Separación sólido líquido por medio de ondas estacionarias y su aplicación a los sistemas de tratamiento de aguas residuales

Abstract

Los sistemas de separación sólido líquido por medio de campos estacionarios han sido estudiados, principalmente, para aplicación en microfluidos. La presente investigación desarrolla el tema de la separación por medio de campos estacionarios para partículas del orden de los milímetros, como se pueden encontrar en diversidad de aplicaciones industriales. Es de especial interés, en este trabajo, la separación sólido líquido en plantas de tratamiento de aguas residuales. La investigación aborda, en primer lugar, el efecto de las diferentes variables involucradas en la separación sólido líquido por campos estacionarios, para ello, se analiza el efecto de la amplitud (presión), longitud de onda (frecuencia), tamaño de partícula y diferencia de densidades sobre la fuerza que el campo genera en una partícula suspendida. Se realizaron variaciones de 10 % en cada una de estas variables, como resultado se obtuvo que la amplitud (presión) es la que más impacto tiene sobre la integral de la fuerza (en realidad, el impacto se iguala con el del diámetro de la partícula, pero como este es dado por el tipo de separación que se desea realizar, solo se puede modificar la amplitud), o sea, sobre el trabajo que el campo estacionario realiza sobre la partícula. De esta forma, dado un tamaño de partícula, la amplitud de onda es la variable de mayor importancia en el desempeño de la separación. En segundo lugar, se estudian los modelos que gobiernan la separación sólido líquido en campos estacionarios, para ello se construye una celda de prueba con un sistema de medición con el cual se pretende ajusta el modelo el transductor utilizado, de esta forma se encuentra que la presión generada en el campo estacionario es 20,5 veces el voltaje aplicado, o sea: P_0=20,5V. Finalmente se procede a realizar el análisis para la sustitución tecnológica, esto tomando como referencia el diseño de una planta de tratamiento de aguas residuales con capacidad para tratar 830 m3/d, en este caso se propone sustituir el sedimentador por un separador sólido líquido por medio de ondas estacionarias, con lo cual el volumen del reactor podría disminuirse aproximadamente a 1/3 del tamaño original. El equipo necesario, tomando en cuenta una recirculación de 100 % del fluido de ingreso, consta de 639 celdas cuadradas de 0,01 m de lado y 75 cm de longitud. Cada una de ellas deberá contar con un transductor, o, en su defecto, deberán colocarse bancos de celdas sobre transductores de gran tamaño.