Mecánica De Fluidos

5.1 TRANSFERENCIA DE GASES Y AIREACIÓN EN LODOS ACTIVADOS.

El fenómeno de transferencia de gases, desde el medio ambiente hacia el agua de proceso y viceversa, es muy empleado en tratamiento de aguas residuales. Entre los procesos en los que se emplea la transferencia de gases se encuentran:

►La remoción de nitrógeno de los efluentes o desnitrificación.

►La aireación en el proceso de digestión aeróbica de la materia orgánica.

►La inyección de cloro gaseoso en el efluente de la planta de tratamiento de aguas residuales.

AIREACIÓN EN DIGESTIÓN AERÓBICA: De todos los procesos de transferencia de gases, el más importante de todos, es el que se lleva a cabo en la digestión aeróbica de la materia orgánica de las aguas residuales.

Los organismos aeróbicos dependen del oxigeno para mantener los procesos metabólicos que producen la energía necesaria para su crecimiento y reproducción.

El oxigeno al igual que todos los gases en la atmósfera, son solubles en el agua en mayor o menor grado. Los dos principales gases componentes del aire: oxigeno y nitrógeno tienen muy baja solubilidad ya que no reaccionan químicamente con el agua y su solubilidad está de acuerdo a la ley de Henry, que establece que la solubilidad de un gas es directamente proporcional a la presión parcial ejercida por este.

La solubilidad del oxigeno también es función de la temperatura: a mayor temperatura menor solubilidad. Otro factor determinante en la solubilidad de gases es la composición del agua; por ejemplo, a la misma temperatura la solubilidad del oxigeno en agua salada o agua de mar es menor que la solubilidad de este gas en agua pura.

La solubilidad máxima del oxigeno atmosférico varia desde 14.6 mg/lto a 0°C hasta 7 mg/lto a 35°C a 760 mm de Hg de presión atmosférica. Esta baja solubilidad del oxigeno en agua, es la principal limitante para la Ingeniería de Tratamiento de Aguas Residuales Componentes y sistemas para el tratamiento biológico de las aguas residuales autodepuración de las aguas residuales y la razón de la necesidad de la inyección de oxigeno atmosférico para de esta manera compensar por el oxigeno consumido en los procesos de digestión aeróbica.

El oxigeno puede ser suministrado en forma de oxigeno puro o como aire. En las plantas de tratamiento de aguas residuales, la transferencia de oxigeno se hace generalmente a través de dispositivos sumergidos, que forman pequeñas burbujas en el seno del liquido. Cuanto menor sea el tamaño de las burbujas mayor será la superficie de contacto y la difusión del oxigeno en el agua de tratamiento es mas eficiente.

Para incrementar aún mas el coeficiente de difusión, y mejorar el aprovechamiento del oxigeno suministrado, se provocan situaciones de turbulencia en el seno del liquido, con lo que el oxigeno se difunde mas efectivamente. Esta agitación o turbulencia se provoca con la misma masa de aire inyectada y/o con un medio de agitación mecánico.

5.4 VARIACIONES EN EL PROCESO DE AIREACIÓN EN LODOS ACTIVADOS:

5.4.1 AIREACIÓN CONVENCIONAL:

En este proceso, el influente llega a un sedimentador primario donde se separan parte de los sólidos sedimentables, por lo que la DBO del agua que pasa al digestor biológico disminuye y puede ser tratada más eficientemente.

En el digestor aerobio, que puede ser aireado por aireadores superficiales o por difusores de aire, se da el tratamiento biológico. Después de un periodo de retención de 6-8 horas, el licor mixto pasa a un sedimentadorsecundario, donde los lodos activados se separan del seno del líquido y una parte de ellos son reciclados al reactor biológico y otra parte es extraída para mantener el balance de sólidos en el reactor.

5.4.2 AIREACIÓN ESCALONADA: Este tipo de proceso es básicamente similar al convencional, con la diferencia de que la aireación se hace de acuerdo a la DBO ejercida por el líquido en tratamiento. Como a la entrada del reactor, el agua tiene un alto contenido de material orgánico disponible, la demanda de oxígeno será mayor. En la salida del reactor, la cantidad de material biodegradable será mucho menor, por lo que la cantidad de oxigeno que se demanda es menor y se suministra menos oxígeno para aprovechar éste mas eficientemente.

Para esto, los aeradores ya sean superficiales o por difusión, se colocan de manera tal que a la entrada, las unidades de aireación son mayores que las que se encuentran dispuestas al final del reactor. Este tipo de reactor se adapta bien a aguas que tienen un alto contenido

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