Tratamiento de agua con coagulantes naturales modificados

TRATAMIENTO DE AGUA CON
COAGULANTES NATURALES
MODIFICADOS
CURSO:
CONTAMINACIÓN DE AGUA Y SU TRATAMIENTO
INTEGRANTES:
• CCOSCCO MENDOZA, TANIA ROSA
• FLORES ANCO, JESUS ERICK
• HUAYTA OSCO, JUDITH KARINA
• JOVE PUMACAYO, STEPHANIE LIZETH
DOCENTE:
DRA. IRIS ELENA ALIAGA VILLAFUERTE DE BOHORQUEZ
AREQUIPA - 2022

COAGULACIÒN
Es un proceso de
desestabilización química de las
partículas coloidales que se
producen al neutralizar las
fuerzas que los mantienen
separados
La coagulación se utilizan para dar al
agua cruda unas características
especiales que hagan que las impurezas
que contiene se eliminen en un proceso
posterior determinado, produciéndose
remoción de turbiedad y color.
Eliminación de bacterias y virus,
destrucción de algas y plancton, y
reducción de sustancias productoras de
sabor y olor.
.
La coagulación es el tratamiento
más eficaz pero también es el que
representa un gasto elevado
cuando no está bien realizado. Es
igualmente el método universal
porque elimina una gran cantidad
de sustancias de diversas
naturalezas y de peso de materia
que son eliminados al menor
costo.

Es un tratamiento muy extendido en zonas en los que la escasez
de agua viene acompañada de falta de electricidad y de medios
técnicas. La técnica, consiste en el empleo de semillas de cultivos
o plantas endémicas, para purificar el agua empleando las
propiedades coagulantes e incluso antibióticas de algunas
semillas
COAGULANTES
NATURALES
Los coagulantes naturales a
base de plantas son una
opción amigable con el medio
ambiente ya que logran
satisfacer los requisitos de las
tecnologías ecológicas.
Actúan igual que los coagulantes sintéticos ya que produce la
aglomeración de los coloides en suspensión presentes en el agua,
de esta manera se consigue reducir la turbidez, mitigando la
presencia de microorganismos patógenos que pueden producir
efectos adversos a la salud.
El tratamiento de aguas mediante la
coagulación remueve los coloides
que se mantienen suspendidas en el
agua, bacterias y agentes tóxicos
que generan un efecto negativo en
los seres vivos,

Jatrofa
COAGULANTES DE
ORIGEN VEGETAL

Los coagulantes naturales
tienen una mayor
eficiencia frente a
coagulantes inorgánicos
tradicionales.
VENTAJAS DE
COAGULANTES
NATURALES
Son productos 100%
eficaces en un rango de
pH 4-10
No aportan sales, por lo
que no se incrementa la
conductividad del
efluente. Favoreciendo la
reutilización del agua
no modifican el pH del
agua tratada, por lo que
no es necesario utilizar
productos alcalinizantes
evitan el desgaste del
establecimiento y
maquinaria, consiguiendo
unos menores costes de
manteniento.
Son rentables por
disminuir el coste del
tratamiento: evitan la
utilización de sosa o cal,.
Es más seguro para las
personas, ya que no son
corrosivos ni peligrosos
para la salud
No aportan metales ni al
agua ni al fango,
favoreciendo la
valorización del fango
para uso agrícola.

EVALUACIÓN DEL USO DE LA CACTÁCEA Opuntia ficus-indica COMO
COAGULANTE NATURAL PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS
El agua puede contener una variedad de sustancias solubles e insolubles, de estas últimas destacan las
partículas coloidales, las cuales resultan difíciles de remover.
La coagulación comienza en el instante
que se añade una sustancia
denominada “coagulante”, el cual
desestabiliza las partículas coloides
cancelando las fuerzas que los
mantenían separadas.
De acuerdo a Kirchmer (1983) la
remoción de los coloides en el agua
se basa en dos procesos: la
coagulación y la floculación.
Inmediatamente, se desarrolla la floculación, que
consiste en el transporte de las partículas coloidales
en el líquido para que hagan contacto entre ellas, lo
que favorece su crecimiento y dan origen a un
“flóculo” suficientemente grande y pesado, fácil de
sedimentar.
INTRODUCCIÓN

OBJETIVO
El objetivo del presente trabajo de investigación fue
evaluar la eficiencia de la cactácea Opuntia ficus-
indica al usarla como coagulante natural de tipo
vegetal para remover la turbiedad presente en las
muestras de agua sintética preparadas en el
laboratorio, y comprobar su efecto en la variación de
los parámetros fisicoquímicos a fin de determinar los
parámetros óptimos (dosis, concentración y pH) del
coagulante natural, y evaluar la variación de los
parámetros fisicoquímicos de las muestras de agua
(turbidez, color, pH y conductividad) al emplear el
coagulante natural, comparándolo con el coagulante
químico sulfato de aluminio.

METODOLOGÍA EXPERIMENTAL
2.1. PREPARACIÓN DE
LAS MUESTRAS DE
AGUA SINTÉTICA
2.2. PREPARACIÓN
DEL COAGULANTE
NATURAL
Primero se preparó la
Solución patrón
compuesta por arcilla
disuelta en agua destilada.
Se pesó 100g de arcilla
bentonita, la cual se
enrasó con agua destilada
en una jarra de dos litros,
esta solución se mezclo
durante media hora
utilizando un agitador
magnético a 30 RPM.
La mezcla homogénea se
dejo reposar 48 horas.
Se realizaron disoluciones
con agua destilada hasta
alcanzar el nivel de
turbiedad (20, 50, 100,
300 y 500 UNT).
Las pencas de cactus
Opuntia ficus-indica se
adquirieron en el
distrito de San
Bartolomé, provincia de
Huarochirí,
departamento de Lima,
ubicado a una altitud de
1 600 m.s.n.m., a la
altura del Kilometro 56
la Carretera Central.
Metodología para la obtención del cactus natural hecho a base del cactus
Opuntia ficus-indica se detalla a continuación:
Coagulante en polvo obtenido del
cactus Opuntia ficus-indica
1. Reducción: Se quitan las espinas y
capa externa de las pencas del cactus. A
fin de separar la pulpa, la cual se lavó y
se cortó en trozos rectangulares.
2. Secado: La pulpa en trozos se
sometió a un proceso de secado,
puestas en una estufa a 60°C por 3
horas.
3. Molienda y tamizado: Las tiras de cactus deshidratadas
se trituraron utilizando un triturador hasta obtener un
material granulado, el cual fue cernido con tamices Tyler
(malla #100) hasta obtener partículas muy finas.
5. Almacenamiento: El polvo se secó a
temperatura ambiente y se almacenó en el
desecador hasta su uso.
4. Extracción de pigmento: El polvo obtenido se
sometió a un proceso de extracción Soxhlet
durante 2.5 horas usando etanol al 96% como
solvente
1 2

2.3. DOSIFICACIÓN DEL COAGULANTE NATURAL 2.4. PROGRAMACIÓN Y FUNCIONAMIENTO DEL EQUIPO DE LA PRUEBA DE JARRAS
Para aplicar la dosis de los coagulantes se realizó la ecuación
de balance de masas mediante la cual se determinó el
volumen del coagulante para adicionar en cada jarra, dicho
volumen se encuentra en función de la dosis del coagulante
por aplicar, de la concentración de la solución del coagulante, y
del volumen de la jarra, siendo el volumen de las jarras de un
litro de capacidad.
En pruebas preliminares se determinaron los rangos de dosis
del coagulante natural para cada nivel de turbidez (20, 50, 100,
300, 500 UNT), para lo cual se ejecutó la prueba de jarras,
aplicando 6 dosis representativas (10,30, 50, 70, 90, 110 mg/L),
realizando tres repeticiones por cada dosis aplicada. A partir de
los resultados de turbidez residual se determinaron las seis
dosis definitivas del coagulante natural por cada nivel de
turbidez, estas dosis se aplicaron en las pruebas para
determinar la concentración optima y pH optimo del
coagulante.
Para el funcionamiento del equipo de la prueba de jarras se programó la velocidad y tiempo
de la mezcla rápida y mezcla lenta, se aplicó una agitación previa a fin de homogenizar las
muestras.
Una vez programado el equipo de la prueba de jarras, con las 6 jarras de las muestras
colocadas en el equipo y las 6 dosis del coagulante, se puso en funcionamiento el equipo.
Inició con la homogenización de la muestra de agua, seguidamente, se produjo el inicio de
la mezcla rápida, se añadió en cada jarra la dosis de coagulante, se continuó la etapa de
mezcla lenta. La cual una vez finalizada, el equipo se apaga automáticamente.
Seguidamente se procedió a retirar las jarras y se colocaron los tomadores de muestra
(sifones), a fin de dejar sedimentar las muestras de agua durante 20 minutos.
P = Peso del coagulante
V = Volumen del coagulante que se aplicará en la jarra (mL)
D = Dosis del coagulante (mg/L)
Q = Capacidad de la jarra (L)
CC = Concentración de la solución del coagulante (mg/L)
Fuente: (López, 2018)
Tabla 1: Dosis del coagulante natural aplicadas por nivel de
turbidez
Tabla 2: Programación del equipo de jarras
Equipo de la prueba de jarras en funcionamiento
Jarras en reposo con tomadores de muestras
Transcurrido el tiempo de sedimentación, se descartaron los primeros 15 mL de
muestra de cada jarra, retenidos en el sifón, se procedió a recolectar el sobrenadante
de cada jarra, en un volumen de 30 mL.
De la muestra recolectada se midió la turbiedad residual, entro otros parámetros
fisicoquímicos (pH, conductividad y color).

2.5. DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS ÓPTIMOS DEL
COAGULANTE NATURAL
2.6. EVALUACIÓN DE VARIACIÓN DE PARÁMETROS FISICOQUÍMICOS
A. Determinación de la dosis optima
Se ejecutó la prueba de jarras aplicando 6 dosis diferentes por cada nivel de
turbidez, las cuales se prepararon al 1%; asimismo, mediante la ecuación de
balance de masas se determinó el volumen del coagulante para añadir en
cada jarra.
Luego se continua con la programación y funcionamiento del equipo de la
prueba de jarras, con 3 repeticiones por cada nivel de turbidez.
Se mide la turbiedad residual, a fin de determinar la dosis optima con la cual
se produjo una mayor remoción de la turbidez.
Asimismo se miden los parámetros fisicoquímicos color, conductividad y pH
residual.
Para determinar los parámetros óptimos; dosis, concentración y pH del
coagulante natural, por cada nivel de turbidez, se desarrolló la metodología
propuesta por la CEPIS/OPS en el documento Tratamiento de agua para
consumo humano. Plantas de filtración Manual I: Teoría mediante la cual
se ejecuta la prueba de jarras y se mide la turbiedad residual, a fin de
determinar con que parámetro se obtiene la mayor remoción de turbidez.
Para evaluar la variación de los parámetros fisicoquímicos de las muestras de agua (turbiedad,
color, conductividad y pH) al aplicar el coagulante natural, y comparar dichos resultados con la
aplicación del coagulante químico sulfato de aluminio, se procedió de la siguiente manera.
Se preparó el coagulante químico para aplicarlo en la prueba de jarras, la solución del
coagulante químico al 10% se preparo pesando 100 g de sulfato de aluminio y agregando esta
cantidad en una matraz aforado de 1 litro de capacidad, el cual se enrazó con agua destilada,
así mismo, se utilizo un agitador magnético para homogenizar la mezcla.
Se determinaron los rangos de dosis del coagulante químico para cada nivel de turbidez (20,
50, 100, 300 y 500 UNT), para lo cual se ejecutó el equipo de la prueba de jarras aplicando 6
dosis representativas (10, 30, 50, 70, 90 y 110 mg/L), tres repeticiones por cada dosis aplicada.
Finalizado el funcionamiento del equipo de jarras se midió la turbidez residual de cada jarra.
A partir de los resultados de turbidez residual se determinaron las seis dosis definitivas del
coagulante químico, las cuales, se presentan en la tabla 3.
Se desarrollaron los procedimientos para determinar la dosis óptima de concentración óptima
y pH óptimo del coagulante químico.
Se evaluaron y compararon los valores finales de los parámetros fisicoquímicos; turbiedad,
conductividad, pH y color medidos en las pruebas de jarra. Para determinar dichos
parámetros se siguió la metodología propuesta en el Manual de Métodos Analíticos para
determinación de parámetros fisicoquímicos básicos en aguas de Severiche et al. (2013),
documento que se basa en los Métodos Estándar para el Examen de Agua y Aguas
residuales
Tabla 4: Parámetros fisicoquímicos medidos
Tabla 3: Dosis de coagulante químico aplicadas por cada nivel de turbidez
B. Determinación de la concentración óptima
Se ejecutó la prueba de jarras aplicando la dosis optimas obtenidas en el
procedimiento anterior por cada nivel de turbidez, para ser aplicadas en
jarras, estas dosis se prepararon a partir de 6 concentraciones distintas:
0.1%, 0.5%, 1%, 2%, 5% y 20%; para ello, mediante la ecuación de balance de
masas se determino el volumen del coagulante que se adiciono en cada
jarra.
Luego se continua con la programación y funcionamiento del equipo de la
prueba de jarras, con 3 repeticiones porcada nivel de turbidez.
Se mide la turbiedad residual, a fin de determinar la concentración óptima
con la cual se produjo una mayor remoción de la turbidez.
Asimismo se miden los parámetros fisicoquímicos color, conductividad y pH
residual.
C. Determinación del pH óptimo
Se ejecutó la prueba de jarras aplicando 6 dosis diferentes por cada nivel de
turbidez, las mismas que fueron aplicadas en el procedimiento para
determinar la dosis óptima del coagulante, las cuales se prepararon a partir
de la concentración óptima determinada en el procedimiento anterior,
mediante la ecuación de balance de masas se determinó el volumen del
coagulante que se adicionó en cada jarra.
Sin embargo en este caso, se probaron muestras de agua cuyos niveles de pH
fueron modificados hasta obtener valores de 5, 7 y 9, para ello, mediante
una bureta volumétrica se añadió gota a gota en cada jarra los reactivos
acido sulfúrico o hidróxido de sodio según se requería, mientras se verificaba
el cambio del valor en el medidor de pH.
Luego se midió la turbiedad residual, a fin de determinar el pH óptimo con el
cual se produjo mayor remoción de turbidez.

Resultados en muestras de 20 UNT

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