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Un filtro de agua elimina las impurezas al reducir la contaminación del agua mediante una barrera física fina, un proceso químico o un proceso biológico. Los filtros limpian el agua en diferentes grados, para fines tales como: proporcionar riego agrícola, agua potable accesible , acuarios públicos y privados y el uso seguro de estanques y piscinas .
Los filtros utilizan tamizado , adsorción , intercambio iónico , biopelículas y otros procesos para eliminar sustancias no deseadas del agua. A diferencia de un tamiz o una malla , un filtro puede eliminar potencialmente partículas mucho más pequeñas que los orificios por los que pasa el agua, como los nitratos o gérmenes como el Cryptosporidium . [1]
Entre los métodos de filtración, ejemplos notables son la sedimentación , utilizada para separar sólidos duros y suspendidos del agua [2] y el tratamiento con carbón activado , donde el agua hervida se vierte a través de un paño para atrapar los residuos no deseados. [3] Además, el uso de maquinaria para trabajar en la desalinización y purificación del agua mediante su transposición a tanques de agua de filtración múltiple . Esta técnica tiene como objetivo la filtración de agua a mayor escala, como servir a ciudades enteras. [2]
Estos tres métodos son particularmente relevantes, ya que se remontan a siglos y son la base de muchos de los métodos modernos de filtración utilizados en la actualidad.
Los tipos de filtros de agua incluyen filtros de medios , filtros de pantalla , filtros de disco , lechos filtrantes de arena lentos , filtros de arena rápidos , filtros de tela , [4] y filtros biológicos como los depuradores de algas .
Los filtros de punto de uso para uso doméstico incluyen filtros de carbón activado granular utilizados para filtrado de carbón , filtros de profundidad , filtros de aleaciones metálicas , filtros cerámicos microporosos , resina de bloque de carbón , membranas de microfiltración y ultrafiltración . Algunos filtros utilizan más de un método de filtración. Un ejemplo de esto es un sistema de barreras múltiples. Los filtros de jarra se pueden utilizar para pequeñas cantidades de agua potable. Algunas teteras tienen filtros incorporados, principalmente para reducir la acumulación de cal .
Los excursionistas, [5] organizaciones de ayuda durante emergencias humanitarias y el ejército utilizan filtros de agua . Estos filtros suelen ser pequeños, portátiles y livianos (de 1 a 2 libras (0,45 a 0,91 kg) o menos). Por lo general, filtran el agua mediante una bomba manual mecánica, aunque algunos usan un sistema de goteo con sifón para forzar el paso del agua, mientras que otros están integrados en botellas de agua. El agua sucia se bombea a través de un tubo de silicona flexible filtrado con una pantalla a través de un filtro especializado y termina en un contenedor. Estos filtros funcionan para eliminar bacterias , protozoos y quistes microbianos que pueden causar enfermedades. Los filtros pueden tener mallas finas que deben ser reemplazadas o limpiadas, y los filtros de agua cerámicos deben tener su exterior desgastado cuando se han obstruido con impurezas.
Estos filtros de agua no deben confundirse con dispositivos o tabletas que desinfectan el agua, que eliminan o matan virus como la hepatitis A y el rotavirus .
Los filtros cerámicos representan soluciones de bajo costo para la filtración de agua y son ampliamente utilizados a pesar de ser uno de los métodos de filtración más antiguos. [6] Estos filtros se encuentran no sólo dentro de los hogares de las familias sino que también se utilizan en ingeniería industrial (como filtros de alta temperatura) para varios procesos. [7]
Los filtros cerámicos convencionales utilizados para el consumo diario de agua, conocidos como filtros tipo vela, funcionan por gravedad y una vela central, lo que alarga notablemente el proceso de filtración.
El término pulido con agua puede referirse a cualquier proceso que elimine partículas pequeñas (generalmente microscópicas) o que elimine concentraciones muy bajas de material disuelto del agua. El proceso y su significado varían de un entorno a otro: un fabricante de filtros de acuario puede afirmar que sus filtros realizan el pulido del agua capturando "micropartículas" dentro de almohadillas de nailon o poliéster , del mismo modo que un ingeniero químico puede utilizar el término para referirse a la eliminación. de resinas magnéticas a partir de una solución pasando la solución sobre un lecho de partículas magnéticas. [8] En este sentido, el pulido con agua es simplemente otro término para los sistemas de filtración de agua para toda la casa. El pulido también se realiza a gran escala en plantas de regeneración de agua. [9]
Hace 4.000 años, en India y China, los hindúes idearon las primeras normas para el agua potable. Los hindúes calentaban agua sucia hirviéndola y exponiéndola a la luz solar o sumergiéndola siete veces en trozos de cobre calientes, luego filtrándola a través de vasijas de barro y enfriándola. Este fue un procedimiento inteligente para obtener agua potable esterilizada y mantenerla estéticamente agradable. Este método estaba dirigido a individuos y hogares en lugar de ser utilizado como fuente de agua comunitaria. Los egipcios descubrieron por primera vez el principio de coagulación en el tratamiento del agua después del año 1500 a.C. Adaptaron una sustancia química llamada alumbre para la sedimentación de partículas suspendidas. [10]
Hasta la invención del microscopio no se había descubierto la existencia de vida microscópica. Pasaron más de 200 años antes de que se inventara el microscopio y se aclarara la relación entre los microorganismos y las enfermedades. A mediados del siglo XIX se demostró que el cólera se transmitía por agua contaminada. A finales del siglo XIX, la teoría de Louis Pasteur sobre las partículas patógenas finalmente estableció una relación causal entre los microorganismos y las enfermedades. La filtración como método de purificación del agua se estableció en el siglo XVIII y la primera planta municipal de tratamiento de agua se construyó en Escocia en 1832. Sin embargo, el valor estético del agua era importante en ese momento y no existían estándares efectivos de calidad del agua hasta finales del siglo XIX. [10]
Hace 2.000 años, los sistemas de filtración de agua potable mayas utilizaban cuarzo cristalino y zeolita . Ambos minerales se utilizan en la filtración de agua moderna. "Los filtros habrían eliminado del agua microbios nocivos, compuestos ricos en nitrógeno, metales pesados como el mercurio y otras toxinas". [11]
El ingeniero persa Al-Karaji ( c. 953 – c. 1029 ) escribió un libro, La extracción de aguas ocultas , que dio una descripción temprana de un proceso de filtración de agua. [12] Durante los siglos XIX y XX, los filtros de agua para la producción de agua doméstica generalmente se dividían en filtros de arena lentos y filtros de arena rápidos (también llamados filtros mecánicos y filtros americanos). Si bien había muchos sistemas de filtración de agua a pequeña escala antes de 1800, Paisley, Escocia, es generalmente reconocida como la primera ciudad en recibir agua filtrada para toda una ciudad. El filtro Paisley comenzó a funcionar en 1804 y fue uno de los primeros tipos de filtro de arena lento. A lo largo del siglo XIX, se construyeron cientos de filtros de arena lentos en el Reino Unido y en el continente europeo. Se construyó y operó un filtro de arena lento intermitente en Lawrence, Massachusetts en 1893 debido a las continuas epidemias de fiebre tifoidea causadas por la contaminación del suministro de agua con aguas residuales. [13] El primer filtro de arena lento de funcionamiento continuo fue diseñado por Allen Hazen para la ciudad de Albany, Nueva York, en 1897. [14] La historia más completa de la filtración de agua fue publicada por Moses N. Baker en 1948 y reimpresa en 1981. [13]
En el siglo XIX, la filtración mecánica era un proceso industrial que dependía de la adición de sulfato de aluminio antes del proceso de filtración. La tasa de filtración mecánica era típicamente más de 60 veces más rápida que la de los filtros de arena lentos, por lo que requería una superficie de terreno significativamente menor. La primera planta de filtración mecánica moderna en los EE. UU. se construyó en Little Falls, Nueva Jersey , para la East Jersey Water Company. George W. Fuller diseñó y supervisó la construcción de la planta que entró en funcionamiento en 1902. [15] En 1924, John R. Baylis desarrolló un sistema de asistencia de retrolavado de rejilla fija, que consistía en tuberías con boquillas que inyectaban chorros de agua en la material filtrante durante la expansión. [dieciséis]
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