Diseño y evaluación de un módulo de filtración de arena por gravedad

Abstract

El estudio de este proyecto de tesis básicamente consiste en rediseñar y evaluar un Filtro Rápido de Arena por gravedad, dejándolo operativo. El filtro consta esencialmente un armazón metálico de 331.5 cm de alto y un área de 64.8 x 62.5 cm, en la cual se colocó un lecho de arena y grava sobre un sistema adecuado de soporte y drenaje. El filtro es a rata o tasa constante, el cual es alimentado a través de una bomba de caudal constante. El flujo de agua cruda pasa de la parte superior del filtro a los drenes del fondo atravesando el lecho filtrante. El afluente es una muestra preparara, que simula haber recibido un tratamiento previo de coagulación, floculación y decantación. Esta muestra se preparó mezclando agua de la red pública (agua clara) y muestras de lodo (partículas coaguladas y sedimentadas) extraídas de las purgas de una unidad de tratamiento real (Decantadores de pulsaciones de manto de lodos de la Planta de Tratamiento de Agua Potable de La Atarjea), lo que simulaba perfectamente un agua decantada. Al cabo de cierto número de horas de servicio el filtro se obstruye debido a las impurezas, que éste ha removido del agua cruda que ha pasado a través de él, entonces el nivel de agua en el filtro se va incrementando hasta llegar a un cierto punto en el cual se hace necesario lavarlo (máxima pérdida de carga). El lavado se realiza invirtiendo el sentido del flujo, por medio de agua que se inyecta a presión en los drenes y se recoge en la canaleta de lavado colocado sobre la superficie de la arena. Este proceso demora aproximadamente 13 minutos, después de la cual el filtro vuelve a su operación normal. Los cálculos de tasa de filtración, características del lecho de arena, características del medio soporte y del lecho de grava, etc., se ajustaron a las dimensiones del filtro, en vista que este diseño se realizó de un sistema existente. La construcción y evaluación del filtro se realizó en los ambientes del laboratorio Nº 20 de la Facultad de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de ingeniería. La evaluación del filtro se realizó con el objetivo de verificar el resultado del diseño, así como de determinar parámetros de operación y mantenimiento de éste. Así mismo se realizaron pruebas bajo condiciones no óptimas de diseño como altas turbiedad del afluente y bajas y altas tasas de filtración, obteniéndose resultados bastante buenos, concluyéndose que el filtro es resistente a cambios bruscos de operación y que no es vulnerable a estos inconvenientes clásicos en cualquier planta del mundo, en la cual traería problemas.