Filtración sobre precapa

No son muy frecuentes en las instalaciones de desalinización pero alcanzan un alto nivel de filtrado.

Básicamente consiste en un elemento que sirve de sustrato, que puede ser de forma tubular o laminar sobre el que se deposita una capa filtrante de poca espesor. Esta actúa como protector del apoyo filtrante y separa los sólidos de mayor tamaño.

Con este tipo de filtros, la filtración siempre es en profundidad y siempre se usan después de los filtros de arena y antes de los de cartucho.

Los materiales más utilizados en los filtros sobre precapa son:

 Suelo de diatomeas: Es un material que proviene de depósitos fósiles de esqueletos microscópicos de plantas y animales, está formado por partículas irregulares y angulosas que forman un medio muy poroso que facilita la retención de impurezas. Las dimensiones de la tierra de diatomeas oscilan entre las 4 y las 40 micras.

 Perlita: Material que proviene de cenizas volcánicas.  Carbón activo.

 Polímeros sintéticos.

Los últimos tres materiales, son más caros pero permiten separar las partículas en granulometrías muy diversas.

Los filtros sobre precapa pueden ser de dos tipos diferentes:

Se trata de un depósito cerrado en el que los filtros actúan de soporte sobre el que se deposita en la precapa. El filtro se ubica en la impulsión de la bomba.

Para limpiar los filtros a presión es necesario romper la precapa con aire y además, hay un caudal de agua elevado y una bomba potente.

Filtros de vacío

Este tipo de filtro se encuentra en un depósito rectangular abierto sobre el que se colocan las láminas que sirven de apoyo. A diferencia del filtro a presión, los de vacío se colocan aspiración de la bomba.

En las instalaciones de ósmosis inversa se prefieren los filtros a presión antes que los de vacío ya que estos últimos, tienen limitaciones en cuanto a la máxima pérdida de carga que pueden soportar ya que como el filtro está ubicado en la aspiración de la bomba, la pérdida de carga tolerada es igual a la carga positiva del depósito más la altura máxima de aspiración de la bomba correspondiente.

10.5.4 Filtros especiales

Son filtros que utilizan materiales nuevos como elementos de filtración. Los más significativos son los de materiales poliméricos en forma de grandes o bolas a las que agrega algún aditivo que les da propiedades especiales ya que además de separar las partículas por su granulometría, retienen partículas coloidales en función de la carga o afinidad química por fuerzas electroquímicas.

Entre los filtros especiales más utilizados se pueden citar:

 Filtros de placas: Están formados por dobles capas conectadas a un eje vertical por la que pasa el agua a través.

 Filtros de polipropileno extruido: Son similares a los de cartucho ya diferencia de estos, permiten realizar una filtración en profundidad en lugar de una filtración superficial típica de los cartuchos.

10.5.5 Filtración natural

Se da cuando el agua atraviesa diferentes estratos del terreno, es por ello, que sólo se da en aguas salobres. La calidad final depende del terreno que haya atravesado, pero en general, ésta es muy elevada (SDI <1) en pozos profundos.

La ventaja principal de este tipo de filtración es el bajo coste pero el inconveniente es que en los pozos superficiales pueden haber contaminantes orgánicos que dañen la instalación.

10.6 Floculación – coagulación

10.6.1 Coagulación

El objetivo es desestabilizar las partículas en suspensión y facilitar su aglomeración. Se utilizan sustancias químicas llamadas coagulantes que provocan los siguientes efectos en el agua:

 Neutralización de cargas.

 Aglomeración de las partículas en suspensión formando microflóculos.  Absorción del microflóculos a la superficie de hidróxido precipitado

formando lo que llama como flóculos.

La coagulación sigue cuatro etapas:

- Compresión de la doble capa que rodea los coloides: Se da cuando las partículas coloidales están separadas a una distancia tal que se repelen antes de atraerse por fuerzas de Van der Waals. En esta situación, las partículas que tienen una energía cinética suficiente para superar el potencial de repulsión se aglomeran.

- Neutralización de las cargas por fuerzas de Van der Waals.

- Agrupación de las partículas en un precipitado que posee carga positivo cuando el pH es ácido o neutro.

- Adsorción de los polielectrólitos y metales hidrolitzants como las sales de hierro sobre los coloides creando puentes entre las partículas.

Los factores que influyen en la coagulación son:

- PH: Es la variable más importante y siempre hay un rango de pH en que el coagulante es más eficaz. En las sales de hierro y aluminio se encuentra entre 5,5 y 7.8.

- Sales disueltas: La coagulación con sales de hierro y aluminio está muy influida por aniones del agua.

- Temperatura: A temperaturas bajas el flóculo decanta más difícilmente y tiene tendencia a penetrar más profundamente en los filtros.

- Coagulante: En la ósmosis inversa los más utilizados son las sales de hierro como FeCl3 · 6H2O o FeSO4 · 7H2O o las sales de aluminio como

Al2(SO4)3 · 18H2O. En agua de mar sobre todo se utiliza el primero ya

que tiene una eficiencia alta y un precio reducido.

- Mezclas: Se da en dos etapas. En la primera, se mezcla de forma enérgica y con una corta duración. Mientras que en la segunda, la mezcla es lenta de manera que se favorece el contacto entre las partículas.

- Turbidez: Al aumentar la turbidez, es necesario aumentar la cantidad de coagulante.

- Color: El 90% de las partículas que causan color tienen diámetro superior a 3,5 mm y el pH óptimo para su separación varía entre 4 y 6.

10.6.2 Floculación

Tiene por objetivo, favorecer mediante una mezcla lenta, el contacto entre las partículas desestabilizadas. En la floculación, existen dos fases diferentes:

- Fase mezcla: El coagulante se dispersa mediante una agitación.

- Fase floculación: Es la agitación del agua a menores velocidades y durante períodos más largos, de manera que se forman flóculos de un tamaño suficiente como para sedimentar.

10.7 Decantación

La decantación se da cuando el índice de SDI es superior a 25 y consiste en la instalación de un decantador que retiene los flóculos formados. Es un sistema

que no es muy utilizado en instalaciones desalinizadoras de agua de mar pero sí en las que el agua a tratar es salobre.

El proceso de decantación se basa en retener el agua en un depósito durante un tiempo suficiente para que los sólidos que arrastra el fluido sean depositados en el fondo.

A menudo, para ayudar a la deposición, se añade un producto químico que al rodear el sólido, aumenta su peso y volumen y facilita su caída.

10.8 Filtros de membranas

Utilizan membranas similares a las de ósmosis inversa pero con la diferencia que el tamaño del poro es mucho mayor.

Se trata de un sistema poco empleado debido a los elevados costes de instalación y mantenimiento.

10.8.1 Microfiltración

Las membranas de microfiltración son similares a las de fibra hueca. Están formadas por un conjunto de hilos huecos que se agrupan en un módulo que a la vez se coloca en el interior de un contenedor. Estas membranas son capaces de separar sólidos en suspensión y coloides grandes y tienen un tamaño de poro que oscila entre 0,1 y 0,2 micras.

El mecanismo de funcionamiento de las membranas de microfiltración es el siguiente: el agua circula desde el exterior hasta el interior de la membrana y durante ese proceso se obstruyen el poro de bacterias y partículas en suspensión de manera que hay una pérdida de carga importante que disminuye la eficiencia de la instalación.

Para evitar este problema, se realiza la limpieza con aire inyectado a contrapresión expulsa las partículas retenidas en las membranas del interior al exterior.

Algunas veces también se utilizan productos químicos que disuelven las partículas en suspensión.

La microfiltración es un sistema adecuado en aguas fuertemente contaminadas y con un alto contenido en materia orgánica.

10.8.2 Ultrafiltración

Las membranas de ultrafiltración tienen un tamaño de poro de 0,01 micras y separan partículas, proteínas y sustancias orgánicas con un peso molecular comprendido entre 1.000 y 100.000.

Pueden ser de dos tipos diferentes:

 Fibra hueca

El equipo de tratamiento y limpieza es similar al de microfiltración pero las diferencias más importante se encuentran en el diámetro de la fibra, el material constituyente y la forma de filtrado ya que en este sistema, la filtración se realiza del interior al exterior.

 Enrollamiento en espiral

Se sitúan en el interior de recipientes de presión como las membranas de ósmosis inversa pero con la diferencia que trabajan a presiones menos elevadas y soportan mejor la presencia de cloro.

CAPÍTULO 11.

POSTRATAMIENTOS