trabajo filtro percolador.

1 FILTRO PERCOLADOR
FILTRO PERCOLADOR
CAMILO ANDRÉS RINCÓN AGÁMEZ.
FRANCY JULIANA VELANDIA GONZALEZ
MONICA YADIRA FLOREZ MOJICA
OMAR STIVEN CAMACHO CORTES
UNIVERSIDAD DE PAMPLONA
FACULTAD DE INGENIERIAS Y ARQUITECTURA
INGENIERIA AMBIENTAL
2019

2 FILTRO PERCOLADOR
CONTENIDO
LISTA DE TABLAS. .............................................................................................................3
INTRODUCCIÓN..................................................................................................................4
OBJETIVOS...........................................................................................................................6
1. DEFINICIÓN .....................................................................................................................7
2. PARAMETROS DE DISEÑO ...........................................................................................7
2.1 Ecuaciones de diseño. ...................................................................................................8
2.1.1 Método NRC National Research Council (1948)...................................................8
2.1.2 Modelo de BRUCE MERKENS .........................................................................10
2.1.3 Modelo experimental............................................................................................11
2.1.4 Formula de OLESZKIEWICZ. ............................................................................14
2.1.5 Modelo de Germain..............................................................................................17
2.1.6 Modelo Eckenfelder. ............................................................................................18
2.2 Ejemplo de diseño de un filtro percolador según el método de NRC.........................19
3. CARACTERISTICAS ......................................................................................................21
4. MODO DE FUNCIONAMIENTO O PROCESO............................................................26
5. DIAGRAMA DE FLUJO .................................................................................................28
6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS .....................................................................................29
7. DIAGRAMAS, FOTO, DIBUJO DEL TIPO DE TRATAMIENTO...............................30
Referencias ...........................................................................................................................34

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LISTA DE TABLAS.
Tabla 1/ Criterios de diseño del filtro percolador......................................................................... 8
Tabla 2/ Coeficientes de tratabilidad. ........................................................................................16
Tabla 3/ Tamaño del tamiz y su respectivo porcentaje en peso....................................................22
Tabla 4/ Características de diseño para los filtro percoladores.....................................................25
Tabla 5/ Características principales de los filtros percoladores. ...................................................25
Tabla 6/ Propiedades físicas de los filtros percoladores. .............................................................26
Tabla 7/ Ventajas y desventajas del filtro percolador. .................................................................29
LISTA DE IMÁGENES.
Imagen 1/ Esquema para el ejemplo. .........................................................................................19
Imagen 2/ Esquema del filtro percolador en una y dos etapas......................................................23
Imagen 3/ Esquema.................................................................................................................29
Imagen 4/ Esquema del filtro percolador con sus partes..............................................................30
Imagen 5/ Corte y detalles de un filtro percolador típico.............................................................31
Imagen 6/ Esquema de la película biológica en un filtro percolador.............................................32
LISTA DE ECUACIONES
Ecuación 1/Eficiencia fraccional de remoción de DBO (NRC)..................................................... 9
Ecuación 2/ Volumen total del medio filtrante (NRC). ................................................................ 9
Ecuación 3/ Factor de recirculación del filtro (NRC)................................................................... 9
Ecuación 4/ Relación de recirculación para el filtro (NRC).......................................................... 9
Ecuación 5/Eficiencia fraccional de remoción de DBO...............................................................10
Ecuación 6/ Volumen del medio filtrante...................................................................................10
Ecuación 7/ DBO del efluente sedimentado del filtro. ...............................................................10
Ecuación 8/DBO del afluente al filtro........................................................................................10
Ecuación 9/ Relación de recirculación.......................................................................................10
Ecuación 10/ Coeficiente..........................................................................................................11
Ecuación 11/ Carga orgánica volumétrica..................................................................................11
Ecuación 12/ Carga orgánica volumétrica..................................................................................11
Ecuación 13/ Volumen del filtro (m3
)........................................................................................11
Ecuación 14/ Relación. ............................................................................................................12
Ecuación 15/ Relación. ............................................................................................................12
Ecuación 16/ Pendiente............................................................................................................13
Ecuación 17/ Relación afluente- efluente...................................................................................14
Ecuación 18. ...........................................................................................................................14
Ecuación 19/ Relación entre la DBO soluble del efluente y afluente...........................................17
Ecuación 20/ Corrección por temperatura..................................................................................17
Ecuación 21/ DBO del afluente al filtro.....................................................................................17
Ecuación 22/ DBO del efluente al filtro.....................................................................................18
Ecuación 23/ Carga hidráulica. .................................................................................................18
Ecuación 24/ Relación entre la concentración del efluente-afluente.............................................18
Ecuación 25/Tiempo de retención hidráulico. ............................................................................19

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INTRODUCCION
Debido a la creciente contaminación de las fuentes hídricas generada por las
actividades antropogénicas, el tratamiento de las aguas residuales se ha convertido en
una prioridad para las autoridades ambientales del estado; lo anterior con el fin de
controlar y disminuir la carga de contaminantes que se vierten de forma directa a los
cuerpos hídricos. Mediante la implementación de sistemas de tratamientos de agua
residual se logra reducir la contaminación superficial de los cuerpos hídricos y de los
niveles freáticos, esto con el fin de proteger el recurso hídrico y mejorar la calidad de los
afluentes para el uso del ser humano y la protección a la flora y fauna creando un
ambiente sustentable y de cuidado medio ambiental para las futuras generaciones.
Existen diversos sistemas de tratamiento de aguas residuales que se aplican en la
actualidad, cada uno de estos sistemas poseen ventajas y desventajas propias, el presente
documento se enfoca en el sistema de tratamiento de agua residual conocido como filtro
percolador o filtro biológico, tomando como primicia la generación de una base de datos
la cual se formuló mediante una revisión bibliográfica de tesis y artículos referentes al
filtro percolador.
El objeto principal del estudio fue el análisis bibliográfico de documentos en los
cuales el sistema de tratamiento de agua residual fue el filtro percolador, mediante esta
metodología se logró definir las características principales del sistema tales como su
funcionamiento, áreas de uso y aplicabilidad, ventajas y desventajas frente a otros
sistemas y parámetros de diseño.
Con el análisis y estudio de la información recopilada se logró dar una definición
general de filtro percolador el cual es un sistema de tratamiento de agua residual que

5 FILTRO PERCOLADOR
consiste de un biorreactor que por medio de una biopelicula adherida a un medio de
soporte o medio filtrante elimina la materia orgánica del agua residual mediante un
proceso anaerobio realizado por microorganismos. El mecanismo de soporte puede ser
de cualquier materia permeable como por el ejemplo plástico o piedra volcánicas; los
sistemas de filtro percolador presentan altas eficiencias de remoción de materia organica
aunque a su vez suelen poseer inconvenientes como la propagación de vectores y
generación de malos olores.

6 FILTRO PERCOLADOR
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL.
Identificar los aspectos más relevantes del diseño, operación e implementación del
filtro percolador mediante una revisión bibliográfica y una representación esquemática.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Generar una base de datos con la información referente al filtro percolador.
 Definir los aspectos más relevantes el filtro percolador.
 Elaborar una maqueta que represente las unidades del filtro percolador.

7 FILTRO PERCOLADOR
1. DEFINICION
En la literatura se encuentran varias definiciones de filtro percolador, estas
definiciones no varían en gran medida de una a otra debido a que en ellas se describe el
principio básico de este sistema de tratamiento de aguas residuales; para la elaboración
de este apartado se tomó como referencia 3 fuentes bibliográficas.
Según Lesikar y Enciso en el artículo ´´Sistemas individuales para el tratamiento
de aguas negras’’ mencionan que el filtro percolador se define como una cama de grava
o un medio plástico sobre el cual se rocían las aguas negras pretratadas; en este sistema
de tratamiento, los microorganismos se apegan al medio del lecho y forman una capa
biológica sobre éste, a medida que las aguas negras se percolan por el medio, los
microorganismos digieren y eliminan los contaminantes del agua. Por otra parte, la
agencia de protección ambiental de Estados Unidos (2000) define al filtro percolador
como un filtro biológico de lecho fijo que opera bajo condiciones (principalmente)
aeróbicas en el cual se "deja caer" o rocía agua de desecho decantada sobre el filtro, al
migrar el agua por los poros del filtro, la materia orgánica se degrada por la biomasa que
cubre el material del filtro; en este sentido Ramalho (s.f) define al filtro percolador como
un relleno cubierto de limo biológico a través del cual se percola el agua residual.
Normalmente el agua residual se distribuye en forma de pulverización uniforme sobre el
lecho de relleno mediante un distribuidor rotativo del flujo, el agua residual percola en
forma descendente a través del relleno y el efluente se recoge en el fondo.
2. PARAMETROS DE DISEÑO
En la siguiente (Tabla 1) se resumen los parámetros de diseño de los filtros
percoladores:

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Tabla 1/ Criterios de diseño del filtro percolador.
Fuente: Lozano y Rivas (Material de clase para la asignatura de tratamiento de aguas
residuales), 2012
2.1 Ecuaciones de diseño.
Existen diversas ecuaciones empleadas para el diseño de filtros percoladores algunas
de ellas son: National Research Council (1948), modelo General, Bruce y Merkens (1973),
Velz (1948), Rankin (1955), Schulze (1960), Eckenfelder (1963), Germain (1966), Galler y
Gotas (1964), Kincannon y Stover (1982), Logan et al (1987) y otros.
2.1.1 Método NRC National ResearchCouncil (1948)
Las ecuaciones NRC para filtros percoladores son expresiones empíricas creadas a
partir del estudio de la operación de 34 plantas de filtros percoladores, en instalaciones
militares con soporte de piedra para el crecimiento biológico, existen ciertas características
a saber para ser usadas: estas ecuaciones son empíricas, las aguas residuales generadas en

9 FILTRO PERCOLADOR
instalaciones militares son más concentradas que las aguas residuales típicas o domésticas,
no tienen en cuenta la influencia de la temperatura en la eficiencia y por último la fórmula de
diseño en segunda etapa de filtros percoladores supone la existencia de un tanque de
sedimentación intermedio. (Romero, 2000)
A continuación se muestran las ecuaciones del método NRC:
𝐸1 =
1
1+0,443 √ 𝑊1/𝑉1𝐹1
Ecuación 1/Eficiencia fraccional de remoción de DBO (NRC).
𝑉1 =
𝑊1
𝐹1
∗ (
0,443∗𝐸1
1−𝐸1
)
2
Ecuación 2/ Volumen total del medio filtrante (NRC).
𝐹1 =
1+𝑅1
(1+0,1𝑅1)2
Ecuación 3/ Factor de recirculación del filtro (NRC).
𝑅1 =
𝑄𝑅
𝑄
Ecuación 4/ Relación de recirculación para el filtro (NRC).
Dónde: E1: eficiencia fraccional de remoción de DBO para el proceso, incluyendo
recirculación y sedimentación.
W1: carga orgánica aplicada al filtro de primera etapa, sin incluir recirculación, es decir, del
agua cruda sedimentada (Kg DBO/día).
V1: Volumen total del medio filtrante del filtro en primera etapa (m3).
F1: Factor de recirculación del filtro de primera etapa, o número de pasos del material
orgánico.
R1: Relación de recirculación para el filtro de la primera etapa, igual a la relación entre el
caudal de recirculación y el caudal afluente de aguas residuales crudas al filtro.
QR: Caudal de recirculación (m3/ día)
Q: Caudal afluente, sin incluir recirculación (m3/ día). (Romero, 2000)

10 FILTRO PERCOLADOR
Para filtros de segunda etapa se tienen las siguientes ecuaciones:
𝐸2 =
1
1+
0,443
1−𝐸1
∗√ 𝑊2/𝑉2𝐹2
Ecuación 5/Eficiencia fraccional de remoción de DBO.
𝑉2 =
𝑊1
𝐹2(1−𝐸1)
∗ (
0,443 ∗𝐸2
1−𝐸2
)
2
Ecuación 6/ Volumen del medio filtrante.
Dónde: E2: Es la eficiencia fraccional de remoción de DQO para el proceso incluyendo
sedimentación y recirculación.
W1 y W2: Carga orgánica aplicada al primer o al segundo filtro percolador sin incluir la
recirculación.
V1 y V2: Volumen total del medio filtrante del filtro de la primera o segunda etapa.
F1 y F2: Factor de recirculación. (Romero, 2000)
2.1.2 Modelo de BRUCE MERKENS
Los autores en cuestión desarrollaron la siguiente expresión para el diseño de filtros
percoladores:
Ecuación 7/ DBO del efluente sedimentado del filtro.
En filtros percoladores con recirculación la DBO del afluente se calcula mediante la
siguiente ecuación 8.
Ecuación 8/DBO del afluente al filtro.
La relación de recirculación se calcula de la siguiente manera:
Ecuación 9/ Relación de recirculación.

El coeficiente kt se puede calcular mediante las siguientes ecuaciones y varía entre
los valores de 0,06 y ,12 m/d. (Romero, 2000)
La carga orgánica volumétrica se expresa así:
Reemplazando la ecuación 7, a=b=1 se obtiene la siguiente ecuación:
Al reemplazar la ecuación 11 en la 12 se obtiene el volumen del filtro:
2.1.3 Modelo experimental.
Se recomienda realizar el siguiente procedimiento:
 Se genera y aclimata una película biológica (bioadaptacion), sobre el
medio filtrante mediante la aplicación de agua residual generalmente
a una tasa de 60 m/d para medio plástico y 10m/d para piedra.
 Se seleccionan tres cargas hidráulicas diferentes, las cuales aplican al
filtro hasta obtener condiciones de estado permanente, es decir cuando
el filtro se estabiliza y mantiene un efluente con concentración
relativamente constante de DBO.
Ecuación 10/ Coeficiente.
Ecuación 11/ Carga orgánica volumétrica.
Ecuación 12/ Carga orgánica volumétrica.
Ecuación 13/ Volumen del filtro (m3)

 Para cada carga hidráulica se recomienda hacer un muestreo a
profundidades diferentes analizando DBO soluble, pH, alcalinidad y
acides entre otros.
 Se usa las siguientes ecuaciones:
𝑆𝑎
𝑆𝑒
= 10 𝑘𝑆𝐷/𝑞 𝑛
Ecuación 14/ Relación.
𝑙𝑜𝑔
𝑆𝑎
𝑆𝑒
=
𝑘𝑆𝐷
𝑞 𝑛
Ecuación 15/ Relación.
Dónde: Se: Concentración de sustrato soluble del efluente (mg/litro)
Sa: Concentración de sustrato soluble del afluente (mg/litro)
Al dibujar sobre el papel semi logarítmico se obtendrá una gráfica de Sa/Se cómo
la que se muestra continuación (Grafica 1), se obtiene una recta para cada carga
hidráulica la pendiente de dicha recta es igual a ks/q^n, el grafico incluirá una familia de
rectas equivalentes al ks/q^n.
Grafica 1/ Determinación de las pendientes.
Fuente: Romero (Tratamiento de aguas residuales; Teoría y principios de diseño), 2000.
Conocidas las pendientes se elabora un gráfico de la pendiente contra la carga
hidráulica se obtiene una recta con pendiente igual a n y ordenada para q=0,1 igual a ks
como lo indica la ecuación 16 y la gráfica 2.

Grafica 2/ Determinación de n.
Alternativamente si se dibujan sobre todo el papel semilogaritmico los valores
Sa/Se contra ks/q^n. Se obtiene una recta como la de la (Grafica 3) con pendiente igual
a un valor de la constante de remoción k como lo indica la ecuación 17. (Romero, 2000)
Ecuación 16/ Pendiente.

Grafica 3/ Determinación de k.
𝑙𝑜𝑔
𝑆𝑎
𝑆𝑒
= 𝑘
𝑆𝐷
𝑞 𝑛
Ecuación 17/ Relación afluente- efluente.
2.1.4 Formula de OLESZKIEWICZ.
En los estudios realizados indico que en filtros percoladores con cargas orgánicas
elevadas, se observó que la remoción es inversamente proporcional a la carga orgánica,
como se indica en la ecuación 18:
𝑆𝑒
𝑆𝑎
= 𝑒−𝐾/𝐿
= 𝑒−𝑘𝑆/𝐿
Ecuación 18.
Dónde: Se: Concentración del efluente (mg/litro)
Sa: Concentración del afluente (mg/litro)
K: Constante de remoción. (Kg/m3.dia)
L: Carga orgánica volumétrica (Kg/m3.dia)
k: Coeficiente de tratabilidad específica (Kg/m2.dia)
S: Área superficial especifica del medio (m2/m3)

Los respectivos valores de K se pueden obtener experimentalmente elaborando
un gráfico de In (Se/Sa) contra 1/L como se muestra en la gráfica 4.
Grafica 4/ Determinación de K.
De igual manera para determinar la profundidad optima se elabora un gráfico de
Se/ Sa contra la profundidad D, como se muestra en la gráfica 5.
Grafica 5/ Determinación de la D óptima.

Como el efecto de la recirculación variable el autor menciona determinarla
experimentalmente como se indica en el grafico 6.
Grafica 6/ Recirculación óptima.
El valor de k base DBO, para aguas residuales domésticas, medio plástico se
puede determinar a partir de la siguiente tabla.
Tabla 2/ Coeficientes de tratabilidad.

2.1.5 Modelo de Germain.
La fórmula propuesta para filtros percoladores con medio plástico es:
𝑆𝑒
𝑆𝑜
= 𝑒−𝐾𝐷/𝑞0,5
Ecuación 19/ Relación entre la DBO soluble del efluente y afluente.
Dónde:
Se: DBO soluble del efluente (mg/litro).
S0: DBO soluble del afluente, sin incluir recirculación (mg/litro).
K: Constante de tratabilidad (m.d)-0,5, se recomienda para 2,21 para aguas
residuales domesticas sedimentadas a 20° y 0,25-251 para aguas residuales industriales.
D: Profundidad del filtro (m) en general mayor de 3 metros para medio plástico.
q: Carga hidráulica sin incluir recirculación (m/d)
Según Germain los valores de K se deben deducir de estudios con planta piloto y
la constante de tratabilidad se corrige con la temperatura según la siguiente ecuación:
𝐾 𝑇 = 𝐾20(1,035) 𝑇−20
Ecuación 20/ Corrección por temperatura.
Donde:
KT: Constante de tratabilidad a la temperatura de diseño T.
K20: Constante de tratabilidad a 20° C.
T: Temperatura mínima esperada, °C.
Para tener en cuenta la recirculación la ecuación queda de la siguiente manera:
𝑆𝑎 =
𝑆𝑜+𝑅𝑆𝑒
1+𝑅
Ecuación 21/ DBO del afluente al filtro.

𝑆𝑒 = 𝑆 𝑎 𝑒
−
𝐾𝐷
𝑞 𝑛
Ecuación 22/ DBO del efluente al filtro.
Donde:
Sa: DBO del afluente al filtro, incluyendo la recirculación (mg/litro).
R: Relación de recirculación o razón entre el caudal recirculación y el caudal
afluente de aguas residuales.
n: Coeficiente dependiente del medio de soporte igual a 0,5 para medio plástico.
Por último la carga hidráulica se determina por medio de la siguiente ecuación:
𝑞 = (
𝐾𝐷
𝐼𝑛(
𝑆𝑜+𝑅𝑆𝑒
(1+𝑅) 𝑆𝑒
)
)
1
𝑛⁄
Ecuación 23/ Carga hidráulica.
2.1.6 Modelo Eckenfelder.
Eckenfelder creo la ecuación 24 la relación entre la concentración del
sustrato soluble del efluente y afluente respectivamente:
𝑆𝑒
𝑆𝑎
= 𝑒−𝑐𝑆𝑡
Ecuación 24/ Relación entre la concentración del efluente-afluente.
Donde:
Se: Concentración de sustrato soluble del efluente (mg/litro).
Sa: Concentración de sustrato soluble del afluente (mg/litro).
c: Constante de remoción (m/d).
S: Área superficial especifica del medio (m2/ m3)
t: Tiempo de contacto (d)

El tiempo de contacto o de retención del filtro está dado por la siguiente
ecuación:
𝑡 =
𝐶𝐷
𝑞 𝑛
Ecuación 25/Tiempo de retención hidráulico.
Donde:
D: Profundidad del filtro (m)
q: Carga hidráulica superficial (m/d).
C y n: constantes que caracterizan el medio.
Reemplazando la ecuación 25 en la 24 se obtiene la ecuación recomendada por el
autor para predecir la remoción recomendada en un filtro percolador. Así mismo el autor
sugiere unas ecuaciones para calcular la carga hidráulica sin recirculación y con
recirculación y una corrección por temperatura tomando la misma ecuación 20.
2.2 Ejemplo de diseño de un filtro percolador según el método de NRC.
Determinar las dimensiones y cargas de un filtro percolador circular de piedra,
para un agua residual sedimentada con DBO de 170mg/litro. El caudal es de 2000 m3/ d,
la recirculación de 200%, la profundidad de 2 m y la DBO del efluente 20mg/l. En la
imagen 1 se muestra el esquema.
Imagen 1/ Esquema para el ejemplo.
Fuente: Elaboración propia.

En primer lugar se calcula la eficiencia requerida:
𝐸1 =
𝐷𝐵𝑂 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑠𝑒𝑑 − 𝐷𝐵𝑂 𝑒𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑡𝑒
𝐷𝐵𝑂 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑠𝑒𝑑
𝐸1 =
170𝑚𝑔/𝑙−20𝑚𝑔/𝑙
170𝑚𝑔/𝑙
= 0.88
La eficiencia requerida es del 88%.
Se calcula la carga orgánica afluente al filtro:
𝑊1 = 𝐷𝐵𝑂 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑠𝑒𝑑 ∗ 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙.
𝑊1 = 170 ∗ 10−3(2000) = 340 𝐾𝑔/𝑑𝑖𝑎
Se calcula F1 con la siguiente ecuación:
F1 =
1 + R1
(1 + 0,1R1)2
𝐹1 =
1 + 2
(1 + 0,1(2))2
= 2,08
Se calcula el volumen del filtro mediante la siguiente ecuación:
V1 =
W1
F1
∗ (
0,443 ∗ E1
1 − E1
)
2
𝑉1 =
340
2,08
∗ (
0,443(0,88)
1−0,88
)2
= 1.725 m3
Se calcula el área superficial del filtro:
𝐴 =
𝑉1
2
=
1.725
2
= 862 m2

Se calcula el diámetro del filtro:
𝜙 = √
4( 862)
𝜋
= 33,12 m.
Las cargas orgánicas son:
𝐶𝑂𝑆 =
𝐷𝐵𝑂 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑠𝑒𝑑∗𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
𝐴𝑟𝑒𝑎 𝑠𝑢𝑝𝑒𝑟𝑓𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
=
170(2000)
862
= 394 g DBO /m2d
𝐶𝑂𝑉 =
𝐷𝐵𝑂 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑠𝑒𝑑∗𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
=
170(2000)
1725
= 197 g DBO/m3d
3. CARACTERISTICAS
Como se ha mencionado con anterioridad los filtros percoladores son sistemas de
tratamiento secundarios de aguas residuales, a continuación se presenta una serie de
características y generalidades propias de esta unidad de tratamiento biológico de aguas:
 Los filtros percoladores pueden ser utilizados en casos donde no se
necesite una eficiencia muy alta en la remoción de DBO. (RAS, 2000)
 Este tipo de tratamiento ha sido bastante utilizado en centros urbanos con
población entre 2.000 y 30.000 habitantes y por industrias con una
población equivalente similar. (Romero, 2000)
 El reactor o filtro consta de un recipiente cilíndrico o rectangular con
diámetros variables que van hasta 60 m y con profundidades entre 1.50 y
12 m. (RAS, 2000)
 La eficiencia de todo el sistema de filtración biológica puede variar entre
65 y 95%, dependiendo de las características de las aguas residuales, de

las cargas hidráulica y orgánica que se le apliquen al filtro percolador y
de la disposición de las unidades de tratamiento. (RAS, 2000)
 El medio filtrante puede ser piedra triturada o un medio plástico
manufacturado especialmente para tal fin. El medio debe ser durable,
resistente al resquebrajamiento, insoluble, y no debe aportar sustancias
indeseables al agua tratada. (RAS, 2000)
 La carga orgánica es el flujo másico de materia orgánica por unidad de
volumen del filtro. Entre mayor sea la carga orgánica, mayor será la
relación alimento -microorganismos y más rápido crecerá la población de
bacterias del sistema, por lo que se tendrá una menor concentración de
sustrato en el efluente si la aireación, composición de sustrato u otro
factor, no se convierten en limitantes. (Romero, 2000)
 Los materiales rocas y medios similares, La escoria de roca o cualquier
medio filtrante no debe contener más de un 5% por peso de materia cuya
dimensión mayor sea tres veces su dimensión menor. No contendrá
material delgado alargado y achatado, polvo, barro, arena o material fino.
Deben estar conforme a los tamaños y granulometría presentados en la
siguiente (Tabla 3), cuando se clasifiquen mecánicamente a través de
tamices vibratorios con aberturas cuadradas. (RAS, 2000)
Tabla 3/ Tamaño del tamiz y su respectivo porcentaje en peso.
Fuente: RAS (2000).

 La piedra triturada tiene diámetros: 5 y 10 cm; la profundidad: min. 0.9m.
y máx. de 2.4 m (sobre los desagües) la profundidad del plástico
manufacturado: Debe determinarse por medio de estudios pilotos.
Promedio 3.0 y 12.0m. (RAS, 2000)
 Debe proveerse un espacio libre mínimo de 15 cm entre los brazos
distribuidores y el medio filtrante. (RAS, 2000)
 El rango de tasas de recirculación se encuentra entre 0 y 4.0 siendo las
tasas más usuales entre 0.5 y 3.0. (RAS, 2000)
 Los filtros percoladores son sistemas que se pueden disponerse en una
etapa y dos etapas como se muestra en la imagen 1.
Imagen 2/ Esquema del filtro percolador en una y dos etapas.
Fuente: JIMM.
 Las aguas residuales pueden ser descargadas a los filtros mediante
sifones, bombas o descarga por gravedad desde las unidades de pre-
tratamiento. (Romero, 2000)

 Los tipos de distribuidores de flujo son motor eléctrico en donde la
velocidad de giro de sistema debe ser del orden de 10 rpm cuando el
distribuidor tiene dos brazos perpendiculares y los de propulsión
hidráulica. La distribución del flujo del agua residual es uniforme sobre
el área superficial del filtro percolador, es necesario contar con
distribuidores rotativos de caudal que giren alrededor de un eje. (RAS,
2000)
 Los sistemas de desagüe inferior reciben el agua residual tratada y la
conduce a un canal de evacuación principal. Este canal se compone de
bloques, con ranuras en la parte superior, para admitir el agua efluente, y
canales interiores que la llevan a un canal de descarga central. (Romero,
2000)
 El medio filtrante, en el caso de la piedra debe tener una profundidad
mínima de 90 cm y máxima de 180 cm sobre los desagües, excepto
cuando los estudios justifiquen una construcción especial. En el caso del
medio plástico, la profundidad debe determinarse por medio de estudios
pilotos o experiencias previas debidamente sustentadas ante la autoridad
competente. (RAS, 2000)
 La ventilación es de gran importancia, para mantener el filtro en
condiciones aerobias. El sistema de desagüe, canal efluente y tubería de
efluentes deben ser diseñados para permitir el libre paso del aire. El
tamaño de desagües, canales y tuberías debe ser tal que no más del 50 %
de su área de sección esté sumergida durante la carga hidráulica de

diseño. Al diseñar los canales efluentes, deben tomarse en consideración
la posibilidad de un aumento en la carga hidráulica. (RAS, 2000)
En las siguientes tablas (Tabla 4,5 y 6), se muestran las características principales
para el diseño de filtro percoladores según (RAS, 2000) y (Romero, 2000), igualmente
se muestran las propiedades físicas de los filtros percoladores.
Tabla 4/ Características de diseño para los filtro percoladores.
Fuente: RAS (2000).
Tabla 5/ Características principales de los filtros percoladores.
Fuente: Romero, Tratamiento de aguas residuales (2000).

Tabla 6/ Propiedades físicas de los filtros percoladores.
4. MODO DE FUNCIONAMIENTO O PROCESO
Un filtro percolador es un filtro constituido por un lecho fijo, permeable donde se
adhieren cierta parte de microorganismos (MO), el agua de se decanta sobre el filtro por
los poros del filtro. (Sasse, 1998)
(Ali et al., 2016) probo que, la selección del material del medio filtrante está
directamente relacionada con el rendimiento y la eficiencia en un filtro percolador ya
que juega un papel importante en el desarrollo de la capa microbiológica.
Este filtro de forma por materiales con gran superficie específica, tales como
piedras, grava, botellas, etc.
El agua residual se deja caer sobre la superficie del filtro, la materia orgánica
presente se degrada por la acción de los microorganismos adheridos al medio, Los
organismos que se desarrollan en una delgada capa en la superficie del material oxidan
la carga orgánica produciendo dióxido de carbono y agua, generando nueva biomasa.

Ambos extremos del filtro están netamente aireados para que el oxígeno pase a lo
largo de la superficie, el agua que entra es rociada por un rociador giratorio de esta
forma el material pasa por ciclos de saturación y exposición al aire. (Sasse, 1998)
El oxígeno se reduce a la biomasa y las capas internas pueden ser anaeróbicas, el
filtro normalmente tiene de 1 a 3 metros de profundidad. (Sasse, 1998)
Incluyen un sistema de drenaje inferior para recoger el líquido tratado y los
sólidos biológicos que se haya separado del medio. Este drenaje de suma importancia
por la cual puede circular el aire. (EPA, 2000)
El líquido recogido pasa a un tanque de sedimentación donde se hace la
separación de solidos sobre el agua, se recicla una parte del líquido recogido en el
sistema de drenaje. (Sasse, 1998)
Con el tiempo una biomasa tornara una contextura gruesa y con una capa sujeta
lo cual se quedaría sin oxígeno por que se consume antes de que pueda traspasar la el
espesor de la película de biomasa, entraría en un estado endógeno, pierde las habilidades
de mantenerse sujeta a este y se liberara. (Sasse, 1998)
La materia orgánica adsorbida se metaboliza antes de que inicie el alcance de los
microorganismos ubicados cerca de la parte superior del medio filtrante. (Sasse, 1998)
El efluente generado y el cual se recolecta debe ser clarificado en un tanque de
sedimentación para eliminar cualquier biomasa que se haya desprendido del filtro. (EPA,
2000)

5. DIAGRAMA DE FLUJO
Fuente: (Caicedo, 2017)
El agua a tratar es agua residual con una DBO muy alta con
suficiente oxigeno, esta se distribuye a través del filtro por
medio de una boquillas rociadoras y de esta forma se puede
lograr la dosis requerida de caudal por el filtro.
Decantador o sedimentador primario para poder darle pocos
solidos suspendidos al medio filtrante, porque en el medio
filtrante la cantidad de solidos que entran deben ser muy bajos
ya que pueden haber taponamiento y crear problemas
hidráulicos y en las reacciones como tal.
Medio Filtrante es aerobio en contacto con el aire, el flujo
entra por la parte superior en forma de cascada. Se
desprende gran parte de la biomasa que contiene el agua a
tratar. Aquí se percola el agua residual con facilidad la cual
se va distribuir por todo el medio del drenaje.
Sistema de drenaje: recogida de agua residual filtrada y de
solidos suspendidos en el medio filtrante y del tanque de
sedimentación, también ventilan el filtro haciendo necesario
el aire que requieren los microorganismos de la película de la
biomasa.
Ventilación: para el correcto funcionamiento de un filtro
percolador es de suma importancia de un flujo de aire a
través del mismo filtro.
Se recircula efluente libre de microrganismo, biomasa o
nutrientes o un lodo rico en biomasa lo determina la carga
hidráulica u orgánica que se le suministra en el medio
filtrante. No es necesaria la recirculación solo se usa en
alguno casos.

A continuación se presenta un esquema del filtro percolador en 1 y 2 etapas, con
sedimentador:
Imagen 3/ Esquema.
Fuente: R.S. Ramalho.
6. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
A continuación en la tabla 7 se presentan algunas ventajas y desventajas del filtro
percolador:
Tabla 7/ Ventajas y desventajas del filtro percolador.
VENTAJAS DESVENTAJAS
Operación sencilla. Requieren grandes áreas.
Bajo uso de energía eléctrica. Costos elevados en estructura
Bajos costos de mantenimiento. Baja remoción de nitrógeno y fosforo.
Reduce la DBO soluble. Requiere clarificación primaria
Baja producción de lodos. Su funcionamiento se ve afectado por las
temperaturas, disminuyendo la actividad
biológica.
Apropiado para comunidades pequeñas o
medianas.
Problema de vectores y malos olores.
El costo de inversión es el más bajo de los
sistemas aireados.
Posible acumulación de biomasa lo cual
perjudica el rendimiento del sistema.
La remoción de patógenos es baja.
Requiere de bombeo para alimentar el
filtro percolador.
Fuente: Autores, 2019.

7. DIAGRAMAS, FOTO, DIBUJO DEL TIPO DE TRATAMIENTO.
A continuación se presenta el esquema del filtro percolador:
Imagen 4/ Esquema del filtro percolador con sus partes.
A continuación en la imagen 5 se presenta el filtro percolador detalladamente.

Imagen 5/ Corte y detalles de un filtro percolador típico.
El fenómeno de la película biológica se presenta en la siguiente imagen.

Imagen 6/ Esquema de la película biológica en un filtro percolador.

ANEXOS
1. Matriz de revisión literaria artículos, tesis y libros:
 Portugués: (Almeida, 2007); (Alves, 2011); (JOSUÉ, 2016)
 Inglés: (Reyes-Mazzoco, 2012); (Wheaton, 1998); (Gasch, 2013); (Anda,
2016); (J. Kandasamy, 2006); (Marquet, 1999); (Kornaros, 2006)
 Español: (Ladino, 2016); (Ábrego, 2017); (Mora, 2017); (CÁCERES,
2010); (Sanchez, 2013); (Rojas Álvarez, 2018); (Ruiz, 2017); (Romero,
2000); (QUINTERO, 2007); (Vargas, 2017)

Referencias
Ábrego, B. C. (2017). Evaluación de un filtro biológico con material de soporte inorgánico
– rocas – a una escala de laboratorio.
Almeida, P. G. (2007). EFEITO DE DIFERENTES TIPOS DE MEIO SUPORTE NO
DESEMPENHO DE FILTROS BIOLÓGICOS PERCOLADORES APLICADOS AO
PÓS-TRATAMENTO DE EFLUENTES DE REATORES UASB, COM ÊNFASE NA
NITRIFICAÇÃO. Obtenido de http://www.smarh.eng.ufmg.br/defesas/286M.PDF
Alves, D. &. (2011). Tratamiento de aguas residuales de porcino en reactor UASB y filtro
anaeróbico en serie seguidos de filtro biológico percolador. Scielo. Obtenido de
http://www.scielo.br/pdf/esa/v16n1/a13v16n1
Anda, S. (2016). Buscando un modelo sostenible para administrar y tratar las aguas
residuales en Jalisco, México.
CÁCERES, I. J. (2010). IMPLEMENTACIÓN DE MATERIAL DE DESECHO PET
COMO ELEMENTO FILTRANTE EN FILTROS BIOLÓGICOS .
Caicedo. (2017). Niveles de tratamiento. Procesos ambientales II. Valle.
EPA, U. (2000). Wastewater Technology Fast Sheet Trickling Filters.
Gasch, H. R. (2013). MONITOREO Y CONTROL ENZIMATICO DE UN SISTEMA DE
LIXIVIADOS DE DOS FASES CON DIGESTOR DE LOTES CON FILTRO
ANAEROBICO INTEGRADO .
J. Kandasamy, S. V. (2006). ADSORCIÓN Y FILTRACIÓN BIOLÓGICA EN
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES. Obtenido de http://eolss.net/Sample-
Chapters/C07/E6-144-06.pdf
JOSUÉ, T. G. (2016). EVALUACIÓN DE LA EFICIENCIA DE LA ESTACIÓN DE
TRATAMIENTO DE ESGOTO GERTRUDES COMPUESTA POR REACTOR
ANAERÓBIO Y FILTRO PERCOLADOR EN LA CIUDAD DE PUNTA
GROSA.
Kornaros, L. (2006). Tratamiento biológico de aguas residuales de una empresa
manufacturera de tinte utilizando un filtro de goteo. Sciendirect.
Ladino, O. R. (2016). Evaluación de un filtro percolador sin recirculación con medio de
soporte en PVC para el tratamiento de aguas residuales combinadas (domésticas y
pecuarias).
Marquet, R. (1999). Efluente del filtro de goteo de baja velocidad: caracterización y
filtración de flujo cruzado. Obtenido de https://dspace.lboro.ac.uk/dspace-
jspui/bitstream/2134/27897/1/Thesis-1999-Marquet.pdf
Mora, E. C. (2017). Evaluación de una planta piloto para el tratamiento de aguas residuales
ordinarias por medio de un filtro percolador con relleno de esponjas colgantes de

flujo descendente (DHS) como postratamiento de un efluente de sedimentador
primario.
QUINTERO, Z. G. (2007). MODELO DE COSTOS PARA EL TRATAMIENTO DE LAS
AGUAS RESIDUALES EN LA REGIÓN. Dialnet.
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search.com/co/search?q=ras%20titulo%20e&source=8505668240e04d7f997b62a03
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Reyes-Mazzoco, T. M.-S. (2012). CAPACIDAD DE REMOCION DE MATERIA
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UNA ALTERNATIVA DE TRATAMIENTO SECUNDARIO DE AGUAS
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Vargas, D. T. (2017). BIOTRATAMIENTO DE LIXIVIADO DEL RELLENO
SANITARIO LA CORTADA, PAMPLONA – NORTE DE SANTANDER
MEDIANTE UN FILTRO PERCOLADOR A ESCALA LABORATORIO.
Wheaton, H. &. (1998). Filtros Biológicos: Goteo y Diseño RBC.

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