tratamiento agua

1. TratamientodelAgua

2. Loscoloides
Departamentode IngenieríaAmbiental

3. Considere dos experimentos:
Partículas de tamaño
coloidal = macromoléculas
Dos fases
agitar
Solución verdadera
Dos fases
agitar
Coloide
Dos fases
Presencia de
límites

4. Coloides
Partículas,
macromoléculas
Tipo
partícula
Tamaño
partícula
Solución
verdadera
Iones,
moléculas
pequeñas
0.1-1nm 1-100nm
Suspensiones
Partículas
grandes
100nmy
mayores
-Arcilla
-sedimento
-materia orgánica einorgánica
-plancton y otros microorganismosmicroscópicos.
-Partículas de materia orgánica e hidróxidos de metal
(hierro por ejemplo).
TURBIEDAD
C
OL
OR

5. Laspartículas en suspensión de una fuente de aguasuperficial provienende:
*La erosión de suelos.
*La disolución de sustanciasminerales y de
*La descomposición de sustancias orgánicas.
La turbiedad en el agua es causada por materia suspendida y coloidal tal como arcilla,
sedimento, materia orgánica e inorgánica dividida finamente, plancton y otros
microorganismos microscópicos; en tanto que el color está formado por partículas de
materias orgánicas e hidróxidos de metal (hierro por ejemplo).
https://www.youtube. com/watch?v=WoAU_6abKL4
Coloides

6. Enla siguientefigurase presentaun ejemploendonde
se muestranlos trescomponentesde uncoloide:
Agregados de H2O
Fase dispersa
Aceite
Fase continua
(medio)
Agente estabilizante
(emulsificador)
Coloide

7. Tabla:Tiposde coloidesyejemplos
Fase
dispersa
(similaral
soluto)
Fase
continua
(similar al
disolvente)
Clasificación Ejemplos
sólido sólido solsólido Rubí,porcelana
líquido sólido emulsionsólidao gel Mantequilla,gelde cabello
gas sólido espumasólida Esponja,piedrapómez,
malvavisco
sólido líquido sol Agua turbia,agua
coloreada
líquido líquido emulsión Aceiteenagua
gas líquido espuma Cremadeafeitar,crema
batida.
sólido gas aerosolsólido Humo,virusquese
trasporta por elaire
líquido gas aerosollíquido Neblina, humedad,nubes

8. 1. Propiedades eléctricas
2. Propiedades
cinéticas
Movimiento Browniano
3. Propiedades ópticas EfectoTyndall-Faraday
Coloración
4. Propiedades de superficie (adsorción)
Propiedadesdeloscoloides

9. 1. Propiedadeseléctricas
T
odo sólido sumergido en un líquido tiende a
cargarse eléctricamente ensusuperficie
1Por adsorción de iones delmedio.
2Por ionización de grupos funcionales en su superficie (en este
caso,el pHdel medio juega un papelimportante).
Poseen una carga eléctrica negativa sobre su
superficie, que atrae los iones positivos del agua
(capa comprimida).
Los iones positivos del agua atraen iones negativos
acompañados de una débil cantidad de iones
positivos (capadifusa).
Segenera una doblecapaeléctrica
Potencial Zeta: potencial electrostático entre la
superficie de la partícula y la solución.

10. Movimiento Browniano
El movimiento browniano es el movimiento
aleatorio que se observa en algunas partículas
microscópicas que sehallan en un medio fluido
*Se caracteriza porque las partículas cambian de
velocidad y dirección erráticamente.
*Ocurre según las partículas colisionan con las
moléculas del medio dispersor.
*Es el principal factor al cual se le atribuye que las
partículas coloidales no sedimenten.
2. Propiedadescinéticas
Verlaanimación: http://youtu.be/6VdMp46ZIL8

11. Difusión
Movimiento incesante de las partículas
coloidales el cual hace que éstas se difundan
y se distribuyan uniformemente en el
solvente. La velocidad de difusión es mucho
menor que la velocidad media de la particula
en el movimiento browniano.
2. Propiedadescinéticas
PresiónOsmótica
La presión osmótica puede definirse como la
presión que se debe aplicar a una solución
para detener el flujo neto de disolvente a
través de una membrana semipermeable.

12. EfectoTyndall-Faraday
Ladispersión de la luz al pasar através de una suspensión coloidal esdenomina Efecto
Tyndall proporcional ala turbiedad.
Ver: http://youtu.be/NxldP1wK-f4
Coloración
Estopuede deberse:
l. Ala diseminación de la luz.
2.Ala absorción selectiva por el coloide de una cierta longitud deonda.
Lacoloración puede usarsetambién para medir la concentración de loscoloides.
3. Propiedadesópticas

13. Aesta adherencia en la superficie de una
partícula se le llama adsorción, la cual
para que seproduzca requiere que:
*El adsorbido tenga baja solubilidad en
agua
*Exista una afinidad entre el soluto
(coagulante) y el coloide.
4.Propiedadesdesuperficie(adsorción)

14. COAGULACION-FLOCULACION
https://www.youtube.com/watch?v=lHIk57r40ik

15. COAGULACIÓNYFLOCULACIÓN
COAGULACIÓN desestabilizar las partículas en
suspensión es decir facilitar su aglomeración.
inyección y dispersión rápida de productos
químicos.
FLOCULACIÓNfavorece con la ayuda de la mezcla
lenta el contacto entre las partículas
desestabilizadas. Estas partículas se aglutinan para
formar un floc que pueda ser fácilmente eliminado
por los procedimientos de decantación yfiltración.

16. Métodosusadosparacoagularlaspartículas
decoloideydestruirladispersióncoloidal:
• Calentamiento – ocasiona que las partículas de coloide se muevan más
rápido y choquen con más frecuencia y con la suficiente fuerza para
incorporarseenpartículasmásgrandesquesesedimentan.
• Adición de solución de electrolito (para partículas con carga) – introduce
cargas opuestas de iones que neutralizan la carga en la superficie de las
partículasqueeventualmentecoagulanysedimentan.
• Precipitador de Cottrell (para partículas sin carga)– las partículas pasanpor
unazonadedescargaeléctricaendondeionizanparaluegoseratraídaspor
placascargadasyasílaspartículassonremovidas.

17. Estabilidadde lossistemas dispersos
Gradodedispersióndela fase interna
Siel grado de dispersión de la faseinterna eselevado y
homogéneo, aumenta la estabilidad del sistema.
Temperatura
Elaumento de la temperatura reduce laestabilidad de lossistemas
dispersos al disminuir la viscosidad y aumentar la movilidad de las
partículas o gotitas dispersas.
Viscosidad
Elagregado de sustancias aun sistema disperso con propiedades
reológicas favorece la estabilidad.Al aumentar la viscosidad del medio
dificulta la movilidad de las partículas impidiendo que se aproximen.

18.  Disminución del espesor de la capa difusa y por tanto de su efecto
protector del coloide.
 Adsorción de iones en la capa fija, lo que produce una disminución
del potencial zeta.
Ambos efectos explican la acción precipitante de los electrolitos sobre
los coloides. El efecto coagulante de estos iones de signo opuestoes
mayor cuanto mayor essuvalencia.
Efectosde la adiciónde electrolitos

19. Coagulantesutilizados
Reaccionan con la alcalinidad del agua para formar un precipitado
voluminoso, muy absorbente, constituido generalmente por el
hidróxido metálico del coagulante que seestá utilizando.
Losprincipales coagulantes utilizados para desestabilizar las partículas
y producir el floc son:
a) Sulfato deAluminio.
b) Aluminato deSodio.
c) Cloruro deAluminio.
d) Cloruro Férrico.
e) Sulfato Férrico.
f) Sulfato Ferroso.
g)Polielectrolitos (Como ayudantes de floculación).

20. Tiposde coagulación
a) Coagulación Por Adsorción.- El agua presenta una alta
concentración de partículas en estado coloidal; cuando el
coagulante es adicionado al agua turbia, los productos solubles
de los coagulantes son absorbidas por los coloides y forman los
flóculos en forma casiinstantánea.

21. Tiposde coagulación
a) Coagulación por Barrido.- El agua es clara (presenta baja
turbiedad) y la cantidad de partículas coloides espequeña;en
este caso las partículas son entrampadas al producirse una
sobresaturación de precipitado de sulfato de aluminio o cloruro
férrico.

22. Clasificacióndel aguasegúnsu
coagulación

23. Factoresqueinfluyenenla coagulación
Es necesario tener en cuenta los siguientes factores con la
finalidad de optimizar el proceso decoagulación
1. pH.
2. Turbiedad.
3. Salesdisueltas.
4. Temperatura del agua.
5. Tipo y dosis de coagulante utilizado.
6. Condiciones de Mezcla.
7. Sistemasde aplicación de los coagulantes.
Lainterrelación entre cadauno de ellos permiten predecir cuáles
son las cantidades de los coagulantes aadicionar al agua.

24. Factoresqueinfluyenenla coagulación
1. Influencia delpH
El rango de pH es función del tipo de coagulante
a ser utilizado y de la naturaleza del agua a
tratar.
Para sales de aluminio el rango de pH para la
coagulación es de 6.5 a 8.0 y para las sales de
hierro, el rango de pH óptimo es de 5.5 a 8.5
unidades.

25. Factoresqueinfluyenenla coagulación
2. Influencia de la turbiedad
-Para cada turbiedad existe una cantidad de coagulante, con el que se
obtiene la turbiedad residual mas baja, que corresponde a la dosis
óptima.
-Cuando la turbiedad es baja la coagulación se realiza muy
difícilmente, y la cantidad del coagulante es igual o mayor que si la
turbiedad fuesealta.
-Cuando la turbiedad es muy alta, conviene realizar una
presedimentación natural o forzada, en este caso con el empleo de un
polímero aniónico.
- Essiempre másfácil coagular las aguasde baja turbiedad y aquellas
contaminadas por desagües domésticos industriales, por que
requieren mayor cantidad de coagulante que los nocontaminados.

26. Factoresqueinfluyenenla coagulación
3. Influenciade lassales disueltas
Las sales contenidas dentro del agua ejercen las
influencias siguientes sobre la coagulación yfloculación:
-Modificación del rango de pHóptimo.
-Modificación del tiempo requerido para lafloculación.
-Modificación de la cantidad de coagulantesrequeridos.
-Modificación de la cantidad residual del coagulante
dentro del efluente.

27. Factoresqueinfluyenenla coagulación
4. Influenciade la temperatura del agua
La variación de 1°C en la temperatura del agua conduce a
la variación de la densidad , lo cual afecta la energía
cinética de las partículas en suspensión, por lo que la
coagulación se hace mas lenta; temperaturas muy
elevadasdesfavorecen igualmente ala coagulación.
Una disminución de la temperatura del agua en una
unidad de decantación conlleva a un aumento de su
viscosidad; esto explica las dificultades de la
sedimentación de un floc.

28. Factoresqueinfluyenenla coagulación
5. Influenciadel tipo y dosis del coagulante utilizado
• Poca cantidad del coagulante, no neutraliza totalmente la
carga de la partícula, la formación de los microflóculos es
muy escaso,por lo tanto la turbiedad residual eselevada.
• Alta cantidad de coagulante produce la inversión de la
carga de la partícula, conduce a la formación de gran
cantidad de microflóculos con tamaños muy pequeños
cuyas velocidades de sedimentación muy bajas, por lo
tanto la turbiedad residual esigualmenteelevada.
• La selección del coagulante y la cantidad óptima de
aplicación; se determina mediante los ensayos de pruebas
de jarra.

29. Factoresqueinfluyenenla coagulación
• 6. Condicionesdemezcla
• Lainyección de productos químicos serealiza dentro de la zonade fuerte
turbulencia.
• Lasunidades paraproducir la mezclapueden ser:
• MezcladoresMecánicos:
• - Retromezcladores(agitadores)
• MezcladoresHidráulicos:
- R
esalto Hidráulico: Canaleta P
arshall y V
ertedero
Rectangular
- Enlínea: Difusores (tuberías y canales),Inyectores,etc..

30. Factoresqueinfluyenenla coagulación
7. Sistemasdeaplicaciónde coagulantes
El sistema de dosificación debe proporcionar un
caudal constante y fácilmente regulable. Esta
condición se obtiene por medio de los equipos de
dosificación tanto para los coagulantes al estado
sólido y estado líquido, que deben encontrarse
calibrados y comprobados en la práctica por medio
de las pruebas de aforamiento.

31. Factoresqueinfluyenenla coagulación
7. Sistemas de aplicación de
coagulantes
El sistema de dosificación debe
proporcionar un caudal constante
y fácilmente regulable. Los
equipos de dosificación tanto para
los coagulantes al estado sólido y
estado líquido, deben encontrarse
calibrados y comprobados en la
práctica por medio de las pruebas
de aforamiento.

32. Dosisdecoagulante
• Cantidad de compuesto químico requerido en un
proceso de coagulación, el cual seestandarizapor
medio de la prueba dejarras.
Vdosis= ρXQ
PXC
Donde: ρ=densidad del coagulante (mg/L)
Q=caudal atratar (L/s)
P=pureza delcoagulante
C=concentración del coagulante ppm(mg/L)

33. Dosisde coagulante
Zona1 .- Ladosis no essuficiente para desestabilizar las partículas y
por lo tanto no seproducecoagulación.
Zona2.- Al incrementar la dosis de coagulantes, seproduce una rápida
aglutinación de los coloides.
Zona3 .- Loscoloides se reestabilizan.
Zona 4 .- Se produce una una supersaturación y una rápida precipitación
de los coagulantes que hace un efecto de barrido, arrastrando en su
descensolas partículas que conforman la turbiedad.

34. Ejemplo1. Dosis
Se requiere construir un tanque de solución
coagulante, para una planta cuyo caudal a
tratar esde 50 L/s, pureza de 90%,
concentración de 50 ppm y densidad de 50
mg/L.
Cualesel volumen del tanque , si serequiere
tratar durante un dia completo? Tenerencuenta
un factor de seguridad del10%.

35. FLOCULACIÓN
Partícula
s
primarias
Flóculo(agregado)
• Asociación de dos o máspartículas
• LosFlóculos semovilizan como solo una unidad
• No hay cambio en el áreasuperficial
• ElFlóculo semantiene unido por: Interacción hidrofóbica,
Vander Waals,electrostática-iónica, puentes deH.

36.  Turbidez: cantidad y densidad del lodo.
 Color: cantidad de coagulante, floculante.
 Alcalinidad y pH: coagulación, floculación.
Temperatura: verano, invierno.
Variablesqueinfluyenenla
Coagulación-Floculación
 Eficiencia
 Floculación, Coagulación, Sedimentación