ci51k sedimentaci n

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1 U.de Chile 1 TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE SEDIMENTACIÓN SEDIMENTACIÓN GERARDO AHUMADA THEODULOZ GERARDO AHUMADA THEODULOZ Universidad de Chile Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas Departamento de Ingeniería Civil División de Recursos Hídricos y Medio Ambiente 2011 Introducción Introducción Tratamiento Convencional Agregado Coagulantes Coagulación Floculador 1 Floculador k Sedimentador 1 Sedimentador m Filtro 1 Filtro i Filtro j Filtro n Entrada Planta 2011 2 U.de Chile SEDIMENTACIÓN SEDIMENTACIÓN - DEFINICIÓN DEFINICIÓN La La sedimentación sedimentación emplea emplea la la fuerza fuerza de de gravedad gravedad para para que que las las partículas partículas presentes presentes en en el el agua agua se se depositen depositen en en el el fondo fondo de de un un sedimentador sedimentador, de de donde donde son son extraídas extraídas posteriormente posteriormente. Solo Solo sedimentarán sedimentarán aquellas aquellas partículas partículas cuya cuya densidad densidad es es mayor mayor que que la la densidad densidad del del agua agua. Mientras Mientras mayor mayor sea sea la la densidad densidad de de la la partícula, partícula, más más rápido rápido se se depositará depositará. 2011 U.de Chile 3 SEDIMENTACIÓN SEDIMENTACIÓN - UTILIZACIÓN UTILIZACIÓN en en la la remoción remoción de de turbiedad turbiedad en la remoción de color en la remoción de color en la remoción de As en la remoción de As +5 +5 en la remoción de Fe y Mn en la remoción de Fe y Mn en la eliminación de bacterias, virus y organismos en la eliminación de bacterias, virus y organismos patógenos patógenos en la eliminación de sustancias productoras de sabor en la eliminación de sustancias productoras de sabor y olor y olor 2011 U.de Chile 4

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  • 1U.de Chile 1

    TRATAMIENTO DE AGUA POTABLETRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

    SEDIMENTACINSEDIMENTACIN

    GERARDO AHUMADA THEODULOZGERARDO AHUMADA THEODULOZ

    Universidad de ChileFacultad de Ciencias Fsicas y MatemticasDepartamento de Ingeniera CivilDivisin de Recursos Hdricos y Medio Ambiente

    2011

    IntroduccinIntroduccin

    Tratamiento Convencional

    Agregado Coagulantes

    Coagulacin

    Floculador 1 Floculador k

    Sedimentador 1 Sedimentador m

    Filtro 1 Filtro i Filtro j Filtro n

    Entrada Planta

    2011 2U.de Chile

    SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN -- DEFINICINDEFINICIN

    LaLa sedimentacinsedimentacin empleaemplea lala fuerzafuerza dede gravedadgravedad paraparaqueque laslas partculaspartculas presentespresentes enen elel aguaagua sese depositendepositenenen elel fondofondo dede unun sedimentadorsedimentador,, dede dondedonde sonsonextradasextradas posteriormenteposteriormente..SoloSolo sedimentarnsedimentarn aquellasaquellas partculaspartculas cuyacuya densidaddensidadeses mayormayor queque lala densidaddensidad deldel aguaagua.. MientrasMientras mayormayorseasea lala densidaddensidad dede lala partcula,partcula, msms rpidorpido sesedepositardepositar..

    2011 U.de Chile 3

    SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN -- UTILIZACINUTILIZACIN

    enen lala remocinremocin dede turbiedadturbiedad en la remocin de coloren la remocin de color en la remocin de Asen la remocin de As+5+5 en la remocin de Fe y Mnen la remocin de Fe y Mn en la eliminacin de bacterias, virus y organismos en la eliminacin de bacterias, virus y organismos

    patgenospatgenos en la eliminacin de sustancias productoras de sabor en la eliminacin de sustancias productoras de sabor

    y olory olor

    2011 U.de Chile 4

  • 2SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN -- EFICIENCIAEFICIENCIA

    Eficiencia = 1Eficiencia = 1--Turbiedad Residual/Turbiedad InicialTurbiedad Residual/Turbiedad Inicial2011 U.de Chile 5

    0,01

    0,1

    1

    10

    100

    1000

    10000

    1-12-99 5-1-00 9-2-00 15-3-00 19-4-00 24-5-00 28-6-00 2-8-00

    T

    u

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    d

    (

    U

    N

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    )

    IngresoPre DecantadaDecantadaFiltrada

    SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN -- TASA DE TASA DE SEDIMENTACINSEDIMENTACIN

    La velocidad a la cual se depositan las partculas La velocidad a la cual se depositan las partculas en el agua es llamada la velocidad o la en el agua es llamada la velocidad o la tasa de tasa de sedimentacinsedimentacin. .

    Se Se expresa como la tasa de flujo por unidad de expresa como la tasa de flujo por unidad de rea superficial de aquella parte del estanque en rea superficial de aquella parte del estanque en la cual tiene lugar la sedimentacin. la cual tiene lugar la sedimentacin.

    LaLa calidadcalidad deldel aguaagua sedimentadasedimentada eses funcinfuncin dede lalatasatasa superficialsuperficial.. EnEn efecto,efecto, sisi aumentaaumenta lala tasatasa lalacalidadcalidad deldel aguaagua sedimentadasedimentada empeoraempeora..

    2011 U.de Chile 6

    SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN -- TASA DE TASA DE SEDIMENTACINSEDIMENTACIN

    2011 U.de Chile 7

    Material Densidad Relativa

    D (cm) Tagua (C) Viscosidad (10-2 cm2/s)

    Velocidad Sedimentacin

    (cm/s)

    Tasa Superficial (m3/m2/da)

    10 1,31 4,16 x 10-7 0,00036 Microfloc 1,01 0,0001

    15 1,18 4,637 x 10-7 0,00040

    10 1,31 1,25 x 10-2 1,25 x 10-4

    0,108 10,8

    Floc 1,03 0,001-0,01

    15 1,18 1,39 x 10-2 1,39 x 10-4

    0,12 - 12

    10 1,31 2,08 x 10-1 179,7 Partculas Orgnicas

    1,5 0,01

    15 1,18 2,31 x 10-1 199,5

    10 1,31 6,11x 10-1 528 Arena Fina 2,6 0,01

    15 1,18 6,75 x 10-1 583

    10 1,31 27,76 23.980 Arena 2,6 0,2

    15 1,18 28,16 24.330

    SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN -- TIPOS SEGN TIPOS SEGN CONCENTRACIN DE SLIDOSCONCENTRACIN DE SLIDOS

    Sedimentacin TipoSedimentacin Tipo 11 Partculas discretas y Partculas discretas y

    aisladas en soluciones diluidas aisladas en soluciones diluidas ((desarenacindesarenacin))

    22 Partculas Partculas aglomerablesaglomerablesen soluciones relativamente en soluciones relativamente diluidasdiluidas

    33 Soluciones de Soluciones de concentracin intermediaconcentracin intermedia

    44 Soluciones de altaSoluciones de altaconcentracinconcentracin

    2011 U.de Chile 8

  • 3SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN -- TIPOS SEGN TIPOS SEGN CONCENTRACIN DE SLIDOSCONCENTRACIN DE SLIDOS

    2011 U.de Chile 9

    Sedimentacin Tipo

    Caractersticas de los slidos en suspensin

    Descripcin del proceso Ejemplos

    1 Partculas discretas y aisladas en soluciones diluidas (baja concentracin)

    No hay interaccin entre las partculas y entre las partculas y el resto del fluido. Luego, las partculas no cambian de densidad, tamao o forma al descender en el lquido. O sea, la floculacin es despreciable.

    Movimiento de sedimentacin de partculas en desarenadores o presedimentadores.

    2 Partculas aglomerables en soluciones relativamente diluidas (baja concentracin)

    Las partculas se aglomeran agrupndose en partculas de mayor tamao. Luego, al descender se adhieren entre si cambiando de tamao, forma y peso especfo durante la cada. O sea, existe floculacin.

    Sedimentacin de flocs en decantadores horizontales o de placas

    SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN -- TIPOS SEGN TIPOS SEGN CONCENTRACIN DE SLIDOSCONCENTRACIN DE SLIDOS

    2011 U.de Chile 10

    3 Soluciones de concentracin intermedia

    Las partculas interfieren entre si en su descenso manteniendo posiciones estables. Se forma un manto de lodos que flota en el lquido.

    Deposicin de lodos en decantadores de flujo ascendente

    4 Soluciones de alta concentracin

    Se forma una estructura entre las partculas que va modificndose lentamente con el tiempo. Se desarrolla una sedimentacin por compactacin bajo las capas de la zona de asentamiento. La tasa de compresin depende del tiempo y de la fuerza producida por el peso de los slidos (lodos).

    Compactacin de depsitos de lodos

    SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN -- TIPOS SEGN SENTIDO TIPOS SEGN SENTIDO DEL FLUJODEL FLUJO

    Sentido de flujo Tipo de sedimentacin

    Ejemplo Tasa (m3/m2/d)

    Desarenadores 200 - 420 Horizontal 1 y 2

    Sedimentadores de flujo horizontal

    15 - 30

    Vertical 2 y 3 Manto de lodos 45 - 60

    Inclinado (ascendente o descendente)

    1 y 2 Sedimentadores con mdulos o placas

    120 - 180

    2011 U.de Chile 11

    SEDIMENTACIN SEDIMENTACIN TIPOS DE TIPOS DE SEDIMENTADORESSEDIMENTADORES

    2011 U.de Chile 12

  • 4SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTALSEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL

    El El modelo fue desarrollado por modelo fue desarrollado por HazenHazen en 1904 en 1904 y luego retomado por Camp en 1946 y se basa y luego retomado por Camp en 1946 y se basa en la concepcin de un en la concepcin de un sedimentadorsedimentador ideal. ideal.

    CampCamp, lo defini como , lo defini como "el decantador "el decantador hipottico en el cual la sedimentacin se hipottico en el cual la sedimentacin se realiza exactamente en la misma manera que realiza exactamente en la misma manera que en un recipiente de igual profundidad que en un recipiente de igual profundidad que contenga un lquido en reposocontenga un lquido en reposo""..

    2011 U.de Chile 13

    SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL --MODELOMODELO

    2011 U.de Chile 14

    El modelo tiene las siguientes caractersticas:Se identifican en el estanque de sedimentacin cuatrozonas independientes: de Entrada, de Salida, deSedimentacin y de Retencin de partculassedimentadas.

    SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL --MODELOMODELO

    HayHay unauna distribucindistribucin uniformeuniforme dede partculaspartculas enenlala entradaentrada.. LaLa concentracinconcentracin dede partculaspartculas dedecadacada tamaotamao eses porpor lolo tantotanto lala mismamisma enen todostodosloslos puntospuntos dede lala seccinseccin transversaltransversal dedeentradaentrada..

    EnEn lala zonazona dede sedimentacinsedimentacin lala direccindireccin deldelflujoflujo eses horizontalhorizontal yy lala velocidadvelocidad eses lala mismamisma enentodostodos loslos puntos,puntos, porpor lolo queque responderesponde aa ununmodelomodelo dede flujoflujo tipotipo pistnpistn..

    2011 U.de Chile 15

    SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL --MODELOMODELO

    TodaToda partculapartcula queque entraentra aa lala zonazona dede IodosIodosquedaqueda atrapadaatrapada yy sese consideraconsidera removidaremovida.. LasLaspartculas,partculas, anan siendosiendo dede diferentesdiferentes tamaos,tamaos,sese comportancomportan comocomo partculaspartculas discretasdiscretas yyaisladasaisladas enen lala zonazona dede sedimentacin,sedimentacin, oo seasea seseproduceproduce clarificacinclarificacin tipotipo 11..

    2011 U.de Chile 16

  • 5SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTALSEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL

    2011 U.de Chile 17

    Sedimentador de Flujo Horizontal (PTAP La Cruz-ESVAL)

    SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL SEDIMENTACIN DE FLUJO HORIZONTAL --DIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTO

    2011 U.de Chile 18

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADOSEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO

    LosLos estanquesestanques dede sedimentacinsedimentacin dede AltaAlta TasaTasa tienentienencientoscientos dede clulasclulas dede sedimentacinsedimentacin individualesindividuales enen ununngulongulo dede 4545--6060 gradosgrados.. ElEl propsitopropsito eses crearcrear unauna tasatasa dedesedimentacinsedimentacin promediopromedio efectivaefectiva mayormayor queque enen ununestanqueestanque dede sedimentacinsedimentacin convencionalconvencional deldel mismomismotamaotamao..

    ElEl aguaagua ingresaingresa alal estanqueestanque horizontalmentehorizontalmente bajobajo laslasplacasplacas yy unauna vezvez ingresadaingresada pasapasa porpor laslas placasplacas haciahacia lalasuperficiesuperficie deldel estanqueestanque.. DespusDespus dede laslas placas,placas, elel aguaaguavolteavoltea yy dejadeja elel estanqueestanque horizontalmentehorizontalmente.. ElEl ngulongulo dedeinstalacininstalacin dede laslas placasplacas debedebe permitirpermitir queque loslos slidosslidospuedanpuedan asentarseasentarse yy resbalarseresbalarse haciahacia abajoabajo porpor laslas placas,placas,enen contracontra deldel flujoflujo dede aguaagua sedimentadasedimentada queque subesube..

    2011 U.de Chile 19

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADOSEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO

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  • 6SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADOSEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO

    La zona de decantacin est constituida por placas o La zona de decantacin est constituida por placas o mdulos espaciados del orden de 5 cm en el plano mdulos espaciados del orden de 5 cm en el plano horizontal e inclinadas en 60 grados, instaladas de horizontal e inclinadas en 60 grados, instaladas de tal modo que tengan por encima una altura de agua tal modo que tengan por encima una altura de agua de 1 m. y el agua floculada ingrese, como mnimo de 1 m. y el agua floculada ingrese, como mnimo 0.50 m. por debajo de las placas. Las placas pueden 0.50 m. por debajo de las placas. Las placas pueden ser de plstico o lonas de vinilo reforzadas con ser de plstico o lonas de vinilo reforzadas con cuerdas de polister. cuerdas de polister.

    2011 U.de Chile 21

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADOSEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO

    2011 U.de Chile 22

    Foto: PTAP Quebrada de Ramn-Aguas Andinas

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADOSEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO

    La recoleccin del agua decantada se puede La recoleccin del agua decantada se puede efectuar mediante tuberas perforadas o canaletas efectuar mediante tuberas perforadas o canaletas dentadas. dentadas.

    2011 U.de Chile 23

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADOSEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO

    La zona de almacenamiento de lodos est La zona de almacenamiento de lodos est compuesta por una tolva corrida o varias tolvas a lo compuesta por una tolva corrida o varias tolvas a lo largo de la unidad de sedimentacin. largo de la unidad de sedimentacin.

    El sistema de extraccin hidrulica de los lodos en El sistema de extraccin hidrulica de los lodos en las unidades pequeas puede ser un canal de las unidades pequeas puede ser un canal de coleccin uniforme techado con losas removibles con coleccin uniforme techado con losas removibles con orificios y en las unidades grandes colectores orificios y en las unidades grandes colectores mltiples de coleccin uniforme. En ambos casos se mltiples de coleccin uniforme. En ambos casos se considera una vlvula al final del canal o del colector. considera una vlvula al final del canal o del colector.

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  • 7SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADOSEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO

    Un factor a considerar es la longitud Un factor a considerar es la longitud adimensional obtenida de dividir el largo de la adimensional obtenida de dividir el largo de la placa o mdulo por la distancia entre ellas. placa o mdulo por la distancia entre ellas. Esta longitud adimensional se denomina L y Esta longitud adimensional se denomina L y de acuerdo a diferentes estudios debe ser de acuerdo a diferentes estudios debe ser mayor que 20:mayor que 20:

    L= l/e > 20L= l/e > 20

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    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADOSEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO

    La tasa equivalente se calcula a partir de la inclinacin La tasa equivalente se calcula a partir de la inclinacin de las placas o mdulos y de la longitud de las placas o mdulos y de la longitud adimensionaladimensionaltil y es: til y es:

    Tasa Equivalente = Tasa Superficial/(Tasa Equivalente = Tasa Superficial/(sensenff ++LtilLtil**coscosff ))

    Si el ngulo de inclinacin Si el ngulo de inclinacin ff es de 60es de 60, entonces la , entonces la tasa equivalente es del orden de 1/10 la tasa tasa equivalente es del orden de 1/10 la tasa superficial.superficial.

    2011 U.de Chile 26

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADOSEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO

    2011 U.de Chile 27

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO --DIMENSIONAMIENTODIMENSIONAMIENTO

    2011 U.de Chile 28

  • 8SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO --DIFERENCIAS CON RESPECTO FLUJO HORIZONTALDIFERENCIAS CON RESPECTO FLUJO HORIZONTAL

    LasLas principalesprincipales diferenciasdiferencias concon respectorespecto aa loslossedimentadoressedimentadores dede flujoflujo horizontalhorizontal sonson::

    El fondo de El fondo de sedimentadorsedimentador no es plano, sino inclinado, no es plano, sino inclinado, y el ngulo es de 60 grados, valor que se ha definido y el ngulo es de 60 grados, valor que se ha definido como el ngulo ptimo para que los sedimentos no como el ngulo ptimo para que los sedimentos no se adhieran a las placas o mdulos. Si los se adhieran a las placas o mdulos. Si los sedimentos son ms pesados, por ejemplo en sedimentos son ms pesados, por ejemplo en predecantadorespredecantadores, se puede utilizar 50 grados., se puede utilizar 50 grados.

    2011 U.de Chile 29

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO --DIFERENCIAS CON RESPECTO FLUJO DIFERENCIAS CON RESPECTO FLUJO

    HORIZONTALHORIZONTAL

    La profundidad del sedimentador es muy poca, por La profundidad del sedimentador es muy poca, por lo cual hay que poner muchas placas para tratar los lo cual hay que poner muchas placas para tratar los volmenes de agua que se acostumbran en la volmenes de agua que se acostumbran en la prctica. Sin embargo, la profundidad del estanque prctica. Sin embargo, la profundidad del estanque es mayor.es mayor.

    El flujo en el sedimentador es laminar, o sea NR < El flujo en el sedimentador es laminar, o sea NR < 500 500

    2011 U.de Chile 30

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO --VENTAJAS CON RESPECTO FLUJO HORIZONTALVENTAJAS CON RESPECTO FLUJO HORIZONTAL

    El rea superficial de esta unidad, comparada con un El rea superficial de esta unidad, comparada con un decantador convencional es mucho menor, dado que decantador convencional es mucho menor, dado que la superficie de decantacin en este caso, es la suma la superficie de decantacin en este caso, es la suma de las proyecciones horizontales de todas las placas, de las proyecciones horizontales de todas las placas, a diferencia de la unidad convencional, en que solo a diferencia de la unidad convencional, en que solo es la superficie del fondo. es la superficie del fondo.

    La eficiencia es superior a la de un decantador La eficiencia es superior a la de un decantador convencional, debido a que la altura de cada de los convencional, debido a que la altura de cada de los flocs entre las placas es menor, pudiendo remover flocs entre las placas es menor, pudiendo remover partculas, flocs, ms pequeas. partculas, flocs, ms pequeas.

    2011 U.de Chile 31

    SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO SEDIMENTACIN DE FLUJO INCLINADO --VENTAJAS CON RESPECTO FLUJO HORIZONTALVENTAJAS CON RESPECTO FLUJO HORIZONTAL

    La remocin del lodo de las La remocin del lodo de las tolvas, se efecta en forma tolvas, se efecta en forma automtica al abrir la automtica al abrir la vlvula. vlvula.

    Foto: PTAP Padre HurtadoFoto: PTAP Padre Hurtado--Aguas CordilleraAguas Cordillera

    2011 U.de Chile 32

  • 9SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    La sedimentacin de flujo vertical se realiza en La sedimentacin de flujo vertical se realiza en decantadores en los cuales el agua entra decantadores en los cuales el agua entra directamente al fondo del estanque y asciende hasta directamente al fondo del estanque y asciende hasta las canaletas de recoleccin colocadas en la las canaletas de recoleccin colocadas en la superficie del estanque. Por lo general en este tipo superficie del estanque. Por lo general en este tipo de sedimentacin, se forma en la parte inferior del de sedimentacin, se forma en la parte inferior del estanque un manto de partculas que responde a los estanque un manto de partculas que responde a los modelos de clarificacin tipos 3 y 4, a travs del cual modelos de clarificacin tipos 3 y 4, a travs del cual tiene que pasar el flujo. Esto hace que en el mismo tiene que pasar el flujo. Esto hace que en el mismo estanque se realicen los procesos de:estanque se realicen los procesos de:

    floculacin (dentro de lodos suspendidos) floculacin (dentro de lodos suspendidos) y sedimentacin dentro de la zona superior. y sedimentacin dentro de la zona superior.

    2011 U.de Chile 33

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    1 - Llegada de agua bruta.2 - Salida de agua decantada.3 - Extraccin de fangos.4 - Tranquilizadores.5 - Medidor de nivel en lacampana.6 - Campana de vaco.7 - Bomba de vaco.8 - Vlvula automtica rompevaco.9 - Tubos perforados de reparto deagua bruta.10 - Concentradores de tangos.11 - Introduccin de reactivos.

    2011 U.de Chile 34

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    CONCEPTOS BASICOS SOBRE EL MANTO DE CONCEPTOS BASICOS SOBRE EL MANTO DE LODOS LODOS

    Dada la alta concentracin de partculas que hay en Dada la alta concentracin de partculas que hay en un manto de lodos del (10 al 20 % del volumen) un manto de lodos del (10 al 20 % del volumen) existe una mutua interferencia en la velocidad de existe una mutua interferencia en la velocidad de sedimentacin con que caen, de modo que el manto sedimentacin con que caen, de modo que el manto se puede considerar como un filtro de flujo se puede considerar como un filtro de flujo ascendente, en el que los granos del medio filtrante ascendente, en el que los granos del medio filtrante estn constituidos por cogulos predesestabilizados, estn constituidos por cogulos predesestabilizados, suspendidos por la fuerza ascensional de friccin del suspendidos por la fuerza ascensional de friccin del flujo. flujo.

    2011 U.de Chile 35

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    En el proceso el floc no conserva su peso especfico, En el proceso el floc no conserva su peso especfico, su tamao ni su forma constante. Antes bien, las su tamao ni su forma constante. Antes bien, las partculas pequeas que entran en el fondo, son partculas pequeas que entran en el fondo, son arrastradas por el flujo. Al chocar stas con otras, arrastradas por el flujo. Al chocar stas con otras, incrementan su tamao, de acuerdo con la ecuacin incrementan su tamao, de acuerdo con la ecuacin de Von Smolouchoski, hasta adquirir un volumen tal de Von Smolouchoski, hasta adquirir un volumen tal que caen chocando con las que suben. que caen chocando con las que suben.

    El rgimen que se establece dentro del manto de El rgimen que se establece dentro del manto de lodos es por tanto turbulento, en el que las partculas lodos es por tanto turbulento, en el que las partculas suben y bajan aleatorio a veces con un movimiento suben y bajan aleatorio a veces con un movimiento rotacional. rotacional.

    2011 U.de Chile 36

  • 10

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    Ahora bien, si dejamos sedimentar una suspensin Ahora bien, si dejamos sedimentar una suspensin concentrada (10,000 ppm o ms) en un lquido en concentrada (10,000 ppm o ms) en un lquido en reposo, se formar un plano de separacin entre reposo, se formar un plano de separacin entre ste y el manto de lodos (interfase). Inicialmente este ste y el manto de lodos (interfase). Inicialmente este plano de separacin cae con una velocidad creciente plano de separacin cae con una velocidad creciente (lnea A(lnea A--B fig.), luego, por un tiempo ms o menos B fig.), luego, por un tiempo ms o menos largo, desciende con una velocidad constante v, largo, desciende con una velocidad constante v, (lnea B(lnea B--C) hasta que, llegado un momento, la C) hasta que, llegado un momento, la velocidad disminuye bruscamente cuando los lodos velocidad disminuye bruscamente cuando los lodos empiezan a compactarse en el fondo (lnea Cempiezan a compactarse en el fondo (lnea C--D). D).

    2011 U.de Chile 37

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALGrfico interfase agua lodo v/s tiempo Grfico interfase agua lodo v/s tiempo

    2011 U.de Chile 38

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    Durante el proceso, el agua atrapada entre las Durante el proceso, el agua atrapada entre las partculas asciende desplazada por los slidos con partculas asciende desplazada por los slidos con una velocidad Vd en direccin opuesta a la velocidad una velocidad Vd en direccin opuesta a la velocidad Vs de cada de las partculas individuales. Por tanto, Vs de cada de las partculas individuales. Por tanto, la velocidad de asentamiento de la interfase ser la velocidad de asentamiento de la interfase ser igual a: igual a:

    2011 U.de Chile 39

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    Deben considerarse por consiguiente cuatro velocidades: Deben considerarse por consiguiente cuatro velocidades: 1.1. La velocidad ascensional del agua v = Q/A en que Q es el La velocidad ascensional del agua v = Q/A en que Q es el

    gasto con que trabaja la unidad y A es el rea superficial de la gasto con que trabaja la unidad y A es el rea superficial de la misma. misma.

    2.2. La velocidad intersticial vd del flujo que asciende por entre La velocidad intersticial vd del flujo que asciende por entre las partculas y que podra expresarse como Q/pA en donde p las partculas y que podra expresarse como Q/pA en donde p es el porcentaje de rea libre no ocupada por las partculas. es el porcentaje de rea libre no ocupada por las partculas. Por lo tanto Vd=V/p Por lo tanto Vd=V/p

    3.3. La velocidad de cada de la partcula Vs considerada como La velocidad de cada de la partcula Vs considerada como si descendiera sola en un lquido en reposo sin interferencia de si descendiera sola en un lquido en reposo sin interferencia de las otras. las otras.

    4.4. La velocidad de cada de la interfase Vi que es diferente a La velocidad de cada de la interfase Vi que es diferente a la velocidad de cada de las partculas individuales Vs. la velocidad de cada de las partculas individuales Vs.

    2011 U.de Chile 40

  • 11

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL Las velocidades ascensionales lmite recomendadas son:Las velocidades ascensionales lmite recomendadas son:

    2011 U.de Chile 41

    Modelo Altura vertical de tubos o placas

    Velocidad ascencional lmite

    (m/h)Pulsator Sin tubos 2,45Pulsatube Tubos de 60 cm 4,5

    Tubos de 90 cm 6,5Superpulsator Placas de 1,75 m en el

    manto de lodos y tubos de 60 cm en la parte superior

    6,5

    Ultrapulsator Placas de 1,75 m en el manto de lodos y tubos de 60 cm en la parte superior

    9,8

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    2011 U.de Chile 42

    Foto: PTAP San Enrique - Aguas Cordillera

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    2011 U.de Chile 43

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALFrecuencia de las pulsaciones

    Turbiedad agua Turbiedad agua entrada (UNT)entrada (UNT)

    2020--200200 200200--500500 500500--20002000

    Tiempo de Tiempo de expulsin (seg)expulsin (seg)

    1212--1515 1010--1212 88--1010

    Tiempo de Tiempo de aspiracin (seg)aspiracin (seg)

    2020--2525 2020--2525 2525--3030

    Altura de Altura de expulsin (m)expulsin (m)

    0,60,6 0,60,6 0,750,75

    2011 44U.de Chile

  • 12

    SEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICALSEDIMENTACIN DE FLUJO VERTICAL

    2011 U.de Chile 45

    Regulacin de las extracciones de lodos

    Cuando el nivel del lecho de lodos alcanza el vertedero de los concentradores se pone en marcha el dispositivo de automaticidad de las extracciones de lodos y se puede regular lo siguiente:

    - duracin de extraccin = 10-30 seg- frecuencia de extracciones = 20-30 min

    BIBLIOGRAFABIBLIOGRAFA

    2011 U.de Chile 46

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    Rpida, 2004. 6. Ministerio de Desarrollo Econmico, Colombia, Reglamento Tcnico del Sector

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    potable, 2006.8. Paes Leme Francilio, Teoria e Tcnicas de Tratamiento de Agua, 1979.