Tipos de sedimentación

TIPOS DE SEDIMENTACIÓN
Operaciones Unitarias
Jaime Giovanni Ramírez Camacho
Universidad del Mar

INTRODUCCIÓN

La sedimentación es una de las operaciones unitarias más utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. Los términos sedimentación, clarificación y decantación se utilizanindistintamente.
En términos de tratamiento de aguas residuales la sedimentación consiste en la separación, por la acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua.
En función de la concentración y de la tendencia a la interacción de las partículas, se pueden producir cuatro tipos de sedimentación: discreta, floculenta, retardada (también llamadazonal), y por compresión.

1. - SEDIMENTACIÓN

La sedimentación consiste en la separación, por la acción de la gravedad, de las partículas suspendidas cuyo peso específico es mayor que el del agua. Es una de las operaciones unitarias más utilizadas en el tratamiento de las aguas residuales. Los términos sedimentación y decantación se utilizan indistintamente.
Esta operación se emplea para laeliminación de arenas, de la materia en suspensión en floculo bilógico en los decantadores secundarios en los procesos de fango activado, tanques de decantación primaria, de los flóculos químicos cuando se emplea la coagulación química, y para la concentración de sólidos en los espesadores de fango.
En la mayoría de los casos, el objetivo principal es la obtención de un efluente clarificado, perotambién es necesario producir un fango cuya concentración de sólidos permita su fácil tratamiento y manejo. En el proyecto de tanques de sedimentación, es preciso prestar atención tanto a la obtención de un efluente clarificado como a la producción de un fango concentrado.

1.1.-Tipos de Sedimentación.
En función de la concentración y de la tendencia a la interacción de las partículas, se puedenproducir cuatro tipos de sedimentación: discreta, floculenta, retardada y por compresión.
Tipos de sedimentación que intervienen en el tratamiento del agua residual

Fig.1. Esquema de las zonas de sedimentación para un fango activado.
1.1.1.-Sedimentación de partículas Discretas (Tipo I)
La sedimentación de partículas discretas no floculantes puede analizarse mediante las leyes clásicasformuladas por Newton y Stokes. La ley de Newton proporciona la velocidad final de una partícula como resultado de igualar el peso efectivo de la partícula a la resistencia por rozamiento o fuerza de arrastre. El peso efectivo viene dado por:
Fuerza gravitatoria = (ρs - ρ) gV
Donde ρs = densidad de la partícula.
ρ = densidad del fluido.
g = aceleración de la gravedad.V = volumen de la partícula.

La fuerza de arrastre por unidad de área depende de la velocidad de la partícula, de la densidad y la viscosidad del fluido, y del diámetro de la partícula. El coeficiente de arrastre CD (adimensional), viene definido por la Ecuación:
Fuerza de arrastre por fricción = (CDAρv2)/2
En la que CD = coeficiente de arrastre.
A = área transversal al flujo oárea de la proyección de la partícula sobre el plano normal a v.
v = velocidad de la partícula.
1.1.2.-Sedimentación floculenta (Tipo 2).
En soluciones relativamente diluidas, las partículas no se comportan como partículas discretas sino que tienden agregarse unas a otras en el proceso de sedimentación. Conforme se produce la coalescencia o floculación, la masa de partículas va aumentando, yse deposita a mayor velocidad. La medida en que se desarrolle el fenómeno de floculación depende de la posibilidad de contacto entre las diferentes partículas, que a su vez es función de la carga de superficie, de la profundidad del tanque, del gradiente de velocidad del sistema, de la concentración de partículas y de los tamaños de las mismas. El efecto de estas variables sobre el proceso sólo...