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Un filtro de agua elimina las impurezas al reducir la contaminación del agua mediante una fina barrera física, un proceso químico o un proceso biológico. Los filtros purifican el agua en distintos grados, por ejemplo, para proporcionar riego agrícola, agua potable accesible , acuarios públicos y privados y el uso seguro de estanques y piscinas .
Los filtros utilizan tamizado , adsorción , intercambios iónicos , biopelículas y otros procesos para eliminar sustancias no deseadas del agua. A diferencia de un tamiz o una pantalla , un filtro puede eliminar partículas mucho más pequeñas que los orificios por los que pasa el agua, como nitratos o gérmenes como el Cryptosporidium . [1]
Entre los métodos de filtración destacan la sedimentación , utilizada para separar los sólidos duros y suspendidos del agua [2] y el tratamiento con carbón activado , en el que, típicamente, se vierte agua hervida a través de un trozo de tela para atrapar los residuos no deseados. [3] Además, se utiliza maquinaria para trabajar en la desalinización y purificación del agua a través de su transposición a tanques de filtración múltiple . Esta técnica está orientada a la filtración de agua a mayor escala, como por ejemplo para abastecer a ciudades enteras. [2]
Estos tres métodos son particularmente relevantes, ya que se remontan a siglos atrás y son la base de muchos de los métodos modernos de filtración utilizados hoy en día.
Los tipos de filtros de agua para sistemas de tratamiento municipales y otros sistemas de tratamiento de gran tamaño 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 depuradores de algas . [5]
Los filtros de punto de uso para uso doméstico incluyen filtros de carbón activado granular utilizados para el filtrado de carbón , filtros de profundidad , filtros de aleación metálica , filtros de cerámica microporosa , 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 barrera múltiple. 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 filtros de agua son utilizados por excursionistas, [6] organizaciones de ayuda durante emergencias humanitarias y militares. Estos filtros suelen ser pequeños, portátiles y ligeros (1-2 lb (0,45-0,91 kg) o menos). Estos suelen filtrar el agua mediante el funcionamiento de una bomba manual mecánica, aunque algunos utilizan un sistema de goteo de 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 por una malla a través de un filtro especializado, terminando en un recipiente. Estos filtros funcionan para eliminar bacterias , protozoos y quistes microbianos que pueden causar enfermedades. Los filtros pueden tener mallas finas que deben reemplazarse o limpiarse, y los filtros de agua de cerámica 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. [7] Estos filtros se encuentran no solo dentro de los hogares de las familias sino que también se utilizan en ingeniería industrial (como filtros de alta temperatura) para varios procesos. [8]
Los filtros cerámicos convencionales utilizados para el consumo diario de agua, conocidos como filtros tipo vela, funcionan con gravedad y una vela central, lo que hace que el proceso de filtración sea significativamente largo.
El término pulido del agua puede referirse a cualquier proceso que elimine material particulado pequeño (generalmente microscópico) o elimine concentraciones muy bajas de material disuelto del agua. El proceso y su significado varían de un entorno a otro: un fabricante de filtros para acuarios puede afirmar que sus filtros realizan el pulido del agua capturando "micropartículas" dentro de almohadillas de nailon o poliéster , de la misma manera que un ingeniero químico puede usar el término para referirse a la eliminación de resinas magnéticas de una solución al pasar la solución sobre un lecho de partículas magnéticas. [9] En este sentido, el pulido del agua es simplemente otro término para los sistemas de filtración de agua de toda la casa. El pulido también se realiza a gran escala en plantas de recuperación de agua. [10]
Hace 4000 años, en India y China, los hindúes idearon las primeras normas para el agua potable. Los hindúes calentaban el agua sucia hirviéndola y exponiéndola a la luz del sol o sumergiéndola siete veces en trozos de cobre calientes, para luego filtrarla a través de vasijas de barro y enfriarla. Se trataba de un procedimiento ilustrado para obtener agua potable esterilizada y mantenerla estéticamente agradable. Este método estaba dirigido a individuos y hogares, más que para su uso como fuente de agua comunitaria.
Hace 2.000 años, los sistemas de filtración de agua potable de los 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]
Los egipcios descubrieron por primera vez el principio de la coagulación en el tratamiento del agua después del año 1500 a. C. Adaptaron una sustancia química llamada alumbre para sedimentar las partículas en suspensión.
El ingeniero persa Al-Karaji ( c. 953 – c. 1029 ) escribió un libro, La extracción de aguas ocultas , que ofrecía una descripción temprana de un proceso de filtración de agua. [12]
Hasta la invención del microscopio no se había descubierto la existencia de vida microscópica. Pasaron más de 200 años hasta que se inventó el microscopio y se hizo evidente la relación entre microorganismos y 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 el patógeno particulado estableció finalmente una relación causal entre microorganismos y enfermedades. La filtración como método de purificación del agua se estableció en el siglo XVIII y la primera planta de tratamiento de agua municipal se construyó en Escocia en 1832. Sin embargo, el valor estético del agua era importante en esa época y no existieron normas efectivas de calidad del agua hasta finales del siglo XIX. [13]
Durante los siglos XIX y XX, los filtros de agua para la producción doméstica de agua se dividían generalmente en filtros de arena lentos y filtros de arena rápidos (también llamados filtros mecánicos y filtros americanos). Si bien hubo 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 de Paisley comenzó a funcionar en 1804 y fue un tipo temprano 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. Un filtro de arena lento intermitente se construyó y operó en Lawrence, Massachusetts en 1893 debido a las continuas epidemias de fiebre tifoidea causadas por la contaminación del suministro de agua con aguas residuales. [14] El primer filtro de arena lento de funcionamiento continuo fue diseñado por Allen Hazen para la ciudad de Albany, Nueva York, en 1897. [15] La historia más completa de la filtración de agua fue publicada por Moses N. Baker en 1948 y reimpresa en 1981. [14]
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 velocidad de filtración para la filtración mecánica era típicamente más de 60 veces más rápida que los filtros de arena lentos, por lo que requería significativamente menos área de tierra. 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. [16] 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 el material del filtro durante la expansión. [17]
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