Tratamiento de agua El filtro multimedia de agua es, con mucho, el tipo más común de filtración de agua, ya que contienen múltiples capas de medios. Cada capa se dimensiona progresivamente en grosor y profundidad de capa. Las capas de medios se apilan progresivamente con los medios más gruesos y densos, típicamente grava, en la parte inferior y los medios más ligeros y finos, en la parte superior.
Se utiliza un filtro multimedia de agua para reducir el nivel de SDI (Índice de densidad de limo), TSS (Sólidos suspendidos totales) en el agua de alimentación entrante. Los sólidos suspendidos consisten en pequeñas partículas como limo, arcilla, arena, materia orgánica, algas y otros microorganismos. El agua de alimentación entrante que tiene un alto contenido de sólidos en suspensión puede causar una gran caída de presión y reducir la eficacia de los equipos de filtración aguas abajo, como membranas, membranas de ósmosis inversa, electrodesionización EDI, esterilizador UV y lechos de intercambio iónico, si la filtración multimedia no se utiliza como pretratamiento
Cómo elegir un filtro de medios de agua
La elección de un filtro de medios de agua depende de varios factores diferentes que deben considerarse para lograr buenos resultados de filtración:El caudal máximo requeridoLa naturaleza de los sólidos en suspensión o turbidez (coloidal o no coloidal)Análisis del agua del agua de alimentación.Calidad requerida de agua tratadaDisponibilidad de suministro adecuado de agua para el proceso de retrolavado
¿Cuándo se requiere un filtro multimedia?
Debido a que se pueden limpiar fácilmente, los filtros de medios a menudo se usan donde hay una gran cantidad de contaminación, lo que reduce la necesidad de reemplazar los cartuchos o bolsas de filtro y el esfuerzo del operador.
Los filtros de medios tienen la ventaja sobre otros tipos de filtros en que tienen la capacidad de ser ‘retrolavados’. El lavado a contracorriente purga el filtro y limpia las partículas filtradas acumuladas y restaura / extiende el rendimiento de los filtros.
Prácticamente se usa un filtro multimedia cuando el valor del Índice de densidad de sedimento (SDI) es mayor que 3 o cuando la turbidez es mayor que 0.2 NTU. No existe una regla exacta, pero se deben seguir estas pautas para evitar el ensuciamiento prematuro de las membranas RO o NF. Todos los principales fabricantes de membranas requieren que el SDI sea tratado con menos de 3, de lo contrario, la garantía no será válida.
¿Cómo funciona un filtro multimedia?
En un filtro multimedia, hay varias capas graduadas. Las capas más pesadas se clasifican en la parte inferior y las capas más claras se clasifican en la parte superior. Por lo general, las capas más claras están diseñadas para tener granos más grandes. De esta forma, los contaminantes más grandes se filtran del agua antes que los contaminantes más pequeños, y aumenta la eficiencia de filtración para el volumen de los medios filtrantes.
El filtro multimedia más común consiste en arena y antracita como medio de filtración. La arena tiene granos más pequeños y es más pesada que la antracita. Esto asegura que la capa de arena se deposita debajo de la antracita y proporciona una filtración más fina. Un filtro multimedia bien operado puede eliminar partículas de hasta 20 micras. Un filtro multimedia que utiliza una adición de coagulante (que induce a pequeñas partículas a unirse para formar partículas lo suficientemente grandes como para ser filtradas) puede eliminar partículas de hasta 10 micras.
Componentes del filtro multimedia
- Tanque de filtro: este componente albergará los medios de filtración, ya sea acero inoxidable, FRP o acero recubierto de epoxi. Los tanques metálicos pueden manejar temperaturas y presiones más altas.
- Medios: este es el medio de filtración que incluye diferentes capas de gravas, arena de sílice # 20, granate y antracita. Esto dependerá de la calidad del agua filtrada que se necesita. Para lograr una mejor calidad del agua, se recomienda agregar una capa de los medios de granate.
- Distribuidores internos superior e inferior: el sistema de distribución inferior evitará que los medios escapen, mientras que el sistema de distribución superior distribuirá el flujo armónicamente durante el ciclo de servicio. Los materiales de construcción pueden ser PVC 80 o acero inoxidable. Si su aplicación tiene agua a alta temperatura, recomendamos internos de acero inoxidable, tanques y tuberías frontales.
- Válvulas: válvulas se abren y cierran según los diferentes ciclos. Podrían ser válvulas automáticas eléctricas o neumáticas para filtros automáticos, o válvulas manuales para filtros manuales. Para el agua de mar, se recomienda usar válvulas no metálicas. Algunas industrias no permiten válvulas eléctricas.
- Controlador: este componente controlará la automatización de su filtro. Esto podría ser un PLC o un escenario digital o un temporizador electromecánico. Esto suele ser una preferencia basada en el control principal en la instalación o el edificio.
- Tubería frontal: la tubería frontal conectará todas las válvulas que controlan los diferentes ciclos. Podría ser el horario 80 PVC, acero inoxidable o acero al carbono recubierto de epoxi. El material de la tubería depende de la temperatura o la presión de funcionamiento, y si se trata de una aplicación interior o exterior.
- Controlador de flujo: este componente se instala en la salida de drenaje para controlar el caudal de retrolavado y evitar que el medio se escape al drenaje.
Flujo de servicio
Los filtros rápidos de presión convencionales operan en una dirección de flujo descendente, durante la operación de flujo de servicio, el agua influyente a filtrar ingresa en la parte superior del filtro, se filtra a través del lecho del filtro y se extrae a través del colector o el sistema de distribución en la parte inferior .
El medio filtrante suele tener una profundidad de 15 a 30 pulgadas. Se utilizan varios tipos de medios de filtro, dependiendo del propósito del filtro.
Debido a que la mayoría de los medios filtrantes funcionan de manera efectiva a una velocidad de flujo de baja velocidad de filtración de 3-5 gpm por pie cuadrado de área de filtro, siempre recomendamos dimensionar el filtro de medios adecuadamente según el cálculo correcto.
Flujo de servicio del sistema de filtro de medios de agua
¿Porque es importante el retrolavado?
La razón principal por la que un filtro en servicio puede necesitar un retrolavado es que el material contaminante puede acumularse tanto que el flujo de agua se ve obstaculizado o la calidad del agua filtrada ya no es aceptable. Esta condición se puede monitorear con un medidor de presión diferencial o un interruptor para indicar que el filtro necesita retrolavado. Se debe realizar un retrolavado cuando la presión diferencial sea mayor a 10-15 psi.
Algunos operadores pueden optar por iniciar un ciclo de regeneración basado en una tabla de tiempo o intervalos de volumen.
Durante la fase de retrolavado, el agua fluye en la dirección opuesta del flujo normal de servicio descendente. La velocidad de flujo de retrolavado debe ser lo suficientemente alta como para que el medio se descompacte y se expanda en un 40-50%. En este momento, se considera que el medio está fluidizado y actúa más como el flujo de agua que el lecho de filtro sólido.
Mientras el medio se fluidifica, se permite que los contaminantes se escapen y escapen al drenaje del filtro donde se desechan. Después de aproximadamente 10-15 minutos, la mayoría de los contaminantes deben eliminarse y el drenaje del filtro debe ser mayormente transparente.
A medida que el filtro multimedia elimina la turbidez del agua de alimentación entrante, eventualmente el filtro mostrará una alta caída de presión a través del lecho y / o mayores niveles de turbidez provenientes del filtro multimedia múltiple. Como resultado, el filtro multimedia eventualmente requerirá un lavado a contracorriente para limpiar la cama. La velocidad de flujo de retrolavado recomendada es de 12-15 galones por minuto por pie cuadrado, que es suficiente para levantar el lecho de medios lo suficiente sin forzar a ningún medio a salir de la parte superior del filtro. La mayoría de los filtros están equipados con un limitador de flujo en la salida de retrolavado que mantiene este caudal. Esto es importante con las fluctuaciones estacionales en la temperatura del agua, ya que el agua más fría es más viscosa y levanta el lecho más alto con menos flujo, lo que puede provocar la pérdida de medios de la parte superior durante el lavado a contracorriente.
El retrolavado debe realizarse cuando la presión diferencial (delta-P) alcanza 10 psi (por encima de la limpieza) a través del lecho o cuando la turbidez del efluente aumenta en un 10%. Una caída de presión normal a través de un filtro multimedia ‘limpio’ varía de 3 a 7 psi, por lo que esto debe tenerse en cuenta antes de iniciar un lavado a contracorriente.
El retrolavado puede iniciarse mediante un interruptor de presión diferencial, a través de temporizador, PLC, controlador digital o iniciación manual.
Los bordes afilados de las cuentas de arena y otros medios pueden redondearse con el tiempo y, por lo tanto, reducir su capacidad de filtración después de muchos años de servicio y deben reemplazarse, recomendado después de 5-7 años para MMF.
Flujo de retrolavado del sistema de filtro de medios de agua
Ciclo de asentamiento
Durante la fase de asentamiento, el filtro se cierra y no entra ni sale agua. Se permite que los medios fluidizados se depositen para formar el lecho de filtro graduado. Esta fase puede tomar entre 15-20 minutos. Esta fase no siempre es necesaria y a menudo se omite para ahorrar tiempo. Además, algunos sistemas / válvulas de control pueden no tener esta característica, por lo que pueden ofrecerse a un costo menor.
Sin embargo, ahorra agua y puede aumentar la eficiencia de filtración. La fase de asentamiento debe ser considerada seriamente por aquellos en lugares donde el acceso al agua es escaso.
Ciclo de enjuague
Después de la fase de sedimentación, puede comenzar la fase de enjuague. Durante la fase de enjuague, el agua fluye en la dirección normal de servicio pero se dirige al drenaje. Esto le da tiempo a los medios para compactarse para brindar un rendimiento de filtración más eficiente antes de que el filtro entre en servicio.
En este momento, todavía pueden estar presentes algunas partículas pequeñas en el agua drenada. Después de unos 3-4 minutos, el agua drenada debe estar notablemente más limpia que el agua influyente. El lecho filtrante se considera compactado y listo para el servicio en ese punto.
Sistema de filtro de medios de agua Flujo de enjuague
Industrias y Aplicaciones
Aplicaciones de filtros lavables con medios de agua:
- Sólidos suspendidos y reducción de turbidez.
- Remoción de hierro y manganeso
- Remediación de aguas subterráneas
- Pretratamiento para RO / NF y sistema de membrana
- Pretratamiento para esterilizadores UV
- Filtración de aguas grises, fluviales o superficiales.
- Tratamiento terciario de aguas residuales.
- Torre de enfriamiento e intercambiador de calor.
- Características del agua (fuentes, etc.)
- Agua de proceso industrial
- Agua de tormenta
- Agua de riego
- Agua de la piscina
- Agua potable (potable)
- Hoteles y resorts
- Bebidas y procesamiento de alimentos.
Los recipientes a presión con arena u otros medios sueltos se usan ampliamente en aplicaciones de filtración industrial. Durante el ciclo de limpieza, llamado «lavado a contracorriente», la cama se levanta (o «fluidiza») para aflojar el medio filtrante y liberar la suciedad atrapada que se elimina en el flujo de lavado a contracorriente. Después del ciclo de retrolavado, se permite que el lecho se asiente antes de que el filtro vuelva al servicio (es decir, flujo normal). Se utiliza un ciclo de «filtro a desperdicio» después de la sedimentación para asegurar que el medio de filtración se ha reestratificado lo suficiente y que cualquier suciedad suelta se elimina del sumidero / colectores.
La filtración multimedia se refiere a un recipiente de filtro a presión que utiliza tres o más medios diferentes en lugar de un «filtro de arena» que normalmente usa un grado de arena solo como medio de filtración. En un solo filtro de medios, durante el ciclo de «sedimentación», las partículas de medios más finas o más pequeñas permanecen en la parte superior del lecho de medios, mientras que las partículas más grandes y pesadas se estratifican proporcionalmente a su masa más baja en el filtro. Esto da como resultado un uso muy limitado de la profundidad del medio, ya que prácticamente todas las partículas filtrables están atrapadas en la parte superior del lecho del filtro o dentro de 1-2 pulgadas de la parte superior donde las partículas del medio del filtro tienen el menor espacio entre ellas. Los tiempos de funcionamiento del filtro son, por lo tanto, muy cortos antes de que el filtro se «ciegue»
Los filtros de agua multimedia suelen utilizar tres capas de medios para la filtración multimedia: antracita, arena y granate. Estos medios a menudo se eligen para su uso en filtros multimedia debido a las diferencias distintivas en sus densidades. La antracita es el medio de filtración más liviano por unidad de volumen, seguido de arena y luego granate.
La idea detrás del uso de medios con masas diferentes es que durante el retrolavado, los medios más ligeros con las partículas más grandes (antracita) se estratificarán naturalmente en la parte superior del filtro, mientras que los medios de tamaño intermedio (arena) se asentarán en el medio, y los medios más pesados con las partículas más pequeñas (granate) se asentarán en el fondo.
Esta estratificación del lecho de filtración alienta a los contaminantes más grandes a quedar atrapados en la primera capa del filtro, con partículas más pequeñas que se filtran más hacia las capas inferiores. Atrapar contaminantes de esta manera permite una eliminación de turbidez más eficiente y tiempos de ejecución más largos entre ciclos de retrolavado. Se puede esperar que un simple filtro de arena elimine partículas de hasta 25-50 micras de tamaño, en comparación con un filtro multimedia que puede eliminar partículas de hasta 10-25 micras.
El funcionamiento con un diferencial de presión más alto puede conducir partículas tan profundamente al lecho de medios que el retrolavado no puede eliminarlas todas. Con el tiempo, la acumulación de suciedad profunda en el filtro provocará acortamientos del filtro y altas presiones diferenciales. El retrolavado del filtro puede incluir limpieza de aire para ayudar a aflojar la suciedad acumulada en el lecho de medios. Cuando se incluye este paso, está precedido en el ciclo de retrolavado por un período de «drenaje» para que el agua salga del recipiente del filtro.
Se pueden usar floculantes / coagulantes aguas arriba del filtro para inducir que las pequeñas partículas de suciedad se unan para formar partículas lo suficientemente grandes como para ser eliminadas por el filtro. Este proceso se denomina «aglomeración» y, con la dosificación química adecuada, la mezcla adecuada y el tiempo de contacto adecuado, permitirá que el filtro elimine las partículas de menos de 10 micrones de diámetro promedio.
Los beneficios de la filtración multimedia sobre los filtros de arena convencional
A diferencia de los filtros de arena tradicionales, los filtros de agua multimedia están compuestos por tres medios de filtración, ordenados en disminución de la porosidad. Debido a su diseño de múltiples capas, los filtros de agua multimedia pueden atrapar y retener una cantidad mucho mayor de partículas que los filtros de arena tradicionales antes de que sea necesario el lavado a contracorriente.
Atrapar sedimentos y partículas en toda la profundidad del lecho filtrante permite que los filtros multimedia de agua funcionen durante períodos de tiempo mucho más largos que los filtros de arena convencionales. El proceso de filtración multimedia produce agua filtrada de alta calidad a velocidades de flujo mucho más rápidas que la filtración de arena tradicional.