Operaciones Unitarias en Tratamiento de Aguas Residuales
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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
Facultad de Quimica , Ingenieria Quimica y Agroindustria
PROGRAMA DE ACTUALIZACION Y EXAMEN DE APTITUD
PROFESIONAL
Curso OPERACIONES UNITARIAS EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES
Profesor. Ing Gilberto Salas Colotta
e-mail: [email protected]
Minimizacion de vertidos industriales
• Auditoria ambiental previa
• Plan de minimizacion
- Modificacion de los procesos de produccion
- Segregacion de efluentes
- Sustitucion de materia prima
- Optimizacion del consumo, recuperacion
reciclado del agua
Capitulo 1Tratamiento y
Caracterizacion de Aguas Residuales
Industriales
Introduccion
• Los procesos industriales generan una gran variedad de aguas residuales de orígenes distintos
• Algunos de los contaminantes, especialmente los metales pesados y ciertas sustancias orgánicas, están sometidas a severas restricciones.
• Los contaminantes pueden encontrarse en forma disuelta o en suspensión y por su naturaleza química pueden ser orgánicos e inorgánicos
Caracteristicas de las ARI
• Homogenizar previamente los efluentes
• Segregar efluentes muy contaminados
• Neutralizacion de efluentes
• Aplicación de tratamientos especificos
Tuberia de descarga de agua de bombeo de una pesquera
Valores Máximos Admisibles(VMA) de las descargas de aguas
residuales no domésticas en el sistemade alcantarillado sanitario
OPERACIONES UNITARIAS
Tratamientos primarios
PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUA SUPERFICIAL ( RIO )
• Planta de tratamiento de agua superficial del rio chillon , para obtener agua potable para el cono norte de lima , ubicada en Carabayllo y concesionada a la empresa agua azul de la municipalidad de roma , italia
PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS SUPERFICIALES
• TAMIZADO
• DESARENADO
• COAGULACION/ FLOCULACION
• SEDIMENTACION
• FILTRACION
• DESINFECCION
OPERACIONES UNITARIAS
BOCATOMA
Rejillas
DESARENADOR
DESARENADORES
Desarenadores
TANQUE DE COMPENSACION
Tanque de homogenización
CANALES PARSHALL
CANALES PARSHALL Y COAGULACION
FLOCULADORES
FloculadoresCoagulación
FLOCULADORES
SEDIMENTADORES
VISTA DEL FILTRO DE ARENA VACIO
FILTROS DE ARENA ABIERTOS
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CLOACALES
• El objetivo primordial del tratamiento de aguas residuales cloacales consiste en eliminar o modificar los contaminantes perjudiciales para la salud humana o el entorno acuático, o terrestre
• Se fijan requisitos de efluentes en cuanto a DBO, SST y coliformes fecales
• Los contaminantes en suspensión, coloidales y disueltos ( orgánicos e inorgánicos) en las aguas residuales cloacales se pueden separar fisicamente , biologicamente o químicamente
PRINNCIPIOS PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CLOACALES
• Retención del material grueso con rejilllas o tamiz( palos trapos) aceites y grasas ( flotación)
• Separación de arenilla por sedimentación o desarenado ( sólidos intermedios )
• Separación de sólidos en suspensión( parte sedimentable) en tanques primarios de sedimentación
• Tratamiento biológico ( oxidación biologica de la materia organaica disuelta y coloidal)
• Sedimentación final de los microorganismos del tratamiento biologico y tratamiento de lodos
• Desinfección para disposición final
PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUAS
RESIDUALES CLOACALES
MALLA ROTATORIA
ESQUEMA GENERAL DE LODOS ACTIVADOS
LODOS ACTIVADOS
TRATAMIENTO DE AGUAS ÁCIDAS DE MINA(DAM, drenaje acido de mina)
La pirita es el peor villano de formación de ácido sulfúrico por la oxidación de sulfuros Minerales principalmente la pirita. (Fes2).El H2SO4 induce la inestabilidad de muchos metales.La ecuación básica de oxidación es como sigue:
El DAM puede producirse en cualquiera de los siguientes medios:– Lavado de las paredes de minas a cielo abierto;– Terrenos de minas metálicas;– Terreros de minas de carbón sulfuroso;– Presas de jales;– Montones de lixiviación;– Exposición natural de rocas que contienen sulfuros.
TRATAMIENTO DE AGUASACIDAS DE MINA AURIFERA
–Técnicas ActivasSon aquellas que se basan en el procesamiento químico del DAM mediante la adición de reactivos neutralizantes: carbonato cálcico, hidróxido sódico, bicarbonato sódico o hidróxido amónico.
Estos reactivos llevan el pH a valores aceptables, y favorecen la precipitación de la mayor parte de los metales pesados que pueda contener el agua.
TRATAMIENTO DE AGUAS DE
PROCESO EN MINERIA DEL ORO .
CONTAMINANTES MAS COMUNES DEL AGUA DE PROCESOCianuros.- Empleados en la lixiviación de mineral de oro. La eventual contaminación por cianuros puede producirse debido a vaciamientos de solución lixiviadora, a infiltraciones en el suelo a partir de pilas de lixiviación o de las cuencas de neutralización o también durante el transporte del insumo, que es el caso que el evento contaminante puede producirse lejos de la mina.
Proyecto YANACOCHAObjetivos del Proyecto
Tratar el exceso de agua del procesamiento para distintos minerales minados (óxidos, sulfuros, etc.), cumpliendo los limites máximos permisibles de elementos pesados en el agua.
Alcanzar la exigencia de contenido de Cianuro WAD de 0.1 ppm exigido por DIGESA a partir del 2002 para la descarga de aguas al medio ambiente.
Reducción del contenido de Nitrato en la descarga de aguas a niveles aceptables: <10 mg/l NO3-N. (Recomendado por la US EPA y la World Health Organization)
Reducción de pérdidas de Oro durante la temporada de lluvias.
Alcanzar futuros estándares más exigentes respecto a metales pesados que pueda expedir la reglamentación peruana.
Planta convencional de tratamiento de aguaPlanta convencional de tratamiento de agua
Cloro NaSH
Cloruro Férrico
Tanque de Clorinación
Alcalina
Tanque de Precipitación de metales
Tanque de Remoción de
As y Sb
Clarificador
Floculante
Tanque de Lodos
Lodos a cancha de Lixiviación
Agua tratada a poza de
amortiguación
Tanque de Alimentación de exceso de
agua
Planta deProceso
Cal
540 m3/h540 m3/h
7 m3/h7 m3/h
50 ppm CN
Max. 0.2 ppm CN
Tiempo de operación anual: 6 meses (temporada de lluvia)
Tiempo en recirculación: 20%
Planta de tratamiento de agua de exceso, “EWTP” (Excess Water Treatment Plant)
EMS
Unidad A
EMS
Unidad B
Antincrustante
Al Sumidero
de Solución Barren
Pre-Filtros
Permeado
Concentrado
Tanque de almacenamiento de
permeado
Canchas de Lixiviación
Solución de Proceso
(BARREN)
714
1 2 3
500 214
Punto
Flujo m3/h
33
22
11
Bombas de alta presión
Sistema de Lavado
Cloro
Tanque de Clorinación
Agua tratada a poza de
amortiguación
Planta de tratamiento de agua de Osmosis Inversa
NaOHCloro
Alimentación
Diseño de un Sistema de Osmosis Inversa
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES DE UNA PESQUERA
Depuracion de aguas residuales en industria de galvanoplastia
• Reduccion del Cr(VI) hasta Cr(III)
2H2CrO4 + 3 Na2SO3 + 3 H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3 Na2SO4 + 5 H2O
• Oxidacion de cianuros
2 NaCN + 5 NaClO + 2 NaOH 2 Na2CO3 + N2 + 5 NaCl + H2O
• Precipitacion
Na2CO3 +Ca(OH)2 CaCO3 + 2 Na(OH)
Cr2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 2 Cr(OH)3 + 3 CaSO4
Reutilizacion de aguas residuales depuradas
• Uso agricola como agua de riego
• Uso municipales o urbanos
• Uso recreativos
• Usos industriales
• Inyeccion en acuifero
Clasificación de los componentes del agua
• Estamos acostumbrados a clasificar en tres categorías los compuestos del agua: sólidos suspendidos, partículas coloidales (menos de 1 micra) y sustancias disueltas (menos que varios nanómetros).
Constituyentes del agua residual
• Físico: pH, temperatura, color , olor , solidos suspendidos ( SS)
• Quimico: solidos y gases disueltos
• Biologicos: microorganismos(hongos, bacterias,virus)
Solidos suspendidos
• El agua residual contiene materiales sólidos grandes sedimentables hasta materiales coloidales
• En la caracterización de las aguas residuales, los materiales gruesos son removidos antes de analizar sólidos en la muestra.
• La clasificación de los diferentes tipos de sólidos identificados y la interrelación entre estas fracciones se ilustra .
CONO INHOFF
Analisis de datos de solidos para una muestra de agua residual
• Los siguientes resultados fueron obtenidos a partir del analisis realizado a una muestra de agua residual. Todas las muestras fueron de 100 mL.
• Determinar : ST, SVT, SST, SSV, SDT, SDV. • Las muestras se sometieron a secado y calcinación
Pretratamiento
• Conjunto de elementos estaticos o dinamicos que permiten eliminar los solidos gruesos y finos(arenas),cuyo paso a los tratamientos posteriores dificultaria la operatividad de los mismos.
• Los distintos elementos de un pretratamiento son:
Pretratamiento
1. Tanques de homogenizacion, empleados cuando llegan diferentes efluentes a la P.T.A.R
2. Rejas y tamices, eliminan los solidos de tamaňo grande y mediano
3. Desarenadores, eliminan solidos finos o arenas
4. Desengrasadores o trampas de grasas, eliminan materia insoluble de menor densidad que el agua, la llamada materia flotante(grasas o aceites)
Tamizado
• Es la primera operacion unitaria encontrada en una planta de tratamiento de aguas.
• En el tamizado grueso se emplean equipos para interceptar y retener solidos gruesos presentes en el agua residual cruda.
TAMIZ DE TORNILLO TAMIZ DE REJAS
CRIBA ROTATORIA
Capitulo 2Homogenizacion
Estanques de homogenizacion
• Para neutralizacion
• Aminorar variaciones de caudal
• Aminorar variaciones de carga contaminante
Estanques de homogenizacion a nivel constante
• Si caudal de entrada varia , varia el caudal de salida. No es una tecnica de homogenizacion sino de neutralizacion
Estanques de homogenizacion a nivel variable
En este metodo , el efluente sale con un caudal constante, y teniendo en cuenta que el caudal de entrada varia con el tiempo, el nivel del estanque es variable
Diseño del tanque de homogenizacion
1. Determinar el volumen total diario de agua a tratar
2. Calcular el caudal medio a tratar por planta de tratamiento de aguas residuales
Gráfico de caudales instantaneos
Solución gráfica
Tratamiento Primario
• Se denomina asi al proceso o conjunto de procesos que tienen como objetivo la eliminacion, por medios fisicos, de los solidos en suspension mas finos no eliminados en el pretratamiento
Capitulo 3Sedimentación
Sedimentacion
• La sedimentacion se utiliza en los tratamientos de aguas para separar solidos en suspension de las mismas
• La eliminacion de la materias por sedimentacion se basa en la diferencia de peso especifico entre las particulas solidas y el liquido donde se encuentran
Esquema de sedimentacion intermitente
Clases de sedimentadores
• Rectangulares
• Circulares
• Inclinados
Sedimentador rectangular
Sedimentador circular
Mecanismo de remocion de lodos en un sedimentador
Sedimentadores de placas inclinadas
Tipos de sedimentacion de particulas
• Sedimentacion de particulas discretas ( de tipo I ) : arena , arcilla,etc
• Sedimentación de particulas floculentas ( de tipo 2 ) solidos suspendidos coagulados y floculados
• Sedimentacion zonal o interferida ( de tipo 3) separación de lodos
Tratamiento matematico : hipotesis
1.- El sólido es un particula esferica, porosa e incompresible
2.- El fluido es incompresible y se hallla en cantidad suficiente
Mecanica del movimiento de particulas a traves de un fluido
• Las fuerzas que actuan sobre el cuerpo que esta cayendo son: la fuerza de la gravedad ( Fg = mg ) una fuerza de empuje ( FE = wg ) y la fuerza de arrastre ( Fd) debida a la friccion del fluido y la particula
Cuerpo
solidoFd
FE
Fg
Regimenes de flujo
• La expresión Re = φpdPVp ρw / μ fue utilizada por Newton como criterio de régimen de flujo
• Donde : Re = # de Reynolds
v = velocidad de la particula
dp = diámetro de partícula
ρw = densidad del fluido
μ = viscosidad del fluido
φp = factor de forma
F = ma = Fg – FE – Fd = mg – wg - Fd ...(1)
siendo: g = aceleración de la gravedad
m = masa de la particula solida
w = masa del fluido desplazado
por la particula
mg = fuerza de la gravedad
wg = fuerza de empuje
Fd = fuerza de rozamiento
• la masa de las particulas esfericas es:
m = Π dP3 ρs / 6
• el area proyectada de la particula Ap y el volumen Vp sera
AP = Π dP2 / 4 , VP = Π /6 dP
3
• Sustituyendo m y AP en ecuacion 1 :
F = ma = mdv/dt = Π /6 dP3 ρp dv/dt
mg = Π /6 dP3 ρs
wg = Π /6 dP3 ρwg
• Stokes demostro que : Fd = 3 Π dp μ vp ( flujo laminar )
• Dividiendo entre Π /6 dP3 , tendremos:
Regimen laminarReynolds < 1,9
• siendo: dp = diametro de la particula
μ = viscosidad del fluido
• Si reemplazamos en (1) tendremos:
v = (ρs – ρw ) g dP2
18 μ
Sedimentación de partículas discretas tipo 1
• En el diseño de tanques de sedimentación, el procedimiento de cálculo consiste en elegir una partícula con velocidad terminal de sedimentación Vsc y diseñar el tanque para garantizar la remoción de todas las partículas con velocidad terminal de sedimentación mayor o igual a Vsc
Vh
s
s
velocidad de sedimentacion critica o de diseno(vsc)
• Regimen de sedimentacion de particulas : laminar
Q = As vsc vsc = Q / As = FC
factor de carga superficial , o velocidad de diseno, gal/ pie2.d ( m3 / m2 x d )
As = area superficial del sedimentador y
Vsc= velocidad de sedimentacion de diseno
Profundidad del tanque
• La velocidad de diseno, el tiempo de retencion y la profundidad del tanque se relacionan con la siguiente expresion:
vsc = profundidad
tiempo de retencion
Fraccion de particulas separadas(Xr )
Xr = vs
vsc
donde Xr es la fraccion de particulas con velocidad de sedimentacion vs que seran removidas
Remocion de particulas discretas
• Dado que el modelo de sedimentacion ideal, no toma en cuenta efectos ocasionados por la turbulencia en la entrada y en la salida, cortocuitos, acumulacion de lodos, las particulas que al llegar al labio de salida no llegaron al fondo(velocidad vs ), una fraccion de ellas , si no son arrastradas, seran separadas
Velocidad de arrastre
• La velocidad de arrastre (VH) es :
v H = [8k ( s - 1) gd / f ] 1 / 2
Las particulas que no se separaron completamente, si no son arrastradas , una fraccion de ellas se separara si :
Si VH > Vh , no seran arrasradas, caso contrario
seran arrastradas
. Donde Vh es la velocidad hidraulica( Q/ A')
Remocion de DBO y SST
R = t
a + bt
Donde
R = % de remocion esperado
t = tiempo de retencion,h
a,b = constantes empiricas
REMOCION DBO Y SST
• R = t / ( a + bt ) donde :
R = % remocion esperado
t = tiempo de retencion.,h
a,b = constantes empiricas
variable a, b
DBO 0,018 0,020
SST 0,0075 0,014
Ejemplo de la fraccion total removida de particulas discretas(tipo I) en un
sedimentador
Problema
• Considerar una suspension de particulas (s = 2,65) en agua a 20 °C con un tamaňo uniforme de particula (dp = 0,07 mm). El caudal es de 4 000 m3/dia
Calcular 1) la superficie As para la separacion del 100% de las particulas, 2) Si As se reduce en 70% determinar el nuevo factor de carga y el tamaňo de particula que se separa completamente
Vh
Problema
• Considerar una suspension de particulas de peso especifico(s = 2,65) a 20 °C, con una distribucion de tamaňos como la que se muetra. El caudal es de 4 000 m3/dia. Diseňar el sedimentador rectangular si se desea separar completamente las particulas de 0,085 mm. Determine el % de separacion, si ninguna particula es arrastrada
Problema
• En un sedimentador horizontal la alimentacion es de 2 840 m3/dia y sus dimensiones son:
• H = 2,45m W = 6,10 m L = 15,20 m
• Determinar si las particulas de diametro 0,1 mm y p.e = 2,65 seran arrastradas. Tomar f = 0,03 y k = 0,04
Problema
• En un sedimentador horizontal la alimentacion es de 2 840 m3/dia y sus dimensiones son:
• H = 2,45m W = 6,10 m L = 15,20 m
• Determinar si las particulas de diametro 0,1 mm y p.e = 2,65 seran arrastradas. Tomar f = 0,03 y k = 0,04
Problema
• Diseňar un sedimentador horizontal de tal forma que el 100% de las particulas de 0,5 mm sean separadas y solo sean arrastradas las particulas de 0,1 mm. El caudal a tratar es de 80 000 m3/dia , k= 0,04 y f = 0,08. Tomar W = 6,0 m
• La distribucion de tamaňos es:
Distribucion de tamaňos
% en peso Tamaňo , dp
mm
50 1,0
20 0,5
20 0,2
10 0,1
Problema
• Diseňar un sedimentador circular para particulas discretas(tipo I) que deba tratar 80 ton suspension/h (8% solidos suspendidos)a 20 °C, si se desea separar completamente particulas de tamaňo superior a 35 micras. Densidad del solido = 2 710 kg/m3,
• Viscosidad = 1,14 cP , tiempo de retencion = 30 minutos
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
• Las partículas coloidales son coaguladas y floculadas. A medida que ocurre la coalescencia la masa de partículas aumenta y se sedimenta más rápido
• El desarrollo de la floculación depende de la colisión entre partículas, que a su vez es función de la carga superficial, de la profundidad del sedimentador, de la concentración de las partículas y del tamaño de las mismas
Coloides
• Los coloides son partículas de tamaño intermedio entre las moléculas y las partículas suspendidas
• Aunque las partículas coloidales son muy pequeñas, son lo suficientemente grandes como para dispersar la luz (efecto Tyndall) por lo que estas partículas comunican aspecto turbio u opaco al agua, a menos que estén muy diluidas.
• La mayoría de los coloides están cargados negativamente, por lo que en agua son estables debido a la repulsión electrostática entre estas partículas invisibles.
• .
Estabilidad de los coloides:fuerzas coloidales
Electroforesis
• Comportamiento eléctrico de los coloides• Las coloides están cargadas de electricidad, lo que
se puede demostrar introduciendo dos electrodos conectados a una fuente de corriente continua en una dispersión coloidal, en cuyo caso las partículas se mueven según el signo de su carga,
• Los coloides tienen movilidad electroforetica
COAGULACION- FLOCULACION
• Los procesos de coagulacion- floculación se emplean para extraer del agua sólidos que en ella se encuentran suspendidos siempre que su rapidez natural de asentamiento sea demasiado baja para proporcionar clarificación efectiva. Estos solidos no se asientan por ser coloides
• La coagulación dessestabiliza estos coloides al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados. Esto se logra añadiendo cioagulantes químicos y aplicando energía de mezclado
• La etapa de formación de flóculos es la floculación
Coagulantes metálicos
• Los coagulantes metalicos(el alumbre y las sales de hierro) actuan como coagulantes y floculantes.
Condiciones del proceso de coagulacion
La utilizacion de Al2(SO4)3 y FeCl3 implica • Al2(SO4)3 en H2O 2Al+3 (ac) + 3SO4
2- (ac)
• Estos iones hidratados , dependiendo de pH evolucionan a la formacion de iones solubles
• Al (H2O)6+3 que actuan como coagulantes
Condiciones del proceso de coagulacion
La utilizacion de FeCl3 implica
• FeCl3 en H2O Fe+3 (ac) + 3Cl - (ac)
• Estos iones hidratados , dependiendo de pH evolucionan a la formacion de iones solubles Fe (H2O)6
+3 que actuan como coagulantes
Condiciones del proceso de floculacionformacion de hidroxidos
Al+3 (ac) + 3OH- (ac) Al(OH)3 (s)
Fe+3 (ac) + 3OH- (ac) Fe(OH)3 (s)
Los hidroxidos son precipitados gelatinosos que atrapan a los floculos(floculacion) y facilitan su sedimentacion
PRUEBA DE JARRAS
PRUEBAS DE JAR-TEST PARA ELEGIR COAGUALNTE Y FLOCULANTE
FLOCULO
Floculación
,• Promueve colisiones entre las partículas
desestabilizadas en la coagulación, por efecto del transporte de fluido, formando partículas de mayor tamaño, visibles a la vista: los flóculos.
• La agitacion debe ser lenta para evitar romper el "floc"
del
FLOCULACION
COAGULADOR –FLOCULADOR
Fracción de partículas removidas
%R = Σ [Δhi / H ][ (Rn + R n+1) /2]Donde:R = remoción de SST , %n = número de curva con igual porcentaje de remoción
Δhi = distancia entre curvas de igual porcentaje de remoción, pie ( m)H = altura total de la columna de sedimentación, pie (m)
Rn = porcentaje igual de remoción de la curva n
R n+1 = porcentaje igual de remoción de la curva n+1
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
lastscan.jpg
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Datos de laboratorio que ilustran el diseño de clarificadores para parículas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Diseño de un clarifcador ( partículas tipo 2)
Sedimentación de partículas floculentas tipo 2
Sedimentación zonal interferida tipo 3
• En sistemas que contienen concentraciones elevadas de sólidos en suspensión, además de la sedimentación discreta( libre) y floculenta, también ocurre otros tipos de sedimentación como la interferida o zonal (de tipo 3 )
ESQUEMA GENERAL DE LODOS ACTIVADOS
LODOS ACTIVADOS
SEDIMENTACION INTERMITENTE
Z0 Z
Área necesaria con base en el método de resultado de ensayos de sedimentación
• En el diseño de unidades de sedimentación, la elección de la carga superficial se debe dar en base a los siguientes factores:
1) el área necesaria para la clarificación
2) el área necesaria para el espesado
3) la velocidad de extracción de lodos
Capitulo 4FLOTACION
FLOTACION
• La flotacion es un proceso para separar solidos de baja densidad o particulas liquidas de una fase liquida.
• Flotacion por aire disperso o inducido(IAF)
• Flotacion por aire disuelto ( DAF)
• Flotacion por aire cavitado( CAF)
FLOTACION POR AIRE DISUELTO ( DAF )
• La separación se lleva a cabo introduciendo un gas ( normalmente aire ) en la fase líquida , en forma de burbujas. La fase liquida se somete a un proceso de presurización en presencia de sufiente aire para conseguir la saturación del aire en agua.
• Luego este líquido saturado de aire se somete a un proceso de despresurización llevandolo hasta la presión atmosférica por paso a traves de una valvula reductora de presión. En esta situación y debido a la despresurización se forman pequeñas burbujas de aire que se desprenden de la solución.
• Los sólidos en suspensión o las particulas líquidas flotan debido a que estas pequeñas burbujas se asocian a los mismos y los obligan a elevarse
PRUEBA DE FLOTACION
ADHERENCIA DE BURBUJAS
GENERACION DE MICROBURBUJAS
DAF CIRCULAR PARA MATERIAL FLOTABLE
DAF
DAF RECTANGULAR
DAF RECTANGULAR
DAF CON RECIRCULACION
Evaluación de las variables de flotación en el diseño de procesos
• Sistemas de flotación sin recirculación:
A/S = 1,2 Sa ( fP –1) / X0
Despejando P = ( 1/f) [ (A/S ) X0/( 1,2 Sa +1)]
•Sistemas de flotación conn recirculación:
A/S = ( R/Q) 1,2 Sa ( fP –1) / X0
Efecto de la relación A/S sobre la eficiencia de la remoción de sólidos
en suspensión (SS)
Efecto de la carga hidraulica sobre la remoción de sólidos en suspensión(SS)
Efecto de la relación A/S sobre la eficiencia de la remoción de sólidos
en suspensión (SS)
Problema
Una unidad de flotación es utilizada para concentrar 0,011 m3/s de un lodo activo de 0,3 a 4% de sólidos. Operación en planta piloto indicó una relación óptima de aire / sólidos (A/S) de 0,02 y un factor de carga de 0,54 L/m2.s , y una presión de 3 atm Determinar , la superficie de la unidad de flotación.
• Datos : f = 0,6 y la solubilidad del aire en agua = 22 cm3 /L
Problema
• Un estudio experimental de flotación fue efectuado con agua residual industrial a 20°C. El caudal es de 1 600 m3/ dia y el afluente contiene 900 mg/L de sólidos suspendidos . Tomar f = 0,5 ( factor que tiene en cuenta la instauración del aire en el tanque de presurización) y una presión en de 80 psig. Para un sistema de flotación con aire disuelto (DAF), con recirculación, hallar el diámetro del flotador .Los estudios de laboratorio muestran la relacion A/S vs la remocion y el factor de carga optimo
Efecto de la relación A/S sobre la eficiencia de la remoción de sólidos
en suspensión (SS)
Efecto de la carga hidraulica sobre la remoción de sólidos en suspensión(SS)
Capitulo 5FILTRACION
FILTRACION
• Las particulas suspendidas en un liquido se separan mecanicamente o fisicamente usando un medio poroso que retiene las particulas en forma de fase separada que permite el paso del filtrado sin solidos
• Cuando la concentracion es minima, los filtros operan por tiempos muy largos, antes de que sea necesario limpiar el medio filtrante
TIPOS DE EQUIPOS DE FILTRACION
• Filtros de lecho abiertos• Filtros a presion *Filtros de cartucho * Filtros de canastilla * Filtros de arena * Filtros de lecho profundo
* Filtros prensa• Filtros al vacio• Filtros de banda
ESQUEMA DE FILTRO DE LECHO ABIERTO
Filtro a Presion
Este proceso equivale a un filtrado de 20-15 micras, por lo que al pasar por este proceso, el agua no debe tener substancias a la vista del ojo humano.El equipo requiere continuamente hacer un retrolavado, es decir hacer pasar el agua en sentido inverso.
FILTROS DE CARTUCHO
PRINCIPIO DE OPERACION
FILTROS DE CANASTILLA
FILTROS A PRESION DE LECHO PROFUNDO
FILTROS DE ARENA A PRESION
FILTRO PRENSA
ESQUEMA FILTRO PRENSA
QUEQUE O TORTA
SISTEMA DE FILTRACION
FILTRO ROTATORIO AL VACIO
• Consiste en un tambor rotatorio cilindrico perforado que gira en una tina que contiene la suspensión que debe filtrarse
• El vacio en el interior produce la separación solido-líquido, dejando los solidos sobre el medio filtrante
Pruebas de filtracion al vacio
ESQUEMA DE FILTRO AL VACIO
SISTEMA DE VACIO
FILTRO ROTATORIO AL VACIO
FILTRO ROTATORIO AL VACIO
FILTRO DE DISCOS
• Filtro continuo de discos basado en los principíos del filtro al vacio, salvo que la superficie de filtración esta formada por las dos caras de varios discos montados perpendicularmente a una flecha horizontal giratoria que pasa por el centro de los discos.
• El filtrado se extrae de cada disco y se remueve la torta mediante raspadores
FILTRO DE DISCOS
FILTRO DE BANDAS
• Es otro tipo de filtro de presión• El lodo fluye a la zona de drenado donde se
efectua un espesamiento inicial• Lodo pasa a traves de dos cedazos donde se
aplica presión y se efectua un desecamiento parcial
• Finalmente al aumentar la presión sobre las bandas se termina de desecar
FILTRO DE BANDAS
FILTRO DE BANDAS
Problema
• Filtraciones de laboratorio realizadas a caida de presion constante con una suspension en agua han conducido a los datos que se presentan en la tabla. El area del filtro era de 440 cm2, la masa de solido por volumen de filtrado es de 23,5 g/L, y la temperatura de 25 °C. Evaluese α y Rm como funciones de la caida de presion, y obtengase una ecuacion empirica para α ajustando los resultados
Problema
• Se desea filtrar una suspension en un filtro prensa que tiene 20 marcos y cada maco tiene un area de 0,873 m2. Se usara un ΔP = 16,2 lbf/pulg2. El area del filtro de laboratorio fue de 0,0439 m2 y las constantes de filtracion son K1 = 6,28x 106 s/m6 y K2 = 5475 s/m3. Calculese el tiempo de filtracion necesario para extraer 10 m3 de filtrado
Problema• Un filtro rotatorio de tambor al vacio que sumerge
33% del tambor en la suspension se va a utilizar para filtrar una suspension con una caida de presion de 67,0 kPa. L concentracion de solidos en la suspension es de 0,191 kg solidos /kg suspension y w = 308,1 kg de solidos /m3 de filtrado. Calcule el area de filtro necesaria para filtara 0,778 kg de suspension/s. El tiempo del ciclo es de 250 s. La resistencia nespecvifica de la torta se puede representar como α = (4,37x109) (-ΔP)0,3, donde –ΔP se da en Pa y α en m/.
• ρH20 = 996,9 kg /m3 , μH20 = 0,8937 x 10-3 kg/m-s
Problema
• En un filtro prensa de placas es necesario filtrar una suspension, obteniendo en 3 horas 6 m3 de filtrado. La filtracion experimental de esta suspension en un filtro prensa de laboratorio , bajo la misma presion y con el mismo espesor de capa de sedimento, ha demostrado que las constantes de filtracion referidas a 1 m2 de area de filtro tienen los valores siguientes:
• K 1= 13,02 s/L2 , K 1= 28,21 s/L• Determinar el numero demarcos si cada marco
tiene una dimension de 0,25m x0,25 m