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Dentro de las tecnologías seleccionadas en el proyecto de grado “EVALUACIÓN DE LAS CONFIGURACIONES DE SISTEMAS DE SUMINISTRO DE AGUA POTABLE EN CONDICIONES DE EMERGENCIA PARA LA SABANA DE BOGOTÁ” están: Filtración sobre arena, filtración bicapa/tricapa, filtración CAG, filtración biológica, desinfección final (Miranda & Villamil, 2010).

Dentro de estas tecnologías, cuatro de ellas: Filtración sobre arena, Filtración Bicapa/tricapa, Filtración CAG y filtración Biológica tienen una alta relación con los filtros lentos de arena y los filtros multimedia implementados en el Tolima.

Los filtros de arena

Por su simplicidad y economía son una herramienta de gran utilidad en el tratamiento de agua. Su aplicación según registros médicos encontrados podría datar del 2000 A.C, donde se menciona el uso de arena y grava en procesos de purificación del agua (Zuñiga, 2009). En la actualidad la filtración con arena hace parte del sistema de tratamiento de agua en grandes urbes a nivel mundial como Londres y Ámsterdam (Graham, 1988).

Filtros lentos de arena

En sistemas de emergencia, la aplicación de filtros lentos de arena presenta un claro inconveniente en relación con el tiempo de maduración que estos requieren para que los procesos físicos, biológicos y bioquímicos en ellos alcancen su máximo desempeño y estabilidad. En situaciones de emergencia, la implementación de sistemas que tengan un menor tiempo de maduración o no requieran de uno, y además una mayor tasa de filtración es apropiada. No obstante, los sistemas actuales disponibles de filtración granular, distintos a la filtración lenta con arena, representan un mayor costo y complejidad en cuanto a pretratamiento, condiciones de operación y periodos de mantenimiento. Su aplicación en sistemas de emergencia no representa problema si se cuenta con los recursos y personal capacitado para operarlo.

Tabla 18. Parámetros de operación de los diferentes tipos de filtros granulares

Filtro lento de arena Filtro rápido Filtro precapa

Tasa de filtración 0,05 - 0,2 m/h 5,0 - 15,0 m/h 1,3 - 5,0 m/h

Diámetro del medio 0,3 - 0,45 mm 0,5 - 1,2 mm 4 - 30 um

Profundidad del lecho 0,9 - 1,5 m 0,6 - 1,8 m 2 - 5 mm

Longitud de la corrida 1 - 6 meses 1 - 4 días 6 h - 30 días

Periodo de maduración Varios días 15 min - 2 h Ninguno

Pre-tratamiento Ninguno Coagulación Ninguno

Mecanismo de tratamiento

Cribado, act.

Biológica Filtración profunda Cribado

Método de regeneración Raspado Retrolavado Reemplazo

Turbiedad máxima del

afluente 10 - 50 NTU Ilimitado con trat. 10 NTU

Fuente: (MWH, 2005), (Zuñiga, 2009)

Filtros rápidos

A diferencia de los filtros lentos de arena manejan una tasa de filtración mucho mayor (ver tabla 18), lo cual sería una ventaja ante una mayor demanda de agua, sin embargo, en los filtros rápidos es común encontrar un pretratamiento con coagulante para mejorar la remoción de sólidos, lo cual requeriría de una etapa previa en donde el coagulante sea mezclado con el agua, personal capacitado para la adición del coagulante y tener en cuenta el costo del coagulante en el proceso. Según la Tabla 18, Los filtros rápidos tienen una longitud de corrida que puede variar de 1 a 4 días, a diferencia de los filtros lentos en donde esta puede tomar entre 1 y 6 meses.

Los filtros precapa

Utilizan vacio debido a la cabeza requerida para llevar a cabo la filtración, por lo cual necesitan de servicios. Estos son efectivos en la remoción de sólidos en suspensión de soluciones que requieran un alto grado de pureza y sólidos de naturaleza pegajosa (separación de almidón) que son propensos a tapar medios filtrantes de otro tipo de tecnologías (Bas Ingeniería, 2010). El método de regeneración empleado es el reemplazo, inconveniente para la economía del proceso. Actualmente su uso está más enfocado hacia el sector industrial.

Filtros bicapa/tricapa

Son filtros multimedia en donde la presión de operación del filtro estará determinada por las características de los elementos filtrantes, a menor tamaño de partícula se presentara una mayor resistencia del medio al paso del agua por lo cual se necesitara de una mayor cabeza. Existen filtros que trabajan a presión atmosférica, como los empleados en las PTAPRU del Tolima. La ventaja de estos sistemas múltiples sobre los sistemas monocapa es que aumentan la duración de las corridas. En estos sistemas al igual que en los filtros lentos de arena se presenta actividad microbiológica. Un ejemplo claro de un sistema comercial enfocado a poblaciones carentes de acueducto es HydrAid, desarrollado por Cascade Engineering y Windquest group.

Figura 18, Filtros monocapa, bicapa y multicapa.

Fuente: http://www.hidroglobal.com/libreria/Manual%20Filtraci%F3n%20Arena.pdf Carbón activado granular

En este proceso al igual que en la filtración lenta con arena, los filtros bicapa y tricapa, se presenta actividad microbiológica que degrada contaminantes químicos presentes en el

agua. En adición a esto, la porosidad del medio permite la retención de sustancias que presenten afinidad con la superficie del material y las partículas adheridas a este. Es un proceso de gran utilidad en la remoción de pesticidas y otros compuestos orgánicos, pero no se recomienda la filtración de aguas con contenidos de cloro debido a la posible formación de Trihalometanos, dada la presencia de materia orgánica presente sobre la superficie del material (Lin, Chen, & Wang, 2004). La filtración con carbón activado granular puede hacer parte de un sistema de filtración multimedia, aunque la independencia del sistema se recomienda para facilidades en el proceso de regeneración.

Filtración Biológica

Se distingue de otros métodos de filtración debido a que los microorganismos están adheridos al material de cama a medida que el afluente a tratar pasa a través de este (Cohen, 2001). Un ejemplo de filtración biológica donde los microorganismos no están adheridos al material de cama son los lodos activados. La ventaja que representa la adhesión de los microorganismos al lecho filtrante es que no es necesario que exista un reciclo del efluente al sistema, ni una clarificación final (Hidakaa & Tsunoa, 2004 ). Este proceso se da en las tecnologías de filtración lenta con arena, los filtros bicapa/tricapa y la filtración por carbón activado. Esta es una herramienta que emula los mecanismos de depuración biológicos presentes en la naturaleza en un medio diseñado para favorecer dichos procesos.

Desinfección Final

Los sistemas de tratamiento de aguas mencionados anteriormente presentan en la mayoría de los casos un remanente de microorganismos en el efluente. Para cumplir con las normas establecidas por el gobierno dados unos parámetros establecidos para la evaluación de las características microbiológicas del agua (0 UFC/100 cm3 coliformes totales, 0 UFC/100 cm3 E. coli), es necesario llevar a cabo una desinfección final. Las tecnologías de desinfección final que se evaluaron para el sistema de emergencia son: lámparas UV, cloración, ozonizadores y microfiltros. De estas tecnologías, la más apropiada para las

PTAPRU es la microfiltración, ya que no requiere de servicios, ni de insumos químicos. Como opción alterna a estas tecnologías se sugirió el método SODIS, que a escala hogar consiste en utilizar botellas de PET para contener agua que es expuesta a radiación solar por un periodo igual o mayor a 6 horas, los rayos ultravioleta desactivan los patógenos presentes en el agua (Murinda & Kraemer, 2008).