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Postgrado en Ingeniería Sanitaria y Ambiental

   
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Efecto de la Coagulación en el Comportamiento de un Filtro Grueso Ascendente en Capas Operando como Clarificador por Contacto.

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Autor (es):

Julie Alexandra Quintero González


Director:

Ing. Msc. Camilo  Hernan Cruz Velez


Resumen:

El pretratamiento del agua en filtros de gravas con múltiples capas se ha propuesto como una operación unitaria de tratamiento para aguas naturales medianamente contaminadas; algunos investigadores la presentan como una unidad efectiva de tratamiento, por su simplicidad en operación, mantenimiento y como una alternativa atractiva en países en desarrollo.

El objetivo del estudio es determinar el impacto de la coagulación en la eficiencia de remoción de material particulado y el efecto sobre el comportamiento hidráulico de u Filtro Grueso Ascendente en Capas (FGAC).

La investigación se realizo a escala piloto, operando tres unidades d FGAC a una tasa de 24 m3/m2d (1 m/h); las unidades están conformadas con 4 capas de grava, de diámetros de diámetros entre 3 mm a 23 mm, la altura de las capas 0.20 m para las dos capas con mayores diámetros, 0.40 m para las dos capas con diámetros menores y una altura total del medio granular de 1.20 m. La planta piloto se compone de las siguientes unidades: 2 unidades de FGDi (acondicionamiento del agua), mezcla rápida (coagulación) y 3 unidades CFGAC. La efectividad de la coagulación fue controlada mediante pruebas de sedimentación (jarras circulares de 2 L, empleando velocidades de 2 a 0.2 cm/min) y mediante ensayos de filtración rápida (filtración con papel de 8  m de poro), ensayos realizados al efluente del FGAC teniendo como indicador de eficiencia la turbiedad.

La dosis de coagulante aplicada osciló en valores entre 10 a 50 mg/L Sulfato de aluminio líquido comercial tipo B (Al2(SO4)3 *14.3 H2O), siendo evaluados dos pH de coagulación (6.4 y 5.7 0.1 unidades de pH), se utilizo agua superficial (Río Cauca), que presento variaciones durante los ensayos entre 35 y 774 UNT; para la mezcla rápida se aplico un gradiente de 400 s-1, para pH de 5.7 0.1 unidades y 1000 s-1, para pH de 6.4 0.1 unidades; el tiempo de mezcla rápida es de 20 s; el gradiente en medio granular experimental vario entre 2 y 3 s-1 (lecho limpio, inicio de carrera de filtración) y de hasta 50 s-1 al final de la carrera de filtración, con un tiempo de residencia de 35 min. (lecho limpio) y de 10 min. al final de la carrera de filtración.

Los resultados muestran que una adecuada combinación de dosis y pH de coagulación permiten aumentar significativamente la remoción del material particulado en la operación de la Filtración Gruesa Ascendente en Capas, independiente del tipo de mecanismo con que se realiza la desestabilización, pero una disminución en la eficiencia hidráulica del sistema.

La combinación de una mayor agitación y menor pH (1000 s-1, pH 5.7 0.1) de coagulación permiten una mayor desestabilización del material particulado con formación de microfloculos, generando un ambiente para formación de floc por acercamiento y por tanto mayor acumulación de lodos entre las capas, presentándose mayores perdidas de cargas con respecto con una menor agitación y mayor pH.

En el caso de una menor agitación y mayor pH (400 s-1, pH de 6.4 0.1), de coagulación, se obtiene un floc de mayor densidad (sobresaturación o barrido); presentando un significativo aumento de remociones de material particulado similares comparado con el FGAC operando sin coagulante químico, pero con aumento en la perdida de carga en especial en la ultima capa de grava, reducciones en el tiempo de operabilidad del filtro y eficiencia hidráulica, con respecto a la operación a pH de 5.7 0.1 unidades.

El comportamiento hidráulico de la FGAC se ve afectado de manera significativa por la adición del coagulante, la acumulación de depósitos en los intersticios de la grava, ocasionan una disminución de hasta 3 veces el tiempo de residencia teórico con respecto al inicio de la carrera; presentándose un aumento significativo de cortos circuitos, y disminución del flujo a pistón.


 
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