Ctedra Ingeniera Sanitaria Curso 2007 Prof. Asoc. Horacio Campaa

TEMA 10 (2da. Parte)

SEDIMENTACION

El tipo de sedimentacin depende de: Concentracin de la suspensin Caractersticas de las partculas

Tipos

Sedimentacin de partculas discretas Sedimentacin floculante Sedimentacin en bloque Compresin

Sedimentacin (def.): separacin de partculas de mayor densidad que el agua.

Se utiliza como proceso para eliminar slidos suspendidos Existen tres tipos de sedimentacin (dependiendo del tamao de partculas)

Tipo 1 sedimentacin discreta Sigue la ley de Stoke Sedimentacin tipo I: las partculas sedimentan individualmente sin que se produzca agregacin.

Tipo 2 sedimentacin floculada (difusa) Las partculas son coloidales , aumentan tamao y decantan ms rpido Tipo 3 sedimentacin en bloque (pistn) Las partculas asociadas (conglomerados) decantan en masa

Fuerzas que intervienen en la sedimentacin: Gravedad (FM)= (ds-dl)g Resistencia debida a viscosidad e inercia (FT) = C viscosidad l v /2 En condiciones de flujo laminar las partculas sedimentan siguiendo la ley de Stokes:

Sedimentacin

Sedimentacin de tipo II: agregacin de partculas en otras de mayor tamao durante el proceso de sedimentacin: variacin de d y por tanto de V0.

Eficiencia de sedimentacin no slo depende de carga superficial sino tambin de tiempo de retencin hidrulico. Zonas de sedimentacin: clarificacin, zona de suspensin homognea, zona de transicin y zona de espesamiento

Objetivos de la Sedimentacin (Trat. Primario)

Reduccin de la DBO aprox. 15 45 % Reduccin de Sol. en susp. 45 - 60 % Equipamiento normal: Decantadores estticos (circulares) con barrido de barros

Tipos de decantadores: Rectangulares Circulares Lamelares

Consideraciones de diseo generales para Sedimentadores

Tiempo de Retencin Hidrulico: 90 a 150 minutos Valor tpico: 120 minutos

Carga superficial = caudal (m3/da) / superficie (m2) Carga superficial: 32 48 para Caudal Promedio (Tpico 40 m3/da/m2) 80 120 para Caudal Instantneo (Tpico 100 m3/da/m2)

La carga ptima de diseo debe determinarse experimentalmente

Dimensiones tpicas de Sedimentadores rectangulares

Profundidad: 3 5 m. Tpico: 3,60 m

Largo: 15 90 m. Tpico: 25 - 40 m

Ancho: 3 24 m. Tpico: 6 10 m

Relacin Largo / Ancho: 1,5 a 7,5 m. Tpico 4

Velocidad equipo de lodos: 0,6 1,2 m / minuto. Tpico 1 m/min

Dimensiones tpicas de Sedimentadores circulares

Profundidad: 3 5 m. Tpico: 4,50 m

Dimetro: 3,6 60 m. Tpico: 12 - 45 m

Pendiente de fondo: 60 160 o/oo. Tpico: 80 o/oo

Velocidad rotacin equipo de lodos: 0,02 0,05 rpm. Tpico 0,03 rpm

Los tanques circulares son menos eficientes que los rectangulares.

Existen tanques circulares de flujo radial con alimentacin central y con alimentacin perifrica.

Flotacin Proceso inverso a la sedimentacin Las burbujas de aire adheridas a las partculas las impulsan a subir a la superficie, de donde son extradas por espumado Muy utilizado en separacin de aceites y grasas del agua

Flotacin Separacin de partculas slidas y lquidas o concentracin y separacin de fangos

Depende de : Afinidad del aire a la partcula Densidad de la partcula Dimetro de la partcula Concentracin de slidos, geometra,.. Fundamento similar al de la sedimentacin

Tipos de flotacin Por dispersin de aire Electroltica Por aire disuelto (presurizacin)

Flotacin por presurizacin El agua residual se presuriza en presencia de aire. La mezcla se expansiona liberndose pequeas burbujas de aire que se adhieren a las partculas. Criterios de diseo Concentracin en materia en suspensin del efluente Velocidad ascensional de la materia flotante

Espesamiento de la materia flotante Diseo basado en datos de laboratorio Parmetro fundamental A/S (aire/slidos) Existen dos formas de operar: Flotacin directa Flotacin con recirculacin

Tanque Imhoff

Es una unidad compuesta por dos cmaras donde se producen simultneamente la sedimentacin de los slidos suspendidos y la digestin anaerbica de los lodos digeridos.

Ventajas Reemplazan al sedimentador primario y digestores convencionales que generalmente ocasionan dificultades en la operacin de la planta Pueden constituir el tratamiento primario complementario de los filtros de lechos percoladores y si el efluente lo permite, ser la nica unidad de tratamiento Son de operacin sencilla pues carecen de elementos electromecnicos Los slidos sedimentables alcanzan la cmara inferior en menor tiempo. La forma de la ranura y de las paredes inclinadas que tiene la cmara acanalada de sedimentacin, fuerza a los gases de la digestin a tomar un camino hacia arriba que no perturba la accin sedimentadora.

Desventajas No se pueden usar en climas fros con temperaturas menores a 10 centgrados, temperatura a la cual el tiempo de digestin es muy grande y no es econmico ni tcnicamente factible. Por su gran altura exigen excavaciones profundas y de gran volumen. La capacidad de almacenamiento para lodos es de 20 a 30 das.

Componentes Zona de Sedimentacin Zona de Digestin Purga de Lodos Lecho de Secado

Zona de Sedimentacin El periodo de retencin es de 2 a 4 horas. El fondo del tanque ser de seccin transversal en forma de V y la pendiente de los lados, con respecto al eje horizontal, tendr entre 50 y 60 En la arista central, para el paso de los slidos sedimentados, se dejar una abertura de 0.15 a 0.30 metros. El borde libre hasta el nivel de barros tendr un tirante entre 0.30 y 0.90 metros. Las estructuras de entrada y salida, as como otros parmetros de diseo, son los mismos que para sedimentadores rectangulares.

Zona de Digestin Criterios para el diseo de la zona de digestin (compartimiento de almacenamiento y digestin de lodos): El volumen se calcular en base a una tasa per cpita de acumulacin entre 50 y 100 l/hab. El fondo del tanque tendr forma tronco piramidal con paredes inclinadas entre 30 y 45 respecto a la horizontal. La superficie total libre para la ventilacin de los gases deber estar entre el 20 a 30% de la superficie total del tanque.

Purga de Lodos El dimetro mnimo de la tubera para la remocin de lodos ser de 200 mm y deber estar ubicada 15 centmetros por encima del fondo del tanque. Para la remocin se requiere una carga hidrulica mnima de 1.80 metros Lechos de secado Los lechos de secado son el mtodo ms simple y econmico de deshidratar los lodos estabilizados. Pueden ser construidos de mampostera, de hormign tierra, con profundidad til de 50 a 60 cms y ancho variable entre 3 y 10 metros. El fondo estar conformado por ladrillos separados entre 2 y 3 cms, colocados sobre el medio filtrante que es una capa de arena de 15 cm. con tamao efectivo de 0.3 a 1.3 mm. Debajo de la arena se colocar un estrato de grava graduada entre 1.6 y 50 mm. de 30 a 40 cm. de espesor.

Objetivos de tratamiento en Tanque Imhoff

Eficiencias DBO 30-50% (hasta 70%) SS 2horas Hasta 90% SST 50-70% Coliformes 80-90% Humedad del barro extraido 90-95%

Procedimiento de Operacin Debe sembrarse para poner en marcha el proceso de digestin. Se hace utilizando lodos digeridos de otro tanque, o a falta de estos, materia nutritiva, tal como unas cuantas paladas de abono o estircol. Si se desarrolla espuma o nata excesiva, como resultado de condiciones cidas, se tiene que agregar cal en poca cantidad a fin de ajustar el pH hasta un punto neutro. Procedimiento de Operacin La espuma o nata se debe dispersar u obligar a bajar por medio de chorros de agua con manguera. Los slidos de la cmara de sedimentacin de deben obligar a bajar utilizando una cadena pesada, suelta, de rastreo. Hay que conocer el nivel de los lodos, para lo cual se usa un palo y placa o una bomba de mano con manguera, para mantener este nivel bajo control, sacando los lodos digeridos cuando se requiera.