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Filtración convencional

Los sistemas de filtración tratan el agua pasándola a través de medios granulares (p.ej., arena) que retiran los contaminantes. Su eficacia varía grandemente, pero estos sistemas se pueden utilizar para corregir problemas de turbidez y color, así también como tratamiento para eliminar Giardia y Criptosporidium, bacterias y virus.

La filtración convencional utiliza primero un pretratamiento químico coagulante, tal como sales de hierro o aluminio, las cuales se agregan al agua fuente. Después, se agita la mezcla lentamente para inducir la unión de las partículas pequeñas en suspensión para formar grumos más grandes o “flóculos” más fáciles de retirar.

Estos sistemas utilizan después un paso de sedimentación. En este proceso, las partículas en el agua, incluidos los flóculos creados mediante floculación, se asientan fuera del agua de manera natural por la fuerza de la gravedad. Estos contaminantes se aglutinan en el fondo del sistema como un “fango” que debe ser eliminado periódicamente.

Después de terminar estos procesos, se pasa el agua a través de filtros para que cualesquier partículas restantes se adhieran físicamente y por sí mismas al material de filtro. Las partículas en suspensión son desestabilizadas por el coagulante y por lo tanto se adhieren más fácilmente al material de filtro.

La filtración convencional, al igual que otros sistemas de filtración, produce una mejoría significativa en una amplia diversidad de aguas fuente. Éste se utiliza con mejores resultados en fuentes con flujo constante y niveles bajos de algas — las cuales pueden obstruir los sistemas de filtración.

Los químicos de coagulación deben ser manejados por técnicos expertos para lograr los resultados esperados, por ese motivo es necesario contar con personal capacitado para el manejo de las instalaciones de tratamiento por filtración.

Filtración directa

Los sistemas de filtración tratan el agua pasándola a través de medios granulares (p.ej., arena) que retiran los contaminantes. La eficacia de la filtración varía grandemente, pero estos sistemas se pueden utilizar para corregir problemas de turbidez y color, así también como tratamiento para eliminar Giardia y Criptosporidium, bacterias y virus.

La filtración directa utiliza primero un coagulante químico, como sales de hierro o aluminio, las cuales se agregan al agua fuente. Después, se agita la mezcla lentamente para inducir la unión de las partículas pequeñas en suspensión para formar grumos más grandes o “flóculos” más fáciles de retirar

Después de terminar estos procesos, se pasa el agua fuente a través de filtros para que cualesquier partículas restantes se adhieran por sí mismas al material de filtro. Las partículas en suspensión son desestabilizadas por el coagulante y por lo tanto se adhieren más fácilmente al material de filtro.

Los procesos de filtración convencional utilizan la sedimentación para permitir que los particulados se sedimenten fuera del agua para su eliminación. La filtración directa elimina este paso y permite que el material de filtro mismo realice el trabajo de filtrar los contaminantes.

La filtración directa es un proceso relativamente simple de filtración, y es económicamente atractivo. El sistema produce mejorías significativas en la calidad del agua fuente — pero los mejores resultados se producen en aguas fuente de calidad relativamente alta, con flujos constantes y baja turbidez. Los niveles elevados de algas, en particular, pueden obstruir los sistemas de filtración.

Debido a que todas las partículas se eliminan mediante filtración, la filtración directa no es apta para el tratamiento de aguas con turbidez elevada. Una norma general es que la filtración directa es apropiada para aguas fuente con una turbidez menor que diez ntu.

Los coagulantes químicos deben ser manejados por técnicos expertos para lograr los resultados deseados, por ese motivo es necesario contar con personal capacitado para manejar los sistemas de filtración.

Filtración con tierra diatomácea

La filtración con tierra diatomácea se utiliza para eliminar físicamente los particulados, los cuales son simplemente estraídos del agua fuente. El proceso es eficaz para la eliminación de Giardia, Criptosporidium, algas y, dependiendo del grado, algunas bacterias y virus.

El filtro de este sistema consiste en una torta de tierra diatomácea, una sustancia con la consistencia de harina, es una sustancia como yeso fabricada con restos fosilizados y triturados de formas de vida marina unicelular llamadas diatomeas.

Se hace pasar el agua a través de un sistema de filtros de tierra diatomácea mediante bombas que fuerzan agua presurizada a través de la torta de material desde la admisión de la fuente, o utilizan succión por vacío para extraerla desde el lado de la descarga.

A diferencia de muchas otras formas de filtración, los coagulantes químicos no se utilizan usualmente para mejorar la aglomeración de partículas contaminantes. Debido a esta limitación, la filtración con tierra diatomácea produce mejores resultados en el tratamiento de agua fuente de mayor calidad y que no tenga contaminantes inorgánicos.

La capacidad del proceso se ajusta con facilidad para adecuarla a la de instalaciones de pequeña escala. De hecho, este sistema de filtración fue desarrollado inicialmente durante la Segunda Guerra Mundial cuando el ejército de EE.UU. satisfizo la necesidad de contar con instalaciones portátiles para el tratamiento de agua. Los sistemas de filtración de tierra diatomácea son fáciles de operar y son económicamente atractivos. Estos atributos los convierten en los favoritos para el alivio temporal en tiempos de crisis, y en comunidades con muy pocos recursos económicos para financiar infraestructuras de mayor costo.

Además de filtrar agua, este sistema de filtración es estándar en muchos procesos de fabricación, incluida la fabricación de almíbares, aceites, antibióticos, productos químicos y bebidas alcohólicas.

Filtración lenta con arena

La filtración lenta con arena fue el primer método utilizado por muchas ciudades durante el siglo XIX. Estos filtros puede eliminar eficazmente los microorganismos que causan enfermedades transportadas por agua — incluso protozoos como Giardia y Criptosporidium, al igual que bacterias y virus— una capacidad que se demostró inicialmente con un descenso en los índices de enfermedades en las ciudades europeas que iniciaron a aplicar el tratamiento.

El agua tratada mediante estos sistemas se deja pasar lentamente a través de un lecho de arena de unos dos a cuatro pies (0,6 a 1,2 metros) de profundidad. En ruta, una combinación de procesos físicos y biológicos filtra el agua y elimina los contaminantes.

Después del uso repetido, la arena se vuelve portadora de una multitud de bacterias, algas, protozoos, rotíferos, copépodos, y gusanos acuáticos. Estos microorganismos ayudan al proceso de filtración mediante la eliminación de contaminantes, no obstante que pueden ser afectados por las temperaturas de agua menores que diez grados Celsius. Se dice que la arena que alberga estos organismos está “madura”, y ésta es preferible a la arena limpia o nueva. Puede ser necesario que transcurran varias semanas o meses para madurar la arena, dependiendo del contenido y la temperatura del agua. El proceso eventualmente obstruye el lecho de arena y reduce las velocidades de los flujos hasta el punto en que sea necesario eliminar las obstrucciones, típicamente mediante la inversión del flujo, o “retrolavado”.

Los sistemas de filtración lenta con arena quizá no puedan ser compatibles con el agua clorada porque el cloro puede tener un impacto perjudicial en la colonia microbiológica del filtro. Por lo tanto, el agua a ser desinfectada con cloro puede tratarse en las instalaciones de almacenamiento después de pasar a través del proceso de filtración.

El almacenamiento ayuda también a agregar flexibilidad a los resultados en el agua del sistema. Los sistemas de filtración lenta de arena no tienen capacidad para manejar mayores volúmenes de agua en horas de máxima demanda, ni se los debe hacer funcionar con flujos menores que los óptimos durante los períodos de mínima demanda.

Los sistemas lentos de arena funcionan bien solamente con agua fuente que tiene bajos niveles de turbidez y algas, y sin contaminación de color. Estos sistemas tienen problemas particularmente con altos contenidos de algas o de arcilla — los cuales pueden obstruir los lechos de arena. Por otro lado, el agua rica en nutrientes, puede ayudar en la acción limpiadora de los filtros lentos de arena mediante el refuerzo del componente biológico.

Usualmente, los sistemas lentos de arena son sencillos, requieren muy poco mantenimiento, y tienen costos bajos de operación.

Filtración con bolsa y cartucho

Los sistemas de filtración dan tratamiento al agua al pasarla a través de materiales porosos que eliminan y retienen contaminantes.

Los filtros de bolsa y cartucho son sistemas sencillos y fáciles de operar que usan una bolsa tejida o un cartucho con un filtro de filamento enrollado para restringir físicamente los microbios y sedimentos del agua fuente cuando ésta pasa a través del medio filtrante.

Estos sistemas son eficaces contra quistes de Giardia, pero no son suficientes para eliminar bacterias, virus o productos químicos. Así, éstos son más apropiados para aguas fuente de más alta calidad y aquéllas con limitada turbidez.

La tecnología de bolsa y cartucho se está desarrollando rápidamente y está diseñada para el uso en instalaciones de tratamiento de pequeña escala. Sistemas como éstos ofrecen además facilidad de operación y mantenimiento, y requieren muy poca capacitación técnica para el operador. Los costos son variables dependiendo de qué tan a menudo se deban cambiar los filtros.

Al igual que muchos otros filtros, los cartuchos se contaminan rápidamente con el agua con alto contenido de particulados— así que se recomienda mejor para agua con baja turbidez. De manera alternativa, los “filtros preliminares” que utilizan arena, filtros de malla, cartuchos y otras sustancias para eliminar físicamente los particulados grandes pueden dar tratamiento previo al agua.

Es necesario cambiar más frecuentemente los materiales filtrantes cuando el agua tiene alto contenido de particulados.

Con el uso repetido de los sistemas de bolsa y cartucho, los microbios pueden crecer en los filtros, no obstante que esto se puede corregir con el uso de un desinfectante. Puede ser necesario el uso de desinfectantes si los ensayos de agua revelasen que es necesario eliminar virus en el agua fuente.

Filtración de cerámica

Los filtros de cerámica se han utilizado para el tratamiento de agua durante varios siglos. No obstante que en la actualidad se comercializan para sistemas de tratamiento de agua centralizados, la mayoría de los filtros de cerámica ahora se fabrica para aplicaciones de punto de uso. En los países en vías de desarrollo, éstos se fabrican localmente algunas veces como una microempresa autofinanciada. Típicamente a estos dispositivos se les da la forma de maceta o tazón y se los impregna con diminutas partículas de plata coloidal como desinfectante y para prevenir el crecimiento de bacterias en el filtro. El filtro se asienta en un receptáculo plástico o cerámico de 20 a 30 litros de capacidad con un grifo.

Los ensayos de laboratorio han demostrado que, si se diseñan y producen correctamente, estos dispositivos pueden eliminar o inactivar casi todas las bacterias y parásitos protozoarios. Su eficacia contra los virus es desconocida.

La limpieza y el mantenimiento del filtro es crítica; así que al que igual otros sistemas de bajo costo de aplicación en el punto de uso, éste produce mejores resultados cuando se lo combina con un programa educacional acerca de almacenamiento seguro, limpieza de filtros, y otras prácticas recomendadas.

Las ventajas de los filtros de cerámica son su facilidad de uso, larga vida útil (si no se los quiebra) y bajo costo relativo. Entre las desventajas se incluyen la posible recontaminación del agua almacenada debido a la ausencia de cloro residual y un caudal relativamente bajo de uno a dos litros por hora.

Filtración biológica con arena

Los sistemas lentos de arena han sido adaptados recientemente como sistemas de punto de uso, especialmente en países en vías de desarrollo. En este contexto éstos se conocen generalmente como filtros “biológicos de arena”.

Comúnmente, un filtro biológico de arena tiene la forma de un recipiente de menos de un metro de altura y quizá 30 cm de anchura y de profundidad, rellenado con arena. La capa biológicamente activa, la cual demora de una a dos semanas en desarrollarse completamente, puede conservarse al mantener el nivel del agua por encima de la parte superior de la arena. Al igual que con los filtros lentos de arena, esta capa bioactiva ayuda a filtrar, adsorber, destruir o inactivar patógenos. Usualmente, se coloca una placa porosa encima de la arena para no perturbar la capa bioactiva al agregar el agua. Los usuarios sencillamente vierten agua en la parte superior del aparato, y recolectan el agua tratada al salir por la descarga.

En ensayos de laboratorio y de campo, los filtros biológicos de arena mostraron haber eliminado casi todos los protozoos, y la mayoría de bacterias. Su desempeño con los virus no está bien establecido.

El aparato se puede construir utilizando hormigón — un material disponible comúnmente y relativamente económico. El mantenimiento es muy sencillo, usualmente consiste en agitar la superficie superior de la arena aproximadamente una vez al mes y recolectar manualmente el material en suspensión. El costo de mantenimiento es muy bajo, dado que hay muy pocas o ninguna parte qué reemplazar.

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