INFORME FINAL DE LABORATORIOS ENSAYO DE JARRAS Y PRUEBAS ADICIONALES

PRESENTADO POR:

BRIAN STEVEN CASTRO TELLO

JHONATAN JOS INSUASTY DANIEL ORDOEZ BOLAOS

PRESENTADO A:

ING. ROBERTO SALAZAR CANO

UNIVERSIDAD DE NARIO-FACULTAD DE INGENIERA PROGRAMA DE INGENIERA CIVIL

AREA DE PLANTAS DE POTABILIZACIN SAN JUAN DE PASTO SEMESTRE B DE 2014

Introduccin

Hoy en dia es muy importante para el ingeniero civil Colombiano, el conocimiento de los factores y aspectos, que intervienen en el proceso de potabilizacin y suministro de agua potable, ya que por la escases de este servicio y la existencia de fuentes muy contaminadas (que no cumplan con los requerimientos necesarios), es muy necesario tener en cuenta todos los factores que intervienen en el proceso de tratamiento, para as poder desarrollar un buen sistema de suministro que cumpla con todas las especificaciones requeridas y con el cual se pueda garantizar un optimo funcionamiento y beneficio para todas las partes interesadas.

Para determinar la interaccin optima de las variables que intervienen en el proceso de tratamiento (mezcla rpida, mezcla lenta, sedimentacin, desinfeccin), se desarrollo un ensayo que con el tiempo se ha estandarizado y ajustado al anlisis de diversos tipos de aguas, conocido como ensayo de jarras. La prueba de jarras es la principal prueba de laboratorio utilizada para determinar la dosificacin optima de coagulante (metlico o polielectrolitos), adems de determinar tiempos de mezcla, gradientes ptimos, tiempos de sedimentacin y otros aspectos importantes para el diseo de las plantas de tratamiento de agua potable, aunque el aparato es simple, se debe tener cuidado con el fin de obtener resultados confiables.

Equipo implementado para el ensayo de jarras

Por otra parte en el presente informe, tenemos en cuenta adems otros procesos ajenos al ensayo de jarras: como son el punto de quiebre y la dosificacin de cloro, adems del anlisis microbiolgico del agua.

Con estos ensayos buscamos garantizar el optimo funcionamiento y que la unidad diseada presente los mejores parmetros de: color, pH, turbiedad, alcalinidad.

Objetivos: Conocer el equipo de jarras como tal; esto en cuanto especificaciones tcnicas,

funcionamiento y precauciones necesarias para un uso ptimo y correcto.

Determinar la dosis optima de coagulante que produce la rpida desestabilizacin de partculas coloidales, con lo cual se permita la formacin de un flock grande compacto y pesado. Adems de obtener los parmetros fisicoqumicos resultantes de este anlisis.

Determinar los niveles ptimos de mezcla rpida y mezcla lenta: tales como gradiente de velocidad y tiempo de mezcla. Adems de obtener los parmetros fisicoqumicos resultantes de este anlisis.

Determinar el tiempo ptimo de sedimentacin, que produce el porcentaje ms alto de remocin de turbiedad y color; con el cual se garantiza adems, un pH y una alcalinidad optima. Adems de obtener los parmetros fisicoqumicos resultantes de este anlisis.

Determinar la velocidad de sedimentacin de las partculas despus de un proceso de coagulacin floculacin con un coagulante determinado; en base a la turbiedad de la muestra de agua cruda.

Determinar la dosificacin y el punto de quiebre de cloro.

Determinar las caractersticas microbiolgicas del agua tratada.

Comprender la importancia, de cada una de las variables que intervienen en el proceso de tratamiento de una determinada agua.

MARCO TERICO Requisitos generales para la potabilizacin del agua:

Segn los parmetros establecidos por el Reglamento tcnico del sector de agua potable y saneamiento bsico RAS 2000, en su titulo C, tenemos que los requerimientos mnimos para que un agua sea considerada como potable y apta para el consumo humano, son los siguientes; Segn los cuales podemos inferir que el agua apta para el consumo humano, debe ser pura y de buen sabor; no debe contener microorganismos patgenos ni sustancias nocivas para la salud, debe cumplir los requisitos de calidad microbiolgicos, organolpticos y fisicoqumicos exigidos por la anterior tabla; en la cual se muestra adems los valores mximos permisibles.

Segn estos requisitos podemos inferir que el agua apta para el consumo humano, debe ser pura y de buen sabor; no debe contener microorganismos patgenos ni sustancias nocivas para la salud, debe cumplir los requisitos de calidad microbiolgicos, organolpticos y fisicoqumicos exigidos por la anterior tabla; en la cual se muestra adems los valores mximos permisibles.

En el presente informe, nos concentramos en las propiedades ms importantes para el estudio; las cuales son:

PH: El pH es una propiedad muy importante, que infiere mucho en la calidad del agua; este indica el grado de acidez o basicidad con la que se encuentra el agua. Respecto a esto podemos decir que aguas con un pH muy bajo tienen grandes problemas, ya que al agregarse el coagulante metlico, se producir un descenso del mismo y por consiguiente no se podr alcanzar el requerido por la norma (el cual debe encontrarse entre 6.5 9).

Alcalinidad: Capacidad del agua para neutralizar los cidos. Esta capacidad se origina en el contenido de carbonatos (CO32-), bicarbonatos (HCO3-), hidrxidos (OH-) y ocasionalmente boratos, silicatos y fosfatos. La alcalinidad se expresa en miligramos por litro de equivalente de carbonato de calcio (CaCO3). Respecto a esto podemos decir que aguas con alto contenido de alcalinidad, tienden a no sufrir descensos abruptos en su pH,

cuando se le aplica el coagulante, por consiguiente cumplir con lo establecido en la norma. Cuando la alcalinidad es baja, se necesita realizar una estabilizacin del agua (en la cual se puede utilizar cal).

Turbiedad: es la principal caracterstica fsica del agua, la cual es debida a partculas en suspensin o en estado de coloides, lo cual le da al liquido la capacidad de diseminar un haz de luz adimensionalmente respecto al tamao de las partculas, generando un fenmeno meramente ptico, el cual puede ser medido mediante mltiples instrumentos. Prcticamente podemos decir que la turbiedad es la forma de medir las partculas colidades y suspendidas en el liquido. Segn los requerimientos de la norma, el mximo valor de turbiedad es de 2 UNT.

Color: es el segn factor fisicoqumico ms importante; est ligado a la turbiedad pero presenta caractersticas independientes a ella. Por definicin el color es una tonalidad perceptible, la cual generalmente se debe a partculas en estado coloidal provenientes de cidos hmicos, presencia de hierro, manganeso, cobre, vertederos industriales, la urea y la presencia de algas. Por requerimientos de la norma, el mximo valor de color (aparente) es de 15 UCT.

Estudios de tratabilidad:

Segn los requerimientos del RAS 2000, titulo C, para garantizar el cumplimento de las propiedades anteriormente descritas, se debe realizar un estudio de tratabilidad al agua; el cual consiste en:

Una serie de ensayos de laboratorio o en planta piloto, realizados por lo menos a dos tipos de aguas crudas, uno representativo de aguas en condiciones de verano y otro de condiciones de invierno, bien sea en laboratorio, usando equipos para prueba de jarras con modificaciones para asegurar la calidad de los datos a obtener, o bien sea realizados en planta piloto. Con los estudios o ensayos de tratabilidad se obtienen los parmetros reales con los cuales se debe disear, optimizar, evaluar y operar una planta de tratamiento. Los parmetros bsicos a determinar, son:

Para la caracterizacin de las aguas crudas a tratar a. Turbiedad b. Color c. pH d. Alcalinidad e. Temperatura f. Conductividad g. Hierro h. Cloruros

i. Sulfatos j. Nitratos k. Dureza.

Para coagulacin y mezcla rpida a. dosis ptima de coagulante b. necesidad y dosis de alcalinizante o cal primaria c. secuencia de aplicacin de coagulante y alcalinizante d. necesidad y dosis de ayudantes de coagulacin o uso de polmeros e. gradiente hidrulico y tiempo de mezcla f. pH ptimo de coagulacin g. concentracin ptima del coagulante a utilizar.

Para floculacin a. gradientes y tiempos ptimos b. tiempo total de floculacin c. secuencia decreciente del gradiente y tiempos de aplicacin.

Para decantacin a. velocidades de sedimentacin de partculas floculadas b. cargas superficiales por aplicar y turbiedad remanente con cada una de ellas.

Para filtracin a. ndice de filtrabilidad b. remocin esperada c. carrera de filtracin.

Para desinfeccin a. demanda de cloro b. dosis de cloro a aplicar al agua filtrada c. tiempo de retencin.

Para estabilizacin a. ndice de agresividad del agua b. saturacin c. dosis de alcalinizante o de cal secundaria para ajuste del pH.

Para ablandamiento a. dosis de cal soda b. efectividad de zeolitas.

Para filtracin directa a. dosis de coagulantes o ayudantes b. remocin en filtracin.

En el presente informe se desarrolla los estudios relacionados con determinar: dosis optima de coagulante; determinacin de los parmetros de mezcla rpida y mezcla lenta, la determinacin del tiempo optimo y velocidad de sedimentacin de las partculas, la dosis optima y el punto de quiebre de cloro.

DESCRIPCIN GENERAL DE EQUIPOS Y ENSAYOS UTILIZADOS Ensayo de jarras: el ensayo de jarras es quizs el procedimiento, que actualmente, simula de mejor manera las condiciones a las cuales va a estar expuesta el agua (a potabilizarse), en los procesos de floculacin, coagulacin y sedimentacin; permitindose adems determinar los parmetros con los cuales funcionaran estos procesos (gradiente, tiempo de mezcla, tiempo de sedimentacin, entre otros), teniendo en cuenta adems que mediante este proceso se pueden determinar las dosis de qumicos (coagulantes, ayudantes de coagulacin), que son necesarios para este proceso.

Actualmente para realizar este ensayo, el laboratorio de hidrulica y saneamiento bsico de la universidad de Nario, cuenta con el siguiente equipo:

Equipo de ensayo de jarras

El quipo que podemos observar en las fotografas, corresponde a un Equipo para ensayo de jarras Ref. Y- FL6; el cual cuenta con las siguientes especificaciones: Agitacin:

Rango de velocidad: 20-300 rpm Nivel de precisin: + - 1 rpm.

Tiempo:

Rango de ciclo de trabajo: de 0 a 99 minutos. Este equipo nos permite graduar los tiempos de mezcla rpida y lenta necesarios; adems de proporcionar un sistema para adecuar el gradiente, a los requerimientos de cada tipo de mezcla.

Adicionalmente, el equipo posee 6 jarras con capacidad de 2 litros cada una; en las cuales se coloca distintas muestras de la misma agua, para obtencin de los parmetros requeridos. Cabe resaltar que con este equipo se simulan las caractersticas de mezcladores mecnicos.

Equipo necesario para medir parmetros del agua:

Los principales equipos utilizados en el laboratorio, son los siguientes:

Turbirimetro DRT 100B

Colormetro DR/700

Equipo para medir el pH

Equipo para titulacin y determinacin de alcalinidad:

Equipo de laboratorio vario: cronmetros, probetas, Becker, pipetas, recipientes, jeringas, equipo de proteccin (guantes, bata de laboratorio, gafas, tapabocas). Adems de los distintos reactivos, indicadores, agua destilada (blanco) y los coagulantes utilizados.

DESARROLLO DE LOS ESTUDIOS DE TRATABILIDAD

Primero que nada, del sitio determinado para el estudio (Agua procedente Rio Chapalito), se toma una muestra representativa. Para nuestro caso la muestra tomada es de aproximadamente 120 litros.

Posteriormente se transporta la muestra hasta el sitio de anlisis, esta se coloca en un lugar con condiciones adecuadas (temperatura); de donde se tomara las cantidades adecuadas para cada uno de los anlisis.

Con la muestra en sitio se procede a realizar los ensayos previos correspondientes; esto para determinar la calidad del agua, determinar el tipo de fuente al cual perteneces, y comparar los resultados con lo obtenido despus de los ensayos de jarras. Ensayos realizados:

Determinacin del pH y la temperatura: en un recipiente tomamos una muestra de representativa del agua a tratarse (generalmente se toman aproximadamente de 200 a 300 ml). Encendemos el equipo digital y posteriormente introducimos el electrodo en la muestra de agua; dejamos el electrodo el tiempo suficiente para que la medida en el lector digital se estabilice. Cuando el lector digital se estabilice tomamos los datos correspondientes a temperatura y pH.

Determinacin de la alcalinidad del agua: tomamos en un recipiente 50 mililitros de muestra y la colocamos en un Becker; a la muestra le agregamos 3 gotas de indicador fenolftalena y la agitamos, si la muestra presenta un viraje de color procedemos a la titulacin con H2SO4; de lo contrario agregamos 3 gotas de indicador mixto de taschiro y agitamos, de la agitacin resultante tenemos una muestra con una tonalidad azul verdosa. Una vez hemos agregado y agitado la muestra con los dos indicadores, procedemos a la titulacin con H2SO4, para lo cual hacer caer a la muestra gota a gota de esta sustancia, hasta que se presente un leve viraje a color plateado. En el punto en que se presente el viraje de color medimos e gasto en ml de H2SO4, la alcalinidad resultante ser:

=

Donde N, es la normalidad del H2SO4, que para nuestro caso es 0.01 N.

Determinacin del color aparente: antes que nada debemos calibrar el equipo; para el proceso de calibracin tomamos una muestra de agua destilada (blanco), de

10 ml y realizamos la lectura absorbencia con la ayuda del Colormetro DR/700 (para realizar la lectura de la muestra blanco, antes que nada reseteamos o ponemos en ceros el equipo); a partir de este valor se tomara como referencia para el anlisis. Posteriormente tomamos una 10 ml de la muestra a analizar, y realizamos la medida del valor de absorvancia con el Colormetro DR/700. Inicialmente se realizaran varias medidas y se tomara el valor promedio. A partir absorvancia promedio, el valor del color aparente ser:

= 0,476 + %1835,65 Abs -

El color real se determinara tomando la muestra y pasndola por un papel filtro, donde posteriormente se realiza la medida y el clculo anterior.

Determinacin de la turbiedad: para esta parte, realizamos el mismo procedimiento que para la determinacin del color, solo que ya no mediremos absorvancia, sino que el equipo utilizado Turbirimetro DRT 100B, nos entregara directamente el valor de la turbiedad para la muestra.

Para la muestra tomada, los resultados para los ensayos anteriores son los siguientes:

Ensayo #

Fecha Ensayo

Fecha muestreo

Turbiedad inicial (NTU)

Alcalinidad total (mg/l)

Origen muestra

Gasto (ml) Alcalinidad

1 20/10/2014 Quebrada Miraflores (Chapalito) 20/10/2014 11.85 6.85 137

Color Aparente (UPC) pH

Temp.C

ABS 0,061 0,061 0.060 0.0061 0.062

Promedio ABS: 0. 061

8.13 17.5 Color resultante : 111.5

Como podemos observar en los datos, la muestra analizada no cumple con los parmetros mnimos que exige el RAS 2000; por lo cual el tratamiento es inminente y para ello se desarrollaron los siguientes procesos:

DETERMINACIN DE LA DOSIS PTIMA DE COAGULANTE: Para efectuar el ensayo se necesito de los siguientes materiales y equipos:

Coagulante seleccionado (sulfato de aluminio). H2SO4 e indicadores para determinar alcalinidad. Una buena cantidad de agua cruda, de la muestra seleccionada.

Equipo de laboratorio descrito anteriormente.

Una vez se tiene todos los implementos necesarios, se procede a preparar el coagulante en solucin; para lo cual tenemos que se disuelven 4 gramos de sulfato de aluminio granulado tipo B, en 200 ml de agua.

La concentracin final de la solucin en trminos de sulfato de aluminio ser de:

./012341/5676 = 48 10005818 100052005 1: = 20000

58:

Con la solucin preparada y acorde a la turbiedad inicial; se procede a determinar la dosis aproximada de coagulante a utilizarse.

Para eso tenemos que Acorde a PIEDAD LOPEZ MACIAS; para una turbiedad inicial de 11.85 NTU, la dosis aproximada de coagulante es de 10 mg/l.

Para estn concentracin:

7;4721;67 = 5834

Se da inicio al proceso y se aplica las dosis de coagulantes, simultneamente a cada una de las jarras. Se deja aproximadamente un tiempo de 20 minutos para el proceso de sedimentacin.

Posteriormente se deja que transcurra el tiempo previsto, se toma una muestra representativa del centro geomtrico y a una altura prevista y a estas muestras se les realiza los ensayos anteriormente descritos. Los resultados obtenidos de analizar cana una de las muestras en las jarras son los siguientes:

Con los clculos correspondientes tenemos:

Parmetros fisicoqumicos

% Remo. turbiedad %

Remo. color

VASO DOSIS (mg/l)

Turbiedad (NTU)

Color verdadero

(UPC) Color

aparente (UPC)

Alcalinidad (mg/l) pH

Temp. oC

1 6 3.64 31.097 126 7.23 20.2 69.28% 72.11%

2 8 4.45 45.048 112 7.24 20.3 62.45% 59.60%

3 10 2.85 5.03 21.552 104 7.25 20.1 75.95% 80.67%

4 12 2.41 9.8 26.692 94 7.28 20.2 79.66% 76.06%

5 14 2.63 27.426 88 7.24 20.3 77.81% 75.40%

6 16 2.5 31.097 84 7.25 20.4 78.90% 72.11%

De las muestras 3 y cuatro, al realizar el proceso de filtrado, la turbiedad resultante respectivamente ser: 1.15 UNT y 0. 69 UNT.

Vaso Gasto H2SO4 (ml) Abs Color real (1) Abs Color real (2) Promedio 1 6.3 1 0.033 0.031 0.033 0.032 0.033 0.034 0.0326

2

2 5,6 1 0.018 0.018 0.018 0.019 0.019 0.020 0.0186 2

3 5.2 1 0.016 0.014 0.015 0.015 0.017 0.018 0.0158 2

0.008 0.008 0.009 0.009 0.01 0.00733 4 4.7 1 0.016 0.017 0.016 0.016 0.017 0.015 0.0162

2 0.001 0.000 0.001 0.001 0.001 0.001

5 4.4 1 0.021 0.020 0.021 0.021 0.022 0.022 0.0212 2

6 4.2 1 0.020 0.020 0.021 0.021 0.022 0.020 0.0206 2

CDD= ,EF + (GHI, F J Error! MarcadornodeVinido. Error! Marcador

X;1676313 = 534H2SO4 N 5000055/4

Ya que las dos muestras cumplen con los parmetros de color, pH y alcalinidad, seleccionamos la que mejor turbiedad efluente tenga; que es la nmero 4 para una dosis de solucin de sulfato de aluminio de 12 mL (al 2%).

DETERMINACIN DE LOS PARMETROS DE MEZCLA RPIDA Y LENTA: Coagulacin mezcla rpida: la coagulacin se efecta por una agitacin intensa, para garantizar que el coagulante se difunda lo ms rpido y uniformemente posible; se realiza generalmente entre intervalos de 100 300 r.p.m y tiempos mnimos entre 5 y 60 segundos; si el tiempo es mayor existe el riesgo de que las partculas formadas se destruyan.

Para la determinacin de estos parmetros, en laboratorio, utilizamos como base los resultados del ensayo de dosis optima de coagulante, en donde tenemos determinada ya la dosificacin exacta de sulfato de aluminio, que garantice el cumplimento de todas las especificaciones del RAS 2000.

Para el proceso, primero que nada colocamos en cada una de las jarras los dos litros de agua; posteriormente preparamos la dosis de coagulante (12 mililitros de solucin), y graduados el equipo para el ensayo de jarras a un gradiente constante 300. r.p.m. Encendemos el equipo y pasado un minuto dosificamos las muestras de agua, con el debido coagulante, en intervalos constantes de 5 segundos para cada una.

Posteriormente dejamos pasar el tiempo para la mezcla lenta y sedimentacin; extraemos las muestras de cada una de las jarras y determinamos con cual tiempo obtenemos las mejores caractersticas. Repetimos el ensayo, para distintas r.p.m en la mezcla rpida (para nuestro caso son: 300, 250). Finalmente comparamos los resultados y obtenemos el gradiente de mezcla rpida y el tiempo optimo de la misma.

Los resultados obtenidos de los ensayos son los siguientes:

Para 300 r.p.m:

Parmetros generales:

Dosis Coagulante MEZCLA RPIDA MEZCLA LENTA SEDIMENTACIN

r.pm Tiempo (s) r.pm Tiempo (min) Tiempo (min)

12 cm3 al 2% 300 5 10 15 20 25 30 40 30 20

Resultados de los anlisis fsicos qumicos:

Determinacin de parmetros:

Parmetros fisicoqumicos

% Remo. turbiedad %

Remo. color

VASO Tiempo

(s) Turbiedad

(NTU) Color

verdadero (UPC)

Color aparente

(UPC) Alcalinidad

(mg/l) pH Temp.

oC

1 5 3.5 31.097 94 7.23 20.2 70.46% 72.11%

2 10 4.45 45.048 95 7.24 20.3 62.45% 59.60%

3 15 2.85 5.03 21.552 95 7.25 20.1 75.95% 80.67%

4 20 2.41 9.8 26.692 97 7.28 20.2 79.66% 76.06%

5 25 2.63 27.426 95 7.24 20.3 77.81% 75.40%

Vaso Gasto H2SO4 (ml) Abs Color aparente (1) Abs Color real (2) Promedio

1 4.7 1 0.016 0.017 0.017 0.018 0.017 0.0172

2

2 4.75 1 0.024 0.024 0.026 0.025 0.025 0.0248

2

3 4.75 1 0.011 0.012 0.012 0.013 0.012 0.012

2 0.003 0.002 0.003 0.005 0.002 0.003

4 4.85 1 0.014 0.014 0.015 0.015 0.016 0.0148

2 0.004 0.005 0.006 0.007 0.006 0.0056

5 4.75 1 0.015 0.014 0.016 0.015 0.016 0.0152

2

6 4.9 1 0.016 0.017 0.018 0.018 0.017 0.0172

2

= 0,476 + (1835,65 Abs )

X;1676313 = 534H2SO4 N 5000055/4

6 30 2.5 31.097 98 7.25 20.4 78.90% 72.11%

Para 250 r.p.m:

Parmetros generales:

Dosis Coagulante

MEZCLA RPIDA MEZCLA LENTA SEDIMENTACIN

r.pm Tiempo (s) r.pm Tiempo (min) Tiempo (min)

12 cm3 al 2% 250 5 10 15 20 25 30 40 30 20

Resultados de los anlisis fisicoqumicos:

Vaso Gasto H2SO4 (ml) Abs Color verdadero (1) Abs Color despus de filtrar (2) Promedio

1 4.55 1 0.019 0.019 0.020 0.020 0.021 0.0198

2

2 4.60 1 0.013 0.013 0.013 0.012 0.013 0.0128

2

3 4.60 1 0.008 0.008 0.009 0.007 0.009 0.0082

2

4 4.5 1 0.012 0.012 0.013 0.014 0.014 0.013

2

5 4.5 1 0.008 0.008 0.007 0.008 0.010 0.0082

2

6 4.55 1 0.009 0.010 0.011 0.012 0.012 0.0108

2

= 0,476 + (1835,65 Abs Abs )

X;1676313 = 534H2SO4 N 5000055/4

La determinacin de los parmetros:

Parmetros fisicoqumicos % Remo.

Turbiedad %

Remo. color

VASO Tiempo

(s) Turbiedad

(NTU) Color

verdadero (UPC)

Color aparente

(UPC) Alcalinidad

(mg/l) pH Temp.

oC 1 5 3.11 35.87 91 7.31 19.9 73.76% 67.83% 2 10 2.59 23.02 92 7.34 19.8 78.14% 79.35% 3 15 2.06 14.576 92 7.36 19.8 82.62% 86.93% 4 20 2.02 23.387 90 7.37 19.8 82.95% 79.03% 5 25 1.8 14.576 90 7.36 19.8 84.81% 86.93% 6 30 1.42 19.349 91 7.36 19.8 88.02% 82.65%

Por garantizar la mejor turbiedad efluente y el mejor color aparente; los parmetros seleccionados para el diseo son: Gradiente: 250 r.p.m y tiempo de mezcla 25 segundos.

Floculacin mezcla lenta: es el proceso por medio del cual se incrementa la posibilidad de choque entre las partculas y los flculos ya formados, por consiguiente la formacin de las cadenas de flock. Se realiza generalmente con r.p.m bajas en comparacin con la mezcla rpida porque se debe conservar el floculo formado y que se contine aglomerando entre si, si se incrementa la velocidad se tiene el riesgo de destruir los flculos ya formados y por tanto no se formaran las cadenas de flculos para su posterior sedimentacin. Generalmente se trabaja con intervalos de 20 120 r.p.m. Para el proceso en laboratorio, una vez tenemos listo los parmetros de mezcla rpida, realizamos el mismo procedimiento anterior pero esta vez lo que va a variar ser el gradiente para la mezcla lenta de 5 en 5 (para nuestro caso usamos gradientes de 30 y 35 r.p.m.), adems de los tiempos de mezcla que variaran para cada una de las jarras en intervalos crecientes de 10 minutos.

Una vez cada muestra cumple con el tiempo de mezcla lenta, mediante procedimientos anteriores tomamos una parte y medimos las propiedades fisicoqumicas, buscando cual cumple mejor con las especificaciones para determinar as el tiempo de floculacin y el gradiente optimo para este tipo de mezcla.

Para 30 r.p.m:

Parmetros generales:

Dosis Coagulante

MEZCLA RPIDA MEZCLA LENTA SEDIMENTACIN

r.pm Tiempo (s) r.pm Tiempo (min) Tiempo (min)

12 cm3 al 2% 150 25 30 10 20 30 40 50 60 20

Resultados de los anlisis fisicoqumicos:

La determinacin de los parmetros:

Parmetros fisicoqumicos

% Remo. Turbiedad

% Remo. color

VASO Tiempo

(min) Turbiedad

(NTU) Color

verdadero (UPC)

Color aparente

(UPC) Alcalinidad

(mg/l) pH Temp.

oC

1 10 1.9 10.17 89 7.06 19 83.97% 90.88%

2 20 1.94 3.11 84 7.09 19.4 83.63% 97.21%

Vaso Gasto H2SO4 (ml) Abs Color aparente (1) Abs Color despus de filtrar (2) Promedio

1 4.45 1 0.005 0.005 0.005 0.007 0.007 0.0058

2

2 4.2 1 0.006 0.007 0.008 0.008 0.008 0.0074

2

3 4.4 1 0.003 0.003 0.002 0.002 0.002 0.0024

2

4 4.4 1 0.001 0.001 0.004 0.005 0.003 0.0028

2

5 4.4 1 0.006 0.006 0.009 0.007 0.009 0.0074

2

6 4.25 1 0.007 0.008 0.007 0.008 0.009 0.0078

2

= 0,476 + (1835,65 Abs Abs )

X;1676313 = 534H2SO4 N 5000055/4

3 30 1.75 3.93 88 7.22 19.4 85.23% 96.48%

4 40 1.78 4.66 88 7.14 19.7 84.98% 95.82%

5 50 1.64 13.11 88 7.25 20.1 86.16% 88.24%

6 60 3.04 13.84 85 7.22 20.4 74.35% 87.59% Para 35 r.p.m.:

Parmetros generales:

Dosis Coagulante

MEZCLA RPIDA MEZCLA LENTA SEDIMENTACIN

r.pm Tiempo (s) r.pm Tiempo (min) Tiempo (min)

12 cm3 al 2% 150 25 35 10 20 30 40 50 60 20

Resultados de los anlisis fisicoqumicos:

Vaso Gasto H2SO4 (ml) Abs Color aparente (1) Abs Color despus de filtrar (2) Promedio

1 3.5 1 0.001 0.001

2

2 3.2 1 0.001 0.001 0.003 0.002 0.002 0.0018

2

3 3.3 1 0.004 0.005 0.006 0.005 0.006 0.0052

2

4 3.2 1 0.002 0.005 0.006 0.006 0.006 0.005

2

5 3.2 1 0.005 0.006 0.008 0.008 0.009 0.0072

2

6 3.15 1 0.007 0.007 0.010 0.009 0.010 0.0086

2

= 0,476 + (1835,65 Abs Abs ) X;1676313 = 534H2SO4 N 5000055/4

El clculo de los parmetros:

Parmetros fisicoqumicos

% Remo. Turbiedad

% Remo. color VASO Tiempo (min)

Turbiedad (NTU)

Color verdadero

(UPC) Color

aparente (UPC)

Alcalinidad (mg/l) pH

Temp. oC

1 10 1.16 1.36 89 7.06 19 90.21% 98.78%

2 20 1.38 2.83 84 7.09 19.4 88.35% 97.46%

3 30 1.17 9.07 88 7.22 19.4 90.13% 91.87%

4 40 1.67 8.7 88 7.14 19.7 85.91% 92.20%

5 50 2.05 12.74 88 7.25 20.1 82.70% 88.57%

6 60 2.5 15.31 85 7.22 20.4 78.90% 86.27%

Comparando los parmetros, el mejor tiempo ptimo para la floculacin es 10 minutos y se optara por un gradiente de 35 r.p.m.

DETERMINACIN DEL TIEMPO PTIMO DE SEDIMENTACIN: En las plantas de tratamiento, se trata generalmente con partculas en suspensin del tipo floculentas (es decir que no presentan sedimentacin lineal); Estas partculas se encuentran en estado de suspensin, las principales fuentes de este tipo de partculas son limos y arcillas. La velocidad de suspensin de las partculas, depende de las caractersticas de las suspensiones as como de las caractersticas hidrulicas de los sedimentadores y la presencia de procesos concomitantes: floculacin por diferencia de velocidades de sedimentacin de los flculos, influencia de la turbulencia y variacin de los gradientes de velocidad, factores que imposibilitan la preparacin de un modelo matemtico general.

En laboratorio se trata de determinar el tiempo ptimo en el cual se puede conseguir unos parmetros adecuados. Para el proceso, como ya tenemos definidos parmetros de mezcla rpida, mezcla lenta y dosis optima de coagulante, programamos el equipo con estos parmetros y una vez se cumple con los tiempos, procedemos a extraer muestras de cada una de las jarras en intervalos de 5 minutos; a las muestras extradas se les es determinado sus propiedades fisicoqumicas y a partir de ellas escogemos el tiempo optimo. Los parmetros anteriormente establecidos son los siguientes:

Tomando tiempos de sedimentacin cada 5 minutos, los resultados obtenidos son los siguientes:

Vaso Tiempo de

sedimentacin (min)

Turbiedad (NTU)

Color (UPC)

Alcalinidad (mg/L) pH

Temp. C

% Remocin Turbiedad

% Remocin

Color

1 10 3.74 16.04 64 7.13 18.3 64.44 85.61

2 20 2.37 14.58 70 7.15 18.5 80.00 86.92

3 30 2.14 13.47 64 7.24 18.7 81.94 87.92

4 40 1.31 7.97 63 7.11 18.8 88.94 92.85

5 50 1.25 12.37 64 7.12 19.0 89.45 88.90

6 60 0.90 9.80 63 7.09 18.9 92.41 91.21

Podemos escoger entre la opcin 4 y 6 la mejor consideremos conveniente; ya que las dos cumplen con los estndares (aunque Varian en algunos pequeos aspectos).

DETERMINACIN DE LA VELOCIDAD DE SEDIMENTACIN: Tenemos que para las partculas aglutinadles (suspensiones floculentas), la velocidad de sedimentacin y el tamao de las partculas es creciente, la velocidad depende de las caractersticas del sedimentador, las caractersticas de la suspensin y las caractersticas de los procesos contaminantes.

Experimentalmente se ha determinado que la Turbiedad remanente depende en cierta parte de la velocidad de sedimentacin, este parmetro es esencial para determinar cmo se comportan las partculas del medio en suspensin.

Por procedimiento de laboratorio, para determinar la curva de sedimentacin, se tomo primeramente los parmetros de mezcla rpida, mezcla lenta y dosis optima de coagulante; con estos datos y a partir de los siguientes requerimientos, se pone en marcha el equipo:

MEZCLA RPIDA MEZCLA LENTA

r.pm Tiempo (seg) r.pm Tiempo (min)

250 25 35 10

Dosis MEZCLA RAPIDA MEZCLA LENTA

Una vez pasa el tiempo de mezcla rpida y lenta, se procede a tomar muestras a una profundidad de 6 centmetros, en tiempos preestablecidos de 60, 120, 240, 360, 480 y 600 segundos.

A cada una de estas muestras se les mide la turbiedad y adems se mide la remocin respecto a la turbiedad inicial.

Los resultados obtenidos son los siguientes:

Vaso H (cm) Tiempo (s) Vs

(cm/s) Turbiedad Final

(NTU) CD =^J_^J(^`)

1 6 60 0.1 19.8 2.506

2 6 120 0.05 19.9 2.519

3 6 240 0.025 16.1 2.038

4 6 360 0.0167 8.6 1.008

5 6 480 0.0125 4.01 0.5076

6 6 600 0.01 3.70 0.4683

Graficando Co en funcin de Vs: tenemos que:

coagulante r.pm Tiempo (seg) r.pm Tiempo (min) r.pm

Tiempo (min) r.pm

Tiempo (min)

12 cm3 al 2% 250 5 60 7 40 7 20 7

DETERMINACIN DEL PUNTO DE QUIEBRE DE CLORO: Al aplicar cloro al agua deducimos que si se agrega progresivamente, una mayor cantidad de cloro, no se encuentra una relacin directa entre la cantidad de cloro aplicada y la cantidad de cloro remanente en el agua, medido como cloro residual libre y/o combinado. Si se grafica la dosis de cloro aplicada contra el cloro residual resultante, obtenemos una grafica de forma ondulada donde se muestra que al aumentar la dosis de cloro, aumenta la dosis de cloro residual con una relacin ms o menos constante, esto hasta llegar a un punto donde a demanda empieza a descender hasta llegar a un punto mnimo de cloro residual, el cual es bien mente conocido como punto de quiebre.

Para el agua tratada en laboratorio se toman distintas muestras y se aade distintas cantidades de cloro en mililitros, para nuestro caso se usan 8 muestras.

Posteriormente, se dejan en refrigeracin las muestras por un tiempo determinado (20 minutos) y al pasar este, se extraes sustancialmente cada 5 minutos. Se toma una fraccin de la muestra ms representativa (10 ml) y se aade un indicativo.

Mediante el instrumento usado para medir el color, solo que utilizando una longitud de onda distinta, se mide la cantidad de cloro residual en la muestra.

Cuando la concentracin es tan alta que nos impide realizar la prueba, se procede a diluir la muestra y a interpretar los resultados respuecto a esta proporcin.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

0 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12

Fra

ccio

n r

eco

me

nd

ad

a C

= T

f/T

o

Velocidad de sedimentacion, cm/s

Curva de sedimentacion

De los resultados obtenidos tenemos:

vaso

Graficando tenemos que:

De la grafica podemos inferir que el punto de quiebre se encuentra en 3 mg/l.

0

2

4

6

8

10

12

14

0 1

CLO

RO

RE

SID

UA

L T

OT

AL

CURVA DE DEMANDA DE CLORO

De los resultados obtenidos tenemos:

vaso volumen (ml) cl residual

1 1 0.67

2 2 0.96

3 3 0.49

4 4 1.83

5 5 2.2

6 6 4.4

7 7 11.5

8 8 13.1

De la grafica podemos inferir que el punto de quiebre se encuentra en una dosis de cloro de

2 3 4 5 6 7

DOSIS DE CLORO (MG/L)

CURVA DE DEMANDA DE CLORO

una dosis de cloro de

8 9

Es importante conocer el punto de quiebre ya que a partir de este punto, se producen compuestos como tricloruro de nitrgeno y clora minas que en cierta medida afectan la calidad del agua.

Por otra parte este aspecto es importante ya que por medio del punto de quiebre podemos definir el sistema de cloracin a emplearse, bien sea residual combinado o cloracin residual libre.