Relation Predicates and Equality

Los primeros filtros fueron de carácter doméstico, eran piedras porosas colocadas en tinajeros. En Francia, en los siglos XVIII y XIX se difundieron los filtros de esponja, paño, lana y otros materiales. Cuando se hicieron los primeros filtros no domésticos el agua filtrada no se distribuía por tuberías, sino que se vendía por galones al consumidor.

En Inglaterra, en 1804, fue donde hizo por primera vez una instalación de filtros para una población. Más tarde, en 1829, en Londres se construyó la primera planta de filtros lentos de arena. A medida que la demanda de agua filtrada aumentó, se estudió más a fondo el funcionamiento de los filtros, encontraron que aparte del proceso de cribado, también transformaban la materia orgánica.

Se formaron dos grupos: Uno creía en la filtración de arriba hacia abajo (descendente) y el otro en la filtración de abajo hacia arriba (ascendente). El primero sostenía que al filtrar hacia abajo, la mayor parte de la materia suspendida quedaba retenida en las primeras capas del lecho, lo que facilitaba la limpieza del filtro, pues solo era necesario raspar esas capas. El segundo grupo afirmaba que al filtrar hacia arriba, a través de material cada vez más fino, la gravedad producía el asentamiento de la mayoría de partículas en el fondo del filtro y las que alcanzaran a subir, podrían lavarse invirtiendo el sentido del flujo.

Poco a poco se impuso la filtración descendente y el uso de los filtros lentos de arena se popularizó tanto en Europa como en América. Con el desarrollo de la microbiología, nacida a mediados del siglo XIX, se le fue dando cada vez mayor importancia al aspecto bacteriológico de la filtración, y a fines de dicho siglo muchas ciudades tanto del viejo como del nuevo mundo habían construído construído plantas de filtración. En Holanda, en 1880, B. Salbach, construyó un sistema de sedimentadores, aplicando un

pretratamiento de coagulación con sulfato de aluminio, para un sistema de filtros lentos.

En dos plantas de tratamiento de Estados Unidos (Lousville, 1898 y Little Fall, más tarde), se introdujeron sistemas de mezcla, coagulación y sedimentación en tanques separados, con el fin de eliminar la mayoría de las partículas sedimentables antes de que llegaran a los filtros. Fue así como, a partir de los filtros como proceso único de tratamiento, se fueron creando las plantas de potabilización, en las que todos los tratamientos son preparatorios o complementarios de la filtración.

En los últimos años, se ha venido desarrollando tanto la teoría como la práctica de la filtración, para lograr mayor eficiencia, con base en el mejoramiento de los mantos y la optimización de los procesos de operación, sin realizar modificaciones sustanciales al proceso inicial. Se han ido produciendo ajustes, con el objeto de aumentar la tasa de flujo, mejorar la turbidez del efluente, facilitar el control de los filtros y la limpieza del medio filtrante.

De los filtros rápidos que trabajaban con lo que se llamó la “tasa normal” de 120

m3_/m2_{/d, y que tenían una profundidad entre 0,60 y 0,75 m, que prevaleció durante}

toda la primera mitad del siglo XX, se pasó en la década de 1960 a los medios granulares combinados, arena y antracita; o granate, arena y antracita, que podían filtrar con velocidades dos a tres veces más altas, con lechos entre 0,60 y 0,75 m de profundidad, que producían carreras mayores de 24 horas y turbideces por debajo de 1 NTU.

2.1.1.1. Aplicaciones de la filtración

La filtración es un procedimiento en el que se pasa una mezcla o suspensión sólido- líquido a través de un medio poroso que retiene los sólidos y deja pasar los líquidos. Este procedimiento puede ser superficial (en torta, o sobre soporte), cuando la materia en suspensión que se va a separar tiene un diámetro superior al de los poros, y por lo tanto se retiene en la superficie del filtro. Y en volumen (profundidad o lecho filtrante), cuando la materia en suspensión es de diámetro inferior al de los poros, y queda retenida en el interior de la masa porosa.

Para la filtración sobre soporte delgado se utilizan mallas, tamices, membranas; sobre soporte grueso, filtros en material aglomerado o cartuchos; y sobre soporte con precapa, filtros de bujías, bastidores y tambores. Para realizarla en profundidad se utilizan medios granulares, conocidos también como lechos filtrantes. La filtración a través de un lecho filtrante se realiza cuando la cantidad de material a eliminar es grande y el tamaño de las partículas contenidas en el agua es relativamente pequeño, específicamente, para separar partículas y microorganismos que no han sido eliminados en los procesos de coagulación y sedimentación. Luego, el trabajo que los filtros desempeñan depende de la eficiencia de los procesos preparatorios.

La filtración a través de lechos filtrantes puede efectuarse de varias formas (Tabla 2.1): Con baja carga superficial (filtros lentos), alta carga superficial (filtros rápidos); en medios porosos (pastas arcillosas, papel de filtro), en medios granulares (arena, antracita, granate o combinados); con flujo ascendente, de abajo hacia arriba, descendente, de arriba hacia abajo y mixto (parte ascendente y parte descendente); por último, el filtro puede trabajar a presión o por gravedad, según la magnitud de la carga hidráulica que exista sobre el lecho filtrante. Asi mismo, en la Figura 2.1 se enseñan diferentes configuraciones de los filtros granulares, según la clasificación considerada por Metcalf & Eddy [86].

Tabla 2.1. Clasificación de los filtros Según la velocidad de

filtración Según el medio filtrante

Según el sentido del flujo

Según la carga sobre el lecho

Arena

(h=60-75 cm) Ascendentes Por gravedad

Antracita

(h=60-75 cm) Descendentes Por presión

Mixtos:

Antracita (35-50 cm) Arena (20-35 cm) Rápidos

120-360 m3_/m2_/día

Mixtos: Arena, Antracita,

Granate Flujo mixto

Lentos 7-14 m3_/m2_/día Arena _{(h=60-100 cm)} Descendente Ascendente Horizontal Por gravedad Fuente: Arboleda Valencia, J. [15]

La filtración lenta se utiliza para depurar aguas de superficie, sin coagulación ni decantación previa. Da buenos resultados de clarificación cuando el agua se mantiene poco cargada de materias en suspensión a una velocidad final de filtración muy baja. Estos filtros son muy sensibles al desarrollo de plancton, con lo cual, se puede producir atascamiento superficial.

Figura 2.1.Clases de filtros granulares.(a) convencional, un medio, flujo descendente; (b) convencional, dos medios, flujo descendente; (c) convencional, un medio, lecho profundo; (d) lecho profundo, flujo ascendente; (e) filtro de lecho pulsante; (f) filtro de puente móvil; (g) filtro de lecho profundo, flujo ascendente y lavado a contracorriente continuo; (h) filtro de arena

lento.

Aunque la filtración lenta se considera un proceso de afinado, su acción biológica no elimina todos los microcontaminantes (fenoles, detergentes, pesticidas), el rendimiento de eliminación de pesticidas organoclorados es aproximadamente de 50%.

La filtración se identifica por la velocidad de paso del agua a través del manto filtrante o del manto poroso, medida como tasa o carga superficial, que es el cociente entre el

caudal y el área filtrante. La tasa de filtración, se mide normalmente en m3_/m2_{/d, y la}

velocidad de filtración, se expresa en m/hora o cm/s.