Universidad de Los Andes Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Química Dpto. de Operaciones Unitarias y Proyectos
Tratamiento de aguas blancas. CONTAMINACIÓN DEL AGUA
Prof. Yoana Castillo
[email protected] Web:http://webdelprofesor.ula.ve/ingenieria/yoanacastillo/
CONTENIDO
Aguas blancas.
Venezuela. Contaminantes en el agua blanca Esquema general de potabilización de aguas.
Tratamiento preliminar. Mezcla rápida. Floculación.
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AGUAS BLANCAS …. De lo visto en las clases anteriores se evidencia la necesidad de aplicar un tratamiento correctivo a las aguas para que sean POTABILIZACIÓN Abastecimiento Municipal
Las aguas blancas naturales también se les llama “aguas crudas” por ser la alimentación al proceso de potabilización. Pueden provenir de: • Fuentes superficiales: Ríos, lagos, embalses, manantiales. • Fuentes subterráneas: Pozos profundos y aguas subsuperficiales.
AGUAS BLANCAS Criterios de calidad de agua potable • Libre de microorganismo. • Bajas concentraciones de compuestos considerados tóxicos que puedan comprometer la salud a largo plazo. • Clara (baja turbidez) • No salobre. • Sin olor y sabor desagradable. • No corrosiva, no precipitativa para las .
Tratamiento? Etapas necesarias? Límites permitidos?
Normas de Calidad para consumo humano en Venezuela. GACETA # 36.395 del 13/02/99
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Normas de Calidad para consumo humano en Venezuela. GACETA # 36.395 del 13/02/99 [1] Capítulo III: De los aspectos organolépticos, físicos y químicos: Artículo 14 Cuadro Nº 1: Componentes relativos a la calidad organolépticos del agua potable Componente o característica
Unidad
Valor deseable menor a
Valor máximo aceptable (a)
Color
UCV (b)
5
15 (25)
Turbiedad
UNT (c)
1
5 (10)
--
Aceptable para la mayoría de los consumidores
mg/L
600
1000
mg CaCO3/L
250
500
--
6.5-8.5
9.0
.
.
250
300
Olor o sabor
Sólidos disueltos totales Dureza total pH
Cloruro
mg/L
Cobre
mg/L
1
(2.0)
Hierro total
mg/L
0.1
0.3 (1.0)
Manganeso total
mg/L
0.1
0.5
Sodio
mg/L
200
200
Sulfato
mg/L
250
500
Cinc
mg/L
3.0
5.0
(a) Los valores entre paréntesis son aceptados provisionalmente en casos excepcionales, plenamente justificados ante la autoridad sanitaria. (b) UCV: Unidades de Color Verdadero. (c) UNT: Unidades Nefelométricas de turbiedad.
Normas de Calidad para consumo humano en Venezuela. GACETA # 36.395 del 13/02/99 Capítulo III: De los aspectos organolépticos, físicos y químicos: Artículo 14 Cuadro Nº 2: Componentes inorgánicos Cuadro Nº 3: Valores límites recomendables para el contenido de Fluoruro en mg/L Cuadro Nº 4: Componentes orgánicos
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CONTAMINANTES EN EL AGUA BLANCA NATURAL [2] Los contaminantes pueden estar presentes como: • Sólidos: en suspensión flotantes o grandes: Hojas, ramas, palos. • Sólidos suspendidos pequeños y coloidales: arcillas, limo, microorganismos. • Sólidos disueltos: alcalinidad, dureza, ácidos orgánicos. • Gases disueltos: CO2, H2S • Líquidos no mezclables. En el tratamiento para remover los agregar sustancias para mejorar las características de agua.
ESQUEMA GENERAL DE POTABILIZACION [2-6] Ag ua bl anc a cr ud a, Afl uent e
ra am en o pre m nar Coagulante
Mezcla rápida Floculación Sedimentación Filtración Cloro
Desinfección Ag ua p ot abl e, Efl uent e Debe Cumpli r c on l as norm as Gaceta venezolana 36.395
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1. TRATAMIENTO PRELIMINAR 1.1. Cribado y tamizado • Su objetivo es retirar sólidos grandes en suspensión o flotantes. • Se remueven hojas, trozos de madera, entre otros. • Se usa rejilla metálica protectora gruesa con aberturas de 75mm. •El material cribado se regresa a la fuente aguas abajo del punto de extracción.
1. TRATAMIENTO PRELIMINAR 1.2. Pre-sedimentación: Remoción de arena • las partes mecánicas de la planta de tratamiento. • Se separan por el principio de sedimentación. • Las partículas de arena tienen un diámetro de 0.20mm y una velocidad de sedimentación de 1.2m/min. • Las arenas sedimentan con el uso de un canal de sección rectangular o parabólica con un tiempo de retención de 30 a 60 segundos. La arena depositada se debe quitar a intervalos por lavado.
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1. TRATAMIENTO PRELIMINAR 1.3. Distribución del gasto, medida del caudal de entrada a la planta • sobrepasar la capacidad máxima de diseño de las unidades en planta. • Uso de vertederos de caída libre. • Se monitorea la altura del líquido.
1. TRATAMIENTO PRELIMINAR 1.4. Aereación • Remoción de olores y sabores. • Oxidación de sales ferrosas y manganosas. • Eliminación de gases indeseables: CO2 y H2S Pueden ser: • Aireadores en cascada y vertederos. • Planos inclinados. • Columnas verticales o lechos empacados. . • • Aireadores mecánicos.
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2. MEZCLA RAPIDA La sedimentación simple remueve sólidos suspendidos relativamente gruesos, pero existe un límite impráctico definido en la longitud del período de sedimentación. Se agrega un agente coagulante que acelera a se men ac n y me ora a separac n e os s os presen es en e agua.
Teoría de la Coagulación [3] Una parte considerable de lo sólidos que no se asientan con facilidad son los coloides. Cada partícula se encuentra estabilizada por cargas eléctricas negativas sobre su superficie, haciendo que re ela las artículas vecinas, esto im ide el cho ue de las partículas y que formen así masas mayores, llamados flóculos, las partículas no se asientan. La coagulación desestabiliza estos coloides al neutralizar las fuerzas que lo mantienen separados. Esto se logra, añadiendo coagulantes químicos y aplicando energía de mezclado.
2. MEZCLA RAPIDA. Coagulación Las sustancias químicas de uso común son: • Sulfato de aluminio (Alumbre) Si la alcalinidad en el agua se debe a: Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3 )2
3CaSO4+2Al(OH)3 +6CO2
Al2(SO4)3 + 3CaCO3
3CaSO4+2Al(OH)3 +3CO2
Al2(SO4)3 + 6NaHCO3 +
3Na2SO4+2Al(OH)3 +6CO2 +
+
Si la alcalinidad en el agua no cubre la cantidad requerida se adiciona : CaO, Ca(OH)2, Na(OH) o Na2CO3
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2. MEZCLA RAPIDA. Coagulación • Aluminato de Sodio Se emplea regularmente para tratar aguas coloridas y corrosivas luego de tratar con alumbre ara eliminar CO2. Adicionalmente de aglomerar, ablandar, reduce el contenido de sílice. 6NaAlO2 + Al2(SO4)3.18H2O
8Al(OH)3 +3Na2SO4+6CO2
3NaAlO2 + CO2+ 3H2O
3Na2CO3+ 2Al(OH)3
• Coagulantes de hierro. El producto final insoluble es Fe(OH) 3 Tienen la ventaja que poseen un amplio rango de pH donde precipitan los compuestos de hierro.
• Sílice activada. • Arcillas.
2. MEZCLA RAPIDA. Coagulación Dosificación de los Coagulantes: Dosificador volumétrico con garganta oscilante.
En seco
Dosificador volumétrico con banda de hule os ca or grav m r co e banda
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2. MEZCLA RAPIDA. Coagulación Tanque de alumbre Tanque dosificador por desplazamiento de líquidos En solución Dosificador de caja de orificio Dosificador de tubo oscilante
2. MEZCLA RAPIDA. EQUIPOS Después de la adición del coagulante al agua, debe mezclarse rápido y efectivamente. Puede realizarse en: Tanque rectangular con mamparas horizontales (5-20min) Tanque rectangular con mamparas verticales Tanque con agitación mecánica (3-15 segundos)
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3. FLOCULACIÓN [3] En la floculación el producto puente entre las partículas coloidales aglomeradas para formar flóculos mas grandes fácilmente asentables.
espu s e mezc a o r p o v e ne un per o o e movimiento a menor velocidad para promover la aglomeración.
3. FLOCULACIÓN • El tiempo de floculación está entre 20min y 1hora. • La velocidad en los extremos de las paletas no debe ser superior a 0.37m/s. • Los floculadores se instalan en una sección anterior a la entrada del sedimentador .
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ESQUEMA GENERAL DE POTABILIZACIÓN Ag ua bl anc a cr ud a, Afl uen te
Coagulante
Mezcla rápida Floculación Sedimentación Filtración Cloro
Desinfección
Se discutirán en la próxima clase
Ag ua po tab le, Ef lu ent e Cumple con las n ormas Gaceta venezolana 36.395
REFERENCIAS [1] Gaceta Oficial de la República de Venezuela. Nº 36.395 del 13/02/1998 .“ ”. . Fifth edition. Inglaterra. 1998 [3] NALCO “ Manual del agua” Tomo I. Mc Graw Hill. México.1998 [4] MONTOYA, R. “Contaminación de Aguas”. Universidad de Los Andes. Venezuela. 2000 [5] MAYORGA. O. “Control de la Contaminación”. Universidad de Los Andes. Venezuela. 1999. .“ Editorial Labor, S.A. España. 1977.
”.
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