SISTEMA DE FILTRACION DE AGUA POTABLE

SISTEMA DE FILTRACION DE AGUA POTABLE

INTEGRANTES: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.

BAZALAR MONTOYA Jaqueline Elizabeth DIAZ COTRINA Wilson Anthony FALCÓN ZÚÑIGA Marlo JACHA VALDERRAMA Luciano Jacob MORALES RAMIREZ Delvis David ROQUE FLORES Efrain TOLEDO ZAPANA Jonathan SALAZ VELASQUEZ Jimmy Jesús SANCHEZ OBREGÓN Augusto Omar

HUACHO-2017

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SISTEMA DE FILTRACION DE AGUA POTABLE

1.

INTRODUCCION: .................................................................................................. 5

2.

DEFINICION: ......................................................................................................... 6

3.

TIPOS DE FILTRACION: ....................................................................................... 6

3.1.

FILTRACIÓN LENTA DE ARENA (FLA)............................................................. 6

3.1.1.

CONCEPTO ................................................................................................... 6

a)

CAJA DE FILTRACIÓN Y SU ESTRUCTURA DE ENTRADA: .............................. 7

b)

LECHO FILTRANTE: ............................................................................................. 8

c)

SISTEMA DE DRENAJE, QUE INCLUYE LECHO DE SOPORTE Y CÁMARA DE

SALIDA: ........................................................................................................................ 9 d)

CAPA DE AGUA SOBRENADANTE: ..................................................................... 9

3.1.2.

CONJUNTO BÁSICOS DE UN FILTRO LENTO DE ARENA (FLA) CON

CONTROL A LA ENTRADA:......................................................................................... 9 3.1.3.

CONSIDERACIONES DE FILTRO LENTO DE ARENA (FLA): ..................... 10

3.1.4.

DIMENSIONAMIENTO DE FILTRO LENTO DE ARENA (FLA): ................... 11

3.1.5.

DISPOSITIVOS DE REGULACION DE FILTRO ........................................... 13

3.1.6.

CRITERIOS PARA EL DISEÑO DE UN FILTRO LENTO ............................. 13

3.1.7.

RECOMENDACIONES PARA EL DISEÑO POR CADA COMPONENTE DEL

FILTRO LENTO .......................................................................................................... 14 3.1.8.

FORMULAS UTILIZADAS EN EL DISEÑO DEL FILTRO LENTO ................ 16

3.1.9.

EJEMPLO DE APLICACIÓN ....................................................................... 17

3.2.

FILTRACION RAPIDA...................................................................................... 20

3.2.1.

CONCEPTO ................................................................................................. 20

3.2.2.

APLICACIONES DE LA FILTRACIÓN RÁPIDA: ........................................... 21

3.2.3.

TIPOS DE FILTROS RAPIDOS .................................................................... 23

3.2.3.1.

FILTROS DE PRESION ............................................................................ 23

3.2.3.2.

FILTRO DE FLUJO ASCENDENTE .......................................................... 24

3.2.3.3.

FILTRO DE MEDIOS MULTIPLES ............................................................ 24

3.2.4.

ASPECTOS TECNICOS ............................................................................... 25

3.2.5.

OPERACIÓN Y CONTROL DEL FILTRO RAPIDO....................................... 26

3.2.5.1.

OPERACIÓN ............................................................................................ 26

3.2.5.2.

CONTROL ................................................................................................ 27

3.2.6.

FILTRACION A RITMO ASCENDENTE ....................................................... 30

3.2.7.

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO .................................................... 31

3.2.8.

ARREGLOS PARA EL RETRO LAVADO: .................................................... 31

3.2.9.

CONSTRUCCION ........................................................................................ 39 3

3.2.10.

FILTRACIÓN RÁPIDA APLICADA A PEQUEÑAS COMUNIDADES ......... 41

3.2.11.

FILTRACION GRUESA ............................................................................. 43

3.3.

FILTROS BIOLOGO......................................................................................... 45

3.3.1 PROCESO DE RECOLECCIÓN..................................................................... 45 3.3.2 PROCESO DE TRATAMIENTO ..................................................................... 45 3.3.3 PROCESO DE DISPOSICIÓN FINAL ............................................................ 46 3.3.4 EL FILTRO BIOLÓGICO ................................................................................ 47 3.3.5 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES ............................. 47 3.3.5.1 PRETRATAMIENTO ................................................................................ 47 3.3.5.2 TRATAMIENTO PRIMARIO ..................................................................... 47 3.3.5.3 TRATAMIENTO SECUENDARIO ............................................................ 47 3.3.6PROCESOS BIOLÓGICOS DE DEPURACIÓN AEROBIA .............................. 48 3.3.7 REACCIONES DE OXIDACIÓN Y RESPIRACIÓN ENDÓGENA ................... 49 3.3.8 FACTORES QUE INTERVIENEN EN LA OXIDACIÓN BIOLÓGICA .............. 49 3.3.9 EL PROCESO DE FANGOS ACTIVADOS ..................................................... 50 3.3.10 SISTEMAS ANAEROBIOS ........................................................................... 50 3.3.11 RESPIRACIÓN ANAERÓBICA..................................................................... 51 3.3.12 FERMENTACION ......................................................................................... 52 3.3.13 DIGESTIÓN ANAEROBIA ............................................................................ 52 3.3.14 TRATAMIENTO ANAEROBIO ...................................................................... 53 3.3.15 SULFATO REDUCCIÓN .............................................................................. 54 3.3.16 DESNITRIFICACIÓN.................................................................................... 54 3.4 FILTROS PERCOLADORES ................................................................................ 55 3.4.1 CARACTERÍSTICAS DEL FILTRO PERCOLADOR ....................................... 55 3.4.2 TIPOS DE FILTROS PERCOLADORES ........................................................ 57 3.4.2.1 FILTROS DE BAJA CARGA: ................................................................... 57 3.4.2.2 FILTROS DE ALTA CARGA: ................................................................... 57 3.4.2.3 FILTROS PERCOLADORES CONVENCIONALES O DE TASA BAJA: ... 58 3.4.2.4 FILTROS DE TASA INTERMEDIA: .......................................................... 58 3.4.2.5 FILTROS DE TASA ALTA: ....................................................................... 59 3.4.2.6 FILTROS DE TASA SUPER ALTA:.......................................................... 59 3.5 SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN ........................................................................... 63 3.6 MEDIOS FILTRANTES ......................................................................................... 63 3.6.1 DRENAJE INFERIOR..................................................................................... 64 3.6.2 VENTILACIÓN ............................................................................................... 64 3.6.3 TANQUES DE SEDIMENTACIÓN.................................................................. 65

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1. INTRODUCCION:

El Filtro es un sistema para obtener agua de una característica transparente. Esto es dado que opera sobre una señal o señales de entrada en una forma predeterminada. Los filtros en general se consideran parte del estudio de circuitos, redes o sistemas lineales. Los cuales están compuestos de una combinación de resistencia, inductores y condensadores. Es posible obtener una gran variedad de características de transferencia utilizando estos elementos, a menudo se requieren gran cantidad de componentes. Esto conduce a buscar alternativas a filtros activos. Un filtro es un circuito que se ha diseñado para pasa una banda de frecuencias especificadas. Mientras se atenúa todas las señales fuera de esa banda. Los circuitos que se utilizan para el filtrado pueden se activos o pasivos. Los circuitos de filtrado pasivo contienen solamente resistencias, inductores y condensadores. Los circuitos de filtrados activos, son los que emplean transistores, inductores y condensadores. Los inductores a no se utilizan a menudo en los filtros activos, debido a que son voluminosos, costosos y tienen grandes componentes resistentes internos.

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2. DEFINICION:

El filtro es un tratamiento secundario y es uno de los tantos procesos de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR) que viene precediendo al pre-filtro y es el encargado al igual que sus mecanismos anteriores de brindar, como su propio nombre lo dice, un proceso de filtración a las aguas residuales servidas a una comunidad u otra entidad que tenga la necesidad de tratar sus aguas residuales. Los límites permisibles para la cantidad de couliformes contenidos en las aguas a tratar se verán con el avance de este capítulo dependiendo del tipo de filtración de la cual estemos hablando. A continuación le mostramos los tipos de filtración más usados en la actualidad. 3. TIPOS DE FILTRACION: 3.1.

FILTRACIÓN LENTA DE ARENA (FLA)

3.1.1. CONCEPTO La filtración lenta es uno de los procesos de tratamiento de agua más efectivos, simples y económicos. Es apropiado para áreas rurales. Su diseño sencillo facilita el uso de materiales y mano de obra locales. Requiere poco o ningún equipo especial. Este proceso difiere de la filtración rápida en arena, en su naturaleza biológica, su alta eficiencia y su facilidad de operación y mantenimiento para pequeñas comunidades. Al filtrarse el agua por este sistema se mejora considerablemente su calidad al eliminarse

la

turbiedad

y

reducirse

considerablemente

el

número

de

microorganismos (bacterias, virus.). Debido al percolación del agua a través movimiento lento del agua y al alto tiempo de retención, este proceso se asemeja a la del subsuelo.

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El tratamiento del agua en una unidad de FLA es el producto de un conjunto de mecanismos de naturaleza biológica y física, los cuales interactúan de manera compleja para mejorar la calidad microbiológica del agua. La estructura de ingreso consiste en una cámara de distribución con vertederos rectangulares para distribuir el caudal uniformemente a todas las unidades del sistema y válvula de limpieza. Si no se han considerado unidades previas para acondicionar la calidad del agua, en esta cámara se incluirá el sistema de ajuste y medición de caudal, consistente en una válvula y un vertedero triangular. Las cajas de los filtros deberán ser, por lo menos, dos y estarán compuestas de un sistema de drenaje, con un lecho de arena fina, colocado sobre una capa de grava que constituye el soporte de la arena la cual, a su vez, se encuentra sobre un sistema de tuberías perforadas que recolectan el agua filtrada. El flujo es descendente, con una velocidad de filtración muy baja que puede ser controlada preferiblemente al ingreso del tanque. La estructura de salida es común a dos unidades y comprende un vertedero de control de nivel máximo de operación, una caja de desagüe, dos cámaras de salida cada una con un vertedero de control de nivel mínimo, una válvula para comunicar la cámara de salida con la de desagüe, una válvula para intercomunicar

las

cámaras

de salida, una cámara de reunión del efluente y dos válvulas para eliminar el efluente inicial a) CAJA DE FILTRACIÓN Y SU ESTRUCTURA DE ENTRADA: La caja del filtro posee un área superficial condicionada por el caudal a tratar, la velocidad de filtración y el número de filtros especificados para operar en paralelo. Se recomiendan áreas de filtración máxima por módulo de 100 m2 para facilitar las labores manuales de operación y mantenimiento el filtro.

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La estructura consta de un vertedor de excesos, canales o conductos para distribución, dispositivos para medición y control de flujo, cámara de entrada y ventana de acceso al filtro propiamente dicho.

b) LECHO FILTRANTE: Una unidad de filtración lenta en arena consta generalmente de los siguientes elementos: El medio filtrante debe estar compuesto por granos de arena duros y redondeados, libres de arcilla y materia orgánica. La arena no debe contener más de 2% de carbonato de calcio y magnesio. Para el lecho filtrante se recomienda la siguiente granulometría y espesor de capas: Criterios de Diseño Altura de arena (m) 

Inicial



Mínima

Diámetro efectivo (mm) Coeficiente de Uniformidad

Valores Recomendados 1.00 0.50 0.15 - 0.35 0.7

• Los rendimientos de depuración se ven mejorados por la recirculación, además de obtener las siguientes ventajas añadidas: • Realiza una autolimpieza de filtro. • Siembra las aguas decantadas. • Diluye las aguas con fuerte carga orgánica en caso de lechos de fuerte carga. • Recirculación necesaria. • Carga hidráulica tal que con ella se produce la homogeneización de la flora bacteriana en los distintos niveles. • Auto limpieza del material, subsistiendo sobre el mismo una película activa • No se produce degradación de la materia celular formada • No se produce mineralización (estabilización), precisando así un clarificador para recoger las materias depositadas y enviarlas al tratamiento de fangos. En caso de lechos de baja carga. • No existe auto lavado. • Fango tiende a acumularse en el seno de la masa del lecho. • Limitación del engrosamiento excesivo de la película por acción de los organismos predadores y respiración endógena bacteriana. 60

• Mineralización (estabilización) de fangos. • Posible vertido al emisario sin clarificación final, siempre que se admitan vertidos periódicos de fangos estabilizados, o bien se pasan por el clarificador para posteriormente ser desecados. • Relleno. • Los mayores tamaños disminuyen el rendimiento, aunque también el riesgo de obstrucciones. En casos de lechos con relleno tradicional, la granulometría debe ser de 40 a 80 mm • El material debe ser resistente, sobre todo si hay heladas • No se debe emplear piedra caliza sin someterla a ensayo de solidez con sulfato sódico. • Los filtros con relleno plástico son adecuados para alta carga. No suelen necesitar recirculación, como los de relleno tradicional y la estabilización suele ser buena aunque normalmente no es completa, por lo que se debe terminar de estabilizar los fangos producidos CONSTRUCCIÓN DE FILTROS • Lecho de filtros entre 1,50 y 3 metros de altura • Una altura menor a 1,5 m provoca el peligro de que el líquido residual crudo atraviese la capa sin depurarse • Los filtros suelen ser de forma circular • Los filtros de baja carga se suelen construir para poder ser inundados por partes o totalmente con funciones de limpieza. • Los filtros están normalmente a la intemperie. El funcionamiento del filtro depende del tiro natural que se deje desde la parte inferior de la salida a la parte superior y no es necesario, normalmente, el tiro forzado.

DISTRIBUCIÓN DEL CAUDAL • Depende de la construcción del filtro y de las boquillas que se utilicen • Generalmente se usan filtros circulares con brazos giratorios (entre 2 y 4) • El giro de los brazos se efectúa gracias a la carga hidráulica del agua a filtrar y la pérdida de carga puede oscilar de 45 a 75 cm • Las salidas de líquido suelen estar entre 15 y 20 cm sobre el lecho filtrante

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Esquema de un filtro percolador.

Distribución de los Filtros Percoladores

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3.5 SISTEMAS DE DISTRIBUCIÓN El distribuidor rotativo en filtro percolador se ha convertido en un elemento estándar del proceso por su fiabilidad y facilidad en el mantenimiento. Este consiste en dos o más brazos montados sobre un pivote en el centro del filtro que giran en el plano horizontal, los brazos son huecos y tiene boquillas por las que se descarga residual sobre el lecho del filtro, el distribuidor puede ser impulsado por un motor eléctrico o por la reacción dinámica del agua residual que descarga por las boquillas. La velocidad de giro variará con el caudal en la unidad accionada por reacción, pero deberá ser del orden de una vuelta cada 10min, o menor en un distribuidor de dos brazos, la distancia entre el fondo del brazo del distribuidor y la parte superior del lecho deberá ser de 15 – 22cm, esto permitirá que le agua residual salga de las boquillas, se extienda y cubra de forma uniforme todo el lecho. Las características más importantes que se debe tener en cuenta al elegir un distribuido son:

·

Robustez de construcción.

·

Facilidad de limpieza.

·

Capacidad de manejar grandes variaciones de caudal manteniendo la adecuada

velocidad de giro. ·

Resistencia a la corrosión.

Se puede usar tanques de alimentación de operación intermitente o recirculación para así asegurar que el caudal mínimo será suficiente para hacer girar el distribuidor y descargar el agua residual por las boquillas, puede instalarse distribuidores de 4 brazos con sistemas de vertedero que limita el caudal a dos brazos durante dos caudales mínimos. Una de las características más importantes de un medio filtrante es su resistencia y durabilidad, esta última puede determinarse mediante un ensayo de sulfato de sodio el que se usa para probar la consistencia de los agregados de hormigón. Medios sintéticos para el tratamiento de residuos industriales fuertes se han utilizado con éxito recientemente, estos consisten en láminas de plástico entrelazadas dispuestos como un panal de miel para producir unos medios sumamente porosos y antiobstrucción, este tipo de medio filtrante puede ajustarse a cualquier configuración de filtro, se pueden construir filtros de hasta 6m de profundidad. La elevada capacidad hidráulica y resistencia a obstrucciones de estos medios sintéticos se aprovechan mejor en un filtro de alta carga. 3.6 MEDIOS FILTRANTES

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El sistema de recogida recibe el agua residual filtrada y los sólidos descargado del medio filtrante y los lleva a un conducto que se prolonga hasta el tanque de sedimentación final, el sistema está compuesto de la solera del filtro del canal de recogida y de los drenes inferiores. Los drenes inferiores están compuestos de bloques de arcilla vitrificada, con las partes superiores granuladas que admiten agua residual y soportan el medio filtrante, el cuerpo del bloque consta de dos o tres canales con las partes inferiores curvadas, las que forman los canales de drenaje inferior cuando se extienden de lado a lado y cubren toda la solera del filtro. 3.6.1 DRENAJE INFERIOR

3.6.2 VENTILACIÓN La ventilación normal tiene lugar por gravedad dentro del filtro, al existir generalmente una diferencia de temperatura entre el agua residual y el medio ambiente habrá un proceso de intercambio de caloro dentro del lecho del filtro, el cambio de temperatura del aire dentro del filtro provoca un cambio de densidad y así se establece una corriente de convección, la dirección del flujo depende de las temperaturas relativas del aire y del agua residual, si la temperatura del aire es mayor que la del agua residual el flujo de 64

aire a través del filtro será descendente, si el aire está más frío que le agua, el flujo de aire

será

ascendente.

Los filtros se diseñan de tal forma que todo el medio filtrante pueda inundarse con agua residual y, a continuación, desaguarse sin provocar rebosamiento. La inundación es un método eficaz de lavar el filtro, corregir el estancamiento y controlar la acumulación de las larvas de moscas en el filtro.

3.6.3 TANQUES DE SEDIMENTACIÓN Su función es producir un efluente clarificado, todo el fango existente en los tanques de sedimentación de los filtro percoladores es extraído y enviado a las instalaciones de tratamientos de fangos, en el diseño de estos tanques la carga de superficie se basa en le caudal de planta más el de recirculación menos el flujo de sólidos hacia el fondo del tanque, el que con frecuencia es ignorado, la carga superficial a caudal punta no debe exceder los 48m3/día*m2.

Ventajas 1.

Que permiten profundidades del relleno hasta de 12 m

2.

Que se puede llegar a cargas hidráulicas elevadas hasta 2,8 · 10-3 m3/s ·m2

3.

Tienen superficies específicas de hasta 220 m2/m3 de volumen total

4.

Existe un riesgo menor de quedar obstruidos por las aguas residuales que

arrastran cantidades importantes de sólidos en suspensión 5.

Debido a su peso ligero requieren una estructura de soporte más barata.

Desventajas 1.

Precio comparativamente elevado.

2.

Resultan inadecuados para obtener rendimientos en el tratamiento de las aguas

residuales relativamente importante al compararlos con los que se consiguen con los métodos normales.

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