratada con turbidez del orden de 10 uT y una dosificación de coagulante estimada a partir del ensayo en filtro de papel Whatman-40. La estratificación de la arena se realizó mediante lavado con expansión del 20% del lecho de arena durante 2 horas antes de un ensayo preliminar de filtración.

3. Ventajas

   • Gran volumen de poros, Estratificación de grueso a fino, Eficiencia independiente del peso del floc, Muy compacto.

4. Desventajas

   • Capas superiores se fluidizan, Lecho filtrante profundo (problema para lavado), Lavado en el mismo sentido que el filtrado, Primer filtrado muy turbio, Sistema de drenaje a prueba de atascamiento.

5. Parametros Generales

   • Dependiendo de la capacidad de la instalación se puede utilizar algún tipo de pretratamiento sin coagulación química (como una prefiltración dinámica) precedente a la filtración directa ascendentede manera que se torna posible tratar el agua bruta con parámetros de calidad en valores mayores que los recomendados en la tabla 14.1
   • Tipo de Fondo
     • mas alla de la distribución de las aguas coaguladas y para lavado, el tipo de fondo debe facilitar el transporte del material cuando se ejecuta una descarga de fondo intermediaria o final.
     • Fondo falso con placa provista de orificios
       • también ha sido usada en filtros cilíndricos, construidos en lámina metálica. Deben ser previstos los apoyos debidamente distribuidos en planta para soportar el peso del material granular.
     • Fondo falso con vigas en forma de V invertida
       • el agua coagulada entra al fondo falso y es distribuida por medio de los orificios localizados en las vigas
     • Fondo con pirámide de madera o de conos invertidos y difusores.
       • la distribución de agua coagulada es realizada por medio de difusores (de tubos provistos de orificios), localizados en la base de cada tronco de cono o pirámide invertida
   • Lechos de Soporte
     • Debe ayudar con la distribución de agua para lavado; distribuir el agua que será aplicada en la interfase grava-arena; evitar el paso de arena y su entrada en el tubo de distribución evitar que ocurra la ruptura en la región de la interfase arena-grava; y promover la retención parcial de impurezas
   • Lecho de Arena
     • espesor entre 1.6 y 2.0 m; tamaño de los granos entre 0.59 y 2.00 mm; tamaño efectivo entre 0.75 y 085 mm; coeficiente de desuniformidad entre 1.5 y 1.8.
   • Canales de Recoleccion
     • el agua filtrada al inicio de la carrera debe ser desechada por un periodo de tiempo antes de ser dirigida a la cámara de contacto.
     • Objetivos
       • a) recoleccion de agua filtrada y b ) recoleccion de agua para lavado
         • Hay filtros que fueron construidos con dos sistemas de canales, uno para recolección de agua filtrada (superior) y otro para recolección de agua de lavado (inferior), de manera que el agua de lavado no tiene contacto con los canales de colecta de agua filtrada.
   • Camaras de Carga
     • Tipos de Cámaras de Carga (CC)
       • Sin CC: Algunos sistemas no utilizan cámaras de carga. .
       • CC Común: No recomendado debido a las variaciones hidrodinámicas que afectan la operación de los filtros
       • CC Individuales: Recomendado para asegurar la independencia de operación de cada filtro.
     • Alimentación de los Filtros
       • Directa: Derivaciones de tubos que alimentan directamente a los filtros pueden causar variaciones en la operación.
       • CC Individuales: Permiten que cada filtro funcione independientemente y mantenga una tasa de filtración constante.
       • Canal General de Agua Coagulada: Alimenta CC individuales en estaciones con gran capacidad
       • Situacion Repetitiva: Mantienen niveles de agua consistentes entre filtros con grados de colmatación distintos, asegurando una operación eficiente.
         • Recomendado
     • Operacion y Lavado
       • Tasa Constante: Los filtros operan con una tasa de filtración constante desde el inicio hasta el final de la carrera. Caudal Distribuido: Al retirar un filtro para lavado, el caudal total se distribuye entre los filtros restantes, minimizando variaciones en la tasa de filtración. Número de Filtros: Es deseable tener al menos cuatro filtros para evitar variaciones significativas en la tasa de filtración durante el lavado de uno de ellos. Nivel de Agua: Varía de mínimo a máximo según el estado de limpieza del filtro
     • Consideraciones Especiales
       • Descargas de Fondo Intermediarias: Necesarias para filtros con alimentación independiente, ayudan a mantener la carga hidráulica y la calidad del agua.
       • Diferencias de Colmatación: La diferencia en el tiempo de operación entre el filtro más sucio y el más limpio debe ser controlada para evitar variaciones en las tasas de filtración.
       • Depósito de Agua para Lavado: Debe ser dimensionado adecuadamente para proporcionar suficiente agua para el lavado de todos los filtros, especialmente cuando se usan tuberías tipo “manifold”.
     • Mezcla de Productos Quimicos
       • Mezcla en Tubería de Llegada: La solución de alcalinizante o acidificante puede ser mezclada en la tubería de llegada antes de la aplicación del coagulante, usando un inyector y una malla para asegurar una mezcla adecuada antes de la cámara de carga.
   • Operación con Descargas de Fondo Intermediarias (DFI)
     • Factores Determinantes
       • Número de DFIs: Depende de las características del agua bruta y la evolución de la pérdida de carga en el medio granular
     • Programación de DFIs
       • Basada en la Pérdida de Carga Total: Se mide la pérdida de carga en el medio granular (grava + arena) y se observa en la cámara de carga individual.
       • Basada en la Retención de Impurezas: Se usan piezómetros conectados en la interfase grava-arena, espaciados cada 40 cm a lo largo del lecho de arena.
   • Sistema de Agua para Lavado y Aplicación en la Interfase Grava-Arena
     • Determinación del Caudal de Agua
       • Caudal de Agua para Lavado: Se basa en la velocidad ascensional necesaria para la expansión adecuada del medio filtrante.
       • Caudal de Agua para la Interfase: Puede fijarse entre 600 y 1000 m³/m²d.
     • Uso del Agua Filtrada
       • Procedencia del Agua: Se puede utilizar agua filtrada (sin productos químicos finales) para las operaciones de lavado y aplicación en la interfase.
       • Conducción del Agua: Una derivación de la tubería o canal de agua filtrada puede dirigir el agua al depósito para lavado. El caudal total de agua filtrada debe pasar por este depósito.
     • Capacidad del Depósito
       • Volumen Requerido: El depósito debe tener suficiente capacidad para el lavado de uno o más filtros, , y para la aplicación de agua en la interfase grava-arena.
     • Consideraciones Operativas
       • Depósito de Distribución del Agua: No se recomienda usar el depósito de distribución de agua para la ciudad debido a: Desperdicio de productos químicos. Variaciones en el nivel del agua que pueden afectar los filtros durante el lavado y la aplicación de agua en la interfase.
     • Funcionamiento de las Bombas
       • Curva Característica de la Bomba: Dos bombas en paralelo deben proporcionar el caudal necesario para el lavado. Una sola bomba debe proporcionar el caudal necesario para la aplicación en la interfase (600-1000 m³/m²d).
     • Ejecución de una DFI
       • Proceso: Cierre de Válvula: Se cierra la válvula de entrada de agua coagulada para redistribuir el caudal a otros filtros en operación. Apertura Simultánea: Se abren simultáneamente las válvulas de admisión de agua en la interfase grava-arena y de descarga de fondo. Equilibrio del Caudal: El caudal de descarga debe igualar al de aplicación en la interfase para mantener el nivel del agua en el filtro constante.