Coagulación y floculación

Purificación del agua. Proceso de potabilización. Coagulante. Polímero. Remoción de particulas. Diagrama de flujo. Peso molecular. Sedimentación

  • Enviado por: Ana Jazmin Piña Rodríguez
  • Idioma: castellano
  • País: México México
  • 9 páginas
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Practica No. 4:

“COAGULACIÓN / FLOCULACIÓN”

  • COAGULACION / FLOCULACION

  • II.1 Fecha de entrega del reporte:

    07 de marzo de 2005

    Organización:

    • Pesó el alumbre y preparó la solución del coagulante.

    • Calibró el turbidímetro y midió la turbidez del agua de las jarras.

    • Pesó los crisoles (Wi) y realizó la filtración para SST.

    • Midió la temperatura y la conductividad de la muestra de agua de las jarras.

    Calibró el turbidímetro y midió la turbidez junto con Carlos.

    • Preparé soluciones para las jarras y vacié en jarras el coagulante. También pesé los crisoles al otro día.

    II.2 Indicaciones de la sesión teórica.

    Los procesos de purificación de agua involucran el retiro de la materia coloidal, lo cual es indispensable en los procesos de potabilización. Sin embargo también es aplicable al tratamiento de las aguas residuales con relación a: 1) la remoción de partículas suspendidas y coloidales seguida de sedimentación y 2) el tratamiento de aguas residuales industriales que ofrecen pobre o nula respuesta a los procesos biológicos.

    Para lograr la remoción de las partículas coloidales es necesario desestabilizar el medio acuoso mediante la adición de coagulantes: productos químicos con carga eléctrica contraria (coagulación), y propiciar el mezclado controlado para lograr aglutinar partículas coloidales (floculación), para que finalmente dichas partículas aglutinadas (flóculos), se encuentren bajo el efecto de la gravedad (sedimentación)

    En condiciones naturales, la presencia de las partículas coloidales causa turbidez, color, olor, sabor y sólidos. Esto es propiciado por la presencia de las partículas coloidales de composición inorgánica mayoritariamente arcillas, también se puede encontrar coloides orgánicos resultados de residuos de plantas y de animales. Con la finalidad de obtener la adecuada calidad del agua para potabilización y para los procesos industriales es necesario realizar los suficientes estudios de tratabilidad que pueden realizarse mediante la llamada "Prueba de Jarras".

    II. 3 Diagrama de flujo con la metodología empleada en la práctica.

    II.4 Datos de la sesión experimental

    Parámetros Iniciales

    Coagulantes y ayudas de coagulación a utilizar

    ð         Tipo de agua residual

    Agua/arcilla

    Coagulante:

    Sulfato de Aluminio

    ð         Temperatura (°C)

    22.4

    Polímero:

    -

    ð         pH

    -

    ð         Conductividad (ðS/cm)

    1523

    Preparación de soluciones

    ð         Turbidez

    1324

    Solución

    Cantidad

    Unidad

    A.D (ml)

    (mg/l)

    ð         SST (mg/l)

    2770

    Coagulante

    1

    gr

    300

    3333.33

    No. de crisol

    inicial

    Polímero

    -

    -

    -

    -

    Peso inicial del crisol (gr)

    20.5507

    A.D: Agua destilada agregada para hacer la solución

    Peso final del crisol (gr)

    20.5784

    Vol. filtrado (ml)

    10

    Dosificación de los coagulantes y polímeros

    Solución

    Jarra 1

    Jarra 2

    Jarra 3

    Jarra 4

    Jarra 5

    Jarra 6

    Coagulante (ml)

    3

    6

    9

    12

    15

    18

    Cálculos.

    - Los sólidos suspendidos totales se obtienen con la siguiente fórmula:


    'Coagulación y floculación'

    - La dosis de solución de coagulante fue:

    'Coagulación y floculación'

    Parámetros de operación y resultados de la prueba

    Parámetro

    Velocidad (rpm)

    Tiempo (min)

    mezclado rápido

    250

    5

    mezclado lento

    30

    20

    sedimentación

    0

    20

     

    Jarra 1

    Jarra 2

    Jarra 3

    Jarra 4

    Jarra 5

    Jarra 6

    Temperatura

    22.4

    22.4

    22.4

    22.4

    22.4

    22.4

    pH final

    -

    -

    -

    -

    -

    -

    Turbidez final (UTN)

    20

    14

    18

    11

    15

    9

    Conductivdad (ðs/cm)

    1325

    1500

    1465

    1530

    1524

    863

    SST del clarificado (mg/l)

    40

    40

    50

    30

    40

    80

    No. del crisol

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    Peso inicial del crisol (gr)

    18.6142

    20.4732

    18.0322

    21.5787

    19.7104

    19.1952

    Peso final del crisol (gr)

    18.6146

    20.4736

    18.0327

    21.579

    19.7108

    19.196

    Volumen filtrado (ml)

    10

    10

    10

    10

    10

    10

    II.5 Cálculo de la dosis de coagulante en gramos por litro de agua a tratar.

    Para cada jarra la dósis se calcula de la siguiente manera:

    'Coagulación y floculación'

    • Jarra #1:

    'Coagulación y floculación'

    • Jarra #2:

    'Coagulación y floculación'

    • Jarra #3:

    'Coagulación y floculación'

    • Jarra #4:

    'Coagulación y floculación'

    • Jarra #5:

    'Coagulación y floculación'

    • Jarra #6:

    'Coagulación y floculación'

    II.6 Gráficas de diseño.

  • Dosis vs Turbidez

  • Dosis vs Conductividad

  • Dosis vs SST

  • DÓSIS ÓPTIMA = 80 mg/L

    II.7 Cálculo de requerimientos de coagulante.

    Para un flujo de 800 lps se determinó mediante una prueba de jarras que para tratarlo era necesario adicionar 80 mg/l de Sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) como coagulante por litro de agua tratada. Si el costo del sulfato de aluminio por cada bolsa de 1 Kg es de aproximadamente $4 pesos determine:

  • El costo mensual por el Sulfato de aluminio comercial (Al2(SO4)3) con 88% de pureza.

  • El costo total de tratar un litro de agua residual.

  • Cálculo del costo por el Sulfato de aluminio.

  • Si se utilizara sulfato de aluminio analítico se requeriría:

    'Coagulación y floculación'

    Los pesos moleculares de los elementos son:

    Al: 26.981

    S: 32

    O: 16.0

    El peso molecular del compuesto analítico (Al2(SO4)3) se compone entonces:

    Al: 27 x 2 = 54

    S: 32 x 3 = 96

    O: 16 x 12 = 192

    Suma = 342

    Sabemos que un g mol del reactivo analítico corresponde:

    'Coagulación y floculación'

    Pero ese reactivo comercial se encuentra al 88% de pureza, por lo que necesitamos agregar más de él para obtener el mismo resultado, entonces la cantidad de reactivo necesario es:

    'Coagulación y floculación'

    Finalmente el costo mensual por el sulfato de aluminio comercial es de

    'Coagulación y floculación'

    b) El costo mensual por tratar el agua residual es:

    'Coagulación y floculación'

    II.8 Comentarios y conclusiones.

    A través de las diferentes etapas de esta práctica (1.Coagulación, 2.Floculación, 3.Sedimentación) pudimos apreciar cómo las partículas sólidas de las jarras se iban yendo cada vez más al fondo y el agua se iba clarificando más. Con este ensayo de las jarras vemos cómo podemos modificar los parámetros de turbiedad, conductividad y SST, se aprecia en las tablas registradas. Al ir poniendo más dosis de coagulante a las jarras, las partículas de floculan más, sedimentan más y por eso los SST disminuyen, las cargas de ser negativas (se repelen) se van haciendo neutras (se unen), pero esta curva no tiene una pendiente negativa siempre, la curva sube porque si se le pone cada vez más dosis de coagulante llega un momento en que se satura de cargas positivas y se vuelven a repeler las partículas por lo tanto la curva vuelve a subir.

    Con la ayuda de las graficas podemos obtener la dosis optima, que para el caso de Dosis vs. SST fue la colocada en la jarra uno de 80 mg/l, para el caso de Dosis vs. Turbidez y Dosis vs. Conductividad fue la colocada en la jarra seis de 120 mg/l. La dosis óptima de coagulante será la que nos de menos sólidos suspendidos, es decir, corresponde a la mayor remoción de contaminante, por eso en la gráfica eso punto es el valle de la curva.

    La curva SST vs. dosis no está muy bien definida en su comienzo, pues debería estar en forma de una “U” mas o menos, esto probablemente se debió a los pesos inicial y final de los crisoles. Lo ideas hubiera sido hacer muchas pruebas de jarras hasta lograr exactamente la óptima.

    Este tipo de procedimiento es útil para obtener una buena calidad de agua para potabilización y procesos industriales. Es necesario realizar los suficientes estudios de tratabilidad y éstos se pueden hace a través de esta prueba de jarras.

    II.9 Fuentes.

    • Coagulación. Teoría.

    Se tomaron de una cubeta con agua-arcilla 6 muestras de 500ml en vasos de precipitado.

    Se prepara la solución de coagulante. A 300mL de agua destilada se puso un gramo de alumbre.

    Se pone 18mL del coagulante en la jarra4.

    Se pone 15mL del coagulante en la jarra 4.

    Se pone 12mL del coagulante en la jarra 3.

    Se pone 9mL del coagulante en la jarra 3.

    Se pone 6mL del coagulante en la jarra 2.

    Se pone 3mL del coagulante en la jarra 1.

    Se colocaron las jarras en su respectivo lugar y se prendió el aparato de jarras.

    ETAPA 1: Coagulación.

    Se dejaron las jarras en el aparato por un periodo corto (5 min) y a una velocidad alta (250 rev/min).

    ETAPA 2: Floculación.

    Se dejaron las jarras en el aparato por un periodo largo (20 min) y a una velocidad baja (30 rev/min).

    ETAPA 3: Sedimentación.

    Se dejaron las jarras en el aparato por un periodo igual al de la fluculación (20min) y a una velocidad 0.

    A cada jarra se les hace la prueba de temperatura, turbidez, conductividad y sólidos suspendidos totales.

    'Coagulación y floculación'