INSTITUTO TECNOLOGICO DEL PUTUMAYOFACULTAD DE INGENIERIA – INGENIERIA AMBIENTAL VIIIB

BERMUDEZ NATALIA CAMARGO BETANCUR LUIS

CRUZ ESTRADA JONNYMADRID DELGADO CAMILA

TOVAR VELAZCO EBLIN

MOCOA-PUTUMAYO

OPERACIONES UNITARIAS

FLOCULACION Y SEDIMENTACION COMO OPERACIONES UNITARIAS

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INTRODUCCION : LA FLOCULACION

Los floculantes a utilizar para dicho proceso dependen del tipo de naturaleza pueden ser; minerales, orgánico naturales y orgánico de síntesis

(Lorenzo., 2006)

refiere que la Floculación es el proceso que sigue a la coagulación, que consiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién formados con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesarios para sedimentar con facilidad

Cárdenas (2000)

INTRODUCCION : LA FLOCULACION

La floculación en un tratamiento de aguas consiste en la aglomeración de partículas desestabilizadas en microflóculos y después en voluminosos llamados flóculos más grandes que tienden a depositarse en el fondo de los recipientes.

(Pérez de la cruz y Urrea, 2011)

Estas partículas son contaminantes, que carga el agua en el transcurso de su vida, la remoción es de estas cargas contaminantes es del 80%; proceso que puede realizarse de forma Pericinética y/o Ortocinética

Romero, (2009)

LA FLOCULACION

OBJETIVOS DE LA FLOCIULACION

Reunir partículas desestabilizadas formando aglomeraciones

Potabilización de aguas superficiales

Tratamiento de aguas servidas domesticas e industriales

Tipos, parámetros y factores de la floculación.

Tipos de floculación

La Floculación Pericinética

caracteriza por los contactos por bombardeo de las partículas producidos por el movimiento de las moléculas del líquido (movimiento browniano) que sólo influye en partículas de tamaños menores a un micrón.

por Contactos por turbulencia del líquido, esta turbulencia causa el movimiento de las partículas a diferentes velocidades y direcciones, lo cual aumenta notablemente la probabilidad de colisión.

Floculación Ortocinética

Floculación Ortocinética

para Canepa y Richter., S.f. los dos tipos de floculación se enfocan en las colisiones.

Floculación Pericinética: Se basa en las colisiones debido al hecho de las moléculas e inducidas por la energía térmica. A este movimiento se le denomina movimiento browniano.

Floculación Ortocinética: basa en las en las colisiones debidas al movimiento del agua. Este movimiento es inducido por una energía exterior a la masa de agua y que puede ser de origen mecánico o hidráulico.

Parámetros de la Floculación

Cárdenas, (2000)

Floculación Ortocinética

Gradiente de Velocidad

Número de colisiones

Tiempo de retención

Densidad y tamaño de floc.

Volumen de lodos

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FLOCULACION

Concentración de la naturaleza de las partículas

Variación del caudal

Intensidad de agitación

Tiempo de floculación

Numero de compartimientos de la unidad

Gradiente de velocidad

PH

Tipos de floculantes

Floculantes Minerales

Floculantes Orgánicos Naturales

Floculantes Orgánicos de Síntesis

. Según Lorenzo, (2006).

Clasificación de los floculadoresFuente: (Arboleda Valencia, 2000)

Fuente : Arboleda valencia,2000

TIPOS DE FLOCULADORES

Floculadores hidráulicos: el RAS 2000 expone los siguientes

Floculador de flujo horizontal

DESVENTAJAS DEL FLOCULADOR DE FLUJO HORIZONTAL

Se produce mucho más pérdida de carga y por tanto gradiente de velocidad en los giros de 180° del flujo que en los tramos rectos.

  Cuando los tabiques son fijos, la velocidad es constante para cada flujo. Si se quiere cambiar Q la velocidad cambia y cambia también la pérdida de carga, pudiendo ser o muy alta o muy baja.

Otra dificultad en este tipo de floculadores es su falta de flexibilidad.

El floculador hidráulico tiene una serie de ventajas

  No tienen cortos circuitos

  No tiene partes movibles

no requiere consumo externo de energía

Floculador Alabama

En los floculadores Alabama debe ubicarse un codo en cada cámara para impulsar el fluido hacia arriba

En el floculador de flujo helicoidal el agua debe entrar por el fondo en la esquina de la cámara .

Debe salir por encima en la encima opuesta

la cámara debe ser cuadrada o circular

Puede utilizarse pantallas horizontales delgadas que cubran el 30% del área superficial.

Floculador de flujo helicoidal

Deben colocarse de manera que impida la formación de cortos circuitos .

Deben de diseñarse un desagüe por cámara para la extracción de lodos .

Se recomienda utilizarlos en aguas bajas en turbiedad, y que no contengan solidos pesados en especial arena.

Floculadores mecánicos

Debe contarse con una fuente de energía exterior segura para garantizar una mezcla lenta mediante agitadores mecánicos. Los floculadores pueden ser giratorios (de eje horizontal o de eje vertical) o reciprocantes.

Floculador de paletas.

El floculador es el agitador mecánico más empleado, su eficacia es función del número de cámaras, por lo que mínimo deben ser cuatro; el él la entrada y salida deben diseñarse de manera que se eviten los cortocircuitos

Como condiciones de funcionamiento deben verificarse

Que la dosificación y la mezcla rápida estén operando satisfactoriamente.

Que el nivel del agua cubra siempre las paletas del agitador.

La velocidad de rotación que genera el gradiente óptimo según la calidad del agua cruda.

El tiempo de contacto para permitir que los flóculos alcancen el tamaño y peso adecuado.

El tamaño del flóculo formado, en caso de no ser suficiente, cambiar la dosis de coagulante.

Floculadores hidráulicos

a) Floculadores de flujo horizontal y flujo vertical Tiempo de detención y gradiente de velocidad: deben determinarse a través de pruebas de laboratorio. El gradiente medio de velocidad (G) debe estar entre 20 s-1 y 70 s-1 y el tiempo de detención (td) entre 20 y 30 minutos, deben determinarse en base a las pérdidas de carga y la longitud de trayectoria del flujo. Velocidad del agua: El floculador debe diseñarse de manera que la velocidad del agua a través del tanque de 0.2 m/s a 0.6 m/s.

b) Floculador Alabama

Número de cámaras: Se recomienda un número mínimo de 8 cámaras.

Velocidad en el codo: En los codos la velocidad debe estar entre 0.4 m/s y 0.2 m/s.

Gradiente de velocidad y tiempo de detención

Floculador flujo helicoidal

Dimensionamiento: La unidad debe ser cuadrada, con una relación mínima entre el lado y la profundidad de 1:2 .

Volumen de la unidad : El volumen del floculador debe obtenerse al dividir el volumen total de acuerdo con el tiempo de detención entre el número de cámaras.

Tiempo de detención y gradiente :Debe determinarse a través de la prueba de jarras

Floculadores mecánicos

Tiempo de detención y gradiente de velocidad: Estos parámetros deben obtenerse por ensayos previos en laboratorio para diferentes calidades de agua.

Velocidad periférica: La velocidad periférica máxima en la punta de la paleta para los floculadores de alta energía debe ser 3 m/s y para los floculadores de baja energía de 0.3 m/s a 0.75 m/s.

Dimensionamiento del agitador

Interconexión de las cámaras:

Número de unidades

SEDIMENTACION

( Pérez 1978)

Se entiende por sedimentación a la remoción, por efecto gravitacional, de las partículas en suspensión en un fluido, y que tenga peso específico mayor que el fluido.

(Pérez Luis 2005)

define a la Sedimentación como el proceso natural por el cual las partículas más pesadas que el agua que se encuentran en su seno en suspensión, son removidas por la acción de gravedad.

Tipos de sedimentación

SEDIMENTADORES

Fuente: UNAD.edu.co

Fuente: procesosbio.wikispaces.com

Sedimentador Circular

Una unidad de sedimentación consta de cuatro zonas:

CRITERIOS DE DISEÑO DE LOS TANQUES DE SEDIMENTACIÓN

Para los cálculos de un tanque de sedimentación es necesario el conocimiento de los siguientes criterios:

 

Caudal necesario según el crecimiento demográfico. Calidad fisicoquímica del agua. El tiempo de retención 2 – 6 horas, según el tipo. Tamaño de las partículas en suspensión. Concentración de los contaminantes (afecta la velocidad de sedimentación).

 

RESULTADOS FLOCULACION

Para el tratamiento de agua potable el floculador mayormente utilizado es la sílice activada que es un floculante mineral se le ha considerado como el mejor floculante capaz de asociarse a las sales de aluminio. Se utiliza sobre todo en el tratamiento de agua potable.

Un agua que contiene poca turbiedad coloidal es, frecuentemente, de floculación más difícil, ya que las partículas sólidas en suspensión actúan como núcleos para la formación inicial de flóculos por eso es que el proceso de floculación es más utilizado en agua residual debido a que contienen mayor cantidad de solidos suspendido y mayor turbidez.

RESULTADOS FLOCULACION

La influencia principal de la temperatura en la floculación es su efecto sobre el tiempo requerido para una buena formación de flóculos.

La floculación es estimulada por una agitación lenta de la mezcla puesto que así se favorece la unión entre los flóculos. Un mezclado demasiado intenso no interesa porque rompería los flóculos ya formados.

RESULTADOS FLOCULACION

Generalmente, temperaturas bajas dificultan la clarificación del agua, por lo que se requieren periodos de floculación más largos o mayores dosis de floculante.

Los floculadores son depósitos provistos de sistemas de agitación que giran con relativa lentitud para no romper los flóculos formados durante la coagulación. El tiempo de retención en estos sistemas suele ser de 10 a 30 minutos.

RESULTADOS : SEDIMENTACION

En el tratamiento de las aguas residuales, este proceso se realiza para retirar la materia sólida fina, orgánica o no, de las aguas residuales, aquí el agua pasa por un dispositivo de sedimentación donde se depositan los materiales para su posterior eliminación

LA SEDIMENTACION

el proceso de sedimentación puede reducir de un 20 a un 40 % la DBO5 y de un 40 a un 60 % los sólidos en suspensión.

La sedimentación o la decantación se realizan en reactores denominados sedimentadores o decantadores, de acuerdo con el tipo de partícula y el sentido de flujo que se remueva en cada unidad. La clasificación más recomendable es la siguiente, Tabla :

SENTIDO DEL FLUJO

TIPO DE SEDIMENTACIÓN

EJEMPLO TASA DE FLUJO

m3/m2/dHorizontal 1 y 2 Desarenadores 200 – 420

15 - 30Vertical 2 y 3 Manto de lodos 45 - 60Inclinado (ascendente o descendente)

1 y 2 Decantadores con placas.

120 - 180

(Arboleda Valencia, 2000)

RESULTADOS :LA SEDIMENTACION

CONCLUSIONES

La floculación se puede realizar en sistemas de tratamiento de agua residual, potable e industrial y dependiendo de su carga contaminante serán las condiciones del tratamiento y la dosis de reactivos.

En aguas residuales el proceso de floculación ayuda a la reducción de sólidos en suspensión, materia orgánica, contaminantes industriales (metales pesados), de fosforo y espesamiento de lodos.

CONCLUSIONES

La floculación es un proceso que ayuda a disminuir las cargas contaminantes del agua con agregados que pueden ser minerales, orgánicos natural y orgánicos de síntesis y con la multiplicación de energía de mezclado.

Para tener claro y no confundir los dos procesos la coagulación con la floculación se delimita la floculación como la que se encarga del transporte de partículas coaguladas para provocar colisiones entre ellas promoviendo la aglomeración, mientras que la coagulación es la que se encarga de la desestabilización de la suspensión coloidal.

CONCLUSIONES

Los parámetros y los factores que influyen en el proceso de floculación como la concentración y naturaleza de las partículas, el tiempo de retención, el gradiente de velocidad, densidad y tamaño de floc y volumen de lodos; Son aquellos que se deben tener en cuenta a la hora de diseñar el floculador y de elegir el tipo de floculantes a utilizar.

Es importante recordar que la velocidad de sedimentación es inversamente proporcional a la concentración de partículas presentes en el fluido de estudio.

La sedimentación puede encontrarse tanto en el tratamiento primario como en el secundario.

Después de un proceso de floculación es casi obligatorio la ubicación de un tanque sedimentador

Universidad Nacional abierta y a distancia http://datateca.unad.edu.co/contenidos/358040/Contenido_en_linea_Diseno_de_Plantas_Potabilizadoras/captulo_7_floculacin.html consultado el ( 07/10/2015)

PÉREZ, Luis. Teoría de la sedimentación. Argentina: Instituto de Ingeniería Sanitaria y Ambiental, 2005. p 2. [En línea]. Disponible en: <http://www.fi.uba.ar/archivos/institutos_teoria_sedimentacion.pdf> Fecha de consulta: 07/10/2015.

Pérez de la cruz francisco Javier, Urrea Mallebrera Mario Andrés, 2011. Abastecimiento de aguas coagulación y floculación, universidad politécnica de Cartagena. Pág. 19

Arboleda Valencia, J. (2000). Teoría y práctica de la purificación del agua (tercera edición ed.). Bogotá: McGraw Hill. RAS 2000 (Reglamento técnico del sector de agua potable y saneamiento básico).

BIBLIOGRAFIA