UNIVERSIDAD CATÓLICA DE MANIZALES UNIVERSIDAD CATÓLICA DE MANIZALES
Facultad de Ingenierías y Arquitectura Facultad de Ingenierías y Arquitectura
Ingeniería Ambiental Ingeniería Ambiental
Operaciones Unitarias Operaciones Unitarias INFORME:
INFORME: Prueba de Jarras "Determinación de coagulante óptimo y dosis óptima"Prueba de Jarras "Determinación de coagulante óptimo y dosis óptima"
Trabajo presentado por: Trabajo presentado por: Mary
Mary Luz Luz Herrera Herrera Arredondo Arredondo (0T820111016)(0T820111016) Pablo
Pablo Andrés Andrés Pérez Pérez Salazar Salazar (0T820111011)(0T820111011) Oscar
Oscar Salazar Salazar Serna Serna (0T820111033)(0T820111033) Luisa Fernanda Loaiza M (0T820141041) Luisa Fernanda Loaiza M (0T820141041)
Trabajo presentado a: Trabajo presentado a:
Jenny Carolina Ramírez Jiménez Jenny Carolina Ramírez Jiménez
Manizales, Colombia Manizales, Colombia
08.04.2014 08.04.2014
PRUEBA DE JARRAS PRUEBA DE JARRAS
"DETERMINACIÓN DE COAGULANTE ÓPTIMO Y DOSIS ÓPTIMA" "DETERMINACIÓN DE COAGULANTE ÓPTIMO Y DOSIS ÓPTIMA"
INTRODUCCIÓN INTRODUCCIÓN
La prueba de jarras busca determinar la dosis apropiada de coagulante y el La prueba de jarras busca determinar la dosis apropiada de coagulante y el coagulante que se debe suministrar al agua para optimizar el proceso de coagulante que se debe suministrar al agua para optimizar el proceso de sedimentación. Este proceso consiste en la simulación de la coagulación, sedimentación. Este proceso consiste en la simulación de la coagulación, floculación y sedimentación con diferentes dosis de coagulante.
floculación y sedimentación con diferentes dosis de coagulante.
El agua es el recurso natural más importante del mundo, ya que sin él no podría El agua es el recurso natural más importante del mundo, ya que sin él no podría existir la vida. En vista de que el agua representa un papel vital en el desarrollo de existir la vida. En vista de que el agua representa un papel vital en el desarrollo de las comunidades, en procesos a nivel industrial, comercial y alimentario entre las comunidades, en procesos a nivel industrial, comercial y alimentario entre otros, es indispensable para abastecer a la población en general.
otros, es indispensable para abastecer a la población en general.
La potabilización es un proceso que se lleva a cabo sobre cualquier agua para La potabilización es un proceso que se lleva a cabo sobre cualquier agua para transformarla en agua potable y de esta manera hacerla apta para el consumo transformarla en agua potable y de esta manera hacerla apta para el consumo humano, sin ningún tipo de restricción. [1]
humano, sin ningún tipo de restricción. [1]
La resolución que establece las condiciones con las cuales se obtiene un nivel La resolución que establece las condiciones con las cuales se obtiene un nivel óptimo de calidad de agua es la 2115 de 2007 por medio de la cual se señalan óptimo de calidad de agua es la 2115 de 2007 por medio de la cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la
OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Determinar el coagulante óptimo, dosis óptima, gradiente optimo y tiempo óptimo de floculación, para un agua determinada.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Realizar una prueba de jarras con el fin de observar el proceso de
coagulación, floculación y sedimentación a través de una pequeña prueba piloto.
Hallar los parámetros de la calidad del agua como turbiedad, PH y
temperatura.
MATERIALES
MATERIALES REACTIVOS
1 Kg de tierra Sulfato de Aluminio Al2 (SO4)3
6 Beackers para tomar muestras Cloruro Férrico FeCl3
3 Jeringas de 5 ml Cal en solución 3 Jeringas de 10 ml
Equipo para prueba de jarras Muestra de Agua
jarras pH-metro Turbidímetro Cronómetro
PROCEDIMIENTO
COAGULANTE ÓPTIMO
Se tomó agua del grifo y se depositó en una caneca, luego se añadió tierra. Se ubicó el equipo de 2 jarras debajo de cada una de las paletas de
agitación.
Se depositó en cada jarra exactamente 1 litro de muestra fresca de agua
cruda, añadiéndole tierra. (250 ml)
Se agregó cal en solución (2,5 ml) a las jarras con el fin de aumentar su pH
a 9,86.
Se agregó diferente coagulante en cada jarra, 2 ml de Sulfato de Aluminio
(Jarra 1), 2 ml de Cloruro Férrico (Jarra 2).
Se ubicaron las paletas de agitación dentro de cada jarra, arrancando el
agitador y operándolo durante 1min a una velocidad de 260 rpm.
Reducimos la velocidad al grado de agitación a 40 rpm y permitimos que la
agitación continuara durante unos 20 min.
Se esperó el tiempo necesario para observar que los Flòculos se
sedimentaran mejor. (10 min)
Por último medimos la turbiedad, pH y temperatura.
DOSIS ÓPTIMA
Se tomó agua del grifo y se depositó en una caneca, luego se añadió tierra. Se ubicó el equipo de 6 jarras debajo de cada una de las paletas de
Colocamos en cada jarra exactamente 1 litro de muestra fresca de agua
cruda con tierra.
Depositamos en cada jarra diferentes cantidades de coagulante (1.5, 2, 2.5,
3, 3.5, 4 ml).
Se ubicaron las paletas de agitación dentro de cada jarra, arrancando el
agitador y operarlo durante 1min. A una velocidad de 300 rpm.
Reducimos la velocidad al grado seleccionado de agitación a 40 rpm y
permitimos que la agitación continuara durante unos 20 min.
Se esperó 10 min para que se llevara a cabo el proceso de sedimentación. Terminado el proceso de agitación, se procedió a esperar el tiempo
necesario para que el flóculo se sedimentara en el fondo de la jarra y así determinar que dosis de coagulante era óptima, se procedió a determinar el pH y la turbiedad.
TIEMPO ÓPTIMO
Se ubicó el equipo con 3 jarras debajo de las paletas de agitación.
Se colocó en cada jarra exactamente 1 litro de muestra de agua cruda con
tierra.
Se adiciono el coagulante óptimo (Cloruro férrico) y la dosis optima (70 ppm
que es equivalente a 3,5 ml), Se varió el tiempo óptimo de floculación para las 3 jarras (10,20,30 min), con un gradiente óptimo de 40 rpm
Por último esperar un margen de tiempo de 10 min para que se sedimenten
los floc’s.
GRADIENTE ÓPTIMO
El anterior procedimiento se realiza nuevamente con las otras 3 jarras con la muestra (agua cruda con tierra), Ya teniendo el coagulante óptimo, la dosis óptima, el tiempo óptimo, se procedió a determinar el gradiente óptimo cambiando rpm para cada una de las jarras (36, 50,25 rpm), por último se midió la turbiedad, pH y temperatura.
CÁLCULOS
COAGULANTE OPTIMO
Se utilizó la siguiente fórmula para calcular volúmenes de coagulante que se debían adicionar al agua en este caso cloruro férrico y sulfato de aluminio.
V
1C
1= V
2C
2
(
)
[
]
V1C1 = V2C2
Jarra Coagulante
DOSIS ÓPTIMA
Utilizamos la siguiente fórmula para hallar la cantidad de Cloruro Férrico que se debe adicionar a cada jarra.
V
1C
1= V
2C
2
(
)
[
]
Nota: Para cada jarra se realizó el procedimiento anterior, teniendo en cuenta que el valor de la concentración varía para cada jarra.
CANTIDAD DE JARRAS 1 2 3 4 5 6 DOSIS (ppm ò mg/l ) 30 40 50 60 70 80 CANTIDAD DE COAGULANTE (ml) 1,5 2 2,5 3 3,5 4 RESULTADOS COAGULANTE ÒPTIMO DATOS INICIALES
Turbiedad Muestra Inicial: 57 NTU pH: 7,01
AGUA CRUDA (Agua Grifo + Tierra)
pH TEMPERATURA (°C) TURBIEDAD (NTU) JARRA 1 10,23 18,1 877 JARRA 2 7,50 18
RESULTADOS FINALES - Después de 35 min
AGUA CRUDA (Agua Grifo + Tierra) pH TURBIEDAD (NTU) TEMPERATURA (°C) COAGULANTE (ml) JARRA 1 7,63 1,11 18 3,5 Cloruro Férrico JARRA 2 6,53 3,17 18,5 3,5 Sulfato de Aluminio
DOSIS ÓPTIMA
DATOS INICIALES
Turbiedad Muestra Inicial: 979 NTU pH: 7,04
Temperatura: 18,7 °C
AGUA CRUDA (Agua Grifo + Tierra)
JARRAS pH TEMPERATURA (°C) 1 10,22 18.5 2 10.10 18.4 3 10.2 18.4 4 9.91 18.4 5 9.71 18.3 6 9.70 18.3
DATOS FINALES
NOTA: No se obtuvieron datos de la Jarra 4, ya que al sacar la muestra para tomar pH, temperatura y turbiedad la muestra se rego y los flocs que estaban sedimentados, se dispersaron nuevamente en el agua.
GRAFICA TURBIEDAD Vs DOSIS DE LA JARRA
TURBIEDAD (NTU) (Mg/l òDOSIS ppm) 2,3 30 8,8 40 2,02 50 1,61 60 1,63 70 AGUA CRUDA (Agua Grifo + Tierra)
JARRAS pH TEMPERATURA (°C) TURBIEDAD(NTU)
1 9.37 20.1 2,30 2 8.61 20.3 8,8 3 8.40 20.3 2,02 4 --- --- ---5 8.2 20.4 1,61 6 7.93 20.6 1,63
TIEMPO ÓPTIMO
DATOS INICIALES
Turbiedad Muestra Inicial: 986 NTU pH: 7,63
Temperatura: 18,7 °C Gradiente óptimo: 40 rpm
COAGULANTE ÓPTIMO: Cloruro férrico DOSIS ÓPTIMA: 70 ppm 3,5 ml 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 T U R ) B I E D A D ( N T U ) DOSIS (mg/L)
GRÀFICA DE TURBIEDAD Vs DOSIS
AGUA CRUDA (Agua Grifo + Tierra) pH TURBIEDAD (NTU) TEMPERATURA (°C) TIEMPO OPTIMO DE FLOCULACION (MIN) JARRA 1 7,42 0,64 18,9 10 JARRA 2 8,53 1,15 19 20 JARRA 3 8,54 1,06 19 30 TURBIEDAD (NTU) TIEMPO OPTIMO DE FLOCULACION (MIN) 0,64 10 1,15 20 1,06 30
GRADIENTE ÓPTIMO
GRADIENTE ÓPTIMO: (36, 50,25 rpm) COAGULANTE ÓPTIMO: Cloruro férrico DOSIS ÓPTIMA: 70 ppm
TIEMPO ÒPTIMO: 10 min
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 0 10 20 30 40 T U R B I E D A D ( N T U )
TIEMPO ÒPTIMO DE FLOCULACION (min)
GRÀFICA TURBIEDAD Vs TIEMPO ÒPTIMO DE FLOCULACIÒN
AGUA CRUDA (Agua Grifo + Tierra) pH TURBIEDAD (NTU) TEMPERATURA (°C) GRADIENTE OPTIMO (rpm) JARRA 1 8,43 0,82 19,3 25 JARRA 2 7,30 0,61 19,5 36 JARRA 3 7,12 0,50 19,6 50 TURBIEDAD (NTU) REVOLUCIONES POR MINUTO (rpm) 0,82 25 0,61 36 0,50 50
GRADIENTE
COAGULANTE OPTIMO
Se halló el gradiente teniendo en cuenta la tabla No 3 del Libro Floculación y Coagulación, tomando de allí la información necesaria de acuerdo a los datos obtenidos como lo son la Temperatura Inicial 19°C, y las especificaciones de la Jarra redonda con su revolución inicial de 260 rpm. Dándonos así un Gradiente de 250 s-1.
DOSIS ÓPTIMA
Se halló el gradiente teniendo en cuenta la tabla No 3 del Libro Floculación y Coagulación, tomando de allí la información necesaria de acuerdo a los datos obtenidos como lo son la Temperatura Inicial 19°C, y las especificaciones de la
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 0 20 40 60 T í U R B I E D A D ( N T U ) rpm
GRÀFICA TURBIEDAD Vs REVOLUCIONES POR MINUTO
Jarra cuadrada con su revolución inicial de 300 rpm. Dándonos así un Gradiente de 700 s-1, y con una revolución final de 40 rpm y un gradiente de 35 s-1.
TIEMPO ÓPTIMO
Se halló el gradiente teniendo en cuenta la tabla No 3 del Libro Floculación y Coagulación, tomando de allí la información necesaria de acuerdo a los datos obtenidos como lo son la Temperatura Inicial 19°C, y las especificaciones de la Jarra redonda con su revolución inicial de 40 rpm. Dándonos así un Gradiente de 21 s-1, y con una revolución final de 30 rpm y un gradiente de 15 s-1.
GRADIENTE ÓPTIMO
Se halló el gradiente teniendo en cuenta la tabla No 3 del Libro Floculación y Coagulación, tomando de allí la información necesaria de acuerdo a los datos obtenidos como lo son la Temperatura Inicial 19°C, y las especificaciones de la Jarra redonda con una revolución de 25 rpm y obteniendo así un gradiente de 12 s-1, con una revolución de 36 rpm y obteniendo así un gradiente de 25 s-1, con una revolución de 50 rpm y un gradiente de 40 s-1.
ANÁLISIS
COAGULANTE ÒPTIMO
De acuerdo a los resultados obtenidos de la práctica y después de realizar un segundo intento se pudo observar que si excede la dosis optima, el coagulante no cumple con su objetivo, ya que los coloides no se aglutinan para formar los floculos y posteriormente sedimentarse, si no que estos nuevamente se estabilizan.
DOSIS ÓPTIMA
Durante la agitación a 40 rpm y un tiempo de sedimentación de 20 minutos se pudo observar que en jarra 5 fue en la que mejor se observó el proceso de coagulación, con una dosis óptima de 70 ppm, donde se obtuvo el menor valor de la turbiedad es de 1,61 NTU, con respecto a las demás jarras.
TIEMPO ÓPTIMO
De acuerdo a los resultado obtenidos de la práctica se puede intuir que la jarra 1 fue la que presento un tiempo óptimo de 10 min, ya que tuvo el menor valor de la turbiedad (0,64 NTU), con respecto a las otras jarras
GRADIENTE ÓPTIMO
De acuerdo a la práctica realizada y al resultado obtenido se puede inferir que el gradiente óptimo es el de la jarra 3 con 36 rpm y con la turbiedad de 0,50 NTU
PREGUNTA
¿Cuál es el rango de pH en el que trabaja el cloruro férrico y el sulfato de aluminio (decir para cada uno cuál es el rango)?
SULFATO DE ALUMINIO
El sulfato de aluminio es el coagulante estándar usado en tratamientos de aguas. El material es empacado en diversas formas: en polvo, molido, en terrones, en granos parecidos al arroz y en forma líquida. El sulfato de aluminio ha estado disponible en todo el mundo con un costo razonable porque ha sido fácil de producir incluso en fábricas muy sencillas.
La dosis varía normalmente entre 200 a 400 g/m3 para aguas naturales.
El rango de pH efectivo para coagulación óptima es de 5,5 a 8,0 y se prefiere para tratar aguas superficiales de buena calidad por ser el único químico necesario para la coagulación. [3]
CLORURO FÉRRICO
Es el compuesto de hierro más importante por sus amplias aplicaciones industriales.
Es un efectivo coagulante primario que se usa intensivamente en el tratamiento de aguas de alcantarillado y efluentes industriales para la remoción de los compuestos solubles de metales pesados y como coadyudante en la filtración de lodos muy difíciles.
La dosis varía normalmente entre de 5 a 160 g/m3
El rango de pH efectivo para coagulación óptima es entre 4 y 6, y mayor de 8. Sus excelentes propiedades coagulantes tienen aplicaciones en diversos procesos relacionados con el tratamiento de aguas y residuos líquidos. [4]
CONCLUSIONES
El coagulante óptimo para este tipo de aguas es el Cloruro Férrico, pues
éste realiza una sedimentación más eficaz, pudiéndose observar a simple vista que hay mayor cantidad de partículas aglutinadas formando Flòculos.
La turbiedad es uno de los parámetros más importantes en la calidad del
agua, es un indicativo de su contaminación, tiene un papel importante en el desempeño de laboratorios de prueba de análisis de las plantas de tratamiento de aguas residuales y de plantas purificadoras agua
Se realizaron pruebas de los parámetros de la calidad del agua como pH,
importancia a la hora de tratar un tipo de agua con diferentes especificaciones.
Un coagulante optimo y una dosis optima es resultado de obtener un floculo
de mayor tamaño y una sedimentación rápida, para obtener agua apta para el consumo humano.
REFERENCIAS ELECTRÓNICAS
[1] DEFINICIÓN DE POTABILIZACIÓN. Consultado el 16 de Marzo del 2014. Disponible en internet: http://www.definicionabc.com/medio-ambiente/potabilizacion.php
[2] RESOLUCIÓN NÚMERO 2115 (22 JUN 2007). Consultado el 16 de Marzo del
2014. Disponible en internet:
http://www.minambiente.gov.co/documentos/res_2115_220707.pdf
[3] SULFATO DE ALUMINIO. Consultado el 16 de Marzo del 2014. Disponible en internet:
http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/3146/1/6281622H565.pdf [4] CLORURO FÉRRICO. Consultado el 16 de Marzo del 2014. Disponible en internet:
http://es.wikibooks.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_de_aguas_residuales/Tratamiento _f%C3%ADsico-qu%C3%ADmic
