Un filtro de arena rápido es un dispositivo de tratamiento de agua que utiliza arena u otro medio granulado para filtrar las partículas sólidas suspendidas en el agua. Estos sólidos en suspensión incluyen suciedad y otras materias orgánicas que hacen que el agua se vea turbia o turbia. Las plantas de tratamiento de agua municipales suelen utilizar la filtración rápida de arena para limpiar el agua superficial y subterránea destinada al agua potable. También se utiliza para tratar aguas residuales y aguas residuales industriales que contienen contaminantes biológicos antes de que estas aguas se descarguen al medio ambiente.
La filtración rápida de arena tiene lugar en un tanque que contiene una o más capas de medios granulados, como arena, antracita o carbón, granate, magnetita u otros minerales. La profundidad total del material suele oscilar entre 2 y 6 pies (aproximadamente 0.6 a 1.8 metros). En muchos sistemas, el agua entrante, o afluente, ingresa cerca de la parte superior del tanque y fluye hacia abajo a través del medio. El agua saliente, o efluente, sale a través de un sistema de drenaje llamado drenaje subterráneo que se encuentra debajo del lecho del medio filtrante.
A medida que el afluente viaja a través del filtro de arena rápido, muchos de los sólidos suspendidos transportados por el agua quedan atrapados por encima o dentro de los poros entre los granos. Este proceso de filtración es el mecanismo principal por el cual se eliminan los sólidos del agua. Además, los sólidos en suspensión se adsorben en la superficie de los granos debido a las fuerzas de atracción intermoleculares. Otros procesos físicos, químicos y biológicos también mejoran la eliminación de sólidos durante la filtración.
La eficacia de un filtro de arena rápido depende en gran medida de las características del afluente y del medio granulado. Las propiedades importantes del influente incluyen las concentraciones, tipos y cargas de partículas de los sólidos suspendidos en el agua. La profundidad del lecho del medio y las cargas de partículas, tamaños y formas de los granos también son cruciales.
Los granos redondos y suaves se apiñan muy juntos y crean poros muy pequeños. Los granos más irregulares pueden producir poros más grandes, pero son mejores para enganchar los sólidos a medida que pasan. Por lo general, se utilizan capas de diferentes granos para aprovechar múltiples mecanismos de eliminación.
Con el tiempo, el lecho de un filtro de arena rápido se obstruye con los sólidos acumulados. En este punto, el filtro se limpia mediante un proceso llamado lavado a contracorriente. El agua de lavado se bombea hacia arriba a través del lecho para desalojar los sólidos y enjuagarlos fuera del tanque. A medida que se drena el agua de lavado, los medios granulares vuelven a asentarse en sus capas originales y el filtro está listo para usarse nuevamente.