Como filtrar agua con un filtro de arena

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Contenido

Descripción corta

  • Problema: Filtrado de agua
  • Idea: Uso de las propiedades filtrantes de la arena
  • Dificultad: Comprender el principio de la schmutzdecke. Utilizar el filtro correctamente (la primera utilización, filtrado continuo, la sustitución periódica de la arena)
  • Rango de precios: económico
  • Material necesario: Un recipiente grande (mejor son superficies no reactivas: plástico, tanques de concreto ... de 200 litros para arriba), arena de diferentes tamaños, embalses y canalizaciones para el agua sucia y el agua limpia, un grifo
  • Área geográfica: Global
  • Competencias: habilidades de fontanero simple
  • ¿Cuántas personas? De una persona en adelante
  • ¿Cuánto tiempo se tarda? 1 a 4 días para construir el filtro, dependiendo de su complejidad, 10 días antes de que el agua debe ser bebida.

Descripción

Filtros lentos de arena de gravedad

El nivel de agua potable se puede alcanzar con este tipo de filtros de arena. Gracias a la acción mecánica y biológica en la capa de arena, los filtros lentos de arena de gravedad eliminan bacterias, así como pequeñas partículas del agua, haciéndola segura para beber. Esta es una introducción básica al tema y puede ayudar a mantener un suministro constante de agua limpia y potable utilizando tecnología sencilla. El filtro de arena que se describe a continuación está diseñado para uso doméstico únicamente.

Fuente de agua

Es importante contar con una fuente relativamente limpia de agua, es decir libre de sustancias químicas y metales pesados, debido a que un filtro de arena no va a proporcionar un filtrado suficiente para convertir el agua químicamente contaminada en agua potable. Es importante examinar una muestra de agua en un laboratorio antes de empezar. Incluso el agua de manantial o agua de río muy clara debe ser examinada en relación a contaminantes químicos. Si su fuente de agua tiene un alto nivel de contaminación, trate de localizar una nueva. Si esto no es posible, otros métodos de filtración deberán de ser utilizados. Si el agua es muy oscura, es decir, tiene un alto nivel de turbidez, debe ser tratada antes de que llegue al filtro de arena. Por ejemplo, la dejarla en el tanque de decantación o pasarla a través de un filtro de desbaste horizontal antes de que entre en el filtro de arena mismo.

¿Cómo funciona el filtro

El agua pasa a través de la arena de arriba a abajo. Las partículas en suspensión más grandes se asentarán en las capas superiores de la arena. Las partículas más pequeñas de sedimentos orgánicos que se quedan en el filtro de arena son comidas por organismos microscópicos como bacterias y protozoos, que se quedan "pegadas" en las capas de lodo que se forman alrededor de las partículas de arena. El agua potable que pasa por el filtro es segura para beber. Si el tamaño de grano es de alrededor de 0.1 mm de diámetro, un filtro de arena puede quitar todos los coliformes fecales (bacterias que se originan en las heces) y prácticamente todos los virus.

Filtros lentos de arena

El dibujo muestra un típico filtro de arena. El agua sucia debe fluir hacia la parte superior del tanque sin perturbar la schmutzdecke (una capa de lodo que se forma en la parte superior de la arena después de unos días y contiene bacterias beneficiosas). Debe haber una profundidad suficiente de agua por encima de la arena para que exista presión suficiente para empujar el agua sucia a través de la schmutzdecke, el lecho del filtro, y hacia el soporte de grava. Esta profundidad ideal sería de unos 2-3 metros (7-10 pies), aunque 1,5 metros (4 pies) debe permitir también que el filtro funcione correctamente. Esta profundidad dependerá de las propiedades de la arena y la porosidad de la schmutzdecke. El nivel máximo del agua puede ser controlado por medio de un flotador y una válvula de control o manteniendo el nivel del agua cerca de la línea de desbordamiento. Importante: la filtración debe ser continua, la arena debe estar siempre sumergida y la schmutzdecke protegidas del sol directo y diferencias de temperatura fuertes.

La profundidad de la arena (el lecho del filtro) tiene una fuerte influencia sobre la eficacia de la filtración y debe ser por lo menos (mínimo) 75 cm / 1 metro (30 "- 40").

Las propiedades de la arena se definen con el diámetro de grano y las propiedades de ES (Tamaño efectivo) y UC (coeficiente de uniformidad). Para el filtro de arena lento, la arena debe ser muy fina (0,1 a 0,35 mm de diámetro) ES típicamente de 12 a 40 mm (0,5 "a 1,6") y UC debe ser menor de alrededor de 2,5.

Las tasas de procesamiento típicos de agua en filtros lentos de arena son alrededor de 2,5 m3 / [m2 de perfil transversal - día] = aproximadamente 0,1 m / hora (0,33pies/ hora). La tasa de filtración puede ser determinada por un medidor de flujo en la salida del grifo. A menos que el agua a limpiar esté especialmente bien tratada a cerca de 20 unidades de turbiedad o menos, deberá de mantenerse esta cifra, a menos que se apliqué posteriormente una desinfección ssf muy fiable. Alta turbidez (muchas partículas en el agua) del agua a tratar bloquearán el filtro de arena más rápido, acortando el tiempo entre usos y reduciendo la calidad del agua. También podría acortar la vida útil del filtro extremadamente de varios meses a algunos días. El agua cruda debe ser tratada previamente, por ejemplo con un filtro de desbaste horizontal que ayuda a reducir la turbidez de un promedio de alrededor de 200 unidades, con picos cortos ocasionales de alrededor de 1000, hasta aproximadamente 20. Reducción de la turbiedad también puede ocurrir gracias a tanques de retención o de sedimentación con una toma de agua flotante. La schmutzdecke es una capa donde procesos bacteriológicos y físicos ocurren, el principal es que la mayoría de la materia en suspensión está siendo presionada a través de una densa capa fina en la que los poros pueden ser menores a un micrón. El espesor de esta capa aumenta con el tiempo hasta que el caudal llegue a ser muy pequeño, en este punto, suele ser de unos 25 mm (1 "). Este es el momento en el que una capa del filtro se debe de quitar.

Las bacterias y los virus quedan atrapados en la schmutzdecke. La actividad bacteriana y biológica se maximiza en la schmutzdecke pero continuará hasta 20 cm de profundidad en la arena del lecho filtrante. Un cierto nivel mínimo de oxígeno disuelto debe estar presente para mantener las acciones de aeróbicos que se producen en la arena. Después de la instalación inicial del filtro de arena,la formación de la schmutzdecke y la actividad biológica y bacteriana tomará algunos días o semanas dependiendo de la temperatura ambiente. Durante este período el agua procesada no es segura para el consumo humano y no debe ser tomada, o debe ser filtrada con otro filtro, o desinfectada con otros medios. Pruebas de calidad del agua debe hacerse a intervalos regulares hasta que se alcance el nivel requerido.

Limpieza del filtro

Cuando el flujo de agua limpia se vuelve muy pequeño, el filtro de arena debe ser limpiado. Eliminar con mucho cuidado alrededor de 25 mm (1") de la capa superior, que incluye la mayor parte de la schmutzdecke existente, con una pala amplia de fondo plano después de haber dejado caer agua a un nivel ligeramente por debajo del último. Bajo el sol fuerte, debe hacerse esto lo más rápidamente posible para evitar la desecación y daños a la materia biológica en la capa superior, que será la base de la schmutzdecke nueva. Cuando se reinicia el filtro, el agua procesada no debe ser consumida de nuevo hasta el nivel requerido de calidad es de alcanzado otra vez. Esto toma varios días.

Cuando la profundidad del lecho de arena se haya reducido por los procesos de limpieza a alrededor de 0,75 metros (30"), la profundidad original debe ser restaurada añadiendo arena nueva. Debido a que la arena nueva no tendrá ninguna actividad biológica, el proceso se acelera por retirar y desechar la schmutzdecke, y después quitando y guardando los 20 centímetros de la plataforma existente para su re-uso en la parte superior de la arena nueva. esto ayuda a restaurar rápidamente la actividad biológica y la nueva schmutzdecke. No se debe permitir que la arena de la cama existente se seque y se debe poner en marcha de nuevo tan pronto como sea posible.

Dificultades

  • Cuando se utiliza para cantidades grandes de agua, el filtro lento de arena necesita grandes cantidades de terreno, a causa de las bajas tasas de filtración (10 por ciento de las tasas de filtración permitida por filtración rápida).
  • Debido a las tasas bajas, el agua potable debe ser almacenada en contenedores apropiados (limpios y protegido de la luz para evitar la proliferación de algas y del polvo) para adaptarse los picos de demanda.
  • Mucho cuidado en la operación y mantenimiento, en particular en relación con la schmutzdecke que requiere de algún tiempo para formarse. El agua procesada no puede ser considerada segura hasta que haya examinado y el agua que pasa a través del sistema, mientras que la schmutzdecke se está formando debe ser regresada al ciclo o desechada.
  • Mientras se construye el filtro, a fin de evitar la formación de bolsas de aire en la cama de arena, la arena debe meterse a la cisterna llena de agua o llenarse de agua desde el fondo.
  • En las regiones con concentraciones altas de arsénico en el agua subterránea, deben aplicarse medidas especiales! el agua de entrada debe ser oxigenada (cascada o principio de rociadores) cuando se vierte en el filtro, y regularmente completamente drenada fuera del contenedor del filtro para detener la actividad bacteriana! para una mejor eliminación del arsénico, podría ser necesario añadir encima una cama de clavos de hierro, especialmente si el agua tiene una concentración de hierro bajo.

Ver: http://www.arsenic.eawag.ch
Ngai, T.; Walewijk, S. (2003) The Arsenic Biosand Filter (ABF) project: design of an appropriate household drinking water filter for rural Nepal. Final Report. Massachusetts Institute of Technology and Stanford University, USA

Historia Exitosa

Hemos creado uno de estos filtros de arena con una capa biológica a partir de material reciclado en su mayoría, puesto en marcha durante 3 semanas y tomado posteriormente pruebas de agua. (El enlace en el sitio Web más abajo en la sección de "enlaces" tiene los detalles de las pruebas y más; y en la sección "planes ilustraciones y carteles", hay algunas fotos) El filtro elimina el 100 por ciento de las E. coli, coliformes y bacterias coliformes fecales del agua. Estos filtros funcionan. Y funcionan bien. Este sistema no produce más de botellas de plástico, y por el precio que pagaría por cuatro o cinco cajas de "alta calidad" de agua embotellada, probablemente podría construir este filtro entero. Si compra agua embotellada durante todo el año fácilmente podría pagar por la batería, bomba, barriles de almacenamiento y filtro por menos de lo que le costaría el agua embotellada. Entonces todo el agua es gratuita. Pero usted ni siquiera necesita la bomba o la batería. Si usted está viviendo en una de las muchas áreas en los EE.UU. que están experimentando sequías 50 o 100 años puede que quiera considerar esto en serio. . . construirlo y tenerlo listo para la primera lluvia, y usted tendrá toda el agua que necesita para beber o regar sus flores o lavar el coche. . . lo que sea - es su agua. Sólo recuerde que el agua debe ser distribuida a través del filtro al menos 3 semanas antes de que sea segura para beber. Y, cualquier producto químico que ha puesto en su techo estará en el agua que recoja. (los químicos acabarán eventualmente en el agua de todas formas, ya que fuyen de su techo en el suelo y, finalmente, de nuevo en un río o acuífero.) Un techo de 1800 pies cuadrados recojerá más de 2200 galones de agua con 2 pulgadas de lluvia. Si tiene 6 tubos de bajada igualmente espaciados, significa que cada uno de ellos ofrecerá más de 300 galones de agua. Usted no necesita un título universitario para ser lo suficientemente inteligente para encontrar la manera de ser cuidadoso y la forma de operar uno de estos filtros. El funcionamiento básico es simple. La ecosfera de esta tierra dada por Dios, limpia el agua para nosotros, con procesos naturales que trabajan en estos filtros de la misma manera que nuestros humedales, que están desapareciendo rápidamente limpian el agua para nosotros. La película biológica que crece sobre la arena forma una barrera viva que destruye la mayoría de las bacterias y sólo permite que agua pase a través de ella. Estos filtros (mucho más grandes, por supuesto) se usan ampliamente en Europa para el suministro público de agua.

Precaución: se debe de saber exactamente que arena se está utilizando en el filtro. La arena puede contener muchos tipos diferentes de contaminantes, algunos muy peligrosos.

Planes, Ilustraciones, Carteles

Image:Filter_drawing_rev2.jpg

Este es un Dibujo del Filtro

Image:Complete_biosand.jpg
Esta es una Fotografía de los detalles externos

Image:Inside_baffle_pipes.jpg
Esta es una fotografía de los tubos deflectores que previenen que el agua entrante interfiera con la capa biológica sobre la arena adentro.

Image:Baffle_detail.jpg
Detalle de los tubos deflectores

Image:Recirculate_water.jpg
Conveniencia añadida de und sistema de recirculación

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Enlaces

Bibliografía

The Davnor BioSand Water Filter
Manual of Design for Slow Sand Filtration
Slow Sand Filtration, Huisman L. and Wood, W.E., WHO 1974

"Houshold Sand Filter for Arsenic Removal, an option to mitigate arsenic from iron-rich groundwater"
Techical report, EAWAG, S.Luzi, M.Berg, P.T.K.Trang, P.H.Viet, R.Schertenleib, Hanoi, 2004
www.arsenic.eawag.ch

Ngai, T.; Walewijk, S. (2003) "The Arsenic Biosand Filter (ABF) project: design of an appropriate household drinking water filter for rural Nepal. Final Report." Massachusetts Institute of Technology and Stanford University, USA.

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