El documento describe las principales etapas y operaciones físicas involucradas en el tratamiento de aguas residuales, incluyendo pre-tratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento avanzado. Entre las operaciones físicas se encuentran desbaste, homogenización, mezclado, sedimentación, flotación y filtración.

1. AGUAS RESIDUALES MANEJO FISICO PROF. FRANCISCO GUEVARA

2. ETAPAS DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

3. Pre-tratamiento: Incluye operaciones como desbaste. Tratamiento primario: Sedimentación, Filtración. Tratamiento secundario: Tratamientos biológicos como lodos activados, lagunas de oxidación, reactores de lecho fijo. ETAPAS DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

4. Estos tratamientos se dividen en operaciones físicas, químicas y biológicas: Operaciones Físicas: Predomina la acción de fuerzas físicas, (desbaste, mezclado, sedimentación, flotación, filtración). Operaciones Químicas: La eliminación se consigue con la adición de productos químicos (adsorción, desinfección, floculacion). Procesos Biológicos: La eliminación se lleva por medios biológicos. ETAPAS DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

5. TRATAMIENTOS PRIMARIOS RIL TRAT. PRIMARIO TRAT. SECUNDARIO PRE-TRATAMIENTO TRAT. AVANZADO AGUA TRAT. Sólidos de gran tamaño, arenas Sólidos suspendidos, grasas, etc. Biomasa NN Tratamientos Físicos Tratamientos Físicos y/o Químicos Tratamientos Biológicos Tratamientos Físicos, Químicos, Biológicos

6. OPERACIONES FISICAS EN EL MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FISICAS: Los cambios se realizan mediante la aplicación de una fuerza física Sedimentación Desbaste Homogenización de caudales Mezclado Flotación Filtración

7. El primer paso en el tratamiento del agua residual consiste en la separación de los sólidos gruesos. El procedimiento mas corriente consiste en hacer pasar el agua residual a través de rejas o tamices. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES DESBASTE

8. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES DESBASTE El equipo consiste en una rejilla es un dispositivo con aberturas generalmente de tamaño uniforme, utilizado para retener los sólidos de cierto tamaño que arrastra el agua residual. TIPOS - Rejas: Pueden ser alambres, varillas, o barras paralelas y las aberturas pueden ser de cualquier forma. (Protegen los equipos como bombas entre otras de posibles daños) - Tamices : Los mas usados son del tipo de tambor o circular-(Separación de elementos por granulometría ) (TAMICES DE MALLA FINA). Son menos usados.

9. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES DESBASTE

10. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES HOMOGENIZACION DE CAUDALES Operación física necesaria para mejorar la eficiencia de los procesos para el tratamiento de las aguas residuales consiguiendo un caudal constante, amortiguando los caudales de gran tamaño y convirtiendo el flujo en turbulento en flujo laminar. APORTE - Mejora la tratabilidad del agua - Mejora en tratamiento biológico - Mejora en el proceso de sedimentación - Mejora el rendimiento de los filtros

11. Equipos: El equipo a utilizar consta de un tanque llamado tanque de homogeneización que pueden ser metálicos y que generalmente deben disponer de sistemas de aireación y de mezclado para prevenir la disposición de sólidos en el mismo MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES HOMOGENIZACION DE CAUDALES

12. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES HOMOGENIZACION DE CAUDALES

13. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES MEZCLADO Operación unitaria utilizada con la finalidad de estimular las superficie de contacto o incorporar un producto determinado o sustancia como parte de un proceso determinado en el tratamiento de una agua residual. EQUIPOS A UTILIZAR - Mezcladores Neumático - Mezcladores Mecánicos - Bombeo

14. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES MEZCLADO

15. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES SEDIMENTACION Consiste en la separación, por acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua. Se utiliza para: - Eliminación de arenas - Eliminación de materia en suspensión:  En aguas residuales y para potabilización  Flóculo biológico en los decantadores secunda- rios de los procesos de lodos activados  Flóculos químicos cuando se emplea coagulación - Concentración de los sólidos en los espesadores de lodos

16. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES SEDIMENTACION Zona de agua clarificada Zona de sedimentación discreta (Tipo 1) Zona de sedimentación floculenta (Tipo 2) Zona de sedimentación retardada (Tipo 3) Zona de compresión (Tipo 4) Probeta TIEMPO Profundidad

17. SEDIMENTECION DE PARTICULAS DISCRETAS (TIPO 1) Puede analizarse mediante las leyes de Newton y Stokes. La ley de Newton proporciona la velocidad final de una partícula, al igualar el peso efectivo de la partícula con la resistencia por rozamiento (o fuerza de arrastre). Peso efectivo : Fuerza gravitatoria = (  S -  ) g V  S = densidad de la partícula; g = aceleración de gravedad  = densidad del fluido; V = volumen de la partícula Fuerza de arrastre: Fuerza de arrastre por fricción = C D A  v 2 / 2 C D = coeficiente de arrastre; v = velocidad de la partícula A = área transversal al flujo

18. SEDIMENTECION DE PARTICULAS DISCRETAS (TIPO 1) La velocidad final de sedimentación (v c ), en el caso de considerar partículas esféricas es: donde d es el diámetro de la partícula. El coeficiente de arrastre. C D , es función del número de Reynolds (Re). Para el caso de partículas esféricas con valores de Re inferiores a 0.3, se tiene:

19. SEDIMENTACION FLOCULENTA TIPO 2 Las partículas comienzan a agregarse  floculación  la masa de partículas va aumentando  se deposita a mayor velocidad. La medida en que se desarrolle el fenómeno depende tanto de las propiedades de las partículas como de las características físicas del estanque. La posibilidad de contacto entre las diferentes partículas es función de: - Profundidad del estanque - Gradiente de velocidad del sistema - Concentración de las partículas - Tamaños de las partículas

20. Debido a la alta concentración de partículas, el líquido tiende a ascender por los intersticios existentes entre ellas, por lo tanto, las partículas que entran en contacto tienden a sedimentar en zonas o capas. Esto es lo que se conoce con el nombre de sedi- mentación retardada. La velocidad de sedimen- tación en esta zona es función de la concentra- ción de sólidos y de sus características. SEDIMENTACION ZONAL O RETARDADA TIPO 3 Zona de Sedimentación Retardada (Tipo 3) Tiempo Profundidad

21. SEDIMENTACION POR COMPRESION TIPO 4 El área necesaria para las instalaciones de sedimentación y espesado de lodos, se determina por medio de datos obtenidos en un ensayo de sedimentación simple (batch). Se deben considerar: - Sup. necesaria para la clarificación - Sup. necesaria para el espesado - Tasa de extracción del lodo La superficie necesaria para el espesado de lodos se determina por el método de Talmadge y Fitch.

22. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES SEDIMENTACION

23. Se utiliza para la separación de partículas sólidas o líquidas de una fase líquida. La separación se consigue introduciendo finas burbujas de gas, normalmente aire, en la fase líquida. Se utiliza principalmente para la eliminación de materia suspendida (grasas) y para la concentración de lodos biológicos. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FLOTACION

24. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FLOTACION Existen tres métodos para la inducción de la formación de la burbuja: 1. Inyección de aire en el liquido sometido a presión y posterior liberación de la presión a que esta sometido el liquido (flotación por aire disuelto). 2. Aireación a presión atmosférica ( flotación por aireación ). 3. Saturación con aire a la presión atmosférica, seguido de la aplicación de vacío al líquido ( flotación por vacío ).

25. En estos sistemas, el aire se disuelve en el agua residual a una presión de varias atmósferas, para luego liberar presión hasta alcanzar la atmosférica. Las principales aplicaciones de flotación por aire disuelto se centran en el tratamiento de residuos industriales con un alto contenido de grasas y en el espesamiento de lodos. FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO

26. FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO

27. Las burbujas de aire se introducen directamente en la fase líquida por medio de difusores o turbinas sumergidas. La aireación directa por cortos períodos de tiempo no es efectiva para conseguir que los sólidos floten. FLOTACIÓN POR AIREACIÓN

28. Consiste en saturar de aire el agua residual, ya sea directamente en el tanque de aireación, o permitiendo que el aire penetre en el conducto de aspiración de una bomba. La arena y demás sólidos pesados, que se depositan en el fondo, se transportan hacia un cuenco central de lodos para su extracción por bombeo. FLOTACIÓN POR VACÍO

29. Generalmente se agregan compuestos químicos para facilitar el proceso de flotación, los que crean una superficie o una estructura que permite absorber o atrapar las burbujas de aire. Para agregar las partículas sólidas, de manera que se cree una estructura que facilite la absorción en las burbujas de aire se usa: -Sales de hierro -Sales de aluminio -Sílice activada ADICION DE COMPUESTOS QUIMICOS

30. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FILTRACION La filtración por arena o antracita consiste en la purificación del agua al atravesar un lecho compuesto por alguno de los materiales citados. La filtración es utilizada en los tratamientos de afino de las Estaciones de Tratamiento de Agua Potable , ya que la sedimentación, con coagulación o sin ella, normalmente no proporciona resultados satisfactorios.

31. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FILTRACION El diseño y la valoración de su eficacia debe basarse en: - La comprensión de las variables que controlan el proceso. - El conocimiento del o los mecanismos responsables de la eliminación de materia particulada. La operación completa del proceso de filtración, en general, consta de dos fases: filtración y lavado o regeneración (lavado a contracorriente).

32. CLASIFICACION DE LOS FILTROS Según el tipo de funcionamiento - Continuos - Semicontinuos Sentido de flujo durante la filtración - De flujo ascendente - De flujo descendente Tipo de medio filtrante y configuración del lecho - De una única capa - De doble capa - Multicapa

33. CLASIFICACION DE LOS FILTROS a. Filtro convencional, mo-nomedio, flujo descendente b. Filtro convencional, bi-medio, flujo descendente c. Filtro convencional, mo-nomedio, de lecho profundo, flujo descendente d. Filtro de lecho profundo y flujo ascendente

34. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FILTRACION Eliminación de la materia en suspensión en un filtro granular Por retención; Por sedimentación; Por intercepción; Por adhesión; Por floculación

35. MANEJO DE LAS AGUAS RESIDUALES FILTRACION