Test de Jarras Procedimiento

 

“COAGULACIÓN / FLOCULACIÓN”   COAGULACION / FLOCULACION



Organización: •

Pesó el alumbre y preparó la solución del coagulante.

•

Calibró el turbidímetro y midió la turbidez del agua de las jarras.

•

Pesó los crisoles (Wi) y realizó la filtración para SST.

•

Midió la temperatura y la conductividad de la muestra de agua de las jarras.

Calibró el turbidímetro y midió la turbidez junto con Carlos. •

Preparé soluciones para las jarras y vacié en jarras el coagulante. También pesé los crisoles al otro día.

II.2 Indicaciones de la sesión teórica. Los procesos de purificación de agua involucran el retiro de la materia coloidal, lo cual es indispensable en los procesos de potabilización. Sin embargo también es aplicable al tratamiento de las aguas residuales con relación a: 1) la remoción de partículas suspendidas y coloidales seguida de sedimentación y 2) el tratamiento de aguas residuales industriales que ofrecen pobre o nula respuesta a los procesos biológicos. Para lograr la remoción de las partículas coloidales es necesario desestabilizar el medio acuoso mediante la adición de coagulantes: productos químicos con carga eléctrica contraria (coagulación), y propiciar el mezclado controlado para lograr aglutinar partículas coloidales (floculación), para que finalmente dichas partículas aglutinadas (flóculos), se encuentren bajo el efecto de la gravedad (sedimentación) En condiciones naturales, la presencia de las partículas coloidales causa turbidez, color, olor, sabor y sólidos. Esto es propiciado por la presencia de las partículas coloidales de composición inorgánica mayoritariamente arcillas, también se puede encontrar coloides orgánicos resultados de residuos de plantas y de animales. Con la finalidad de obtener la adecuada calidad del agua para potabilización y para los procesos industriales es necesario realizar los suficientes estudios de tratabilidad que pueden realizarse mediante la llamada "Prueba de Jarras".

II. 3 Diagrama de flujo con la metodología empleada en la práctica. II.4 Datos de la sesión experimental

Parámetros IIn niciales

ð Tipo de agua residual ð

Temperatura (°C)

ð

pH

Coagulantes y ayudas de de coagulación a utilizar

Agua/arcilla

Coagulante:

Sulfato de Aluminio

22.4

Polímero:

-

-

ð Conductividad (ðS/cm)

1523

ð

1324

Turbidez

Preparación de soluciones

Solución

Cantidad Unidad A.D (ml)

(mg/l)

 

ð

SST (mg/l)

2770

N o. de crisol

Coagulante

inicial

Polímero

Peso inicial del crisol (gr)

20.5 20.550 507 7

Peso Peso fi fina nall de dell cris crisol ol (gr) (gr)

20.5 20.578 784 4

Vol. filtrado (ml)

1

gr

-

300

-

3333.33

-

-

A.D: A.D: Agu Aguaa dest destil ilad adaa agre agrega gada da par paraa hace hacerr la solu soluci ción ón

10 Dosificación de los coagulantes y polímeros

Solución Coagulante (ml)

Jarra 1

Jarra 2

Jarra 3

Jarra 4

Jarra 5

Jarra 6

3

6

9

12

15

18

Cálculos. - Los sólidos suspendidos totales se obtienen con la siguiente fórmula:

- La dosis de solución de coagulante fue:

Parámetros de operación y resultados de la prueba

Parámetro

Velocidad (rpm)

Tiempo (min)

mezclado rápido

250

5

mezclado lento

30

20

sedimentación

0

20

Temperatura pH fin   al Turbidez final (UTN)

Jarra 1

Jarra 2

Jarra 3

Jarra 4

Jarra 5

Jarra 6

22.4

22.4

22.4

22.4

22.4

22.4

-

20

14

18

11

15

9

 

Conductivdad (ðs/cm) SST del clarificado (mg/l) No.  del crisol

1325

1500

1465

1530

1524

863

40

40

50

30

40

80

1

2

3

4

5

6

18.6142

20.4732

18.0322

21.5787

19.7104

19.1952

Peso final del crisol (gr) 18.6146

20.4736

18.0327

21.579

19.7108

19.196

10

10

10

10

10

Peso inicial del crisol (gr) Volumen filtrado (ml)

10

II.5 Cálculo de la dosis de coagulante en gramos por litro de agua a tratar. Para cada jarra la dósis se calcula de la siguiente manera:

•

Jarra #1:

•

Jarra #2:

•

Jarra #3:

•

Jarra #4:

•

Jarra #5:

 

•

Jarra #6:

II.6 Gráficas de diseño. 

Dosis vs Turbidez



Dosis vs Conductividad



Dosis vs SST

DÓSIS ÓPTIMA = 80 mg/L II.7 Cálculo de requerimientos de coagulante. Para un flujo de 800 lps se determinó mediante una prueba de jarras que para tratarlo era necesario adicionar  80 mg/l de Sulfato de aluminio (Al2(SO4)3) como coagulante por litro de agua tratada. Si el costo del sulfato de aluminio por cada bolsa de 1 Kg es de aproximadamente $4 pesos determine: 

El costo mensual por el Sulfato de aluminio comercial (Al2(SO4)3) con 88% de pureza.



El costo total de tratar un litro de agua residual.



Cálculo del costo por el Sulfato de aluminio.

Si se utilizara sulfato de aluminio analítico se requeriría:

Los pesos moleculares de los elementos son: Al: 26.981 S: 32 O: 16.0 El peso molecular del compuesto analítico (Al2(SO4)3) se compone entonces:

Al: 27 x 2 = 54

 

S: 32 x 3 = 96 O: 16 x 12 = 192 Suma = 342 Sabemos que un g mol del reactivo analítico corresponde:

Pero ese reactivo comercial se encuentra al 88% de pureza, por lo que necesitamos agregar más de él para obtener el mismo resultado, entonces la cantidad de reactivo necesario es:

Finalmente el costo mensual por el sulfato de aluminio comercial es de

b) El costo mensual por tratar el agua residual es:

II.8 Comentarios y conclusiones. A través de las diferentes etapas de esta práctica (1.Coagulación, 2.Floculación, 3.Sedimentación) pudimos apreciar cómo las partículas sólidas de las jarras se iban yendo cada vez más al fondo y el agua se iba clarificando más. Con este ensayo de las jarras vemos cómo podemos modificar los parámetros de turbiedad, conductividad y SST, se aprecia en las tablas registradas. Al ir poniendo más dosis de coagulante a las jarras, las partículas de floculan más, sedimentan más y por eso los SST disminuyen, las cargas de ser negativas (se repelen) se van haciendo neutras (se unen), pero esta curva no tiene una pendiente negativa siempre, la curva sube porque si se le pone cada vez más dosis de coagulante llega un momento en que se satura de cargas positivas y se vuelven a repeler las partículas por lo tanto la curva vuelve a subir. Con la ayuda de las graficas podemos obtener la dosis optima, que para el caso de Dosis vs. SST fue la colocada en la jarra uno de 80 mg/l, para el caso de Dosis vs. Turbidez y Dosis vs. Conductividad fue la colocada en la jarra seis de 120 mg/l. La dosis óptima de coagulante será la que nos de menos sólidos suspendidos, es decir, corresponde a la mayor remoción de contaminante, por eso en la gráfica eso punto es el valle de la curva. La curva SST vs. dosis no está muy bien definida en su comienzo, pues debería estar en forma de una “U” mas o menos, esto probablemente se debió a los pesos inicial y final de los crisoles. Lo ideas hubiera sido hacer muchas pruebas de jarras hasta lograr exactamente la óptima.

 

Este tipo de procedimiento es útil para obtener una buena calidad de agua para potabilización y procesos industriales. Es necesario realizar los suficientes estudios de tratabilidad y éstos se pueden hace a través de esta prueba de jarras.

II.9 Fuentes. •

Coagulación. Teoría.

Se tomaron de una cubeta con agua-arcilla 6 muestras de 500ml en vasos de precipitado. Se prepara la solución de coagulante. A 300mL de agua destilada se puso un gramo de alumbre. Se pone 18mL del coagulante en la jarra4. Se pone 15mL del coagulante en la jarra 4. Se pone 12mL del coagulante en la jarra 3. Se pone 9mL del coagulante en la jarra 3. Se pone 6mL del coagulante en la jarra 2. Se pone 3mL del coagulante en la jarra 1. Se colocaron las jarras en su respectivo lugar y se prendió el aparato de jarras. ETAPA 1: Coagulación. Se dejaron las jarras en el aparato por un periodo corto (5 min) y a una velocidad alta (250 rev/min). ETAPA 2: Floculación. Se dejaron las jarras en el aparato por un periodo largo (20 min) y a una velocidad baja (30 rev/min). ETAPA 3: Sedimentación. Se dejaron las jarras en el aparato por un periodo igual al de la fluculación (20min) y a una velocidad 0. A cada jarra se les hace la prueba de temperatura, turbidez, conductividad y sólidos suspendidos totales.

 

Calibración y Control de Calidad Preparación de los Estándares de Bicarbonato de Sodio

1. Usand Usando o la bala balanza, nza, pes pesee 1.9 g de b bicarbo icarbonato nato de sodio y aañádalo ñádalo al cilindro graduado de 500 ml. Asegúrese de transferir todo el bicarbonato de sodio al cilindro. 2. Llene eell cilin cilindro dro gra graduado duado d dee 500 ml h hasta asta la m marca arca de 50 500 0 ml de ag agua ua destilada. 3. Viert Viertaa esta sol solución ución en el v vaso aso de prec precipita ipitación ción de 500 m mll y agítel agítelaa con la varilla para mezclar para asegurarse de que se ha disuelto todo el  bicarbonato de sodio. 4. Viert Viertaa 15 ml del va vaso so de preci precipitac pitación ión al cili cilindro ndro grad graduado uado de 100 m ml. l. 5. Prim Primero ero enju enjuague ague el cil cilindro indro gr graduad aduado o de 500 ml con ag agua ua desti destilada. lada. Vierta los 15 ml de la solución preparada con bicarbonato de sodio en el cilindro graduado de 500 ml. 6. Llene eell cilin cilindro dro gra graduado duado d dee 500 ml h hasta asta la m marca arca de 50 500 0 ml con aagua gua destilada. 7. La sol solución ución q que ue qued quedaa en su cil cilindro indro g graduad raduado o de 500 m mll es su est estándar ándar.. La verdadera alcalinidad de este estándar de bicarbonato de sodio es 68 mg/l como CaCO3. El valor verdadero del agua destilada es normalmente inferior a 14 mg/l. Procedimiento para el Control de Calidad

1. Reali Realice ce el protoc protocolo olo de alcal alcalinida inidad d que viene a conti continuaci nuación, ón, utili utilizando zando el estándar del bicarbonato de sodio en lugar de su muestra de agua. 2. Registre el valor de alcalinidad en mg/l como CaCO3 en la Hoja de Trabajo de Datos de Calibración. Si el estándar de bicarbonato de sodio sobresale en un valor por encima del equivalente en mg/l de una gota o un grado del titulador de su juego de alcalinidad, prepare un nuevo estándar asegurándose de que los pesos y dilución sean exactos. Si aún sobrepasa muy por encima del equivalente en mg/l de una gota o un grado del titulador de alcalinidad, posiblemente usted necesite adquirir  otros agentes para este juego de instrumentos. Cómo Medir la Alcalinidad

Si su juego para pruebas de alcalinidad tiene tanto un protocolo de corto alcance, como uno de alcance mayor, utilice el segundo a no ser que la alcalinidad de su

 

muestra de agua sea mayor que un valor aproximado de 125 mg/l como CaCO3. Esto le permitirá realizar mediciones más precisas. 1. Utilice un juego de pruebas de alcalinidad que cumpla con las

 Especificaciones de los Instrumentos de GLOBE  en el Juego de  Especificaciones  Herramientas . Siga las instrucciones del fabricante. Estos juegos se basan en una técnica que consiste en añadir un indicador de color a la muestra y luego ácido dosificado en gotas hasta observar un cambio de color. 2. Registre la alcalinidad total en mg/l como CaCO 3 en la Hoja de Trabajo de Datos de la Investigación de Hidrología. 3. Calcule el promedio de los valores medidos de alcalinidad por los distintos grupos de alumnos. Si los valores registrados están dentro del equivalente en mg/l de una gota o un grado del titulador para su juego de pruebas del  promedio, informe el valor promedio al Servidor de Datos del Estudiante GLOBE. Si ha trabajado con más de tres grupos y existe un valor  extremadamente distinto del resto, deséchelo y calcule el promedio de los otros valores. Si después de esto, todos están e stán dentro del equivalente en mg/l o un grado delen titulador de una gota delenvíe juegoeste paraúltimo pruebas de al alcalinidad basado este nuevo promedio, valor Servidor de Datos del Estudiante GLOBE. Si existe una amplia diferencia (más del equivalente de una gota o un grado del titulador) en los resultados, discuta el procedimiento y las fuentes potenciales de errores con los alumnos, pero no envíe el valor al Servidor de Datos de GLOBE. Repita el protocolo para producir una medición que sí pueda enviar.