La filtración con tierra de diatomeas es un proceso de filtración especial que elimina partículas de los líquidos a medida que pasan a través de una capa de restos fosilizados de organismos acuáticos microscópicos llamados diatomeas . Estas diatomeas se extraen de los depósitos de diatomeas que se encuentran a lo largo de la superficie de la Tierra, ya que se han acumulado en sedimentos de cuerpos de agua abiertos y en movimiento. La tierra de diatomeas obtenida luego se purifica mediante lixiviación ácida o extracción líquido-líquido para poder usarla en cualquier forma de aplicación. El proceso de filtración DE se compone de tres etapas principales: pre-recubrimiento, alimentación corporal y limpieza. [1]
Debido a la precisión de la filtración con tierra de diatomeas , poder capturar partículas peligrosas y microscópicas manteniendo la eficiencia ha permitido que los filtros DE sean una opción muy popular para acuarios , tratamiento de aguas residuales , filtración de alimentos y bebidas, y más.
Los filtros de tierra de diatomeas han sido generalmente aceptados como los principales contendientes para eliminar contaminantes mientras tienen una alta tasa de eficiencia. Cuando se aplica a la filtración de piscinas, un filtro DE ha demostrado su capacidad para capturar diferentes tamaños de partículas para mantener la claridad del agua. Estudios recientes muestran que los filtros de tierra de diatomeas han podido eliminar partículas, que van desde 1 a 6 micrómetros (micras) de tamaño, maximizando así la calidad del agua. [2] Este grado de filtración permite eliminar partículas pequeñas, incluidas bacterias , algas , virus y otras partículas microscópicas . Muchas de estas partículas provienen de fluidos corporales , materia fecal y otras bacterias que pueden contaminar el agua. Aunque existen coagulantes , como el cloro , que se pueden agregar para ayudar al proceso de filtración al eliminar dichas partículas; los contaminantes comunes que no se pueden eliminar de manera eficiente con cloro pueden incluir cryptosporidium , giardia duodenalis , pseudomonas aeruginosa y más. Estos parásitos suelen tener una alta tolerancia al cloro y, por lo tanto, son resistentes a la eliminación a través de medios convencionales como la coagulación. A pesar de esto, los brotes de criptosporidio o giardia son aparentemente bajos y en estudios recientes realizados en Atlanta, Georgia: de 160 piscinas, 13 muestras de piscinas (18,1%) dieron positivo para al menos uno de los dos parásitos. [3]
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Teniendo en cuenta la naturaleza de ciertas bacterias, virus y parásitos, la filtración es un componente clave para garantizar el bienestar de quienes utilizan piscinas . Si se emplea un filtro de tierra de diatomeas y se diseña adecuadamente, la aplicación puede resultar extremadamente eficiente en la eliminación y minimización de casi el 100% de los parásitos. Para lograr esto, los medios de filtración (tierra de diatomeas) deben tener al menos 4 micrómetros para eliminar Cryptosporidium y al menos 7 micrómetros para filtrar Giarda duodenalis ( G. lamblia ). [5] Las investigaciones han demostrado que la filtración DE puede proporcionar una mayor reducción en las concentraciones de ooquistes de parásitos que otros métodos, incluida la filtración convencional y con medios granulares. Los estudios de filtración DE mostraron 6 registros de eliminación de ooquistes parásitos en una simulación de tratamiento de agua a escala real. [6] (6 registros se refieren a la reducción de un microorganismo en un 99,9999 % de un millón) Debido a la baja clasificación de micrones de los filtros DE, pueden atrapar las partículas contaminantes más pequeñas presentes.
El uso de filtros DE en el tratamiento de aguas superficiales y recreativas requiere un mantenimiento regular y, según el volumen de agua, es posible que se requiera un mantenimiento y un reemplazo con mayor frecuencia. La eficiencia de la filtración requiere un flujo continuo de agua a través del filtro, con controles periódicos de presión. El mantenimiento debe realizarse con regularidad y el filtro debe lavarse a contracorriente cada cuatro a seis semanas; con un medio DE nuevo agregado después de cada lavado a contracorriente. Si el mantenimiento no se realiza correctamente, la acumulación de bacterias, virus y parásitos puede desbordarse y la eficiencia se verá comprometida. [7] Es importante tener en cuenta que los sistemas de filtración no garantizan la eliminación total de posibles contaminantes, por lo tanto, el riesgo de bacterias, virus y parásitos aún puede estar presente.
La filtración con tierra de diatomeas también se puede utilizar en aplicaciones de alimentos y bebidas para eliminar contaminantes, incluidas bacterias y microorganismos que a menudo pueden cambiar la calidad del artículo consumible. Si las bacterias y los hongos no se eliminan de ciertos líquidos consumibles, puede resultar en una contaminación a largo plazo que afecta la conservación y la calidad del producto. [8] Muchos productos deben cumplir con los requisitos de filtración, por ejemplo: los cerveceros deben cumplir ciertos requisitos durante la producción de ciertos alcoholes, incluidas las bebidas de malta ( cerveza , ale , etc.). [9] Es común que la filtración de cerveza deba eliminar la turbidez ( levadura , resina de lúpulo , oxalato de calcio ) que puede dejar microorganismos dañinos y afectar el sabor de la bebida. Al realizar esta filtración, se eliminan los microbios mejorando el sabor y la apariencia de la cerveza, al tiempo que se permite extender la conservación. Si bien hay muchas formas de filtrar, la filtración con tierra de diatomeas se utiliza como un receptor , que intercepta partículas en la cerveza, mejorando así la claridad. La tierra de diatomeas se ha convertido en una opción relativamente sencilla para los cerveceros, ya que se somete a un proceso natural sin productos químicos y la cantidad de DE se puede ajustar según las necesidades de elaboración de cada uno. [10]
Los filtros de tierra de diatomeas (DE) se pueden modificar en función de la función prevista para el filtro, pero todos los filtros DE básicos están compuestos por partes similares. El proceso comienza con una tubería directa a una fuente de agua cruda , en la que se puede controlar continuamente el flujo de agua. En todo el mecanismo, se recomienda utilizar tuberías de metal de cobre , ya que es resistente a la corrosión .
La filtración de líquidos debe suministrarse desde una fuente de agua directa; que puede variar en cuanto a la ubicación y el suministro de agua. Dependiendo de la ubicación o distribución de dichos fluidos, los materiales utilizados para facilitar el flujo de estos fluidos deben ser a prueba de óxido y resistentes a la corrosión. [11] Entre la elección popular de materiales, el cobre es el elemento más comúnmente utilizado que ha distribuido un consumo seguro debido a sus fuertes características de resistencia al desgaste natural. En la mayoría de los usos industriales y no comerciales , las tuberías de cobre utilizadas para fluidos también se pueden aislar con mangas o envolturas con mangas de tubería de éter de polifenileno para brindar protección adicional. Algunas alternativas al metal, dependiendo de los usos independientes, pueden incluir tuberías de agua hechas con tuberías de cloruro de polivinilo ( PVC ), polietileno reticulado ( PEX ) y acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). Esta categoría de tuberías utiliza plástico, ya que son duraderas y se pueden conformar fácilmente; al mismo tiempo que pueden soportar altas presiones y evitan el óxido o la corrosión. [12] Durante la filtración DE, se debe utilizar el mismo material para las tuberías durante todo el proceso para mantener la pureza del flujo de agua a medida que pasa por el proceso de filtración. [13]
Los fluidos, comúnmente conocidos como lodos , a menudo consisten en una mezcla de partículas que varían en tamaño y que no pueden filtrarse de manera eficiente por el filtro DE principal. La acumulación de dichas partículas puede aumentar la presión, lo que da como resultado un flujo reducido de líquido y un filtro no funcional. Para evitar esto, el proceso de filtración puede incluir un auxiliar de filtración adicional para distribuir ciertas partículas para evitar cualquier problema que obstaculice el proceso de filtración . [14] El auxiliar de filtración son partículas sólidas que pueden mejorar la permeabilidad y la porosidad para mejorar la claridad del filtrado al atrapar partículas de tamaño específico al tiempo que permiten un flujo continuo de líquidos. Cuando el auxiliar de filtración se acumula, tiene una alta porosidad; aunque el volumen puede acumularse, aproximadamente el quince por ciento del volumen total es sólido, lo que deja el resto como espacio vacío. [15] Estos filtros pueden servir como una capa previa que se aplica antes del proceso de filtración. Se bombea a través de la prensa de filtro , creando simultáneamente una torta de filtrado porosa en las telas de filtrado especificadas. La alimentación corporal es un auxiliar de filtración adicional que a menudo se bombea durante todo el proceso de filtración para mejorar la clarificación y evitar la acumulación de torta de filtrado. La acumulación de la torta de filtración puede ser perjudicial, ya que se vuelve impermeable y puede bloquear el flujo continuo de la pulpa. Por lo general, la alimentación del cuerpo es gruesa y tiene un mayor volumen, lo que puede ayudar a la acumulación de la torta de filtración y, al mismo tiempo, permitir que las partículas se eliminen de manera eficiente. [16] El tanque de precapa y el tanque de alimentación del cuerpo generalmente cumplen el mismo propósito, que es filtrar partículas más grandes que pueden obstaculizar el proceso de filtración. Dependiendo de la pureza de la pulpa inicial, la cantidad necesaria de alimentación del cuerpo o de precapa puede variar.
La formación de la torta de filtración no se produce de forma espontánea, sino que requiere una membrana que la apoye. Esta membrana se conoce comúnmente como tabique, que suele estar formada por un material plástico o metálico que cumple una función similar a la de una malla. El tabique es poroso y permeable, con aberturas que permiten que el lodo fluya mientras la tierra de diatomeas se acumula y obstruye las aberturas del tabique. [17]
Los tiempos de ciclo, el mantenimiento inadecuado, el tabique dañado y un aumento o disminución del flujo pueden provocar un cambio de presión. La presión es crucial para la eficiencia de la filtración: la presión alta puede dañar el filtro, lo que puede generar fuerzas innecesarias que empujen los fluidos demasiado rápido a través del tabique. Es importante controlar el flujo del filtrado, así como la precapa y la alimentación del cuerpo para garantizar que se logre el flujo adecuado sin obstáculos.
Un método para eliminar partículas como hierro , magnesio , cascarilla de laminación y otros precipitados implica el uso de un filtro de presión. Este tipo de filtro comprende un recipiente de filtro resistente diseñado para soportar la presión interna , junto con una red de tuberías para la distribución y recolección de agua, y puede incorporar uno o más tipos de medios filtrantes. [18] Los filtros de presión encuentran una aplicación generalizada en sistemas de agua municipales , entornos industriales, sistemas de agua de pozo residencial y piscinas. Estos sistemas de filtración DE son bastante simples y se pueden usar en un entorno vertical u horizontal y se pueden modificar para permitir la aplicación de filtros multimedia. Los sistemas de filtro de presión tienen una entrada y salida de agua con el sitio de entrada en la parte superior y la salida de agua en la base del filtro. A medida que el agua fluye a través de la entrada de agua, se encuentra con un conjunto de rejilla cubierto de tela sintética que proporciona soporte para la torta de tierra de diatomeas. [19] La gravedad juega un papel al forzar el flujo de agua a pasar a través de la torta de DE que filtra las partículas no deseadas. A medida que continúa el flujo de agua, el agua que se ha clarificado en la base del tanque de filtración sale a través de la salida de agua hacia cualquier recipiente designado. [20] Estos filtros de presión tienen un propósito general y son más aplicables donde el flujo de fluidos es constante, lo que requiere un monitoreo de la presión interna de los fluidos filtrados.
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