FILTRACIN

La filtracin consiste en la remocin departculas suspendidas y coloidales presentesen una suspensin acuosa que escurre a travsde un medio poroso.

En general, la filtracin es la operacin final declarificacin que se realiza en una planta detratamiento de agua y, por consiguiente, es laresponsable principal de la produccin de aguade calidad coincidente con los estndares depotabilidad.

MECANISMOS DE LA FILTRACIN

Como las fuerzas que mantienen a las partculasremovidas de la suspensin adheridas a lassuperficies de los granos del medio filtrante sonactivas para distancias relativamente pequeas(algunos ngstroms), la filtracin usualmente esconsiderada como el resultado de dosmecanismos distintos pero complementariostransporte y adherencia.

El transporte de partculas es un fenmenofsico e hidrulico, afectado principalmente porlos parmetros que gobiernan la transferenciade masas. La adherencia entre partculas ygranos es bsicamente un fenmeno de accinsuperficial, que es influenciado por parmetrosfsicos y qumicos.

Los mecanismos que pueden realizar transporteson los siguientes:a) cernido;b) sedimentacin;c) intercepcin;d) difusin;e) impacto inercial;f) accin hidrodinmica, yg) mecanismos de transporte combinados.Los mecanismos de adherencia son lossiguientes:a) fuerzas de Van der Waals;b) fuerzas electroqumicas;c) puente qumico.

Es indudable que no todos necesariamentetienen que actuar al mismo tiempo y que, enalgunos casos, la contribucin de uno o variosde ellos para retener el material suspendido esquizs desdeable.Pero hay que tener en cuenta que dada lacomplejidad del fenmeno, ms de unmecanismo deber entrar en accin paratransportar los diferentes tamaos de partculashasta la superficie de los granos del mediofiltrante y adherirlas

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FILTRACIN

La eficiencia de la filtracin est relacionada conlas caractersticas de la suspensin, del mediofiltrante, de la hidrulica de la filtracin y lacalidad del efluente.

Caractersticas de la suspensinDe modo general, la eficiencia de remocin departculas suspendidas en un medio filtrante estrelacionada con las siguientes caractersticas de lasuspensin:a) tipo de partculas suspendidas;b) tamao de partculas suspendidas;c) densidad de partculas suspendidas;d) resistencia o dureza de las partculassuspendidas (flculos);e) temperatura del agua por filtrar;g) potencial zeta de la suspensin; yh) pH del afluente.

Tipos de partculas suspendidasLa filtracin de flculos que no sedimentan enuna planta de ablandamiento difieresustancialmente del caso en que se tienenflculos provenientes de un pretratamiento conun coagulante de una sal de hierro o aluminio.Por otro lado, el tipo de partculas primariaspresentes en el agua cruda influye en laeficiencia de la filtracin.

Tamao de las partculas suspendidasExiste un tamao crtico de partculassuspendidas, del orden de 1 m, el cual generamenos oportunidad de contacto entre lapartcula suspendida y el grano del mediofiltrante. Este hecho se puede observar desde elprincipio, cuando el medio filtrante est limpio,hasta el final de la carrera de filtracin.

Densidad de las partculas suspendidas

Cuanto mayor sea la densidad de las partculassuspendidas, mayor ser la eficiencia de remocinde las partculas de tamao superior al tamaocrtico, mencionado anteriormente.

Resistencia o dureza de los flculosLa dureza de los flculos es otro factor importanteen la filtracin rpida, pues los flculos dbilestienden a fragmentarse y penetrar fcilmente en elinterior del medio filtrante, lo que favorece eltraspaso final de la turbiedad lmite, mientras quelos flculos duros o resistentes no se fragmentanfcilmente, pero producen una prdida de cargamayor.

Temperatura del agua por filtrarEn general, el aumento de temperatura conducea una eficiencia mayor, pues se tiene unaumento de energa termodinmica en laspartculas del agua y, consecuentemente, ladifusin se vuelve un mecanismo importantecuando se tienen partculas suspendidasmenores de un micrmetro.

Concentracin de partculas suspendidas en elafluenteCuando el medio filtrante se encuentra limpio, laeficiencia de remocin depende de la concentracinde partculas suspendidas en el afluente.Despus de algn tiempo de filtracin, la eficienciade remocin aumenta con el aumento de laconcentracin de las partculas suspendidas en elafluente, pues las partculas retenidas hacen decolectoras de otras partculas suspendidas.

pH del afluenteEl pH influye en la capacidad de intercambio inicoentre las partculas suspendidas y los granos delmedio filtrante. Para valores de pH inferiores a 7,0,disminuye el intercambio de cationes y aumenta elintercambio de aniones sobre las superficiespositivas; mientras que, para valores de pHsuperiores a 7,0, se produce un aumento en elintercambio de cationes y una disminucin en elintercambio de aniones sobre las superficiesnegativas.

Caractersticas del medio filtranteEntre las caractersticas del medio filtrante queinfluyen en la filtracin,destacan:a) tipo del medio filtrante;b) caractersticas granulomtricas del materialfiltrante;c) peso especfico del material filtrante; yd) espesor de la capa filtrante.

Tipo del medio filtranteEl medio filtrante debe seleccionarse de acuerdocon la calidad que se desea para el agua filtrada.Debe tenerse en cuenta la duracin de la carrera defiltracin (capacidad de retencin) y la facilidad delavado. Un medio filtrante ideal es aquel degranulometra determinada y cierto pesoespecfico, que requiere una cantidad mnima deagua para ser lavado de manera eficiente y que escapaz de remover la mayor cantidad posible departculas suspendidas, para producir un efluentede buena calidad.

Caractersticas granulomtricas del materialfiltranteLos materiales filtrantes deben ser claramenteespecificados, de manera que no quede dudaalguna sobre su granulometra.

El peso especfico del material filtranteEl peso especfico (Pe) del material es igual alpeso de los granos dividido por el volumenefectivo que ocupan los granos.

El espesor de la capa filtranteEn una planta de tratamiento de agua con filtros dedos o ms capas, es relativamente difcil fijar unespesor de medio filtrante para el cual los filtrosfuncionen constantemente en condiciones ideales,porque la calidad del afluente varaconsiderablemente durante el ao.

TIPOS DE UNIDADES DE FILTRACINClasificacinLos sistemas de filtracin pueden ser clasificadosteniendo en cuenta los siguientes parmetros: ellecho filtrante, el sentido del flujo durante lafiltracin, la forma de aplicar la carga de aguasobre el medio filtrante y la forma de controloperacional.

Cuadro . Clasificacin de los filtros rpidos

Filtracin por gravedadLa filtracin rpida, realizada por gravedad,usualmente se emplea en las plantas detratamiento para fines de abastecimiento pblico.El factor econmico es la variable que define supreferencia de uso. Estas unidades pueden ser deflujo ascendente (filtro ruso) y ser operadas contasa de filtracin constante o declinante.Cuando es de flujo descendente, la filtracin rpidapuede realizarse con tasa declinante o constante enfiltros de lecho nico de arena o de lechosmltiples.

Figura . Esquema de un filtro de flujo ascendente ytasa constante

Figura . Esquema de un filtro Bi-Flow