Métodos más comunes para eliminar materia particulada en el agua

“CONTAMINACION Y POTABILIZACION DEL AGUA”

 TRABAJO 2

Maira Johana Ruiz Castillo

Objetivo: 

Analizar los métodos más comunes para eliminar materia particulada en el agua.

TAMIZADO

Es uno de los métodos más sencillos para eliminar  el material particulado presente en el agua. Este método permite separar sólidos cuyas partículas poseen diferentes grados de subdivisión.  Se pasa el agua a través de rejas o tamices, que  retienen los sólidos de tamaño más grande que el de la separación de las barras de las rejas o tamices. Mediante el tamizado entonces quedan incrustados o atrapados materiales como ramas, palos y toda clase de residuos sólidos de tamaño mayor. Por las aberturas caerán las partículas más pequeñas, quedando el material más grueso dentro del tamiz.

El tamizado casero se puede efectuar con un colador, cedazo o pedazo de tela, donde se eliminará cierta turbidez del agua. 

Ventajas:

• El  método se basa en una técnica muy fácil y sencilla de llevar a cabo
• Relativamente barato de instalar 
• Se elimina gran cantidad de partículas visibles o de tamaño mayor 
• Facilita el proceso en las siguientes etapas de potabilización por el hecho de eliminar un alto nivel de partículas sólidas.
• Mejor calidad del agua tratada

Desventajas:

• Solo se pueden eliminar partículas de mayor tamaño que las aberturas del tamiz 
• No garantiza la eliminación de todo el material particulado, ni mucho menos la eliminación de organismos patógenos

 

 

SEDIMENTACIÓN 

En este método, es preciso suscitar condiciones de reposo en el agua para que se eliminen las partículas en suspensión más densas mediante la fuerza de gravedad, obteniendo una suspensión concentrada y un líquido más claro. Este proceso se realiza en los desarenadores, presedimentadores y sedimentadores. Los sólidos en suspensión sedimentables entonces, se separan del líquido por la acción de esta fuerza gravitacional y son arrastrados hacia el fondo del tanque sedimentador. 

"En la potabilización del agua, el proceso de sedimentación está gobernado por la ley de Stokes, que indica que las partículas se sedimentan más fácilmente cuanto mayor es su diámetro, su peso específico comparado con el líquido, y cuanto menor es la viscosidad del mismo”[1].

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[1]Sedimentación. Potabilización del Agua (04/05/2012) Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Sedimentaci%C3%B3n

Ventajas:

• Un 50% de la mayoría de las bacterias y microorganismos muere 
• "El proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un 405 la DBO y de un 40 a un 60% los sólidos en suspensión"[2]  .
• Se elimina una parte importante de la turbidez
• Los tiempos de remoción son regulados de tal forma que se evita la formación de procesos anaerobios
• Poco consumo de energía en cuanto a la facilidad de condición del proceso
• Operación altamente confiable
• Mejor calidad del agua tratada
• Se adapta a variedad de diseños
• Simplicidad de construcción y operación que no exige personal muy calificado.

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[2]  Sedimentación. Tratamiento de Aguas Residuales (04/05/2012) Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Sedimentaci%C3%B3n

Desventajas:

• Aunque se elimina un alto porcentaje de microorganismos nocivos, no lo hace totalmente.
• Mala retención de partículas pequeñas
• Generación de lodos, los cuales contaminan el medio ambiente sino son tratados de una forma eficiente 
• En algunos casos se puede producir mal olor 

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COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN

La coagulación es el proceso por el cual se desestabilizan las partículas suspendidas en el agua, de modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas y así sea más fácil eliminarlas por medio de la adición de coagulantes químicos.  La Floculación por su parte, es un proceso químico, el cual funciona adicionando sustancias llamadas “floculantes”, que hace que se aglutinen las sustancias coloidales presentes en el agua, para facilitar de esta forma su decantación y posterior filtrado.

Los coagulantes más usados son:

• Sulfato de Aluminio 
• Cloruro Férrico
• Sulfato Férrico

Ventajas:

• Alta disponibilidad
• Bajo costo
• Flexibilidad de uso en diferentes tipos de agua
• Los tiempos de remoción son regulados de tal forma que se evita la formación de procesos anaerobios 
• Poco consumo de energía
• Operación altamente confiable
• Mejor calidad del agua tratada
• Se adapta a variedad de diseños
• Reduce significativamente el número de microorganismos patógenos presentes en el agua (90%), como Coliformes, Rotavirus, Virus Hepatitis A, entre otros.

Desventajas:

• Generación de lodos
• “No es tan eficiente para reducir parásitos como la Giardia Lamblia, cuya tasa de reducción es de 65 – 90%”[3]. 
• En algunos casos se puede producir mal olor. 

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[3] Burchard, L (2005) Plantas de tratamiento de agua potable http://www.slideshare.net/lucasburchard/plantas-tratamiento-agua-potable

 

FILTRACIÓN 

“Se usa para separar un sólido insoluble de un líquido. El estado de subdivisión del sólido es tal que lo obliga a quedar retenido en un medio poroso o filtro por el cual se hace pasar la mezcla”[4].

Este proceso se utiliza como método final para pulir las aguas turbias o también como el único tratamiento cuando las aguas son muy claras. El  medio poroso más utilizado para esta técnica es la arena, pero, también se usa el carbón activado y varias clases de minerales como la antracita, la magnetita, entre otros. También, se utiliza cáscara de arroz, la cáscara de coco quemada y molida y el pelo de coco en caso de que los filtros sean rápidos. En los filtros lentos lo más efectivo es usar exclusivamente arena. Es muy importante no usar materiales que se puedan degradar fácilmente.

Según la velocidad de filtración, los filtros de clasifican en lentos o rápidos y según el tipo de material que los conforman se clasifican en:

 

• Monomedio: Un solo material
• Medio doble: Dos materiales
• Multimedio: Tres o más materiales

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[4] Métodos de Separación de Fases. Tamizaje o Tamización (10/05/2012) Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todos_de_separaci%C3%B3n_de_fases

 

Ventajas:

• Se remueven partículas que no han sido captadas en los procesos anteriores
• El agua queda con un alto nivel de limpieza
• Cuando la concentración de partículas no es tan alta, el filtro puede operar por mucho tiempo, antes de que sea necesario limpiar el medio filtrante.
• No existe cambio de materia
• Requiere de poco gasto energético
• Entrega resultados satisfactorios
• El filtrado puede pasar más de una vez 

Desventajas:

• El agua está menos turbia pero requiere ser desinfectada para eliminar el total de los organismos patógenos
• Cuando hay mucho material particulado, el filtro se puede saturar fácilmente, lo cual genera que haya que limpiar constantemente el medio filtrante 
• No garantiza la eliminación de sustancias tóxicas

 

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El siguiente cuadro resume las particularidades de los métodos anteriormente mencionados.

PROCESO	ESTRUCTURA	FUNCIÓN
Tamizado	Rejillas	Remover materiales gruesos
Sedimentación	Sedimentador	Remover partículas en suspensión
Coagulación - Floculación	Coagulador - Floculador	Remover partículas coloidales
Filtración	Filtros	Remover partículas remanentes

IMPORTANTE: La purificación se ha utilizado durante mucho tiempo. Dos reglas básicas se pueden encontrar en el año 2000 A.C, que decían que las aguas debían ser expuestas a la luz del sol y filtradas con carbón. El agua impura se debía de hervir e introducir un trozo de cobre siete veces, antes de la filtrarla. Existen descripciones de civilizaciones antiguas en referencia al agua hervida y el almacenamiento de esta. Para llevar a cabo la purificación del agua se utilizaba cobre, plata y técnicas de electrolisis.

El primer filtro múltiple se desarrolló en 1685 por el físico Italiano Lu Antonio Porzo, el cual consistía en una unida de sedimentación y filtro de arena.

• La fusión de los anteriores métodos en orden secuencial, definitivamente se convierte en un proceso muy eficiente, que permite, de una manera muy simple, eliminar la materia particulada presente en el agua, desde la más gruesa y grande, hasta la más fina

• Cada uno de los anteriores métodos es muy valioso por sí mismo, pero solo en la medida en que se asocie o aúne con los demás se verán resultados  verdaderamente eficientes, teniendo en cuenta, que el siguiente método pule, afina y mejora los resultados generados por el anterior.  

• Aunque los métodos anteriores son muy significativos, no eliminan totalmente los microorganismos patógenos presentes en el agua, ni la mayoría de sustancias químicas y tóxicas en caso de que las haya. Por lo tanto, estos métodos se aplican más que todo a aguas con una contaminación simple o con más carga orgánica y menos carga química y tóxica, donde entran a funcionar más que todo, los métodos de sedimentación y coagulación-floculación.

• El método de tamizado es muy importante para eliminar partículas más visibles o de gran tamaño, pero podría decirse que el proceso para eliminar partículas más especiales y dañinas para la salud humana lo marca significativamente las etapas de sedimentación, coagulación-floculación y filtración.

• Los procesos de Coagulación- floculación, se pueden resumir como una etapa en la cual las partículas se aglutinan en pequeñas masas, tal que su peso específico supere a la del agua y se puedan precipitar.

• Cuando se quiere favorecer la sedimentación, es preciso aumentar el diámetro de las partículas, haciendo que se agreguen unas a otras, mediante la coagulación-floculación.   

• El factor principal que conduce a la sedimentación es la densidad de la partícula. A mayor densidad, mayor fuerza gravitacional y más eficiente separación del sólido

• Aunque la filtración incluye una técnica muy especial de pulimiento de aguas turbias, no elimina la totalidad de microorganismos patógenos, y por ello, es preciso someter al agua tratada a un método posterior de desinfección.

• El reconocimiento de la importancia que tienen los métodos para eliminar el material particulado del agua, está ligado con el concepto de obtener agua sana.

• Es una realidad evidente, que gracias a la técnica de estos métodos,  se ha dado pie a que se desarrollen otros más eficientes y complejos en la potabilización del agua.

• Desde la antigüedad, la humanidad ha buscado la mejor forma de consumir agua pura y limpia, y hasta la época actual, día a día se realizan estudios, investigaciones y pruebas que ayuden a mejorar los procesos para lograr una condición sana en este líquido vital.

 BIBLIOGRAFÍA / CIBERGRAFÍA

• Métodos de Separación de Fases. Tamizaje o Tamización (10/05/2012) Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9todos_de_separaci%C3%B3n_de_fases

• Tamizado (08/05/2012) Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Tamizado

• Sedimentación. Potabilización del Agua. Tratamiento de Aguas Residuales. (04/05/2012) Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web de Wikipedia http://es.wikipedia.org/wiki/Sedimentaci%C3%B3n

• Burchard, L (2005) Plantas de tratamiento de agua potable http://www.slideshare.net/lucasburchard/plantas-tratamiento-agua-potable

• Coagulación y Floculación de Contaminantes del Agua (s.f) Páginas 3 y 4. Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:uUo0pOdEwIQJ:cabierta.uchile.cl/revista/15/articulos/pdf/edu4.pdf+coagulaci%C3%B3n-floculaci%C3%B3n&hl=es&gl=co&pid=bl&srcid=ADGEESg1SE0ho8FpstQjAwGpI_EIXF1wLpfKlOncbJwSL3OxRX70A9_0npchkb1iDJwbbP8YMto2KpfZ3R9uG2zOjY0DApSTZ6-uxaE8XcGag7_9tZQk_VtHqckJoxNLliTWpSJjXIWP&sig=AHIEtbTaiC3dgNxTU7HsEJlsrp4JQNEg6w

• http://www.monografias.com/trabajos55/tratamiento-del-agua/tratamiento-del-agua2.shtml

• Historia de la desinfección del agua (s.f) Portal “Water Treatment Solutions” Recuperado el 11 de Mayo de 2012 en el sitio web http://www.lenntech.es/procesos/desinfeccion/historia/historia-desinfeccion-agua.htm

• Vargas, L. Proceso Unitarios y Plantas de Tratamiento Documento. Principales Operaciones Unitarias Empleadas en el Tratamiento de Agua – Transferencia de Sólidos. Documento Contenidos Unidad 3 - Curso Contaminación y Potabilización del Agua.

Filtro para Aguas Lluvias y Técnicas de captación

Filtro de agua casero

Materiales:

• Recipiente de plástico o una botella de PET de 2.5L
  
• Algodón o tapabocas.
• Arena fina o gruesa (preferible las dos)
• Carbón vegetal.
• Grava ó piedras pequeñas.
• Tijeras ó bisturí.
• Hipoclorito.
• Alumbre molido.
• Balde.

Procedimiento:

1. Lavar muy bien en un balde la grava, después la arena y por último el carbón, generalmente se le aplica unas gotas de hipoclorito y una pisca de alumbre molido. Esto ayudará a que se tenga una mejor limpieza e higiene de los materiales.

2. Con precaución se recorta la parte inferior o base de la botella, utilizando el bisturí y termina de organizarla con las tijeras para darle mejor forma.

3. luego se perfora la tapa de la botella, ya que es la parte por donde va a salir el agua filtrada, y luego nuevamente se tapa la botella.

4. Rellena el interior con capas de algodón, dejándolo con buena presión.

5. se rellena la segunda capa con grava o piedras pequeñas, éstas darán la firmeza a los otros

materiales siguiente, y por ende, éste material por ser tan grueso ayudara a que el algodón no se tapone

.

6. luego sigue la capa de carbón vegetal, éste ayudará a limpiar algunas propiedades químicas del agua.

7. por último la capa de arena, especialmente (Arena fina). Ésta será el filtro principal del agua, ya que es la que retiene la mayor suciedad y las mayores partículas.

Técnicas para la captación de las aguas lluvias

Existen diversas técnicas y estrategias para captar el agua lluvia, como:

Canales de techo con dirección a un tanque: su función es lograr que las aguas lluvias que caen en los techos tengan una dirección especifica, la cual puede ser un estanque, una caneca, o en algunos casos más avanzados directos a los filtros, a través de tuberías o mangueras.

Algunos indígenas utilizaban hojas gigantes para retener el agua y canales de bambú o guadua para darle dirección algún estanque, otros finqueros aprovechan las altas montañas y hacen canales en los suelos con dirección a un estanque “natural o artificial”, donde después utilizan el sistema de bombeo por presión de una herramienta llamada ariete.

Sabemos que pueden existir muchas formas y técnicas para captar el agua lluvia, empero en esta actividad quiero mostrar una técnica para aquellas personas que no tienen casa, ni techo con canales para captar fácilmente el agua.

La técnica que voy a mostrar a continuación, va hacer realizada en una escala menor, también llamada “Versión miniatura”.

Materiales:

• Un plástico limpio y sin rotos del tamaño que desee.
• Cabuya, pita ó cáñamo, tener como mínimo 30mt.
• Tanque. Éste se puede hacer mezcla de cemento y arena, o un estanque de plástico. Etc.
• Manguera y tubería PVC, con 2 llaves de paso.
• Debes tener a disposición arboles altos, ó 4 bambús ó guadua.

Elaboración de la técnica del plástico:

Se instalan el bambú en tierra y firmes, o se utilizan los árboles, luego se abre el plástico y se amarra de las 4 puntas con el cáñamo en los 4 árboles ó bambú, dejando una caída con inclinación al centro del plástico, la cual va dirigida al estanque, tanque, o un recipiente grande (caneca), la cual debe tener en su parte superior una salida con tubería PVC, llave de paso y manguera, la cual tiene como fin, ser el conducto para que llegue el agua al filtro casero.

Pd: recuerde que el plástico debe estar bien sostenido, aparte de sus 4 puntas, también debe tener un sostenedor al suelo (para lugares donde haya mucho viento)

Esta son algunas imágenes de la técnica de captación:

Procedimiento y manejo General de todo el proceso del filtro del agua:

Después de que la lluvia es captada a través de cualquier técnica dichas anteriormente, “aunque en este caso sería la técnica con el plástico”, el agua llega a través de la manguera al filtro casero, donde la recibe la primera capa (Arena Fina), esta se encarga de retener todas las partículas que están a su alcance, y el agua se filtra a través de sus pequeños espacio que deja, luego llega a la capa de carbón, el cual se encarga de limpiar algunos microorganismos y sustancias químicas del agua, después el agua desciende hasta la capa de grava Aunque esta capa solo cumple con la función de sostener las capas ya dichas anteriormente y darle mejor espacio al agua para que llegue sin tapujos al algodón. El algodón es la ultima capa, y es la más fundamental porque es la impide el paso de otras partículas que no fueron retenidas en las capas anteriores.

Ya después de pasar el agua por todas las capas, sale a través del orificio de la tapa con dirección al estanque de agua potable, vaso o jarra para su consumo. Muchas personas utilizan algunas telas o tapabocas como filtro final, esto hará que el agua llegue al recipiente de consumo con mejores características físicas para su potabilización.

Ya así tendrá un agua mas portable y con mejores condiciones para su consumo.

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Bibliografía:

Filtro Casero para el agua: http://www.fullexperimentos.com/2010/07/filtro-casero-para-el-agua.html

Experimento del filtro del agua: http://library.thinkquest.org/04apr/00222/spanish/filter1.htm

Cordialmente Jairo Castaño J10+KASTA

Construccion y uso de filtro para agua

CARTILLA DE ELABORACION Y MENEJO DE FILTRO PARA AGUA

La presente cartilla tiene el objetivo de guiar en proceso en la elaboración de un filtro sencillo para la filtración de aguas, en espacial las provenientes de agua lluvia y que no tengan una turbiedad considerable.
Para la construcción del filtro, se debe tener los siguientes materiales y herramientas:
Materiales:
· Canecas de 2 Galones y 1 Galón.
· Neumático.
· Accesorios de PVC:

Ø 0.50 cm de Tubería PVC de ½”
Ø 3 Codos de ½”
Ø 2 Adaptadores hembra de ½”
Ø 2 Adaptadores macho ½”
Ø 1 Tee de ½”
Ø Teflón
Ø Tapones lizos de ½”
Ø Válvula de paso de ½”

· Carbón Activado.
· Gravilla.
· Arena Sílice.
· Hipoclorito de calcio.

Herramientas:
· Taladro.
· Broca.
· Navaja.
· Tijeras.
· Lapicero
· Recipientes para lavado de material.

Construcción del filtro.

1. Perforar las canecas con la broca del taladro, luego con la naja retirar los residuos y pulir el área para instalar adecuadamente el adaptador macho con el empaque de neumático.


Figura 1. Figura 2.

2. Corte del neumático para ser usado como empaque para el filtro de carbón activado y para la llave de suministro ubicada en el tanque de almacenamiento de agua filtrada, luego instalar en cada uno de los adaptadores machos.


Figura 3. Figura 4.


3. Corte de los niples que serán usado para conectar los diferentes accesorios de PVC.


Figura 5. Figura 6.




4. Construccion de filtro con los accesorios de PVC, perforación de los tapones lizos e instalación dentro de la caneca, llenado con carbón activado el interior del filtro.


Figura 7. Figura 8.



Figura 9. Figura 10.






5. Instalación del sistema que conduce el agua después de filtrada hacia el tanque de almacenamiento, perforación de la tapa del tanque de almacenamiento.


Figura 11. Figura 12.



Figura 13. Figura 14.




6. Lavado del material para retirar impurezas, luego aplicar desinfectante Hipoclorito de Calcio.


Figura 15. Figura 16.


Figura 17. Figura 18.






7. Construccion de las capas de filtro con Carbón Activado, Arena Sílice y Gravilla pequeña.


Figura 19. Figura 20.

Figura 21.


8. Construccion del sistema con cada uno de sus sistemas de filtración y de almacenamiento de agua filtrada.

Figura 22. Figura 23.

9. Para usar el filtro se debe aplicar el agua sobre el filtro de gravilla, el cual actua como medio filtrante, reteniendo los solidos gruesos, luego por medio de la gravedad este llega a la Arena Sílice para otra fase de filtracion, para la ultima fase se econtrara Carbón Activado y luego ingresara al tubo donde esta almacenado mas Carbon Activado al interior de la Tuberia que conduce el agua hacia el tanque de Almacenamiento, ya en este punto el agua puede ser consumida.