1. 1. Ningn eBook disponible Casa del Libro Gandhi LibreriaNorma.com Muchoslibros.com Buscar en una biblioteca Todos los vendedores 16 ReseasEscribir resea Ingeniera ambiental Escrito por J. Glynn Henry,Gary W. Heinke
2. 2. Las principalesoperacionesunitariasque intervienenenel tratamienode aguassuperficialesson lasde tamizado,coagulacin/floculacion,sedimentacin,filtracinydesinfeccion. Las operacionesde tratamiento de aguallevanacabounao mas de trestareas fundamentales: Separacionde sustanciasparticuladascomoarenay arcilla,materiaorganica,bacteriasyalgas; extraccionde sustanciasdisuleascomolasque causancolor y dureza;extraccionodestruccion bacteriasy viruspatogenos. La seleccinde losprocesosde tratamientodependedel tipode fuentede aguayde lacalidad que se desea. En ocasiones,el aguasintratamientoyde baja turbidezse tratapor sedimentacionsimple (sin aditivosquimicos) pararetirarlasparticulasmasgrandes,y despueslafiltracionparaeliminarlas pocas particulasque nose dedimentaron.Sinembargo,porlocomunlas particulasde aguasin tratamientosondemaciadopequeasparasepararse enuntiemporazonablemente breve solo por sedimetacionyfiltracionsimple.
3. 3. 7
4. 4. https://books.google.com.mx/books?id=ToQmAKnPpzIC&pg=PA396&lpg=PA396&dq=filtracion+y+ sedimentacion&source=bl&ots=Gt6bBZOhxO&sig=y5JpQd2yYw2Wu8TPvflMWWJpyLs&hl=es&sa= X&ei=NnpLVca9DMHEsAWCzYDACA&sqi=2&ved=0CE8Q6AEwCQ#v=onepage&q=filtracion%20y%2 0sedimentacion&f=false SedimentacinLa sedimentacinse definecomoel procesonatural porel cual laspartculas ms pesadasque el agua,que se encuentranensusenoensuspensin,sonremovidasporlaaccin de la gravedad.Eneste caso hablamosde unasedimentacinde tipoII(floculenta),enlacual las partculas al unirse,vanaumentandosumasay consecuentemente,suvelocidadde sedimentacin.Paraaumentarlaeficienciaenel procesopuedenutilizarse sedimentadoresde tipolamelarenlosque se colocanplacas o lminas,aumentandoel reade sedimentacinporm2 de superficie. FiltracinLa filtracinesunprocesode separacinbasadoenel pasode una mezclaslido- lquido a travsde unmedioporoso(filtro) que retieneel slidoypermite el pasodel lquido(filtrado). En el caso de estudiose utilizarn3filtroscuyomantoestar compuestoporpiedra(granometria: 30-20, 20-12, 12-6 mm),grava(granometria:6-1.2, 1.2-0.9 mm),arena(granometria:0.6mm) y antrasita.La velocidadde filtracinmediaserde 130 m3 /m2 da y el volumenaguade lavadode 30 m3 en5 minutos. Gua para el diseode desarenadoresysedimentadoresOPSCEPIS.Lima2005. Remocindel ArsnicomedianteCoagulacin,FiltracinySedimentacinEspecializaciny Maestra en IngenieraAmbientalUTN FRBB SeminarioAgua Ao2010 http://www.edutecne.utn.edu.ar/agua/Agua_Remocion_arsenico.pdf
5. 5. Sedimentacin.Lasedimentacinconsiste enlaseparacin,porlaaccin de la gravedad,de las partculas suspendidascuyopesoespecficoesmayorque el del agua.Es una de las operaciones unitariasmsutilizadasenel tratamientode lasaguasresiduales.Lostrminossedimentaciny decantacinse utilizanindistintamente.Estaoperacinse empleaparalaeliminacinde arenas, de la materiaensuspensin,delflculobiolgicoenlosdecantadoressecundarios,enlos procesosde lodoactivado,tanquesde decantacinprimaria,de losflculosqumicoscuandose emplealacoagulacinqumica;ypara la concentracinde slidosenlosespesadoresde lodo.En la mayora de loscasos, el objetivoprincipal eslaobtencinde unefluente clarificado,pero tambinesnecesarioproducir unlodocuyaconcentracinde slidospermitasufcil tratamiento y manejo.Enel proyectode tanquesde sedimentacin,esnecesarioprestaratencinenla obtencinde unefluenteclarificado,ascomoa la produccinde un lodoconcentrado.Enfuncin de la concentracinyde latendenciaala interaccinde laspartculas,se puedenproducircuatro tiposde sedimentacin:a.Discretab.Floculentac.Retardada(tambinllamadazonal) d. CompresinEnlasiguiente tablase resume cadaunade ellas.
6. 6. SedimentacinaceleradaLasedimentacin,se produce debidoalaaccinde la fuerzade la gravedaddentrode un campode aceleracinconstante.Laeliminacinde partculas sedimentablestambinpuedellevarse acaboaprovechandolaspropiedadesde uncampode aceleracionesvariable.Paralaeliminacinde arenasdel aguaresidual se handesarrollado numerososaparatosque aprovechantantolaaccin de las fuerzasgravitacionales,comolaaccin de la fuerzacentrfugay lasvelocidadesinducidas.Losprincipiosenlosque se basauno de estos aparatos,conocidocomo Teacupseparator(separadorenformade taza de t).A primeravista,el separadortiene formade cilindroachatado.El agua residual se introduce tangencialmentecerca del fondodel cilindro, yse extrae porlaparte superiordel mismo,tambintangencialmente.La arena se extrae poruna aberturadispuestaenel fondodel elemento.Aplicacin.La sedimentacineslaseparacinde partculassuspendidasmspesadasque el aguamediante la accin de la gravedad,el propsitofundamental esobtenerunefluente clarificadosinembargose presentatambinunlodoconcentradoconbase a la concentracinyla tendenciade interaccin entre lapartculas puedenefectuarse cuatroclasificacionesgeneralessobre laformaenque dichaspartculas se depositan.TipoNo.1.Se refiereala sedimentacindiscretade partculasen una suspensinde concentracinbaja,laspartculasse depositancomoentidadesindividualesy no existe interaccinconlaspartculasprximas.Ing.MiriamVegaLoyola.94 La sedimentacinde partculas discretasse analizanmediante lasleyessealadasporNewtonyStokes. Filtracin.A pesar de que la filtracinesuna de las principalesoperacionesunitariasempleadas en el tratamiento del agua potable,la filtracinde efluentesprocedentesde procesosde
7. 7. tratamiento de aguas residualesesuna prctica relativamente reciente.Hoyen da,la filtracin se emplea,de modo generalizado,para conseguiruna mayor eliminacinde slidosen suspensin(incluidalaDBO y la materia particulada) de losefluentesde losprocesos de tratamiento biolgicosy qumicos,y tambinse empleapara la eliminacindel fsforo precipitadopor va qumica.El diseode losfiltrosylavaloracinde sueficaciadebe basarse en: a. La comprensinde lasvariablesque controlanel procesob.El conocimientodelmecanismo,o mecanismos,responsablesde laeliminacinde lamateriaparticuladadel aguaresidual.La operacinde losfiltrosestenfuncin de lossiguientesfactores:1.Descripcinde laoperacin de filtracin.2.Clasificacinde lossistemasde filtracin.3.Variablesque gobiernanel proceso4. Mecanismosde eliminacinde laspartculas5. Anlisisgeneral de laoperacinde filtracin 6. Anlisisde lafiltracinde aguasresiduales7.Necesidadde estudiosenplantapiloto.Ing.Miriam VegaLoyola.112 Descripcinde laoperacinde filtracin La operacincompletade filtracinconstade dosfases:filtracinylavadooregeneracin (comnmente llamadalavadoacontracorriente).Mientrasladescripcinde losfenmenosque se producendurante lafase de filtracines,prcticamente,idnticaparatodoslossistemasde filtracinque se empleanparalasaguas residuales,lafase de lavadoesbastante diferenteen funcinde si el filtroesde funcionamientocontinuoosemicontinuo.Tal comoexpresansus nombres,enlosfiltrosde funcionamientosemicontinuolafiltracinyel lavadosonfasesque se dan una a continuacinde laotra,mientrasque enlosfiltrosde funcionamientocontinuoambas fasesse producende formasimultnea. Operacionesde filtracinsemicontinuas.Se identificantantolafase de filtracincomode lavado de un filtroconvencionalde funcionamientosemicontinuo. Lafase de filtracinenlaque se eliminalamateriaparticulada,se llevaacabo haciendocircularel aguatravsde un lecho granular,con o sinla adicinde reactivosqumicos.Dentrodel estratogranular,laeliminacinde losslidosensuspensin contenidosenel aguaresidual se realizamedianteuncomplejoproceso enel que intervienenunoomsmecanismosde separacincomoel tamizado,interceptacin, impacto,sedimentacinyadsorcin.El final del ciclode filtrado(fase de filtracin),se alcanza cuandoempiezaaaumentarel contenidode slidosensuspensinenel efluente hastaalcanzar un nivel mximoaceptable,ocuandose produce una prdidade carga prefijadaenlacirculacina travsdel lechofiltrante.Idealmente,ambascircunstanciasse producensimultneamente.Una vezque se ha alcanzadocualquierade estascondiciones,se terminalafase de filtracin,yse debe lavarel filtroa contracorriente paraeliminarlamateria(slidosensuspensin) que se ha acumuladoenel senodel lechogranularfiltrante.Ing.MiriamVegaLoyola.113 Para ello,se aplicauncaudal de agua de lavadosuficienteparafluidificar(expandir)el medio filtrante granularyarrastrar el material acumuladoenel lecho.Paramejorary favorecerla operacin de lavadodel filtro,suele emplearse unacombinacinde aguay aire.En lamayora de lasplantasde tratamientode aguasresiduales,el aguade lavado,que contienelosslidosen suspensinque se eliminanenel procesode filtracin,se retornaalasinstalacionesde sedimentacinprimariaoal procesode tratamientobiolgico.
8. 8. Clasificacinde lossistemasde filtracinSe haproyectadoyconstruidodiversosmodelosy sistemasde funcionamientode filtros.Losprincipalestiposde filtrosde mediogranularse clasificanatendiendoa: Tipode funcionamiento; Tipode mediofiltranteempleado; Sentidode flujodurante lafase de filtracin; Procedimientode lavadoacontracorriente Mtodode control del flujo. En el tratamientode aguasresiduales,lafiltracinesunaoperacinutilizadapararemoverslidos, material nosedimentable,turbiedad,fsforo,DBO,DQO,metalespesados,virus;esdecir,para aseguraruna calidadsuperiordel efluente secundario.Lamayorexperienciaenlautilizacinde la filtracinparatratamientode aguas,proviene deldiseoyoperacinde filtrosde mediogranular para la obtencinde aguapotable.Sinembargo,aunque el diseo,laconfiguracinfsicayla operacinde losfiltrostienenlosmismosprincipiosbsicosenambasaplicaciones,debe considerarse que haydiferenciasmuyimportantesentrelaaplicacinde lafiltracinparaagua potable ypara efluentessecundariosde aguasresiduales.Lafiltracinse puede usarpara depurar efluentessecundarios,sinagregarcoagulantes;conagregacin,antesde lafiltracinoantesdel sedimentadorIng.MiriamVegaLoyola.114 secundario,yparadepuraraguas residuales, previamentecoaguladas,floculadasysedimentadas,enunaplantade tratamientofisicoqumico. La remocinde losslidossuspendidoscontenidosenel aguaresidual,dentrodel lechofiltrante granular,entodoslos casos,esel resultadode unprocesomuy complejoque involucra mecanismosde remocindiferentescomo el cribado,adsorcin,absorcin,floculaciny sedimentacin. El filtrotpicoconvencional monomedio,esel que utilizaarenaoantracitacomo mediofiltrante y operapor gravedadcon tasa de filtracinconstante ovariable. Otro filtroesel ascensional profundomonomedio,este cuentaconlassiguientesventajas: La filtracinprocede de unmediogruesoafino,utilizasolounmediofiltrante ypermite usarun mediocontamao efectivomsgrande ycon mayorcoeficientede uniformidad. El tiempo requeridoparalavadoesmenorporque el tiempode drenaje esmnimo. Se puede usaragua cruda para lavado,disminuyendolacantidadde agua que debe filtrarse dosveces.Laprincipal desventajade estaltimaconfiguracin,radicaenlanecesidadde proveerunarejillaque retenga el mediofiltrante ensusitio,cuandose ejerce lafuerzaascensionalparalafiltracin.Losfiltrosde presinpuedennecesitarse paraundiseoeconmicoyse usanen plantaspequeas;esestasla filtracinse realizaenun tanque cerrado,conpresinsuministradaporunabomba,por lo que puedenoperarconprdidasfinalesde energaaltas,menorconsumode lavado.Comodesventaja de estosfiltrosesladificultadparahacerobservacin,inspeccinycambiodel mediofiltrante,a
9. 9. menosque se cuente conun acceso fcil al filtro.Ing.MiriamVegaLoyola.115 El diseode un filtroparaaguas residualesrequiere de unaseleccinapropiadadel tamaodel mediofiltrante,de la profundidaddel lechode filtracin,de latasade filtracinyde la perdidade lacarga disponible para filtracin.Evidentemente,lamejormanerade seleccionardichosparmetrosyproveerun diseode costomnimoesdesarrollarunestudioconlaplantapilotoque permitadeducirlos requisitosdel sistemade filtracin.Lasrecomendacionesprincipalesparadiseode filtros, destinadosal tratamientode efluentessecundarios,son: Se debe evaluarlavariabilidadde la carga hidrulicayde slidossuspendidosparaevitarcarrerascortas de filtracinyconsumos excesivosde aguade lavado. Es preferible utilizarfiltrosque permitanlapenetracinde slidos suspendidos,esdecir,sistemasde filtracinde gruesosafinos.El mediofiltrante sobre el ladode entradadel afluente debeteneruntamaoefectivonomenorde 1 a 1.2 mm. La tasa de lavado debe sersuficienteparafluidizarlosgranosmsgruesosde cada componente del lechofiltrante. Mediosms uniformesreducirnlatasade lavadorequeridaysonms deseables,aunque ms costosos. Se debe evaluarel efectode larecirculacindelaguade lavado,atravsde la planta, sobre la tasa de filtracinysobre laduracinde la carrera de filtracin.