El documento trata sobre operaciones unitarias químicas aplicadas al tratamiento de aguas residuales. Explica procesos como la coagulación-floculación para la remoción de sólidos, la precipitación química para eliminar nutrientes como nitrógeno y fósforo, y la desinfección mediante agentes químicos y físicos para destruir organismos patógenos. También compara la efectividad de diferentes coagulantes y analiza factores que afectan la selección de productos químicos para la eliminación

1. UNIDAD II
OPERACIONES UNITARIAS QUÍMICAS

2. Operaciones Unitarias Químicas

3. Operaciones Unitarias Químicas
Tratamiento secundario de agua cruda
Alterar estado de los sólidos (disueltos o en
suspensión) para facilitar su eliminación.
Suspensión de pequeñas partículas de sólidos en
un líquido formadas por una reacción química
Formar un precipitado voluminoso
constituido por el propio coagulante
Eliminar: CH, nutrientes (N,P)

4. Operaciones Unitarias Químicas
Comparación de la efectividad
Precipitación Química Sedimentación normal
Materia total suspendida 80-90% 50-70%
DBO5 40-70%
30-40%DQO 30-60%
Bacterias 80-90%

5. Operaciones Unitarias Químicas
Sulfato de alúmina Al2(SO4)3 . 18H2O
Sulfato de hierro FeSO4 .7H2O
Cal Ca(OH)2
Cloruro férrico FeCl3
Sulfato férrico Fe2(SO4)3

6. Operaciones Unitarias Químicas
Sulfato de alúmina Al2(SO4)3 . 18H2O
Al2(SO4)3 .18H2O + 3Ca(HCO3)2 ↔ 3CaSO4 + 2Al(OH)3 + 6CO2 + 18H2O
Floculo
gelatinoso
sedimentable
Mg(HCO3)2
Alcalinidad como
CaCO3
La alcalinidad requerida para que reaccione con 10 mg/L de sulfato de
alúmina es:
10,0
𝑚𝑔
𝐿
𝑥
3𝑥100 𝑔/𝑚𝑜𝑙
666,7 𝑔/𝑚𝑜𝑙
= 4,5 𝑚𝑔/𝐿

7. Operaciones Unitarias Químicas
Ca(OH)2 + H2CO3 ↔ CaCO3 + 2H2O
Ca(OH)2 + Ca(HCO3)2 ↔ 2CaCO3 + 2H2O
coagulante
Si el efluente contiene ácidos minerales o sales ácidas es necesario neutralizar
Cal : Ca (OH)2

8. Operaciones Unitarias Químicas
No hay precipitación
Sulfato ferroso FeSO4 .7H2O
FeSO2 .7H2O + Ca(HCO3)2 ↔ Fe(HCO3)2 + CaSO4 + 7H2O
2Ca(OH)2 ↔ Fe(OH)2 + 2CaCO3 + 2H2O
No hay precipitación
+
O2 + 2H2O ↔ 4Fe(OH)3
+
Flóculo gelatinoso
Oxidación

9. Operaciones Unitarias Químicas
Sulfato ferroso FeSO4 .7H2O
La alcalinidad requerida para que reaccione con 10 mg/L de sulfato ferroso:
La cal requerida:
El oxígeno requerido:

10. Operaciones Unitarias Químicas
Cloruro férrico FeCl3
FeCl3 + H2 O ↔ Fe(OH)3 + 3H+ + 3Cl-
H+ + 3HCO3 ↔ 3H2CO3
Cloruro férrico y Cal :
2FeCl3 + 3Ca(OH)2 ↔ 3CaCl2 + 2Fe(OH)3
Sulfato férrico y Cal :
Fe2(SO4)3 + 3Ca(OH)2 ↔ 3CaSO4 + 2Fe(OH)3

11. Operaciones Unitarias Químicas
Para la eliminación de fosfatos
Origen de los fosfatos en las aguas residuales
Fertilizantes eliminados del suelo por el agua o el viento
Excreciones humanas y animales
Detergentes y productos de limpieza
La carga de fosfato total se compone de ortofosfato + polifosfato +
compuestos de fósforo orgánico.
la proporción de ortofosfato es la más elevada.
Los fosfatos existen en forma disuelta, coloidal o sólida.

12. Operaciones Unitarias Químicas
¿Por qué eliminar lo fosfatos en las aguas residuales?
Los compuestos del fósforo son nutrientes de las
plantas y conducen al crecimiento de algas en las
aguas superficiales.
Dependiendo de la concentración de fosfato
existente en el agua, puede producirse la
.
Tan sólo 1 g de fosfato-fósforo (PO4-P) provoca el
crecimiento de hasta 100 g de algas.
Cuando estas algas mueren, los procesos de
descomposición dan como resultado una demanda de
oxígeno de alrededor de 150 g.

13. Operaciones Unitarias Químicas
¿Por qué eliminar lo fosfatos en las aguas residuales?
Marco legal:
NORMAS PARA LA CLASIFICACIÓN Y EL CONTROL DE LA CALIDAD DE
LOS CUERPOS DE AGUA Y VERTIDOS O EFLUENTES LÍQUIDOS.
Gaceta Oficial Nº 5.021 Extraordinario del 18 de diciembre de 1995.
Decreto 883:
Establecen los límites máximos de calidad de vertidos líquidos que
sean o vayan a ser descargados, en forma directa o indirecta, a
cuerpos de agua (ríos, estuarios, lagos y embalses), al medio marino-
costero (sólo podrán efectuarse en zonas donde se produzca mezcla
rápida del vertido con el cuerpo receptor), a redes cloacales, así como
descargas o infiltración en el suelo:
Artículos 10, 15 y 16:
• Fósforo total (expresado como fósforo): máx. 10 mg/L

14. Operaciones Unitarias Químicas
Para la eliminación de fosfatos
Los compuestos de ortofosfato son precipitados como fosfatos de
metales difícilmente solubles con la ayuda de diversos iones metálicos
polivalentes (sales de hierro o de aluminio)
Las sales se sedimentan y permanecen en el lodo de las aguas
residuales.
 El precipitante se puede agregar durante el tratamiento primario (pre-
precipitación) o en el tanque de aireación (precipitación simultánea), o en
un tanque de reacción adicional aguas abajo del tanque de aireación
(postprecipitación).
El método más utilizado es la precipitación simultánea, ya que se trata
de la variante más económica.

15. Operaciones Unitarias Químicas
Factores que afectan la elección de productos químicos para la
eliminación de fósforo
1. Nivel de fósforo en el efluente
2. SST
3. Alcalinidad
4. Costes de los productos químicos
5. Seguridad en el suministro de productos químicos
6. Instalaciones de manipulación del fango
7. Métodos de evacuación final
8. Compatibilidad con otros procesos de tratamiento de la planta
9. Efectos ambientales potencialmente adversos de los productos
químicos utilizados.

16. Operaciones Unitarias Químicas
Reacciones básicas
Con aluminio:
Al+3 + HnPO4
3-n ↔ AlPO4 + nH+
Fe+3 + HnPO4
3-n ↔ FePO4 + nH+
Con Hierro:
Las dosis deben ser establecidas con base en pruebas a escalas in situ
Con Cal:
10Ca+2 + 6PO4
3- + 2OH- ↔ Ca10(PO4)6 (OH)6
Ocurre luego de reaccionar con la alcalinidad natural.
La dosis de cal es independiente de la cantidad de fósforo

17. Operaciones Unitarias Químicas
Aplicación de la precipitación de fósforo

18. Operaciones Unitarias Químicas
Operaciones Unitarias Químicas
aplicadas al tratamiento de agua residual

19. Operaciones Unitarias Químicas
Es la destrucción selectiva de los organismos causantes de
enfermedades .
Esterilización: Destrucción de todos los organismos.

20. Operaciones Unitarias Químicas
¿Por qué desinfectar en el tratamiento de aguas?
Presencia de agentes causantes
de enfermedades:
Bacterias
Virus
 Parásitos
 virus
Enfermedades hídricas: fiebre tifoidea y
disentería bacilar
 Parásitos: giardia lamblia, Ascaris
lumbricoides
Poliomielitis

21. Operaciones Unitarias Químicas
Tecnologías de desinfección
Agentes químicos:
 Cloro y sus compuestos
 Bromo (para piscinas)
Yodo (para piscinas)
Ozono
Fenol y compuestos fenólicos
Alcoholes
Metales pesados
Tinturas
Jabones y detergentes
Peróxido de hidrógeno
Álcalis y ácidos
 Compuestos amoniacales cuaternarios
Agentes Físicos:
 Calor
 Luz (Radiación UV)

22. Operaciones Unitarias Químicas

23. Operaciones Unitarias Químicas

24. Operaciones Unitarias Químicas
Factores que afectan la acción de los desinfectantes
 Mezcla inicial
 Tiempo de contacto
Concentración y tipo de agente químico
 Intensidad y naturaleza del agente físico
Temperatura
Número de organismo
Tipo de organismos
Características del agua residual