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Tratamiento De Aguas

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  • esta información es una copia del libro: Tratamiento de aguas industriales del ing. Francisco Vergara Yayon. al menos coloquen la fuente....
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  • es una excelente información
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  • ESTA INFORMACION ME AYUDO MUCHO
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  • 1.
    • TRATAMIENTO DE AGUAS INDUSTRIALES
    • OBJETIVO:
    • Estudio y diseño de operaciones y procesos unitarios aplicados a los acontecimientos de agua industriales; para su uso en:
    • Alimentación de Calderas o generales de vapor y
    • Sistemas de enfriamiento
  • 2. CAPITULO I AGUA NATURAL Y AGUA INDUSTRIAL FUENTES Y CICLO HIDRICO MUNDIAL Vapor de agua atmosférico humedad TRANSPIRACION NUBES EVAPORACION PRECIPITACION NIEVE, LLUVIA VEGETACION VEGETACION SUPERFICIAL SUPERFICIE TERRESTRE (HUMEDAD) AGUA DULCE SUPERFICIE, RIOS, LAGOS OCEANOS Y MARES AGUA QUE SE FILTRA (POCO PROFUNDA) AGUA QUE ESCURREN O DESAGUAN AGUAS FREATICAS (Profundas y solobre)
  • 3. EL AGUA Y SU USO El agua potable y su tratamiento, no es materia de este curso. De ella se ocupa principalmente la Ingeniería Sanitaria. Nosotros nos ocuparemos del agua para uso industrial y por extensión para uso institucional (hospital es, hoteles y plantas de fuerza requieren de agua purificada. USOS PRINCIPALES DEL AGUA Agua para uso general potable Agua procesal incorpora Producto del proceso Agua de enfriamiento Agua para generación de vapor
  • 4. COMPOSICION DE LA HIDROSFERA VOLUMEN TOTAL DE H20 EN LA TIERRA Y SU ATMOSFERA PROCEDENCIA VOLUMEN EN MILES DE KM3 % DEL VOLUMEN OCEANO MUNDIAL AGUAS SUBTERRANEAS, TOTAL AGUAS SUBTERRANEAS, USABLES GLACIALES LOGOS HUMEDAD DEL SUELO VAPOR ATMOSFERICA RIOS TOTAL 1,3670,323 60,000 4,000 24,000 230 83 14 1.2 1’454,651.20 93.93 4.12 0.27 1.65 0.016 0.005 0.001 0.0001 100.00
  • 5. AGUA DULCE Y AGUA SALADA Sin embargo el agua disponible, usable para los eco-sistemas humanos, representa menos del 5% del total, ya que el agua de los océanos y gran parte de las aguas subterráneas están fuertemente cargadas de sólidos disueltos, principalmente cloruro de sodio. El total de sólidos disueltos es de aproximadamente 35,000 ppm (3,5%) análisis promedio del agua de mar.
  • 6. UNIDADES DE MEDIDA Y FORMAS DE EXPRESIÓN La gente dedicada al tratamiento de aguas tiene un lenguaje propio, una nomenclatura apropiada al caso. Este lenguaje es principalmente químico y físico-químico, y se nota claramente en las unidades de medida. Las concentraciones de los elementos, y radicales (Impurezas) disueltos en el agua, son pequeñas (aunque lo suficiente para ser dañinas), de tal manera que se usa el cálculo en partes por millón, es decir, una parte del soluto por millón de partes del solvente agua. Se abrevia la expresión como “p.p.m.”
  • 7. Además, se utiliza otras medidas según los países. Ejemplo: Granos por galón, G.P.G. en USA; grados alemanes, grados ingleses, grados franceses y rusos. Las conversiones en los diferentes sistemas de medida son como sigue: 1 Grano por Galón USA (G.P.G.) = 17.2 ppm CaCO 3 1 Grano por Galón UK (º Clark) = 14.3 ppm CaCO 3 1º Francés (1 parte por 100,000 ppm)= 10.0 ppm CaCO 3 1º Alemán (1 parte por 100,000 CaO)= 17.9 ppm CaCO 3 1º Ruso (1 ppm como Ca) = 2.5 ppm CaCO 3 1 meq/litro (CaCO 3 ) = 50.0 ppm CaCO 3 NOTA: 1 ppm es casi igual a 1 miligramo por litro.
  • 8. TIPO FÓRMULA QUÍMICA DIFICULTADES QUE CAUSA TRATAMIENTO TURBIDEZ Ninguna, expresada en análisis su ppm, como SiO 2 o NTU, JTU (unidades). Imparte al agua desagradable apariencia, depósitos en tuberías de agua, calderos, etc. Interfiere los procesos. Coagulación Sedimentación Filtración COLOR Ninguna, expresada análisis como unidades. Espumaje en calderos. Enmarca los métodos de precipitación de FePO 4 . En proceso puede manchar producto. Coagulación y Filtración, Clorinación. Absorción por carbón activo. DUREZA Sales de calcio y magnesio expresadas, como CaCO 3 . Principal fuente de incrustaciones en intercambiador de calor, calderos y tuberías. Forma coágulos con jabón. Interferencias con el teñido. Ablandamiento, Destilación, Tratamiento Inno para caldero. Agentes tensioactivos Complexómetros Quelantes ALCALINIDAD Bicarbonato HCO 3 , Carbonato CO 3 e Hidrato (OH) expresada como CaCO 3 . Espumaje y arrastre de sólidos en el vapor. Fragilidad metálica. Produce CO 2 en vapor, fuente corrosiva. Ablandamiento por cal y cal sosa. Tratamiento ácido. Ablandamiento por zeolitas H. Desmineralización Ósmosis inversa Intercambio Iónico y Destilación ÁCIDO MINERAL LIBRE H2SO4, HCl, etc. Corrosión Neutralización con álcalis.
  • 9. DIÓXIDO DE CARBONO CO 2 Corrosión en líneas de agua: vapor, condensado. Aereación Neutralización con álcalis. Aminas peliculares Neutras. pH Concentración de iones Hidrógeno. Sus unidades. pH varía con el contenideo de solutos Ácidos y Alcalinos en el agua. Aguas naturales pH 6 – 8. pH aumenta con álcalis y disminuye con ácidos. SULFATOS (SO 4 ) -- No tiene importancia en sí mismo. Con Ca forma incrustación. Desmineralización Destilación Ósmosis inversa. CLORUROS Cl - Aumenta el contenido de sólidos y la corrosividad del agua. Desmineralización Destilación Ósmosis inversa. NITRATOS (NO 3 ) - Aumenta el contenido de sólidos. Sin importancia industrial. Desmineralización Destilación Ósmosis inversa. FLUORUROS F - Vetea el esmalte de los dientes. Controla el envejecimiento dental. Sin importancia industrial. Absorción con Mg(OH) 2 , Fosfato Ca y Coagulación por alumitos. SÍLICE SiO 2 Incrustación en calderos y sistemas de enfriamiento. Depósitos insolubles en paletas de turbinas. Remoción en proceso caliente con sales de Mg. Absorción por intercambio iónico. Desmineralización Destilación Ósmosis inversa
  • 10. FIERRO Fe ++ (Ferroso) Fe +++ (Férrico) Fuente de depósitos en líneas de agua, calderos.Interfiere en el agua procesal. Teñido, curtido, etc. Aereación, Coagulación y Filtración Ablandamiento Cal. Intercambio Catiónico, Filtración, Agentes tensioactivos, Secuestrantes. MANGANESO Mn ++ Igual al Fierro Igual al Fierro ACEITE Expresado como aceite o materia extraíble con cloroformo. Incrustación. Lodos y Espumaje en calderos impide intercambio de calor. Indeseable en la mayoría de los procesos. Deflectores, Coladores, Coagulación y Filtración. Filt. Con tierra Infusorios. OXÍGENO O 2 Corrosión en líneas de agua intercambio, calderos, condensado. Deareación. Sulfato sodio hidracina. Inhibidores de corrosssión (CrO 4 ) ÁCIDO SULFHÍDRICO H 2 S Olor a huevos podridos. Corrosión. Aereación Clorinación. ANHIDRIDO SULFUROSO SO 2 Gas irritante, corrosión. Intercambio iónico Fuertemente básico AMONIACO NH 3 Corrosión en aleación de Cu y Zn. Por Formación de iones complejos solubles. Intercambio Catiónico con Resinas de H. Clorinación Deareación.
  • 11. CONDUCTIVIDAD Expresado en micromhos/cm, (Microsiemens). Conductancia específica. La conductividad es el resultados de los sólidos ionizables en agua. La alta conductividad aumenta la corrosión del agua Cualquier proceso que disminuya el contenido de sólidos. Ejem.: Desmineralización, Ablandamiento por cal. SÓLIDOS DISUELTOS Ninguna Altas concentraciones de sólidos disueltos. Causa espumaje en calderos. Diferentes procesos de Ablandamiento, Desmineralización Destilación Ósmosis inversa. SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN Ninguna Atora las líneas. Causa depósitos en calderos, etc. Subsidencia Filtración precedida por coagulación SÓLIDOS TOTALES Ninguna Suma de sólidos disueltos y en suspensión. Ver ítems anteriores. Además, Ósmosis Inversa y Electro diálisis. CRECIMIENTOS ORGÁNICOS Clasificación Biológica; Algas, Hongos, Limos, Bacterias. “ Fouling”. Estancamiento, pérdidas de calor, deterioridad de equipos. Limpieza Química Biocidas y Biostáticos (Catiónicos, Pentaclor., CuSO 4 , etc.)
  • 12. PURIFICACIÓN DEL AGUA INDUSTRIAL
    • Los procedimientos para eliminar las impurezas problemas del agua natural, se desarrollan en función de la “Calidad de agua” que se quiere obtener. Indudablemente, su “Grado de pureza” es funcional.
    • Todas las aguas contienen sólidos en suspensión, tales como:
    • Lodos
    • limos
    • arcillas
    • Vegetación
    • Microorganismos
  • 13.
    • f) Residuos urbanos domésticos
    • g) Residuos industriales
    • Los mismos que causan, si no son eliminados, sedimentos y ensuciamientos (fouling) en los equipos industriales y alteran la pureza deseable del agua procesal.
    • El tratamiento de estos sólidos en suspensión es llamado “Clarificación”, el cual se divide en tres sistemas:
      • Clarificación Primaria o Subsidencia
      • Clarificación Secundaria o Coagulación
      • Clarificación Terciaria o Filtración
    • La mayoría de las veces, estas tres formas de tratamiento son usados en serie consecutiva; es decir, se comienza con la subsidencia, se sigue con la coagulación y termina con la filtración.
  • 14. CLARIFICACIÓN PRIMARIA: SUBSIDENCIA Es el procedimiento más sencillo, se usa desde la antigüedad. También es llamado: Sedimentación. Consiste en permitir que las partículas en suspensión, caigan al fondo del recipiente en que está contenida el agua cargada de sólidos.
  • 15. TABLA VELOCIDAD A LAS CUALES, SOLIDOS EN SUSPENSION SE ASIENTA EN AGUA DE REPOSO A 10º C y p.e. de la partícula es 2.65 Tiempo de sedimentación para recorrer un pie Díametro de la particula en mm. Orden de magnitud Sedim. 10.0 1.0 0.1 0.01 0.001 0.0001 0.00001 Grava Arena gruesa Arena fina Cieno Bacterias Partículas de arcilla Partículas coloidales 0.3 segundos 3.0 segundos 38 segundos 33 minutos 35 horas 230 días 63 años Coagul.
  • 16.
    • Del cuadro anterior se desprende que el procedimiento resulta práctico para tamaños de partículas mayores de 0.1 mm.
    • Para cálculos de sedimentación se utiliza generalmente la ecuación proveniente de la ley de Stokes, en este caso usando unidades de medida del sistema inglés:
        • V = Velocidad de sedimentación, pulg/seg
        • D = Diámetro de la partícula, en pulg.
        • S1= Densidad de la partícula en fibras/pie3
        • S2 = Densidad del fluido en libras/pie3 (agua = 62.4)
        • Z = Viscosidad en centipoises
  • 17. FACTORES QUE AFECTAN EL DISEÑO
    • Número de tanques
    • Longitud
    • Ancho
    • Profundidad efectiva
    • Velocidad del flujo (grado de turbulencia)
    • Dispositivos de entrada del agua
    • Dispositivos intermedios
    • Dispositivos de salida del agua
    • Volumen de almacenamiento de lodos
    • Tiempo de retención
    • Procedimiento para remoción de lodos
    • Coberturas, si no son necesarios
  • 18.
    • OTROS FACTORES QUE INCIDEN NOTABLEMENTE EN EL DISEÑO SON:
    • Tamaño de la partícula sedimentable
    • Gravedad específica de la partícula
    • Tendencia a coagular de la partícula
    • Viscosidad del agua (variable con la temperatura)
    • Concentración de los sólidos en suspensión
    • Efectos eléctricos
    • Crecimientos orgánicos (actividad biológica)
    • Métodos de operación
  • 19. CLARIFICACIÓN SECUNDARIA: COAGULACIÓN Es la operación generalmente subsiguiente a la sedimentación. Las partículas causantes de turbidez y color indeseable, de magnitud menor de 0.1 de mm, demorarían incluso años en sedimentar, por lo que se busca aumentar el tamaño de las mismas por factores químicos, hasta pasar los 0.5 mm, con la cual se les sedimenta con facilidad. Esta reacción consiste en formar hidróxidos coagulables, que toman la forma de coágulos, grumos o floculos. El producto se añade en forma de electrolito con carga eléctrica
  • 20.
    • generalmente positiva, el cual neutraliza la negatividad eléctrica de los sólidos finamente divididos en suspensión.
    • Lo que se repelen unos a otros por su propia negatividad sin poder espontáneamente agruparse en aglomeraciones mayores de 0.1 mm.
    • Podemos decir entonces que el coagulante químico actúa de dos maneras:
    • Forma partículas de carga positiva que neutraliza las cargas negativas de la materia coloidal.
    • Causa un floculo de 0.5 mm. A 0.7 mm. Que precipitan fácilmente.
  • 21.
    • OTROS FACTORES QUE AFECTAN LA COAGULACIÓN SON:
    • Se requiere el medio fluido tenga un pH adecuado para el agente químico: de 5.5 y 8.0 para sulfato de aluminio que es el agente más usado, en otros casos varia entre 4 y 11 el pH.
    • La temperatura del agua altera la viscosidad, y por tanto, la velocidad de sedimentación.
    • Conocer previamente el uso final del agua
  • 22. Equipos para coagulación: El diseño de equipos, considerando los factores antes mencionado depende, en primer lugar del tipo de sólido en suspensión, lo mismo que el grado de agitación. Aún el criterio de espacio disponible para equipos, juega un papel importante de la economía del diseño. Los equipos disponibles en al actualidad se dividen en dos tipos: Equipo Convencional: Formado por aparatos separados: mezcladora, floculadora y sedimentado. El proceso se efectúa entre 2 y 6 horas, en recipientes rectangulares o circulares. Resultan útiles donde hay mucho tiempo y espacio disponible.
  • 23. Equipo Rápido: Llamamos clarificadores, precipitados, aceleradores, con caudales que varían entre 50 y 4,000 galones por minuto (Tamaño típico:  tanque: 30’,  cono: 12’, flujo máximo = 0.17 GPM/p 2 a 344 GPM. Agentes Coagulantes y Reacciones químicas El mas usado es el sulfato de aliminio Al2 (SO4)3 18H2O de tipo comercial: Al 2 (SO 4 ) 3 + 3Ca(HCO 3 ) 2  2Al(OH) 3 3 CaSO 4 + 6CO 2  Luego viene en importancia el Aluminio Sódico, Na 2 Al2O 4 , que es en realidad Al2O 3 estabilizado con NaOH Na 2 AlO 4 + 4H 2 O  2Al(OH) 3  + 2NaOH
  • 24.
    • Clarificación Terciaria: Filtración
    • Podría ser descrita como la operación de separar materia en suspensión del agua misma, mediante un medio poroso, en la práctica este medio poroso es una capa de arena de 18 a 24” de espesor en filtros de presión y de 24 a 30 pulgadas en filtros por gravedad. El diámetro en los gránulos de arena fluctúan entre 0.5 y 0.7 mm para ambos tipos.
    • Tipos de filtros
    • Filtros por gravedad o de filtración lenta. El agua pasa a través de la arena, usualmente a una velocidad de 0.032 a 0.160 galones por minuto por pie2
    • Filtro a presión o filtración rápida, el agua pasa a una velocidad entre 2 y 4 galones por minuto por pie2
  • 25.  
  • 26.  
  • 27.  
  • 28.  

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