Tratamiento y circuito de agua. Clarificador industrial.
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AMBIENTE Y ENERGIA DAF 101 Version 3.0 John McKinnon April 15, 2005
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AMBIENTE Y ENERGIA
DAF 101 Version 3.0
John McKinnon
April 15, 2005
April 15, 2005 2
Introduccion
• Clarificadores de flotacion por aire disuelto(DAF) son usados para remover fibras,solidos,aceites, grasas, y otros contaminantes del agua.
• Clarificadores DAF se usan en muchas industrias, mineria,alimentos, tratamiento de aguas y efluentes.
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Introduccion
• El principio que se usa en los clarificadores DAF es hacer flotar los solidos o liquidos adicionando y pegando microburbujas de aire.
• Los liquidos y solidos flotados se remueven de la superficie mientras el agua clarificada se extrae por abajo de la superficie del nivel del tanque.
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Introduccion
• Como es un DAF?
• Hay varias configuraciones.
• Los mas comunes dentro de Kimberly-Clark son:
–Tanques circulares pandos (e.j. Krofta, KWI, Meri Deltapurge y Deltafloat, Sulzer Purgomat), o
–Tanques Rectangulares(e.j., Poseidon y otros).
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Krofta gran diametro(12-22 m)
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Krofta pequeno diametro (up to 11m)
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A - Unclarified Water Inlet D - Recycle Outlet
B - Floated Sludge Outlet E - Purge
C - Clarified Water Outlet F - Drain
krofta pequeno diametro(up to 11m)
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Krofta “Clone” en fabricacion
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Meri Deltapurge
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Meri Deltapurge
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Meri Deltafloat
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Meri Deltapurge
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Meri Deltapurge
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Sulzer Purgomat
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DAF Rectangular General
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Poseidon PPM
Model E
Poseïpump®
Sludge Scraper
Heavy Sediment Traps
Inlet
air
Poseipack® System
Rotary thickeners
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Dos Poseidon PPMs
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Poseidon Saturn
Inlet
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Poseidon Saturn
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• Todos desempenan tres funciones :
–Floculacion de solidos a remover.
–Crear microburbujas como fuerza para lavantar los solidos y clarificar el agua.
–Remover los solidos flotados.
Aspectos comunes a todos los DAFs
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Floculacion
de los solidos
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Floculacion of Solids
• Adicion de quimicos es necesaria para aglomerar los solidos y capturar los finos.
• Un unico quimico puede ser usado cuando la demanda de carga es baja.
• Adicion dual de quiicos es usual con demandas de carga alta, como ocurre con aguas de sistemas con reciclado.
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• Sistema dual de polimeros se usa tambien cuando las caracteristicas del agua son altamente variables.
–Un exceso de coagulante se usa para neutralizar cargas oscilantes y tornar el sistema constantemente cationico.
– Los poilimeros floculantes anionicos neutralizan el exceso de carga, captura los finos y crea las cadenas de grandes flocs.
Floculation de Solidos
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• En sistemas simples se usa un unico polimero floculante cationico.
• Sistema dual usa una combinacion de coagulante organico y un floculante polimerico.
• Tambien son usados coagulantes inorganicos (e.j. alumbre, cloruro ferrico, PAC, aluminato de sodio).
Floculacion de Solidos
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• Coagulacion es la desestabilizacion de carga de los solidos coloidales suspendidos.
– Solidos coloidales (arcillas, cargas, pigmentos, etc.) son solidos muy pequenos (< 1 micron) que llevan generalmente carga negativa.
– Su carga mutua hace que se mantengan separados evitando que se precipiten expontaneamente.
• La carga del coagulante se usa para neutralizar la carga superficial de los solidos.
Floculation de Solidos
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Neutralizacion de carga/ Destabilizacion Coloidal
Particulas coloidales
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3 Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3 Al+3
Al+3
Adicion de Alumbre
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Particulas desestabilizadas
Al+3
Al+3
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• Floculation es la captura de finos y particulas por una cadena de polimero, formando flocs o agregados grandes.
• Floculantes polimericos aglomeran las particulas de carga a travez del mecanismo de “puentes” o “parches de carga”
• Un agua residual bien floculada contiene solidos firmemente unidos y la presencia de agua clara entre los flocs.
Floculation de Solidos
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Mecanismo de puenteo
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Flocculant Polymer
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Mecanismo parche de carga
Moleculas de polimero
Moleculas de polimero pegadas a solidos grandes. Parche de polimero se juntan por atraccion de cargas.
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Floculacion de Solidos
• El uso eficiente de quimicos requiere una buena preparacion, mezcla y control de dosificacion.
• Los coagulantes son liquidos que se adicionan directamente a la succion de la bomba de alimentacion al DAF
• Los flocculants deben ser bien preparados usando un sistema de mezcla que de un tiempo de anejamiento antes de ser aplicado.
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• Polimeros floculantes estan presentes como granulos o particulas secas, soluciones en agua o emulsiones en agua aceite.
• El ingrediente activo (poliacrilamida) puede ser el mismo quimico en cada presentacion.
• Su uso depende del costo, disponibilidad local, equipo de mezcla disponible y preferencia de operacion.
Floculacion de Solidos
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• Polimero seco cuesta menos por libra de polimero activo,pero son mas dificiles de preparar que los de presentacion liquida o emulcion.
– Mezcladores turbulentos se necesitan para asegurar la completa humectacion de las particulas secas y evitar formacion de öjos de pez”
– Ojos de pez son particulas en grumos humedas solo en la superficie que causan natas flotantes y taponan las bandas de las prensas deshidratadoras.
– Los polimeros secos se deben mantener lejos de humedad hasta su uso y su reguero es dificil de limpiar causando riesgo de seguridad por caida en superficie resbalosa.
Floculacion de Solidos
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Ojo de pezcado
Polimero humedo en la superficie
Nucleo de Polimero seco no activado.
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• Polimeros en solucion y emulsion son mas faciles de preparar manteniendo su contenedor o tanque con un mecanismo de mezcla turbulenta.
• Costo por libra de componente activo es mayor porque se paga por agua transportada.
• Derrames son mas faciles de limpiar.
Floculacion de Solidos
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Floculacion de Solidos
Procedimiento operativo importante!
Polimero floculante debe ser diluido/mezclado a una concentracion maxima de 0.5 % en peso de polimero seco.
- 0.5 % contenido de polimero activo, tener en cuenta que las emulsiones y soluciones vienen a ~40% concentracion de polimero activo.
• La dilucion a esta concentracion permite a la polimero estirarse y exponer sus sitios de carga activa a todo lo largo de su longitud.
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Floculation de Solidos
Procedimiento operativo importante
• Mezclado y anejamiento debe ser al minimo de una hora.
–Para permitir tambien que el polimero dse desarrolle a su maximalongitud y capacidad de carga.
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Floculation de Solidos
• Sin embargo el polimero pierde su efectividad despues de 12 horas.
–Soluciones viejas requieren mucho mas cantidad dosificadamuch para promover la floculacion.
– Los productores de polimeros recomiendan evitar el uso de producto con mas de 24 horas.
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• El polimero ya preparado debe ser diluido nuevamente a 0.05% - 0.1% en peso en el punto de adicion al DAF.
• Porque es importante esta segunda dilucion a 0.1 % en peso o menos???
– Mezcla mas efectiva con el agua.
– Floculacion mas efectiva de los solidos.
– Menos adicion de polimero y menos costo.
Floculacion de Solidos
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Floculation de Solidos
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0.5 % polimero en agua
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Floculation of Solidos
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0.1 % polimero en agua
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Floculacion de Solidos
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0.5 % polimero en agua
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Floculation de Solidos
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0.1 % polimero en agua
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Agua fresca
Rotametro
Static Mixer
Dosificadora
Columna de calibracion Tanque
alimentacion igual tamano al de mezcla
Mezclador
Tanque mezcla con una hora de retencion (≤ 0.5% en peso)
Polimero a manifold (≤ 0.1 % en peso)
Polimero
Agua fresca Sistema basico de preparacion
de polimero.
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Floculacion de Solidos
• Buena mezcla del polimero en la
alimentacion del DAF es esencial en un
buen tratamiento.
• El polimero necesita turbulencia para
mezclar y contactar los solidos.
• La floculacion toma algo de tiempo, hay
que encontrar el punto de injeccion
optimo por ensayo y error o simular los
tiempos en tuberia en una prueba de
jarras.
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• Un probador de Jarras se usa para evaluar diferentes dosis de polimeros y tiempos de reaccion en una muestra comun.
Floculacion de Solidos
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Floculacion de Solidos
• Floculador tubular de multipaso para asegurar buen tiempo y mezcla del polimero.
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• Si un floculador tubular no esta disponible el mejor punto de injeccion debe ser ensayado por la operacion en campo.
• Depende de la caracteristicas del agua. –Concentracionn de solidos y carga.
–Temperatura y pH.
–Tipo de polimero.
–Tiempo de reaccion.
Floculacion de Solidos
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Polimero Floculante puntos de adicion
Punto Normal de adicion
DAF
Punto adicion posible
Punto de adicion posible
Punto de adicion posible
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Floculation de Solidos
• Se deben instalar cuatro puntos de injeccion antes de un codo u otro mecanismo de mezcla para un buena turbulencia de mezcla.
–El diametro de los puntos de injeccion de ¼ a ½ pulgada promueven un buen jet que alcance el centro del fluido en el ducto.
– Los puntos de injeccion se deben distribuir a 90 grados alrededor de la linea.
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Injeccion Normal Anillo para flanche Construccion en nuevas tuberias
Anillo de injeccion plastico con cuatro agujeros roscados a 90 grados
Tornillos en Flanche
Valvula a roscar en cada agujero
Flanches
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Puntos de injeccion soldados o roscados en linea existente
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Floculacion de Solidos
• Se usan manifold de alimentacion para asegurar igual presion en todos los puntos de injeccion e igual flujo en lo posible.
–El diametro de un manifold debe ser tres o cuatro veces el diametro de un punto de injeccion y manguera.
– Las valvulas del manifold deben situarse arriba para evitar aire atrapado en el manifold.
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Floculacion de Solidos
• El manifold se debe conectar al punto de injeccion usando mangueras flexibles para facil remocion, inspeccion y limpieza.
– Preferible usar lineas transparentes para tener una facil inspeccionn visual en linea.
• Las valvulas en el manifold y los puntos de injeccion permiten remocion y cambio de manqueras mientras las otras estabn en linea.
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Manifold de alimentacion de polimero
Polimero diluido (≤ 0.1%)
Tubing o manguera flexible
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Floculacion de Solidos
• Dosis de Coagulante y floculante se determinan inicialmente en pruevas de jarras.
• Control de dosis en linea puede ser por:
– Ajuste manual.
– Proporcional al flujo de alimentacion.
– Monitoreo de la turbidez del efluente.
– Monitoreo de carga.
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Floculacion de Solidos
• Dosis correcta de polimero:
– Da un efluente claro sin solidos finos suspendidos.
– Superficie del lodo flotado se ve seca.
• Baja dosis de polimero.
– Da una pobre claridad del efluente y pobre floculacion.
– Capa de lodos delgada.
• Sobre dosis de polimero.
– Se siente un lodo baboso y humedo.
– Presencia de flocs muy grandes y finos en el efluente.
– Efluente se siente viscoso.
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Floculacion de Solidos
• Despues de hacer un cambio en la aplicacion de quimicos espere 30 minutos para que el DAF se estabilize y pueda ver el efecto del cambio.
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Creacion de
Microburbujas y
Flotacion de los solidos
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DAF contra Celdas de Flotacion
• Cual es la diferencia entre un DAF y una celda de flotacion en una planta de destintado. ?
• Clarificadores DAF son disenados para flotar todos los solidos y producir agua clarificada.
– Las celdas de flotacion son hechas para separar tintas y particulas de mugre desde una masa de pulpa, flotandols a la superficie dejando la pasta libre.
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DAF contra Celdas de Flotacion
• EL DAF disuelve el aire bajo alta presion (80 psig) para crear micro burbujas y hacer que todos los solidos floten.
– Microburbujas de 10 a 100 micrones de diametro.
• La celda de flotacion dispersa el aire dentro de la masa de pulpa para separar las tintas y el mugre hidrofobico.
– Burbujas de 1 milimetro de diametro.
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• La formacion de microburbujas es una etapa critica en el desempeno de un DAF.
• El proposito de las microburbujas es reducir la densidad relativa de los solidos que hemos floculado cuidadosamente para que puedan ser removidos por flotacion.
Microburbujas
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Microburbujas
• Una eficiente operacion y buena clarificacion se requiere:
–Suficiente velocidad de ascenso para capturar los solidos y removerlos en un tanque de tamano razonable.
–No tan alta velocidad de ascenso de forma que pueda adherir finos por contacto con las microburbujas.
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• Convertir el aire en microburbujas incrementa drasticamente el area superficial del aire y maximiza el contacto con los solidos.
• Microburbujas siguen la ley de Stoke dando una menor velocidad de ascenso que las burbujas grandes. Esto permite un mayor tiempo de contacto con los finos a remover.
Microburbujas
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Microburbujas
Area superficial de 1 m3 de aire
6 m2
Area superficial de 1 m3 de aire dividido en cubos de 1 cm3
600 m2
Area superficial de 1 m3 of aire dividido en cubos de 1 mm3
6000 m2 =
=
=
Area superficial de 1 m3 of aire dividido en cubos de 100 µm3
600,000 m2 =
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• Las Microburbujas estan entre 10 a 100 micrones de diametro.
• El mefor rango de diametro esta entre 30 a 70 micrones para alcanzar el balance entre velocidad de ascenso y uso de energia.
• La mayoria de fabricantes de DAF disenan con una rata de ascenso de 12 a 18 metros por hora o menor.
Microburbujas
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Velocidad de ascenso de burbuja (20oC)
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Diametro de burbuja (microns)
Ve
loc
ida
d (
m/h
)
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• Las microburbujas tambien permiten el tratamiento de concentraciones de solidos mas altas hasta 4000 ppm.
–Por su gran area superficial por unidad de volumen puede entrar en contacto con mas solidos.
– Las Microburbujas tambien se atrapan mas facilmente en la cadena de floc formada en la superficie de los solidos.
Microburbujas
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Burbuja grande, contacto pobre
Aire
Aire Aire
Aire
Aire
Aire
Aire
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Microburbuja, buen contacto.
Air
Air
Air
Air Air
Air
Air
Air
Air Air
Air
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Air
Air Air
Air
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Air
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Air Air Air
Air Air
Air
Air
Air
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Air
Air
Air
Air
Air
Air
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• Microburbujas tambien quedan atrapadas debajo de la capa de lodo formado.
– Esto significa una This helpscapa de lodo mas gruesa y mejor eficiencia en la rremocion.
• Burbujas grandes pueden explotar a travez de la capa de lodos, rompiendolas y agregando solidos al agua efluente clarificada.
Microbubbles
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Microburbujas
Microburbujas atrapadas bajo la capa de lodo, tendencia a flotar promueve capa gruesa de lodos y buen drenaje de agua.
Burbujas grandes rompen la capa de lodos causa exceso de solidos en el efluente.
Capa de lodos.
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Microburbujas
Las microburbujas en el agua dan una apariencia blanca lechosa como niebla.
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Microburbujas
• En la mirilla de un DAF, se observa la “niebla” levantandose el agua clara abajo y los solidos flotados en la superficie.
Solidos flotados
Niebla de microburbujas
Agua clara
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• Se forman por injeccion de aire comprimido en una corriente de agua presurizada.
• Las altas presiones se usan para intentar saturar el agua con aire disuelto.
Formacion de microburbujas
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• El agua en el DAF se descarga a presion atmosferica y el aire disuelto se libera como microburbujas.
• A mayor prresion mas aire se disuelve por volumen de agua a una temperatura constante.
Formacion de Microburbujas
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Solubilidad de aire en agua vs presion
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0
2
4
6
8
10
12
14
Presion, psig
40oC 30oC 20oC
ft3/
hr a
ire /
gp
m a
gu
a
Vo
l air
e /
vo
l ag
ua
0.66
0.97
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Modos de aireacion
DAF
Tubo o tanque de aire disuelto
Bomba de recirculacion
1. Presurizacion de flujo reciclado
Modo de aireacion mas comun. El aire se disuelve en el clarificado para mayor eficiencia. Menor costo energetico de bombeo. Mas flujo requiere un tanque DAF mas grande.
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Aeration Modes
2. Presurizacion de flujo parcial.
DAF
Tubo o tanque de aire disuelto
Bomba
Aireacion del 25% del agua entrando. Se usa unicamente con aguas bajas en solidos suspendidos (1000 mg/l). Ruptura de floc se espera en la bomba y el tanque de presion ADT.
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Aeration Modes
DAF Tubo o tanque de aire disuelto
Bomba
3. Presurizacion de todo el flujo.
Raramente usado. Alto costo de energia y ruptura de floc.
April 15, 2005 80
Modos de aireacion
• Segun la tecnica de dilucion de aire se ofrecen los diferentes modos de aireacion.
–Krofta : Presurizacion de flujo reciclado.
–Meri: Flujo parcial.
–Poseidon: Presurizacion de flujo reciclado.
• Presurizacion de todo el flujo rara vez se da.
April 15, 2005 81
• Diferentes tecnicas - equipos para disolver el aire a presion.
–Krofta y licencias de Krofta usan el tubo de disolucion (ADT).
–Meri y otros usan el tanque de disolucion.
–Poseidon usa una bomba poseipum con injeccion de aire en el impeler.
Formacion de Microburbujas
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Krofta ADT
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Aire comprimido
Influente
Efluente aireado
Flujo de aire y presionOK
Valvula de sangrado de aire abierta.
Krofta tubo de aireacion
April 15, 2005 84
Compressed Air
Influente
Efluente aireado y Exceso de aire
Mucho aire o valvula de
sangrado de aire tapada o cerrada
Krofta tubo de dilucion de aire
April 15, 2005 85
Krofta Air Dissolving Tube
Agua entrante
Agua Efluente aireada
April 15, 2005 86
Krofta Air Dissolving Tube
Valvula de sangrado de aire en exceso
Valvula de seguridad
Manometro de presion de aire
April 15, 2005 87
Krofta ADT
Rotametros de flujo de aire
Puntos de alimentacion de aire
April 15, 2005 88
Formation of Microbubbles ADT duales
April 15, 2005 89
• Presion del agua de recirculacion al ADT debe ser de 60 a 80 psig (preferible >70 psig).
• Presion del aire injectado al ADT debe se de 80 a 100 psig (preferible >85 psig).
• Cuidado! No sobrepasar los 100 psig!
Especificacion de operacion para krofta ADT
April 15, 2005 90
• Caida de presion a travez del ADT es de 5 a 8 psig.
• El flujo de aire requerido depende de la capacidad del DAF, y la carga de solidos presentes en la operacion.
• Por ejemplo, aire requerido para un Krofta de 30 a 33 pies debe ser de 1 m3 per hour, ajustable a obtener buena flotacion sin exceso de aire y turbulencia.
Especificaciones de operacion para krofta ADT
April 15, 2005 91
Krofta ADT
Diagrama ADT simple . Note la valvula de seguridad y la valvula de sangrado seteadas a 100 psig.
Pressure Control Valve
April 15, 2005 92
• La valvula de sangrado de aire en exceso a la entrad del ADT tiene que estar parcialmente abierta todo el tiempo.
–El flujo debe ser una mezcla de aire y agua.
• Si bota solo aire el flujo de aire al ADT es muy alto.
• Si todo es agua el flujo de aire es muy bajo.
• El flujo de la valvula de sangrado debe tener un sonido chasqueante mientras sale.
Especificaciones operativas para Krofta ADT
April 15, 2005 93
Procedimiento importante.
La valvula de sangrado se debe abrir totalmente una vez por turno para purgar la valvula y la tuberia.
Esto es indispensable para evitar taponamientos de valvula y linea que causan exceso de aire alimentando el DAF.
Especificaciones operativas para Krofta ADT
April 15, 2005 94
• Si se nota exceso de flujo de aire o grandes burbujas en el puente del clarificador:
• Revise que la valvula de sangrado este abierta o no taponada.
• Revise que la rata de flujo de aire al ADT.
Especificaciones operativas para Krofta ADT
April 15, 2005 95
Procedimiento importante
Krofta recomienda inyectar siempre el aire antes de introducir el agua a tratar en el tubo de disolucion.
• El proposito es evitar que los paneles de dispersion se taponen con solidos.
Especificaciones de operacion para Krofta ADT
April 15, 2005 96
• Meri usa un cilindro vertical para disolver el aire en el agua
• Meri ha patentado los componentes internos para producir turbulencia, lograr mayor eficiencia de disolucion y evitar grandes burbujas.
• Agujeros de mayor diametro minimizan el taponamiento con solidos.
Tanque de dilucion de aire Meri
April 15, 2005 97
• Algunos molinos han reemplazado el ADT de Krofta por un tanque de MERI.
– Se quejan de que los paneles de dispersion de aire del ADT en el Krofta se taponan muy facil.
– Paneles taponados bajan la eficiencia y obligan a parar para limpieza.
– El tanque de Meri no tiene este problema.
Tanque de dilucion de aire Meri
April 15, 2005 98
Tanque Meri de aire disuelto Aire
comprimido
Nivel de agua
Sangrado de aire en exceso
Agua entrante
Agua aireada
P
Valvula de seguridad
April 15, 2005 99
Tanque MERI de aire disuelto
Agua entrante
Salida de agua aireada
Note que el tanque esta marcado para una presion de 87 psig.
April 15, 2005 100
• La recirculacion del agua a presion al tanque de disolucion debe estar entre 60 y 85 psig (preferible >75 psig).
• La presion del aire inyectada al tanque debe ser la misma.
• Cuidado! No exceda la presion de diseno del tanque – vlvula de seguridad.
Especificaciones operativas para el tanque MERI
April 15, 2005 101
• La valvula de sangrado de exceso de aire debe estar parcialmente abierta siempre.
• El flujo que sale de la valvula de sangrado debe ser una mezcla aire y agua.
– Si sale solo aire el flujo de aire es muy alto.
– Si sale solo agua el flujo de aire es muy bajo.
Especificaciones operativas para el tanque MERI
April 15, 2005 102
• Algunos molinos usan una valvula solenoide temporizada para purgar el exceso de aire por ciclos.
• El temporizado se ajusta para permitir que escape el exceso de agua pero se cierra cuando hay exceso de agua saliendo.
Especificaciones operativas para el tanque MERI
April 15, 2005 103
Importante proceder
• La valvula de sangrado se debe abrir totalmente una vez por turno, hacer drenado de la linea y la valvula.
• Necesario para evitar taponamiento y exceso de aire en el tanque
Especificaciones operativas para el tanque MERI
April 15, 2005 104
• Si se observa turbulencia, burbujas grandes a la entrada del clarificador:
• Revise que la valvula de sangrado no este taponada.
–Si tiene el timer instalado, ajustelo para una mayor frecuencia de ciclos.
–Revise el flujo de aire al tanque.
Especificaciones operativas para el tanque MERI
April 15, 2005 105
• Los requerimientos de aire estan de acuerdo con la capacidad del DAF el tanque para dilucion de aire y la carga de solidos.
• Consulte en el manual de operacion el flujo recomendado. Ajuste su flujo en campo para obtener una buena flotacion sin turbulencia por exceso de aire.
Especificaciones operativas para el tanque MERI
April 15, 2005 106
Tanque MERI para dilucion de aire.
Agua entrando
Valvula de sangrado aire exceso
Manometro
Valvula de seguridad
Agua aireada
April 15, 2005 107
Tanque Meri
Que esta incorrrecto
en la fotografia
Presion muy
baja!!
April 15, 2005 108
Meri Air Dissolving Tank
Aqui se ve un tubo para dilucion de aire Krofta abandonado
April 15, 2005 109
• Poseidon no usa tubo o tanque para dilucion de aire.
• Poseidon usa una bomba especial de platos paralelos en lugar de impeler, ademas inyecta aire en el impeler.
• Esta bomba inyecta aire al flujo directamente a travez de una estrella con agujeros en las puntas.
Poseidon POSEIPUMP
April 15, 2005 110
April 15, 2005 111
Poseidon POSEIPUMP
Caja de control de aire.
Linea de alimentacion de aire.
April 15, 2005 112
Poseidon POSEIPUMP
33 = Linea de aire 2 = Impeler platos paralelos con vanes
37 + 38 + 39 = Injeccion de aire
April 15, 2005 113
• Esta bomba permite el uso de aire a mas baja presion que los DAF convencionales
• La presion del agua entrante se controla entre 85 a 105 psig ajustando la valvula de descarga final.
• La presion del aire es normalmente 60 psig porque el aire se inyecta entre los platos en succion.
Poseidon POSEIPUMP
April 15, 2005 114
• La bomba descarga por una tuberia larga presurizada a 85 psig hasta la linea de alimentacion principal del DAF.
• El proposito de la longitud de la linea es dar tiempo de contacto del aire bajo presion para disolverlo.
Poseidon POSEIPUMP
April 15, 2005 115
• Esta linea tiene en el final la valvula de sangrado del exceso de aire, esta de be estar siempre parcialmente abierta.
• La linea de sangrado debe descargar una mezcla de aire y agua.
– Si sale unicamente aire este debe ser reducido con la ayuda de la valvula del rotametro.
– Si sale solo agua el flujo de aire debe ser aumentado.
– Normalmente se ajusta el rotametro de 1.5 a 4.5 ACFM
Poseidon POSEIPUMP
April 15, 2005 116
Importante proceder
• La valvula de sangrado debe ser abierta totalmente una vez por turno para drenar la linea y la valvula.
• Es necesario evitar el taponamiento de esta linea que puede causar un exceso de alimentacion de aire al DAF.
Poseidon POSEIPUMP
April 15, 2005 117
Poseidon POSEIPUMP
Efluente clarificado.
Entrada
Agua aireada
Sangrado de exceso de aire Valvula de
control de presion.
April 15, 2005 118
• Como en los otros DAFs, se airea una parte del agua efluente ya clarificada.
• La microburbuja se forma cuando el efluente aireado se mezcla con el influente a presion atmosferica.
• El DAF Poseidon tiene una zona de floculacion a la entrada del tanque para reducir la turbulencia.
Poseidon POSEIPUMP
April 15, 2005 119
• Poseidon recomienda 1.3 a 1.4 pies cubicos por minuto estandar(2.2 a 2.3 metro cubico por hora) para su modelo PPM 400-E.
• Estas unidades tienen una capacidad de 395 m3 por hora y son las unidadess instaladas en Sitio del Nino – El Salvador.
Poseidon POSEIPUMP
April 15, 2005 120
• Cuidado!!!
–No use aire en exceso esto puede danar la bomba.
–Aire en exceso detiene el flujo del agua a la bomba y se presentara cavitacion.
–Aire en exceso puede causar turbulencia en la entrada del DAF, rotura del floc y altos solidos (TSS) en el efluente clarificado.
Poseidon POSEIPUMP
April 15, 2005 121
• El flujo de recirculacion es normalmente el 15% de la capacidad de la unidad.
• Las valvulas de mantenimiento a la entrada y salida no se deben mover nunca para regular la presion. – La presion se controla con la valvula de descarga
justo antes de entrar al la linea de alimentacion principal del DAF.
Poseidon POSEIPUMP
April 15, 2005 122
Remocion de solidos.
April 15, 2005 123
Remocion de los solidos.
• Una efectiva remocion de solidos depende de dos Item criticos:
–Flotacion efectiva del agua presurizada con la microburbujas formadas.
–Desnatado efectivo de la manta de lodos sin romperla o manejar exceso de agua.
April 15, 2005 124
Remocion de solidos: Flotacion efectiva.
• Flotacion efectiva requiere que las velociddes de flujo se reduscan y que la turbulencia se elimine.
• Una zona “quieta” debe existir para permitir que los solidos suban lentamente a la superficie.
• Eliminar la turbulencia previene el rompimiento del floc y altos niveles de TSS en el efluente.
April 15, 2005 125
Remocion de Solidos
• Los fabricantes usan diferentes tecnicas para el proposito de remocion:
– Krofta y sus licencisdos usan la velocidad de rotacion del puente para alcanzar “velocidad cero” del flujo influente.
– Meri usa la alimentacion central y flujo radial para reducir velocidad y turbulencia.
– Poseidon tiene una zona de floculacion en la entrada del DAF para minimizar la turbulencia.
April 15, 2005 126
Flotacion efectiva : Krofta
Rotacion del puente
Flujo de entrada
April 15, 2005 127
A - Unclarified Water Inlet D - Recycle Outlet
B - Floated Sludge Outlet E - Purge
C - Clarified Water Outlet F - Drain
Flotacion Efectiva: Krofta
April 15, 2005 128
Flotacion efectiva: Meri
• Meri alimenta el flujo de entrada a travez de ductos radiales desde la base de la columna central.
• El flujo se dirige hacia la pared externa hasta la tuberia de descarga (Deltapurge) o a los vertederos (Deltafloat).
• Su diseno requiere que el tamano del tanque y su alimentacion esten dentro del rango esperado de flujos para manejarlos con poca turbulencia.
April 15, 2005 129
Meri Deltapurge
Alimentacion radial
Manifold de efluente
Ductos de remocion de efluente
April 15, 2005 130
Poseidon
• Poseidon es un DAF rectangular con una zona de floculacion a todo lo ancho del equipo y separada del tanque principal por un bafle.
–Esta zona es lo bastante grande para dispersar la velocidad en la corrieente del flujo de entrada.
– La mayor parte tienen esta zona a la entrada del tanque.
April 15, 2005 131
Poseidon
Modelo E
Poseïpump®
Desnatador de lodos
Trampas de sedimento pesado
Entrada
aire
Sistema Poseipack®
Paletas rotatorias
Zona de floculacion
April 15, 2005 132
Remocion de Solidos
• La operacion del equipo de remocion se debe ajustar para permitir que la manta de lodos se forme.
• El nivel del agua en el tanque puede ser ajustado para optimizar la formacion y espesor de la torta.
• Cada fabricante da una recomendacion especifica acerca del espesor de la manta de lodos.
April 15, 2005 133
Remocion de Solidos
• Con un buen dimensionamiento, mantenimiento y operacion del DAF la consistencia del lodo debe ser de 4% a 6%.
• Una baja consistencia indica problemas con la operacion del equipo o la aplicacion de los quimicos.
• Consistencias bajas imponen una innecesaria carga hidraulica sobre los equipos porteriores de deshidratacion de lodos.
April 15, 2005 134
Control de la manta de lodos: Krofta
• Krofta usa una cuchara en espiral para remover la manta de lodos flotados.
• La velocidad de rotacion de la cuchara y el nivel del agua determinan el espesor y la consistencia de la capa de lodos.
• Krofta establece que una capa de 1 a 4 pulgadas de espesor es deseable.
• Krofta establece que una capa de 6 pulgadas es el maximo para evitar problemas con la cuchara.
April 15, 2005 135
Control de la capa de lodos: Meri
• El conntrol de la manta de lodos para Meri Deltapurge y Deltafloat es esencial igual que para los flotadores de Krofta
• La combinacion del nivel de agua y la velocidad de rotacion de la cuchara se usa para controloar la consistencia y el espesor de la manta de lodos.
April 15, 2005 136
Control de la manta de lodos Krofta and Meri
El nivel de agua en el tanque controla la cantidad de agua removida en los lodos. La velocidad de la cuchara controla el espesor de la manta de lodos.
April 15, 2005 137
Control de la manta de lodos : Poseidon
• Poseidon tiene tres ejes horizontales rotativos con dedos o barras desnatadoras para desplazamiento de los lodos.
• El desnatador empuja el lodo a la rampa de la tolva recolentora de lodo.
• El desnatador tiene una velocidad variable para ajustar la cantidad de lodo a remover.
April 15, 2005 138
Control de la manta de lodos : Poseidon
• El control de la capa de lodos es un balance entre el nivel del agua y la velocidad de rotacion del desnatador.
–Generalmente se logra un espesor de 1 a 6 pulgadas como deseable para promover buen drenaje y espesar el lodo.
–Poseidon DAF puede manejar 2 o 3 pies de lodos si se desea pero la calidad del efluente se puede ver afectada.
April 15, 2005 139
Remocion de solidos pesados
• Todos los DAFs tienen alguna camara para recojer solidos sedimentables en el fondo del tanque.
• Todos los DAFs tienen un sistema para remover estos solidosen forma controlada.
• Los solidos del fondo deben ser evacuados antes que su incrememto de cantidad cause problemas de altos TSS en efluente.
April 15, 2005 140
Remocion de solidos
• Krofta y Meri tienen paletas para conducir los solidos sedimentables a un colector de purga.
• El colector se purga usando una valvula automatica.
• Frecuencia de purga:
– Inicialmente 5 a 10 segundos cada media hora.
– Ajustes de frecuencia se hacen necesarios dependiendo de la cantidad de solidos en el colector.
April 15, 2005 141
Estandares de diseno
• La literatura disponible tiene estandares viejos y algunas veces entran en conflicto.
• Los estandares mas comunes usados son:
– Presion del agua reciclada.
– Flujo reciclado como porcentaje del flujo de entrada.
– Velocidad y carga hidraulica.
– Cantidad de carga en solidos.
– Relacion Aire-a-solidos.
April 15, 2005 142
Estandares de diseno
• Presion de agua reciclada:
–Presiones mas comunes de 60 a 120 psig.
–Modelos viejos tienen presiones mas bajas pero sufren por tener menor eficiencia al disolver el aire, a causa de las bombas usadas entonces.
–Krofta y Meri:
–60 a 85 psig.
–Poseidon:
–85 a 105 psig.
April 15, 2005 143
Estandares de diseno
• Porcentaje de flujo reciclado.
– Disenos anteriores especificaron entre 25% a 100% de flujo reciclado dependiendo de la carga de solidos.
– Disenos nuevos con bombas mejoradas tienen una mayor eficiencia volumetrica (de 0.24 a 1.09 scfh air/gpm de flujo reciclado), asi la relacion de flujo reciclado es menos importante.
– Por ejemplo, Poseidon recicla un 15% y Krofta de 25% a 50%.
April 15, 2005 144
Estandares de diseno
• Velocidad y carga Hidraulica
• La mayoria de los parametros de diseno para aplicaciones industriales son:
• Rango tipico de 1.0 to 5.0 gpm por ft2 de area superficial del DAF
–Valor recomendado de 2 a 2.5 gpm/ft2.
April 15, 2005 145
Estandares de diseno
• Carga de solidos.
–Otro diseno estandar para aplicaciones industriales.
–Rango tipico de 1.0 a 3.5 libras por hora por ft2 superficia de DAF
–Valor recomendado es 2.0 libras por hora por ft2.
April 15, 2005 146
Estandares de diseno
• Relacion Aira-a-solidos (A:S)
– Rangos A:S publicados van desde 0.005 a 0.2 libras de aire por libra de solidos.
– Vendedores recientes sugieren un rango A:S de 0.01 a 0.1, con un valor recomendado de 0.03.
– Alta carga de solidoso solidosmas densos pueden requerir altas relaciones A:S , pero pueden requerir mayor flujo reciclado.
– Un buen tratamiento quimico puede minimizar este problema.
April 15, 2005 147
• Problemas tipicos al instalar equipos usados es que la capacidad hidraulica o de solidos no concuerdan con las caracteristicas deseables en el efluente.
• Muchas veces un DAF esta dentro de su capacidad hidraulica pero excede su capacidad de carga de solidos.
– Reducir la carga de solidos es la mejor solucion.
– La reduccion de la cantidad de agua reciclada puede ayudar a reducir la carga de solidos si el sistema de aireacion puede suministrar suficiente aire disuelto.
Estandares de diseno
April 15, 2005 148
• Muchas veces la carga hidraulica o de solidos se excede en forma intermitente o periodos cortos debido a oleadas del proceso operativo del molino.
• Tanques de equalizacion son muy utiles para prevenir los flujos variables del agua influente con bajas caracteristicas que causen un pobre desempeno.
Estandares de diseno
April 15, 2005 149
Guia de solucion de problemas
Calidad pobre del efluente:Altos TSS o turbidez
Causa posible Remedio
Mal trabajo del sistema de dosificacion de polimeros.
Calibre las bombas dosificadoras hasta la dosis correcta.
Repare las bombas si es necesario.
Mayor flujo de entrada que la capacidad del DAF.
Reduzca el flujo recirculado.
Carga de solidos muy alta para la capacidad del DAF .
Verifique el flujo y la concentracion de solidos en el agua de alimentacion y reduzca en lo posible.
Disminuya la rata de flujo reciclado si la carga y el suministro de aire lo permite.
April 15, 2005 150
Guia de solucion de problemas
Agua clara pero exceso de arrrastre de floc
Causa posible Remedio Funcionamiento defectuoso del sistema de dosificacion de polimeros
Calibre las bombas dosificadoras hasta la dosis correcta.
Repare las bombas si es necesario.
Capa de lodos flotante muy gruesa. Levante el nivel del agua.
Aumente la velocidad de la cuchara o la de la desnatadora.
Aireacion insuficiente. Verifique el sistema disolucion del aire, tubo, tanque o bomba.
Verifique la presion del aire.
Veerifique el fllujo del aire.
Variaciones de las caracteristicas del influente.
Verifique y actue sobre el flujo y la carga del agua a tratar.
April 15, 2005 151
Guia de solucion de problemas
Sistema de aireacion no trabaja bien: Gran burbujeo o turbulencia
Causa posible Remedio
Aire en exceso – valvula de sangrado tapada o bloqueada.
Abra la valvula si esta cerrada.
Purge para destapar y limpiar y dejela parcialmente abierta todo el tiempo. Abrala 100% una vez al turno.
Valvula de alivio no esta bien ajustada.
Verifique la presion de aire en el tanque y linea.
Verifique los manometros de presion.
Ajuste la presion de operacion a los niveles dictados por el fabricante del equipo.
Flujo en exceso de aire Reduzca l flujo en el rotametro.
April 15, 2005 152
Guia de solucion de problemas
Sistema de aireacion no trabaja bien: No hay presencia de liquido lechoso en el tanque despues de aireado.
Causa posible Remedio
Suministro de aire cero. Verifique la lectura del rotametro. Verique que el rotmetro no este pegado.
Limpie los paneles de dispersion de aire (Krofta).
Carga excesiva de solidos en el influente absorbiento mucho aire.
Encuentre la causa de la carga de solidos y reduzcala o divida el flujo.
Insuficient e presion de agua en la tuberia o en el tanque.
Revise los manometros y las valvulas de la bomba y ajuste segun necesidad. Verifique el estado de los manometros.
Perdida de vigor en la bomba de recirculacion cuando se adiciona aire al sistema
Revise la presion del agua recirculada y ajuste si es necesario. Verifique el esta do y lectura de los manometros.
April 15, 2005 153
Guia de solucion de problemas
Baja consistencia del lodo
Causa posible Remedio
Tiempo de retencion corto Baje el nivel del tanque.
Reduzca la velocidad del raspador.
Aireacion insuficiente Evalue opciones de incrementar flujo de aire.
Verifique que las valvuls de inyeccion esten bien ajustadas.
Baja velocidad de ascenso / o formacion pobre de floc
Revise preparacion de quimicos, dosis y puntos de inyeccion.
Evalue diferentes puntos de inyeccion.
Propiedades del agua
• Viscosidad
• Tensión superficial
• Solubilidad
• PH Potencial de Hidrogenos
• Calor especifico.
Viscosidad
• Atraccion de grupos de moleculas (H20)n
• Fuerza en dyn/cm2 para mover 1cm/seg
• Capacidad de fluir (directo=) 1/ viscosidad
• Agua 1.73 cp @ 0°C y 0.55 cp @ 50°C
• Sólidos suspendidos y disueltos aumentan la viscosidad
del medio acuoso
• Aumento de temperatura (cerramiento de circuitos)
elimina el aire del agua.
1,79
1,31 1,14
1,00 0,89 0,80
0,66 0,55
0
0,5
1
1,5
2
0 10 15 20 25 30 40 50
Vis
co
sid
ad
del
ag
ua c
ps
Temperatura °C
Viscosidad del agua vs Temperatura
Tension superficial
• Fuerza que mantiene las moléculas superficiales juntas Dynes / cm
• Finos de fibra juntos efecto Campbhell 1grf=980dynes
• Todo solidó suspendido a soluble reduce la tensión superficial del medio acuoso.
• Agua 70 dynes/cm, varsol 35 dynes/cm,500 dynes/cm mercurio
• Sustancias disueltas con menos atracción salen a la superficie. Espuma
• Jabones, detergentes son tensoactivos capaz de reducir la tension superficial del medio acuoso
Solubilidad
• Agua es el solvente universal
• La mayor capacidad dielectrica 80 veces
mas que el aire.
• Agua de mar contiene trazas de todas las
sales conocidas.
• Hidrofilicas – Hidrofobicas ej: jabón – agua
y varsol – grasa.
PH
• Equilibrio iónico eléctrico del medio
acuoso
• Potencial hidrogenion Def = Log 1/ (H)
• PH + POH = 14
• Toda sustancia soluble en agua tiene
efecto en la constante de equilibrio.
• Asociado con la conductividad potencial Z
y los MV (milivoltios)
Calor especifico
• Cantidad de calor requerido para subir 1
grado la temperatura de un kilo de agua =
Kilocaloria
• Mayor valor que todos las sustancias sólidas
y casi todos los líquidos. (excepto NH4
amoniaco)
• Cast iron 0.44Kcal/K°C; Agua 1.0 Kcal/K°C
• Propiedad responsable de la temperatura
global del planeta
