Práctica de laboratorio N° 2 Coagulación y Floculación

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA Y AMBIENTAL

MANEJO DE SOLIDOS

Jhon Jairo Fuentes1, María Alejandra Rodriguez2

Práctica de laboratorio N° 2

Coagulación y Floculación

Grupo 5A

Objetivos

Determinar experimentalmente la dosis óptima de un coagulante () para una muestra de agua que contiene sustancias en solucion.[pic 3]

Marco Teórico

Se debe entender que el agua pura -esto quiere decir agua que no contiene sustancias en suspensión o en solución- no existe en la naturaleza. Por lo tanto, siempre tendrá materiales orgánicos o minerales y la tarea en la planta de tratamiento es remover todas aquellas impurezas mediante el uso y aplicación de operaciones y procesos unitarios.

En este sentido, se define como operación unitaria todos aquellos procesos de carácter físico que se le realizan al agua en la planta de tratamiento. Por su parte, los procesos unitarios son los procesos químicos en la potabilización del agua.  

Hay que recordar que en una planta de tratamiento de agua potable se presentan cinco operaciones y procesos unitarios. Entre ellos, coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección. Este informe trata el tema de la coagulación y la floculación, como ya se ha mencionado.

• Coagulación

Entiéndase por coagulación aquel primer proceso unitario en el que se produce la desestabilización de las partículas suspendidas y coloidales. Esta desestabilización consiste en la remoción de las fuerzas que las mantienen separadas.

• Tipos de partículas

Se deben distinguir tres tipos de partículas en el agua.

• Disueltas, en estas se encuentran iones, átomos y moléculas que se encuentran en solución con el agua y su tamaño es menor que 10-3 micras de metro -μm-.
• Coloidales, son partículas que presentan cargas eléctricas en su superficie y se encuentran en dispersión con el agua, su tamaño está entre 10-3 μm y 1 μm.
• Suspendidas, son aquellas partículas mayores a 1 μm y que se encuentran en suspensión con el agua.

Los procesos de remoción de estas dependen de su clasificación. Entre estos se puede distinguir la electrodiálisis, osmosis inversa y el intercambio iónico para las partículas disueltas. La coagulación más la floculación y la sedimentación para aquellas partículas coloidales. Por último, la sedimentación para las partículas en suspensión.

De esta manera, se puede percibir que el proceso unitario de coagulación solo es aplicable a las partículas coloidales o coloides que se encuentran dispersos en el agua formando disoluciones coloidales llamadas dispersiones. Se distinguen ocho tipos, ver Tabla 1.

Tabla 1. Tipos de dispersiones.

Tomado de Arboleda (1992).

Sin embargo, para el proceso de coagulación, la dispersión de sólido en líquido -Sol- es la que se estudia en este informe debido a que da origen a gran parte de la turbiedad y el color del agua.

• Turbiedad

Entiéndase por turbiedad “la propiedad óptica que tiene una sustancia líquida o sólida, de diseminar en todas las direcciones la luz que pasa por ella… puede deberse a partículas de arcilla provenientes de la erosión del suelo, a algas o a crecimientos bacterianos.” (Arboleda, 1992).

Esta propiedad de los líquidos y sólidos se mide en Unidades Nefelométricas de Turbiedad -UNT-. Es importante aclarar que, la turbiedad es cero cuando no existe diseminación alguna de la luz en el líquido, esto quiere decir, que no hay presencia de partículas en suspensión en el mismo. Por lo tanto, la turbiedad es función del número, la concentración, la masa y el tamaño de las partículas que se encuentre en la fase dispersante.

• Coagulante y concentración

Los coagulantes más utilizados en la purificación de agua son sales de aluminio  y hierro , con ayuda de estos se desestabilizan los coloides anulando las cargas eléctricas y así generar la formación de flóculos.[pic 4][pic 5]

Cabe recordar que, la coagulación es un proceso que implica muchas reacciones de transferencia de masa. Este proceso consta de dos etapas:

• Desestabilización de las partículas que consiste en la remoción de las fuerzas que las mantienen separadas.  
• La interacción coloide-coagulante, proceso que favorece la floculación.

La concentración que se debe adicionar de coagulante es función de la cantidad de alcalinidad que remueve cada uno de ellos y de la cantidad que se quiera remover en laboratorio, la Tabla 2 muestra estos valores.

Tabla 2. Remoción de alcalinidad para concentración de coagulante.

En ese sentido, si se desean remover 20 mg/L de alcalinidad del agua en tratamiento, se debe adicionar 10 mg/L de  o 20 mg/L de  dependiendo del coagulante elegido.[pic 8][pic 9]

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