Sistemas de filración/ 

Los sistemas de filtración se utilizan como tratamiento terciario de las aguas residuales, en el cual el agua que resulta del tratamiento biológico es sometida a un proceso que asegura una calidad determinada, ya sea para parámetros de descarga bajo una normatividad rigurosa o para reúso en procesos industriales,  riego, servicios, entre otros..

Debido a que cada agua residual es diferente y a que las condiciones de reúso o descarga cambien según las normas nacionales o internacionales, WaterNext ofrece sistemas de filtración que se adaptan a las necesidades específicas de los clientes dentro de cualquier sector, textil, residencial, alimenticio, municipal, etc.

 

Dichos sistemas requieren que el agua residual a tratar este homogénea, con niveles de pH neutros y temperaturas estables que no rebasen los 39ºC, por lo que antes de entrar a cualquier tipo de reactor biológico aerobio es necesario tener un pretratamiento. Los tipos de pretratamiento varían según el agua residual a tratar dependiendo de la presencia de sólidos, grasas o aceites, características fisicoquímicas del agua cruda y las variaciones de flujo conforme al uso ya sea doméstico o industrial.

Las cribas, los tanques de ecualización y homogenización, los desarenadores, desgrasadores, la desnitrificación y los sistemas fisicoquímicos son algunas de las implementaciones que se pueden utilizar como tratamiento primario.

Filtros tradicionales/

Filtro de arena

El objetivo principal de este tipo de medio filtrante es la eliminación de sólidos en suspensión presentes en el agua, ya sea agua cruda o agua proveniente de la planta de tratamiento biológico.  El arena y la grava que se utilizan son de tipo cuarzo con una granulometría fina.

 

Este sistema cuenta con dos fases para su buen funcionamiento, el filtrado por gravedad que retiene los sólidos presentes en el agua hasta su clarificación y el retrolavado automatizado.

 

Debido al peso de los sólidos filtrados, el lavado con agua no es suficiente para limpiar los medios filtrantes adecuadamente, por lo que el lavado a contracorriente se realiza normalmente con agua y aire. El flujo de agua es de aproximadamente 15 m3/h cada m2 de superficie de filtración (es decir, la sección interna del recipiente de filtración) y el flujo de aire es de aproximadamente 50 m3/h cada m2 de superficie de filtración. La arena con granulometría fina permite un buen efecto de filtración, pero también significa frecuentes operaciones de retrolavado (y las consiguientes interrupciones de filtrado). 

Filtros de carbón activado

Posterior a la filtración de arena se utiliza un filtro de carbón activado en el cual la velocidad de filtrado es menor (aprox. 7-8 m/h) para permitir un tiempo de contacto entre el carbono y el líquido a tratar de aproximadamente de 15-20 minutos.  

 

La acción de reducción de las sustancias contaminantes se realiza mediante el poder de absorción del carbón activo, este se "activa" mediante el calentamiento a altas temperaturas que se produce a través de una estructura porosa especial dentro del filtro que genera vapor. La superficie total de un carbón activo se puede estimar en alrededor de 1000 m2/gr.

En general, el carbón activo es un medio con una excelente absorción de las diversas sustancias orgánicas disueltas en las aguas residuales. Las sustancias orgánicas se definen operativamente como aquellas que pasan a través de un filtro de 0,45 micras.

 

Hay dos tipos de sustancias orgánicas disueltas: las biodegradables y las refractarias. Las biodegradables son aquellos que se descomponen a través de la acción biológica como en el caso de un proceso por lodos activos, mientras que los refractarios son la parte que no se puede descomponer por acciones biológicas y que por consecuencia permanece como una solución en el efluente de la planta de depuración.

En las PTAR que WaterNext dimensiona e instala se a encontrado que la reducción de DQO, después del tratamiento de filtración con cuarzo y carbones activos, ha alcanzado valores de alrededor del 85-90%; la tasa de carga, es decir, la relación entre la cantidad de DQO absorbida y la cantidad de carbón activo es apx. 30%, estos dos valores, ambos muy altos, son el resultado de una experiencia específicamente en el sector de recuperación de agua, lo que nos lleva a seleccionar el carbón activo más adecuado para satisfacer las necesidades.

Microfiltración

Este dispositivo de filtración cuenta con discos o tambores compuestos de membranas de un tejido de poliéster ultra resistente de 5 a 20 micras que mecánicamente hace pasara el agua por el medio filtrante separandola completamente de los lodos . Dicho medio filtrante asegura el cumplimiento de normas mexicanas para reúso de contacto directo e indirecto ya que además de lograr la clarificación del agua reduce algunos parámetros eliminando sólidos en suspensión que aún están presentes en el agua tratada en forma de DQO. 

 

El sistema completamente automatizado cuenta con una etapa de retrolavado que envía los lodos resultantes por un canal que los recircula al reactor biológico o los envía a la línea de tratamiento de lodos residuales. 

Ultrafiltración

El objetivo principal de la ultrafiltración es la eliminación de los sólidos en suspensión que todavía son residuales en el agua incluso después de la microfiltración. La meta es alcanzar una eliminación completa de sólidos para permitir un mayor rendimiento del siguiente paso que puede ser la Ósmosis Inversa. 

 

El sistema de UF (Ultrafiltración) funciona explotando el peso y el límite de exclusión molecular de las membranas de UF. Esto permite una separación entre agua y sólidos suspendidos de hasta 0.04 micras. 

Por lo tanto, al empujar agua bajo presiones específicas a través de las membranas, cualquier sólido que tenga una dimensión mayor o igual a 0.04 micras será retenido en una solución que se llamará "concentrado" o "rechazo", mientras que el agua que resultará liberada de tales sólidos se denominan "permeado" y esté permeado se enviará a la siguiente sección de Ósmosis Inversa. 

Actualmente, los procesos de UF son preferibles a los métodos de tratamiento tradicionales (filtros de arena y cabrán activado, entre otros) por los siguientes motivos:

  • No se requieren productos químicos (aparte de la limpieza).

  • Calidad constante del agua tratada independientemente de la calidad de la alimentación.

  • Tamaño de planta compacto.

  • Capaz de superar los estándares regulatorios de calidad del agua, logrando una eliminación de patógenos del 98-99%.

La UF generalmente se usa para la prefiltración en plantas de ósmosis inversa (o RO por sus siglas en inglés) y así proteger las membranas. La ultrafiltración es un medio eficaz para reducir el índice de densidad de sedimentos del agua y eliminar las partículas que pueden dañar las membranas de ósmosis inversa.

De este modo, con un buen sistema de ultrafiltración, logramos:

  • Mayor porcentaje de recuperación de agua a través de un OI (Osmosis inversa)

  • Mayor conservación de membranas de  OI

  • Menores costos operacionales derivados de una mejor preservación de las membranas de OI.

Nanofiltración

El objetivo del tratamiento con membranas de nanofiltración es la recuperación del alcohol bencílico del agua proveniente del pretratamiento de ultrafiltración que a su vez proviene de procesos productivos, de un tratamiento primario y uno secundario.

 

Se han llevado a cabo varias pruebas de laboratorio con una planta piloto, y estas han llevado al desarrollo de una membrana selectiva especial que funciona a altas temperaturas y es capaz de purificar, mediante la selección, una solución de alcohol bencilico puro en una corriente de salida llamada permeado. Cualquier otra materia disuelta estará presente en la otra corriente conocida como concentrado. 

El proceso se basa en el uso de membranas semipermeables que tienen la propiedad de permitir que el agua y el alcohol bencílico se filtren pero no otras sustancias presentes en una solución. 

Se hace referencia al rendimiento de una planta citando el flujo promedio de permeado y su calidad (capacidad de rechazo de membrana). El flujo permeado y rechazado depende en gran medida de las propiedades de la membrana (permeabilidad al agua, impermeabilidad a los sólidos), también dependen de la influencia de las características físico-químicas del proceso, como la presión, temperatura, pH, concentración y composición del producto. En el caso de WaterNext, la eficiencia se basa en el porcentaje (aproximadamente 80%) de permeado producido que contiene una solución limpia de alcohol bencílico.

Filtros con membranas/

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