UNIVERSIDAD DEL CAUCA Laboratorio de operaciones unitarias I Periodo de 2015
DETERMINACIÓN DE LA DOSIS OPTIMA Y TIEMPO DE MEZCLA RAPIDA PARTE 1 Karolina Maca Muñoz 49011006, Daniela Muñoz 4911024731 Grupo C, miércoles de 11-1 pm. Presentado a: Ing. VIVIANA VALENCIA RENGIFO. ____________________________________________________________________________________
1. OBJETIVO: Determinar la dosis óptima de coagulante necesaria para la remoción de color y turbiedad para tratar el agua de muestra en el laboratorio
Sedimentación: Para esta etapa se deja de agitar con las paletas y se remueven para que el agua quede en calma puesto que así los flog que se han formado en la anterior etapa puedan sedimentar en la mayor parte posible, el tiempo para esta etapa fue de 10 minutos, los tiempos normales para esta fase son de 5 a 15 minutos por lo que nuestro tiempo está dentro de este rango.
2. INTRODUCCIÓN La dosis óptima de coagulante es la cantidad de coagulante es necesario implementar para la mayor remoción de color y turbiedad que se encuentran en el agua a tratar.
3. REVISIÓN DE LITERATURA Coagulación:
Durante la determinación de la dosis óptima de cantidad de coagulante se tienen que reconocer las tres etapas más importantes de este proceso las cuales son:
Es el proceso enel que se presenra la desestabilización de las partículas suspendidas removiendo las fuerzas, cargas, que mantiene las partículas separadas. El término coágulo hace referencia a las reacciones que suceden al agregar un reactivo químico, coagulante, en agua, originando productos insolubles. La coagulación comienza al agregar el coagulante al agua y dura fracciones de segundo.
Mezcla rápida: En ésta etapa después de ser añadido el coagulante se procede a mezclar lo mejor posible el coagulante con el agua a tratar para que éste quede lo mejor distribuido posible. En el equipo para prueba de jarras se tienen una paleta giratoria para cada jarra la que en la práctica la pusimos a 300 revoluciones por minuto durante un tiempo de 60 segundos.
Modelos de la Coagulación: Modelos físico o de la doble capa: Se basa en fuerzas electrostáticas de atracción y repulsión. Modelo químico: llamado "puente químico", relaciona una dependencia entre el coagulante y la superficie de los coloides.
Floculación: Ésta etapa se llevó a cabo durante 15 minutos en los cuales se realizó una mezcla lenta en el equipo de prueba de jarras, para que al estar las partículas desestabilizadas se puedan acumular en flogs lo más grandes posibles para que así precipiten.
Floculación:
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La floculación es un proceso mediante el cual, con la adición de sustancias denominadas floculantes, hacen que las moléculas ya desestabilizadas se aglutinen, esto implica la formación de puentes químicos entre partículas de modo que se forme una malla de coágulos, la cual es tridimensional y porosa, las moléculas aglutinadas formando el flocs, los cules facilitan la decantación y posterior filtrado.
coagulante, dosis de floculante, y gradiente de velocidad. PH: Los niveles de pH del agua de influente se ubican en un rango adecuado para el proceso de coagulación floculación sin que sea necesaria la dosificación de reactivos para ajustar éste parámetro. Tiempo de Retención: Mantener el tiempo de retención cercano a los valores de diseño.
Los posibles compuestos que pueden estar en el agua son:
La temperatura: es una variable que afecta directamente al proceso fisicoquímico de coagulación floculación, sin embargo el operador no ejerce control sobre este parámetro.
Sólidos en suspensión Partículas coloidales Sustancias disueltas
El mezclado: es la distribución uniforme y rápida de un coagulante en el agua antes de que se verifiquen reacciones químicas en proporción notable.1
Tipo de Floculación. La floculación puede presentarse mediante dos mecanismos: floculación ortocinética y pericinética, según sea el tamaño de las partículas desestabilizadas, en general todas las partículas se ven afectadas por ambos mecanismos.
Alcalinidad: La alcalinidad es uno de los parámetros más importantes en el tratamiento del agua, pues influye directamente en la coagulación o el ablandamiento. Los bicarbonatos, carbonatos y el ion hidroxilo representan las formas más importantes de alcalinidad, pero en algunos casos pueden contribuir los boratos, silicatos, fosfatos y otras bases.
Modelo Pericinético: Su efecto principalmente es sobre partículas pequeñas (<1um) su fuente de agitación es interna, su característica importante es el movimiento browniano y la sedimentación. Modelo ortocinético: el cual es promovido por agitación externa principalmente, Influye partículas de tamaño superior al micrón y están afectadas principalmente por el gradiente de velocidad del líquido.
Aunque el bicarbonato, HCO3-, es la forma más común de alcalinidad, es importante considerar que en el agua existe en realidad un sistema de equilibrio entre CO2, H2CO3, HCO3-,CO3=, H3O+ y el OH-. La concentración relativa de cada componente está en función del pH. (2)
Las variables más importantes que intervienen durante el proceso de coagulación floculación son entre otros pH, caudal, tiempo de retención, temperatura, concentración de sólidos, dosis de
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http://cabierta.uchile.cl/revista/15/educacion/edu4/index.html
Una consecuencia de la alcalinidad es la acción amortiguadora o tampón de los componentes. Lo que demuestra que la concentración del ion hidronio depende de los iones de bicarbonato y carbonato. Reacción del sulfato de aluminio con la alcalinidad del agua:
El efecto del bicarbonato y el carbonato es resistir un cambio en el pH. Esta resistencia o capacidad amortiguadora alcanza su máximo nivel cuando las concentraciones de carbonato y bicarbonato son iguales. Grafica 2: Coagulante (ml) vs Turbiedad (NTU)
4. RESULTADOS Y DISCISIÓN Datos: Alcalinidad: 37mg/L CaCO3 PH : 9,29 Turbiedad: 159 NTU Coagulante: Sulfato de aluminio 1% Tabla # 1: Resultados obtenidos primera prueba de jarras Vol. de sulfato Dosis Jarra de (mg/L) Nº aluminio (ml) 1 10 2 2 20 4 3 30 6 4 40 8 5 50 10 6 Sin dosis 0
turbiedad pH (UNT) final 100 2.88 1.47 4.85 87.8 83.3
Tabla # 2: Resultados obtenidos segunda prueba de jarras
7.98 7.64 7.38 7.03 6.52 9.06
Grafica 1: Coagulante (mg/L) vs Turbiedad (NTU) 3
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Dosis Jarra (mg/L) Nº 1 2 3 4 5 6
22 25 27 29 32 34
Vol. de sulfato de aluminio (ml) 4.4 5 5.4 5.8 6.4 6.8
turbiedad pH (UNT) final 3.04 4.03 2.75 2.46 2.8 3.78
7.86 7.43 7.32 7.25 7.09 6.99
5. ANALISIS DE RESULTADOS: Se puede observar en la grafica 1 y 2 que la mayor turbiedad se obtuvo con una dosis de 10 mg / L o 2 ml de sulfato de aluminio 1%, esto indica que estas dosis no son optimas para la remoción de la turbiedad.
Grafica 3: Coagulante (mg/L) vs Turbiedad (NTU)
En la tabla # 1 se observa que las dosis de 10 y 50mg /L tuvieron mayor turbiedad que la muestra control, esto corrobora que las dosis altas o bajas de coagulante pueden aumentar en gran cantidad los valores de turbiedad en la muestra. El pH no tubo variaciones significativas despues de la primera dosis de coaqgulante, situación que se presenta por la alta alcalinidad presente en la muestra de agua, la reducción de pH en la reacción del aluminio con la alcalinidad es más lenta, porque la alcalinidad actúa como amortiguadora.
Grafica 2: Coagulante (ml) vs Turbiedad (NTU)
En la grafica 1 y 2 se muestra que los rangos donde la turbiedad es mas baja están entre las dosis de 20 y 40 mg/L o 4 y 8 ml de sulfato de aluminio al 1%, siendo la más baja en 30 mg/L o 4 ml por lo cual se realizó otra
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prueba de jarras utilizando dosis entre 22 y 34 mg/L de sulfato de aluminio.
coagulante en la remoción de la turbiedad debida a partículas coloidales.
En la grafica 3 y 4 para el segundo ensayo de determinación de la dosis optima se observar que los resultados son más cercanos entre si, debido a la especificación del rango de dosis optima, también se observa que la dosis que mejor actuó como coagulante es la de 29,2 mg/L o 5,8 ml de sulfato de aluminio, ya que en este punto se presenta el menor valor de Turbiedad igual a 2.75 UNT.
Las dosis de coagulante mayores o menores de la optima provoca baja eficiencia de remoción, el exceso de coagulante puede dispersar las partículas, bajar el rendimiento del sistema y desperdiciar el reactivo. 7. REFERENCIAS BIBLIGRAFICAS DECRETO 475 DE 1998 por el cual se expiden normas técnicas de calidad del agua potable. Pág. 16.
El pH del punto en el que la dosis fue óptima está muy cercano al neutro lo que hace que sea menor la corrección que se le haría al agua al final del tratamiento de potabilización.
http://www.capama.gob.mx/potabilizadora.ht ml.
El menor valor de tubiedad igual 2,75 UNT para la dosis de mezcla óptimo se encuentra por debajo del valor máximo permisible que es de 5 UNT establecido por el decreto 475 de 1998. 6. CONCLUSIONES RECOMENDACIONES
ARBOLEDA VALENCIA, Jorge. Teoría y práctica de la purificación del agua, Mc Graw Hill: tercera edición, Santa fe de Bogotá; 2000. 362 pag Arroyave D, González M, Gallego D. “Evaluación del comportamiento hidraulico un reactor uasb utilizado para el tratamiento de aguas residuales”. Medellín. Universidad Nacional de Colombia Sede Medellín. Facultad de Minas.
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La dosis óptima para la remoción de la turbiedad debida a partículas coloidales, fue igual a 29,2 mg/L ó 5.8 ml de coagulante. La prueba de jarras es importante para el diseño de una planta de tratamiento, ya que en ella se simula el proceso de coagulaciónfloculación para un agua con ciertas características de pH, alcalinidad y turbiedad, estableciéndose así los parámetros hidráulicos y químicos de esta.
ALCANTARA DE SOTO, Argentina. Ingeniería sanitaria I. Manual de prácticas. Instituto tecnológico de Santo Domingo. Santo Domingo. 1999. 33 pag. MONTEAGUDO MARTÍNEZ, José María. Durán, Antonio. Diseño de procesos en Ingeniería Ambiental. [Guión en línea] << http://www3.uclm.es/profesorado/giq/conteni do/dis_procesos/guion.pdf>>
Según las condiciones particulares del agua se puede determina la dosis optima de
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CASTRILLÓN, Daniela. Giraldo, Maria de los Ángeles. Determinación de las dosis óptimas de coagulante sulfato de aluminio granulado tipo B. Universidad Tecnológica de Pereira. 2012. 85 Pag
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