INFORME 2_FLOCULACION.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA SANITARIA
“FLOCULACIÓN - DECANTACIÓN”
Curso:
TRATAMIENTO DE AGUA I _ SA445
Docente:
Ing. MALDONADO YACTAYO VICTOR ANTONIO
Alumno:
Rosales Curi, Paul Bryan 20180486I
Lima, Perú
2022

Informe de laboratorio N2 2
Universidad Nacional de Ingeniería
Facultad de Ingeniería Ambiental “FLOCULACION_DECANTACIÓN”
Escuela Profesional de Ingeniería Sanitaria
1 OBJETIVOS
 Determinar los parámetros de floculación siendo la gradiente
de velocidad (G) y tiempo de retención (T), en función de la
dosis óptima ya determinada. Se empleará el método de
Villegas y Letterman.
 Determinar en base a la data del laboratorio, curvas de tiempo,
cada una de estas curvas son curvas de tiempo, y para cada
una de estas curvas, identificar el mejor gradiente de velocidad
o el mínimo valor de la curva.
 Determinar la curva de sedimentación y la selección de la tasa
de decantación.
2 MARCO TEÓRICO
La floculación es la aglomeración de partículas desestabilizadas en
microflóculos y después en los flóculos más grandes que tienden a
depositarse en el fondo de los recipientes construidos para este fin,
denominados decantadores. El proceso de floculación es precedido por
el de coagulación, por eso suele hablarse de procesos de coagulación
- floculación. La coagulación es la desestabilización de La coagulación
es la desestabilización de las partículas coloidales causadas por la la
partícula coloidal causada adición de un reactivo químico (coagulante)
que, neutralizando las cargas electrostáticas, hace que las partículas
tiendan a unirse entre sí.

Los floculantes (o coadyuvantes de coagulación) son productos que
favorecen el proceso de formación del flóculo, actuando de puente o
unión para captar mecánicamente las partículas en suspensión. La
diferencia básica entre coagulante y floculante reside en que el
coagulante anula las fuerzas repulsivas entre las partículas coloidales,
iniciando la formación de microflóculos, en cambio el floculante en globa
estos microflóculos aumentando su tamaño y densidad de modo que
sedimenten más fácil y rápidamente.
El empleo de los floculantes permite tratar mayores caudales de agua en
una ETAP o EDAR, además de mejorar la floculación cuando ésta es
difícil por cambios de calidad, bajas temperaturas, etc.
Sedimentación
Proceso natural por el cual las partículas más pesadas que el agua, que se
encuentran en su seno en suspensión, son removidas por la acción de la
gravedad.
Las impurezas naturales pueden encontrarse en las aguas según tres estados
de suspensión en función del diámetro. Éstos son:
a) Suspensiones hasta diámetros de 10-4 cm.
b) Coloides entre 10-4 y 10-6 cm.
c) Soluciones para diámetros aún menores de 10-6 cm.
Estos tres estados de dispersión dan igual lugar a tres procedimientos distintos
para eliminar las impurezas. El primero destinado a eliminar las de diámetros
mayores de 10-4 cm. constituye la "sedimentación simple". El segundo implica la
aglutinación de los coloides para su remoción a fin de formar un "floc" que pueda
sedimentar. Finalmente, el tercer proceso, que esencialmente consiste en
transformar en insolubles los compuestos solubles, aglutinarlos para formar el
"floc" y permitir así la sedimentación. Es decir que, en muchos casos, las impurezas
pueden ser, al menos en teoría removidas mediante el proceso de sedimentación.

Sedimentación de partículas floculentas
Partículas floculentas son aquellas producidas por la aglomeración de partículas
coloides desestabilizadas a consecuencia de la aplicación de agentes químicos. A
diferencia de las partículas discretas, la característica de este tipo de partículas forma,
tamaño, densidad sí cambian durante la caída. Se denomina sedimentación flocúlenla
o decantación al proceso de depósito de partículas floculentas. Este tipo de
sedimentación se presenta en la clarificación de aguas, como proceso intermedio entre
la coagulación-floculación y la filtración rápida.
CONCEPTOS IMPORTANTES
Dosis óptima (mg/L)
Cantidad de coagulante que se va a agregar por cada litro de agua cruda que se va
a tratar con la cual se conseguiría la máxima eficiencia de remoción de turbiedad y
color y también algunos otros elementos como metales que puedan estar presentes
en el agua.
pH óptimo
No necesariamente es el pH natural que el agua tiene ya que los valores de pH de una
fuente no son constantes las 24 horas del día. En términos generales la coagulación
suele ser eficiente con valores de pH alrededor de un valor neutro. Van a ver
variaciones dependiendo del coagulante que se utilice además de la calidad del agua.
Este parámetro y la dosis óptima se determina con el Ensayo Prueba de Jarras, no se
puede conseguir una buena eficiencia de coagulación con un agua ácida y lo mismo
suele ocurrir en aguas demasiado alcalinas.
Si se tiene una alcalinidad baja lo más probable es que el agua sea ácida y si tiene alta
alcalinidad entonces el agua puede ser ligeramente alcalina. Alcalinidades mayores de
250 mg/L no es muy común en aguas superficiales, la alcalinidad puede actuar como
un buffer en el agua por ejemplo si se usa una solución de cloruro férrico (coagulante
ácido) a un agua con baja alcalinidad entonces el pH del agua ya tratada va a bajar
rápidamente.
Alcalinidad (mg/L CaCO3)
Si un agua no tiene suficiente alcalinidad la coagulación no será eficiente, para ello se
agrega cal apagada (hidróxido de calcio) para conseguir una eficiencia en caso la
alcalinidad esté por debajo del valor límite (30 mg/L).

3. MATERIALES
 Equipo Prueba de Jarras
 Agua cruda
 Solución de sulfato de aluminio 1%
 12 vasitos de 50ml (2 por cada jarra)
 6 jeringas hipodérmicas
 1 probeta de 1 L
 6 jarras de 2000 ml y 6 ligas
 1 Turbidímetro
 6 tomadores de muestras (disco de tecnopor)
 1 regla metálica
 pipetas
 6 deflectores.
Imagen 1: Equipo de prueba de jarras del grupo 6

4. PROCEDIMIENTO
Condiciones del agua cruda
 Turbiedad: 100 UNT
 PH: 7.5
 Alcalinidad: 102mg CaCO3/L
Dosificación Mezcla Rápida Floculación Decantación
C=1% V= 300 rpm T variable T= 10min|
Dosis=20 mg/l T= 5 segundos G variable H= 6m
DE LOS PARÁMETROS DE FLOCULACIÓN
1) Se toma la muestra de agua cruda y se determinan los parámetros básicos de
calidad:turbiedad y/o color, pH y alcalinidad.
2) Se llenan las 6 jarras con una muestra del agua cruda que se va a flocular.
3) Se pone a funcionar el equipo con la máxima velocidad de rotación de las paletas en este
laboratorio fue de 300 rpm y T=5s.
4) Se aplica la dosis de modificador de pH y la dosis óptima de coagulante es 20mg/L, C=1%
de acuerdo con lo determinado en el laboratorio anterior.
Imagen 2: Turbidímetro

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Informe de laboratorio N2
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5) A partir de la aplicación del coagulante, se realizará la mezcla rápida durante un
tiempo instantáneo de aproximadamente 5 segundos.
6) Al finalizar la mezcla rápida, se iniciará el proceso de floculación, para lo cual se habrá
ajustado la memoria del equipo para uno de los gradientes de velocidad
seleccionados. Elrango de gradientes de velocidad óptimas para esta prueba fluctúa
entre 80 y 20 s-1
. Cuando el estudio corresponda a una planta de gran capacidad, se
tomarán intervalos de10 s-1
; cuando se trate de una planta pequeña, se tomarán
intervalos de 20 s-1
.
7) Luego de iniciada la floculación, a los 5 minutos se retira la primera jarra, se coloca el
tomador de muestras y se deja sedimentar durante 10 minutos. Después de 10
minutos, se retira la segunda; luego de 15, la tercera; y así sucesivamente, hasta que
a los 30 minutos se retira la última. Con cada jarra se procede de modo similar.
8) Se grafica en escalas aritméticas la eficiencia remocional (Tf/To) versus los tiempos
de floculación de cada una de las jarras de las que proceden las muestras analizadas.
En este gráfico se determina el tiempo total de floculación, en función del punto en que
se produceel menor valor de (Tf/To).
9) Posteriormente, se grafican los valores de Tf /To versus gradientes de velocidad, para
cadatiempo de floculación analizado.
10) Se grafican en papel doble logarítmico los valores de tiempo versus gradientes de
velocidad óptimas. Se determina la línea de mejor ajuste de estos puntos aplicando
mínimos cuadrados y se determina la ecuación de correlación y el grado de ajuste. Si
el grado de ajuste es aceptable (r2 = 0,90), se continúa el cálculo; en caso contrario,
deberá repetirse el procedimiento de laboratorio, y se deberá trabajar con más cuidado
para mejorar los datos.
.
DE LOS PARÁMETROS DE DECANTACIÓN
1) Llenar las seis jarras del equipo con la muestra de agua en estudio. Encender el
equipo yagregar la dosis óptima, realizando la mezcla rápida de acuerdo con lo
indicado anteriormente. Se programará la memoria del equipo con los parámetros de
mezcla (300 revoluciones por minuto y 5 segundos)
GRUPOS G S-1 Veloc. RPM
Gradientes
altos
5
70 50
50 38
20 20
Gradientes
bajos
6
40 34
30 28
20 20
2) Las gradientes y el tiempo de mezcla van a darse en forma consecutiva simulando el
paso del agua por una unidad de floculación. Cuando el equipo pare, deberá estar
todo el material preparado para iniciar el muestreo.

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_
3) A cada jarra se le tomará una muestra a un tiempo diferente. La primera, al minuto; la
segunda, a los 2 minutos; la tercera, a los 4; la cuarta, a los 5; y la sexta, a los 10
minutos.
4) Determinar la turbiedad residual de las muestras.
5) Después de media hora, trasegar el sobrenadante de una de las jarras, colocar el lodo
en una probeta, medir el volumen formado y determinar los mililitros de lodo
producidos por cada litro de agua tratada. Este dato es necesario para diseñar las
tolvas de los decantadores.
6) Esta prueba debe repetirse con cada una de las turbiedades representativas de la
época crítica o lluviosa.
7) Se calculan los valores de (h/T) para cada tiempo de toma de muestra. Este valor
corresponde a (Vs), la velocidad de sedimentación en (cm/s). El valor de (h) es la altura
detoma de muestra graduada en el sifón.
8) Con los valores de (Vs) en cm/s en las abscisas y los valores de (Co = Tf/To) en las
ordenadas, se obtiene la curva de sedimentación para el agua estudiada.
9) En la columna se coloca el rango usual de variación de las tasas de sedimentación
de laspartículas (20 a 60 m3
/m2
.d), variándolas de 10 en 10. Deducir los valores
correspondientes
10) Con los valores de (Vs) en cm/s del cuadro, entrar a la curva de sedimentación
obtenida en el ensayo y determinar los valores correspondientes de (Co = Tf/To), los
cuales se colocan en la columna 3.
11) Tomar de la curva los valores de (Cf) y (a). (Cf) es la porción de turbiedad que no se
removió en el proceso. La curva tiene una porción inicial (lado izquierdo de la curva,
en que se vuelve asintótica; no importa cuán largo sea el tiempo de sedimentación que
demos a la muestra, la turbiedad residual es la misma. Esta es la porción de turbiedad
que solo puede ser removida por el filtro. El valor de (a) corresponde a esta velocidad
a partir de la cual la curva comienza a hacerse asintótica. Esta velocidad (a) es la
menor velocidad conque se justificaría proyectar un decantador para esa agua,
porque, aunque tomáramos valores menores, la remoción será la misma y estaríamos
agrandando la unidad sin conseguir mayor eficiencia.
12) Calcular en la columna 4 el porcentaje total de remoción (Rt), en la columna 5 la
turbiedadremovida (Tr) y en la columna 6 la turbiedad final o remanente (Tf).
13) La carga superficial del decantador será aquella que corresponda al valor de turbiedad
final(Tf) deseado en el efluente de la unidad.

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_
5. RESULTADOS
DE LOS PARÁMETROS DE FLOCULACIÓN
Se realizaron los ensayos de floculación y se obtuvieron los datos indicados en el cuadro.
La imagen 1 está mostrando las curvas de gradiente de velocidad obtenidas a partir de
los datos de turbiedad residual versus tiempo. Esas curvas se ensayan para diferentes
gradientes de velocidad, cada una de estas curvas son curvas de gradientes, va a ver
una curva que está más cerca al eje X o que tenga el menor de los mínimos y esa curva
con ese mínimo, la curva más baja del gráfico con gradiente G=20 s-1 el más bajo que
todos en la gráfica, en este caso necesitaríamos un tiempo de floculación total de 25
minutos
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25 30 35
Turbiedad
final
Tiempo de floculación
Turbiedad final vs Tiempo de retención
G=80 G=60 G=40 G=20
Grupo G (S-1) V (RPM)
T. Floculación (min)
5 10 15 20 25 30
1 80 55 7.24 3.01 5.51 5.56 5.88 6.15
2 60 45 6.93 2.32 2.2 1.12 1.53 3.21
3 40 34 12.7 2.78 2.19 0.86 0.76 1.02
4 20 20 48.8 11.4 8.81 7.54 2.47 2.63
Imagen 1: Tiempo total de floculación

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_
Determinar en base a la data del laboratorio, curvas de tiempo, cada una de estas
curvas son curvas de tiempo, y para cada una de estas curvas, identificar el mejor
gradiente o el mínimo de la curva que son los datos que aparecen en la imagen, el
punto mínimo es para 25 minutos.
6. CONCLUSIONES:
7. RECOMENDACIONES
8. BIBLIOGRAFÍA
0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Turbiedad
(UNT)
Gradiente
Turbiedad vs Gradiente
5min 10min 15min 20min 25min 30min
Imagen 2: Gradiente de velocidad óptimos

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13
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