TECNOLOGIA DE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE: FILTRACION DIRECTA Ing. Luz Adriana Echavarría Ing. Maria Isabel Marin Universidad del Valle Postgrado en Ingeniería Sanitaria y Ambiental Diciembre del 2001

INTRODUCCIÓN La necesidad de escoger una adecuada tecnología para el tratamiento de agua para consumo humano implica conocer muy bien tanto las opciones tecnológicas disponibles como la calidad del agua a tratar , los recursos existentes en la región y las condiciones socioeconómicas del entorno. A continuación se presentan las características de la FILTRACIÓN DIRECTA, una de las opciones tecnológicas para la selección.

OBJETIVOS Analizar y entender los procesos de la FILTRACION DIRECTA. Determinar la aplicabilidad de la F.D en nuestra región. Evaluar ventajas y desventajas de la F.D frente a otras alternativas tecnológicas. Definir en qué condiciones se debe combinar la F.D con otras alternativas.

DEFINICION Y TIPO La F.D es un proceso de tratamiento de agua superficial que se caracteriza por no incluir entre sus componentes la etapa de sedimentación, a duferencia del ciclo completo. Puede ser: Directa en Línea: Cuando incluye coagulación, mezcla rápida y filtración. Directa con floculación. Cuando se incluye el proceso de floculación. TIPO DE FILTRACIÓN DIRECTA: Filtración Directa Descendente Filtración Directa Ascendente Filtración Directa Ascendente-Descendente

PARAMETROS PARA DISEÑAR SISTEMAS POR F.D. -Calidad del agua cruda -Tipo de coagulación y coagulante -Intensidad y tiempo de agitación previa -Capacidad de almacenar sólidos del medio filtrante.

CALIDAD DEL AGUA CRUDA TURBIEDAD: Que el 90% del tiempo sea < a 10 UNT Preferiblemente =5 UNT COLOR VERDADERO: El 90% del tiempo sea <10 U.C HIERRO Y MANGANESO: Que sea < 3 mg/l CONCENTRACIÓN DE ALGAS: Máximo 500 ASU/ML Normal: 200 ASU/ ML Fuentes de este tipo: Dosis de coagulante entre 4 mg/l y 8 mg/l con o sin adición de polímeros. CUANDO: Turbiedad entre 10 y 40 UNT Color entre 15 y 40 UC Hierro entre 0.3 y 1.0 mg/l Se requieren estudios en planta piloto y en laboratorio para determinar viabilidad de Filtración Directa.

TIPO DE COAGULACION Y COAGULANTES Coagulación por adsorción –Por puente químico: Cadenas tridimensionales con extremos activos -Por neutralización: Reducción del potencial de carga Coagulación por barrido: masa tridimensional esponjosa En F.D se requiere coagulación por adsorción COAGULANTES En F.D se utilizan: sulfato de aluminio mas polímero cationico El polímero: Reduce el volumen del floc Disminuye el residual de aluminio Minimiza problemas de ajuste de PH y Alcalinidad

TIEMPO E INTENSIDAD DE AGITACION Gradiente de Velocidad optimo: por experimentación Gradiente Optimo es aquel por encima del cual las partículas coaguladas no siguen creciendo sino que se desintegran. CAPACIDAD DE ALMACENAR SÓLIDOS En la F.D es frecuente encontrar bajas productividades (100 a 200 m3/m2) lo que se compensa con bajo consumo de coagulantes y energía. Para obtener tasas de filtración más altas o poder tratar un contenido importante de sólidos se requiere: -Aumentar la porosidad del lecho -Aumentar la profundidad del lecho -Aumentar simultáneamente ambos parámetros.

MATERIAL FILTRANTE En F.D es frecuente el uso de lechos de arena y antracita más profundos y más gruesos que los convencionales para conseguir carreras más largas e incrementar la productividad. Al aumentar la porosidad y la profundidad del lecho se incrementa la capacidad para almacenar sólidos, lo que permite tratar aguas con cargas más elevadas.

CARACTERISTICAS DE F.D DESCENDENTE El agua puede ser coagulada con sales de aluminio o hierro y recibir un polímero como auxiliar de floculación o filtración, o ser coagulada con un polímero catiónico. La unidad de mezcla rápida debe generar pequeños flocos con gran resistencia a las fuerzas de corte durante la filtración. El medio filtrante está constituido por lo general de antracita y arena o solamente de arena uniforme para garantizar una buena penetración de impurezas, garantizando así una mayor duración de carreras. El lavado del medio filtrante debe realizarse con aire y agua.

F.D DESCENDENTE (CONTINUACION) Recomendable para aguas de muy buena calidad y características constantes. Es la más rígida de todas las alternativas. Requiere de recursos humanos muy calificados para su operación y mantenimiento. Puede emplearse en combinación con FIR-CICLO COMPLETO. En verano la planta opera con F.D y en invierno con Ciclo Completo.

F.D DESCENDENTE (CONTINUACION) Es un sistema muy sensible a las variaciones de turbiedad y color por lo que no se debe adoptar como solución tecnológica mientras no se tengan ensayos de laboratorio o planta piloto. Posee un tiempo de retención de unos pocos minutos, por lo que no da margen para reaccionar en caso de emergencia. Ello hace necesario realizar un monitoreo constante a los parámetros de calidad del agua que llega a la planta.

CALIDAD DEL AGUA PARA F.D DESC. TURBIEDAD: < 20 U.N.T todo el tiempo Máximo 50 U.N.T sólo algunos días del año COLOR: < 40 U.C todo el tiempo. CONTAJE DE ALGAS: < 2000/ ml COLIFORMES: < 1000/100 ml de muestra HIERRO Y MANGANESO: entre 2 mg/l y 10 mg/l PH: entre 5.5 y 6.0

CARACTERISTICAS DE F.D ASCENDENTE El agua cruda es coagulada por neutralizacíón de cargas e introducida en la parte inferior de la unidad filtrante. Debido a la dificultad para remover impurezas acumuladas en la capa de grava se hace necesario efectuar descargas de fondo antes de cada lavado. Esta tecnología no es recomendable para tratar aguas que presenten variaciones repentinas de calidad.

CARACTERISTICAS DE F.D ASCENDENTE La eficiencia de estos filtros es mayor que la de los descendentes debido a que el flujo penetra en el lecho filtrante en el sentido decreciente de la granulometria, aprovechándose íntegramente todo el lecho de arena. El crecimiento de la pérdida de carga durante la filtración es menor que en los filtros de flujo descendente, obteniéndose carreras más largas.

CALIDAD DEL AGUA PARA F.D ASCENDENTE COLOR: 90% del tiempo <40 U.C con periodos cortos hasta 60 U.C TURBIEDAD: 90% del tiempo <20 U.N.T 80 % del tiempo <50 U.N.T Hasta 250 U.N.T para periodos cortos. Puede aceptar mayor contenido de algas y coliformes que F.D Descendente.