-FIBROFILTRACIÓN LENTA- FILTRACIÓN LENTA EN MEDIOS FIBROSOS -NUEVOS AVANCES TECNOLÓGICOS EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA-

Transcripción

1 -FIBROFILTRACIÓN LENTA- FILTRACIÓN LENTA EN MEDIOS FIBROSOS -NUEVOS AVANCES TECNOLÓGICOS EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA- Presentado por: William Antonio Lozano Rivas: Ingeniero Ambiental y Sanitario de la Universidad de la Salle, Colombia. Ideador de la tecnología que aquí se presenta. En la actualidad busca la constitución y la dirección del Centro de Desarrollo de Tecnología en Agua y Saneamiento CIDEAS de la Universidad de la Salle. Asesor de Proyectos de Grado en la Universidad de la Salle, ha realizado numerosos cursos y talleres entre los que se destacan: Curso, Diseño de Plantas de Tratamiento para la Purificación del Agua Asociación Colombiana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, ACODAL. Taller, Manejo Ambiental de los Residuos Sólidos Ministerio del Medio Ambiente / Asociación Colombiana de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, ACODAL. Curso, Calidad del Aire: Fundamentos, Técnicas de Medición y Gerencia Universidad de los Andes / Laboratorio de Contaminación Atmosférica (LPAS) de la Ecole Politechnique Federale de Lausanne. Curso de Tubo-sistemas Escuela de la Calidad y el Servicio, PAVCO S.A. Olga Lucía Ramírez Moreno: Ingeniera Ambiental y Sanitaria de la Universidad de la Salle. Participó en el Seminario Iberoamerica Universidad de Morón. Buenos Aires. Argentina, entre septiembre 24 y octubre 10 de Realizó el Curso de Tubosistemas en la Escuela de la Calidad y el Servicio, PAVCO S.A. Trabajó en el Diseño e Implementación de Planes de Manejo de Residuos Hospitalarios y Similares, para Instituciones de I, II y III nivel de atención, durante el primer semestre de 2003, en Bogotá.

2 -FIBROFILTRACIÓN LENTA- FILTRACIÓN LENTA EN MEDIOS FIBROSOS -NUEVOS AVANCES TECNOLÓGICOS EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA- 1. OBJETIVOS 1.1 Objetivo General Plantear la alternativa de sustitución de los medios convencionales granulares, por lechos fibrosos en unidades de filtración lenta. 1.2 Objetivos Específicos Con el empleo de Medios Filtrantes Fibrosos: Conseguir un incremento significativo en las Ratas de Filtración Convencionales de los Filtros de Arena. Prolongar los Tiempos de Carrera. Mejorar la calidad fisico-química y bacteriológica del efluente tratado. Obtener ventajas económicas en la construcción, operación y mantenimiento de las unidades, frente a otras tecnologías y especialmente con respecto a los filtros de Arena convencionales. 2. METODOLOGÍA EMPLEADA El trabajo se desarrolló a partir de la construcción de una batería de filtros, integrada por tres unidades y se planteó a manera de un estudio piloto comparativo, mediante la evaluación de la calidad del agua tratada por tres columnas piloto, constituidas así: Columna 1: Filtro con lecho de arena y soporte de Gravilla Grava. (Filtro Lento de Arena Convencional) Columna 2: Filtro con lecho de fibras no tejidas de Polipropileno. Columna 3: Filtro con lecho de fibras no tejidas de Queratina. El filtro o columna 1, que corresponde al lecho convencional usado en los procesos de Filtración Lenta en Arena, es el filtro testigo con el cual se comparan los filtros de lechos de fibra o <<fibrofiltros>> que son la tecnología puesta a prueba en esta investigación. Con el fin de evaluar el comportamiento de la filtración en medios fibrosos frente a los medios granulares, en este caso arena, la investigación se desarrolló bajo estos dos aspectos: Calidad del Agua Tratada, y Operación y Mantenimiento de los Filtros.

3 La Calidad de Agua se determinó mediante cuatro parámetros principales: Turbiedad, Color, Coliformes Totales y E. Coli, según los lineamientos establecidos por el Decreto 475 de 1998, expedido por el Ministerio de Salud de Colombia. La periodicidad en la toma de estos datos se determinó de acuerdo con el comportamiento de éstos en el tiempo, y apoyados en las recomendaciones hechas por el Ingeniero Gary S. Logsdon en su libro Slow Sand Filtration para análisis de parámetros en plantas piloto. La Operación de cada uno de los filtros tiene tres puntos básicos de estudio: Pérdidas de Carga, Tiempos de Carrera y Tasas de Filtración. Conforme con los resultados que se fueron obteniendo en la calidad del Agua tratada, la tasa de filtración se fue incrementando hasta determinar el límite de velocidad de flujo que soportaba cada filtro, aplicando el criterio de condición del efluente según la normatividad correspondiente de Calidad del Agua Potable. 3. ACTIVIDADES DESARROLLADAS En principio se hizo una revisión bibliográfica profunda del toda la teoría y la práctica en los procesos de filtración lenta y de los antecedentes tanto en Filtración Lenta en Arena como en el uso de las fibras como medio de retención de partículas. Se buscó luego la fuente de agua acorde con las facilidades de transporte y realización de análisis de laboratorio; por esta razón se escogió la Planta de Tratamiento Francisco Wiesner, de la Empresa de Acueducto de Bogotá, en donde se pudo tomar agua cruda procedente del embalse de Chingaza y donde se hizo el montaje y los análisis de laboratorio por gente calificada y con equipos de última generación. Se realizó el montaje de tres columnas de filtración. Después de esto, se procedió al inicio de la etapa de maduración de los filtros. Luego, se inició el tratamiento y se fueron incrementando las tasas de filtración de acuerdo con los resultados obtenidos. El análisis bacteriológico del agua tratada se efectuó una vez por semana y los análisis fisicoquímicos cuatro veces por día, en promedio. Se elaboraron las graficas correspondientes a los datos diarios obtenidos y éstos se sometieron a rigurosas disquisiciones que condujeron al planteamiento de las conclusiones y las recomendaciones. 4. RESULTADOS OBTENIDOS En esta investigación y bajo las condiciones que se presentaron en su desarrollo, el empleo de lechos de fibras en filtración lenta produjo los siguientes resultados:

4 Aumento de un 150% en las Tasas de Filtración, sin detrimento de la calidad del agua tratada. Incremento en la actividad biológica de remoción de patógenos y materia orgánica. Aumento en las carreras de filtración, por encima del triple del tiempo de la carrera del de arena. Reducción de la pérdida de carga a una séptima parte. Remoción del 100% de organismos patógenos de manera constante, e independientemente de la calidad del agua de entrada (cruda). Aumento de hasta 30% en la eficiencia de remoción de turbiedad. Aumento de hasta 40% en la eficiencia de remoción de color. Mayor velocidad y facilidad de limpieza de la capa saturada a escala piloto y, presumiblemente, a escala real. 5. CONCLUSIONES Se demuestra que la arena y, en general, los medios granulares, no son la única, (y en algunos casos no será la mejor) opción en filtración; es decir, los medios granulares no son irremplazables como se estuvo afirmando durante 200 años. Las Fibras son mejor Medio Filtrante que los medios granulares por sus propiedades estructurales y las consiguientes características hidráulicas y de superficie que de allí se derivan. Las Fibras se constituyen en un mejor medio para el almacenamiento de materia orgánica y organismos, lo que representa una mayor y mejor formación de la capa biológica Schmutzdecke, y aumento en la carrera de filtración. Ya que los medios filtrantes fibrosos permiten trabajar a tasas de filtración más altas, (150% más) el requerimiento de espacio se reduce en la misma proporción, porque las unidades se hacen más pequeñas. Es decir, si por ejemplo un Filtro Lento de Arena requiere de un área de 100 m 2, podría ser reemplazado por un Filtro de Fibras que ocuparía sólo 40 m 2. La Filtración en Medios Fibrosos se constituye en una nueva alternativa que amplia el espectro de aplicabilidad de la Filtración Lenta a más municipios, poblaciones y ciudades con problemas de espacio, y además, permite su aplicación en grandes ciudades que determinen por una o varias razones (económicas, operacionales, ecológicas, ambientales, sociales, etc.) que la Filtración Biológica en medios Fibrosos es su mejor opción. Los resultados obtenidos, sugieren que esta tecnología se podría aplicar también en filtración rápida, tanto en filtros a gravedad, como a presión.

5 6. RECOMENDACIONES Debe profundizarse en la investigación de esta tecnología ya que, a pesar de haber presentado resultados contundentes y muy favorables, es necesario estudiar otros aspectos que por causa de tiempo y principalmente de recursos, no fueron contemplados en este proyecto. Es crucial motivar el ánimo científico e investigativo en las instituciones de educación superior, con el fin de lograr el crecimiento tecnológico y el avance en todos los campos de la ingeniería. Esto deriva en el incremento de los niveles de vida en Latinoamérica mediante la implementación de tecnologías apropiadas y enteramente aplicables a nuestro medio y en correspondencia con nuestras limitaciones económicas. Deben tejerse y fortalecerse los vínculos de empresas, grupos y gremios con las universidades para lograr una cooperación conjunta que apunte hacia aportes reales y efectivos en la ingeniería, y que además impulse la búsqueda de soluciones a los problemas de abastecimiento, tratamiento y disposición de las aguas, así como de saneamiento y solución de conflictos ambientales. Por el beneficio de la ingeniería, deben orientarse los trabajos de tesis de pregrado hacia la propuesta y validación de ideas innovadoras que se traduzcan en un crecimiento tecnológico y científico, haciendo que tales trabajos vayan más allá de un simple requisito académico - en ocasiones repetitivo, intrascendente e inútil - para obtener un Título Universitario. 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS VAN DIJK, J.C. Y OOMEN J.H.C.M. (1978). Filtración Lenta en Arena para Abastecimiento Público de Agua en Países en Desarrollo. Manual de Diseño y Construcción. Centro Internacional de Referencia para Abastecimiento Público de Agua de la OMS. Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente, CEPIS. La Haya, Países Bajos. HUISMAN. (1972). Filtros Lentos o Biológicos. Departamento de Ingeniería del Servicio Nacional de Agua Potable y Saneamiento Rural, SNAP. Unidad de Abastecimiento de Agua, WHO. Ginebra, Países Bajos. STIPP PATERNIANI, J. E. (1991). Utilização de Mantas Sinteticas não Tecidas na Filtração Lenta en Areia de Ãguas de Abastecimento. Tesis Doctoral bajo la asesoría de Luiz Di Bernardo. Escuela de Ingeniería de Sao Carlos, Universidad de Sao Paulo, Brasil. MBWETTE, T.S.A., and GRAHAM, N.J.D. (1988). Pilot Plant Evaluation of Fabric Protected Slow Sand Filters. Ellis Horwood Limited. Chichester, United Kingdom (UK). FERNANDEZ, J.; SÁNCHEZ, A.; LATORRE, J.; MUÑOZ, N.; BERÓN, F.; RESTREPO, M. (2001). Uso de Fibras Naturales y Sintéticas en Filtración Lenta en Arena. Universidad del Valle. CINARA. Colciencias. Cali, Colombia. GÁLVEZ G. Y TORRES V. (2001). Evaluación del Cambio en las Propiedades Hidráulicas en Mantas Sintéticas antes y después de su Uso Continuado en Filtración Lenta en Arena. Tesis de Pregrado dirigida por Javier Fernández, Facultad de Ingeniería Sanitaria. Universidad del Valle. CINARA. Cali, Colombia. LOGSDON, Gary S. (1991). Slow Sand Filtration. American Society of Civil Engineers. New York, EE UU.