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E.T.A.P. de Samos
La filtración a traves de lecho de arena es un método eficiente para eliminar impurezas del agua o medios líquidos. Los filtros de arena convencionales tienen, sin embargo, el gran problema de funcionar de manera discontinua. El lecho de arena está diseñado para acumular sólidos durante el ciclo de filtración y debe estar fuera de servicio en el tiempo de contralavado antes de que un nuevo ciclo de filtración comience. Tiempos cortos de servicio entre lavados es un problema habitual en los filtros convencionales de una sola capa(granulometría única). Los filtros de dos capas(dos granulometrías) alargan el tiempo de filtración, pero ha sido el desarrollo y la puesta en servicio del FILTRO DINAMICO-FAD el que por fin ha solucionado este problema. El Filtro F A D, es el único sistema de filtración por arena que no depende de los lavados de la arena para limpiar el filtro. La arena colmatada es continuamente extraida del lecho filtrante y reciclada limpia, sin interrumpir el proceso de filtración. El modo de funcionamiento en continuo, ofrece las siguientes ventajas:
La característica más representativa y sobresaliente de este Sistema de Filtración es el hecho de que el proceso de lavado de las arenas es simultaneo al de filtración. Esto posibilita que el lecho filtrante se encuentre en todo momento en unas condiciones óptimas, garantizándose la calidad uniforme del filtrado. Como puede observarse en la Figura 1, la disposición del filtro es vertical. La entrada del agua a potabilizar se realiza mediante un conducto que, desde el centro del Filtro, y gracias a una serie de brazos dispuestos de forma radial(1), distribuye el agua por la superficie del lecho de arena. El agua realiza un recorrido ascensional a traves del lecho movil de arena(2), el cual, por su parte, cuenta con un flujo descendente. Este enfrentamiento de flujos entre el agua y el lecho de arena incrementa la eficiencia de los procesos de transferencia. El efluente, ya filtrado, se recoge en la parte superior del Filtro F A D, y se conduce hasta el Depósito Regulador. La particularidad que hace único este sistema de filtrado, viene dada por el mecanismo de limpieza del lecho de arena que se aplica. El Filtro dispone en la parte central del mismo, de una bomba tipo Air-Lift(4), que supciona la arena desde el fondo del lecho. La arena, conjuntamente con los sólidos retenidos en la filtración, asciende a lo largo de la bomba de emulsión. La distinta densidad entre la arena y las impurezas, favorece un desplazamiento diferencial y por tanto la separación de ambas fracciones. En la parte superior del air-lift, se ensancha la tubería(5), y pantalla concéntrica alli colocada, favorece el choque de las partículas. La arena, debido a su mayor peso, decanta y cae en la parte superior del lecho ya lavada; mientras que parte del agua con las impurezas(sólidos retenidos, fango, etc.), es evacuada a un decantador, desde el cual el sobrenadante es conducido a cabecera de tratamiento, minimizandose las pérdidas de agua por lavado de arenas a un 0,2-0,5%. Gracias a la renovación continuada de arena limpia en la parte superior del lecho de arena, se consigue que la filtración se realice siempre en condiciones óptimas. Es de destacar que el trabajar con un lecho de arena movil evita que se den procesos de colmatación y compactación en las zonas más saturadas del mismo. Ademas, con el sistema de limpieza en continuo se evita el
inconveniente que supone el detener el proceso de filtración para llevar a cabo los
lavados periódicos y se simplifican los equipos necesarios para el funcionamiento de la
planta así como el espacio de implantación. El filtro FAD trabaja según el principio de contracorriente. El agua a depurar se conduce al distribuidor de entrada(1), en la parte inferior del equipo. Desde allí asciende por el lecho de arena, se filtra y sale por el tubo(2) en la parte superior. Las impurezas son retenidas por el lecho de arena. Una bomba de emulsión tipo Air-lift(4) transporta la arena sucia desde el fondo cónico(3) hasta las sección de lavado en la parte superior del filtro(5). El lavado de la arena propiamente dicho ya empieza en la bomba de emulsión, cuyo vigoroso efecto de agitación libera las partículas de suciedad. La arena sucia sale por la boca de la bomba y cae al laberinto de lavado(6), donde se lava con una pequeña parte de agua filtrada. Las impurezas son arrastradas hasta la tubería de vaciado del agua de lavado(7). Los granos de arena que son mas pesados que las impurezas, descienden hasta el lecho de arena(8), que por tanto, está en movimiento permanente hacia el fondo del filtro. Se trata de un proceso continuo de depuración del agua y de lavado del filtro. En consecuencia este nunca deja de suministrar agua tratada al no precisar paradas de lavado.
Fig. 1.- Sección de un Filtro F A D La supresión de los sistemas de lavado del filtro, asi como la sencillez de los equipos en el caso de la filtración en continuo, tiene como consecuencia un menor consumo energético y menores costos de explotación y mantenimiento. Las dosis de coagulante y floculante también se reducen, con respecto a las plantas tradicionales, ya que los tiempos de contacto necesarios son menores gracias a que el numero de choques e interferencias entre partículas se producen con más frecuencia e intensidad, multiplicándose el rendimiento de los procesos de floculación y retención en las cavidades y canales del lecho filtrante. VENTAJAS DEL FILTRO F A D Para valorar las altas prestaciones del filtro F A D, se procederá a enumerar y explicar sus ventajas con respecto a los Sistemas de Depuración de Aguas Potables convencionales; a saber: 1.- La filtración convencional en superficie, funciona de forma discontinua, en ciclos; asi cuando está colmatado, se debe regenerar mediante lavado. En el caso del filtro F A D , el proceso de lavado es en contracorriente y en continuo, y no tienen lugar paradas para realizar lavados de arenas ya que, simultaneamente al proceso de filtración, la arena sucia se limpia en el lavador de arena y los sólidos en suspensión son eliminados con el agua de lavado. Por ello el Filtro F A D ofrece la máxima disponibilidad. 2.- Se prescinde de periodos de parada por el lavado puesto que este tiene lugar en paralelo con el proceso de filtrado, garantizando un servicio ininterrumpido. 3.- En un filtro de superficie las aguas de entrada a filtración deben estar bastante limpias, ya que sino, se colmatan rápidamente los filtros. En un Filtro F A D la arena se limpia continuamente, por lo que la capacidad de filtración no disminuye con el tiempo de funcionamiento del equipo. No se producen colmataciones puesto que el lecho filtrante es un lecho fluidificado. 4.- El Filtro funciona de forma simple y fiable, sin necesidad de Depósitos auxiliares, bombas o válvulas automáticas para el proceso de lavado de arenas, que son imprescindibles en los sistemas tradicionales. No es necesario realizar operaciones de mantenimiento de engrase, ni se utilizan grasas ni aceites, cayendo los costos en este concepto. El compresor de accionamiento del air-lift, es de funcionamiento seco, no necesita engrase. 5.- El Equipo no tiene piezas móviles y el consumo energético es bajo, limitandose al consumo de aire exigido para operar el sistema de lavado de arena en continuo. La disminución de consumo energético se debe también, a que el Filtro F A D actua como Decantador y como Filtro. 6.- La disposición y funcionamiento del filtro favorecen los procesos de nitrificación desnitrificación, que conjuntamente con la precloración permiten la reducción del nitrógeno de las aguas. 7.- La Filtración en superficie se realiza posteriormente a la floculación. En el filtro FAD los reactivos se dosifican directamente en el conducto de entrada y el lecho de arena actua como Reactor, Floculador y Filtro; es decir, puede efectuar combinadamente las operaciones de floculación y Filtración en un mismo reactor. No se necesitan por tanto, de tanques de floculación ni agitadores y tambien puede prescindirse de la etapa de separación con tanques de sedimentación o flotación. 8.- El consumo de agentes químicos es pequeño, ya que el tamaño de partículas requerido para la sedimentación convencional son mucho más grandes que las exígidas para la separación a traves de filtración. Esto hace que las dosis de reactivo necesarias sean del orden de un 30% menos que en los procedimientos convencionales. 9.- La operación de lavado en continuo elimina la necesidad de almacenamiento del agua limpia o del agua de lavado consumida y de sistemas de control en el lavado a contracorriente. 10.- Al contrario que en los filtros convencionales, una vez que se estabiliza el caudal de lavado y el caudal másico de las arenas, la pérdida de carga es constante, y por tanto el caudal tratado no sufre modificaciones. En los filtros convencionales la pérdida de carga va aumentando hasta un punto crítico en el que es necesario realizar la operación de lavado de las arenas. 11.- El corto tiempo de contacto entre el agua tratada y el fango separado disminuye el riesgo de disolución de las sustancias separadas que pueden dar lugar a malos sabores y olores. 12.- la simplificación de los equipos necesarios lleva a la reducción del espacio necesario para ubicar el filtro, requiriendo solo el 30% de la superficie exigida en las plantas convencionales, por tanto se reduce el capital a invertir por disminución de espacio y componentes. 13.- Por ser las operaciones de mantenimiento sencillas y escasas, el personal necesario de mantenimiento es mucho menor que otro tipo de Plantas Convencionales. 14.- La existencia de flujos enfrentados, descendentes para la arena y ascendentes para el agua, propician una buena movilidad del lecho. Esto evita los problemas de compactación y colmatación de los filtros convencionales, que conllevaría una reducción de la capacidad de filtración, debido al descenso de la velocidad de paso del agua a traves del lecho de arena. 15.- En todo momento se garantiza la obtención de un efluente tratado en el volumen y calidad exigidos. 16.- Un buen acabado y alta calidad de los materiales y el hecho de que el filtro está construido en acero inox. o PRFV da garantía de una larga vida y un mantenimiento del equipo en perfectas condiciones. 17.- Gracias a la tecnología y calidad de los equipos, la instalación cuenta con una alta fiabilidad en el funcionamiento y una capacidad de respuesta notable a las demandas de suministro. 18.- La tecnología punta del proceso y la pulcra ejecución del equipo estan avaladas por las numerosas instalaciones existentes en Europa y el resto del mundo. APLICACIONES DEL SISTEMA DE FILTRACION "F A D" Las ventajas del Sistema de Filtración F A D , se han podido constatar en cientos de plantas de filtración en funcionamiento, para las más diversas aplicaciones.
El Filtro de Arena en Continuo, "F A D" , puede ser aplicado donde se usan filtros de arena convencionales, pero se diferencia de ellos en su capacidad para absorver altas cargas de sólidos en suspensión, por lo que ofrece nuevas posibilidades para el proyecto de procesos. He aquí algunos ejemplos: FILTRACION DE CONTACTO EN CONTINUO Los coagulantes y floculantes se dosifican en la tubería de entrada a los Filtros F A D . El lecho granular actua como reactor de floculación y medio filtrante. No se necesita cámara de floculación y la Decantación puede suprimirsegracias a la capacidad de F A D , de trabajar con altas cargas de sólidos en suspensión. La Filtración de Contacto se usa para la producción de Agua de Procesoo de Agua Potable, a partir de aguas superficiales, y en el tratamiento de Aguas Residuales. FILTRACION FINAL DE AGUA RESIDUAL TRATADA BIOLOGICAMENTE Las sales de aluminio o hierro se pueden usar para precipitar los fosfatos. Con la filtración final, despues de los procesos biológicos, obtendremos un vertido con unos parámetros que cumplen las más altas exigencias de la legislación vigente, tanto en Aguas Residuales Urbanas, como en Aguas Residuales de la Industria Química, Industria Alimentaria o Industria de la Pasta y Papel.
2.1 TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO El tratamiento físico-químico tendría lugar en este caso, por los siguientes elementos:
Los grupos de dosificación, cuadro eléctrico y elementos de control se alojarían en el mismo Edificio que los Equipos Mecánicos. 2.2 CONTROL DE TURBIDEZ Antes de entrar al Sistema de Tratamiento, mediante un Turbidímetro en Linea, se mide la Turbidez del Agua a Tratar. Si supera un valor predeterminado, quiere decir que contiene una concentración de sólidos en suspensión que el Filtro de lavado en Continuo FAD no es capaz de tratar por si solo, por lo que mediante un sistema de válvulas automáticas, se hace pasar primero el flujo de agua a tratar por el Decantador Lamelar, donde quedan atrapados la mayor parte de los sólidos, y a la salida del mismo se bombea al Filtro de Lavado en Continuo. La dosificación de reactivos es, en cualquiera de los casos proporcional, a la turbidez, por lo que se dosificará en cada momento la cantidad de Policloruro de Aluminio, Sosa e Hipoclorito Sódico necesarios, consiguiendose un ahorro significativo en los reactivos aportados y por tanto en los Costes de explotación. Teniendo en cuenta las características del Agua Bruta y su manera de aflorar en la zona de captación, consideramos una utilización máxima del Decantador Lamelar a caudal de 40 l/s, de 15 dias/año, mientras que los 350 dias restantes del año el Agua Bruta pasará directamente al filtro de Lavado en Continuo y el Decantador Lamelar solo se utilizará para la Recuperación del Agua de Lavado de las Arenas( » 4 l/s).
En la tubería, en un mezclador estático injertado en la misma, antes de entrar en el filtro se realizará la dosificación de hipoclorito , de coagulante(Policloruro) y neutralizante(sosa).La mezcla se realiza en el dispositivo antes mencionado y la floculación en el interior del mismo filtro en una cámara diseñada para tal fin. 2.3.1. COAGULACION El proceso de coagulación tiene por objeto la desestabilización de las particulas, que debido a su tamaño no llegan a decantar. Para ello se adiciona un compuesto químico(Coagulante).. En esta etapa las partículas van agregandose y forman floculos de un peso mayor que ya son decantables o retenibles por un lecho de arena, de tal modo que se consigue la eliminación de los sólidos en suspensión. 2.3.2 NEUTRALIZACION Dado que el pH optimo para que la precipitación tenga lugar ha de estar comprendido entre 6,3 - 6,7, es conveniente la dosificación de un agente neutralizante tal como la sosa o carbonato sódico. 2.4 FILTRO DE ARENA F A D El filtro de arena que se propone favorece el desarrollo de procesos químicos como la floculación y consigue separar físicamente los floculos formados, con lo que se obtiene una alta eliminación de sólidos en suspensión. El filtro de arena F A D, realiza la función de cámara de contacto para el coagulante, además de llevar a cabo el proceso de filtración. Eluso de este tipo concreto de lecho de arena propicia el choque entre partículas, en las cavidades y conductos dentro del lecho,favoreciéndosepor tanto la floculación. Esto se debe a que se facilita el contacto particula-particula, con lo que se reduce el tiempo de contacto necesario y los reactivos a dosificar. Los filtros tradicionales precisaban interrumpir el proceso para proceder al lavado del filtro; en este caso, consideramos los filtros de arena de lavado en continuo, lo que evita detener el tratamiento de forma periodica para proceder al lavado. La disposición del filtro permite un máximo de aprovechamiento de la superficie del mismo, asi como un alto rendimiento en la filtración. El volumen procedente de la purga de lavado del filtro se enviará hasta un decantador de tipo estático.
2.5 DECANTADOR ESTATICO Este decantador recibe las aguas procedentes de la purga de los filtros de arena, es decir, el producto del lavado. Debido a que este efluente presenta un importante volumen de agua, el objetivo del decantador sera separar la mayor parte de agua de los fangos. El parametro principal para una decantación es la carga superficial, que en nuestro caso se fija en 1,5 m3/m2.h para las caracteristicas del efluente que se quiere obtener. Unas purgas neumáticas facilitan la evacuación de los fangos a un pozoconstruido para tal fin, mientras que las aguas son recogidas en un canal y conducidas al pozo de bombeo cabecera de tratamiento. Con la utilización de un decantador la pérdida total de agua se reduce a un 0,2-0,5%. |
