Filtración rápida de arena
En las zonas urbanas, la aplicación de filtro de arena lento ocupa demasiado espacio. Por lo tanto, la filtración rápida de arena se ha convertido en el método de filtración más común para el tratamiento de los suministros municipales de agua.
La tasa de filtración típica de un filtro rápido de arena es de 5 m/h, en comparación con 0.15 m/h en los filtros lentos de arena.
El área requerida para la filtración de arena se puede calcular utilizando la siguiente ecuación:
A = Q / V
Dónde:
A – el área del filtro en metros cuadrados (m2)
Q – el caudal de entrada de agua (m3/h)
V – la velocidad de filtración (m/h)
Se puede usar esta ecuación para comparar el área de filtración requerida para la filtración lenta de arena y la filtración rápida de arena:
Asumiendo un requerimiento de suministro de agua de 24,000 m3/día
El área requerida para la filtración lenta de arena:
A = Q / V = (1,000 m3/h) / (0.15 m/h) = 6,666 m2
El área requerida para la filtración rápida de arena:
A = Q / V = (1,000 m3 / h) / (5 m / h) = solo 200 m2
La filtración rápida de arena es un proceso bastante complejo: es exigente y costoso en el diseño y la operación y requiere personal bien capacitado para el monitoreo, operación y mantenimiento.
La filtración rápida en arena puede proporcionar agua potable segura solo en combinación con medidas previas y posteriores al tratamiento. Por lo general, se requiere un proceso de prefiltración de coagulación-floculación, así como un proceso de desinfección posterior a la filtración.
En la filtración rápida de arena, la filtración se produce debido a la profundidad del filtro, donde los mecanismos principales que actúan en el proceso de filtración son el cernido, la sedimentación y la adsorción.
TIPOS DE FILTROS RÁPIDOS DE ARENA
Filtros de gravedad
La filtración se realiza en tanques abiertos, generalmente hechos de cemento. Este tipo de filtros funcionan con presión atmosférica.
La tasa de filtración es entre 4 y 8 m/h.
Filtro de arena rápido por gravedad
Filtros de presión
En los filtros de presión, el lecho filtrante está encerrado en un recipiente de presión, generalmente un tanque de acero, y los filtros funcionan bajo una presión que es más alta que la presión atmosférica.
La tasa de filtración es de entre 5 y 25 m/h.
Tipos de lechos filtrantes utilizados en la filtración rápida de arena
Los filtros de arena rápidos se pueden clasificar según el tipo de lecho filtrante que contienen:
Monocapa: Arena (fina o gruesa) o antracita.
Medios duales: generalmente arena y antracita.
Multicapa: generalmente granate, arena y antracita.
|
Medio filtrante |
Coeficiente de uniformidad | Tamaño efectivo | Densidad |
Profundidad de capa en el filtro |
|
Antracita |
<1,7 | 0,6 – 1,6 mm | >1,4 | 0.4 – 0.6 m |
|
Arena |
<1,7 |
0,35 – 0,65 mm |
>2,5 |
0.15 – 0.2 m |
| Granate | <2,2 | 0,18 – 0,60 mm | >3,8 |
0.05 – 0.075 m |
Debido a sus diferentes gravedades, los diferentes materiales siempre se reorganizan en el mismo orden, incluso después de retrolavar el filtro, donde la capa del material más pesado, pero más fino siempre está en la parte inferior. Esto permite una mayor capacidad para retener impurezas.
Ejemplo de un diseño básico de filtración rápida de arena.
Un municipio desea instalar filtros rápidos de arena.
La tasa de filtración de diseño es de 5 m/h.
El caudal de diseño del filtro es de 1.260 m3/h.
Superficie máxima requerida por filtro: 50 m2.
- Diseñar el tamaño del filtro y número de filtros necesarios.
- Calcular la tasa de filtración actual.
Solución
A = Q /(a*V), donde “a” es la relación entre el número de horas de operación por día dividido entre 24 horas.
A /n = 50 m2, Q = 1260 m3 / h, V = 5 m/h
n – número de filtros.
A = 274.9 m2
A/n = 50 m2 -> n = 274.9 / 50 = 5.4
Por lo tanto, se deben seleccionar 6 filtros, 274.9 / 6 = 45.8 m2 cada uno
Se pueden seleccionar dimensiones de filtro de 7X7, 7X6.6, etc.
Si se selecciona 7X7, entonces: A = 294 m2 (49X6)
Y la tasa de filtración actual será:
V = Q / (a * V) = 1260 / [(22/24) * 294] = 4,6 m/h
RETROLAVADO DE FILTROS DE ARENA RÁPIDOS
Los filtros rápidos de arena requieren lavados frecuentes. Cuando se lava el filtro, el agua limpia se empuja hacia arriba, expandiendo ligeramente el lecho filtrante y elimina las impurezas acumuladas. Este proceso se llama retrolavado.
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