laboratorio calculo coagulante optimo

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE MANIZALES Facultad de Ingenierías y Arquitectura Ingeniería Ambiental Operaciones Unitarias INFORME: Prueba de Jarras "Determinación de coagulante óptimo y dosis óptima" Trabajo presentado por: Mary Luz Herrera Arredondo (0T820111016) Pablo Andrés Pérez Salazar (0T820111011) Oscar Salazar Serna (0T820111033) Luisa Fernanda Loaiza M (0T820141041) Trabajo presentado a: Jenny Carolina Ramírez Jiménez

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Page 1: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE MANIZALES

Facultad de Ingenierías y Arquitectura

Ingeniería Ambiental

Operaciones Unitarias

INFORME: Prueba de Jarras "Determinación de coagulante óptimo y dosis óptima"

 

Trabajo presentado por: 

Mary Luz Herrera Arredondo (0T820111016)Pablo Andrés Pérez Salazar (0T820111011)

Oscar Salazar Serna (0T820111033)Luisa Fernanda Loaiza M (0T820141041)

Trabajo presentado a:

Jenny Carolina Ramírez Jiménez

 

Manizales, Colombia

08.04.2014 

Page 2: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

PRUEBA DE JARRAS"DETERMINACIÓN DE COAGULANTE ÓPTIMO Y DOSIS ÓPTIMA"

INTRODUCCIÓN

La prueba de jarras busca determinar la dosis apropiada de coagulante y el

coagulante que se debe suministrar al agua para optimizar el proceso de

sedimentación. Este proceso consiste en la simulación de la coagulación,

floculación y sedimentación con diferentes dosis de coagulante.

El agua es el recurso natural más importante del mundo, ya que sin él no podría

existir la vida. En vista de que el agua representa un papel vital en el desarrollo de

las comunidades, en procesos a nivel industrial, comercial y alimentario entre

otros, es indispensable para abastecer a la población en general.

La potabilización es un proceso que se lleva a cabo sobre cualquier agua para

transformarla en agua potable y de esta manera hacerla apta para el consumo

humano, sin ningún tipo de restricción. [1]

La resolución que establece las condiciones con las cuales se obtiene un nivel

óptimo de calidad de agua es la 2115 de 2007 por medio de la cual se señalan

características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y

vigilancia para la calidad del agua para consumo humano. [2]

Page 3: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Determinar el coagulante óptimo, dosis óptima, gradiente optimo y tiempo óptimo

de floculación, para un agua determinada.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Realizar una prueba de jarras con el fin de observar el proceso de

coagulación, floculación y sedimentación a través de una pequeña prueba

piloto.

Hallar los parámetros de la calidad del agua como turbiedad, PH y

temperatura.

MATERIALES

MATERIALES REACTIVOS

1 Kg de tierra Sulfato de Aluminio Al2 (SO4)3

6 Beackers para tomar muestras Cloruro Férrico FeCl3

3 Jeringas de 5 ml Cal en solución

3 Jeringas de 10 ml

Equipo para prueba de jarras

Muestra de Agua

jarras

pH-metro

Turbidímetro

Cronómetro

Page 4: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

PROCEDIMIENTO

COAGULANTE ÓPTIMO

Se tomó agua del grifo y se depositó en una caneca, luego se añadió tierra.

Se ubicó el equipo de 2 jarras debajo de cada una de las paletas de

agitación.

Se depositó en cada jarra exactamente 1 litro de muestra fresca de agua

cruda, añadiéndole tierra. (250 ml)

Se agregó cal en solución (2,5 ml) a las jarras con el fin de aumentar su pH

a 9,86.

Se agregó diferente coagulante en cada jarra, 2 ml de Sulfato de Aluminio

(Jarra 1), 2 ml de Cloruro Férrico (Jarra 2).

Se ubicaron las paletas de agitación dentro de cada jarra, arrancando el

agitador y operándolo durante 1min a una velocidad de 260 rpm.

Reducimos la velocidad al grado de agitación a 40 rpm y permitimos que la

agitación continuara durante unos 20 min.

Se esperó el tiempo necesario para observar que los Flòculos se

sedimentaran mejor. (10 min)

Por último medimos la turbiedad, pH y temperatura.

DOSIS ÓPTIMA

Se tomó agua del grifo y se depositó en una caneca, luego se añadió tierra.

Se ubicó el equipo de 6 jarras debajo de cada una de las paletas de

agitación. (Jarras cuadradas)

Page 5: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

Colocamos en cada jarra exactamente 1 litro de muestra fresca de agua

cruda con tierra.

Depositamos en cada jarra diferentes cantidades de coagulante (1.5, 2, 2.5,

3, 3.5, 4 ml).

Se ubicaron las paletas de agitación dentro de cada jarra, arrancando el

agitador y operarlo durante 1min. A una velocidad de 300 rpm.

Reducimos la velocidad al grado seleccionado de agitación a 40 rpm y

permitimos que la agitación continuara durante unos 20 min.

Se esperó 10 min para que se llevara a cabo el proceso de sedimentación.

Terminado el proceso de agitación, se procedió a esperar el tiempo

necesario para que el flóculo se sedimentara en el fondo de la jarra y así

determinar que dosis de coagulante era óptima, se procedió a determinar el

pH y la turbiedad.

TIEMPO ÓPTIMO

Se ubicó el equipo con 3 jarras debajo de las paletas de agitación.

Se colocó en cada jarra exactamente 1 litro de muestra de agua cruda con

tierra.

Se adiciono el coagulante óptimo (Cloruro férrico) y la dosis optima (70 ppm

que es equivalente a 3,5 ml), Se varió el tiempo óptimo de floculación para

las 3 jarras (10,20,30 min), con un gradiente óptimo de 40 rpm

Por último esperar un margen de tiempo de 10 min para que se sedimenten

los floc’s.

Posteriormente se procedió a determinar el pH, temperatura y la turbiedad.

Page 6: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

GRADIENTE ÓPTIMO

El anterior procedimiento se realiza nuevamente con las otras 3 jarras con la

muestra (agua cruda con tierra), Ya teniendo el coagulante óptimo, la dosis

óptima, el tiempo óptimo, se procedió a determinar el gradiente óptimo cambiando

rpm para cada una de las jarras (36, 50,25 rpm), por último se midió la turbiedad,

pH y temperatura.

CÁLCULOS

COAGULANTE OPTIMO

Se utilizó la siguiente fórmula para calcular volúmenes de coagulante que se

debían adicionar al agua en este caso cloruro férrico y sulfato de aluminio.

V1 C1 = V2 C2

V ₂= (1L )∗(70mg /l )

( 10g500ml )∗( 101 g3) [2% 10g

300ml∗(1 gml ) ]∗100

V ₂=3,5ml

Page 7: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

V1 C1 = V2 C2

Jarra Coagulante

DOSIS ÓPTIMA

Utilizamos la siguiente fórmula para hallar la cantidad de Cloruro Férrico que se

debe adicionar a cada jarra.

V1 C1 = V2 C2

V ₂=(1L )∗( 30mgL )

( 103mg1g )∗(0.02gml ) [2%P/P 2 g

100g∗(1ml1g ) ]

V 2=1,5ml

Nota: Para cada jarra se realizó el procedimiento anterior, teniendo en cuenta que

el valor de la concentración varía para cada jarra.

Page 8: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

CANTIDAD DE JARRAS 1 2 3 4 5 6

DOSIS (ppm ò mg/l )

30 40 50 60 70 80

CANTIDAD DE COAGULANTE (ml)

1,5 2 2,5 3 3,5 4

RESULTADOS

COAGULANTE ÒPTIMO

DATOS INICIALES

Turbiedad Muestra Inicial: 57 NTU

pH: 7,01

Temperatura: 18,1 °C

AGUA CRUDA

Page 9: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

(Agua Grifo + Tierra)

pH TEMPERATURA (°C)

TURBIEDAD (NTU)

JARRA 1 10,23 18,1877

JARRA 2 7,50 18

RESULTADOS FINALES - Después de 35 min

AGUA CRUDA(Agua Grifo + Tierra)

pH TURBIEDAD (NTU)

TEMPERATURA(°C)

COAGULANTE(ml)

JARRA 1 7,63 1,11 18 3,5 Cloruro Férrico

JARRA 2 6,53 3,17 18,5 3,5 Sulfato de Aluminio

DOSIS ÓPTIMA

Page 10: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

DATOS INICIALES

Turbiedad Muestra Inicial: 979 NTU

pH: 7,04

Temperatura: 18,7 °C

DATOS FINALES

AGUA CRUDA(Agua Grifo + Tierra)

JARRAS pH TEMPERATURA (°C)

1 10,22 18.5

2 10.10 18.4

3 10.2 18.4

4 9.91 18.4

5 9.71 18.3

6 9.70 18.3

Page 11: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

NOTA: No se obtuvieron datos de la Jarra 4, ya que al sacar la muestra para

tomar pH, temperatura y turbiedad la muestra se rego y los flocs que estaban

sedimentados, se dispersaron nuevamente en el agua.

GRAFICA TURBIEDAD Vs DOSIS DE LA JARRA

AGUA CRUDA(Agua Grifo + Tierra)

JARRAS pH TEMPERATURA (°C) TURBIEDAD (NTU)

1 9.37 20.1 2,30

2 8.61 20.3 8,8

3 8.40 20.3 2,02

4 --------- -------- --------

5 8.2 20.4 1,61

6 7.93 20.6 1,63

Page 12: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

TURBIEDAD (NTU)

DOSIS (Mg/l ò ppm)

2,3 308,8 402,02 501,61 601,63 70

20 30 40 50 60 70 800

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

GRÀFICA DE TURBIEDAD Vs DOSIS

Series2

DOSIS (mg/L)

TUR)

BIED

AD (N

TU)

TIEMPO ÓPTIMO

DATOS INICIALES

Turbiedad Muestra Inicial: 986 NTU

pH: 7,63

Page 13: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

Temperatura: 18,7 °C

Gradiente óptimo: 40 rpm

COAGULANTE ÓPTIMO: Cloruro férrico

DOSIS ÓPTIMA: 70 ppm 3,5 ml

AGUA CRUDA(Agua Grifo + Tierra)

pH TURBIEDAD (NTU)

TEMPERATURA(°C)

TIEMPO OPTIMO DE FLOCULACION (MIN)

JARRA 1 7,42 0,64 18,9 10

JARRA 2 8,53 1,15 19 20

JARRA 3 8,54 1,06 19 30

TURBIEDAD (NTU)

TIEMPO OPTIMO DE FLOCULACION

(MIN)

0,64 10

1,15 20

1,06 30

Page 14: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

5 10 15 20 25 30 350

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

GRÀFICA TURBIEDAD Vs TIEMPO ÒPTIMO DE FLOCULACIÒN

Series2

TIEMPO ÒPTIMO DE FLOCULACION (min)

TURB

IEDA

D (N

TU)

GRADIENTE ÓPTIMO

GRADIENTE ÓPTIMO: (36, 50,25 rpm)

COAGULANTE ÓPTIMO: Cloruro férrico

DOSIS ÓPTIMA: 70 ppm

TIEMPO ÒPTIMO: 10 min

Page 15: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

AGUA CRUDA(Agua Grifo + Tierra)

pH TURBIEDAD (NTU)

TEMPERATURA(°C)

GRADIENTE OPTIMO (rpm)

JARRA 1 8,43 0,82 19,3 25

JARRA 2 7,30 0,61 19,5 36

JARRA 3 7,12 0,50 19,6 50

TURBIEDAD (NTU)

REVOLUCIONES POR MINUTO

(rpm)

0,82 25

0,61 36

0,50 50

Page 16: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

20 25 30 35 40 45 50 550

0.10.20.30.40.5

0.60.7

0.80.9

GRÀFICA TURBIEDAD Vs REVOLUCIONES POR MINUTO

Series2

rpm

TíUR

BIED

AD (N

TU)

GRADIENTE

COAGULANTE OPTIMO

Se halló el gradiente teniendo en cuenta la tabla No 3 del Libro Floculación y

Coagulación, tomando de allí la información necesaria de acuerdo a los datos

obtenidos como lo son la Temperatura Inicial 19°C, y las especificaciones de la

Jarra redonda con su revolución inicial de 260 rpm. Dándonos así un Gradiente de

250 s-1.

DOSIS ÓPTIMA

Se halló el gradiente teniendo en cuenta la tabla No 3 del Libro Floculación y

Coagulación, tomando de allí la información necesaria de acuerdo a los datos

obtenidos como lo son la Temperatura Inicial 19°C, y las especificaciones de la

Page 17: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

Jarra cuadrada con su revolución inicial de 300 rpm. Dándonos así un Gradiente

de 700 s-1, y con una revolución final de 40 rpm y un gradiente de 35 s-1.

TIEMPO ÓPTIMO

Se halló el gradiente teniendo en cuenta la tabla No 3 del Libro Floculación y

Coagulación, tomando de allí la información necesaria de acuerdo a los datos

obtenidos como lo son la Temperatura Inicial 19°C, y las especificaciones de la

Jarra redonda con su revolución inicial de 40 rpm. Dándonos así un Gradiente de

21 s-1, y con una revolución final de 30 rpm y un gradiente de 15 s-1.

GRADIENTE ÓPTIMO

Se halló el gradiente teniendo en cuenta la tabla No 3 del Libro Floculación y

Coagulación, tomando de allí la información necesaria de acuerdo a los datos

obtenidos como lo son la Temperatura Inicial 19°C, y las especificaciones de la

Jarra redonda con una revolución de 25 rpm y obteniendo así un gradiente de 12

s-1, con una revolución de 36 rpm y obteniendo así un gradiente de 25 s-1, con

una revolución de 50 rpm y un gradiente de 40 s-1.

Page 18: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

ANÁLISIS

COAGULANTE ÒPTIMO

De acuerdo a los resultados obtenidos de la práctica y después de realizar un

segundo intento se pudo observar que si excede la dosis optima, el coagulante no

cumple con su objetivo, ya que los coloides no se aglutinan para formar los

floculos y posteriormente sedimentarse, si no que estos nuevamente se

estabilizan.

DOSIS ÓPTIMA

Durante la agitación a 40 rpm y un tiempo de sedimentación de 20 minutos se

pudo observar que en jarra 5 fue en la que mejor se observó el proceso de

coagulación, con una dosis óptima de 70 ppm, donde se obtuvo el menor valor de

la turbiedad es de 1,61 NTU, con respecto a las demás jarras.

TIEMPO ÓPTIMO

De acuerdo a los resultado obtenidos de la práctica se puede intuir que la jarra 1

fue la que presento un tiempo óptimo de 10 min, ya que tuvo el menor valor de la

turbiedad (0,64 NTU), con respecto a las otras jarras

Page 19: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

GRADIENTE ÓPTIMO

De acuerdo a la práctica realizada y al resultado obtenido se puede inferir que el

gradiente óptimo es el de la jarra 3 con 36 rpm y con la turbiedad de 0,50 NTU

PREGUNTA

 ¿Cuál es el rango de pH en el que trabaja el cloruro férrico y el sulfato de aluminio (decir para cada uno cuál es el rango)?

SULFATO DE ALUMINIO

El sulfato de aluminio es el coagulante estándar usado en tratamientos de aguas.

El material es empacado en diversas formas: en polvo, molido, en terrones, en

granos parecidos al arroz y en forma líquida. El sulfato de aluminio ha estado

disponible en todo el mundo con un costo razonable porque ha sido fácil de

producir incluso en fábricas muy sencillas.

La dosis varía normalmente entre 200 a 400 g/m3 para aguas naturales.

El rango de pH efectivo para coagulación óptima es de 5,5 a 8,0 y se prefiere para

tratar aguas superficiales de buena calidad por ser el único químico necesario

para la coagulación. [3]

Page 20: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

CLORURO FÉRRICO

Es el compuesto de hierro más importante por sus amplias aplicaciones

industriales.

Es un efectivo coagulante primario que se usa intensivamente en el tratamiento de

aguas de alcantarillado y efluentes industriales para la remoción de los

compuestos solubles de metales pesados y como coadyudante en la filtración de

lodos muy difíciles.

La dosis varía normalmente entre de 5 a 160 g/m3

El rango de pH efectivo para coagulación óptima es entre 4 y 6, y mayor de 8.

Sus excelentes propiedades coagulantes tienen aplicaciones en diversos procesos

relacionados con el tratamiento de aguas y residuos líquidos. [4]

CONCLUSIONES

El coagulante óptimo para este tipo de aguas es el Cloruro Férrico, pues

éste realiza una sedimentación más eficaz, pudiéndose observar a simple

vista que hay mayor cantidad de partículas aglutinadas formando Flòculos.

La turbiedad es uno de los parámetros más importantes en la calidad del

agua, es un indicativo de su contaminación, tiene un papel importante en el

desempeño de laboratorios de prueba de análisis de las plantas de

tratamiento de aguas residuales y de plantas purificadoras agua

Se realizaron pruebas de los parámetros de la calidad del agua como pH,

Turbiedad y Temperatura, teniendo en cuenta que estos son de gran

Page 21: Laboratorio Calculo Coagulante Optimo

importancia a la hora de tratar un tipo de agua con diferentes

especificaciones.

Un coagulante optimo y una dosis optima es resultado de obtener un floculo

de mayor tamaño y una sedimentación rápida, para obtener agua apta

para el consumo humano.

REFERENCIAS ELECTRÓNICAS

[1] DEFINICIÓN DE POTABILIZACIÓN. Consultado el 16 de Marzo del 2014.

Disponible en internet:

http://www.definicionabc.com/medio-ambiente/potabilizacion.php

[2] RESOLUCIÓN NÚMERO 2115 (22 JUN 2007). Consultado el 16 de Marzo del

2014. Disponible en internet:

http://www.minambiente.gov.co/documentos/res_2115_220707.pdf

[3] SULFATO DE ALUMINIO. Consultado el 16 de Marzo del 2014. Disponible en

internet:

http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/3146/1/6281622H565.pdf

[4] CLORURO FÉRRICO. Consultado el 16 de Marzo del 2014. Disponible en

internet:

http://es.wikibooks.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_de_aguas_residuales/Tratamiento

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