ALUMNO:MATERIA: LABORATORIO:PRACTICA:

GRUPO: PARALELO:

UNIVERSIDAD ESTATAL DE GUAYAQUILFACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA

REPORTE DE LABORATORIO DE ING. DE AGUAS Y MEDIO AMBIENTE (518)

OBJETIVO:

Separar sólidos de baja densidad de aguas residuales.

Espesar lodos floculados químicamente resultantes de tratamientos de coagulación química.

MARCO TEORICO:

Métodos de flotación:

1. Flotación por Aire Disuelto.

En los sistemas FAD (Flotación por Aire Disuelto) o DAF (Dissolved Air Flotation Wastewater) por sus siglas en ingles, el aire se disuelve en el agua residual a una presión de varias atmósferas, y a continuación se libera la presión hasta alcanzar la atmosférica. En las instalaciones de pequeño tamaño, se puede presurizar a 275-230 kPa mediante una bomba la totalidad del caudal a tratar, añadiéndose el aire comprimido en la tubería de aspiración de la bomba. El caudal se mantiene bajo presión en un calderín durante algunos minutos, para dar tiempo para dar tiempo a que el aire se disuelva. A

continuación, el líquido presurizado se alimenta al tanque de flotación a través de una válvula reductora de presión, lo cual provoca que el aire deje de estar en disolución y que se formen diminutas burbujas distribuidas por todo el volumen de líquido.

En las instalaciones de mayor tamaño, se recircula parte del efluente del proceso de FAD (entre el 15 y el 20 por ciento), el cual se presuriza, y se semisatura con aire. El caudal recirculado se mezcla con la corriente principal si presurizar antes de la entrada al tanque de flotación, lo que provoca que el aire deje de estar en disolución y entre en contacto con las partículas sólidas a la entrada del tanque. Las principales aplicaciones de la flotación por aire disuelto se centran en el tratamiento de vertidos industriales y en el espesado de fangos.

RESUMEN:LA FLOTACIÓN ES UNA OPERACIÓN UNITARIA QUE SE EMPLEA PARA SEPARAR SÓLIDOS DE BAJA DENSIDAD O PARTÍCULAS LIQUIDAS DE UNA FASE LIQUIDA. LA SEPARACIÓN SE LLEVA A CABO INTRODUCIENDO FINAS BURBUJAS DE GAS (NORMALMENTE AIRE) EN LA FASE LIQUIDA. SE SOMETE A UN PROCEDIMIENTO DE PRESURIZACIÓN PARA ALCANZAR UNA PRESIÓN DE FUNCIONAMIENTO QUE OSCILE ENTRE 2 O 4 ATMOSFERAS EN PRESENCIA DE SUFICIENTE AIRE PARA CONSEGUIR LA SATURACIÓN EN AIRE DEL AGUA. LUEGO SE SOMETE A UN PROCESO DE DESPRESURIZACIÓN HASTA PRESIÓN ATMOSFÉRICA.LAS BURBUJAS SE ADHIEREN A LAS PARTÍCULAS Y LA FUERZA ASCENSIONAL QUE EXPERIMENTA EL CONJUNTO PARTÍCULA BURBUJA DE AIRE HACE QUE SUBAN HASTA LA SUPERFICIE DEL LÍQUIDO. DE ESTA FORMA SE PUEDE HACER ASCENDER A LA SUPERFICIE PARTÍCULAS CUYA DENSIDAD ES MAYOR QUE LA DEL LÍQUIDO, ADEMÁS DE FAVORECER LA ASCENSIÓN DE PARTÍCULAS DE DENSIDAD INFERIOR, COMO EL CASO DEL ACEITE EN EL AGUA.

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Ventajas e inconvenientes del sistema FAD:

La creciente utilización de la FAD en todos los campos, se debe a las diversas ventajas con relación al proceso de coagulación-sedimentación. Entre otras pueden ser citadas:

• Alta eficiencia (incluyendo cinética) en la remoción de sólidos.

• Mayor eficiencia en la remoción de DBO que otros procesos de separación.• Alta tasa de separación (o flujo superficial). Existen unidades FAD modernas con capacidad hasta de 40 m/h (m3/m2/h). Esto permite su aplicación en efluentes voluminosos. • Remoción de microorganismos y precipitados difíciles de sedimentar y filtrar.

LAS DESVENTAJAS OBSERVADAS SON:• Comparada con la sedimentación, la FAD es más sensible a variaciones de temperatura, concentración de sólidos en suspensión (> 3-4 %), recargas hidráulicas y principalmente a variaciones en las características químicas y físico químicas de los sólidos en suspensión.

• Costos operacionales elevados, principalmente cuando existe necesidad de un riguroso control automático, de parámetros y dosis de reactivos.

¿Para que sirve? Sirve como planta potabilizadora

de aguas de rio o de pozo profundo.

Sirve para la clarificación primaria de efluentes domésticos e industriales.

Espesamiento de lodos biológicos producto de las piscinas de oxidación de grandes ciudades (Tratamiento Terciario).

2. Flotación por aireación.

La flotación por vacío consiste en saturar de aire el agua residual directamente en el tanque de aireación, o permitiendo que el aire penetre en el conducto de aspiración de una bomba. Al aplicar un vacío parcial, el aire disuelto abandona la solución en forma de burbujas diminutas. Las burbujas y las partículas sólidas a las que se adhieren ascienden entonces a la superficie para formar una capa de espuma que se elimina mediante un mecanismo de rascado superficial. La arena y demás sólidos pesados que se depositan en el fondo, se transportan hacia un cuenco central de fangos para su extracción por bombeo. En el caso de que la instalación esté prevista para la eliminación de las arenas y si el fango ha de ser digerido, es necesario separar la arena del fango en un clasificador de arena antes del bombeo a los digestores.

La instalación está compuesta por una cuba cilíndrica cubierta, en la que se mantiene un vacío parcial, que incluye mecanismos par ala extracción de fangos y espumas. La materia flotante se barre continuamente hacia la periferia de la cuba, donde se descarga automáticamente a una arqueta de espumas de donde se extrae de la instalación por bombeo, asimismo, en condiciones de vacío parcial. El equipo auxiliar incluye un calderín para saturar de aire el agua residual, un tanque que proporciona un tiempo de detención corto para la eliminación de las burbujas grandes y las bombas de fangos y de espumas.

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3. Flotación por vacío.

La flotación por vacío consiste en saturar de aire el agua residual directamente en el tanque de aireación, o permitiendo que el aire penetre en el conducto de aspiración de una bomba. Al aplicar un vacío parcial, el aire disuelto abandona la solución en forma de burbujas diminutas. Las burbujas y las partículas sólidas a las que se adhieren ascienden entonces a la superficie para formar una capa de espuma que se elimina mediante un mecanismo de rascado superficial. La arena y demás sólidos pesados que se depositan en el fondo, se transportan hacia un cuenco central de fangos para su extracción por bombeo. En el caso de que la instalación esté prevista para la eliminación de las arenas y si el fango ha de ser digerido, es necesario separar la arena del fango en un clasificador de arena antes del bombeo a los digestores.

La instalación está compuesta por una cuba cilíndrica cubierta, en la que se mantiene un vacío parcial, que incluye mecanismos par ala extracción de fangos y espumas. La materia flotante se barre continuamente hacia la periferia de la cuba, donde se descarga automáticamente a una arqueta de espumas de donde se extrae de la instalación por bombeo, asimismo, en condiciones de vacío parcial. El equipo auxiliar incluye un calderín para saturar de aire el agua residual, un tanque que proporciona un tiempo de detención corto para la eliminación de las burbujas grandes y las bombas de fangos y de espumas.

MATERIALES Y EQUIPOS Bomba de presurización. Tanque de flotación. Tanque de retención. Sistema para inyección de aire. Válvula reductora de presión. 3 Manómetros. 6 Válvulas. 2 bombas (0.5Hp)

PROCEDIMIENTO

1. Encendemos la bomba de alimentación.

2. Abrimos la válvula de alimentación.3. Cerramos la válvula de salida del

tanque de presurización.4. Encendemos la bomba para bombear

agua al tanque de presurización.5. Esperamos 5 minutos para luego abrir

la válvula de aire para que se mezcle (la presión interna debe alcanzar los 2 Bares).

PARTE EXPERIMENTAL

El DAF es un proceso físico el cual opera bajo una filosofía de diseño simple que se combina con un proceso químico óptimamente condicionado a un equipo especialmente diseñado, que proporciona un mecanismo de separación de sólidos, grasas y aceites. El agua no tratada entrante o influente, es pre tratada con coagulantes y floculantes en un cámara de mezclado rápido y floculación. El uso de químicos como aluminio, cloruro férrico y polímeros desaceitantes optimiza el proceso de flotación al promover la formación de partículas compuestas o floculos.El influente tratado químicamente ingresa a la cámara de flotación a donde es mezclado con el agua súper saturada de aire, inyectada (a veces llamada agua blanca).La bomba del flotador de aeración recicla un porcentaje de agua tratada final y

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produce agua súper saturada de aire a alta presión.Una válvula reductora de presión reduce el flujo súper saturado del reciclaje a la presión atmosférica antes de entrar a la cámara de mezclado que conduce el agua al tanque de flotación.El decremento repentino de presión genera burbujas de un tamaño de 10 a 50 micrones. Las burbujas microscópicas de aire se adhieren en las partículas sólidas en suspensión las cuales son elevadas a la superficie debido a la reducida densidad. En la superficie, se utiliza un mecanismo mecánico para eliminar los flotados (Desnatador).El desnatador consiste en un rascador superficial el cual actúa cíclicamente a lo largo dela superficie del DAF y empuja el lodo flotado sobre el plato vertedero hacia la tolva de recolección de espuma. El lodo mas pesado es sedimentado hacia el fondo del tanque y es removido mediante un tornillo es fin y empujado a la tolva que da salida al lodo intermitentemente hacia la bomba de lodos. Seleccionar frecuentemente la frecuencia del mecanismo para la eliminación de espuma y la velocidad de traslado del desnatador, es muy importante para conseguir el nivel de sólidos concentrado en la espuma. El sistema de dosificación de químicos constituye una unidad importante en la unidad de flotación, este consta de un tanque de polietileno, un mezclador de baja velocidad, una bomba dosificadora de diafragma con válvula de retro presión, tuberías y un panel de control. Los sistemas de dosificados químicos vienen en unidades separadas y adecuadas para ser montadas a un costado de la línea de tratamiento.Coagulante es el químico añadido para desestabilizar las partículas coloidales y promover la formación de floculación.La floculación y coagulación son los mecanismos mediante el cual las partículas en suspensión y los materiales coloidales son removidos del agua mediante el proceso de flotación.

Es necesario optimizar los procesos de floculación y coagulación para obtener un rendimiento optimo en el sistema de flotación. El tipo y cantidad de dosificado, la intensidad de mezclado, el tiempo de retención, y el tiempo de la zona de mezclado rápido y la zona de floculación son los parámetros claves en el rendimiento del sistema de flotación.

PRESENTACION DE TABLAS DE DATOS

DATOS EQUIVALENCIA

REFERENCIA

Q 3 gal/min

11,4 lt/min

Qr 20 lt/min

S0 0,35% 3500 mg/lt T 28 OC

d 1,173 mg/ml

Tabla 15,5

Pv 27,8 mmHg

Tabla 15,6

C 16,7 ml/lt

Tabla 15,1

F 0,6

Pt 2,75 atm

2090 mmHg

Pl 760 mmHg

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CALCULOS REPRESENTATIVOS

TANQUE DE ALIMENTACIONPerímetro 1.90cmAltura 105cm

TANQUE DE PRESIONPerímetro 42cmAltura 70cm

Presión de operación:Pbarom = 209 mmHg – 760mmHgPbarom = 1330 mm Hg

Sin recirculación:

AS

=C d [F (Pt−Pv )−(Pl−Pv ) ]

S0 (760−Pv )

AS

=(16.7 ) (1.173 ) [0.6 (2090−27.8 )−(760−27.8 ) ]

3500 (760−27.8 )

AS

= 9894.842562700

AS

=0.00386

Con recirculación:

QrQ

= 2011.4

QrQ

=1.754

AS

=(1.754 ) (0.00386 )

AS

=0.0067

ANALISIS DE RESULTADOS

La relación A/S en el caso de flotación por aire disuelto sin

recirculación esta muy por debajo de de las relaciones utilizadas para estudios.

La relación A/S en el caso de flotación por aire disuelto con recirculación sobrepasa del rango utilizado para el espesamiento de lodos que es entre 0.005 y 0.06.

CONCLUSIONES

Incluimos esta p rctica con la experiencia de habet conocidoel equipo asi como el funcionamiento del ostema de flotación por aire disuelto.

Pudimos observar los diferentes tipos que podemos utilizar en flotación por aire disuelto ya sea con recirculacion o sin esta según las necesidades del sistema.

Esta claro que la utilización de una corriente de circulación influye significativamente en la eficiencia del proceso FAD.

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA

www.wikipedia.com

www.rincondelvago.com

www.monografias.com

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ANEXOS:

Flotación por aire disuelto sin recirculación:

Flotación por aire disuelto con recirculación: