Tratamiento y circuito de agua. Clarificador industrial.

AMBIENTE Y ENERGIA
DAF 101
Version 3.0
John McKinnon
April 15, 2005

April 15, 2005 2
Introduccion
• Clarificadores de flotacion por aire
disuelto(DAF) son usados para
remover fibras,solidos,aceites,
grasas, y otros contaminantes del
agua.
• Clarificadores DAF se usan en
muchas industrias,
mineria,alimentos, tratamiento de
aguas y efluentes.

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Introduccion
• El principio que se usa en los
clarificadores DAF es hacer flotar
los solidos o liquidos adicionando y
pegando microburbujas de aire.
• Los liquidos y solidos flotados se
remueven de la superficie mientras
el agua clarificada se extrae por
abajo de la superficie del nivel del
tanque.

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Introduccion
• Como es un DAF?
• Hay varias configuraciones.
• Los mas comunes dentro de
Kimberly-Clark son:
– Tanques circulares pandos (e.j. Krofta,
KWI, Meri Deltapurge y Deltafloat,
Sulzer Purgomat), o
– Tanques Rectangulares(e.j., Poseidon
y otros).

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Krofta gran diametro(12-22 m)

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Krofta pequeno diametro (up to 11m)

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A - Unclarified Water Inlet D - Recycle Outlet
B - Floated Sludge Outlet E - Purge
C - Clarified Water Outlet F - Drain
krofta pequeno diametro(up to 11m)

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Krofta “Clone” en fabricacion

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Meri Deltapurge

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Meri Deltapurge

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Meri Deltafloat

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Meri Deltapurge

April 15, 2005 13
Meri Deltapurge

April 15, 2005 14
Sulzer Purgomat

April 15, 2005 15
DAF Rectangular General

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Poseidon PPM
Model E
Poseïpump®
Sludge Scraper
Heavy Sediment Traps
Inlet
air
Poseipack® System
Rotary thickeners

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Dos Poseidon PPMs

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Poseidon Saturn
Inlet

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Poseidon Saturn

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• Todos desempenan tres
funciones :
–Floculacion de solidos a remover.
–Crear microburbujas como fuerza
para lavantar los solidos y
clarificar el agua.
–Remover los solidos flotados.
Aspectos comunes a todos los DAFs

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Floculacion
de los solidos

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Floculacion of Solids
• Adicion de quimicos es necesaria
para aglomerar los solidos y
capturar los finos.
• Un unico quimico puede ser usado
cuando la demanda de carga es
baja.
• Adicion dual de quiicos es usual con
demandas de carga alta, como
ocurre con aguas de sistemas con
reciclado.

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• Sistema dual de polimeros se usa
tambien cuando las caracteristicas
del agua son altamente variables.
– Un exceso de coagulante se usa para
neutralizar cargas oscilantes y tornar
el sistema constantemente cationico.
– Los poilimeros floculantes anionicos
neutralizan el exceso de carga,
captura los finos y crea las cadenas de
grandes flocs.
Floculation de Solidos

April 15, 2005 24
• En sistemas simples se usa un unico
polimero floculante cationico.
• Sistema dual usa una combinacion de
coagulante organico y un floculante
polimerico.
• Tambien son usados coagulantes
inorganicos (e.j. alumbre, cloruro
ferrico, PAC, aluminato de sodio).
Floculacion de Solidos

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• Coagulacion es la desestabilizacion de
carga de los solidos coloidales
suspendidos.
– Solidos coloidales (arcillas, cargas,
pigmentos, etc.) son solidos muy pequenos
(< 1 micron) que llevan generalmente carga
negativa.
– Su carga mutua hace que se mantengan
separados evitando que se precipiten
expontaneamente.
• La carga del coagulante se usa para
neutralizar la carga superficial de los
solidos.

April 15, 2005 26
Neutralizacion de carga/ Destabilizacion Coloidal
Particulas
coloidales
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3Al+3
Al+3
Adicion de
Alumbre
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Al+3
Particulas
desestabilizadas
Al+3
Al+3

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• Floculation es la captura de finos y
particulas por una cadena de polimero,
formando flocs o agregados grandes.
• Floculantes polimericos aglomeran las
particulas de carga a travez del
mecanismo de “puentes” o “parches de
carga”
• Un agua residual bien floculada contiene
solidos firmemente unidos y la presencia
de agua clara entre los flocs.

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Mecanismo de puenteo
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+
+
+
Flocculant
Polymer

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Mecanismo parche de carga
Moleculas
de
polimero
Moleculas de polimero pegadas a solidos grandes.
Parche de polimero se juntan por atraccion de cargas.

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• El uso eficiente de quimicos
requiere una buena preparacion,
mezcla y control de dosificacion.
• Los coagulantes son liquidos que se
adicionan directamente a la succion
de la bomba de alimentacion al DAF
• Los flocculants deben ser bien
preparados usando un sistema de
mezcla que de un tiempo de
anejamiento antes de ser aplicado.

April 15, 2005 31
• Polimeros floculantes estan presentes
como granulos o particulas secas,
soluciones en agua o emulsiones en
agua aceite.
• El ingrediente activo (poliacrilamida)
puede ser el mismo quimico en cada
presentacion.
• Su uso depende del costo, disponibilidad
local, equipo de mezcla disponible y
preferencia de operacion.

April 15, 2005 32
• Polimero seco cuesta menos por libra de
polimero activo,pero son mas dificiles de
preparar que los de presentacion liquida
o emulcion.
– Mezcladores turbulentos se necesitan para asegurar la
completa humectacion de las particulas secas y evitar
formacion de öjos de pez”
– Ojos de pez son particulas en grumos humedas solo
en la superficie que causan natas flotantes y taponan
las bandas de las prensas deshidratadoras.
– Los polimeros secos se deben mantener lejos de
humedad hasta su uso y su reguero es dificil de
limpiar causando riesgo de seguridad por caida en
superficie resbalosa.

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Ojo de pezcado
Polimero
humedo en
la superficie
Nucleo de
Polimero seco
no activado.

April 15, 2005 34
• Polimeros en solucion y emulsion
son mas faciles de preparar
manteniendo su contenedor o
tanque con un mecanismo de
mezcla turbulenta.
• Costo por libra de componente
activo es mayor porque se paga por
agua transportada.
• Derrames son mas faciles de
limpiar.

April 15, 2005 35
Procedimiento operativo importante!
Polimero floculante debe ser
diluido/mezclado a una concentracion
maxima de 0.5 % en peso de polimero
seco.
- 0.5 % contenido de polimero activo, tener en
cuenta que las emulsiones y soluciones vienen
a ~40% concentracion de polimero activo.
• La dilucion a esta concentracion permite
a la polimero estirarse y exponer sus
sitios de carga activa a todo lo largo de
su longitud.

April 15, 2005 36
Procedimiento operativo
importante
• Mezclado y anejamiento debe ser al
minimo de una hora.
– Para permitir tambien que el polimero
dse desarrolle a su maximalongitud y
capacidad de carga.

April 15, 2005 37
• Sin embargo el polimero pierde su
efectividad despues de 12 horas.
– Soluciones viejas requieren mucho
mas cantidad dosificadamuch para
promover la floculacion.
– Los productores de polimeros
recomiendan evitar el uso de producto
con mas de 24 horas.

April 15, 2005 38
• El polimero ya preparado debe ser
diluido nuevamente a 0.05% - 0.1% en
peso en el punto de adicion al DAF.
• Porque es importante esta segunda
dilucion a 0.1 % en peso o menos???
– Mezcla mas efectiva con el agua.
– Floculacion mas efectiva de los solidos.
– Menos adicion de polimero y menos costo.

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0.5 % polimero en agua

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Floculation of Solidos
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Agua fresca
Rotametro
Static
Mixer
Dosificadora
Columna de
calibracionTanque
alimenta
cion
igual
tamano
al de
mezcla
Mezclador
Tanque mezcla con
una hora de
retencion (≤ 0.5%
en peso)
Polimero
a
manifold
(≤ 0.1
% en
peso)
Polimero
Agua fresca
Sistema basico
de preparacion
de polimero.

April 15, 2005 44
• Buena mezcla del polimero en la
alimentacion del DAF es esencial en un
buen tratamiento.
• El polimero necesita turbulencia para
mezclar y contactar los solidos.
• La floculacion toma algo de tiempo, hay
que encontrar el punto de injeccion
optimo por ensayo y error o simular los
tiempos en tuberia en una prueba de
jarras.

April 15, 2005 45
• Un probador de Jarras se usa para
evaluar diferentes dosis de polimeros
y tiempos de reaccion en una
muestra comun.

April 15, 2005 46
• Floculador tubular de multipaso para asegurar
buen tiempo y mezcla del polimero.

April 15, 2005 47
• Si un floculador tubular no esta
disponible el mejor punto de
injeccion debe ser ensayado por la
operacion en campo.
• Depende de la caracteristicas del
agua.
– Concentracionn de solidos y carga.
– Temperatura y pH.
– Tipo de polimero.
– Tiempo de reaccion.

April 15, 2005 48
Polimero Floculante puntos de
adicion
Punto
Normal
de
adicion
DAF
Punto
adicion
posible
Punto de
adicion
posible
Punto de
adicion
posible

April 15, 2005 49
• Se deben instalar cuatro puntos de
injeccion antes de un codo u otro
mecanismo de mezcla para un
buena turbulencia de mezcla.
– El diametro de los puntos de injeccion
de ¼ a ½ pulgada promueven un
buen jet que alcance el centro del
fluido en el ducto.
– Los puntos de injeccion se deben
distribuir a 90 grados alrededor de la
linea.

April 15, 2005 50
Injeccion Normal
Anillo para flanche
Construccion en
nuevas tuberias
Anillo de injeccion plastico
con cuatro agujeros
roscados a 90 grados
Tornillos
en
Flanche
Valvula a
roscar en
cada
agujero
Flanches

April 15, 2005 51
Puntos de injeccion
soldados o roscados
en linea existente

April 15, 2005 52
• Se usan manifold de alimentacion
para asegurar igual presion en
todos los puntos de injeccion e
igual flujo en lo posible.
– El diametro de un manifold debe ser
tres o cuatro veces el diametro de un
punto de injeccion y manguera.
– Las valvulas del manifold deben
situarse arriba para evitar aire
atrapado en el manifold.

April 15, 2005 53
• El manifold se debe conectar al punto de
injeccion usando mangueras flexibles
para facil remocion, inspeccion y
limpieza.
– Preferible usar lineas transparentes para
tener una facil inspeccionn visual en linea.
• Las valvulas en el manifold y los puntos
de injeccion permiten remocion y cambio
de manqueras mientras las otras estabn
en linea.

April 15, 2005 54
Manifold de
alimentacion
de polimero
Polimero diluido
(≤ 0.1%)
Tubing o
manguera
flexible

April 15, 2005 55
• Dosis de Coagulante y floculante se
determinan inicialmente en pruevas de
jarras.
• Control de dosis en linea puede ser por:
– Ajuste manual.
– Proporcional al flujo de alimentacion.
– Monitoreo de la turbidez del efluente.
– Monitoreo de carga.

April 15, 2005 56
• Dosis correcta de polimero:
– Da un efluente claro sin solidos finos suspendidos.
– Superficie del lodo flotado se ve seca.
• Baja dosis de polimero.
– Da una pobre claridad del efluente y pobre floculacion.
– Capa de lodos delgada.
• Sobre dosis de polimero.
– Se siente un lodo baboso y humedo.
– Presencia de flocs muy grandes y finos en el efluente.
– Efluente se siente viscoso.

April 15, 2005 57
• Despues de hacer un cambio en la
aplicacion de quimicos espere 30
minutos para que el DAF se
estabilize y pueda ver el efecto del
cambio.

April 15, 2005 58
Creacion de
Microburbujas y
Flotacion de los solidos

April 15, 2005 59
DAF contra Celdas de
Flotacion
• Cual es la diferencia entre un DAF y una
celda de flotacion en una planta de
destintado. ?
• Clarificadores DAF son disenados para
flotar todos los solidos y producir agua
clarificada.
– Las celdas de flotacion son hechas para
separar tintas y particulas de mugre desde
una masa de pulpa, flotandols a la superficie
dejando la pasta libre.

April 15, 2005 60
DAF contra Celdas de
Flotacion
• EL DAF disuelve el aire bajo alta presion
(80 psig) para crear micro burbujas y
hacer que todos los solidos floten.
– Microburbujas de 10 a 100 micrones de
diametro.
• La celda de flotacion dispersa el aire
dentro de la masa de pulpa para separar
las tintas y el mugre hidrofobico.
– Burbujas de 1 milimetro de diametro.

April 15, 2005 61
• La formacion de microburbujas es
una etapa critica en el desempeno
de un DAF.
• El proposito de las microburbujas
es reducir la densidad relativa de
los solidos que hemos floculado
cuidadosamente para que puedan
ser removidos por flotacion.
Microburbujas

April 15, 2005 62
Microburbujas
• Una eficiente operacion y buena
clarificacion se requiere:
– Suficiente velocidad de ascenso para
capturar los solidos y removerlos en
un tanque de tamano razonable.
– No tan alta velocidad de ascenso de
forma que pueda adherir finos por
contacto con las microburbujas.

April 15, 2005 63
• Convertir el aire en microburbujas
incrementa drasticamente el area
superficial del aire y maximiza el
contacto con los solidos.
• Microburbujas siguen la ley de Stoke
dando una menor velocidad de ascenso
que las burbujas grandes. Esto permite
un mayor tiempo de contacto con los
finos a remover.
Microburbujas

April 15, 2005 64
Microburbujas
Area
superficial de
1 m3 de aire
6 m2
Area superficial de
1 m3 de aire
dividido en cubos de
1 cm3
600 m2
Area superficial de
1 m3 of aire dividido
en cubos de 1 mm3
6000 m2=
=
=
Area superficial de
1 m3 of aire dividido
en cubos de 100 µm3
600,000 m2=

April 15, 2005 65
• Las Microburbujas estan entre 10 a
100 micrones de diametro.
• El mefor rango de diametro esta
entre 30 a 70 micrones para
alcanzar el balance entre velocidad
de ascenso y uso de energia.
• La mayoria de fabricantes de DAF
disenan con una rata de ascenso de
12 a 18 metros por hora o menor.
Microburbujas

April 15, 2005 66
Velocidad de ascenso de
burbuja (20oC)
0
5
10
15
20
25
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Diametro de burbuja (microns)
Velocidad(m/h)

April 15, 2005 67
• Las microburbujas tambien
permiten el tratamiento de
concentraciones de solidos mas
altas hasta 4000 ppm.
– Por su gran area superficial por unidad
de volumen puede entrar en contacto
con mas solidos.
– Las Microburbujas tambien se atrapan
mas facilmente en la cadena de floc
formada en la superficie de los solidos.
Microburbujas

April 15, 2005 68
Burbuja grande, contacto
pobre
Aire
Aire
Aire
Aire
Aire
Aire
Aire

April 15, 2005 69
Microburbuja, buen
contacto.
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
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AirAir
Air
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Air
Air
Air
Air
Air
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Air
Air
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Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air
Air

April 15, 2005 70
• Microburbujas tambien quedan
atrapadas debajo de la capa de lodo
formado.
– Esto significa una This helpscapa de lodo
mas gruesa y mejor eficiencia en la
rremocion.
• Burbujas grandes pueden explotar a
travez de la capa de lodos, rompiendolas
y agregando solidos al agua efluente
clarificada.
Microbubbles

April 15, 2005 71
Microburbujas
Microburbujas atrapadas
bajo la capa de lodo,
tendencia a flotar
promueve capa gruesa de
lodos y buen drenaje de
agua.
Burbujas grandes
rompen la capa de lodos
causa exceso de solidos
en el efluente.
Capa de lodos.

April 15, 2005 72
Microburbujas
Las
microburbujas
en el agua dan
una apariencia
blanca lechosa
como niebla.

April 15, 2005 73
Microburbujas
• En la mirilla de
un DAF, se
observa la
“niebla”
levantandose el
agua clara
abajo y los
solidos flotados
en la superficie.
Solidos
flotados
Niebla
de
microbur
bujas
Agua
clara

April 15, 2005 74
• Se forman por injeccion de aire
comprimido en una corriente de
agua presurizada.
• Las altas presiones se usan para
intentar saturar el agua con aire
disuelto.
Formacion de microburbujas

April 15, 2005 75
• El agua en el DAF se descarga a
presion atmosferica y el aire
disuelto se libera como
microburbujas.
• A mayor prresion mas aire se
disuelve por volumen de agua a
una temperatura constante.
Formacion de Microburbujas

April 15, 2005 76
Solubilidad de aire en agua vs
presion
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
0
2
4
6
8
10
12
14
Presion, psig
40oC30oC20oC
ft3/hraire/gpmagua
Volaire/volagua
0.66
0.97

April 15, 2005 77
Modos de aireacion
DAF
Tubo o tanque
de aire
disuelto
Bomba de
recirculacion
1. Presurizacion de flujo
reciclado
Modo de aireacion mas comun. El aire se disuelve en
el clarificado para mayor eficiencia. Menor costo
energetico de bombeo. Mas flujo requiere un tanque
DAF mas grande.

April 15, 2005 78
Aeration Modes
2. Presurizacion de flujo parcial.
DAF
Tubo o tanque
de aire
disuelto
Bomba
Aireacion del 25% del agua entrando. Se usa unicamente
con aguas bajas en solidos suspendidos (1000 mg/l).
Ruptura de floc se espera en la bomba y el tanque de
presion ADT.

April 15, 2005 79
Aeration Modes
DAF
Tubo o tanque
de aire
disuelto
Bomba
3. Presurizacion de todo el
flujo.
Raramente usado. Alto costo de energia y
ruptura de floc.

April 15, 2005 80
Modos de aireacion
• Segun la tecnica de dilucion de aire se
ofrecen los diferentes modos de
aireacion.
– Krofta : Presurizacion de flujo
reciclado.
– Meri: Flujo parcial.
– Poseidon: Presurizacion de flujo
reciclado.
• Presurizacion de todo el flujo rara vez se
da.

April 15, 2005 81
• Diferentes tecnicas - equipos para
disolver el aire a presion.
– Krofta y licencias de Krofta usan el
tubo de disolucion (ADT).
– Meri y otros usan el tanque de
disolucion.
– Poseidon usa una bomba poseipum
con injeccion de aire en el impeler.
Formacion de Microburbujas

April 15, 2005 83
Aire
comprimido
Influente
Efluente
aireado
Flujo de aire y presionOK
Valvula de sangrado de
aire abierta.
Krofta tubo de aireacion

April 15, 2005 84
Compressed
Air
Influent
e
Efluente
aireado y
Exceso de
aire
Mucho aire o
valvula de
sangrado de aire
tapada o cerrada
Krofta tubo de dilucion de aire

April 15, 2005 85
Krofta Air Dissolving Tube
Agua
entrante
Agua
Efluente
aireada

April 15, 2005 86
Krofta Air Dissolving Tube
Valvula de
sangrado de
aire en
exceso
Valvula de
seguridad
Manometro
de presion
de aire

April 15, 2005 87
Krofta ADT
Rotametros
de flujo de
aire
Puntos de
alimentacion
de aire

April 15, 2005 88
Formation of MicrobubblesADT duales

April 15, 2005 89
• Presion del agua de recirculacion al
ADT debe ser de 60 a 80 psig
(preferible >70 psig).
• Presion del aire injectado al ADT
debe se de 80 a 100 psig
(preferible >85 psig).
• Cuidado! No sobrepasar los 100
psig!
Especificacion de operacion
para krofta ADT

April 15, 2005 90
• Caida de presion a travez del ADT es de
5 a 8 psig.
• El flujo de aire requerido depende de la
capacidad del DAF, y la carga de solidos
presentes en la operacion.
• Por ejemplo, aire requerido para un
Krofta de 30 a 33 pies debe ser de 1 m3
per hour, ajustable a obtener buena
flotacion sin exceso de aire y
turbulencia.
Especificaciones de operacion
para krofta ADT

April 15, 2005 91
Krofta ADT
Diagrama ADT simple . Note la valvula de seguridad y
la valvula de sangrado seteadas a 100 psig.
Pressure
Control
Valve

April 15, 2005 92
• La valvula de sangrado de aire en exceso a la
entrad del ADT tiene que estar parcialmente
abierta todo el tiempo.
– El flujo debe ser una mezcla de aire y
agua.
• Si bota solo aire el flujo de aire al ADT es
muy alto.
• Si todo es agua el flujo de aire es muy
bajo.
• El flujo de la valvula de sangrado debe
tener un sonido chasqueante mientras
sale.
Especificaciones operativas
para Krofta ADT

April 15, 2005 93
Procedimiento importante.
La valvula de sangrado se debe abrir
totalmente una vez por turno para purgar
la valvula y la tuberia.
Esto es indispensable para evitar
taponamientos de valvula y linea que
causan exceso de aire alimentando el
DAF.
para Krofta ADT

April 15, 2005 94
• Si se nota exceso de flujo de aire o
grandes burbujas en el puente del
clarificador:
• Revise que la valvula de sangrado este abierta
o no taponada.
• Revise que la rata de flujo de aire al ADT.
para Krofta ADT

April 15, 2005 95
Procedimiento importante
Krofta recomienda inyectar siempre
el aire antes de introducir el agua a
tratar en el tubo de disolucion.
• El proposito es evitar que los
paneles de dispersion se taponen
con solidos.
Especificaciones de operacion
para Krofta ADT

April 15, 2005 96
• Meri usa un cilindro vertical para
disolver el aire en el agua
• Meri ha patentado los componentes internos
para producir turbulencia, lograr mayor
eficiencia de disolucion y evitar grandes
burbujas.
• Agujeros de mayor diametro minimizan el
taponamiento con solidos.
Tanque de dilucion de aire
Meri

April 15, 2005 97
• Algunos molinos han reemplazado
el ADT de Krofta por un tanque de
MERI.
– Se quejan de que los paneles de dispersion
de aire del ADT en el Krofta se taponan muy
facil.
– Paneles taponados bajan la eficiencia y
obligan a parar para limpieza.
– El tanque de Meri no tiene este problema.
Tanque de dilucion de aire
Meri

April 15, 2005 98
Tanque Meri de aire disuelto
Aire
comprimido
Nivel
de
agua
Sangrado
de aire en
exceso
Agua
entrante
Agua
aireada
P
Valvula de
seguridad

April 15, 2005 99
Tanque MERI de aire
disuelto
Agua
entrante
Salida
de agua
aireada
Note que el
tanque esta
marcado
para una
presion de
87 psig.

April 15, 2005 100
• La recirculacion del agua a presion
al tanque de disolucion debe estar
entre 60 y 85 psig (preferible >75
psig).
• La presion del aire inyectada al
tanque debe ser la misma.
• Cuidado! No exceda la presion de
diseno del tanque – vlvula de seguridad.
para el tanque MERI

April 15, 2005 101
• La valvula de sangrado de exceso de
aire debe estar parcialmente abierta
siempre.
• El flujo que sale de la valvula de
sangrado debe ser una mezcla aire y
agua.
– Si sale solo aire el flujo de aire es muy alto.
– Si sale solo agua el flujo de aire es muy bajo.
para el tanque MERI

April 15, 2005 102
• Algunos molinos usan una valvula
solenoide temporizada para purgar
el exceso de aire por ciclos.
• El temporizado se ajusta para
permitir que escape el exceso de
agua pero se cierra cuando hay
exceso de agua saliendo.
para el tanque MERI

April 15, 2005 103
Importante proceder
• La valvula de sangrado se debe
abrir totalmente una vez por turno,
hacer drenado de la linea y la
valvula.
• Necesario para evitar taponamiento
y exceso de aire en el tanque
para el tanque MERI

April 15, 2005 104
• Si se observa turbulencia,
burbujas grandes a la entrada del
clarificador:
• Revise que la valvula de sangrado no
este taponada.
– Si tiene el timer instalado, ajustelo
para una mayor frecuencia de ciclos.
– Revise el flujo de aire al tanque.
para el tanque MERI

April 15, 2005 105
• Los requerimientos de aire estan de
acuerdo con la capacidad del DAF el
tanque para dilucion de aire y la
carga de solidos.
• Consulte en el manual de operacion
el flujo recomendado. Ajuste su
flujo en campo para obtener una
buena flotacion sin turbulencia por
exceso de aire.
para el tanque MERI

April 15, 2005 106
Tanque MERI para dilucion de aire.
Agua
entrando
Valvula de
sangrado
aire exceso
Manometro
Valvula de
seguridad
Agua
aireada

April 15, 2005 107
Tanque Meri
Que esta
incorrrecto
en la
fotografia
Presion
muy
baja!!

April 15, 2005 108
Meri Air Dissolving Tank
Aqui se ve
un tubo
para
dilucion de
aire Krofta
abandonado

April 15, 2005 109
• Poseidon no usa tubo o tanque para
dilucion de aire.
• Poseidon usa una bomba especial
de platos paralelos en lugar de
impeler, ademas inyecta aire en el
impeler.
• Esta bomba inyecta aire al flujo
directamente a travez de una
estrella con agujeros en las puntas.
Poseidon POSEIPUMP

April 15, 2005 111
Poseidon POSEIPUMP
Caja de
control
de aire.
Linea de
alimentacion
de aire.

April 15, 2005 112
Poseidon POSEIPUMP
33 = Linea de aire 2 = Impeler platos paralelos con vanes
37 + 38 + 39 = Injeccion de aire

April 15, 2005 113
• Esta bomba permite el uso de aire a
mas baja presion que los DAF
convencionales
• La presion del agua entrante se controla
entre 85 a 105 psig ajustando la valvula
de descarga final.
• La presion del aire es normalmente 60
psig porque el aire se inyecta entre los
platos en succion.
Poseidon POSEIPUMP

April 15, 2005 114
• La bomba descarga por una tuberia
larga presurizada a 85 psig hasta la
linea de alimentacion principal del
DAF.
• El proposito de la longitud de la
linea es dar tiempo de contacto del
aire bajo presion para disolverlo.
Poseidon POSEIPUMP

April 15, 2005 115
• Esta linea tiene en el final la valvula de
sangrado del exceso de aire, esta de be
estar siempre parcialmente abierta.
• La linea de sangrado debe descargar una
mezcla de aire y agua.
– Si sale unicamente aire este debe ser reducido con la
ayuda de la valvula del rotametro.
– Si sale solo agua el flujo de aire debe ser
aumentado.
– Normalmente se ajusta el rotametro de 1.5 a 4.5
ACFM
Poseidon POSEIPUMP

April 15, 2005 116
Importante proceder
• La valvula de sangrado debe ser abierta
totalmente una vez por turno para drenar
la linea y la valvula.
• Es necesario evitar el taponamiento de
esta linea que puede causar un exceso de
alimentacion de aire al DAF.
Poseidon POSEIPUMP

April 15, 2005 117
Poseidon POSEIPUMP
Efluente
clarificado.
Entrada
Agua
aireada
Sangrado
de exceso
de aire Valvula de
control de
presion.

April 15, 2005 118
• Como en los otros DAFs, se airea una
parte del agua efluente ya clarificada.
• La microburbuja se forma cuando el
efluente aireado se mezcla con el
influente a presion atmosferica.
• El DAF Poseidon tiene una zona de
floculacion a la entrada del tanque para
reducir la turbulencia.
Poseidon POSEIPUMP

April 15, 2005 119
• Poseidon recomienda 1.3 a 1.4 pies
cubicos por minuto estandar(2.2 a
2.3 metro cubico por hora) para su
modelo PPM 400-E.
• Estas unidades tienen una capacidad
de 395 m3 por hora y son las
unidadess instaladas en Sitio del
Nino – El Salvador.
Poseidon POSEIPUMP

April 15, 2005 120
• Cuidado!!!
– No use aire en exceso esto puede
danar la bomba.
– Aire en exceso detiene el flujo del
agua a la bomba y se presentara
cavitacion.
– Aire en exceso puede causar
turbulencia en la entrada del DAF,
rotura del floc y altos solidos (TSS) en
el efluente clarificado.
Poseidon POSEIPUMP

April 15, 2005 121
• El flujo de recirculacion es normalmente
el 15% de la capacidad de la unidad.
• Las valvulas de mantenimiento a la
entrada y salida no se deben mover
nunca para regular la presion.
– La presion se controla con la valvula de descarga
justo antes de entrar al la linea de alimentacion
principal del DAF.
Poseidon POSEIPUMP

April 15, 2005 122
Remocion de solidos.

April 15, 2005 123
Remocion de los solidos.
• Una efectiva remocion de solidos
depende de dos Item criticos:
– Flotacion efectiva del agua presurizada
con la microburbujas formadas.
– Desnatado efectivo de la manta de
lodos sin romperla o manejar exceso
de agua.

April 15, 2005 124
Remocion de solidos:
Flotacion efectiva.
• Flotacion efectiva requiere que las
velociddes de flujo se reduscan y
que la turbulencia se elimine.
• Una zona “quieta” debe existir para
permitir que los solidos suban
lentamente a la superficie.
• Eliminar la turbulencia previene el
rompimiento del floc y altos
niveles de TSS en el efluente.

April 15, 2005 125
Remocion de Solidos
• Los fabricantes usan diferentes tecnicas
para el proposito de remocion:
– Krofta y sus licencisdos usan la velocidad de
rotacion del puente para alcanzar “velocidad
cero” del flujo influente.
– Meri usa la alimentacion central y flujo radial
para reducir velocidad y turbulencia.
– Poseidon tiene una zona de floculacion en la
entrada del DAF para minimizar la
turbulencia.

April 15, 2005 126
Flotacion efectiva : Krofta
Rotacion
del
puente
Flujo de
entrada

April 15, 2005 127
A - Unclarified Water Inlet D - Recycle Outlet
B - Floated Sludge Outlet E - Purge
C - Clarified Water Outlet F - Drain
Flotacion Efectiva: Krofta

April 15, 2005 128
Flotacion efectiva: Meri
• Meri alimenta el flujo de entrada a
travez de ductos radiales desde la base
de la columna central.
• El flujo se dirige hacia la pared externa
hasta la tuberia de descarga
(Deltapurge) o a los vertederos
(Deltafloat).
• Su diseno requiere que el tamano del
tanque y su alimentacion esten dentro
del rango esperado de flujos para
manejarlos con poca turbulencia.

April 15, 2005 129
Meri Deltapurge
Alimentacion
radial
Manifold
de
efluente
Ductos de
remocion de
efluente

April 15, 2005 130
Poseidon
• Poseidon es un DAF rectangular con
una zona de floculacion a todo lo
ancho del equipo y separada del
tanque principal por un bafle.
– Esta zona es lo bastante grande para
dispersar la velocidad en la corrieente
del flujo de entrada.
– La mayor parte tienen esta zona a la
entrada del tanque.

April 15, 2005 131
Poseidon
Modelo E
Poseïpump®
Desnatador de
lodos
Trampas de sedimento
pesado
Entrada
aire
Sistema Poseipack®
Paletas rotatorias
Zona de
floculacion

April 15, 2005 132
Remocion de Solidos
• La operacion del equipo de
remocion se debe ajustar para
permitir que la manta de lodos se
forme.
• El nivel del agua en el tanque
puede ser ajustado para optimizar
la formacion y espesor de la torta.
• Cada fabricante da una
recomendacion especifica acerca
del espesor de la manta de lodos.

April 15, 2005 133
Remocion de Solidos
• Con un buen dimensionamiento,
mantenimiento y operacion del DAF la
consistencia del lodo debe ser de 4% a
6%.
• Una baja consistencia indica problemas
con la operacion del equipo o la
aplicacion de los quimicos.
• Consistencias bajas imponen una
innecesaria carga hidraulica sobre los
equipos porteriores de deshidratacion de
lodos.

April 15, 2005 134
Control de la manta de lodos:
Krofta
• Krofta usa una cuchara en espiral para
remover la manta de lodos flotados.
• La velocidad de rotacion de la cuchara y
el nivel del agua determinan el espesor y
la consistencia de la capa de lodos.
• Krofta establece que una capa de 1 a 4
pulgadas de espesor es deseable.
• Krofta establece que una capa de 6
pulgadas es el maximo para evitar
problemas con la cuchara.

April 15, 2005 135
Control de la capa de lodos:
Meri
• El conntrol de la manta de lodos
para Meri Deltapurge y Deltafloat
es esencial igual que para los
flotadores de Krofta
• La combinacion del nivel de agua y
la velocidad de rotacion de la
cuchara se usa para controloar la
consistencia y el espesor de la
manta de lodos.

April 15, 2005 136
Control de la manta de lodos
Krofta and Meri
El nivel de agua en el tanque controla la cantidad de agua removida en
los lodos.
La velocidad de la cuchara controla el espesor de la manta de lodos.

April 15, 2005 137
Control de la manta de lodos :
Poseidon
• Poseidon tiene tres ejes horizontales
rotativos con dedos o barras
desnatadoras para desplazamiento de
los lodos.
• El desnatador empuja el lodo a la rampa
de la tolva recolentora de lodo.
• El desnatador tiene una velocidad
variable para ajustar la cantidad de lodo
a remover.

April 15, 2005 138
Control de la manta de lodos :
Poseidon
• El control de la capa de lodos es un
balance entre el nivel del agua y la
velocidad de rotacion del desnatador.
– Generalmente se logra un espesor de
1 a 6 pulgadas como deseable para
promover buen drenaje y espesar el
lodo.
– Poseidon DAF puede manejar 2 o 3
pies de lodos si se desea pero la
calidad del efluente se puede ver
afectada.

April 15, 2005 139
Remocion de solidos
pesados
• Todos los DAFs tienen alguna camara
para recojer solidos sedimentables en el
fondo del tanque.
• Todos los DAFs tienen un sistema para
remover estos solidosen forma
controlada.
• Los solidos del fondo deben ser
evacuados antes que su incrememto de
cantidad cause problemas de altos TSS
en efluente.

April 15, 2005 140
Remocion de solidos
• Krofta y Meri tienen paletas para conducir los
solidos sedimentables a un colector de purga.
• El colector se purga usando una valvula
automatica.
• Frecuencia de purga:
– Inicialmente 5 a 10 segundos cada media
hora.
– Ajustes de frecuencia se hacen necesarios
dependiendo de la cantidad de solidos en el
colector.

April 15, 2005 141
Estandares de diseno
• La literatura disponible tiene estandares viejos
y algunas veces entran en conflicto.
• Los estandares mas comunes usados son:
– Presion del agua reciclada.
– Flujo reciclado como porcentaje del flujo de
entrada.
– Velocidad y carga hidraulica.
– Cantidad de carga en solidos.
– Relacion Aire-a-solidos.

April 15, 2005 142
• Presion de agua reciclada:
– Presiones mas comunes de 60 a 120
psig.
– Modelos viejos tienen presiones mas
bajas pero sufren por tener menor
eficiencia al disolver el aire, a causa
de las bombas usadas entonces.
– Krofta y Meri:
– 60 a 85 psig.
– Poseidon:
– 85 a 105 psig.

April 15, 2005 143
• Porcentaje de flujo reciclado.
– Disenos anteriores especificaron entre 25% a
100% de flujo reciclado dependiendo de la
carga de solidos.
– Disenos nuevos con bombas mejoradas
tienen una mayor eficiencia volumetrica (de
0.24 a 1.09 scfh air/gpm de flujo reciclado),
asi la relacion de flujo reciclado es menos
importante.
– Por ejemplo, Poseidon recicla un 15% y
Krofta de 25% a 50%.

April 15, 2005 144
• Velocidad y carga Hidraulica
• La mayoria de los parametros de
diseno para aplicaciones
industriales son:
• Rango tipico de 1.0 to 5.0 gpm por
ft2 de area superficial del DAF
– Valor recomendado de 2 a 2.5
gpm/ft2.

April 15, 2005 145
• Carga de solidos.
– Otro diseno estandar para aplicaciones
industriales.
– Rango tipico de 1.0 a 3.5 libras por
hora por ft2 superficia de DAF
– Valor recomendado es 2.0 libras por
hora por ft2.

April 15, 2005 146
• Relacion Aira-a-solidos (A:S)
– Rangos A:S publicados van desde 0.005 a
0.2 libras de aire por libra de solidos.
– Vendedores recientes sugieren un rango A:S
de 0.01 a 0.1, con un valor recomendado de
0.03.
– Alta carga de solidoso solidosmas densos
pueden requerir altas relaciones A:S , pero
pueden requerir mayor flujo reciclado.
– Un buen tratamiento quimico puede
minimizar este problema.

April 15, 2005 147
• Problemas tipicos al instalar equipos usados es
que la capacidad hidraulica o de solidos no
concuerdan con las caracteristicas deseables en
el efluente.
• Muchas veces un DAF esta dentro de su
capacidad hidraulica pero excede su capacidad
de carga de solidos.
– Reducir la carga de solidos es la mejor
solucion.
– La reduccion de la cantidad de agua
reciclada puede ayudar a reducir la carga de
solidos si el sistema de aireacion puede
suministrar suficiente aire disuelto.

April 15, 2005 148
• Muchas veces la carga hidraulica o de
solidos se excede en forma intermitente
o periodos cortos debido a oleadas del
proceso operativo del molino.
• Tanques de equalizacion son muy utiles
para prevenir los flujos variables del
agua influente con bajas caracteristicas
que causen un pobre desempeno.

April 15, 2005 149
Guia de solucion de problemas
Calidad pobre del efluente:Altos TSS o turbidez
Causa posible Remedio
Mal trabajo del sistema de
dosificacion de polimeros.
Calibre las bombas dosificadoras
hasta la dosis correcta.
Repare las bombas si es necesario.
Mayor flujo de entrada que la
capacidad del DAF.
Reduzca el flujo recirculado.
Carga de solidos muy alta para la
capacidad del DAF .
Verifique el flujo y la concentracion
de solidos en el agua de
alimentacion y reduzca en lo
posible.
Disminuya la rata de flujo reciclado
si la carga y el suministro de aire lo
permite.

April 15, 2005 150
Agua clara pero exceso de arrrastre de floc
Funcionamiento defectuoso del
sistema de dosificacion de
polimeros
Calibre las bombas dosificadoras
hasta la dosis correcta.
Repare las bombas si es necesario.
Capa de lodos flotante muy gruesa. Levante el nivel del agua.
Aumente la velocidad de la cuchara
o la de la desnatadora.
Aireacion insuficiente. Verifique el sistema disolucion del
aire, tubo, tanque o bomba.
Verifique la presion del aire.
Veerifique el fllujo del aire.
Variaciones de las caracteristicas
del influente.
Verifique y actue sobre el flujo y la
carga del agua a tratar.

April 15, 2005 151
Sistema de aireacion no trabaja bien:
Gran burbujeo o turbulencia
Aire en exceso – valvula de
sangrado tapada o bloqueada.
Abra la valvula si esta cerrada.
Purge para destapar y limpiar y
dejela parcialmente abierta todo el
tiempo. Abrala 100% una vez al
turno.
Valvula de alivio no esta bien
ajustada.
Verifique la presion de aire en el
tanque y linea.
Verifique los manometros de
presion.
Ajuste la presion de operacion a los
niveles dictados por el fabricante del
equipo.
Flujo en exceso de aire Reduzca l flujo en el rotametro.

April 15, 2005 152
Sistema de aireacion no trabaja bien: No hay
presencia de liquido lechoso en el tanque despues
de aireado.
Suministro de aire cero. Verifique la lectura del rotametro.
Verique que el rotmetro no este pegado.
Limpie los paneles de dispersion de aire
(Krofta).
Carga excesiva de solidos en
el influente absorbiento
mucho aire.
Encuentre la causa de la carga de
solidos y reduzcala o divida el flujo.
Insuficient e presion de agua
en la tuberia o en el tanque.
Revise los manometros y las valvulas de
la bomba y ajuste segun necesidad.
Verifique el estado de los manometros.
Perdida de vigor en la bomba
de recirculacion cuando se
adiciona aire al sistema
Revise la presion del agua recirculada y
ajuste si es necesario. Verifique el esta
do y lectura de los manometros.

April 15, 2005 153
Baja consistencia del lodo
Tiempo de retencion corto Baje el nivel del tanque.
Reduzca la velocidad del raspador.
Aireacion insuficiente Evalue opciones de incrementar
flujo de aire.
Verifique que las valvuls de
inyeccion esten bien ajustadas.
Baja velocidad de ascenso / o
formacion pobre de floc
Revise preparacion de quimicos,
dosis y puntos de inyeccion.
Evalue diferentes puntos de
inyeccion.

Propiedades del agua
• Viscosidad
• Tensión superficial
• Solubilidad
• PH Potencial de Hidrogenos
• Calor especifico.

Viscosidad
• Atraccion de grupos de moleculas (H20)n
• Fuerza en dyn/cm2 para mover 1cm/seg
• Capacidad de fluir (directo=) 1/ viscosidad
• Agua 1.73 cp @ 0°C y 0.55 cp @ 50°C
• Sólidos suspendidos y disueltos aumentan la viscosidad
del medio acuoso
• Aumento de temperatura (cerramiento de circuitos)
elimina el aire del agua.
1,79
1,31
1,14
1,00 0,89 0,80
0,66 0,55
0
0,5
1
1,5
2
0 10 15 20 25 30 40 50
Viscosidaddelaguacps
Temperatura °C
Viscosidad del agua vs Temperatura

Tension superficial
• Fuerza que mantiene las moléculas superficiales
juntas Dynes / cm
• Finos de fibra juntos efecto Campbhell
1grf=980dynes
• Todo solidó suspendido a soluble reduce la tensión
superficial del medio acuoso.
• Agua 70 dynes/cm, varsol 35 dynes/cm,500
dynes/cm mercurio
• Sustancias disueltas con menos atracción salen a la
superficie. Espuma
• Jabones, detergentes son tensoactivos capaz de
reducir la tension superficial del medio acuoso

Solubilidad
• Agua es el solvente universal
• La mayor capacidad dielectrica 80 veces
mas que el aire.
• Agua de mar contiene trazas de todas las
sales conocidas.
• Hidrofilicas – Hidrofobicas ej: jabón – agua
y varsol – grasa.

PH
• Equilibrio iónico eléctrico del medio
acuoso
• Potencial hidrogenion Def = Log 1/ (H)
• PH + POH = 14
• Toda sustancia soluble en agua tiene
efecto en la constante de equilibrio.
• Asociado con la conductividad potencial Z
y los MV (milivoltios)

Calor especifico
• Cantidad de calor requerido para subir 1
grado la temperatura de un kilo de agua =
Kilocaloria
• Mayor valor que todos las sustancias sólidas
y casi todos los líquidos. (excepto NH4
amoniaco)
• Cast iron 0.44Kcal/K°C; Agua 1.0 Kcal/K°C
• Propiedad responsable de la temperatura
global del planeta

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