Ensayo De Jarras.docx

Ensayo de jarras Fundamento físico-químico Un mecanismo de potabilización convencional contempla 5 fases: coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección. Estas 5 partes se dividen en operaciones y procesos unitarios, cuya diferencia es que las operaciones son procedimientos de tipo físico y los procesos requieren la adición de compuestos químicos. 1) Coagulación: El objetivo de este proceso es la remoción del color real y aparente, de la turbiedad, bacterias, algas, olores y sabores. El color es una característica producida por la presencia de sustancias orgánicas de origen vegetal – sustancias húmicas – que químicamente constituyen coloides en el agua. Los coloides son partículas cuyo tamaño es 1-1*103 mm (partículas suspendidas, no sedimentables), poseen una carga eléctrica mayoritariamente negativa y una inmensa área superficial. Aprovechando estas dos últimas características en la coagulación se lleva a cabo la desestabilización del coloide, para ello es necesario aplicar una sustancia de carga contraria conocido como coagulante que usualmente es sulfato de aluminio Al2(SO4)3. Este proceso sigue la reacción: Al2(SO4)3 + H2O  2Al+++ +3(SO4)= + H+ +OHSe liberan los iones aluminio (positivos) y al unirse con los coloides de carga negativa, estos pierden su estabilidad. Una vez desestabilizados, dada su inmensa superficie que les confiere características de adsorción, los coloides se unen y forman solidos sedimentables. Sin embargo, también es posible que los iones Al+++ y los iones OH- de la reacción anterior se unan, dando origen a hidróxido de aluminio que también remueve coloides pero que es menos eficiente que el ion aluminio. Los iones sulfatos se unen a los iones hidrogeno y originan H2SO4, que al tener carácter ácido hacen que el PH del agua descienda. Esta disminución es neutralizada por la alcalinidad natural del agua. (CO3H)2Ca + H2SO4  CaSO4 +CO2 +H2O Suele ser que las aguas coloreadas, tienen baja alcalinidad, por lo que se requiere dar previamente una alcalinidad artificial al agua, antes de añadir sulfato de aluminio. 2) Floculación La floculación tiene como objetivo aglomerar las partículas, mediante una suave turbulencia en donde intervienen las fuerzas químicas y físicas. Este proceso es se lleva a cabo en estructuras denominadas floculadores que pueden ser horizontales o verticales. 3) Sedimentación Los “flocs” compactos y densos formados en la fase anterior, son sólidos que en esta operación son sedimentados mediante placas dispuestas convenientemente con el fin de permitir una remoción eficaz.

4) Filtración En el proceso de filtración el agua atraviesa un medio poroso caracterizado por un tamaño de paso determinado. Los sistemas de filtración tratan el agua pasándola a través de lechos de materiales granulares que retiran y retienen los contaminantes. 5) Desinfección La desinfección es la última etapa en el proceso de tratamiento de potabilización y consiste en la eliminación de microorganismos patógenos que aún contiene el agua. Normalmente en la desinfección se utiliza el cloro en fase gas o en fase líquida, debido a que posee carácter de biocida residual, es decir, permanece en el agua hasta el grifo del consumidor. Metodología: Inicialmente se determinan las características del agua cruda: Color aparente (UC) Color real (UC) Turbiedad (NTU) Alcalinidad (mg/L) pH Hierro (mg/L) Manganeso (mg/L)

177 56 21.9 44 7.9 0.33 0.1

El ensayo de jarras tiene por objeto la determinación de la dosis óptima de coagulante Al2(SO4)3 y ayudante de coagulante (polímero), para ello se lleva a cabo la siguiente técnica: 1) Se colocan las muestras en las jarras de 2 litros de capacidad y estas a su vez en el equipo. 2) Se configura el equipo de forma que proporcione una velocidad de 300rpm durante un minuto. Esta velocidad simula la unidad de mezcla rápida y está relacionado con las gradientes de diseño. 3) Se agrega diferentes dosis de coagulante en cada jarra y se ejecuta el programa. El coagulante debe ser una sal inerte, no tóxica presentada en forma de polvo y preparada en una solución de concentración conocida. La sal disponible y utilizada en la prueba posee una riqueza del 30% y ha sido añadida en agua destilada formando una solución de concentración 1%. (1 g de sulfato en 100 ml de agua destilada). 4) Si bien se debería determinar la dosis óptima de coagulante, para luego ejecutar un ensayo independiente en donde se agregue esta dosis a todas las jarras y diferentes dosis de ayudante de coagulación a cada una de ellas para finalmente determinar la dosis optima de polímero; debido al tiempo se opta por agregar diferentes dosis de ayudante dentro del mismo proceso. Al igual que el coagulante el polímero viene en presentación sólida, por lo que antes de ser agregado debe ser preparado en una solución de concentración conocida que para el ensayo en 0.05% 5) Una vez agregado el polímero, se configura el equipo de forma que proporcione 45 rpm durante 15 minutos.

La tabla 2 presenta las dosis de coagulante y ayudante de coagulación agregadas en cada jarra:

Coagulante Solución (ml) Sulfato (mg) 2 litros 2 litros 1 litro 2 20 10 4 40 20 6 60 30 8 80 40 10 100 50 12 120 60

Jarra 1 2 3 4 5 6

Ayudante de coagulación Solución (ml) Polímero (mg) 2 litros 2 litros 1 litro 0.5 0.25 0.125 1 0.5 0.25 1.5 0.75 0.375 2 1 0.5 2.5 1.25 0.625 3 1.5 0.75

6) Finalmente, se filtra las muestras por medio de un filtro que simula los filtros lentos utilizados en campo y se mide la turbiedad, color y pH de cada una de las muestras de las jarras. Se debe medir el pH, debido a la liberación de ácido producido al agregar coagulante, puesto que si se comprueba que el agua posee una alcalinidad muy baja se debe agregar alcalinidad artificial mediante la adición de cal. Para ello, se debe empezar determinando la dosis optima de cal. La tabla 3 presenta los resultados obtenidos para la medición de las características de turbiedad color y pH y las dosis correspondientes de cada jarra: Jarra 1 2 3 4 5 6

Turbiedad NTU 19.2 14.3 12.5 3.17 1.77 0.972

Color UC 171 159 158 37 30 12

pH 7.2 7.1 7 6.9 6.7 6.5

Coagulante mg/L 10 20 30 40 50 60

Ayudante mg/L 0.125 0.25 0.375 0.5 0.625 0.75

De acuerdo a los resultados de la tabla se observa que las dosis añadidas en la muestra de la jarra No. 6