Unidad 4 Procesos

III SEPARACION DE SOLIDOS

FILTRACIÓN

Se denomina filtración al proceso de separación de partículas sólidas de un líquido utilizando un material poroso llamado filtro. La técnica consiste en verter la mezcla sólido-líquido que se quiere tratar sobre un filtro que permita el paso del líquido pero que retenga las partículas sólidas.

CLASIFICACIÓN DE FILTRADOS

Existen los tipos:

Filtros de lecho, (o de arena): Son ejemplos de la filtración en profundidad, en el que las partículas penetran en los intersticios del lecho filtrante, quedando atrapadas. Se usan para depuración de aguas urbanas y tratamiento de aguas residuales con muy bajos contenidos en sólidos. El lavado de estos lechos ha presentado problemas, haciéndose un retrolavado, con flujo en sentido inverso de aire seguido de agua.

Filtros prensa: Se utilizan cuando se desean filtraciones más rápidas. Se construyen en dos formas: prensa de placas y marcos, y prensa de placas rebordeadas o cámaras.

A) Filtros prensa de placas y marcos: En ellos no se alcanza la caída de presión constante desde el principio de la filtración, sino que hay un periodo de filtración a caudal constante al comienzo de la misma. Son una serie de placas y marcos alternos soportados por un par de raíles; las placas tienen una superficie acanalada o estriada. El marco hueco está separado de la placa por una tela filtrante y la prensa se cierra por medio de un tornillo manual o hidráulico. Entre cada par de placas se forma por tanto una cámara. La suspensión se introduce por un orificio del marco y el filtrado pasa a través de la tela de cada lado, de modo que se forman dos tortas en cada cámara. El filtrado circula hacia abajo por la superficie de las placas y se descarga a través de un grifo. Puede inspeccionarse el filtrado de cada placa, pudiéndose aislar una de ellas, si se estropea o aquel no resulta claro. En algunos se prevee la calefacción por vapor.

B) Filtro prensa de cámaras: Similar al anterior pero se prescinde de los marcos, y las cámaras individuales están formadas entre placas sucesivas. Por tanto, el espesor de la torta no puede variarse. El canal de alimentación generalmente difiere del anterior, siendo por el centro.

En estos dos casos se han obtenido mejoras muy importantes: grandes unidades, materiales nuevos y más ligeros, mayores presiones y grado de automatización, escurrido más completo que facilita el posterior lavado, etc.

Filtros de hojas: En ellos, la caída de presión constante se alcanza desde los primeros instantes de la filtración. Son apropiados para tratar grandes volúmenes de suspensión, de modo que, para la misma capacidad que un filtro prensa, ocupan menos espacio. Los hay de diferentes tipos: filtro Moore, Kelly, Sweetland, Vallez, Niágara, (verticales u horizontales), etc. Dependiendo del tipo de hojas, la mayor o menor uniformidad y facilidad de separación de la torta, la facilidad de lavado y la instalación de la tela.

En ellos, cada hoja está rodeada de la tela filtrante de modo que la torta queda depositada en el exterior y el líquido claro pasa al interior, bien por vacío o por presión.

Filtros rotatorios continuos: Los hay de tambor rotatorio y de discos. Son filtros de succión, en los que la filtración, lavado, secado y descarga de la torta se realizan automáticamente, precisando, por tanto, de poca mano de obra.

A) Filtro de tambor: Es un cilindro horizontal que gira parcialmente sumergido en un depósito con la suspensión agitada. La superficie cilíndrica está agujereada y se cubre con la tela. Se succiona haciendo vacío, y el líquido claro atraviesa la tela, mientras la torta se va formando en la superficie. La capacidad de filtración depende de la velocidad de rotación. Si la torta se resquebraja, se comprime con una correa.

B) Filtro de discos: Similares a los anteriores, sólo que tienen un cierto número de hojas filtrantes dispuestas sobre un eje. Proporcionan peor lavado que el anterior y la descarga de la torta es más difícil, pero ofrecen un área mucho mayor.

Otros filtros continuos: Los hay de muchos otros tipos: a) Filtro de cinta horizontal: son a vacío, tienen una banda sobre dos poleas, la suspensión encima y escurre el filtrado; b) Filtro Prayon: Filtro a vacío para líquidos corrosivos con células horizontales sobre un marco giratorio. c) Cartuchos filtrantes: Serie de anillos sobre un eje central que se usan para líquidos con pequeñas cantidades de sólidos en suspensión, etc.

EQUIPOS PARA EL PROCESO DE SEPARACION

Aunque los equipos para llevar a cabo la filtración de sólidos están diseñados para que realicen la operación de forma continua, es decir, se alimenta al equipo de forma continua una suspensión y se obtiene de forma continua, sendas corrientes de filtrado y lodo espeso, en realidad se lleva a cabo en el interior del equipo procesos cíclicos discontinuos. Existen muchas disposiciones de equipos continuos de filtración, pero por simplicidad, se van a destacar únicamente los dos más habituales. Los filtros de mangas, y los filtros de tambor.

SEDIMENTACION

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 aguas residuales. Los términos decantación se utilizan para la sedimentación inducida, siendo la sedimentación de partículas coloidales cuya coagulación ha sido inducida previamente por agentes químicos (hidróxido férrico). (Metcalf, 1995)

CLASIFICACIÓN DE SEDIMENTACION

Se pueden distinguir dos tipos de sedimentación, atendiendo al movimiento de las partículas que sedimentan:

Sedimentación Libre

Se produce en suspensiones de baja concentración de sólidos. La interacción entre partículas puede considerarse despreciable, por lo que sedimentan a su velocidad de caída libre en el fluido.

Sedimentación por zonas

Se observa en la sedimentación de suspensiones concentradas. Las interacciones entre las partículas son importantes, alcanzándose velocidades de sedimentación menores que en la sedimentación libre. La sedimentación se encuentra retardada o impedida. Dentro del sedimentado se desarrollan varias zonas, caracterizadas por diferente concentración de sólidos

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