tratamiento de aguas potable

7/28/2019 Tratamiento de Aguas Potable

1/28

Tratamiento de Aguas


2/28

TASAS DE SEDIMENTACION PARA ALGUNAS PARTICULASFuente: Acuiquimica, Jairo Romero Rojas, Cp. 5; Pg. 145

Dimetro de la partcula,

mm Partcula representativa

Tiempo requerido para una

profundidad deasentamiento de 0.3 m

Sedimentables

10 Grava 0.3 seg

1 Arena Gruesa 3 seg

0.1 Arena Fina 38 seg

0.01 Limo 33 min

No Sedimentables

0.001 Bacterias 55 horas

0.0001 Color 230 das

0.00001 Coloides 6.3 aos

0.000001 Coloides 63 aos


3/28

ESQUEMA DE UNA PLANTA DE POTABOLIZACION

Tamizado

Desarenado Aforo

A

B

Floculacin

Sedimentacin

Filtracin

Tanque Agua PotableEfluente Tratado

A: Dosificacin del Coagulante

B: Dosificacin del Desinfectante

Aguacruda

captada


4/28

Rejillas


5/28

Desarenadores


6/28

Aforo o Medicin del Caudal(canales y vertederos)


7/28

Aforo o Medicin del Caudal(Canaleta Parshall)


8/28

Coagulacin y Floculacin


9/28

Sedimentacin


10/28

Filtracin


11/28

Afluentes del Tratamiento

AGUA CRUDA

Agua Superficial: Ros, Lagos, Lagunas, Mares, Embalses,

Glaciales, Hielo en las montaas

Agua Subterrnea: Aguas Freticas, Pozos Subterrneos,

Manantiales.

Agua Metericas: Aguas Lluvias, Nieves, Granito

AGUAS RESIDUALES Aguas residuales Domesticas, Industriales, Comerciales,

Institucionales, Agrcolas, lluvias.


12/28

Potabilizacin de Aguas

El agua para ser consumida (beber) debecumplir con una serie de requisitos de calidad

fsica, qumica y biolgica. segn normas de las autoridades de Salud-

Decreto 1575/07 y Resolucin 2115/07.


13/28

COLOIDES

Son partculas muy pequeas, pero lo suficientemente grandescomo para dispersar la luz (Efecto Tyndall).

Colocan el agua Turbia u Opaca.

La mayora de los coloides presentan carga negativa (-).


14/28

COLOIDES

Se mantienen en las agua de forma estables debido a lasfuerzas de repulsin electrosttica entre estas partculas.

Esta repulsin sobrepasa las fuerzas de atraccin de Vander Waals, por lo que no se aglomeran y por lo tanto noprecipitan.


15/28

PROPIEDADES DE LOS COLOIDES

A. Propiedades Cinticas:

Movimiento Browniano:

Difusin:

Presin Osmtica:

B. Propiedades pticas:

Dispersin de la luz (Efecto de Tyndall Faraday): Ladispersin de la luz es proporcional al tamao de las

partculas.C. Propiedades electrocinticas:

Los coloides en general tienen carga elctrica y por tantopueden ser afectados por campos elctricos.


16/28

D. Estabilidad de los coloides:

Los coloides son normalmente estables en solucin.

En general priman los factores estabilizantes por sobre losdesestabilizantes.

Factores estabilizantes: se cuentan a todas las fuerzas o fenmenosque generan repulsin entre ellos y por tanto, las fuerzaselectrostticas y la hidratacin son favorables.

Factores desestabilizantes: Las fuerzas de atraccin, en cambio,

cumplen un papel estabilizante opuesto y desestabilizan. Entre ellas: la gravedad,

el movimiento Browniano y,

las fuerzas de Van der Waals.


17/28

LA COAGULACIN:

Es el proceso de desestabilizacin de las partculas suspendidas demodo que se disminuyan las fuerzas de separacin o repulsin

entre ellas. (Ver figura)

La coagulacin comienza al agregar el coagulante al agua y dura

fracciones de segundo.

La Coagulacin: Presenta dos modelos de la coagulacin:

El modelo fsico o de la doble capa, basado en fuerzas de

atraccin y repulsin. El modelo qumico, llamado puente qumico, que relaciona

una dependencia entre el coagulante y la superficie de loscoloides.


18/28

Teora de la doble capa

1. la solucin se forma con el ion positivo (llamado contra-ion)

y el ion negativo (llamado co-iones). :

la atraccin del coloide negativo hace que algunos ionespositivos formen una rgida capa alrededor de la superficiedel coloide; capa de Stern.

Otros iones positivos adicionales son todava atrados por elcoloide negativo, pero estos son ahora rechazados por la

capa de Stern, as como por otros iones positivos queintentan acercarse al coloide. Este equilibrio dinmicoresulta en la formacin de una capa difusade contra-iones.

2. En la capa difusa, las fuerzas repulsivas del coloide soncompensadas por los iones positivos, hasta alcanzarnuevamente el equilibrio.

La capa difusa puede ser visualizada como una atmsferacargada rodeando al coloide.

La capa de Stern y de la capa difusa son las que juntasllamaremos la doble capa. El espesor de esta doble capadepende del tipo y concentracin de los iones de lasolucin.

Plano de cizalla


19/28

Potencial zeta

El coloide negativo y su atmsfera cargada

positivamente producen un potencial elctricorelativo a la solucin (Potencial zeta)

El potencial zeta: es una medida para determinarla carga del coloide. A medida que disminuye elpotencial zeta (fuerza de repulsin), las

partculas pueden aproximarse cada vez msaumentando la posibilidad de una colisin.

Cuando el potencial zeta es pequeo, pZ (-), lacoagulacin se dar fcilmente.

Si se aade demasiado coagulante, la superficiede la partcula se cargar positivamente, un pZ(+), la partcula volver a dispersarse y no se dala coagulacin.


20/28

COAGULACION

Los coloides lioflicos (amantes del agua) requieren mayor cantidad

de coagulante. Los coloides liofbicos (odiosos al agua), no reaccionan

qumicamente con el coagulante.

Entre los coagulantes, el ms usado es el sulfato de aluminio (o

alumbre). Esta sustancia presenta las siguientes reacciones:

Cuando se aade alumbre al agua, este se disocia en Al +3 y SO4 -2.el Al +3 se une con los coloides cargados negativamente:

Al (+3) + Al

Neutralizando parte de la carga de la partcula y reduciendo el

potencial Z.

coloide coloide


21/28

COAGULACION El alumbre tambin reacciona con el agua, combinndose con los OH del

agua para formar hidrxido de aluminio que es de carcter coloidal. Quereacciona tambin con el coloide y neutraliza parte de su carga negativa.

Al2(SO4)3 + 6H2O { 2Al(OH)3} + 6H+ + 3SO4 -2

- Esta reaccin va disminuyendo su pH a medida que la reaccin se lleva acabo hasta un punto en que se detiene.

- Si el agua contiene alcalinidad natural, el pH puede mantenerserelativamente constante, ya que esta acta como amortiguador. La reaccinse puede ver en .

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(HCO3)2 2Al(OH)3 + 6CO2 + 14H2O + 3CaSO4

- En esta reaccin se consume alcalinidad (Ca(HCO3)2) y se produce acidez(CO2) y dureza (CaSO4)

- Esta reaccin muestra como el coagulante reacciona con cierta alcalinidadnatural.


22/28

Si el agua a tratar no posee suficiente de esta alcalinidad natural , sedebe agregar algn tipo de sustancia alcalina que la suministre comoes la Cal viva (CaO), Cal apagada ( Ca(OH)2), Soda custica ( NaOH) o

Soda Ash ( Na2CO3). Las mas utilizadas son la cal apagada y la sodaash, mostrando la siguiente reaccin:

Con Cal,

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(OH)2 2Al(OH)3 + 3CaSO4 + 14H2O

Con Soda ash,

Al2(SO4)3.14H2O + 3Na2CO3 + 3H2O 2Al(OH)3 + 3Na2SO4 + 3CO2 + 14H2O

Cuando se aade Cloruro frrico este reacciona con la alcalinidad o

con cal para formar el floc, presentando las siguientes reacciones:

2FeCl3 + 3Ca(HCO3)2 2Fe(OH)3 3CaCL2 + 6CO2 , alcalinidad natural.

2FeCl3 + 3Ca(OH)2 2Fe(OH)3 + 3CaCl2 , alcalinidad Artificial (Cal)


23/28

Otros coagulantes utilizados son:

Sulfato ferroso (FeSO4.7H2O),

Sulfato frrico (Fe2(SO4)3, Aluminato de Sodio (NaAlO2), entre otros.

Los polielectrolitos pueden ser de tres tipos: no inicos,aninicos y catinicos.

No inicos:El polivinil alcohol, las policrilamidas y el xido depolietileno.

Aninicos: El sulfonato de poliestireno, la parcialmente

ionizada poliacrilamida y el poliacrilato. Catinicos: La polivinil piridina y la polietilenimina.

La dosis de coagulante tiene gran relacin con el intervalo de pHsobre el cual se maneja la dosis y por supuesto segn el nivel

de turbidez.


24/28

LA FLOCULACIN: Tiene relacin con los fenmenos de transporte dentro del lquido que

permiten que las partculas entren en contacto unas con otras.

Es el proceso mediante el cual las molculas ya desestabilizadas entranen contacto, formando los flocs para facilitar la precipitacin, estatambin se conoce como mezcla lenta y es aplicada despus de lacoagulacin.

Se presentan dos modelos:

Floculacin ortocintica, la cual es promovida por agitacin externa.Incluye partculas de tamao superior al micrn y tiene relacin conlos gradientes de velocidad del lquido.

Floculacin pericintica, se diferencia del primero en que su fuentede agitacin es interna. Principalmente el movimiento browniano y lasedimentacin. Su efecto es principalmente sobre partculas detamao inferior a 1 micrn.


25/28

Prueba de jarras

Se determinar la dosis ptima de un

coagulante, a emplear que se

necesita para clarificar una muestra

de agua. A esta prueba se le conoce

con el nombre de prueba de jarras,

debido al equipo empleado.

Equipo, material y sustancias

requeridas

Aparato de jarras (agitadores e

iluminador de flculos)

Probetas

Vasos de precipitado de 1000 ml

Equipo requerido para las pruebas de

pH, color, turbiedad, alcalinidad y

dureza.
http://www.google.com.co/imgres?imgurl=http://html.rincondelvago.com/0005554617.png&imgrefurl=http://html.rincondelvago.com/coagulacion-y-floculacion.html&usg=__GEP4b6ik_QFYhHZyeas6XLojlhk=&h=178&w=426&sz=3&hl=es&start=13&sig2=jN5HsdiTC2Ud1BsFNKjS6Q&itbs=1&tbnid=hcgtr8kbTt8uoM:&tbnh=53&tbnw=126&prev=/images%3Fq%3Dprueba%2Bde%2Bjarras%26hl%3Des%26gbv%3D2%26tbs%3Disch:1&ei=qQoETL73FYzEMY-pzDs


26/28

Prueba de jarras Procedimiento

1. Determine a la muestra de agua bien homogenizada elcolor, la turbiedad, el pH, la alcalinidad y la dureza.

2. Vace porciones de un litro en 6 vasos de precipitado y

colquelos en el aparato de Jarras.

3. Aada la solucin del coagulante a los 5 primeros vasos

de precipitado con diferentes concentraciones

(Ejemplos: 5, 10, 20, 40, 60 y 80 mg/L de Al2(SO4)3.). Si

no es suficiente la alcalinidad agrguese por cada mg/Lde alumbre 0.35 mg/L de cal hidratada. Deje el sexto

vaso como control.

4. Agitar por un minuto a 100 rpm despus de la adicin del

coagulante.

5. Flocule las muestras a una velocidad de 30 rpm durante

15 20 min. exactos. Tome nota del tiempo que tardan

en formarse los primeros flculos visibles para cada

vaso.

6. Despus de la floculacin saque los agitadores y deje

sedimentar por 30 min.

7. Mida el color, la turbiedad, el pH, la alcalinidad y la

dureza de cada vaso cuidando de no resuspender las

partculas del sedimento de la muestra.

8. Determine la dosis ptima del coagulante.


27/28

TAREA

1. Identifique el nombre de los siguientes compuestos e identifquelos en los

parmetros de qumica sanitaria (Alcalinidad, Acidez, Dureza, Coagulacin,

Ayudante de coagulacin).

Al2(SO4)3.14H2O __________________ _________________

Al(OH)3 __________________ _________________

Ca(OH)2 __________________ _________________

CaO __________________ _________________

Ca(HCO3)2 __________________ _________________

CaSO4 __________________ _________________

CO2 __________________ _________________

Na2CO3 __________________ _________________

Na2SO4 __________________ _________________

FeSO4.7H2O __________________ _________________

Fe(HCO3)2 __________________ _________________

Fe(OH)2 __________________ _________________

CaCO3 __________________ _________________ Fe(OH)3 __________________ _________________

FeCl3 __________________ _________________

CaCl2 __________________ _________________

Fe2(SO4)3 __________________ _________________

NaAlO2 __________________ _________________


28/28

TAREA

2. Analice las siguientes reacciones e identifique los

compuestos anteriores e interprete su comportamiento enla reaccin.

Al2(SO4)3.14H2O + 3 Ca(HCO3)2 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 14 H2O + 6 CO2

Al2(SO4)3.14H2O + 3Ca(OH)2 2 Al(OH)3 + 3 CaSO4 + 14 H2O

Al2(SO4)3.14H2O + 3 Na2CO3 + 3 H2O 2 Al(OH)3 + 3 Na2SO4 + 3 CO2 + 14H2O 2 FeCl3 + 3 Ca(HCO3)2 2 Fe(OH)3 + 3 CaCl2 + 6 CO2

2 FeCl3 + 3 Ca(OH)2 2 Fe(OH)3 + 3 CaCl2

Fe2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 2 Fe(OH)3 + 3 CaSO4 + 6 CO2

Fe2(SO4)3 + 3 Ca(OH)2 2 Fe(OH)3 + 3 CaSO4

3. Teniendo en cuenta el comportamiento estequiomtrico delas reacciones anteriores. Determine cuantos mg/Ltreaccionan y se producen de cada uno de los compuestos,por cada 1 mg/Lt del coagulante participe de la reaccin.

tratamiento de aguas potable

Documents