Taller Final Acueductos

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERIAS FÍSICO MECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL BUCARAMANGA 2017

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS

1. PRUEBA DE JARRAS 1.1. ¿QUE ES LA PRUEBA DE JARRAS Y SU IMPORTANCIA EN EL DISEÑO Y OPERACIÓN DE ACUEDUCTOS? La prueba de jarras consiste en determinar las condiciones óptimas del funcionamiento del agua o el tratamiento de aguas residuales. Este método permite realizar ajustes en el pH, las variaciones en la dosis de coagulante o polímeros, alternando velocidades de mezclado, o la prueba de coagulante o diferentes tipos de polímeros, a pequeña escala con el fin de predecir el funcionamiento de una operación a gran escala de tratamiento. Esta prueba se considera una de las más importantes, ya que es la forma más práctica de determinar la densidad de coagulantes. Aunque el aparato es simple se debe tener cuidado a fin de tener resultados confiables. 1.2. ¿ADICCIONAL A LA DETERMINACIÓN DE LA DOSIS OPTIMA QUE OTRAS DETERMINACIONES SE PUEDEN LLEVAR A CABO UTILIZANDO LA PRUEBA DE JARRAS? Se pueden realizar ensayos de turbidez y alcalinidad, además se pueden realizar con las pruebas de jarras es la determinación del tiempo de floculación óptimo, que consiste en encontrar el tiempo óptimo de mezcla lenta o de floculación para la cual se obtenga los mejores resultados, manteniendo las condiciones de operación. También encontramos la determinación de gradiente óptimo, este ensayo permite encontrar el gradiente de mezcla lenta que mejores 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. La determinación de pH óptimo, en esta se debe preparan las jarras a diferentes valores de pH, agregando Ácido Sulfúrico [1 N] o Hidróxido de Sodio [1 N] dependiendo del valor de pH que se quiere analizar. Una vez se agrega el ácido o la base se mide el pH y se registra el dato. Se someten las jarras a la óptima y se determina la jarra con las mejores características ya finalizado el proceso de Coagulación- Floculación. 1.3. CON LOS DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO DE TURBIDEZ Y CONCENTRACION DE SULFATO DE ALUMINIO Se tienen inicialmente los datos de laboratorio obtenidos de turbidez y concentración de sulfato de aluminio:

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Sulfato [gr]

[NTU]

1

0

94

2

2

74

3

4

16

4

8

15

5

12

11

6

16

12

Turbidez VS Concentración de Sulfato 100 90 80 ] U T N [ z e d i b r u T

70 60 50 40 30 20 10 0 0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Concentración Sulfato de Auminio [gr]

1.4. TIPOS DE COAGULANTE Y FLOCULANTE QUE SE USEN A NIVEL INDUSTRIAL EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS Coagulantes Entre los principales coagulantes de uso industrial, se tienen los siguientes: •

•

•

Sulfato de aluminio: El sulfato de aluminio es un compuesto químico inorgánico; una sal de fórmula Al2(SO4)3, es sólido o líquido, dependiendo de la materia prima puede tener color café o blanco. Es ampliamente usada en la industria, comúnmente como floculante en la purificación de agua potable y en la industria del papel. Policloruro de aluminio: Es un coagulante floculante líquido, color ámbar, miscible con agua, el Policloruro de Aluminio (abreviado generalmente como PAC) es el resultado de un proceso de fabricación complejo bajo condiciones de trabajo controladas. Se conoce también comúnmente como Hidroxicloruro de Aluminio. Sulfato Férrico: Funciona de forma estable en un intervalo de pH de 4 a 11, uno de los más amplios conocidos. Producen flóculos grandes y densos que decantan rápidamente, por lo que está indicado tanto en la precipitación previa como en la precipitación de aguas residuales urbanas o industriales. Se emplea también


en tratamiento de aguas potables, aunque en algún caso puede producir problemas de coloración. Los cuales se pueden clasificar entre los siguientes grupos de coagulantes: •

•

•

Coagulantes sintéticos: Existen principalmente dos series de coagulantes sintéticos de gran uso en el tratamiento de aguas. La primera se caracteriza por la ausencia de sulfatos y se encargan esencialmente de la separación físico química por decantación, es decir, que se usan en aguas con alta turbidez y alto contenido de sólidos y la segunda serie se especializa por la ausencia de cloruros, se encargan de la separación físico química por decantación y también por flotación. Coagulantes naturales de origen vegetal: Estos coagulantes también emplean productos naturales orgánicos, pero se caracterizan por la ausencia de sales en su composición. Coagulantes específicos para la eliminación del flúor: Puede ser emitido a las aguas residuales como producto de desecho en industrias de aires acondicionados o químicos especializados; permite niveles de eficiencia superiores a 95% en la eliminación de fluoruros. Se caracterizan por la producción de lodos compactos tratables mediante decantación y filtración para reducir el volumen de los mismos.

Floculantes •

•

Floculación Pericinética: movimiento natural de las moléculas de agua y esta inducida por la energía térmica. Floculación Ortocinética: se basa en las colisiones de partículas debido al movimiento del agua, el que es inducido por una energía exterior a la masa de agua y que puede ser de origen mecánica o hidráulico.

1.5 SEGÚN

LOS DECRETOS VIGENTES PARA AGUA POTABLE CUALES SON LOS NIVELES DE TURBIDEZ PERMITIDOS PARA AGUA POTABLE: El agua turbia es natural porque los ríos, lagos, bahías y aguas del océano de California son el hábitat para los animales y plantas suspendidas llamadas plancton. El nivel de turbidez varía de lago a lago y río a río y depende de la carga de nutrientes, la geología y las dinámicas de la corriente.


2. ALCALINIDAD Y ACIDEZ 2.1 ¿QUE ES LA ALCALINIDAD Y ACIDEZ Y SU IMPORTANCIA EN EL DISEÑO Y OPERACIÓN DE ACUEDUCTOS? PH se denomina como una medida de la intensidad acida o alcalina de una muestra de agua, que define los términos de acidez y alcalinidad. ALCALINIDAD: La alcalinidad de una muestra de agua es su capacidad para reaccionar o neutralizar iones hidronio (H+) hasta un valor de pH igual a 4.5. La alcalinidad es causada principalmente por los bicarbonatos, carbonatos e hidróxidos presentes en solución y, en menor grado, por los boratos, fosfatos y silicatos, que puedan estar presentes en la muestra. La alcalinidad tiene importancia en la determinación de la calidad del agua para riego y es un factor importante en la interpretación y el control de los procesos de purificación de aguas residuales. ACIDEZ: La acidez de una muestra de agua es por definición, su capacidad para reaccionar con una base fuerte hasta un determinado valor de pH. En cuerpos de aguas naturales, la acidez es causada principalmente por el CO2 y en algunos casos, por ácidos minerales del tipo H2S o por la presencia en el agua de sales fuertes provenientes de bases débiles. Se expresa la cantidad equivalente en carbonato de calcio requerida para neutralizar dicha acidez. La acidez es un dato importante debido a que las sustancias ácidas presentes en el agua, incrementan su corrosividad e interfieren en la capacidad de reacción de muchas sustancias y procesos al interior de los sistemas acuosos. Importancia: La escala del pH es sumamente importante para conocer las características de diferentes elementos y ambientes ya que se considera que en espacios sumamente alcalinos o sumamente ácidos no es posible la existencia de vida por la altísima o bajísima presencia de hidrógeno. 2.2 ¿COMO SE DETERMINA LA ACIDEZ Y ALCALINIDAD? Las muestras deben colocarse en recipientes limpios y la determinación deberá hacerse dentro de un periodo de tiempo razonable, porque durante el almacenamiento pueden ocurrir cambios físicos y biológicos que afectan el color, lo cual podrá interferir a la hora de realizar la práctica, además de conservarse herméticamente y evitando su agitación y exposición al aire. La alcalinidad se mide por titulación de una alícuota de una muestra con HCL o H2SO4 de concentración 0.02 N, utilizando indicadores como fenolftaleína, cuando las muestras tienen un pH mayor de 8.3 o naranja de metilo, en caso contrario. En el primer caso se habla de “alcalinidad P” o alcalinidad a la phenolphataleine, mientras que en el segundo caso se habla de “alcalinidad M” o alcalinidad Methylorange.


La acidez se mide mediante la titulación con una base fuerte (generalmente hidróxido de sodio 0.020 N), utilizando como indicadores el “naranja de metilo” (viraje de naranja amarillo cuando el pH pasa de 3.1 a 4.4) o el “azul de bromo fenol” (viraje de amarillo a violeta cuando el pH pasa de 3.0 a 4.6) para la determinación de la “acidez mineral” y la

fenolftaleína (viraje de transparente a fucsia cuando el pH pasa de 8.0 y 9.0) para la determinación de la “acidez cabonácea”.

2.3 ¿DE ACUERDO A LOS VALORES OBTENIDOS EN EL LABORATORIO, LAS AGUAS ANALIZADAS CUMPLEN CON LOS VALORES PERMITIDOS POR LA LEGISLACION COLOMBIANA PARA ALCALINIDAD Y ACIDEZ? Si cumplió, los valores se encontraban entre el valor máximo de alcalinidad 300 (mg/l) y la acidez debe estar entre 6.5 y 8.5 pH. 3. DESINFECCIÓN 3.1 ¿EN EL PROCESO DE POTABILIZACION DEL AGUA QUE SUSTANCIAS SE UTILIZAN EN LA ETAPA DE DESINFECCION? ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓ ✓

Compuestos químicos para la desinfección del agua: Cloro (Cl2) Dióxido de Cloro (ClO2) Hipoclorito (OCl) Ozono (O3) Halógenos: Bromo (Br2),Iodo (I) y Cloruro de Bromo (BrCl) Metales: cobre (Cu2), plata (Ag ) Permanganato potásico (KMnO4) Fenoles Alcoholes, jabones y detergentes Sales de amonio Peróxido de Hidrogeno Distintos ácidos y bases

3.2 ¿QUE SE CONOCE COMO CLORO COMBINADO Y DEMANDA DE CLORO? Cloro combinado: Es el cloro que está asociado con materia orgánica (formado principalmente cloraminas) y que aún tiene un determinado poder desinfectante. Demanda de cloro: La demanda de cloro se define como la diferencia entre la cantidad de cloro aplicada al agua y la cantidad de cloro libre residual, combinado residual o total resultante al final de un específico periodo de contacto.


3.3 CLORO RESIDUAL Y CUALES SON LOS VALORES PERMITIDOS SEGÚN LA LEGISLACION COLOMBIANA PARA AGUA POTABLE Y AGUA DESTINADA A LA RECREACION IMPORTANCIA EN EL DISEÑO Y OPERACIÓN DE ACUEDUCTOS Concentración de cloro existente en cualquier punto del sistema de abastecimiento de agua, después de un tiempo de contacto determinado que reacciona química y biológicamente como ácido hipocloroso o como ion hipoclorito. Según el artículo noveno de la resolución 2115 de 2007: El valor aceptable de cloro residual libre en cualquier punto de la red de distribución del agua para consumo humano deberá ser comprendido entre 0,3 y 2 mg/L. La dosis de cloro por aplicar para la desinfección del agua y asegurar el residual libre debe resultar de pruebas frecuentes de demanda de cloro. Según el artículo 6 de la resolución número 00001618 de 2010 del ministerio de protección social el valor permitido de cloro residual se encuentra entre 1 y 3 mg/L para agua de estanques de piscinas y estructuras similares.

3.4 IMPORTANCIA DEL CLORO RESIDUAL EN EL DISEÑO Y OPERACIÓN DE ACUEDUCTOS El cloro es fundamental en la desinfección de las aguas para el consumo humano y es la sustancia química ampliamente usada en todo el mundo para tal fin, respecto al diseño y


mantenimiento, básicamente su importancia se debe a mantener los caudales y velocidades requeridos para transportar el cloro, evitando que este contamine algunos sectores del acueducto o que no llegue a desinfectar las estructuras por las que pasa. Un punto a tener en cuenta, es la cantidad de cloro usada para la desinfección, buscando la prevención de posibles daños a la salud de los consumidores del agua tratada, debido a que el exceso de cloro puede causar cáncer, cálculos, irritación en la piel, gastritis, irritación en los ojos, entre otras patologías. 3.5 DE LOS DATOS DE ABSORBANCIA DE LAS SOLUCIONES COLOREADAS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO, GRAFIQUE ABSORBANCIA VS CONCENTRACION. AJUSTE LOS DATOS A UNA LINEA RECTA. CON EL DATO DE ABSORBANCIA DEL AGUA TOMADA DEL GRIFO Y LA MUESTRA A LA CUAL SE LE ADICCIONO HIPOCLORITO DE SODIO, CALCULE LA CONCENTRACION DE CLORO RESIDUAL

Concentración

Absorvancia

0

0

0,05

0,05

0,1

0,12

0,2

0,26

0,4

0,47

0,6

0,65

Tabla 1. Datos de laboratorio

Absorbancia vs Concentración 0,8 0,7 a 0,6 i c n0,5 a b0,4 r o s 0,3 b A0,2 0,1 0

y = 1,1005x + 0,0107 R² = 0,9938

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Concentración

Figura 1. Grafica concentración vs Absorbancia  = 1.1005 ∗  + 0.0107

0,7

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS  − 0.0107  =

1.1005

Absorbancia

Conc.Teorica

Conc.Exp

Conc.Residual

0

0,000

0

0,000

0,05

0,036

0,05

0,014

0,12

0,099

0,1

0,001

0,26

0,227

0,2

-0,027

0,47

0,417

0,4

-0,017

0,65

0,581

0,6

0,019

Tabla 2. Datos obtenidos concentración de cloro residual 4. INTERCAMBIO IONICO 4.1. ¿EN QUE CONSISTE LA OPERACIÓN DE INTERCAMBIO DE IONES ? Intercambio de iones es un proceso rápido y reversible en el cual los iones impuros presentes en el agua son remplazados por iones que despiden una resina de intercambio de iones. Los iones impuros son tomados por la resina que debe ser regenerada periódicamente para restaurarla a su forma iónica original. (Un ion es un átomo o grupo de átomos con una carga eléctrica. Hay 2 tipos básicos de resinas - intercambio de cationes e intercambio de aniones. Resinas del intercambio de cationes emiten iones Hidrógeno (H+) u otros iones como intercambio por cationes impuros presentes en el agua. Resina de intercambio de Aniones despedirá iones de hydroxil (OH) u otros iones de cargas negativas en intercambio por los iones impuros que están presentes en el agua. 4.2. ¿QUE ES AGUA DESIONIZADA, AGUA SUAVIZADA Y COMO SE OBTIENEN ? El agua desionizada o desmineralizada: es aquella a la cual se le han quitado los cationes, como los de sodio, calcio, hierro, cobre y otros, y aniones como el carbonato, fluoruro, cloruro, etc. Mediante un proceso de intercambio iónico. Esto significa que al agua se le han quitado todos los iones excepto el H+, o H3O+ y el OH-, pero puede contener pequeñas cantidades de impurezas no iónicas como compuestos orgánicos. El agua desionizada es bastante agresiva con los metales, incluso con el acero inoxidable, por lo tanto, debe utilizarse plástico o vidrio para su almacenaje y manejo. El agua suavizada: Es un producto libre de dureza de calcio o de magnesio, mediante procesos de filtrado y de resinas para así, darle la libertad de trabajar en sistemas de enfriamiento, evitar incrustaciones y evitar deterioro de materiales en proceso.


El proceso de suavizado consiste en agua que pasa conteniendo iones de dureza, mayormente calcio (Ca2+) y magnesio (Mg2+) a través de una columna conteniendo una resina de intercambio acido de catión en forma de sodio (Na+) (por ejemplo, los cationes intercambiables son sodio). Los iones de calcio y magnesio son intercambiados por un número equivalente de iones de sodio. La resina, una vez agotada, (por ejemplo, todos los iones de sodio disponible han sido intercambiados) deben ser recargados. Esto significa que hay que pasar una solución que contiene una alta concentración de sales de sodio tales como brines cloruro de sodio a través de la resina de intercambio (un proceso conocido como regeneración. 4.3. ¿EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PARA QUE SIRVE EL INTERCAMBIO IONICO? Sirve para la remoción de minerales inorgánicos, tratamiento y purificación del agua, también en procesos para el ablandamiento del agua y su purificación, principalmente en la eliminación de sales cuando se encuentran en bajas concentraciones, así como la retención de ciertos productos químicos y la desmineralización de sustancias indeseables. 4.4 EN EL LABORATORIO SE OBTUVO AGUA CON BAJOS NIVELES DE DUREZA, QUE IMPORTANCIA TIENE ESTE PARAMETRO EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS Y CUALES SON LOS NIVELES PERMITIDOS POR LA LEGISLACION COLOMBIANA? ¿QUE METODOS SE CONOCEN PARA DISMINUIR LA DUREZA DEL AGUA? Las pruebas de conductividad miden los minerales disueltos en agua y contribuyen en las lecturas de pH. Se utiliza para determinar la corrosividad general de agua. La asociación es simple el agua de la llave tenía una conductividad bastante elevada (124) en comparación con otras muestras que registraron valores de 42, 43, 45, 48 respectivamente, cuanto mayor sea la cantidad de iones de un agua (mayor salinidad), mayor va a ser su conductividad. A pesar de eso, esta relación no es lineal, ya que diferentes sales (diferentes iones) van a conducir la cadena eléctrica de forma desigual.

Tabla 3. Valores máximos de nitratos, nitritos y fluoruros.


4.5 ¿EN EL LABORATORIO SE OBTUVO AGUA CON BAJOS NIVELES DE CONDUCTIVIDAD, QUE IMPORTANCIA TIENE ESTE PARAMETRO EN EL TRATAMIENTO DEL AGUA Y CUALES SON LOS NIVELES PERMITIDOS POR LA LEGISLACION COLOMBIANA? La capacidad del agua para conducir la electricidad aumenta con la concentración de sales. De esta forma, midiendo la conductividad eléctrica (CE) del agua mediante un par de electrodos, se puede estimar su salinidad de forma rápida y fiable. La conductividad eléctrica se mide generalmente en unidades de dS/m (deciSiemens por metro). Dicha conductividad eléctrica del agua depende de la temperatura por lo que, para realizar comparaciones válidas la conductividad eléctrica debe expresarse en relación a una temperatura de referencia. Habitualmente esta temperatura es de 25ºC. En consecuencia, cuanto mayor es la conductividad a 25 ºC (CE25), mayor es la concentración de sales del agua. Los aparatos que se usan para medir la conductividad eléctrica se llaman conductímetros. Existen modelos portátiles, de muy fácil manejo que proporcionan medidas fiables de la concentración de sales en el agua. Estos aparatos deben se calibrados periódicamente con patrones de salinidad conocida para asegurar la fiabilidad de las mediciones. Para tener una idea de los valores de conductividad eléctrica del agua de riego con respecto a diferentes aguas, en la siguiente tabla, se muestran valores medios de conductividad eléctrica de aguas de diferente procedencia.

Tabla 4. Valores de conductividad eléctrica de diferentes aguas según su procedencia. 4.6 ¿EL PROCESO DE DESIONIZACON DE AGUA ELIMINA ANIONES COMO LOS CLORUROS, EXPLIQUE LA IMPORTANCIA EN EL TRATAMIENTO DE AGUA Y LOS NIVELES PERMITIDOS POR LA LEGISLACION COLOMBIANA? La desionización del agua consiste en la eliminación de las sustancias disueltas cargadas eléctricamente (ionizadas) que contiene. Las sustancias no cargadas eléctricamente, como los compuestos orgánicos, no se ven afectadas a su paso a través de la resina. El proceso de desionización se realiza mediante una resina de intercambio iónico. Éstas pueden ser de intercambio catiónico, si sustituye los cationes disueltos en el agua (sodio, calcio, magnesio, hierro y otros), o puede ser de intercambio aniónico, si sustituye los aniones disueltos (carbonato, cloruro, nitrato, etc.) por radical hidroxilo. Para eliminar todos los iones del


agua, se puede utilizar una combinación de resinas, una aniónica y otra catiónica, ambas conectadas en serie. 5. PROCESO BIOLOGICO AEROBIO Y PROCESO ANAEROBIO 5.1 CUALES SON LAS VARIABLES EN UN PROCESO AEROBIO Y EN UN PROCESO ANAEROBIO Los procesos biológicos aerobios se caracterizan por las reacciones en las cuales los organismos de la biomasa necesitan oxígeno para respirar y llevar a cabo todas sus funciones. La reacción es muy eficiente porque libera grandes cantidades de energía, la cual es utilizada preferentemente por la biomasa en la síntesis. Los residuos de dicho proceso son compuestos estables. Este proceso genera gran consumo de energía . Las variables en este proceso son: • • • • • • •

Microorganismos Oxigeno Características del sustrato Temperatura Salinidad Tóxicos o inhibidores Sólidos en suspensión.

El tratamiento anaerobio en un proceso para la biodegradación de la materia orgánica presente en el agua residual se caracteriza porque se lleva a cabo en ausencia de oxígeno, así como por la producción de biogás y la producción de una pequeña cantidad de biomasa nueva por medio de un proceso complejo el cual involucra distintas poblaciones bacterianas. • • • • • •

Las variables en este proceso son: Microorganismos anaerobios Sustancias orgánicas Tiempo de retención PH Temperatura

5.2 QUE VENTAJAS Y DESVENTAJAS PRESENTAN LOS PROCESOS BIOLOGICOS FRENTE A LOS PROCESOS QUIMICOS Ventajas: • •

Amigables con el medio ambiente. Buena relación Costo / beneficio

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En caso de una sobredosis, no se va a presentar pérdidas, ni afectaciones de ningún tipo

Desventajas: • • • •

Altos contenidos de algas en efluentes. Perdida de agua por evaporación Grandes superficies de terreno. Menores eficiencias de depuración

5.3 CUALES SON LOS PRODUCTOS FINALES EN UN PROCESO AEROBIO Y EN UN PROCESO ANAEROBIO DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS Del proceso aerobio se obtienen compuestos estables. Del proceso anaerobio se obtiene biogás, compuesto principalmente de metano (60%) y dióxido de carbono (35%), que posteriormente pueden ser utilizados como energía, materia celular, que puede separarse fácilmente por sedimentación. 5.4 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE CADA PROCESO AEROBIO Ventajas: ✓

✓ ✓ ✓

Tiempos de residencias bajos, y por lo tanto el costo de inversión en el volumen del reactor es menor. Alta remoción de contaminantes. Mineralización de compuestos tóxicos biodegradables. Ausencia de olores.

Desventajas: ▪

▪

Generación de grandes cantidades de biomasa: entre cinco a diez veces mayor que en los anaerobios, lo que involucra problemas de disposición y tratamiento de los lodos de purga. Altos requerimientos energéticos por el suministro de oxígeno y el mezclado.

ANAEROBIO Ventajas: ✓

Bajo consumo de energía.

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS ✓

✓ ✓

✓ ✓ ✓

Costos de operación bajos debido al ahorro considerable en los procesos de manejo y evacuación del exceso de lodo y menor requisito de nutrientes. Requerimientos nutricionales bajos. La biomasa permanece mucho tiempo en ausencia de sustrato sin perder su actividad metabólica. Es posible la recuperación de energía debido al metano generado. Baja producción de lodo. Alta capacidad de adaptación de microorganismos a diferentes tipos de agua residual.

Desventajas: ▪ ▪ ▪ ▪ ▪

Para obtener grados altos de tratamiento requiere de temperaturas altas. El medio es corrosivo. Tiene riesgos a la salud por el sulfuro de hidrogeno generado. Puede presentar olores desagradables por H2S, ácidos grasos y amidas. El compuesto no es totalmente mineralizado.

5.5 EN EL TRABAJO QUE SE REALIZO EN EL LABORATORIO, SE AJUSTO EL PH, PARAMETRO IMPORTANTE EN EL TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE Y AGUA RESIDUAL. EXPLIQUE BREVEMENTE SU SIGNIFICADO, SU IMPORTANCIA EN EL TRATAMIENTO DE AGUA Y LOS NIVELES PERMITIDOS POR LA LEGISLACION COLOMBIANA PH es la designación para expresar carácter ácido o básico de un sistema acuoso. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. La escala de pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más iones en la disolución) y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. El pH igual a 7 indica la neutralidad de la disolución (cuando el disolvente es agua).

Figura 1. Escala de PH La importancia del control del pH radica en que en una PTAR se tienen variaciones de este factor en sus caudales de entrada, y uno de los objetivos está en la estabilización de este pH en un valor óptimo, pues valores sumamente alcalinos o sumamente ácidos pueden tener perjuicios a la salud.


Según el artículo 3 y 4 de la resolución 2115 de 2007, el agua potable deberá tener un pH en el intervalo de 6,5 a 9,0. 6. DBO – DQO Y OD 6.1 CUAL ES EL SIGNIFICADO DE LA DBO Y LA DQO DBO (Demanda Biológica de Oxigeno) Se define la D. B. O. como el parámetro utilizado para caracterizar la calidad de un agua, que mide la cantidad de oxígeno necesaria para la degradación biológica de las materias orgánicas que contiene. Es un indicador del grado de contaminación orgánica del agua. Se define la D. Q. O. como el parámetro utilizado para caracterizar la contaminación orgánica del agua que se mide a partir de la cantidad de oxígeno disuelto necesario para la degradación química de los contaminantes orgánicos que contiene. La Demanda Química de Oxígeno (DQO): Determina la cantidad de oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica en una muestra de agua, bajo condiciones específicas de agente oxidante, temperatura y tiempo. El valor obtenido es siempre superior a la demanda biológica de oxígeno (aproximadamente el doble), ya que se oxidan por este método también las sustancias no biodegradables. La relación entre los dos parámetros es indicativa de la calidad del agua. En las aguas industriales puede haber una mayor concentración de compuestos no biodegradables. 6.2 CUAL ES LA IMPORTANCIA EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES Según las reglamentaciones, se fijan valores de D.B.O. máximo que pueden tener las aguas residuales, para poder verterlas a los ríos y otros cursos de agua. De acuerdo a estos valores se establece, si es posible arrojarlas directamente o si deben sufrir un tratamiento previo. Si se descargan al entorno sin tratar, su estabilización biológica puede llevar al agotamiento de los recursos naturales de oxígeno y al desarrollo de condiciones séptica. Los presentes en el agua pueden transmitir enfermedad infecta contagiosa. 6.3 CUALES SON LOS VALORES PERMITIDOS POR LA LEGISLACION COLOMBIANA Para el tratamiento del agua residual es interesante la relación entre DBO5 y DQO:> 0,5 agua biodegradable 0,2-0,5 - agua que requiere lechos bacterianos más eficientes y activos. < 0,2 agua no biodegradable (tratamientos químicos).


6.4 EN EL TRABAJO QUE SE ASIGNO SOBRE LA CARACTERIZACION FISICO-QUIMICA DE UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES, EXPLIQUE BREVEMENTE LAS DIFERENCIAS ENTRE LOS VALORES DE LA DBO Y DQO, LOS NIVELES DE CONTAMINACION DEL AGUA Y SI ESTOS PARAMETROS CUMPLEN CON LOS PARAMETROS EXIGIDOS POR LA LEGISLACION COLOMBIANA En todo proceso productivo se genera un desecho después de obtenido el producto deseado, desecho que debe tratarse de manera tal que su disposición final no afecte al medio ambiente. En el caso específico de la industria cervecera se genera un efluente con alta carga de materia orgánica, sólidos y otras sustancias, situación que hace necesaria la instalación de una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR). Las aguas residuales de las industrias cerveceras se caracterizan por una carga orgánica elevada, pH variable y concentraciones apreciables de sólidos en suspensión. Los datos medios básicos de estas aguas residuales, procedentes de varias fábricas europeas, son los siguientes:

6.5 EN EL LABORATORIO SE DETERMINO EL OXIGENO DISUELTO POR EL METODO INDIRECTO DE WINKLER. EXPLIQUE BREVEMENTE CUAL ES EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UNA SONDA QUE MIDE EL OXIGENO DISUELTO EN EL AGUA. Principio de Funcionamiento El sistema convencional de medición de O.D. consiste en un medidor y una sonda polarográfica tipo Clark. La sonda es la parte más importante del sistema y la más delicada. La sonda consta de un ánodo de plata (Ag) revestido con un alambre de platino (Pt), que funciona como cátodo. Esto es insertado en una cubierta protectora llena de una solución electrolítica de cloruro potásico (KCI). La cubierta tiene en su extremo una membrana de Teflon®, un material permeable al gas que permite el paso del oxígeno presente en la solución, pero no el paso de la solución en sí. Mediante la aplicación de un potencial de 790 mV, el oxígeno presente en la célula se reduce a iones de hidróxido (OH-) en el cátodo, y se deposita cloruro de plata (AgCl) en el ánodo. Esta reacción provoca un flujo de corriente con intensidad proporcional a la cantidad de oxígeno presente en la muestra. El medidor convierte la medición del flujo de corriente en la concentración correspondiente de oxígeno disuelto.


Debe advertirse que la solubilidad del oxígeno depende de muchos factores, incluyendo la temperatura, presión atmosférica y salinidad de la solución. Algunos de los medidores de oxígeno de Hanna Instruments son capaces de compensar automáticamente estas variables, asegurando así mediciones incluso más precisas. Medidor de oxígeno disuelto (OD Registrador de datos en tiempo real con tarjeta SD Modelo SDL150

Toma de mediciones de oxígeno disuelto: ✓

✓

✓

✓

✓

✓

Sumerja el sensor de OD en la solución a prueba a una profundidad de cuando menos 10cm. La especificación de profundidad es importante debido a que la medición de temperatura de la solución y el circuito de compensación automática de temperatura dependen de la profundidad del sensor para funcionar correctamente. De tiempo para estabilización y alcanzar el equilibrio térmico entre el sensor y la muestra a prueba. Para medir correctamente el OD la velocidad de la solución en contacto con el sensor debe ser cuando menos de 0.2-0.3m/s (metros por segundo); si no, simplemente agite la solución con el sensor y espere hasta alcanzar el equilibrio térmico. En un entorno de laboratorio se recomienda el uso de un agitador magnético para asegurar la velocidad correcta. De esta manera se minimizan los errores debidos a difusión del oxígeno presente en el aire circundante. Las mediciones de oxígeno disuelto se muestran en la línea superior, con dígitos grandes, en la pantalla LCD del medidor. Las mediciones fuera de la escala especificada generan rayas (- - -). Las mediciones de temperatura se muestran en la escala de 0 a 50o C (32 a 122o F) en la línea inferior de la pantalla LCD en dígitos pequeños. El %Sal, compensación de altitud (altura), las unidades de temperatura de medición y otros parámetros se pueden modificar, consulte la sección Modo de configuración.

7. REMOCIÓN DE COLOR 7.1. COMO SE DEFINE EL COLOR EN EL AGUA POTABLE Y AGUA RESIDUAL Considerando la primera de ellas, el color: El agua de uso doméstico e industrial tiene como parámetro de aceptación la de ser incolora, pero en la actualidad, gran cantidad del agua disponible se encuentra colorida y se tiene el problema de que no puede ser utilizada hasta que no se le trata removiendo dicha coloración. Las aguas superficiales pueden estar coloridas debido a la presencia de iones metálicos naturales (hierro y


manganeso), humus, materia orgánica y contaminantes domésticos e industriales como en el caso de las industrias de papel, curtido y textil; esta última causa coloración por medio de los desechos de teñido los cuales imparten colores en una amplia variedad y son fácilmente reconocidos y rastreados. En algunos casos, especialmente aguas residuales industriales muy coloreadas el color se debe a materias coloidales o en suspensión, en estos casos deben determinarse el color aparente y color real; en determinadas circunstancias (muestras muy coloreadas) puede ser necesario diluirlas. 7.2. COMO SE LLEVA A CABO LA REMOCIÓN DE COLOR El color puede removerse mediante procesos de coagulación, floculación, sedimentación y filtración con el fin de quitar toda la posible materia suspendida. El procedimiento con un “kit de color” consiste en llenar 2 celdas hasta una misma altura, una con la muestra y otra con agua destilada, y en desplazar las celdas paralelamente sobre la escala de color, hasta cuando la coloración de ambas celdas, vistas desde arriba, presente una misma coloración. Cuando se mide el color mediante un fotómetro, el procedimiento es aún más simple ya que la mayoría de los fotómetros vienen equipados con una serie de “Curvas de Calibración” que facilitan la mayoría de los casos, el

procedimiento se reduce simplemente a la colocación en el equipo, de una celda fotométrica que contiene un blanco de agua destilada y de otra celda que contiene la muestra. 7.3. EN QUE CONSISTE EL PROCESO DE REMOCION DE COLOR CON ADSORBENTES Fisiosorción: Las moléculas del líquido son absorbidas en el sólido a través de fuerzas débiles de van del Waals, resultando en una adsorción de multicámaras. Dado que estas fuerzas son omnipresentes, resulta que rápidamente cualquier superficie limpia expuesta al ambiente acumula una capa de material fis sorbidos. Quimiosorción: Ocurre cuando hay una reacción química entre el adsorbato y el adsorbente. La quimiosorción ocurre cuando un enlace químico, definido en este caso como un intercambio de electrones, se forma. El grado de intercambio y lo simétrico que sea dependen de los materiales involucrados. A menudo hay un paralelismo con las situaciones encontradas en química de coordinación.


7.4. DE ACUERDO A LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN EL LABORATORIO DETERMINE CUAL ES LA DOSIS ADECUADA PARA LA REMOCION DE LA CANTIDAD DE AZUL DE METILENO EN EL AGUA. 3 gotas 7.5. COMO SE EXPLICO EN LA CLASE, EL PROCESO DE ADSORCION DE COLOR SE LLEVO A CABO PARA ILUSTRAR LA CAPACIDAD QUE TIENE EL CARBON DE REMOVER CONTAMINANTES. EN ALGUNAS PLANTAS SE UTILIZA PARA REMOVER CARGA ORGANICA. EXPLIQUE BREVEMENTE EN QUE CONSISTE Y QUE OTROS METODOS SE CONOCEN PARA REMOVER CARGA ORGANICA FISIOSORCIÓN: Las moléculas del líquido son absorbidas en el sólido a través de fuerzas débiles de van del Waals, resultando en una adsorción de multicamadas. Dado que estas fuerzas son omnipresentes, resulta que rápidamente cualquier superficie limpia expuesta al ambiente acumula una capa de material fis sorbidos. QUIMIOSORCIÓN: Ocurre cuando hay una reacción química entre el adsorbato y el adsorbente. La quimiosorción ocurre cuando un enlace químico, definido en este caso como un intercambio de electrones, se forma. El grado de intercambio y lo simétrico quesea dependen de los materiales involucrados. A menudo hay un paralelismo con las situaciones encontradas en química de coordinación.

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