Hydrodynamic evaluation of a hydraulic clarifier through hydraulic behaviour indicators and simplified flow models

Evaluación hidrodinámica de un clarificador hidráulico mediante indicadores de comportamiento hidráulico y modelos simplificados de flujo

En los clarificadores de las plantas de potabilización ocurren fenómenos hidrodinámicos asociados a factores de tipo físico, operativo y ambiental que pueden afectar la calidad del agua clarificada. En este estudio se evaluó el comportamiento hidrodinámico de un clarificador hidráulico con recirculación de lodos mediante ensayos de trazadores de tipo continuo, a partir de los cuales se determinaron diferentes indicadores de comportamiento hidráulico y modelos simplificados de flujo. El clarificador presentó flujo dual con predominio de mezcla completa durante las horas en las que el agua afluente reportó temperaturas mayores a las del interior del reactor, ocasionando la formación de corrientes de densidad térmicas que promovieron la mezcla en el reactor y aumentaron la turbiedad en el efluente; adicionalmente, se observó que los indicadores hidráulicos y el modelo de Wolf-Resnick mostraron mayor sensibilidad a la influencia de la temperatura sobre la hidrodinámica del reactor.

Introducción

La separación sólido-líquido en los clarificadores de las plantas de tratamiento de agua (PTA) juega un papel fundamental junto con la coagulación y la floculación, ya que la mayor parte de la eliminación de la alta turbidez se produce aquí.  Esto está relacionado con la presencia de algunos patógenos como Giardia y Cryptosporidium; su eliminación en la desinfección es más limitada. La EPA (1998) defiende que la turbidez del agua clarificada debe ser inferior a 2 UNT en la ETA para garantizar la calidad del tratamiento del agua.

Según MWH (2005), la predicción exacta de la eficiencia del clarificador mediante métodos matemáticos y experimentales es un reto incluso para los mejores ingenieros de diseño. Factores como la corriente de densidad, el gradiente de temperatura, el efecto del viento, la disipación de energía en la entrada, la salida y el equipo de movimiento pueden afectar a la hidrodinámica y, por tanto, al rendimiento de un clarificador.

Herramientas como los indicadores de rendimiento hidráulico y los modelos de flujo simplificados basados en estudios de trazadores han permitido evaluar la hidrodinámica de un reactor a partir de datos de campo. Según el método de dosificación, los estudios de trazadores pueden ser del tipo de adición instantánea (utilizando la concentración de C_o a la entrada del reactor durante un periodo muy corto) o de adición continua (inyectando continuamente una concentración de C_o del trazador a una tasa constante durante un periodo no inferior a tres veces el tiempo de retención hidráulica (TRH) y luego interrumpiendo bruscamente la dosificación) (AWWA, 2011; Ministerio de Desarrollo Económico, 2000).