SEDIMENTACIÓN• Se entiende por sedimentación la remoción por

efecto gravitacional de las partículas en suspensión presentes en el agua.

• La sedimentación es, en esencia, un fenómeno netamente físico y constituye uno de los procesos utilizados en el tratamiento del agua para conseguir su clarificación.

• Cuando se produce sedimentación de una suspensión de partículas, el resultado final será siempre un fluido clarificado y una suspensión mas concentrada.

• Las partículas en suspensión sedimentan en diferente forma, dependiendo de las características de las partículas, así como de su concentración.

SEDIMENTACIÓN DE PARTICULAS DISCRETAS

• Se llama partículas discretas a aquellas partículas que no cambian de características durante la caída.

• Se denomina sedimentación simple al proceso de deposito de partículas discretas. Este tipo de partículas y esta forma de sedimentación se presentan en los desarenadores, en los sedimentadores y en los presendimentadores como paso previo a la coagulación en las plantas de filtración rápida y también en sedimentadores como paso previo a la filtración lenta.

SEDIMENTACIÓN DE PARTICULAS FLOCULENLAS

• Se refiere a una suspensión bastante diluida de partículas que se agregan, o floculan, durante el proceso de sedimentación. Al unirse, las partículas aumentan de masa y sedimentan a mayor velocidad. En este tipo, la densidad como el volumen de las partículas cambian a medida que ellas se adhieren unas a otras mediante el mecanismo de la floculación y la precipitación química.

SEDIMENTACIÓN POR CAIDA LIBRE

• Cuando existe una baja concentración de partículas en el agua, estas se depositan sin interferir. Se denomina a este fenómeno caída libre. En cambio, cuando hay altas concentraciones de partículas se producen colisiones que las mantienen en una posición fija y ocurre un deposito masivo en lugar del individual. A este proceso de sedimentación se le denomina deposito o caída interferida o sedimentación zonal.

• Cuando las partículas ya en contacto forman una masa compactada que inhibe una mayor consolidación, se produce una compresión o zona de compresión. Este tipo de sedimentación se presenta en los concentrados de lodos de las unidades de decantación con manto de lodos.

SEDIMENTACIÓN INTERFERIDA• Cuando una particular discreta sedimenta a través de un liquido en caída libre, el liquido

desplazado por las partículas se mueve hacia arriba a través de un área suficientemente grande sin afectar el movimiento. En la sedimentación interferida, las partículas se encuentran colocadas a distancias tan reducidas que el liquido desplazado se confina como dentro de un tubo y la velocidad aumenta conforme se interfiere en los campos situados alrededor de las partículas individuales.

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

• Sedimentadores o decantadores estáticos

• Decantadores dinámicos

• Decantadores laminares

1) Zona de entrada: las partículas se encuentran en turbulencia. Se caracteriza por cierta agitación; la ubicación de las partículas varia y los floculos cambian de lugar constantemente.

2) Zona de decantación: es la zona donde los floculos se mantienen aparentemente inmóviles. No hay agitación y las partículas avanzan de manera longitudinal y simultaneo; y descienden lentamente en dirección a la zona de deposito de lodos.

3) Zona de salida: Esta zona es relativamente tranquila. Sin embargo, los floculos que no llegaron a depositarse en la zona de reposo siguen el movimiento ascendente del agua y traspasan la estructura de salida.

4) Zona de deposito de lados: Es donde finalmente se acumula el lodo. Esta zona no sufre la influencia de la corriente de agua del decantador, a no ser que ocurran anormalidades.

UNA UNIDAD DE SEDIMENTACIÓN CONSTA DE LAS SIGUIENTES ZONAS, CON DIFERENTES FUNCIONES ESPECIFICAS

• En este tipo de unidades puede producirse sedimentación, normalmente con caída libre, en régimen laminar turbulento o de transición.

• En estas unidades la masa liquida se traslada de un punto a otro con movimiento uniforme y velocidad constante. Cualquier partícula que se encuentre en suspensión en el liquido en movimiento , se moverá según la resaltante de dos velocidades componentes: la velocidad horizontal del liquido y su propia velocidad de sedimentación.

SEDIMENTADORES Y DECANTADORES ESTATICOS

DECANTADORES DINAMICOS

• En este proceso, el floculo no conserva su paso especifico, su tamaño ni su forma constante. Las partículas pequeñas que entran por el fondo son arrastradas por el flujo y al chocar estas con otras, incrementan su tamaño.

• La eficiencia de los decantadores de manto de lodos depende del tipo y la dosis de coagulante, del uso de polímeros, de la calidad del agua cruda, del tamaño de las unidades, de la profundidad y concentración del manto de lodos y principalmente de la carga superficial.

• Una unidad de manto de lodos consta básicamente de los siguientes componentes.

• Sistema de entrada de agua.

• Zona de formación del manto de lodos.

• Zona de clarificación.

• Sistema de recolección de agua clarificada.

• Zona de concentración de lodos.

• Los decantadores laminares pueden tratar caudales mayores en un área y estructura menor de la que requieren los decantadores convencionales y su eficiencia es superior. comparándolos con las unidades de contacto de sólidos o de cantadores de manto de lodos, que también son de alta tasa, no requieren energía eléctrica para su operación.

• la diferencia básica entre los decantadores laminares o de alta tasa y los decantadores convencionales reside en que los primeros trabajan con flujo laminar y los últimos con flujo turbulento. Esta diferencia teórica fundamental debe reflejarse en la forma como se diseñan unos y otros.

DECANTADORES LAMINARES

La sedimentación es una operación de preparación del agua para la filtración. Cuanto mejor sea la decantación, mas eficiente será la filtración.

En consecuencia para tener una decantación perfecta, se deben tomar las siguientes precauciones:

RESUMEN DE SEDIMENTACIÓN

• Correcta aplicación de coagulantes al pH optimo (incluye la aplicación de alcalinizante, en caso de que sea necesario).

• Mezcla rápida eficaz.

• Mezcla lenta suficiente para producir buenos floculos, grandes y pesados.

• Limpieza rutinaria de los decantadores.

FILTRACION Proceso tecnológico u operación unitaria de

separación

Se hace pasar el líquido, a través de un medio poroso o medio filtrante que puede formar parte de un dispositivo denominado filtro, donde se retiene de la mayor parte de agua.

Remoción de las partículas que no alcanzaban a sedimentar (decantador), haciendo pasar el agua a través de un material poroso, la capa filtrante más común es arena sobre grava.

FILTRO

- Filtros rápidos con lecho mixto ( arena y Antracita)

- Filtros rápidos con lecho de arena.

- Filtros lentos con lecho de arena.

Ultima estructuras que da un Tratamiento Físico al agua; pueden ser clasificados en:

Son aquellos que están conformados comúnmente por arena y antracita, las cuales se soportan sobre grava. Son de tipo descendente y por lo general necesitan de energía para su retrolavado.

FILTROS RÁPIDOS.

Este tipo de filtros contiene como lecho filtrante a cualquier material estable; en Plantas de Tratamiento de Agua Potable es usual tener como material granular a la arena, por ser más barata, inerte y durable.

FILTROS LENTOS

• Acción mecánica de colado a través de los poros de la arena

• Sedimentación de las partículas sobre los gránulos de arena

FENÓMENOS QUE OCURREN DURANTE LA FILTRACIÓN

• filtración en múltiples etapas (FiME) es la combinación unidades de pretratamiento con filtración en grava (FGDi y FG) y unidades de tratamiento con filtración lenta en arena (FLA) con la finalidad de obtener un efluente de calidad sin necesidad de la utilización reactivos químicos durante el proceso.

FILTRACIÓN EN MULTIPLES ETAPAS

• Los filtros dinámicos son tanques que contienen una capa delgada de grava fina (6 a 13mm) en la superficie, sobre un lecho de grava más grueso (13-25mm) y un sistema de drenaje en el fondo.

• reducir los extremos de los picos de turbiedad y proteger de esta manera la planta de tratamiento ante altas cargas de sólidos transportadas por la fuente durante unas pocas horas.

• Cuando la fuente transporta valores elevados de sólidos fácilmente sedimentables, estos se depositan en la superficie del lecho de grava, colmatándolo rápidamente y restringiendo parcial o totalmente el paso de agua. Esta respuesta protege las unidades de tratamiento siguientes.

FILTRACIÓN GRUESA DINÁMICA (FGDI)

• pueden ser de flujo horizontal o vertical. Consiste en un compartimiento principal donde se ubica un lecho filtrante de grava. El tamaño de los granos de grava disminuye con la dirección del flujo.

• Para el caso de un filtro de flujo ascendente se tiene un sistema de tuberías, ubicado en el fondo de la estructura, permite distribuir el flujo de agua en forma uniforme dentro del filtro.

• Conforme funciona el filtro, los espacios vacíos se van colmatando con las partículas retenidas del agua, por lo cual se requiere una limpieza semanal controlada mediante las válvulas de apertura a la salida de la unidad.

FILTRACIÓN GRUESA (FG)

ESQUEMA ISOMETRICO DE UN FILTRO GRUESO ASCENDENTE EN CAPAS

ESQUEMA ISOMETRICO DE UN FILTRO GRUESO ASCENDENTE EN SERIE

• producto de un conjunto de mecanismos de naturaleza biológica y física, los cuales interactúan de manera compleja para mejorar la calidad microbiológica del agua.

• Consiste en un tanque con un lecho de arena fina, colocado sobre una capa de grava que constituye el soporte de la arena la cual, a su vez, se encuentra sobre un sistema de tuberías perforadas que recolectan el agua filtrada. El flujo es descendente, con una velocidad de filtración muy baja que puede ser controlada preferiblemente al ingreso del tanque.

FILTRACIÓN LENTA EN ARENA (FLA)

• Requisitos

Establece las condiciones de aplicación del cloro como agente desinfectante para el agua, su dosificación y extracción de los cilindros.

• Demanda de cloro

Deberá determinarse por los ensayos correspondientes.

• Cloro residual

El efluente de la planta deberá tener por lo menos 1 ppm de cloro residual o el necesario para que en el punto más alejado de la red exista no menos de 0.2 ppm En las localidades en las que exista endemicidad de enfermedades diarreicas como el cólera, el residual en los puntos más alejados deberá ser de 0.5 ppm.

DESINFECCIÓN

• Tiempo de contacto

Se aceptará como mínimo entre 5 a 10 minutos. Siendo deseable un tiempo total de contacto de 30 minutos.

• Cloradores

En todos los casos se considerará un mínimo de dos unidades para que estén en posibilidad de operar bajo condiciones extremas de dosificación.

- De alimentación directa

La presión máxima en el punto de aplicación no debe exceder de 1.0 kg/cm2 (15 lbs/pulg2). Su operación es poco confiable y solo deberá considerarse cuando no se disponga de energía eléctrica o línea de agua a presión.

- De aplicación en solución al vacío

El agua de dilución debe aplicarse a una presión suficiente para vencer las pérdidas de carga de la tubería, pérdida de carga en el inyector y la contrapresión en el punto de aplicación. La concentración de la solución de cloro no será mayor de 3500 mg/l de cloro.

• Extracción de cloro en cilindros

La extracción máxima de cloro para cilindros de 68 kg y 1000 kg es de 16 kg/día y 180 kg/día, respectivamente.

• Compuestos de cloro

Hipocloritos

Se podrán utilizar como desinfectante los compuestos de cloro tales como el hipoclorito de calcio y el hipoclorito de sodio.

Hipocloradores

Estos productos siempre se aplicarán en solución. Se utilizará referentemente dosificadores de orificio de carga constante, para que estén en posibilidad de operar bajo condiciones extremas de dosificación.

• Requerimientos de instalación

Tuberías que conducen gas cloro

Pueden utilizarse tuberías de acero, cobre o materiales plásticos resistentes a la acción química del cloro gas seco.

Tuberías de conducción de soluciones cloradas

Se utilizará tuberías resistentes a la acción corrosiva del cloro gas húmedo o soluciones de hipoclorito. Esta recomendación incluye a los accesorios, válvulas y difusores que se encuentran en esta línea. Pueden ser de PVC, teflón u otro material recomendado por el Instituto del Cloro.

• Manipulación y almacenamiento de cloro gas y compuestos de cloro

Manipulación

- Los cilindros de hasta 68 kg deben moverse con un carrito de mano bien balanceado y una cadena protectora de seguridad tanto para cilindros llenos como vacíos.

- Los cilindros de una tonelada deben manipularse con grúa de por lo menos dos toneladas de capacidad. Este sistema debe permitir la transferencia del cilindro desde la plataforma del vehículo de transporte hasta la zona de almacenamiento y de utilización.

Almacenamiento

- El tiempo de almacenamiento será el necesario para cubrir el lapso desde que se efectúa el pedido hasta que los cilindros llegan al almacén.

- Los cilindros de 68 Kg deben almacenarse y operarse en posición vertical.

- El sistema de ventilación debe estar ubicado en la parte baja de los muros.

- Si no hay una buena ventilación natural hay que considerar el uso de medios mecánicos de extracción del aire.

• Toda estación de cloración debe contar con una balanza para el control del cloro existente en los cilindros.

Seguridad

Toda estación de cloración deberá contar con equipos de seguridad personal para fugas de cloro gas. Estos podrán ser máscaras antigás o sistemas de aire comprimido.

Los equipos de protección deberán estar ubicados fuera de la caseta de cloración, pero muy cercanos a ella.