Se determinaron las características del agua tratada para los pares seleccionados coagulante/floculante, PAC 18%/ CS 610 y sulfato de aluminio/ CS 610 aplicando flotación por aire disuelto (DAF) para la separación del flóculo. Se evaluaron a pH 7.5 y 8.0 ambos pares.

Como se aprecia en la figura 1, los mejores resultados correspondieron al PAC 18% a pH 8.0 y al sulfato de aluminio a pH 7.5, ambos con CS 610 como floculante, lo que se refleja en los elevados porcientos de remoción alcanzados para los sólidos suspendidos, la turbidez y los hidrocarburos. El pH del agua clarificada estuvo entre 7.17-7.74 y los cuatro parámetros medidos cumplieron con las condiciones de vertimiento establecidas.

Se observó de 5 -15 mm de nata flotada desplegada hacia los bordes del cilindro para el par sulfato de aluminio/ CS 610 y de 6-8 mm nata flotada desplegada hacia los bordes del cilindro para el par PAC 18%/ CS 610.

Fig. 1

Se realizaron dos corridas con el sistema de reacción seleccionado, el par coagulante/floculante PAC 18%/ CS 610 a pH 8.0, aplicando flotación por aire disuelto (DAF) para la separación del flóculo. Los resultados fundamentales se dan en la tabla 1.

A pesar de que las corridas se hicieron en condiciones similares, hubo diferencias entre ambas, las que pueden estar asociadas a la variabilidad en las características de la muestra de agua cruda de un día a otro.

Tabla 1

Para la determinación de la presión de operación y la relación A/X óptima se realizaron corridas en el equipo DAF a temperatura ambiente del agua residual, empleando una tasa de recirculación de 33%. Como se aprecia en la figura 2, la presión de operación óptima estuvo entre 400-500 kPa, aunque con todas las presiones ensayadas se obtuvieron resultados satisfactorios en la remoción de sólidos suspendidos y una altura de capa flotada de 10 mm.

Fig. 2

La figura 3 nos muestra que la relación A/X óptima fue de 0.095-0.143 mL de aire/mg de sólidos suspendidos + hidrocarburos, con la cual se obtuvo resultados satisfactorios de remoción.

Fig. 3

Fig. 4

En las figuras 4 y 5 se dan las curvas de regresión ajustadas para la presión de operación y la relación A/X, obteniendo coeficientes de correlación significativos con un 95% de confiabilidad para ambos parámetros. Las tablas 2 y 3 muestran las respectivas estadísticas de la regresión. El valor medio de sólidos suspendidos flotados representó el 97.5% de los sólidos.

Tabla 2

Fig. 5

Tabla 3

En la figura 6 se aprecia que la recirculación óptima fue de 30%, aunque con todas las proporciones ensayadas se obtuvieron resultados altamente satisfactorios en la remoción de sólidos suspendidos (< 5.0 mg/L). En la figura 7 aparece la curva de regresión ajustada para la tasa de recirculación, donde se obtuvo la ecuación de un polinomio de orden 2.

Fig. 6

Fig. 7

Para la presión de operación y el % de recirculación óptimo a la temperatura media del proceso se obtuvo un tiempo de reacción óptimo de 20 minutos y la cinética de la reacción sigue el comportamiento de una ecuación de un polinomio de orden 2, según se observa en la figura 8.

La remoción de sólidos suspendidos alcanzada estuvo entre 82-85%. De la representación gráfica de los resultados, se deduce que 1 minuto es el tiempo mínimo requerido para alcanzar las condiciones demandadas en el vertido (< 30 mg/L de sólidos suspendidos).

Fig. 8

Se realizaron tres corridas en equipo DAF operando a las condiciones elegidas de presión, A/X, % de recirculación y tiempo de reacción, para determinar la velocidad ascensional de los sólidos.

Los gráficos de la figura 9 (a, b, c) muestran las curvas de longitud ascensional vs tiempo de ascensión a la temperatura media del agua residual para determinar la velocidad ascensional en la floculación.

La velocidad ascensional promedio obtenida de las tres corridas efectuadas fue de 0.86 mm/s. Los valores obtenidos en las tres corridas no difieren en más de un 9% del valor medio encontrado. En la figura 10 (a, b, c) aparecen los gráficos obtenidos de velocidad ascensional vs tiempo de ascensión.

Fig. 9

Fig. 10

Para la temperatura media de proceso se realizaron tres pruebas de flotación final con los parámetros operacionales óptimos seleccionados (presión, A/X, % de recirculación, tiempo de retención) y sobre el agua clarificada se determinaron los parámetros fundamentales. Se obtuvo una remoción de 93.88% para sólidos suspendidos, 95.35% para hidrocarburos y 98.21% para turbidez.

Los resultados alcanzados en las corridas se muestran en la tabla 4. Como se aprecia en la tabla, los valores de concentración de sólidos suspendidos e hidrocarburos en el agua clarificada cumplen con los requerimientos de vertimiento [14] para ambos parámetros.

Tabla 4

Se realizaron seis corridas en equipo DAF operando a las condiciones elegidas de presión, A/X, % de recirculación y tiempo de reacción, para determinar la velocidad ascensional de los sólidos.

Los gráficos de la figura 11 muestran las curvas de velocidad ascensional vs tiempo de ascensión a las temperaturas mínima (13 ⁰C) y máxima (31 ⁰C) del agua residual para determinar la velocidad ascensional en la floculación.

La velocidad ascensional promedio obtenida de las tres corridas efectuadas a la temperatura mínima (13 ⁰C) fue de 0.84 mm/s, la cual coincide con la encontrada en las corridas a la temperatura media. Los valores obtenidos en las tres corridas no difieren en más de un 13% del valor medio encontrado.

La velocidad ascensional promedio obtenida de las tres corridas efectuadas a la temperatura máxima (31 ⁰C) fue de 0.60 mm/s. Los valores obtenidos en las tres corridas no difieren en más de un 6% del valor medio encontrado.

Fig. 11

Los parámetros de calidad del agua clarificada a las temperaturas mínima y máxima después de aplicar el tratamiento de flotación por aire disuelto se muestran en la tabla 5 y se puede observar que los resultados obtenidos son satisfactorios para cumplir los requerimientos de vertimiento. ¹⁴

Tabla 5