Floculacion (1).docx

FLOCULACIÓN La floculación es el proceso que sigue a la coagulación, que consiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién formados con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesarios para sedimentar con facilidad. Estos flóculos inicialmente pequeños, crean al juntarse aglomerados mayores que son capaces de sedimentar.

Desestabilización del coloide y compresión de la capa difusa. En la Figura se muestra como los coagulantes cancelan las cargas eléctricas sobre la superficie del coloide permitiendo la aglomeración y la formación de flóculos. Estos flóculos inicialmente son pequeños, pero se juntan y forman aglomerados mayores capaces de sedimentar. Para favorecer la formación de aglomerados de mayor tamaño se adicionan un grupo de productos denominados floculantes.

Fuerzas de atracción y repulsión Cuando se aproximan dos partículas semejantes, sus capas difusas interactúan y generan una fuerza de repulsión, cuyo potencial de repulsión está en función de la distancia que los separa y cae rápidamente con el incremento de iones de carga opuesta al de las partículas. Esto se consigue sólo con los iones del coagulante. Existe por otro lado, un potencial de atracción Ea entre las partículas llamadas fuerzas de Van der Waals, que dependen de los átomos que constituyen las partículas y de la densidad de estos últimos. Si la distancia que separa a las partículas es superior a “L” las partículas no se atraen. E es la energía que las mantiene separadas.

Crecimiento de los flóculos Una vez que se ha añadido el coagulante y se ha realizado la operación de coagulación se pasa a la formación de flóculos mayores. Puede ocurrir que el flóculo formado por la aglomeración de varios coloides no sea lo suficientemente grande como para asentarse con la rapidez deseada. Por ello es conveniente utilizar productos coadyuvantes de la floculación ó simplemente denominados Floculantes. Un floculante reúne partículas en una red, formando puentes de una superficie a otra y enlazando las partículas individuales en aglomerados. La floculación es estimulada por un mezclado lento que junta poco a poco los flóculos. Un mezclado demasiado intenso los rompe y rara vez se vuelven a formar en su tamaño y fuerza óptimos. Una buena floculación favorece el manejo del lodo final para su desecación, filtrado, etc.

Coadyuvantes de la floculación Las dificultades que pueden presentar algunos coloides desestabilizados para formar flóculos pesados que sedimentan bien han dado lugar a la búsqueda de sustancias que ayudan a la formación de estos flóculos. Entre las dificultades que se pueden presentar en un proceso de floculación están:  Formación de flóculos pequeños de lenta sedimentación.  Formación lenta de flóculos.  Flóculos frágiles que fragmentan en los procesos de acondicionamiento del lodo.  Formación de microflóculos que pasan por los filtros. Para eliminar estas dificultades y lograr flóculos grandes y bien formados de fácil sedimentación se han utilizado sustancias y procedimientos muy variados. Los más usados son los siguientes: Oxidantes Como la percloración, que en parte oxida la materia orgánica y rompe enlaces en los coloides naturales, ayudando a una mejor floculación posterior. Adsorbentes Las aguas muy coloreadas y de baja mineralización en que los flóculos de aluminio ó hierro tienen muy poca densidad, coagulan muy bien al añadir arcilla que da lugar a que se adsorba y origine flóculos pesados de fácil sedimentación. Otros adsorbentes son la caliza pulverizada, sílice en polvo y carbón activo. Sílice activa Algunos compuestos inorgánicos pueden ser polimerizados en agua para formar polímeros floculantes inorgánicos. Este es el caso de la sílice activa que presenta una alta efectividad como auxiliar del tratamiento con Alumbre. Polielectrolitos Son polímeros orgánicos con carga eléctrica. Inicialmente se utilizaron los de origen natural, como almidón, celulosa, gomas de polisacáridos, etc. Hoy se usan una gran variedad de polielectrolitos sintéticos. Pueden actuar solos o como coadyuvantes para floculación. Los poli electrólitos pueden clasificarse en:  

Catiónicos: Cargados positivamente. Aniónicos: Cargados negativamente.



No iónicos: No son polielectrolitos en sentido estricto aunque exhiben en disolución muchas de las propiedades floculantes de los anteriores.

Los polielectrolitos catiónicos son poliaminas que se hidrolizan en agua como sigue: R1 R2 NH + H2 O  R1 R2 NH2+ + OHPuesto que la hidrólisis da OH- , a pH alto se fuerza la reacción a la izquierda y el polímero se vuelve no iónico. De forma semejante, los polímeros aniónicos incorporan a su estructura un grupo carboxilo que en agua se ioniza del siguiente modo: RCOOH RCOO- + H+ Un pH bajo fuerza la reacción a la izquierda y transforma el polímero aniónico en no iónico. Según esto, generalmente se usan los polímeros catiónicos a bajos pHs y los aniónicos a altos pHs. Esto no significa que en caso contrario dejen de funcionar, lo que ocurre es que se transforman en no iónicos, lo que hará variar en cierto modo su efectividad en el tratamiento concreto a que se aplican. TIPOS DE FLOCULACIÓN. Hay 2 tipos de floculación: Floculación Pericinética: Esta producido por el movimiento natural de las moléculas del agua y esta inducida por la energía térmica, este movimiento es conocido como el movimiento browniano. Floculación Ortocinética: Se basa en las colisiones de las partículas debido al movimiento del agua, el que es inducido por una energía exterior a la masa de agua y que puede ser de origen mecánico o hidráulico. Después que el agua es coagulada es necesario que se produzca la aglomeración de los microflóculos; para que esto suceda se produce primero la floculación pericinética luego se produce la floculación ortocinética. PARÁMETROS DE LA FLOCULACIÓN Los parámetros que se caracterizan la floculación son los siguientes:   

Floculación Ortocinética (Se da por el grado de agitación proporcionada: Mecánica o Hidráulica). Gradiente de Velocidad (energía necesaria para producir la mezcla). Número de colisiones (choque entre microflóculos).

  

Tiempo de retención (tiempo que permanece el agua en la unidad de floculación). Densidad y tamaño de floc. Volumen de lodos (los flóculos formados no deben sedimentar en las unidades de floculación).

PROCESO FLOCULACION EN LA PLANTA LA FLORA DEL A.M.B S.A E.S P Dos tanques de floculación de paletas horizontales con cámaras de paso inferior, cada uno de 14.48 m de ancho, 13.80 m de longitud y 4.00 m de profundidad. Están divididos longitudinalmente en tres compartimientos separados por tabiques de madera, figura 3. La velocidad de rotación de los agitadores es proporcionada por dos moto-reductores mediante cadenas de transmisión de movimiento.

Figura 3. Floculador No 1. Planta la flora El caudal de agua a ser tratada, luego de la aplicación y mezcla rápida de los coagulantes en la canaleta parshall, pasa a los canales de entrada de cada no de los tanques de floculación, regulado por vertederos y compuertas. En su paso por los compartimentos, el agua es agitada lentamente por la rotación de las paletas agitadoras para producir la floculación de las partículas suspendidas en el agua. Al final el agua pasa a los sedimentadores.

PROCESO DE FLOCULACION EN LA PLANTA BOSCONIA DEL A.M.B S.A E.S P

FLOCULADORES Localización Los floculadores están localizados entre las estructuras de llegada a la planta y los Sedimentadores. Componentes • Dos (2) tanques de floculación No.1 y No.2 (primera etapa) cada uno dividido en cuatro (4) cámaras de 6.00 metros de lado por 5.40 metros de profundidad, que funcionan en serie con un tiempo total de retención de 24 minutos (para 500 litros por segundo de capacidad). El flujo entre las cámaras se establece a través de un orificio rectangular debidamente dispuesto en los tabiques divisores de concreto. • Cuatro (4) conjuntos de agitadores de paletas de eje vertical en cada tanque Floculador (uno por cámara). Cada conjunto consta de cuatro (4) juegos de paletas y es accionado por un moto – reductor de 3 velocidades instalado sobre la pasarela del Floculador. • Canales de conducción de agua floculada a los sedimentadores, de 1.10 metros de ancho y 3.25 metros de profundidad, que corren paralelos a las unidades sedimentadoras. • Válvulas diámetro 10” (24), de desagüe de los tanques al canal de lodos.

FUNCIONAMIENTO El agua coagulada con alumbre y/o poli electrolito, a su paso por las cámaras de los tanques Floculadores, es sometida a agitación lenta por los cuatro (4) conjuntos de paletas instalados en cada uno de ellos, con lo cual se induce el choque entre partículas para formar flocs o grumos suficientemente pesados para ser eliminados por decantación. El agua una vez floculada, es conducida a los sedimentadores por canales especialmente diseñados para evitar la rotura de los flocs. Para el desagüe y limpieza de los tanques Floculadores, se abre la válvula de diámetro 10” que se encuentra en el fondo de la última cámara y que descarga directamente en el canal de lodos (que corre por debajo del canal de agua floculada).

PLANTA DE AGUA LA ATARJEA

Desde los años 80 se vienen utilizando polímeros: - Aniónico, en la etapa de pretatamiento para la reducción de la alta turbiedad presente durante los meses de verano. La dosis que se emplea fluctúa entre 0.3 a 0.8 p.p.m, siendo la cantidad máxima a emplear igual a 1.0 p.p.m. - Catiónico, utilizado como floculante en las unidades de Decantador de Manto de Lodos en dosis de 0.15 a 0.25 p.p.m., esta dosificación se realiza con la finalidad de mejorar la separación de los flóculos.

ASPECTOS

Aplicación de floculante sintético

Floculación Ortocinética

Remoción de Arsénico

IMPACTOS

ACCIONES CORRECTIVAS

La ingesta de este metal en altas concentraciones es perjudicial para la salud e impacta de manera negativa el medio ambiente. Divide las partículas, disolviéndolas en el agua, evitando la formación del flog. El arsénico y sus compuestos son considerados como cancerígenos para los humanos y en ciertas regiones existe evidencia epidemiológica de alteraciones a la salud ante el consumo prolongado de aguas arsenicales.

Cambio del floculante sintético por uno de origen vegetal.

Bajar la velocidad agitación.

de

Tratamientos en plantas potabilizadoras convencionales y métodos domiciliarios, hasta tecnologías in situ.

Referencias Bibliográficas

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CACUA TIRADO, Carolina: DISEÑO CONCEPTUAL DEL PROCESO DE TRATAMIENTO DE LODOS PARA LA PLANTA BOSCONIA DEL A.M.B S.A E.S P. Bucaramanga, 2008. Trabajo de grado (Ingeniera Química). Universidad Industrial de Santander. Facultad de Ingenierías Fisico-Quimicas. Escuela de Ingeniería de Química.

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CAÑAS ROJAS, Christian: ESTUDIO DE APLICABILIDAD E IMPLEMENTACIÓN DEL POLICLORURO DE ALUMINIO COMO COAGULANTE PRIMARIO EN LA PLANTA LA FLORA DEL AMB. S.A. E.S.P. Bucaramanga, 2005. Trabajo de Grado (Ingeniería Química). ). Universidad Industrial de Santander. Facultad de Ingenierías Fisico-Quimicas. Escuela de Ingeniería de Química.

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Franco M, Francisca, CARRO PÉREZ, Magali Evelin: Remoción de arsénico en agua mediante procesos de coagulación-floculación. Rev. Int. Contam. Ambient vol.30 no.2 México may. 2014.