Básicamente se distinguen dos tipos de filtros: los lentos, de baja carga superficial; y, los rápidos, de

alta carga superficial. El trabajo de los filtros a gravedad o presión depende, en gran parte, de la mayor o menor eficacia de los procesos preparatorios.

Existen además las unidades patentadas para filtración, cuyas características de diseño y constructivas son particulares de cada fabricante. El empleo de estas unidades podrá ser autorizado por la SAPYSB, una vez que haya comprobado sus ventajas a base de las especificaciones de los fabricantes.

5.9.2 Filtros lentos de flujo descendente. Consisten en un tanque que contiene una capa sobre

nadante de agua cruda, un lecho de arena filtrante, un sistema de drenaje para recolección del agua tratada, y un juego de dispositivos para regulación y control del filtro. El proceso de purificación del agua es biológico, y se produce fundamentalmente en una capa de lodo biológico que se forma en la superficie de la arena.

5.9.2.1 Filtros lentos convencionales

a) El lecho filtrante será una capa de 1 m a 1,4 m de arena, apoyada sobre grava, con las características que se indican a continuación:

TABLA 5. Características de la arena

Tamaño efectivo Coeficiente de uniformidad Dureza Solubilidad al HCl 0,15 a 0,35 mm 1,5 a 2, máximo 3 7 (escala de Mohr) < 5 % (Continúa)

TABLA 6. Características de la grava

CAPA # DIÁMETRO, mm ESPESOR, m

1 2 3 1 – 1,4 4 – 5,6 16 – 23 0,1 0,1 0,15

b) La capa de agua sobre nadante tendrá una altura de 1 m a 1,5 m, y se dejará un borde libre de 0,2 m a 0,3 m en la caja del filtro.

c) La velocidad de filtración deberá ser de 0,1 m/h a 0,2 m/h.

d) Se usará un mínimo de dos unidades dimensionadas para que cada una pueda trabajar al 65% del caudal total de diseño.

e) Los sistemas de drenaje podrán estar constituidos por losetas prefabricadas de hormigón, ladrillos y bloques de hormigón poroso, por tubos perforados y por grava gruesa. En caso de utilizarse tuberías con perforaciones, la velocidad del líquido dentro de ellas no excederá 0,3 m/s; el espaciamiento entre laterales será de 1 m a 2 m; el diámetro de los orificios será tal que permita la entrada del caudal correspondiente al caudal de servicio de cada lateral y generalmente oscilará entre 2 mm y 4 mm; el espaciamiento entre los orificios generalmente variará entre 0,1 m y 0,3 m. Las tuberías irán embebidas dentro de una capa de grava de 0,15 m de espesor, con partículas de 25 mm a 50 mm de diámetro. Cuando se utiliza grava como sistema de drenaje, la altura de la capa es alrededor de 0,15 m, formada por partículas de 40 mm a 100 mm de diámetro; el área máxima de lecho filtrante servida por un drenaje de grava será de 25 m2.

f) Sistemas de control. Los filtros lentos pueden operarse a tasa constante o a tasa variable. Para este efecto deberán diseñarse las estructuras de entrada y de salida de modo que permitan operar el filtro en cualquiera de las dos modalidades.

g) La estructura de entrada se diseñará de modo que se cumplan las siguientes condiciones: - Se produzca una distribución uniforme del líquido sobre toda la superficie del filtro.; - Se impida la destrucción de la capa biológica;

- Se pueda drenar rápidamente la capa de agua sobre nadante, cuando se desee hacer la limpieza del filtro;

- Se pueda interrumpir totalmente la entrada de agua al filtro.

h) La estructura de salida se diseñará de modo que se cumplan las siguientes condiciones: - Se impida la posibilidad de presiones negativas en el lecho filtrante;

- Se pueda medir el caudal producido por el filtro; - Se pueda controlar la tasa de filtración si así se desea; - Se pueda cerrar el filtro y drenarlo.

i) Para facilitar la operación y mantenimiento de la unidad, se preverá la instalación de tuberías de interconexión entre filtros; la construcción de un bordillo perimetral para evitar cortocircuitos; y, el uso de cubiertas en climas rigurosos para evitar el crecimiento de algas.

j) Estos filtros por lo general se diseñan para mantener el nivel de agua constante.

5.9.2.2 Filtros lentos modificados

a) Se ha encontrado que algunas modificaciones pueden resultar ventajosas en los filtros lentos convencionales, tales como las siguientes:

- Permitir un nivel de operación variable;

- Permitir la distribución y recolección mediante canales y compuertas; - Permitir la regulación y control mediante vertederos y compuertas; - No introducir un regulador de la velocidad de filtración.

b) La carga superficial recomendada para este tipo de filtro es de 0,1 m3/m2/h.

5.9.2.3 Filtros dinámicos

a) Son filtros similares a los lentos, construidos dentro de un canal sobre el cual escurre el agua a tratar, en forma de lámina de 1 cm a 3 cm de espesor y con velocidad de 0,2 m/s a 0,3 m/s.

b) Un 10% del caudal que escurre superficialmente pasa a través del filtro y el 90% restante se lo reingresa a la fuente.

c) Debe disponerse de un canal de transición hasta la entrada del filtro. Dicha transición será necesaria para asegurar que el tirante en el filtro esté comprendido entre 1 y 3 cm y deberá calcularse de tal modo que, a lo largo de la misma, el valor de la energía específica total se mantenga aproximadamen- te constante y se eviten socavaciones al comienzo del manto filtrante.

d) La relación entre la longitud y el ancho debe ser aproximadamente igual a 5.

e) La velocidad de filtración es función de la turbiedad del afluente. La máxima turbiedad aceptable es 100 UNT, por cortos períodos; preferiblemente el filtro debe operar con turbiedades menores a 50 UNT. La tasa de filtración puede seleccionarse de acuerdo a la turbiedad, según los siguientes criterios:

TABLA 7. Tasas de filtración para lechos filtrantes de filtros dinámicos

TURBIEDAD, NTU TASA DE FILTRACIÓN, m3/m2/d

< 30 30 – 50 > 50 7,2 – 14,4 2,4 – 7,2 2,4

f) El lecho filtrante estará constituido por grava y arena que, preferiblemente, cumplirán con las especificaciones siguientes:

TABLA 8. Especificaciones para lechos filtrantes de filtros dinámicos

Tamaño efectivo de la arena Coeficiente de uniformidad Dureza

Solubilidad al HCl

Espesor de la capa de arena Tamaño de la grava

Espesor de la capa de grava

0,2 a 0,35 mm 2 a 3 7 (escala de Mohr) < 5 % 0,6 a 0,8 m 4,76 a 1,59 mm 0,45 a 0,6 m

g) Se usará un regulador de caudal semejante al de los filtros lentos a gravedad.

h) Se dispondrá de un número mínimo de dos unidades en paralelo, con una capacidad individual para tratar el 65% del caudal.

5.9.2.4 Filtros lentos de flujo ascendente

a) Cuando el agua cruda a tratarse en filtros lentos requiere prefiltración en grava, se puede considerar el uso de filtros lentos de flujo ascendente. El agua a filtrar ingresa por el sistema de drenaje, asciende a través del lecho filtrante y es recolectada en la parte superior.

b) El lecho filtrante estará constituido por grava y arena, que preferentemente cumplirán con las siguientes especificaciones:

TABLA 9. Especificaciones para lechos filtrantes de filtros lentos de flujo ascendente

Tamaño efectivo de la arena Coeficiente de uniformidad Dureza

Solubilidad al HCl

Espesor de la capa de arena Tamaño de la grava

Espesor de la capa de grava

0,3 mm 1,7 a 2 7 (escala de Mohr) < 5 % 0,7 a 1,1 m 4,76 a 1,59 mm 0,45 a 0,6 m

c) Se considerará una capa de agua sobrenadante de 1,2 m a 1,4 m, y un borde libre de 0,3 m. Este volumen podrá servir como tanque de almacenamiento para períodos de retención aconsejados entre 8 h y 12 h.

d) El sistema de drenaje sirve para la alimentación al filtro y es similar al del filtro lento de gravedad. e) La velocidad de filtración preferible debe estar comprendida entre 2,7 m3/m2/d y 3,6 m3/m2/d. f) El lavado del filtro se realizará abriendo la válvula de drenaje durante 5 min.

g) Se utilizará un mínimo de dos unidades dimensionadas de modo que cada una pueda tratar el 50% del caudal.