Coagulación y floculación

Practica No. 4:
COAGULACIÓN / FLOCULACIÓN
• COAGULACION / FLOCULACION
II.1 Fecha de entrega del reporte:
Organización:
07 de marzo de 2005
• 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
ð
Tipo de agua residual
ð
Temperatura (°C)
ð
pH
ð
Conductividad
(ðS/cm)
ð
Turbidez
Agua/arcilla
22.4
−
Coagulantes y ayudas de coagulación a utilizar
Coagulante: Sulfato de Aluminio
Polímero: −
1523
Preparación de soluciones
1324
Solución
Cantidad
Unidad
A.D (ml)
(mg/l)
1
ð
SST (mg/l)
No. de crisol
Peso inicial del crisol (gr)
Peso final del crisol (gr)
Vol. filtrado (ml)
2770
inicial
20.5507
20.5784
10
Coagulante 1
gr
300
3333.33
Polímero
−
−
−
−
A.D: Agua destilada agregada para hacer la solución
Dosificación de los coagulantes y polímeros
Solución
Jarra 1
Jarra 2
Jarra 3
Coagulante (ml) 3
6
9
Jarra 4
12
Jarra 5
15
Jarra 6
18
Cálculos.
− Los sólidos suspendidos totales se obtienen con la siguiente fórmula:
− La dosis de solución de coagulante fue:
Parámetros de operación y resultados de la prueba
Parámetro
Velocidad (rpm)
mezclado rápido
250
mezclado lento
30
sedimentación
0
Jarra 1
Jarra 2
Temperatura
22.4
22.4
pH final
−
−
Turbidez final (UTN)
20
14
Conductivdad (ðs/cm)
1325
1500
SST del clarificado (mg/l) 40
40
No. del crisol
1
2
Peso inicial del crisol (gr) 18.6142
20.4732
Peso final del crisol (gr)
18.6146
20.4736
Volumen filtrado (ml)
10
10
Jarra 3
22.4
−
18
1465
50
3
18.0322
18.0327
10
Tiempo (min)
5
20
20
Jarra 4
Jarra 5
22.4
22.4
−
−
11
15
1530
1524
30
40
4
5
21.5787
19.7104
21.579
19.7108
10
10
Jarra 6
22.4
−
9
863
80
6
19.1952
19.196
10
II.5 Cálculo de la dosis de coagulante en gramos por litro de agua a tratar.
2
Para cada jarra la dósis se calcula de la siguiente manera:
• Jarra #1:
• Jarra #2:
• Jarra #3:
• Jarra #4:
• Jarra #5:
• Jarra #6:
II.6 Gráficas de diseño.
3
• 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:
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:
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:
4
Finalmente el costo mensual por el sulfato de aluminio comercial es de
b) El costo mensual por tratar el agua residual es:
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.
5
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.
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