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2 DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION ÍNDICE 1. INTRODUCCION 2 2. TRATAMIENTO PRIMARIO O FISICO - QUÍMICO DECANTACIÓN PRIMARIA Tipos de Decantadores Parámetros de diseño Fangos Producidos Explotación Aplicabilidad FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO Tipos de Flotadores Parámetros de diseño Fangos Producidos Explotación Aplicabilidad PRODUCTOS QUÍMICOS COAGULANTE FLOCULANTE 7 4. TRATAMIENTO DE FANGO BOMBEO DEL FANGO EN EL DECANTADOR BOMBEO DEL FANGO EN EL FLOTADOR 8

3 DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION INTRODUCCION En este documento se pretende entender el funcionamiento básico de los flotadores y decantadores con el mismo objetivo para ambos equipos, es decir entender la mecánica que utiliza cada sistema en la reducción de los sólidos en suspensión contenidos en el agua y poder alcanzar un criterio de elección dependiendo de las necesidades en la industria. El tratamiento de agua está tan extendido y tan variado, que nos centraremos en lo que se entiende por TRATAMIENTO PRIMARIO ya que entendemos que es un parámetro lo suficiente mente importante para que en su caso el lector pueda extrapolar sus conclusiones al tratamiento que le interese. 2. TRATAMIENTO PRIMARIO O FISICO - QUÍMICO Uno de los pasos más importantes en los procesos convencionales de depuración de aguas residuales es la eliminación de sólidos en suspensión y partículas coloidales que se mantienen de forma estable en el agua. Esto se consigue en los tratamientos primarios. Si este proceso lo potenciamos con reactivos hablamos de tratamiento fisico-químico. Dentro de estos SS pueden distinguirse: - Sólidos Sedimentales. Son los que sedimentan al dejar el Agua Residual en condiciones de reposo durante una hora. - Sólidos Flotantes. Son los que flotan de forma natural al dejar el Agua Residual en reposo durante una hora. - Solidos Coloidales. Son los que tienen un tamaño de 0,001 y 10 micras no se aprecian a simple vista, pero constituyen la causa principal de la turbiedad. Debido a la gran estabilidad en el agua, resulta imposible separarlos por decantación, flotación o filtración. Esta estabilidad se debe a que poseen cargas superficiales electrostáticas del mismo signo, generalmente negativas, que generan fuerzas de repulsión entre ellas y les impide aglomerarse para sedimentar o flotar. Como en general parte de los sólidos en suspensión están constituidas por materia orgánica una consecuencia atribuible al Tratamiento Primario es la reducción de la DBO y de la DQO El grado de reducción de estos indices de contaminación depende del proceso utilizado y las características del Agua Residual.

4 DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION Aunque Existen múltiples procesos que se pueden considerar dentro del tratamiento primario los principales se pueden clasificar según: - Separación Sólido Líquido. - Sedimentación, tambien llamada decantación Primaria. - Flotación. - Proceso mixto, Decantación Flotación 2.1. DECANTACIÓN PRIMARIA El Objetivo de la decantación Primaria es la reducción de los SS bajo la exclusiva acción de la gravedad. Por tanto solo se puede pretender la eliminación de los sólidos sedimentables y las materias flotantes. En la decantación primaria, las partículas tienen ciertas características que producen la floculación durante la sedimentación. Así, al chocar una partícula con otra, ambas se unen formando una nueva partícula de mayor tamaño, aumentando su velocidad de sedimentación Tipos de Decantadores. Existen múltiples de decantadores reales, pero refiriéndonos solo a su tipología física destacan: - Decantador circular - Decantador Rectangular o de planta cuadrada Parámetros de diseño. A- Velocidad Ascensional o Carga superficial. Es el caudal del fluido dividido por la superficie del deposito de decantación. Este será el único parámetro de sedimentación de las partículas discretas. B - Tiempo de retención. Es el volumen del deposito dividido por el caudal. C - Además de estos parámetros, hay que tener en cuenta las características del agua Residual. En la decantación los factores básicos son la concentración de los SS y las características floculantes de los mismos. El rendimiento de reducción, aumenta al aumentar la concentración de los S.S Fangos Producidos. La concentración del fango decantado suele estar entorno al 1% y en las mejores ocasiones del 1,5 % El fango flotado está formado por grasas y espumas de poca concentración Explotación Dentro de los problemas propios de la explotación, el principal consiste en la temporización de la purga de fangos. Con éste se regula la extracción del

5 DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION fango. Si el Caudal de purga es excesivo, la concentración de fangos resultará muy baja, perjudicando al posterior tratamiento de fango. Si el Caudal es pequeño, los fangos se van acumulando en el decantador, lo que puede suponer una disminución del rendimiento y la entrada de los fangos en fase de anaerobiosis con la consiguiente posibilidad de malos olores y flotación de fangos decantados. Parecidas consecuencias pueden suponer la adopción de excesivos intervalos de tiempo entre purgas Aplicabilidad. La utilidad de la decantación primaria viene condicionada fundamentalmente por dos factores: - Conseguir el mayor grado de depuración. Salida de agua Clarificada. - Tipo de tratamiento de fangos adoptado en la depuración. Salida del fango FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO. La flotación por aire disuelto además de eliminar materia sólida y/o líquidas de densidad inferior a la del agua, es capaz de eliminar sólidas de densidad superior. Todo flotador dispone ademas de una purga de decantados, a través de la cual se eliminan las partículas pesadas. El Proceso FAD (Flotación por Aire Disuelto) consiste en la creación de microburbujas de aire en el seno del Agua Residual, las cuales se unen a las particulas a eliminar formando agregados capaces de flotar por tener una densidad inferior a la del agua. Por tanto, se puede decir que el objetivo de este proceso en el tratamiento primario es doble, reducción de materias flotantes y reducción de SS. La Creación de microburbujas en el proceso se realiza a través de los siguientes pasos. - Presurización de un flujo de agua. - Disolución de aire en dicho flujo sobresaturándolo. - Despresurización a presión atmosférica, con lo que el exceso disuelto por encima del de saturación se libera en forma de microburbujas Tipos de Flotadores Al igual que los Decantadores por su forma pueden ser: - Flotador Circular - Flotador rectangular. Por proceso, estos pueden ser: - FAD T : se sobresatura el caudal total. - FAD P: se sobresatura parte de del caudal

6 DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION FAD R: Se sobresatura agua del efluente, recirculandola a la alimentación. Cada uno de los procesos tiene sus ventajas e inconvenientes. FAD T- El saturador está ubicado a la entrada del flotador, y es alimentado con el total del A.R. perdiendo parte de eficacia en la saturación del fluido y exigiendo un mantenimiento importante de los equipos. FAD P Toma parte del agua sucia presurizandola, por lo que el mantenimiento de los equipos es menos importante ya que el equipo de presurización es de menor tamaño y en consecuencia de menor coste. FAD R Utiliza un flujo de agua Clarificada, con lo que optimiza el diseño y el mantenimiento del sistema de presurización siendo el coste de mantenimiento mínimo. Por otro lado, al sumar el caudal de alimentación con el de presurización se diluye la concentración a la entrada del flotador, aumenta el caudal de alimentación a tratar y en consecuencia el tamaño del flotador Parámetros de diseño. - Velocidad Ascensional o Carga superficial. Es el caudal del fluido dividido por la superficie de del Flotador. - Tasa de Presurización: Es el porcentaje de flujo presurizado respecto al caudal de agua bruta. A su vez, el caudal presurizado es función de los S.S - A diferencia del decantador, las características floculantes naturales del A.R no es un factor determinante. Ya que la separación de los sólidos suspendidos en el agua bruta depende sobre todo de la tensión superficial de la microburbuja y de la capacidad de ascensional Fangos Producidos. El fango que se sitúa flotando sobre un lecho húmedo se denomina tambien nata. Sobre esta nata actúa la fuerza del aire liberado del seno del fluido, provocando un efecto de sustentación que ayuda a que el fango escurra parte del agua contenida, esto sumado a que se encuentra en contacto con el aire nos da como resultado unas concentraciones del 3 al 12% Explotación La extracción del fango se realiza de forma mecánica, de manera que el deslizamiento de la nata en el interior de los recogedores en ocasiones suele ser dificultosa. Existen varios métodos para retirar el fango flotado. - En contínuo: El regogedor retira sin parar, a una velocidad regulada la nata suspendida sobre la superficie. (3 4%) - Por temporización: Cada cierto tiempo el recogedor barre la superficie del flotador eliminando casi la totalidad del fango que se haya en la superficie. (4 6%)

7 DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION Por nivel de fango: Se consigna un espesor de fango para efectuar el recogido de la nata.(6 12%) En el flotador no se produce la anaerobiosis y en consecuencia los malos olores Aplicabilidad. - En el caso de incidencia importante de vertidos industriales no tratados (Refinerías, papeleras, pinturas, conservas de carnes, laminación,...) - Cuando el vertido se realiza al mar puede llegar a cumplir las limitaciones del vertido sin necesidad de tratamiento biológico. - Dada su gran versatilidad, puede ser muy util en los casos de grandes variaciones de vertido según temporadas. - El espesamiento del exceso de fangos activos del tratamiento Biológico puede obviarse realizándose en el mismo FAD. 3. PRODUCTOS QUÍMICOS. El tratamiento físico químico, compuesto por una fase de coagulación, otra de floculación, tiene como objetivo la alteración del estado físico de estas sustancias mediante la adición de productos químicos para convertirlas en partículas capaces de ser separadas por sedimentación o flotación. Concretamente consiste en adicionar compuestos para neutralizar la carga del coloide y romper su estabilidad. En el primer paso, la coagulación, se desestabilizan los coloides por neutralización de sus cargas, dando lugar a la formación de partículas de mayor tamaño. Posteriormente, en la floculación, se unen los coágulos para aumentar su volumen Coagulante El proceso de coagulación se basa en añadir al agua un electrolito, llamado coagulante, el cual es habitualmente una sal de hierro o aluminio. Su forma de actuación es la liberación de iones positivos capaces de atraer a las partículas coloidales y neutralizar su carga o, mediante la formación de productos de baja solubilidad que precipitan arrastrando los coloides. La optimización del proceso de coagulación depende de tres factores determinantes; ph, agitación y tipo de coagulante. EL ph es un factor crítico en el proceso de coagulación. Para cada electrolito existe un margen de trabajo, fuera del cual se desaprovecha el producto y disminuye el rendimiento del proceso. Para la corrección de los márgenes de trabajo, es posible la adición

8 DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION de coadyuvantes, como por ejemplo cal viva o apagada, carbonato sódico, sosa caústica o ácidos minerales. Por otro lado, la agitación de la mezcla permitirá una distribución homogénea de los reactivos antes de que comience a formarse el coágulo. Teniendo en cuenta que el tiempo de coagulación es muy corto, esta mezcla debe realizarse en el menor tiempo posible mediante la aplicación de agitación mecánica Floculante La floculación, pretende unificar los coágulos formados en grandes partículas. Para ello, se introduce un agente floculante y se somete el agua a tratar a una agitación muy lenta, que asegure la mezcla de los reactivos a la vez que no rompe los flóculos formados. Los floculantes empleados pueden ser minerales, como por ejemplo, la sílice activada, u orgánicos, caracterizados ambos por ser macromoléculas de cadena larga y alto peso molecular. Los de origen sintético se obtienen a partir de monómeros simples sintéticos y, los naturales, de menor eficacia, se obtienen a partir de extractos de algas, almidones y derivados de la celulosa. Los más empleados son los minerales, también denominados polielectrolitos por sus cargas eléctricas. Según su naturaleza serán no iónicos, aniónicos o catiónicos y su elección dependerá siempre de ensayos de laboratorio. Los floculantes minerales actúan de forma similar a los coagulantes; rebajando la carga de las partículas para desestabilizarlas y unirlas, o mediante la formación de puentes entre las partículas para crear un gran polímero que decanta por aumento de densidad. Todo este proceso se estimula por una correcta floculación, una agitación lenta y temperaturas ambientales medias o altas. En la práctica, estos procesos se realizan habitualmente en cámaras separadas. La adición de coagulantes se efectúa en un mezclador rápido o coagulador dotado de hélice o turbina con unos tiempos de retención de 20 segundos a 5 minutos. La floculación puede tener lugar en un floculador provisto de un sistema de agitación lenta o en el interior de un decantador, en el que, finalmente, se recogen en su fondo troncocónico los fangos decantados mediante un sistema de rasquetas y bomba de fangos. El agua clarificada se elimina por la parte superior del decantador y se conduce al siguiente paso en su depuración; el tratamiento secundario o biológico. Para pequeñas depuradoras, existe la posibilidad de realizar todo el proceso en un mismo decantador separado anularmente en tres zonas,

9 DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION además de contar con un sistema de recirculación de fangos para mejorar el crecimiento de las partículas y facilitar su sedimentación. En la actualidad la práctica totalidad de las depuradoras de aguas residuales emplean estos sistemas de tratamiento, existiendo una serie de diseños de cámaras de mezcla y decantadores bastante estandarizados, Las mayores diferencias entre equipos se encuentran entre los compactos, que realizan todas las funciones en una misma cámara y, en los tratamientos de aguas más específicas, como por ejemplo, las aguas residuales industriales. 4. TRATAMIENTO DE FANGO Un fango primario bien espesado contendrá de 4% a 8% de sólidos secos. Las condiciones que puedan afectar a la concentración de los fangos son la densidad especifica, el tamaño y forma de la partícula, y la temperatura Bombeo del fango en el decantador. El fango acumulado en el fondo del Decantador hay que quitarlo con frecuencia, y esto se hace en la mayoría de los casos por medio de bombas u otro sistema de limpieza mecanizada. Los tanques de limpieza mecanizada no necesitan ponerse fuera de servicio para su limpieza. En los decantadores primarios se pueden desarrollar rápidamente condiciones sépticas si el fango no se extrae a intervalos regulares. El intervalo más adecuado depende de muchas circunstancias y puede variar desde 30 minutos a 8 horas, y en algunos casos hasta incluso 24 horas. La experiencia será la que dicte la frecuencia de extracción más apropiada. La septicidad de los fangos se puede reconocer cuando la gasificación de los fangos hace que floten en la superficie del agua grandes aglomeraciones de ellos. El fango séptico es generalmente maloliente y ácido. Si es posible, hay que eliminar el exceso de agua de los lodos a causa de sus efectos sobre el volumen de fango bombeado y sobre la operación del digestor. Los caudales de extracción deben ser bajos, con objeto de impedir la salida de demasiada agua con el fango. Si las muestras dan un fango de poca densidad hay que detener el bombeo en la mayoría de las ocasiones, tras el decantador hay que colocar un espesador de fangos, para aumentar la concentración deseada Bombeo del fango en el Flotador. El fango flotado de alta concentración suspendido sobre el lecho de agua y a cierta altura es extraído de forma mecánica y luego por gravedad. El fango decantado se extrae a través de válvula de deformación elástica temporizada.

10 DIFERENCIA ENTRE FLOTACIÓN Y DECANTACION DECANTADOR FLOTADOR Tiempo de Retención V/Q Rendimiento Concentración de Fangos Producidos Volumen de fango producido. Para 1000 ppm a la entrada Entre 1 y 1,5 horas Entre 4 y 10 minutos Depende de los Sólidos. Depende de la tasa de A mayor S.S mejor rendimiento Presurización Entre 1 y 1,5 %. Para el deshidratado de los fangos, es necesario un espesamiento de estos. su posterior deshidratado. 6,6 % del caudal de alimentación Consumo energético moderado para el trasegado del fango Mayor del 8%. En la mayoria de los casos no es necesario un espesamiento de los fangos para 1,25 % del caudal de alimentación Consumo energético bajo para el trasegado del fango. Tiempo de Purga Muy variable y discontinúa Extracción continua y constante Exceso de fango en el clarificador Clarificación Reduce el rendimiento del Decantador Hay que reajustar los tiempos de purga Peligro anaerobiosis. Mal olor y flotados indeseados. A mayor cantidad de fango acumulado en el decantador, menor es el tiempo de estancia del fluido. Existe el fenómeno de BULKING. Algas filamentosas que impiden la decantación. Aumenta el caudal de extracción. El exceso de fango flotado aumenta el rendimiento de la microburbuja. No existe anaerobiosis. No le afecta el fenómeno de BULKING. Superficie del 1.25 m3/m2 x h 7 m3/m2 x h clarificador Altura del clarificador Mas de 2,5 metros Menos de 1 metro Superficie del clarificador por 100 m3 de alimentación Volumen del clarificador 80 x 2.5 metros = 200 m3 POTENCIA INSTALADA Menor en el Decantador COSUMO PRODUCTO Menor en el Decantador QUIMICO SUPERFICIE DE Mayor en el Decantador TERRENO OCUPADO TRANSPORTE DE LA CASI NULA INSTALACION 80 m3 14 m3 + la recirculación 20% ~ 17 m3 17 x 1 metro = 17 m3 Mayor en el Flotador Mayor en el Flotador 4 veces menor en el Flotador Se puede reubicar

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