AGUAS RESIDUALES

MANEJO FISICO

PROF. FRANCISCO GUEVARA

ETAPAS DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Pre-tratamiento: Incluye operaciones como desbaste.

Tratamiento primario: Sedimentación, Filtración.

Tratamiento secundario: Tratamientos biológicos como lodos activados, lagunas de oxidación, reactores de lecho fijo.

ETAPAS DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

Estos tratamientos se dividen en operaciones físicas, químicas y biológicas:

Operaciones Físicas: Predomina la acción de fuerzas físicas, (desbaste, mezclado, sedimentación, flotación, filtración).

Operaciones Químicas: La eliminación se consigue con la adición de productos químicos (adsorción, desinfección, floculacion).

Procesos Biológicos: La eliminación se lleva por medios biológicos.

ETAPAS DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

RIL TRAT. TRAT. PRIMARIPRIMARI

OO

TRAT. SECUNDARI

O

PRE-TRATAMIENT

O

TRAT. AVANZADO

AGUA

TRAT.

Sólidos de gran

tamaño, arenas

Sólidos suspendidos, grasas, etc.

Biomasa NN

Tratamientos Físicos

Tratamientos Físicos y/o Químicos

Tratamientos Biológicos

Tratamientos Físicos,

Químicos, Biológicos

TRATAMIENTOS PRIMARIOS

OPERACIONES FISICAS EN EL MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES

FISICAS: Los cambios se

realizan mediante la aplicación de una fuerza física

Sedimentación

DesbasteHomogenización de caudales

Mezclado

FlotaciónFiltración

El primer paso en el tratamiento del agua residual consiste en la separación de los sólidos gruesos. El procedimiento mas corriente consiste en hacer pasar el agua residual a través de rejas o tamices.

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES DESBASTE

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES DESBASTE

El equipo consiste en una rejilla es un dispositivo con aberturas generalmente de tamaño uniforme, utilizado para retener los sólidos de cierto tamaño que arrastra el agua residual.

TIPOS

- Rejas: Pueden ser alambres, varillas, o barras paralelas y las aberturas pueden ser de cualquier forma. (Protegen los equipos como bombas entre otras de posibles daños)

- Tamices : Los mas usados son del tipo de tambor o circular-(Separación de elementos por granulometría ) (TAMICES DE MALLA FINA). Son menos usados.

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES DESBASTE

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES HOMOGENIZACION DE

CAUDALESOperación física necesaria para mejorar la eficiencia de los procesos para el tratamiento de las aguas residuales consiguiendo un caudal constante, amortiguando los caudales de gran tamaño y convirtiendo el flujo en turbulento en flujo laminar.

APORTE

- Mejora la tratabilidad del agua

- Mejora en tratamiento biológico

- Mejora en el proceso de sedimentación

- Mejora el rendimiento de los filtros

Equipos:

El equipo a utilizar consta de un tanque llamado tanque de homogeneización que pueden ser metálicos y que generalmente deben disponer de sistemas de aireación y de mezclado para prevenir la disposición de sólidos en el mismo

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES HOMOGENIZACION DE

CAUDALES

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES HOMOGENIZACION DE

CAUDALES

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES MEZCLADO

Operación unitaria utilizada con la finalidad de estimular las superficie de contacto o incorporar un producto determinado o sustancia como parte de un proceso determinado en el tratamiento de una agua residual.

EQUIPOS A UTILIZAR

- Mezcladores Neumático

- Mezcladores Mecánicos

- Bombeo

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES MEZCLADO

Consiste en la separación, por acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua.

Se utiliza para:

- Eliminación de arenas

- Eliminación de materia en suspensión:

En aguas residuales y para potabilización

Flóculo biológico en los decantadores secunda- rios de los procesos de lodos activados

Flóculos químicos cuando se emplea coagulación

- Concentración de los sólidos en los espesadores de lodos

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES SEDIMENTACION

Zona de agua clarificada

Zona de sedimentación discreta (Tipo 1)

Zona de sedimentación floculenta (Tipo 2)

Zona de sedimentación retardada (Tipo 3)

Zona de compresión(Tipo 4)

ProbetaTIEMPO

Pro

fun

did

a dMANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES

SEDIMENTACION

SEDIMENTECION DE PARTICULAS DISCRETAS (TIPO 1)

Puede analizarse mediante las leyes de Newton y Stokes.

La ley de Newton proporciona la velocidad final de una partícula, al igualar el peso efectivo de la partícula con la resistencia por rozamiento (o fuerza de arrastre).

Peso efectivo:

Fuerza gravitatoria = (ρS - ρ) g V

ρS = densidad de la partícula; g = aceleración de gravedad

ρ = densidad del fluido; V = volumen de la partícula Fuerza de arrastre:Fuerza de arrastre por fricción = CD A ρ v2 / 2

CD = coeficiente de arrastre; v = velocidad de la partícula

A = área transversal al flujo

SEDIMENTECION DE PARTICULAS DISCRETAS (TIPO 1)

La velocidad final de sedimentación (vc), en el caso de considerar partículas esféricas es:

donde d es el diámetro de la partícula.

El coeficiente de arrastre. CD, es función del número de Reynolds (Re). Para el caso de partículas esféricas con valores de Re inferiores a 0.3, se tiene:

)(

ρ

ρ−ρ=

D

sc

C3

dg4v 34.0

Re

3

Re

24CD ++=

)(µ

ρ−ρ=

18

dgv

2s

c

SEDIMENTACION FLOCULENTATIPO 2

Las partículas comienzan a agregarse ⇒ floculación ⇒ la masa de partículas va aumentando ⇒ se deposita a mayor velocidad.

La medida en que se desarrolle el fenómeno depende tanto de las propiedades de las partículas como de las características físicas del estanque.

La posibilidad de contacto entre las diferentes partículas es función de:

- Profundidad del estanque

- Gradiente de velocidad del sistema

- Concentración de las partículas

- Tamaños de las partículas

Debido a la alta concentración de partículas, el líquido tiende a ascender por los intersticios existentes entre ellas, por lo tanto, las partículas que entran en contacto tienden a sedimentar en zonas o capas.

Esto es lo que se conoce con el nombre de sedi- mentación retardada.

La velocidad de sedimen- tación en esta zona es función de la concentra- ción de sólidos y de sus características.

SEDIMENTACION ZONAL O RETARDADA TIPO 3

Zona de Sedimentación Retardada (Tipo 3)

Tiempo

Pro

fun

did

ad

SEDIMENTACION POR COMPRESION TIPO 4

El área necesaria para las instalaciones de sedimentación y espesado de lodos, se determina por medio de datos obtenidos en un ensayo de sedimentación simple (batch).

Se deben considerar:- Sup. necesaria para la clarificación- Sup. necesaria para el espesado- Tasa de extracción del lodo

La superficie necesaria para el espesado de lodos se determina por el método de Talmadge y Fitch.

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES SEDIMENTACION

Se utiliza para la separación de partículas sólidas o líquidas de una fase líquida.

La separación se consigue introduciendo finas burbujas de gas, normalmente aire, en la fase líquida.

Se utiliza principalmente para la eliminación de materia suspendida (grasas) y para la concentración de lodos biológicos.

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FLOTACION

Existen tres métodos para la inducción de la formación de la burbuja:

1. Inyección de aire en el liquido sometido a presión y posterior liberación de la presión a que esta sometido el liquido (flotación por aire disuelto).

2. Aireación a presión atmosférica (flotación por aireación).

3. Saturación con aire a la presión atmosférica, seguido de la

aplicación de vacío al líquido (flotación por vacío).

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FLOTACION

En estos sistemas, el aire se disuelve en el agua residual a una presión de varias atmósferas, para luego liberar presión hasta alcanzar la atmosférica.

Las principales aplicaciones de flotación por aire disuelto se centran en el tratamiento de residuos industriales con un alto contenido de grasas y en el espesamiento de lodos.

FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO

FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO

Las burbujas de aire se introducen directamente en la fase líquida por medio de difusores o turbinas sumergidas.

La aireación directa por cortos períodos de tiempo no es efectiva para conseguir que los sólidos floten.

FLOTACIÓN POR AIREACIÓN

Consiste en saturar de aire el agua residual, ya sea directamente en el tanque de aireación, o permitiendo que el aire penetre en el conducto de aspiración de una bomba.

La arena y demás sólidos pesados, que se depositan en el fondo, se transportan hacia un cuenco central de lodos para su extracción por bombeo.

FLOTACIÓN POR VACÍO

Generalmente se agregan compuestos químicos para facilitar el proceso de flotación, los que crean una superficie o una estructura que permite absorber o atrapar las burbujas de aire.

Para agregar las partículas sólidas, de manera que se cree una estructura que facilite la absorción en las burbujas de aire se usa:

-Sales de hierro -Sales de aluminio -Sílice activada

ADICION DE COMPUESTOS QUIMICOS

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FILTRACION

La filtración por arena o antracita consiste en la purificación del agua al atravesar un lecho compuesto por alguno de los materiales citados.

La filtración es utilizada en los tratamientos de afino de las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable, ya que la sedimentación, con coagulación o sin ella, normalmente no proporciona resultados satisfactorios.

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FILTRACION

El diseño y la valoración de su eficacia debe basarse en:

- La comprensión de las variables que controlan el proceso.

- El conocimiento del o los mecanismos responsables de la eliminación de materia particulada.

La operación completa del proceso de filtración, en general, consta de dos fases: filtración y lavado o regeneración(lavado a contracorriente).

CLASIFICACION DE LOS FILTROS

Según el tipo de funcionamiento - Continuos - Semicontinuos Sentido de flujo durante la filtración

- De flujo ascendente - De flujo descendente

Tipo de medio filtrante y configuración del lecho - De una única capa - De doble capa - Multicapa

a. Filtro convencional, mo-nomedio, flujo descendente

b. Filtro convencional, bi-medio, flujo descendente

c. Filtro convencional, mo-nomedio, de lecho profundo, flujo descendente

d. Filtro de lecho profundo y flujo ascendente

CLASIFICACION DE LOS FILTROS

Eliminación de la materia en suspensión en un filtro granular

(b) Por retención;

(c) Por sedimentación;

(d) Por intercepción;

(e) Por adhesión;

(f) Por floculación

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FILTRACION

MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FILTRACION