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Este artículo trata sobre tanques de sedimentación de hormigón y metal, incluida la eliminación mecanizada continua de sólidos. Para obtener una descripción de estanques de sedimentación más simples sin maquinaria de remoción de sólidos, consulte Depósito de sedimentación .

Los clarificadores son tanques de sedimentación construidos con medios mecánicos para la remoción continua de sólidos depositados por sedimentación . [1] Un clarificador se usa generalmente para remover partículas sólidas o sólidos suspendidos del líquido para clarificación y / o espesamiento. Las impurezas concentradas que se descargan del fondo del tanque se conocen como lodos, mientras que las partículas que flotan en la superficie del líquido se denominan escoria.

Tres clarificadores de aguas residuales / aguas residuales en la planta de tratamiento de aguas residuales de ʻAikahi en Hawai. Parecen tener una cubierta flotante para reducir el olor porque la planta está muy cerca de una zona residencial.
Clarificador circular con skimmer de superficie visible en la parte inferior derecha. A medida que el skimmer gira lentamente alrededor del clarificador, el material flotante desnatado se introduce en la trampa visible sobre el recinto cercado en la parte inferior izquierda.

Aplicaciones [ editar ]

Pretratamiento [ editar ]

Antes de que el agua ingrese al clarificador, se pueden agregar reactivos de coagulación y floculación , como polielectrolitos y sulfato férrico , [2] . Estos reactivos hacen que las partículas finamente suspendidas se agrupen y formen partículas más grandes y densas, llamadas flóculos, que se depositan de manera más rápida y estable. Esto permite que la separación de los sólidos en el clarificador se produzca de manera más eficiente y sencilla; ayudando en la conservación de la energía. [2] Aislar primero los componentes de las partículas mediante estos procesos puede reducir el volumen de los procesos de tratamiento de agua posteriores , como la filtración.

Tratamiento de agua potable [ editar ]

El agua que se purifica para el consumo humano, se trata con reactivos de floculación, luego se envía al clarificador donde ocurre la remoción del coagulado floculado produciendo agua clarificada. El clarificador funciona permitiendo que las partículas más pesadas y grandes se asienten en el fondo del clarificador. Luego, las partículas forman una capa inferior de lodo que requiere una eliminación y eliminación periódicas. Luego, el agua clarificada pasa por varios pasos más antes de enviarse para su almacenamiento y uso. [2]

Tratamiento de aguas residuales [ editar ]

Los tanques de sedimentación se han utilizado para tratar aguas residuales durante milenios. [3]

El tratamiento primario de las aguas residuales es la eliminación de sólidos flotantes y sedimentables mediante sedimentación. [4] Los clarificadores primarios reducen el contenido de sólidos en suspensión y contaminantes incrustados en esos sólidos en suspensión. [5] : 5–9 Debido a la gran cantidad de reactivo necesario para tratar las aguas residuales domésticas, generalmente no se utilizan la coagulación química preliminar y la floculación, y los sólidos suspendidos restantes se reducen en las siguientes etapas del sistema. Sin embargo, la coagulación y la floculación se pueden utilizar para construir una planta de tratamiento compacta (también denominada "planta de tratamiento de paquete") o para pulir aún más el agua tratada. [6]

Los tanques de sedimentación llamados clarificadores secundarios eliminan los flóculos de crecimiento biológico creados en algunos métodos de tratamiento secundario, incluidos los lodos activados , los filtros percoladores y los contactores biológicos giratorios . [5] : 13

Minería [ editar ]

Los métodos utilizados para tratar los sólidos en suspensión en las aguas residuales de la minería incluyen la sedimentación y la clarificación y filtración de la capa de flóculos. [7] Rio Tinto Minerals utiliza la sedimentación para refinar el mineral crudo en boratos refinados. Después de disolver el mineral, la solución saturada de borato se bombea a un tanque de sedimentación grande. Los boratos flotan sobre el licor mientras que la roca y la arcilla se asientan en el fondo. [8]

Tecnología [ editar ]

Tanques de sedimentación rectangulares con estructura de vertedero de efluentes visible sobre la superficie del fluido.
Tanque de sedimentación circular drenado que muestra deflectores de entrada central a la derecha con raspador de sólidos y brazos desnatadores visibles debajo del puente giratorio.

Aunque la sedimentación puede ocurrir en tanques de otras formas, la remoción de sólidos acumulados es más fácil con cintas transportadoras en tanques rectangulares o con raspadores que giran alrededor del eje central de tanques circulares. [9] Los dispositivos mecánicos de eliminación de sólidos se mueven tan lentamente como sea posible para minimizar la resuspensión de los sólidos sedimentados. Los tanques están dimensionados para darle al agua un tiempo de residencia óptimo dentro del tanque. La economía favorece el uso de tanques pequeños; pero si el caudal a través del tanque es demasiado alto, la mayoría de las partículas no tendrán tiempo suficiente para asentarse y serán transportadas con el agua tratada. Se presta mucha atención a reducir las velocidades de entrada y salida de agua para minimizar la turbulencia y promover un asentamiento efectivo en todo el volumen disponible del tanque. Deflectoresse utilizan para evitar que las velocidades del fluido en la entrada del tanque se extiendan al tanque; y los vertederos de desbordamiento se utilizan para distribuir uniformemente el flujo del líquido que sale del tanque sobre un área amplia de la superficie para minimizar la resuspensión de las partículas que se asientan. [10]

Colonos del tubo [ editar ]

Artículo principal: clarificador de láminas

Los sedimentadores de tubo se utilizan comúnmente en clarificadores rectangulares para aumentar la capacidad de sedimentación al reducir la distancia vertical que debe viajar una partícula en suspensión. Los decantadores de tubos de alta eficiencia utilizan una pila de tubos paralelos, rectángulos o piezas planas separadas por unas pocas pulgadas (varios centímetros) e inclinadas hacia arriba en la dirección del flujo. Esta estructura crea una gran cantidad de vías de flujo paralelas estrechas que fomentan el flujo laminar uniforme según el modelo de la ley de Stokes . [11] Estas estructuras funcionan de dos formas:

  1. Proporcionan un área de superficie muy grande sobre la cual las partículas pueden caer y estabilizarse.
  2. Debido a que el flujo se acelera temporalmente entre las placas y luego se ralentiza inmediatamente, esto ayuda a agregar partículas muy finas que pueden asentarse cuando el flujo sale de las placas.

Las estructuras inclinadas entre 45 ° y 60 ° pueden permitir el drenaje por gravedad de los sólidos acumulados, pero los ángulos de inclinación menos profundos generalmente requieren un drenaje y limpieza periódicos. Los decantadores de tubo pueden permitir el uso de un clarificador más pequeño y pueden permitir que las partículas más finas se separen con tiempos de residencia inferiores a 10 minutos. [11] Normalmente, estas estructuras se utilizan para aguas difíciles de tratar, especialmente aquellas que contienen materiales coloidales .

Los sedimentadores de tubo capturan las partículas finas permitiendo que las partículas más grandes viajen al fondo del clarificador de una forma más uniforme. Las partículas finas luego se acumulan en una masa más grande que luego se desliza por los canales del tubo. La reducción de sólidos presentes en el flujo de salida permite una reducción en la huella del clarificador al diseñar. Los tubos hechos de plástico PVC tienen un costo menor en las mejoras en el diseño del clarificador y pueden llevar a un aumento de la tasa de operación de 2 a 4 veces. [12] [13]

Operación [ editar ]

Para mantener y promover el procesamiento adecuado de un clarificador, es importante eliminar primero cualquier componente corrosivo, reactivo y polimerizable, o cualquier material que pueda ensuciar la corriente de salida del agua para evitar reacciones secundarias no deseadas, cambios en el producto o causar daños a cualquiera de los equipos de tratamiento de agua. Esto se realiza mediante inspecciones de rutina y la limpieza frecuente de las zonas inactivas y las áreas de entrada y salida del clarificador para determinar la extensión de la acumulación de sedimentos y limpiar y eliminar cualquier socavación, basura, malezas o escombros que puedan haberse acumulado. tiempo extraordinario. [14]

El agua que se introduce en el clarificador debe controlarse para reducir la velocidad del flujo de entrada. Reducir la velocidad maximiza el tiempo de retención hidráulica dentro del clarificador para la sedimentación y ayuda a evitar turbulencias y mezclas excesivas; promoviendo así el asentamiento efectivo de las partículas suspendidas. Para desalentar aún más la mezcla abierta dentro del clarificador y aumentar el tiempo de retención permitido para que las partículas se asienten, el flujo de entrada también debe distribuirse uniformemente a lo largo de toda la sección transversal de la zona de sedimentación dentro del clarificador, donde el volumen se mantiene al 37,7 por ciento. capacidad.

El lodo formado a partir de las partículas sedimentadas en el fondo de cada clarificador, si se deja durante un período prolongado de tiempo, puede volverse pegajoso y viscoso, causando dificultades en su eliminación. Esta formación de lodos, promueve condiciones anaeróbicas y un ambiente saludable para el crecimiento de bacterias. Esto puede provocar la resuspensión de partículas por los gases y la liberación de nutrientes disueltos por todo el agua fluida, reduciendo la eficacia del clarificador. Los problemas y problemas de salud importantes también pueden ocurrir más adelante en el sistema de purificación de agua u obstaculizar la salud de los peces que se encuentran aguas abajo del clarificador.

Nuevo desarrollo [ editar ]

Se han realizado mejoras y modificaciones para mejorar el rendimiento del clarificador en función de las limitaciones de la sustancia que se somete a la separación.

La adición de floculantes es común para ayudar a la separación en clarificadores, pero la diferencia de densidad del concentrado de floculante puede causar que el agua tratada tenga una concentración excesiva de floculante. Se puede mejorar la concentración uniforme de floculante y reducir la dosis de floculante mediante la instalación de una pared difusa intermedia perpendicular al flujo en el clarificador. [15]

Las dos fuerzas dominantes que actúan sobre las partículas sólidas en los clarificadores son la gravedad y las interacciones entre partículas. El flujo desproporcionado puede provocar inestabilidad turbulenta e hidráulica y un posible cortocircuito del flujo. La instalación de paredes deflectoras perforadas en clarificadores modernos promueve un flujo uniforme a través del lavabo. Los clarificadores rectangulares se utilizan comúnmente por su alta eficiencia y bajo costo de funcionamiento. Se realizaron mejoras en estos clarificadores para estabilizar el flujo mediante el alargamiento y el estrechamiento del tanque.

Ver también [ editar ]

  • Separador de agua y aceite API
  • Flotación por aire disuelto
  • Lista de tecnologías de tratamiento de aguas residuales
  • Solidos totalmente suspendidos
  • Tratamiento de aguas residuales

Referencias [ editar ]

  1. ^ Martillo, Mark J. Tecnología de aguas y aguas residuales. John Wiley & Sons (1975) ISBN  0-471-34726-4 , págs. 223-225.
  2. ↑ a b c Brentwood Industries, Inc. (2013). "Sistemas de asentamiento de tubos para clarificación". Archivado el 29 de octubre de 2013 en Wayback Machine. Consultado el 14 de octubre de 2013.
  3. ^ Chatzakis, MK, Lyrintzis, AG, Mara, DD y Angelakis, AN (2006). "Tanques de sedimentación a través de las edades". Actas del 1er Simposio internacional de la IWA sobre tecnologías del agua y las aguas residuales en civilizaciones antiguas, Iraklio, Grecia, 28-30 de octubre de 2006, págs. 757–762.
  4. ^ Acero, EW & McGhee, Terence J. Abastecimiento de agua y alcantarillado. (5ª ed.) McGraw-Hill (1979). ISBN 0-07-060929-2 , págs. 469–475 
  5. ^ a b Primer para sistemas de tratamiento de aguas residuales municipales (informe). Washington, DC: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). 2004. EPA 832-R-04-001.
  6. ^ Plantas de paquete (PDF) (Informe). Hoja de datos sobre tecnología de aguas residuales. EPA. 2000. EPA 832-F-00-016.
  7. ^ Gorshkov, VA, Kharionovsky AA, "Principales métodos y técnicas de tratamiento de agua de mina en los Estados Unidos", International Journal of Mine Water, 4 (1983), España. págs. 27-34.
  8. ^ Minerales de Rio Tinto. "Minería y refinación de boratos". Consultado el 13 de octubre de 2013.
  9. ^ Metcalf y Eddy. Ingeniería de aguas residuales McGraw-Hill (1972). págs. 449–453.
  10. ^ Weber, págs. 128-131.
  11. ↑ a b Weber, pág. 130.
  12. ^ SBS Enviro Concepts (2008). "Colonos del tubo". Archivado el 29de octubre de 2013en Wayback Machine. Consultado el 14 de octubre de 2013.
  13. ^ Foroozan, L. (2001). "Diseño de análisis hidrológico y control de flujo / BMP". Archivado el 3 de marzo de 2011 en el Wayback Machine Stormwater Management Manual for Western Washington, vol. III. Departamento de Ecología del Estado de Washington. Publicación 9913. p. 93. Consultado el 14 de octubre de 2013.
  14. ^ Centro de acuicultura regional occidental, Universidad de Washington. Seattle, WA (2001). "Diseño de Cuenca de Asentamiento". Publicación del WRAC No. 106.
  15. ^ Zytner, Richard G. "Separación de sólidos". Escuela de Ingeniería, Universidad de Guelph, Ontario, Canadá. Consultado el 14 de octubre de 2013.

Bibliografía [ editar ]

  • Weber, Walter J., Jr. Procesos fisicoquímicos para el control de la calidad del agua. John Wiley e hijos (1972). ISBN 0-471-92435-0