• Author / Uploaded
• Stella Sanchez

Citation preview

FLOCULACION. Tres características esenciales en la floculación:  Forma de producir la agitación.  El gradiante de velocidad.  El tiempo de detención. Los objetivos básicos son:  Reunir lo micro floculos para formar partículas mayores con peso específico superior al agua.  Compactar el floc para producir una baja concentración volumétrica que permita una alta eficiencia en el proceso de separación. Existen dos tipos de floculación:  Floculación pericinetica: debido al desplazamiento continuo de las moléculas de agua producido por el movimiento browniano y por la gravedad.  Floculación ortocinetica: debida al gradiante de velocidad incluidos en el líquido por energía mecánica o hidráulica, causando el movimiento de las partículas a diferentes velocidades y direcciones lo que aumenta la posibilidad de colisión. CONCENTRACION VOLUMETRICA DEL FLOC. El volumen del floc depende de la dosis de coagulante que se usa. Es posible variar el volumen del floc cambiando la energía que se le comunique a la masa liquida. Si el floc es pequeño se hace más compacto y puede tener una mayor velocidad de caída. El floc esponjoso y grande se sedimenta con dificultad y llena el medio filtrante por su gran volumen de poros. Cuanto mayor sea la turbiedad mayor será el coeficiente de aglomeración. FACTORES QUE INFLUYEN EN EL PROCESO DE FLOCULACION.  Interacción entre las variables: son la dosis de coagulante, la intensidad de la mezcla y el tiempo de la mezcla ya que estas son fácilmente controlables.  Influencia de la calidad del agua: la concentración y la naturaleza de las partículas tiene una notable influencia en proceso de floculación. Es más fácil flocular aguas con bastante turbiedad y que presenten una amplia gama de tamaños.  Influencia del tiempo de floculación: la permanencia del agua en el floculador durante un tiempo superior o inferior al optimo que es de 20 y 40min puede producir resultados insatisfactorios lo cual se puede lograr haciendo división de compartimientos con pantallas deflectoras con el objeto de reducir las zonas muertas y los cortocircuitos.  Influencia del gradiante de velocidad: los floculos serán un tamaño máximo por encima del cual el cizallamiento los rompe lo cual existe un límite máximo de gradiante que es: camp (75-20s^-1), CEPIS (100-10s^-1) y RAS (1070S^-1). CLASIFICACION DE LOS FLOCULADORES. FOTO TELEFONO

CRITERIOS GENERALES DE FLOCULACION CONVENCIONAL.  Las unidades de mezcla rápida y lenta deben ubicarse lo más cerca posible.  Para caudales =250l/s se usa floculador mecánicos  En proyectos nuevos se debe realizar al menos 3 zonas de floculación para que el gradiante de mezcla este en (70-10S^-1) y el gradiante medio debe ser 40S^-1.  La retención hidráulica debe estar entre (20-40min). DESCRIPCIÓN DE LOS PROCESOS DE FLOCULACIÓN. La agitación no debe ser ni muy lenta que favorezca los procesos de sedimentación, ni muy rápida que rompa los floculos ya formados. El tiempo y gradiante optimo deben ser obtenidos en el ensayo de jarras. Para el gradiante medio debe tener en cuenta la escala y la hidrodinámica del sistema. FLOCULADORES HIDRAULICOS. Derivan su energía para la agitación de la masa liquida de la carga de velocidad que el flujo adquiere al escurrir por un conducto. 

gradiante de velocidad en floculadores hidráulicos: se lo calcula

G=



√

ϒ∗∆ H μ∗T

el valor del gradiante promedio en floculadores de pantallas varía entre (10-100S^-1). Floculadores de tabiques: consiste en tanques provistos de pantallas en los cuales el agua circula con una velocidad fija produciendo cierta turbiedad en cada cambio de dirección del flujo. Los más comunes son los flujos horizontales donde estos hacen un giro de 180° y verticales. La velocidad promedio puede variar entre (0.20-0.60m/s) a velocidades altas puede romper el floc y a velocidades bajas permite sedimentación de lodos. La constante empírica K varía entre (2-4) según la rugosidad de los tabiques, el espaciamiento, temperatura, viscosidad y la forma de la punta de los tabiques. 1. Floculador de flujo horizontal: el tanque está dividido por pantallas de concreto dispuestos de que el agua haga un recorrido de ida y vuelta. Debe dejarse suficiente espacio para la limpieza de los canales o pantallas removibles y (K=3). la velocidad no debe ser mayor a 15cm/seg y el espaciamiento debe ser 1.5veces la separación entre tabiques. DEVENTAJAS DE LOS FLOCULADORES HIDRAULICOS TABIQUES CON FLUJO HORIZONTAL:  Se produce mucha más perdida de carga  Cuando los tabiques son fijos la velocidad es constate.  Falta de flexibilidad

VENTAJAS DE FLOCULADORES HIDRAULICOS TABIQUES CON FLUJO HORIZONTAL:  No tiene corto circuitos  No tiene partes movibles  No requiere consumo externo de energía 1.1 tiempo de detención y gradiante de velocidad: el gradiante medio de la velocidad está entre (20-70^-1) y el tiempo de detención entre (20-30seg). 1.2 Velocidad del agua: la velocidad del agua a través del tabique esta entre (0.2-0.6m/s) 2. Floculador de flujo vertical: el agua debe fluir por encima y por debajo de las pantallas y puede hacerse más profundo que estas entre (2-5m). Su principal problema consiste en la acumulación de lodos. Se lo realiza para caudales >50l/s. para los valores de K para pasos inferiores k=2 y para pasos superiores k=1. 2.1 tiempo de detención y gradiante de velocidad: el gradiante medio de la velocidad está entre (20-70^-1) y el tiempo de detención entre (20-30seg). 2.2 Velocidad del agua: la velocidad del agua a través del tabique esta entre (0.2-0.6m/s). 





Floculador Alabama: cada cámara lleva un codo que impulsa el agua hacia arriba y la vuelve a tomar en el fondo. En el fondo debe dejarse un desagüe conectado a un múltiple. En cada tabique debe dejarse una boca o drenaje. Debe hacerse 12 cámaras. En los codos la velocidad debe estar entre (0.20-0.40m/s). según la RAS 2000 el gradiante medio de la velocidad está entre (2070^-1) y el tiempo de detención entre (20-40seg). Floculador flujo helicoidal o cox: consiste en una serie de cámaras en las cuales el agua entra por el fondo en la esquina de la celda y sale por encima de la esquina opuesta. Se utiliza en casos de que se requiere bajo gradiante de velocidad, pero las turbiedades sean moderadas y no contenga partículas pesadas. Las celdas deben ser cuadradas y la relación lado profundidad debe ser 1:2. 1. Volumen de la unidad: debe obtenerse al dividir el volumen total de acuerdo con el tiempo de detención entre en # de cámaras. 2. tiempo de detención y gradiante de velocidad: la velocidad de las entradas esta entre (0.5-0.7m/s), la velocidad de los conductos debe ser 1.3 2. Factores que afectan la sedimentación ideal:  Corrientes de densidad: producidas por efectos de variaciones de densidades de masa de agua originadas por variaciones de temperatura. Al entrar agua más fría al sedimentador la masa de agua se desplaza por el fondo del sedimentador y si es agua caliente es inverso. Existe también problemas de suspensión.  Corrientes debidas al viento: en sedimentadores grandes puede haber oleajes de cierta magnitud, interfiriendo el proceso de sedimentación. Se recomienda por eso el uso de cortinas de árboles.  Corrientes cinéticas: pueden producirse por: alteración en la zona de entrada, obstrucción en la zona de sedimentación y diseño impropio de la zona de salida. UNIDADES DE SEDIMENTACION. FOTO CELULAR ESTUDIOS PREVIOS DE CALIDAD DE AGUA. 1. Sedimentadores de flujo horizontal, vertical o de alta tasa: deben hacerse estudios estadísticos de calidad de agua cruda que cubra por lo menos un periodo de lluvias y un seco. 2. Sedimentadores con manto de lodos: para el correcto diseño y construcción de la planta de tratamiento se

debe efectuar ensayos de tratabilidad de agua, con muestras tomadas en el punto de captación en lo posible cubriendo un ciclo hidrológico. 3. Número de unidades: debe tener por lo menos 2 unidades de servicio así sea en la primera etapa. PARAMETROS DE REFERENCIA. Se tendrá que realizar el análisis hidráulico para los elementos de entrada y reparación de caudal en cada unidad de sedimentación. SEDIMENTADORES ESTATICOS. Debido a su baja eficiencia requiere grandes superficies; se clasifican según la dirección del agua en horizontal, vertical y helicoidales. 1. Sedimentadores horizontales: se clasifican en rectangulares, circulares y cuadrados. Los sedimentadores rectangulares tienen la ventaja de permitir una implantación más compacta, aunque su costo es más elevado. Los sedimentadores de forma circular o cuadrada tienen una profundidad normal que esta entre (2-3.5m).  Zona de entrada: con una velocidad longitudinal uniforme utilizando valores 0.15m/s y el caudal que se desvía por la primera compuerta debe ser máximo una diferencia del 10%.  zona de sedimentación: no debe contener ningún elemento que interfiera el paso del flujo dentro de esta zona. Factores que influyen en el diseño son: a. carga superficial: la velocidad critica mínima que produzca una eficiencia remocional esperada entre (70-98%) su valor depende de los siguientes factores: calidad del agua cruda, peso, grado de hidratación del floc, forma del sedimentador, tipo de sedimentador, control del proceso, tipo de coagulante y grado de eficiencia. Carga superficial debe estar entre (15-30m^3/m^2*día).



 



b. Periodo de detención y profundidad: cuanto menor sea la profundidad menor será el grado de detención necesario para la remoción de la partícula critica. Se hace uso en el diseño de sedimentadores de alta tasa. En los sedimentadores de flujo horizontal el régimen de flujo es turbulento por lo que la profundidad esta entre (4-5m) y un tiempo de detención (2-4h). c. Forma de los sedimentadores: para tanques rectangulares la relación ancho y largo es de (1:4-1:8), la relación entre largo y la profundidad es (5:1-25:1). d. Velocidad horizontal: ayuda a la floculación, arrastre y re suspende los floculos ya depositados. La velocidad horizontal máxima es 1cm/s. para el caso que se use sulfato de aluminio la velocidad horizontal optima es de 2%. Número de unidades: en una planta debe existir por lo menos dos unidades para localidades pequeñas y para localidades grande como mínimo 3 unidades. Recolección y descarga de lodos: la válvula de descarga del lodo debe situarse en un lugar de fácil acceso, esta válvula debe automatizarse en localidades grandes, debe proveerse dispositivos de observación de las características de lodos descargados, para los sedimentadores con remoción hidráulica se pude hacer tolvas continuas, los sedimentadores deben poderse vasear en menos de 6 horas. Zona de lodos debe considerarse dos aspectos: tolvas de lodos, drenaje y remoción de lodos.

2. Sedimentadores de flujo vertical: tienen forma cilíndrica y se usan para clarificación de las aguas superficiales. La recolección del agua sedimentada se realiza en la parte periférica superior de la unidad. El área de sedimentación debe tener las mismas cargas de un sedimentador de flujo horizontal. El sedimentador de flujo ascendente criterios: tiempo de detención de (24horas), carga superficial de (20-30m^3/m^2*día) y máximo 60m^3/m^2*día, altura del agua (4-5m), dimensiones el diámetro debe ser