Cuest Practica 8 Tratamiento DE AGUA PDF

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRESFACULTAD DE INGENIERIAINGENIERIA AMBIENTALLABORATORIO DE QUIMICAGRUPO: EEjercicios presentados 4/Cuestionario Tratamiento de aguas1 .- Defina los siguientes conceptos:a) Ingeniería SanitariaEs la rama de la ingeniería dedicada básicamente al saneamiento de los ámbitose...

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA AMBIENTAL LABORATORIO DE QUIMICA

GRUPO: E

Ejercicios presentados 4/4

Cuestionario Tratamiento de aguas 1.- Defina los siguientes conceptos: a) Ingeniería Sanitaria Es la rama de la ingeniería dedicada básicamente al saneamiento de los ámbitos en que se desarrolla la actividad humana. Se orienta a la gestión, planeación, análisis, diseño, desarrollo e implementación de tecnologías apropiadas que buscan ofrecer alternativas de solución a los diversos problemas de la comunidad y su entorno, haciendo uso de las tecnologías de punta en los diversos campos de las ciencias y del quehacer humano. b) Represa o Embalse es que una presa es una construcción que se hace con el fin de almacenar agua de un río para utilizarla en la construcción de acueductos, generación eléctrica y para canales de riego para la agricultura. La represa es una obra que se ejecuta antes de la presa y se hacen cuando los ríos tienen mucha velocidad o llevan mucho sedimento para que estos no dañen la presa, mientras que el contra embalse es otra construcción, pero después de la presa que se usa para almacenar una cantidad de agua para usos futuros. Un embalse es un depósito de agua que se forma de manera artificial. Lo habitual es que se cierre la boca de un valle a través de una presa o de un dique, almacenando el agua de un río o de un arroyo. Con dichas aguas, se puede abastecer a poblaciones cercanas, producir energía eléctrica o regar terrenos. c) Planta de Tratamiento de Aguas Las Plantas de Tratamiento son un conjunto de operaciones y procesos unitarios de origen físico-químico o biológico, o combinación de ellos que están envueltos por fenómenos de transporte y manejo de fluidos. El tratamiento de las aguas negras tiene como finalidad preservar la salud del medio que nos rodea y para lograrlo es necesario:   

La eliminación de las bacterias patógenas que contienen las aguas negras. La estabilización de la materia orgánica presente en las aguas negras. Evitar la contaminación de los cuerpos receptores favoreciendo así la flora y la fauna.

d) Demanda Bioquímica de Oxígeno (D.B.O.) Se define como D.B.O. de un líquido a la cantidad de oxígeno que los microorganismos, especialmente bacterias (aeróbias o anaerobias facultativas: Pseudomonas, Escherichia, Aerobacter, Bacillius), hongos y plancton, consumen durante la degradación de las sustancias orgánicas contenidas en la muestra. Se expresa en mg / l. Es un parámetro indispensable cuando se necesita determinar el estado o la calidad del agua de ríos, lagos, lagunas o efluentes. Cuanto mayor cantidad de materia orgánica contiene la muestra, más oxígeno necesitan sus microorganismos para oxidarla (degradarla). Como el proceso de descomposición varía según la temperatura, este análisis se realiza en forma estándar durante cinco días a 20 ºC; esto se indica como D.B.O5. Es una prueba usada para la determinación de los requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia orgánica en las aguas municipales, industriales y en general residuales; su aplicación permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes domésticos e industriales sobre la calidad de las aguas de los cuerpos receptores. Los datos de la prueba de la DBO se utilizan en ingeniería para diseñar las plantas de tratamiento de aguas residuales. e) Demanda Química de Oxígeno (D.Q.O.) Se define como cualquier sustancia tanto orgánica como inorgánica susceptible de ser oxidada, mediante un oxidante fuerte. La cantidad de oxidante consumida se expresa en términos de su equivalencia en oxígeno. DQO se expresa en mg/l O2. Debido a sus propiedades químicas únicas, el ión dicromato (Cr2O72-) es el oxidante especificado en la mayoría de los casos. En estos tests, el Cr2O72- se reduce a ión crómico (Cr3+). Es una medición indirecta de la cantidad de materia orgánica en una muestra. Con esta prueba, usted puede medir prácticamente todos los compuestos orgánicos que requieren un reactivo para pasar por el proceso de digestión. El DQO se diferencia de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la cual se basa en el uso de microorganismos que rompen el material orgánico en la muestra mediante la respiración aeróbica en el curso de un período determinado de incubación (usualmente 5 días). El DQO y DBO tienen una correlación en prácticamente todas las muestras, pero DBO siempre es inferior que DQO, ya que la descomposición bioquímica de organismos no es, a menudo, tan completa como con el método químico.

f) Agua Potable Es el agua apta para consumo humano, es decir, el agua que puede beberse directamente o usarse para lavar y/o preparar alimentos sin riesgo alguno para la salud. El agua potable no es tan abundante en el planeta, a pesar de que existen mecanismos de potabilización inventados por el hombre, pues de la calidad del agua de una comunidad o nación depende, en gran medida, su salud pública.

g) Agua servida (residual) o negra Se llama aguas negras a aquel tipo de agua que se encuentra contaminada con sustancia fecal y orina, que justamente proceden de los desechos orgánicos tanto de animales como de los humanos. 2.- a) Cual es la importancia de una prueba de Jarras? (mencione por lo menos tres) El test de jarras es una prueba de tratabilidad y de ensayo para encontrar la dosis óptima de coagulantes que se le deben añadir al agua, esta consta de diferentes etapas. En la etapa de coagulación lo que sucede es que mediante la adición de sustancia químicas que son los coagulantes se genera la desestabilización eléctrica de algunas partículas. Esta operación se efectúa en unidades y tanques de mezcla rápida, en los cuales el agua se somete a agitación muy intensa para formar una solución homogénea de los coagulantes con el agua en el menor tiempo posible; la siguiente etapa es la de floculación, está consiste en unir las moléculas del floc (cargadas +) a los sólidos suspendidos o STD (cargados -) de tal manera que estas adquieran mayor peso y por efecto de gravedad causan al fondo del tanque; y por último, la etapa de sedimentación es la remoción de partículas más pesadas que el agua por acción de la fuerza de gravedad. Mediante este proceso se eliminan materiales en suspensión empleando un tiempo de retención adecuado. Estos sólidos están constituidos generalmente por arenas, limos y coloides agrupados mediante las etapas anteriores de coagulación y floculación a continuación se entrará más en detalle de cada etapa del test de jarras. En la prueba de jarras se utiliza variaciones en la dosis del polímero o coagulante en cada jarra (generalmente 6 jarras), permitiendo la reducción de los coloides en suspensión y materia orgánica a través del proceso de floculación; es decir, simula los procesos unitarios de coagulación, floculación y sedimentación, permitiendo además realizar el ajuste en el pH de cada muestra hasta llegar a los valores en los que la floculación alcanza sus mejores resultados. b) ¿Cuál es el objetivo y la importancia, en la determinación de cloro libre en el agua potable? Cloro libre Es el cloro presente en forma de ácido hipocloroso (HOCI), ion hipoclorito (OCI- ) y cloro molecular disuelto. Cloro Libre: Esta forma de cloro posee el mayor poder desinfectante y oxidante, corresponde fundamentalmente, a la presencia de ácido hipocloroso y anión hipoclorito. Es fundamental mantener en las redes de distribución pequeñas concentraciones de cloro libre residual, desde las potabilizadoras hasta las acometidas de los consumidores, para asegurar que el agua ha sido convenientemente desinfectada. No obstante, es importante señalar que la ausencia de cloro libre residual no implica la presencia de contaminación microbiológica. Para poder tener una concentración adecuada, es importante que el pH se encuentre dentro de unos márgenes. En las aguas con un pH alto, la mayor parte de este ácido (cloro activo) se convierte en ión hipoclorito (ClO-), una forma de cloro con muy bajo poder desinfectante. Se recomienda que el pH se mantenga entre 7,2 y 7,8. El cloro necesario para mantener un óptimo poder desinfectante está en función del pH, como muestra la tabla siguiente: pH

7,0

7,4

7,7

7,9

Cloro residual libre necesario (mg/l)

0,5

0,7

1,0

1,8

3.- a) Que se entiende por Dureza del agua? La dureza del agua se puede definir como la concentración total de iones calcio y de iones magnesio (Ca2+ y Mg2+), los dos cationes divalentes más habituales en un agua natural; en realidad, podríamos definir la dureza como la suma de todos los cationes polivalentes, pero son con mucha diferencia calcio y magnesio los que tienen importancia en la dureza global de un agua. Así, podríamos escribir, simplemente: Dureza (M) = [Ca2+] + [Mg2+] Sin embargo, es muy frecuente que esta dureza se determine o se indique como masa de carbonato cálcico en miligramos por cada litro de disolución, es decir, mg CaCO3/L. ¿Significa esto que todo el calcio presente en un agua dura proviene de carbonato cálcico? No, solo que, por convenio, suele tratarse como si así fuera; es más, se considera como si todo el calcio estuviese en forma de carbonato cálcio y el magnesio también fuese carbonato cálcico. Así, existe otra fórmula que permite indicar la dureza en mg/L de CaCO3 conociendo las concentraciones en mg/L de Ca 2+ y de Mg2+, que es la siguiente: Dureza (mg/L) CaCO3 = 2,50 [Ca2+] + 4,16 [Mg2+] Los coeficientes indicados se deben a la relación existente entre la masa del calcio y del magnesio con la masa del carbonato cálcico (100/40 para el calcio, 100/24 para el magnesio). Dividiendo por 10 esta misma relación, tenemos otra unidad frecuentemente utilizada, los llamados GHF o ºfH (Grados Hidrotimétricos Franceses); también existen otras unidades, como los grados ingleses, los americanos o los alemanes, pero mucho menos extendidos que los franceses. Estos últimos dan lugar a la escala de clasificación de un agua muy dulce a un agua muy dura:

Como vemos, un agua muy dulce (o muy blanda) es aquella que presenta una dureza inferior a 7ºfH (o a 70 mg de CaCO 3/L), mientras que un agua muy dura es aquella que presenta más de 54ºfH (más de 540 mg CaCO3/L). En España tenemos una variación muy grande de la dureza de las aguas de suministro, desde provincias como Segovia o Madrid, con unos valores en torno a 5ºfH, hasta otras como Almería o Ciudad Real, donde se pueden alcanzar los 60. b) Cual es la diferencia entre Dureza temporal y Dureza permanente? Dureza permanente Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, la causa más corriente es la presencia de sulfatos y/o cloruros de calcio y de magnesio en el agua, sales que son más solubles según sube la temperatura, hasta cierta temperatura, luego la solubilidad disminuye conforme aumenta la temperatura. Dureza permanente: debida a la presencia de sulfatos (SO 4-2), nitratos (NO3-) y cloruros de calcio (CaCl 2) y magnesio (MgCl 2). Esas sales no precipitan por ebullición. Dureza temporaria o dureza de carbonatos (CO 3-2): constituida por carbonato ácido de calcio o magnesio. Estos bicarbonatos precipitan cuando se calienta el agua transformándose en carbonatos insolubles. 4.- Indicar el significado del agua potable que tenga las siguientes características:

Indice de Langelier > 0 Indice de Langelier < 0 Indice de Langelier = 0 El Índice de Langelier permite conocer la calidad del agua proporcionando información sobre el carácter incrustante o agresivo del agua y está fundamentado en equilibrios del anhidrido carbónico, bicarbonato-carbonatos, el pH, la temperatura, la concentración de calcio y la salinidad total en el agua. Es un parámetro fundamental para conocer la corrosión o incrustación en las redes de distribución del agua e instalaciones interiores industriales y domésticas. Los valores de este Índice de Langelier nos dan una idea según el valor obtenido de cómo se comportará el agua en el sistema Hidráulico: o Si el índice es 0: el agua está perfectamente equilibrada. No existe formación de incrustaciones ni eliminación de las mismas. Índice de Langelier = 0 o Si el índice es negativo: indica que el agua es corrosiva. Agua no saturada con respecto a carbonato cálcico (CaCO3). El agua no saturada posee la tendencia de eliminar láminas de carbonato cálcico (CaCO3) presentes que protegen las tuberías y equipos. Índice de Langelier < 0 o Si el índice es positivo: indica que el agua es incrustante. Agua supersaturada con respecto a carbonato cálcico (CaCO3). Posible formación de incrustaciones. Índice de Langelier > 0 VALORES OPTIMOS DE AGUA DE CONSUMO PH: entre 7,2 y 7,6 ALCALINIDAD (AF): entre 80 y 125 ppm DUREZA (TF): entre 200 y 400 ppm Los valores que se interpretan del ISL generalmente son (1): ISL > 0 Se espera que el agua analizada tenga tendencias incrustantes, esto significa que se encuentra sobresaturada y tiende a precipitar CaCO3 ISL = 0 El agua analizada es considerada saturada con CaCO3; no se espera precipitación o disolución de CaCO3, el agua se encuentra equilibrada. ISL < 0 Se espera que el agua tenga tendencias corrosivas, esto es una disolución del sólido de CaCO3 en el agua analizada. El rango ideal para el ISL es -0.3 a +0.3.

Ud. como Ingeniero de Planta de una Industria, con qué tipo de agua (en función al Índice de Langelier) preferiría trabajar? Justifique su respuesta.

La determinación de este parámetro es vital para la toma y decisión de medidas preventivas tales como puede ser la instalación de tratamientos previos o la selección de materiales tanto en conducciones como accesorios. Así por ejemplo si la infraestructura trabaja con un agua incrustante podría paliarse con un proceso de descalcificación pleno, una mezcla de este caudal con el aporte bruto o incluso un leve tratamiento de ósmosis con remineralización posterior. Por el contrario, para el caso de un agua corrosiva podremos optar por la remineralización, el incremento del pH o el empleo de sales en base molibdato no olvidando nunca en ambos casos el uso final del agua tratada, así como la certificación de los químicos empleados. Los principales daños que implica un agua incrustante son principalmente la reducción de las secciones de paso produciendo una reducción de los caudales de diseño. De igual forma la calcificación fomenta una barrera de resistencia térmica reduciendo considerablemente la transmisión de calor. En el caso de la corrosión no sólo la pérdida de material y las posteriores picaduras, también la nucleación de sales de hierro principalmente que derivan a tubérculos de corrosión con la consecuente reducción de paso. Conforme a estos conceptos como ingeniero preferiría trabajar con un tipo de agua con estas características: VALORES OPTIMOS DE AGUA

o PH: entre 7,2 y 7,6 o ALCALINIDAD (AF): entre 80 y 125 ppm o DUREZA (TF): entre 200 y 400 ppm O tratar de conservar estos parámetros para el correcto funcionamiento de las maquinas o accesorios de la Industria, dependiendo también del tipo de agua que llegue a mi planta, si no es un tipo de agua favorable, haría un tratamiento previo para que el agua ingrese a planta con estos correctos parámetros, dependiendo así también del tipo de planta para el cual sería utilizada el agua....