DETERMINACIÓN GRADIENTE Y TIEMPO ÓPTIMO

Presentado por Diana Carolina Soto Guamán

55512031 Yeimy Viviana Ramírez Moreno

55512027 Erika Lizeth Vargas Castañeda

55512009

Presentado a Ing. Msc. Hernán Alfonso Arias Holguín

Universidad de Boyacá Facultad de Ciencias e Ingeniería

Tunja - Boyacá 2015

INTRODUCCIÓN

El abastecimiento de agua con criterio de calidad es esencial para el mejoramiento de la calidad de vida y se constituye en uno de los principales objetivos de los planes de desarrollo en el sector de agua y saneamiento. Tal y como lo sugiere el RAS 2000, titulo C, Capítulo C.2, para la selección de los procesos de tratamiento previos o paralelos al diseño de una planta, deben realizarse ensayos en el laboratorio siendo obligatorio entre estos, el ensayo de Jarras y posteriormente, si se justifica, realizar ensayos en planta piloto para determinar el tratamiento al que debe ser sometida el agua. Para los niveles bajo y medio de complejidad no se recomienda la realización de los ensayos de planta piloto, a menos que se estudie un nuevo proceso o variables desconocidas que no pueden ser analizadas en el laboratorio. La prueba de jarras es obligatoria para cualquier nivel de complejidad, no solamente para los estudios de tratabilidad en el proceso de diseño, sino también diariamente, durante la operación de la planta, y cada vez que se presenten cambios en la calidad del agua. Es necesario planear una serie de tratamientos al agua, dado que las características varían de acuerdo a las condiciones climáticas y se necesita un agua de óptima calidad para su continuo uso. Es necesario de antemano conocer: El tipo de fuente, la calidad del agua de la misma, las características organolépticas, fisicoquímicas y microbiológicas esenciales dependiendo del fin, los estudios de trazabilidad para seleccionar los procesos de potabilización, el procedimiento de muestreo para el control de calidad, las características de producción que debe cumplir la fuente para el abastecimiento que se requiere, la protección que debe suministrarse a este recurso y otros aspectos adicionales. Por ello, mediante análisis de laboratorio, se realiza la determinación del gradiente y tiempo óptimo a la muestra del Pozo Donato de la ciudad de Tunja, tomada mediante muestreo simple a las 11:50 am. del día 07 de octubre del presente año, bajo una temperatura de 20ºC

OBJETIVOS

General

Determinacion del gradiente optimo con el fin de lograr la mayor cantidad de remocion de particulas y de esta manera obtener el tiempo en el cual se obtenga mayor formacion de floc.

Específicos

Determinar el gradiente óptimo de la etapa de floculación para la muestra obtenida del pozo de Donato

Determinar el tiempo óptimo de la etapa de floculación para la muestra obtenida del pozo de Donato.

MARCO TEÓRICO

En la determinación de la dosis óptima, se busca formar un floc compacto y pesado que pueda ser removido por sedimentación o que pueda ser retenido en un filtro

Figura 1. Muestra Pozo Donato (Tunja)

Con este ensayo se encuentra el tiempo óptimo de mezcla lenta o de floculación para la cual se obtengan los mejores resultados, manteniendo las condiciones de operación. En la determinación de gradiente óptimo, se permite encontrar el gradiente de mezcla lenta que mejore resultados aporte en el proceso. Debido a que las seis paletas no pueden colocarse en rotación independientemente se requiera

efectuar el ensayo jarra por jarra, dado el tiempo y dosis Óptima, por ello; se emplea la tabla de gradiente de velocidad Vs Velocidad de giro de la paleta para así encontrar el gradiente óptimo:

Figura 2. Gradiente de Velocidad Vs Velocidad de giro de la paleta

MATERIALES Y REACTIVOS

Sulfato de aluminio 2% Indicador Mixto (rojo de metilo-verde de bromocresol) Ácido sulfúrico 1 N Agua a tratar Agua destilada Test de jarras Pipetas Embudos Erlenmeyer Jeringas Pipeteador Turbidímetro Espectrofotómetro Buretas Papel filtro

PROCEDIMIENTO

Medición de parámetros

- Turbiedad - pH - Color - Alcalinidad - Conductividad

Muestra inicial

Mezcla rápida (Coagulación)

100 RPM

1 min

Adición coagulante (Al2(SO2)3)

Mezcla lenta (Floculación)

100 RPM

1 min

G ( ) T (min)

20 5

40 10

60 15

80 20

Sedimentación.

[Se retiran cada una de las jarras]

Medición de parámetros

TABLA DE DATOS

1. CARACTERIZACIÒN AGUA TRATADA

PARÀMETRO VALOR PH 8.5 ALCALINIDAD 230 mg/L CaCO3 COLOR APARENTE

1130 UPC

COLOR REAL 720 UPC TURBIEDAD 78 NTU CONDUCTIVIDAD 256,5 µS/cm TEMPERATURA 20 oC

2. AJUSTES DE Ph

Nº JARRAS PH OPTIMO DÓSIS DE ACIDO (ml) 6 7.5 0.7

3. DOSIS ÒPTIMA

Nº JARRA DÒSIS (Mg/L) 6 14

4. DATOS OBTENIDOS DESPUÉS DE LA SEDIMENTACIÓN

Gradiente (s-1) 20/27 RPM

JARRA TIEMPO (M) COLOR REAL (UC) 1 5 31 2 10 25 3 15 30 4 20 25 5 25 23 6 30 13

Gradiente (s-1) 40/48 RPM

JARRA TIEMPO (m) COLOR REAL (UC) 1 5 26 2 10 10 3 15 13 4 20 12 5 25 13 6 30 11

Gradiente (s-1) 60/68 RPM

JARRA TIEMPO (m) COLOR REAL (UC) 1 5 17,5 2 10 19 3 15 15 4 20 11 5 25 7 6 30 7

Gradiente (s-1) 80/85 RPM

JARRA TIEMPO (M) COLOR REAL (UC) 1 5 33 2 10 11 3 15 30 4 20 9 5 25 8 6 30 8

RESULTADOS GRADIENTES (S-1) / RPM, COLOR RESIDUAL

JARRA T (min) 20/27 RPM 40/48 RPM 60/68 RPM 80/85 RPM 1 5 4,31 3,61 2,43 4,58 2 10 3,47 1,39 2,64 1,53 3 15 4,17 1,81 2,08 4,17 4 20 3,47 1,67 1,53 1,25 5 25 3,19 1,81 0,97 1,11 6 30 1,81 1,53 0,97 1,11

Graf 1. Color residual Vs Tiempo

Graf 2. Color residual Vs Gradiente

Graf 3. Log Gradiente Vs log Tiempo

ANÁLISIS DE RESULTADOS Para el caso de la determinación de gradiente óptimo se determinó que este se encontraba entre 20a 30 s-1 con un promedio de 27 s-1, donde se observó que el valor de 27s-1 funcionó bien para las turbiedades, pero se debe destacar el hecho que durante el estudio no se tuvieron valores de turbiedad significativamente altas, razón por la cual no se pudo verificar si este gradiente funciona bien para valores altos de turbiedad, pero sí de color, pero por ende si se remueve color, se está removiendo turbiedad. En la prueba de pH óptimo se pudo comprobar que se requirió de ajustes de pH adicionando 0.7 ml de ácido sulfúrico, para así tener un resultado eficaz en el análisis de dicha muestra.

Respecto a las dosis óptimas, se sugiere siempre realizar pruebas de jarras para todas las condiciones de la muestra de agua del Pozo Donato, con el fin de evitar malas dosificaciones y malos gastos de coagulante que conllevarían a pérdidas económicas y por supuesto a problemas en el cumplimiento de la resolución 2115, así por ejemplo se puede observar que con una correcta dosificación nunca se sobrepasan los valores permitidos de concentración de aluminio residual, además el corazón del tratamiento del agua está en la Coagulación-Floculación la cual depende de una correcta dosificación de coagulante.

PREGUNTAS

1. ¿Por qué hay partículas flotantes en la superficie?

En el momento de la floculación es decir la mezcla lenta permite obtener una homogenización del tamaño de los flocs formados y aumentar su densidad lo que implica que algunas partículas no alcanzan tal densidad para poder ser sedimentadas.

2. Descripción del floc

Tamaño floc: 0,5 – 0,75

Al agregar el coagulante, aproximadamente al minuto apareció el primer floc

Es de tipo pequeño y esférico, una de sus propiedades es su facilidad para el proceso de filtración.

CONCLUSIONES

De acuerdo a los resultados obtenidos se determina que el gradiente óptimo es de 68 s-1.

tiempo óptimo es de 25 minutos, según ensayo de jarras para la muestra captada del Pozo Donato.

En la determinación de gradiente y tiempo óptimo, el color fue la propiedad a controlar; éste ensayo se realizó en el laboratorio mediante la prueba de jarras.

La determinación del gradiente óptimo es un criterio generalmente

aceptado en el gtratamiento de agua para describir la coagulación – floculación.

REGISTRO FOTOGRÁFICO

Proceso de sedimentacion de flocs

REFERENCIAS

Teoría y práctica de la purificación del agua. Arboleda Valencia Jorge. Tercera

edición, 2008. Editorial Mc Graw Hill.

Coagulación-Floculación. Casas Reyes José Vicente. Primera edición, 1992. Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Ingeniería, Sede Bogotá.

Manual de Potabilización del Agua. Pérez Parra Jorge Arturo. Tercera Edición.

Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Minas, Sede Medellín

Ingeniería y ciencias ambientales. Mackenzie L. Davis y otros. Primera edición, 2005. Editorial Mc Graw Hill.