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Centro de Investigación y Desarrollo Tecnológico del Agua - CIDTA

Módulo de Potabilizadoras Prohibida toda reproducción parcial o total de este documento sin autorización - 1 -

Unidad 5

Capítulo 1. Generalidades

Sección 1. Generalidades

Antiguamente, la clarificación de las aguas turbias se realizaba mediante filtración a través de arena o recipientes porosos. Con el paso del tiempo, se encuentran sustancias cuya adición aceleraba la sedimentación de materiales indeseables, favoreciendo de paso la filtración.

El proceso de clarificación tiene como objetivo eliminar sustancias en suspensión, sustancias disueltas y la supresión de la flora microbiana, así como la corrección de algunas características fisico-químicas. Incluye las siguientes etapas: coagulación, floculación, decantación y filtración.

Una parte de los sólidos que contiene el agua son las especies coloidales. Los coloides son partículas de pequeño tamaño (entre 1 µm y 1 mµ) generalmente con cargas negativas repartidas en su superficie y una velocidad de sedimentación tan baja que es imposible separarla del agua por sedimentación.



La sedimentación de una suspensión coloidal es el resultado de dos acciones diferentes: 1.- Desestabilización 2.- Agregación

1.- Coagulación: Desestabilización de las partículas coloidales mediante la adición de reactivos que anulen las fuerzas repulsivas o actúen sobre la hidrofilia de las partículas coloidales.

2.- Floculación: Agregación de las partículas coloidales desestabilizadas para formar partículas sedimentables.

Estos coloides aglomerados son susceptibles de ser separados del agua debido a su propio peso, en el proceso de decantación.



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Capítulo 2. Coagulación - Floculación


En el proceso de filtración, el agua pasa a través de un lecho constituido por ciertos materiales filtrantes, cuyo tamaño de poro es suficiente para retener partículas mayores que ellos mismos.

Para permitir la separación de una suspensión coloidal en condiciones de velocidad satisfactorias, es necesario aglomerar los coloides para formar partículas de tamaño mucho mayor.

La suspensión coloidal se va a transformar por medio de dos acciones diferentes: - Una desestabilización, que se efectúa, generalmente, por adición de reactivos químicos que, por medio de mecanismos de agregación o adsorción, anulan las fuerzas repulsivas o actúan sobre la hidrofilia de las partículas coloidales.



- Una aglomeración de los coloides <<descargados>>, como resultado de los choques por movimiento browniano y agitación mecánica exterior.

El fenómeno de desestabilización se llama coagulación y a la aglomeración de coloides descargados floculación.

Los reactivos que dan lugar a estos procesos se denominan respectivamente, coagulantes y floculantes.

Los términos coagulación y floculación son con frecuencia intercambiados; sin embargo, cuando se les considera como dos maneras distintas pueden conducir a un mejor entendimiento de la clarificación.



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Sección 2. Conceptos

La coagulación consiste en introducir en el agua un producto capaz de: - neutralizar la carga de los coloides, generalmente electronegativos, presentes en el agua. - Formar un precipitado.

La sedimentación de los coloides requiere un determinado tamaño de partícula, que se consigue mediante el proceso de coagulación.

Incluso partículas mayores, que no son realmente coloidales y que sedimentarían si se les diera un tiempo suficiente, requieren de la coagulación para asentarse con mayor rapidez.



La capacidad de un coagulante para desestabilizar una suspensión coloidal es función de su carga. Así, los electrolitos capaces de aportar cationes trivalentes, que neutralizan las cargas negativas del coloide, presentan una mayor capacidad coagulante (teoría de Schulze-Hardy).

Un floculante reúne partículas floculadas en una red, formando puentes de una superficie a otra y transformando así, partículas individuales en aglomerados.

Esta aglomeración de coloides puede que no sea lo bastante grande como para asentarse con la rapidez deseada.

La floculación es estimulada por un mezclado lento con el fin de aumentar las posibilidades de que las partículas coloidales descargadas eléctricamente se encuentren con una partícula de flóculo; una agitación demasiado intensa puede romperlos y raramente vuelven a adquirir el tamaño óptimo.



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Sección 3. Coagulantes

La floculación no sólo incrementa el tamaño de las partículas del flóculo, sino que también afecta a su naturaleza física.

Principales coagulantes empleados: SALES DE ALUMINIO: - Sulfato - Cloruro - Aluminato, etc.

SALES DE HIERRO:

- Cloruro - Sulfato, etc. OTROS: - Ozono, etc.

Las sales de aluminio o hierro son las más utilizadas debido a su elevada carga, bajo coste económico y mínimo riesgo en su utilización.



La dosis de coagulante se determina realizando ensayos de tratamiento con el agua considerada.

En la práctica, se requiere un control cuidadoso en la adición del coagulante, debido a que este proceso está gobernado por varios factores que se pueden alterar muy rápidamente.

En la dosificación de estos coagulantes hay que tener en cuenta las reacciones de hidrólisis que experimentan, ya que modifican las características físico-químicas del líquido separativo (pH, conductividad, ....).

En dosis elevadas, producen un exceso de fangos que, generalmente, constituyen un problema. Por otra parte, estos agentes no dan siempre un precipitado que posea las características deseadas para una buena separación.



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Sección 4. Floculantes

Los floculantes, llamados también ayudantes de coagulación, son productos cuya acción afecta a la velocidad de reacción (floculación más rápida) o a la calidad del flóculo (flóculo más pesado, más voluminoso y más coherente).

Los floculantes pueden clasificarse por su naturaleza (mineral u orgánica), su origen (sintético o natural) o el signo de su carga eléctrica (aniónico, catiónico o no iónico).

La sílice activada fue el primer floculante que se empleó, y sigue siendo, en la actualidad, el que mejores resultados puede dar, principalmente si se utiliza junto con sulfato de alúmina.



El progreso de la Química Orgánica ha permitido el desarrollo de floculantes orgánicos que son más activos.

Dentro de estos polímeros tenemos los naturales y los sintéticos, cuyo empleo ha conseguido resultados notables.

Según el carácter iónico de su grupo activo, los polímeros sintéticos, normalmente denominados polielectrolitos, comprenden: - polielectrolitos no iónicos - polielectrolitos aniónicos - polielectrolitos catiónicos.

Polielectrolitos no iónicos: Casi exclusivamente poliacrilamidas.



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Sección 5. Ensayo de Coagulación - Floculación

Polielectrolitos aniónicos: Caracterizados por la existencia de grupos que permiten la adsorción, y grupos ionizados negativamente, cuyo papel consiste en aumentar la extensión de las cadenas del polímero. El más conocido es la poliacrilamida parcialmente hidrolizada en medio básico.

Polielectrolitos catiónicos: Tienen en sus cadenas una carga eléctrica positiva, debida a la presencia de grupos amino, imino y amonio cuaternario.

Las condiciones óptimas de funcionamiento para la coagulación se determinan con tanta frecuencia como sea posible utilizando un sencillo procedimiento denominado el test de la probeta o "jar-test" (SOLT y SHIRLEY, 1991).



El test de la probeta permite una comparación bajo condiciones estandarizadas, de las diferentes combinaciones de dosis de coagulante y pH, después de las cuales se mide la turbidez del sobrenadante (agua clarificada).

A una primera serie de probetas con agua bruta (sin alterar el pH) se le añade una dosis creciente de coagulante en un rango adecuado. Después de unas condiciones dadas de velocidad de agitación (1ª fase rápida; 2ª fase de agitación lenta y por último un tiempo de agitación nula), tiempo de agitación y tiempo de sedimentación, se observa el comportamiento del agua problema.

Utilizando la dosis óptima de coagulante obtenida en la prueba anterior, se repite el test variando el pH en un determinado rango. Así se determina el pH óptimo.



Finalmente el test se repite una 3ª vez incrementando la dosis de coagulante en las condiciones de pH óptimo.Esto determina la dosis exacta de coagulante al pH óptimo. Estos valores son utilizados para hacer funcionar el proceso de coagulación.

Otra forma de determinar la dosis de coagulante es mediante la técnica de potencial Z, que se verá en la unidad 8.

Una vez obtenida la dosis óptima de coagulación mediante un jar-test previo, se puede proceder a la realización de un ensayo de "floculación".

Sobre una serie de probetas se añade agua bruta, la dosis óptima de coagulante y cantidades crecientes de floculante. Después de unas condiciones dadas de tiempo y velocidad de agitación, se deja sedimentar.



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Capítulo 3. Decantación


Se compara entre ellas la velocidad de asentamiento de los flóculos, la claridad final y el volumen del lodo producido. A partir de estos datos se determina la dosis óptima de floculante.

Para que este ensayo sea operativo, la dosis de floculante debe necesariamente mejorar el resultado óptimo logrado con coagulante sólo. De lo contrario, no sería utilizable en una planta.

La decantación es un proceso que permite separar dos tipos de materias: - partículas granulares, que sedimentan independientemente unas de otras, con una velocidad de caída constante. - partículas más o menos floculadas, que resultan de una aglomeración natural o provocada de los materiales coloidales en suspensión.



A veces se utilizan los términos decantación y sedimentación de forma indistinta, sin embargo la diferencia de ambos conceptos está asociada al efecto del tiempo. La sedimentación puede durar largo tiempo, mientras que la decantación lleva implícito un tiempo corto.

La decantación consiste en la utilización de la fuerza de la gravedad para separar una partícula, de densidad superior a la del líquido, hasta una zona o superficie de almacenamiento.

Por otra parte, se denomina sedimentación cuando las partículas sólidas que se encuentran en suspensión en un agua, se depositan al reducir o anular la velocidad del agua.

De acuerdo con las características de una suspensión y de las partículas implicadas pueden distinguirse tres modalidades de sedimentación.



1º Sedimentación de partículas granulares (Tipo I) 2º Sedimentación difusa de las partículas floculadas (Tipo II) 3º Sedimentación frenada de las partículas floculadas (Tipo III):

Para que la sedimentación ideal tenga lugar deben cumplirse los siguientes requisitos:

1º) Flujo horizontal en la zona de sedimentación. 2º) Velocidad uniforme del agua en la zona de sedimentación. 3º) Concentración uniforme de todos los tamaños de partículas en el plano vertical que separa la zona de entrada de la zona de sedimentación. 4º) Las partículas son eliminadas una vez que alcanzan el fondo de la zona de sedimentación. 5º) Las partículas sedimentan discretamente sin interferencia con otras partículas de otras zonas.



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Sección 2. Principales tipos de decantación

El proceso de sedimentación puede verse afectado por muy diversos aspectos.

- La interferencia entre partículas. - La concentración y características de éstas. - El periodo de detención, diseño y características del sedimentador. - La modalidad de proceso utilizado. - El empleo de coagulantes y/o floculantes. - Las corrientes de densidad.

Los principales tipos de decantación son: - Decantación estática. - Decantación por contacto de fangos. - Decantación laminar. - Decantación super-acelerada.



El comportamiento de las partículas sedimentables, cuando el agua circula con un flujo continuo y laminar, es similar a un sistema estático -> Decantación estática.

El tiempo de retención (td) del agua en el decantador debe ser el suficiente para permitir que las partículas puedan depositarse en el fondo del mismo.

Los decantadores estáticos deben funcionar preferentemente de forma regular, puesto que las variaciones de caudal provocan la formación de remolinos que hacen que los fangos suban a la superficie.



La decantación por contacto de fangos favorece la floculación y mejora el rendimiento, además de aumentar la adsorción de sustancias disueltas sobre los flóculos ya formados. Se consigue aumentando la concentración de flóculos mediante un lecho de fangos o recirculando parte de los fangos formados.

En las aguas de consumo, se combina la floculación y la decantación en un aparato único, como el Circulator (que utiliza la recirculación de fangos) o el Pulsator (que produce un manto de fango en cuyo seno la concentración de materia en suspensión es elevada).

De esta forma, puede aumentarse considerablemente la velocidad de circulación del agua y adoptarse una superficie de decantación igual al caudal horario dividido por 1,5 a 6, según el tipo de decantador.

La decantación laminar consiste en multiplicar en un mismo depósito las superficies de separación agua-fango.



La disposición en paralelo de superficies laminares en la zona de decantación origina un gran número de unidades de separación (n), lo que permite multiplicar el caudal por n, o bien, para un caudal constante, la longitud del decantador se divide por n.

Para facilitar la eliminación del material sedimentado, es necesario disponer las láminas con un ángulo de inclinación, generalmente de 60º, respecto a la horizontal.

Si se combina la decantación por contacto de fangos con módulos laminares, se mejora la calidad del agua decantada.

Se pueden diferenciar tres tipos de sedimentación laminar: - Contracorriente. - A favor de corriente. - Corrientes cruzadas.



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Sección 3. Decantadores

- Contra corriente, cuando el agua y los fangos circulan en sentido inverso. - A favor de corriente, cuando el agua y los fangos circulan en el mismo sentido de arriba abajo. - Corrientes cruzadas, cuando el agua y los fangos circulan de forma perpendicular.

La combinación del efecto laminar y del efecto de contacto de un lecho de fangos con placas inclinadas (Superpulsator), permite alcanzar velocidades de 2 a 3 veces más elevadas que en la decantación acelerada tradicional por contacto de fangos.

Un decantador no debe ser considerado como una simple cuba, sino como un conjunto más o menos complejo cuyo objetivo es conseguir que se depositen en él las partículas que se encuentran en suspensión en el agua.



La superficie de un decantador se determina según dos criterios: - la carga superficial, en m3/(m2d) - la carga de materia, en kg de MeS/(m2d)

La carga superficial es función de la velocidad de sedimentación de las partículas sólidas.

La carga de materia depende, evidentemente, de la concentración de dichas partículas en el agua.

En la práctica no existe un decantador ideal, ya que hay diversos factores que pueden afectar al rendimiento de la decantación: se producen remolinos, el viento puede crear olas en la superficie, se originan corrientes de convección, etc.



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Sección 4. Decantadores estáticos

En lo posible se debe intentar conseguir una circulación laminar y estable, ya que cuanto más estable es la circulación del agua, más uniforme es la distribución de las velocidades en toda la sección del depósito y mejor el rendimiento hidráulico.

En un depósito teórico de sedimentación ideal, pueden distinguirse 4 zonas bien diferenciadas: zona de entrada, zona de salida, zona fangosa y zona de sedimentación.

Aunque se denominan "estáticos", en estos aparatos la decantación se efectúa según un proceso dinámico.



Estos decantadores estáticos pueden ser: - a) sin rascado - b) con barrido mecánico de fangos - c) con succión de fangos

Los decantadores estáticos sin rascado pueden ser cilindro-cónicos, de flujo horizontal o laminar.

Con el barrido mecánico de fangos en el fondo del decantador, se consigue el espesamiento de los mismos.

Por otra parte, mediante este barrido, los fangos pueden enviarse a una o varias fosas especiales, de las que más tarde serán extraídos.



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Sección 5. Decantadores por contacto de fangos

Los decantadores con succión de fangos se emplean parar reducir el tiempo de permanencia de los fangos en el decantador, evitando así su degradación.

Estos decantadores pueden utilizarse en todos los procesos de depuración en los que intervienen un reactivo químico.

Para conseguir que los fangos se mezclen con el líquido, pueden usarse dos procedimientos: - a) aparato de circulación de fangos. - b) aparato de lecho de fango propiamente dicho.



a) En éstos, los fangos se separan del agua clara en una zona de decantación. Seguidamente, se recirculan haciéndoles pasar a una zona de mezcla, provista de un sistema de agitación mecánica (Accelator, Turbocirculator) o hidraúlica (Circulator).

El agua bruta, a la que se han añadido los reactivos, se introduce igualmente en esta zona de mezcla.

b) En este tipo de decantadores no se pretende que circule el fango. Se trata solamente de mantenerlo en forma de una masa en expansión, así el agua puede atravesar de abajo arriba, de manera regular y uniforme.



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Sección 6. Equipos anexos a los decantadores

Dispositivos de extracción de fangos: Los fangos pueden extraerse mediante un dispositivo de purga continua, pero es preferible evacuar de forma intermitente los fangos que sedimentan.

Los órganos de extracción propiamente dichos pueden ser válvulas automáticas, sifones o incluso bombas.

Las válvulas automáticas, generalmente, son válvulas de membrana o de manguito, cuyo cierre se consigue aplicando una presión de agua o de aire al exterior del manguito o de la membrana.



Los sifones se utilizan especialmente para extracciones de fangos de los concentradores de los decantadores Pulsator y Superpulsator.

La extracción de fangos fuertemente concentrados se realiza por medio de bombas. Su empleo está totalmente indicado en el caso de un decantador de rasquetas, con arrastre central, que trate un agua cargada.

Recordamos la posibilidad de extracción de fangos por succión, en decantadores estáticos circulares o rectangulares.

Dispositivos de barrido de fangos y de eliminación de espumas de superficie:



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Capítulo 4. Filtración


La filtración es un proceso físico fundamentado en el paso de una mezcla sólido-líquido a través de un medio más o menos poroso, el cual retendrá los sólidos, permitiendo por el contrario, el paso del líquido.

Cuando las partículas en suspensión tienen un tamaño suficiente, quedan retenidas en la superficie de un medio poroso, recibiendo el nombre de filtración superficial, en torta o sobre soporte.

Si las partículas tienen un tamaño inferior, pueden quedar adsorbidas en el interior de la masa porosa, denominándose en este caso filtración en volumen, en profundidad o sobre lecho filtrante.



En todos los casos, los mecanismos de filtración se rigen por las leyes de Darcy, que dice que la pérdida de carga (P), es proporcional a la velocidad de filtración (V) [expresada por el caudal instantáneo (Q) por unidad de superficie (S)].

V (Q/S) = K · P

El coeficiente de proporcionalidad (K) es función de la viscosidad dinámica (n) y de la resistencia del medio (R):

V(Q/S) = K· P = P / (n·R)

Es conveniente realizar una sedimentación previa a la filtración en los siguientes casos:

Cuando la concentración de partículas es muy elevada y, por tanto, también el volumen de flóculos formados, la filtración directa tiene el inconveniente de que el lecho filtrante se atora muy rápidamente.



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Sección 2. Mecanismos de filtración

También, cuando las fuerzas de unión de los flóculos no son muy grandes, se pueden romper por el cizallamiento que sufren durante la filtración a través de un medio granular, pasando las sustancias que los componen al producto final, como ocurre con los flóculos de hierro y aluminio.

En el proceso de filtración están involucrados varios aspectos: acciones de transporte y acercamiento, acciones de fijación y acciones de desfijación.



ACCIONES DE TRANSPORTE Y ACERCAMIENTO: Integradas por fuerzas que acercan las partículas a filtrar al material filtrante: - Fuerzas de gravedad de la propia partícula. - Fuerzas de inercia que mantienen la partícula en una trayectoria tangente a la vena del fluido. - Fuerzas de difusión o de movimiento browniano. - Fuerzas hidrodinámicas, que hacen que las partículas más alejadas del centro del fluido tengan menor velocidad, tendiendo por tanto a depositarse.

ACCIONES DE FIJACIÓN DE LAS PARTÍCULAS SOBRE EL LECHO: Pueden ser: - Fuerzas de Van der Waals, electrostáticas. - Fuerzas eléctricas de interacción, resultantes de la propia carga de la partícula y del momento dipolar del agua. - Fuerzas hidrodinámicas: motivadas por el desplazamiento de la película de agua que se interpone entre dos partículas para que una se fije sobre la otra.



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Sección 3. Elección del tipo de filtración

ACCIONES DE DESFIJACIÓN: Son fundamentales para el posterior lavado del filtro y son de dos tipos: - Fuerzas cortantes: provocadas por la propia acumulación de partículas sobre un gramo de material filtrante. - Fuerzas de avalancha: producidas cuando una nueva partícula con suficiente energía choca contra un conjunto partículas-grano filtrante desprendiendo el primero.

La elección entre los diversos tipos de filtración sobre soporte y la filtración sobre lecho filtrante, depende de diversos criterios:



- Características del líquido a filtrar, de sus impurezas y de su evolución con el tiempo.

- Calidad del filtrado que debe obtenerse y tolerancias admitidas.

- Calidad del aglomerado de las materias retenidas, si se tiene como fin su recuperación.

- Condiciones de instalación.



- Posibilidades y medios disponibles para el lavado.

La elección entre los diversos tipos de filtración es función de los gastos de instalación y los gastos de explotación, estando estos, además, relacionados con las condiciones del líquido a filtrar, la forma de lavado, el grado de automatismo y de control, etc.

Muchos contaminantes habituales del agua, como virus, metales pesados, pesticidas, etc., pueden estar asociados a partículas, por lo que una filtración adecuada aumenta significativamente la eficacia de los tratamientos de potabilización.

La efectividad de un filtro en la retención de partículas, se define como el número de colisiones efectivas de todas las partículas presentes en el agua, partido por el número de colisiones teóricas posibles en la superficie de una sección transversal de dicho filtro.



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Sección 4. Filtración a través de un soporte

En este tipo de filtración, la retención de las materias sólidas que contiene el líquido se efectúa sobre un elemento soporte.

Según las condiciones, la filtración puede efectuarse a través de un soporte delgado, soporte grueso, o soporte con precapa.

FILTRACIÓN SOBRE SOPORTE DELGADO: Existen muchos tipos de filtros con soportes delgados.



Se dividen, por su forma de trabajar, en filtros abiertos, que funcionan a la presión atmosférica, y filtros a presión.

Este tipo de filtros se utiliza en una filtración fina o ultrafiltración, que retiene partículas cuyo tamaño está comprendido entre 0.4 y 150 micras.

FILTRACIÓN A TRAVÉS DE UN SOPORTE GRUESO: En este tipo de microfiltración, no sólo se produce una retención en superficie, sino también una retención sobre una cierta profundidad que, sin embargo, nunca es importante.

La porosidad del soporte se obtiene según los casos: - Con hilos de algodón, vidrio, etc., enrollados de forma especial sobre un núcleo rígido, con una porosidad decreciente hacia la salida del filtrado. - Con productos aglomerados porosos, metal, arena, porcelana, plástico, etc.



FILTRACIÓN A TRAVÉS DE SOPORTE CON PRECAPA: Estos filtros se utilizan para el tratamiento por microfiltración de caudales importantes, sin que se produzca el atascamiento irreversible del elemento filtrante.

La filtración, en este caso, no se efectúa a través de elementos fijos, sino a través de un material filtrante que se introduce en el aparato al principio de cada ciclo de funcionamiento.

De esta manera, se forma una capa filtrante microporosa (precapa) sobre un soporte fino.

Después del atascamiento, se elimina esta precapa, vertiéndola al exterior, durante la operación de lavado.



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Sección 5. Filtración a través de un lecho filtrante

Dentro de la filtración a través de soporte con precapa tenemos: - filtros de bujías: utilizan como material en la precapa celulosa, diatomeas, carbón activo, etc. - filtros con discos o platillos.

Se utiliza esta filtración cuando la dimensión de las partículas contenidas en el agua es relativamente pequeña.

Para que esta filtración sea eficaz, es preciso que las materias puedan penetrar profundamente dentro del lecho y no bloquearlo en su superficie.



Un filtro se atasca a medida que su lecho se carga de materias retenidas. Cuando el atascamiento alcanza un valor excesivo o la calidad del filtrado no es aceptable, debe procederse al lavado del lecho filtrante.

Es indispensable que, con este lavado, se devuelvan al lecho sus cualidades iniciales, sin las cuales, el filtro iría perdiendo eficacia y el material filtrante debería retirarse para su limpieza completa o para ser reemplazado.

FILTRACIÓN LENTA: Tiene por objeto la depuración de las aguas de superficie, sin coagulación ni decantación previa. Estos filtros están construidos de tal forma que el agua fluye muy despacio a través de un lecho de arena fina, quedando retenidas en la superficie del filtro las partículas de mayor tamaño. De esta manera se forma una capa biológica porosa muy delgada, pero con una gran superficie de contacto en sus poros, que favorece la adsorción de impurezas.



Después de lavados estos filtros, la calidad del agua filtrada no es satisfactoria, por lo que debe verterse al desagüe hasta que se forme la membrana biológica, para lo cual se precisan varios días.

La filtración lenta da buenos resultados mientras que el agua esté poco cargada de materias en suspensión y se respete una pequeña velocidad final de filtración.

El mecanismo biológico de esta filtración es muy efectivo para la eliminación de microcontaminates. Además, se produce una reducción de la turbidez inicial del agua y de los coliformes de hasta un 90 o 99 %.

Estos filtros son especialmente sensibles a un desarrollo fuerte de plancton, que puede producir un atascamiento superficial. Además, se necesita una gran superficie de terreno para su instalación.



FILTRACIÓN RÁPIDA: En el proceso de filtración rápida, el agua atraviesa el lecho filtrante a velocidades de 4 a 50 m/h.

La arena, que es el material más empleado como medio filtrante, suele reposar sobre un lecho de grava que impide que el material más fino pase al fondo del filtro.

El tamaño efectivo de la arena de la capa filtrante oscila entre 0.5 y 1.5 mm de diámetro, mientras que el tamaño de la grava de la base puede oscilar entre 35 y 130 mm, dispuesta en capas de menor a mayor grosor.

El espesor de las capas es variable en función del agua a tratar y del rendimiento que se quiera obtener. El espesor de la capa de arena puede oscilar entre 40 y 70 cm y el de las capas de grava entre 30 y 60 cm.



En función de las características del agua a tratar puede ser conveniente el diseño de filtros multicapa, consistentes en dos o más capas de materiales filtrantes de características diferentes.

Una de las combinaciones más usuales es la filtración a través de arena y carbón activo, lo que permite retener compuestos indeseables del agua según su capacidad de absorción.

En este tipo de filtración, la acción biológica es prácticamente nula.

Dentro de los procesos de filtración rápida, pueden citarse esencialmente: 1º La filtración directa, cuando no se adicionan reactivos al agua a filtrar. 2º La filtración con coagulación sobre filtro, de un agua no decantada previamente. 3º Filtración de agua coagulada y decantada.



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Sección 6. Filtros a presión

Su fundamento es el mismo que el de los filtros a través de lecho filtrante y se diferencian en que el material filtrante suele estar colocado en cilindros de acero, verticales u horizontales, capaces de resistir presiones hidráulicas de hasta 10 atmósferas.

Los caudales de filtración son del orden de 125 l/m2·min.

Presentan como ventaja frente a la filtración a través de lecho filtrante que necesita menos superficie.



Como inconvenientes, la dificultad de aplicación de reactivos a presión, el que ni el lecho filtrante ni el agua filtrada sean visibles, así como que tampoco pueda observarse la operación de lavado.

Dentro de los filtros a presión tenemos:

Filtros verticales lavables sólo con agua: Van equipados con materiales filtrantes cuya granulometría y densidad debe elegirse de acuerdo con la velocidad de retorno del agua de lavado.

Filtros verticales lavables con aire y agua.



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Sección 7. Filtros abiertos

Filtros horizontales lavables con aire y agua: Se emplean en la filtración de aguas poco cargadas ya que su altura es limitada.

La mayor parte de las instalaciones de filtros destinadas al abastecimiento de aguas potables utilizan filtros abiertos, generalmente de hormigón.

El tratamiento que se le da al agua antes de la filtración influye en la concepción tecnológica de los filtros a emplear, y, especialmente, en el diseño de la batería filtrante.

Desde el punto de vista tecnológico, se establece la siguiente clasificación:



Filtros rápidos clásicos, que trabajan a velocidades de filtración comprendidas entre 5 y 10 m/h, aproximadamente.

Filtros de gran velocidad de filtración, de velocidad entre 7 y 20 m/h.

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