SEDIMENTACIÓN La sedimentación es una operación unitaria dentro de los procesos de tratamiento de aguas que tiene como finalidad f inalidad remover los sólidos suspendidos que el agua pueda contener. Los sólidos en suspensión sedimentables son aquellos que por acción de la gravedad se separan del seno del líquido y son arrastrados hacia el fondo del tanque sedimentador, donde pueden ser separados del agua a la cual se desea darle tratamiento para remoción de dichas partículas. Un sedimentador es un dispositivo que aprovecha el efecto de la gravedad sobre las partículas para lograr su remoción por sedimentación. Los sólidos sedimentables son aquellos que tienen una densidad mayor a la del líquido donde se encuentran (generalmente agua) y su remoción del agua o líquido a tratar es deseable por razones estéticas y de cal idad bacteriológica del agua que se pretende consumir. Casi siempre, la operación de separación de sólidos por sedimentación es el primer paso o uno de los primeros pasos en el tratamiento y acondicionamiento de las aguas potables. Un diagrama simple de una operación de sedimentación consiste de lo siguiente: El agua a tratar o influente llega al sedimentador y después de un cierto tiempo de estancia o residencia en el sedimentador, los sólidos suspendidos y que son susceptibles de sedimentar se separan del seno del líquido por acción de la gravedad. En este tipo de tratamiento se tienen dos productos: el agua tratada con un menor contenido de sólidos, y el lodo mismo o sólidos sedimentados.
Esta operación será más eficaz cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas a separar del agua, es decir, cuanto mayor sea su velocidad de sedimentación, siendo el principal parámetro de diseño para estos equipos. En función de la concentración y de la tendencia a la interacción de las partículas, se pueden producir cuatro tipos de sedimentación:
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Sedimentación Discreta: Se produce cuando la concentración de sólidos es baja y las partículas sedimentan como entidades individuales. Sedimentación Floculenta: Se produce en una suspensión bastante diluida donde las partículas se agregan y, como consecuencia de ello, sedimentan. Sedimentación Retardada o Zonal: Se refiere a concentraciones intermedias, la sedimentación se produce por la formación de una unidad de masa de partículas. Sedimentación por Compresión: Se origina en suspensiones muy concentradas, de tal forma que se produce una estructura, y ésta solo sedimenta mediante compresión.
Lo más habitual es encontrar sólidos pocos densos, por lo que es necesario, para hacer más eficaz la operación, llevar a cabo la coagulación-floculación previa. Coagulación
La coagulación es un proceso fisicoquímico tendiente a formar partículas más grandes y de mayor peso por unidad de volumen (mayor densidad o peso específico). La coagulación consiste en la dosificación de compuestos químicos que provocan la formación de polímeros que atrapan o encapsulan las partículas de muy pequeño tamaño, que por sí mismas nunca lograrían separarse del líquido que las contiene. Floculación
La floculación es un proceso químico mediante el cual, con la adición de sustancias denominadas floculantes, se aglutinan las sustancias coloidales presentes en el agua, facilitando de esta forma su decantación y posterior filtrado. Es un paso del proceso de potabilización de aguas de origen superficial y del tratamiento de aguas servidas domésticas, industriales y de la minería. El resultado final de un proceso de coagulación/floculación es: Coagulación: la formación de partículas de mayor tamaño y peso específico, a partir de material coloidal por un proceso de coagulación. Floculación: La formación de partículas de mayor tamaño y densidad, a partir de los coágulos producidos anteriormente que floculan por la acción de un agente químico. Después del proceso de coagulación/floculación, el agua pasa al tanque sedimentador.
Mecanismo de la separación sólido-líquido: La separación del material en suspensión del líquido que lo contiene involucra un
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La fuerza de oposición o el empuje que se manifiesta por el desplazamiento del líquido por la partícula suspendida que se desplaza verticalmente hacia abajo. La fuerza de fricción que se debe al desplazamiento de la partícula por el fluido. Si la fuerza gravitatoria es mayor que las fuerzas de oposición, la partícula se precipita al fondo del recipiente (sedimenta), de lo contrario, la partícula no se separa del líquido y será arrastrada por el l íquido sobrenadante que sale en la parte superior del sedimentador. El factor principal que conduce a la sedimentación es la densidad de la partícula. A mayor densidad, mayor fuerza gravitacional y más eficiente la separación del sólido.
Tipos de sedimentadores: sedimentadores:
De acuerdo con la forma de los estanques se distinguen tres clases de sedimentadores:
Rectangulares: La velocidad de desplazamiento horizontal es constante y se suelen utilizar para separar partículas densas y grandes. Circulares: En ellos el flujo del agua suele ser radial desde el centro hacia el exterior, por lo que la velocidad de desplazamiento del agua disminuye al alejarnos del centro del sedimentador. Esta forma de operar es adecuada cuando la sedimentación va acompañada de una floculación de las partículas. De lamela: Consisten en tanques de poca profundidad que contienen paquetes de placas o tubos inclinados respecto a la base, y por cuyo interior se hace fluir el agua de manera ascendente. En la superficie se van acumulando las partículas, desplazándose de forma descendente y recogiéndose en el fondo del sedimentador.
De acuerdo con el fondo, se distinguen:
Fondo poco inclinado. Fondo inclinado. Fondo con pozos en forma de tolva.
De acuerdo al sistema de remoción de lodos: l odos:
Mecanizado. De limpieza manual (presión hidráulica)
De acuerdo al sentido de flujo:
Horizontal. Vertical.
