¿Qué son los Filtros de Arena?
Los filtros de arena, como su nombre indica, utilizan arena fina para filtrar el agua.
La filtración de agua mediante arena es una técnica muy arraigada y se utiliza en una gran variedad de situaciones, desde pequeños purificadores de agua domésticos hasta instalaciones de tratamiento de aguas residuales a gran escala.
Usos de los Filtros de Arena
Se utilizan esencialmente para eliminar los sólidos en suspensión (componentes de turbidez del agua) del agua y se emplean ampliamente en la producción de agua corriente (purificación del agua) y en el pretratamiento para el tratamiento de aguas residuales. En muchos casos en los que se necesitan grandes cantidades de agua para uso industrial, no resulta rentable utilizar agua del grifo.
En tales casos, el agua subterránea o de río se recoge legalmente y se utiliza en filtros de arena para eliminar los sólidos en suspensión del agua. La industria alimentaria, especialmente los fabricantes de bebidas, a menudo purifican el agua tratada por los filtros de arena con ácido hipocloroso u otras sustancias para producir agua potable a nivel interno.
Principios de los Filtros de Arena
Utilizan arena como material filtrante, por lo que el tamaño de grano de la arena es un factor muy importante para determinar la velocidad de filtración y la limpieza del agua filtrada.
Para conseguir la limpieza deseada del agua, es necesario elegir correctamente la arena como medio filtrante. Cuando se requiere una gran limpieza del agua, puede utilizarse arena con una granulometría inferior a 0,3 mm o incluso más fina, de unos 0,02 mm.
Cuando se alcanza esta finura, la caída de presión aumenta y el flujo de agua se vuelve lento, por lo que algunos equipos aplican presión al agua para aumentar la velocidad de filtración.
Tipos de Filtros de Arena
Hay dos tipos principales de filtros de arena: de filtración rápida y filtración lenta.
1. Filtración Rápida
Si el material filtrante es más grueso, la velocidad de filtración aumenta y se puede filtrar una gran cantidad de agua en un área pequeña, pero no se puede eliminar la turbidez si el agua bruta se filtra tal cual. Por este motivo, se añade un coagulante al agua bruta como pretratamiento para coagular y precipitar los sólidos finos en suspensión, y se filtra el agua sobrenadante.
El procedimiento es el siguiente
- Introducir el coagulante (por ejemplo, cloruro de polialuminio) en el agua bruta y mezclarlo con el agua agitando.
- La agitación lenta y continua hace que se forme una gran masa (flóculo) y precipite.
- El sobrenadante se filtra rápidamente a través de arena gruesa para eliminar el flóculo fino restante.
La filtración rápida puede hacer frente razonablemente bien a aguas muy contaminadas y permite una alta capacidad de tratamiento por hora, incluso cuando no se puede asignar terreno para una gran instalación de filtración. Es adecuada para el pretratamiento de grandes depuradoras y para obtener grandes cantidades de agua industrial a partir de agua de río.
2. Filtración Lenta
La filtración lenta es un método en el que el agua se hace pasar lentamente a través de una fina capa de arena y se filtra utilizando una película biológica formada en la superficie de los granos de arena, que son el material filtrante. La película biológica es gelatinosa y se adhiere no sólo a las sustancias que causan turbidez, sino también a una variedad de otras materias extrañas, de modo que se pueden eliminar las materias extrañas más pequeñas que los espacios entre los granos de arena.
Algunos de los contaminantes orgánicos (por ejemplo, bacterias nocivas y sustancias olorosas) son descompuestos y desintoxicados por los microorganismos de la biomembrana. La materia orgánica soluble en agua y el amoníaco, que no pueden eliminarse mediante filtración rápida, también son reducidos por los microorganismos, eliminando la necesidad de utilizar productos químicos para el pretratamiento. El agua filtrada por filtración lenta es, por tanto, más limpia.
Los medios filtrantes de filtración lenta pueden limpiarse mediante retrolavado para raspar la suciedad depositada en la capa superficial, pero es probable que esto destruya la membrana biológica, por lo que se requiere un mantenimiento planificado. Además, los índices de filtración son bajos y se necesitan unidades de filtración enormes para tratar grandes volúmenes de agua.
Más Información sobre los Filtros de Arena
1. Mantenimiento de los Filtros de Arena
Los sólidos en suspensión eliminados del agua se acumulan en el interior del sistema de filtración y es necesario eliminarlos periódicamente. Sin embargo, sustituir todos los medios filtrantes resulta ineficaz tanto desde el punto de vista económico como de tiempo. Por este motivo, muchas unidades de filtros de arena se someten a un retrolavado, en el que el agua fluye en sentido contrario al del flujo de agua durante la filtración, de modo que los medios filtrantes internos pueden limpiarse y reutilizarse.
Como los Filtros de Arena no pueden utilizarse durante el retrolavado, es práctica común instalar dos depósitos que contengan medios filtrantes y utilizarlos alternativamente. Sin embargo, el retrolavado por sí solo no elimina completamente los sólidos en suspensión. Si una pequeña cantidad de suciedad retenida se acumula en el medio filtrante, esto puede acabar provocando inconvenientes como la obstrucción del lecho filtrante.
Cuando el rendimiento de la filtración deja de ser suficiente, ha llegado el momento de realizar el mantenimiento. Si no es posible comprobar el estado interior a través de una ventana de inspección, el momento viene determinado por las condiciones de funcionamiento.
2. Ventajas y Desventajas de los Filtros de Arena
Ventajas
Las ventajas de los filtros de arena son que los costes de funcionamiento son bajos y es poco probable que se produzcan averías. El material filtrante es arena de cuarzo dura, por lo que hay pocas pérdidas debidas a la fricción entre los granos de arena durante el funcionamiento normal e incluso durante el retrolavado.
Normalmente, el sistema está diseñado para mantener bajos los costes de energía utilizando el principio de sifón y, con la excepción del coagulante en la filtración rápida, no es necesario introducir productos químicos. El menor número de piezas móviles hace que las averías sean muy poco frecuentes.
Desventajas
La desventaja es que la filtración sin presión (sólo por gravedad) da lugar a una tasa de tratamiento más lenta por unidad de superficie, lo que significa que el equipo de filtración ocupa una superficie mayor en proporción al volumen de agua tratada. Si la productividad por unidad de superficie o de tiempo es importante, habrá que optar por otros métodos de filtración.