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1.1: Cálculos de alimentación química en procesos de tratamiento de agua

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    152608
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    Objetivos de aprendizaje

    • Calcular las tasas de dosificación de alimentación aplicadas
    • Calcular caudales
    • Calcular las tasas de dosificación de alimento aplicadas en libras por día

    Objetivos de Tratamiento de Agua

    El objetivo básico en la operación de plantas de tratamiento de agua potable es producir agua potable que sea segura y estéticamente agradable a un costo razonable con respecto al capital así como a la operación y mantenimiento.

    Ciclo Urbano del Agua
    Figura\(\PageIndex{1}\): La imagen de la EPA es de dominio público

    Desde una perspectiva de salud pública, la producción de agua potable es aquella que está libre de microorganismos dañinos y materiales tóxicos, y este objeto es la primera prioridad. También es importante producir agua de alta calidad que atraiga al consumidor. Generalmente, el agua debe ser clara, libre de turbidez, incolora y libre de sabores y olores objetables. Los consumidores también muestran una preferencia por los suministros de agua que no manchan los accesorios de plomería y la ropa, no corroen los accesorios de plomería y tuberías, y no dejan depósitos de incrustaciones ni cristalería puntual.

    La sensibilidad del consumidor al medio ambiente ha aumentado significativamente en los últimos años. En cuanto a la calidad del agua, las demandas de los consumidores nunca han sido mayores. En algunos casos, los consumidores han sustituido el agua embotellada para satisfacer necesidades específicas, es decir, para agua potable y para cocinar.

    Los ingenieros de diseño seleccionan los procesos de tratamiento de agua en función del tipo de fuente de agua, la calidad del agua de la fuente y la calidad de agua terminada deseada que se establece por las regulaciones de agua potable y los deseos de los consumidores.

    El agua tiene muchos usos importantes y cada uno requiere un nivel específico de calidad del agua. Entregar agua potable segura y agradable a los clientes debe ser la principal preocupación del operador. El agua potable debe ser aceptable para los usuarios de agua domésticos y comerciales. Algunas industrias, como las procesadoras de alimentos y medicamentos y la industria electrónica, requieren agua de alta calidad. Muchas industrias localizan donde el suministro de agua local satisface sus necesidades específicas, y otras industrias mantienen una instalación de tratamiento de agua en el sitio para producir agua adecuada para sus necesidades.

    La Ley de Agua Potable Segura

    Las regulaciones relativas a los sistemas públicos de agua se enfocan en la producción de agua que sea segura para que la gente pueda beber. Estas regulaciones continúan cambiando a fin de atender nueva información relativa a los efectos en la salud de diferentes sustancias que pueden estar en el agua potable. Se exhorta a los operadores a que desarrollen estrechas relaciones de trabajo con las agencias reguladoras locales a fin de mantenerse informados de los cambios en las regulaciones y requisitos. Una excelente fuente de información actualizada sobre las regulaciones de agua potable es la línea directa gratuita de agua potable de la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos al (800) 426-4791.

    En 1974 se promulgó la Ley de Agua Potable Segura, otorgando al gobierno federal, a través de la EPA, la autoridad para:

    • Establecer estándares nacionales que regulen los niveles de contaminantes en el agua potable
    • Exigir que los sistemas públicos de agua monitoreen y reporten sus niveles de contaminantes identificados
    • Establecer pautas uniformes que especifiquen las tecnologías de tratamiento aceptables para la limpieza del agua potable de niveles inseguros de contaminantes

    La EPA establece dos tipos de estándares de agua potable. Las regulaciones primarias establecen los niveles máximos de contaminantes en función de la importancia para la salud de los contaminantes, mientras que los estándares secundarios se establecen con base en consideraciones estéticas y son una opción estatal.

    Si bien la Ley de Agua Potable Segura (SDWA) otorga a la EPA la responsabilidad de desarrollar regulaciones de agua potable, brinda a las agencias reguladoras estatales la oportunidad de asumir la responsabilidad principal de hacer cumplir las regulaciones.

    La implementación del SDWA ha mejorado la pureza básica del agua potable en todo el país. Sin embargo, los estudios EPA de aguas superficiales y subterráneas indican la presencia de químicos orgánicos sintéticos en las fuentes de agua de la nación, con un pequeño porcentaje en los niveles de preocupación. Además, estudios de investigación sugieren que algunos contaminantes naturales pueden representar riesgos aún mayores para la salud humana que los contaminantes sintéticos. Además, la preocupación está creciendo con respecto a la contaminación microbiana y radón.

    En los años siguientes a la aprobación de la SDWA, el Congreso consideró que la EPA tardó en regular los contaminantes y los estados eran laxos en hacer cumplir la ley. En consecuencia, en 1986 y nuevamente en 1996, el Congreso promulgó enmiendas diseñadas para fortalecer la SDWA de 1974. En las modificaciones se fijaron plazos para el establecimiento de los niveles máximos de contaminantes, se hizo mayor énfasis en la aplicación, se autorizaron sanciones por la manipulación de los suministros de agua potable, se dispuso la eliminación completa del plomo del agua potable y se hizo un énfasis considerable en la protección de fuentes subterráneas de agua potable.

    En 1996, el mandatario firmó nuevas enmiendas a la SDWA en ley. Estas enmiendas cambiaron el SDWA existente, crearon nuevos programas e incluyeron más de 12 mil millones de dólares en fondos federales para programas y actividades de agua potable.

    Los temas tratados en las enmiendas incluyen:

    • Investigación de arsénico
    • Asistencia para infraestructura hídrica y cuencas hidrográficas
    • Asistencia a comunidades de bajos ingresos ubicadas a lo largo de la frontera con México
    • Reciclaje de agua de retrolavado
    • Agua embotellada
    • Desarrollo de capacidades
    • Conciencia del consumidor
    • Autoridad de selección de contaminantes y establecimiento de normas
    • Definiciones de sistemas de agua
    • Desinfectantes y subproductos de desinfección
    • Estudios e investigaciones sobre el agua potable
    • Fecha de vigencia de la normativa
    • Cumplimiento
    • Centros de finanzas ambientales y cámara de intercambio de información de capacidades
    • Programa de cribado de sustancias estrogénicas
    • Condiciones que podrían calificar un sistema de agua para una exención
    • Desinfección de aguas subterráneas
    • Programas de protección de aguas subterráneas
    • Plomería y tuberías de plomo
    • Monitoreo y recolección de información
    • Monitoreo de alivio
    • Monitoreo de contaminantes no regulados
    • Ocurrencia de contaminantes en base de datos de agua
    • Certificación de operador
    • Primacía
    • Notificación pública
    • Reglamento de agua potable para radón
    • Revisión de la Regulación Nacional de Agua Potable Primaria (NPDWR)
    • Aplicación de evaluación de riesgos para establecer NPDWR
    • Programa de asistencia técnica para pequeños sistemas
    • Evaluación de la calidad del agua fuente y programas de petición
    • Fondo Estatal de Préstamo Rotatorio
    • Autorización para promulgar un NPSWR para sulfato
    • Cumplimiento de la regla de tratamiento de aguas superficiales (SWTR)
    • Tecnologías de tratamiento de varianza
    • Conservación del agua
    • Estudio y entrenamiento de enfermedades transmitidas por el agua

    Debido a que no todos los contaminantes se pueden controlar a través de procesos de tratamiento, la protección de fuentes es un componente importante para producir agua potable de alta calidad

    Plantas de Tratamiento de Agua

    Las comunidades han establecido plantas de tratamiento de agua para producir agua potable segura y agradable que cumpla con los requisitos del SWDA. Esta agua debe estar libre de organismos causantes de enfermedades y sustancias tóxicas. Además, el agua no debe tener un sabor, olor o apariencia desagradable.

    Una planta de tratamiento de agua toma agua cruda de una fuente, como un arroyo o un lago, agua subterránea o agua recuperada, y pasa el agua a través de una serie de procesos de tratamiento interrelacionados; si la calidad del agua cruda cambia o algún proceso falla en el trabajo previsto, los procesos aguas abajo se ven afectados. El agua cruda fluye a través de tanques o cuencas donde se agregan químicos y se mezclan con ella. Entonces el agua fluye lentamente a través de tanques más grandes que permiten que los sólidos suspendidos más pesados se asienten. Cualquier resto de sólidos se elimina por filtración y el agua se desinfecta. El tamaño de una planta de tratamiento de agua así como el número y tipos específicos de procesos que utiliza dependen de varios factores:

    • Impurezas de agua cruda
    • Normas de calidad del agua
    • Demanda de agua por población atendida
    • Protección contra incendios
    • Consideraciones de costos
    Figura que ilustra el ciclo de tratamiento del agua, mostrando coagulación, sedimentación, filtración y desinfección
    Figura\(\PageIndex{2}\): La imagen de la EPA es de dominio público

    Cambios en el proceso de tratamiento

    Para mantener un pozo claro adecuado y los niveles de almacenamiento de agua del sistema de distribución, se pueden requerir cambios en el flujo de agua cruda o fuente. Los cambios de flujo de agua cruda deben tener en cuenta el tiempo de desplazamiento o detención entre la fuente de suministro y la planta de tratamiento.

    Cuando las demandas de almacenamiento cambian y requieren ajustes en el flujo de agua a través de una planta, el operador también puede ser requerido para realizar las siguientes funciones:

    • Ajustar las velocidades de alimentación química
    • Cambiar las tasas de filtración
    • Realizar pruebas de tarro
    • Observe la formación de flóculos y las características de sedimentación
    • Monitorear el rendimiento del proceso
    • Recoger muestras de calidad de agua de proceso
    • Inspeccione visualmente las condiciones generales del proceso

    Algunos de estos cambios pueden ocurrir automáticamente si la planta tiene alimentadores químicos de ritmo de flujo. Sin embargo, se requieren cambios en las velocidades de alimentación de productos químicos cuando se usan alimentadores químicos operados manualmente porque generalmente están configurados para alimentar una cantidad específica de producto químico, y esta cantidad depende de la velocidad de flujo.

    Los filtros generalmente se operan a una tasa de producción constante. Los sistemas de control automático suelen mantener caudales uniformes, pero el número de filtros en servicio se puede cambiar iniciando o deteniendo unidades de filtro individuales para satisfacer las necesidades cambiantes.

    Los procesos de tratamiento unitario, tales como coagulación, floculación y sedimentación, están diseñados para operar en una amplia gama de caudales. Sin embargo, en algunos casos, los cambios importantes de flujo pueden requerir agregar o eliminar los procesos de tratamiento del servicio.

    Uso y manejo de productos químicos

    Una amplia variedad de productos químicos se utilizan en plantas de tratamiento de agua en la producción de agua potable segura y apetecible. Desempeñan un papel crucial en el control del rendimiento del proceso y en la producción de agua Los productos químicos se utilizan en los siguientes aspectos del tratamiento del agua:

    • Clarificación (reducción de turbidez)
    • Desinfección
    • Control de sabor y olor
    • Control de algas
    • Control de corrosión/incrustación
    • Ablandamiento
    • Fluoración

    La American Water Works Association (AWWA) ha desarrollado estándares para muchos de los productos químicos, que ayudan a garantizar que solo se utilicen productos químicos de calidad en el tratamiento del agua. Estos estándares deben ser referidos al ordenar productos químicos de tratamiento (ver Normas AWWAQ, Sección B-Tratamiento, www.awwa.org).

    La selección inicial de productos químicos específicos y las tasas de alimentación anticipadas para una aplicación dada se determinan frecuentemente mediante pruebas piloto de la fuente de agua específica en planta. Las pruebas de planta piloto suelen ser realizadas por el diseñador de la planta de tratamiento de agua mediante la construcción de una planta de tratamiento a pequeña escala en o cerca de la fuente de suministro. Las pruebas piloto proporcionan al diseñador, así como al operador de la planta de tratamiento, información valiosa sobre la tratabilidad de una determinada fuente de suministro en una amplia gama de condiciones de calidad del agua.

    Los operadores deben estar completamente familiarizados con los tipos de productos químicos utilizados en el tratamiento del agua, la selección y aplicaciones químicas específicas, los métodos de evaluación para determinar el rendimiento y las técnicas de almacenamiento y manejo seguros. Todos los productos químicos son potencialmente peligrosos y se deben tomar todas las precauciones necesarias antes de manipular cualquier producto químico. Todos los contenedores, sin importar cuál sea el uso, deben llevar etiquetado precautorio.

    Una hoja de datos de seguridad (SDS) es la mejor fuente de información sobre productos químicos peligrosos. No se debe recibir, almacenar o manejar ningún producto químico hasta que se proporcione información esencial de seguridad a aquellas personas que entren en contacto con la sustancia. Entre otros elementos informativos, la SDS proporcionará:

    • Identificación del producto y del fabricante o distribuidor
    • Identificación de todos los peligros relacionados con el químico
    • Composición/información sobre los ingredientes
    • Medidas de primeros auxilios que incluyen síntomas/efectos importantes y tratamiento requerido
    • Medidas de lucha contra incendios, incluidas técnicas y equipos de extinción adecuados y riesgos químicos derivados del incendio
    • Medidas de liberación accidental que enumeran procedimientos de emergencia, equipo de protección y métodos adecuados de contención y limpieza
    • Precauciones de manejo y almacenamiento, incluyendo incompatibilidades
    • Controles de exposición/protección personal, incluidos los límites de exposición y umbral y equipo de protección personal
    • Estabilidad y reactividad, incluidas posibles reacciones peligrosas
    • Efectos tóxicos en organismos vivos incluyendo vías de exposición, así como síntomas relacionados, efectos agudos y crónicos, y medidas numéricas de toxicidad

    Recuerde, no trabaje con un químico a menos que se entiendan los peligros involucrados con su uso y a menos que se disponga del equipo de protección necesario. Comuníquese con las agencias reguladoras de seguridad locales con respecto a productos químicos específicos si existe alguna duda sobre procedimientos seguros.

    Coagulación y Floculación

    Las impurezas particuladas en el agua son el resultado de la erosión de la tierra, minerales disueltos y la descomposición del material vegetal. Las impurezas adicionales se agregan por la contaminación aerotransportada, las descargas industriales y los desechos animales. Es probable que las fuentes de agua superficial y el agua recuperada, contaminadas por las personas y la naturaleza, contengan material orgánico e inorgánico suspendido y disuelto, así como formas biológicas como bacterias y plancton. Con pocas excepciones, esta agua requiere tratamiento para eliminar las impurezas particuladas y el color antes de que se distribuya al consumidor.

    La coagulación se agrega al agua, luego el coagulante forma precipitado, atrapando impurezas, y luego precipitar y las impurezas atrapadas se depositan en el fondo
    Figura\(\PageIndex{3}\): Imagen de COC REA está licenciada bajo CC BY

    Coagulación

    El término coagulación describe el efecto que se produce cuando se agregan ciertos químicos al agua cruda que contiene partículas de sedimentación lenta o insedimentables. Las partículas pequeñas comienzan a formar flóculos más grandes o más pesados, que se eliminan por sedimentación y filtración.

    La mezcla del producto químico coagulante y el agua cruda a tratar se conoce comúnmente como mezcla flash. El propósito principal del proceso de mezcla rápida es mezclar rápidamente y distribuir equitativamente el producto químico coagulante en toda la columna de agua. Todo el proceso ocurre en muy poco tiempo (varios segundos), y los primeros resultados son la formación de partículas muy pequeñas.

    Coagulantes

    En la práctica, los coagulantes químicos se denominan coagulantes primarios o coadyuvantes coagulantes. Los coagulantes primarios neutralizan las cargas eléctricas de las partículas, lo que hace que comiencen a agruparse. El propósito de los adyuvantes coagulantes es agregar densidad a los flóculos de sedimentación lenta y agregar tenacidad para que el flóculo no se rompa en los procesos que siguen.

    Las sales metálicas como el sulfato de aluminio, el sulfato férrico, el sulfato ferroso y los polímeros orgánicos sintéticos se usan comúnmente como químicos de coagulación en el tratamiento del agua porque son efectivos, relativamente bajos en costo, disponibles y fáciles de manejar, almacenar y aplicar.

    Cuando las sales metálicas, como el sulfato de aluminio o el sulfato férrico, se agregan al agua, se producen una serie de reacciones con el agua y con otros iones en el agua. Se deben agregar cantidades químicas suficientes al agua para superar el límite de solubilidad del hidróxido metálico, dando como resultado la formación de un precipitado (flóculo). El flóculo resultante formado se adsorberá entonces sobre las partículas (turbidez) en el agua.

    Los polímeros orgánicos sintéticos utilizados en el tratamiento del agua consisten en cadenas largas de pequeñas subunidades, llamadas monómeros (que es un grupo molecular). Las cadenas poliméricas pueden ser estructuras lineales o ramificadas, que varían en longitud desde una fracción de micra hasta 10 micras. El número total de monómeros en un polímero sintético se puede variar para producir materiales de diferentes pesos moleculares, los cuales varían de aproximadamente 100 a 10,000,000. Los polímeros catiónicos tienen una carga eléctrica positiva, los polímeros aniónicos tienen una carga negativa y los polímeros no iónicos no tienen carga eléctrica.

    Los polímeros normalmente utilizados en el tratamiento del agua contienen grupos ionizables en las unidades monoméricas y se denominan polielectrolitos. Los polímeros con grupos cargados positivamente en las unidades monoméricas se denominan polielectrolitos catiónicos, mientras que los polímeros con partículas cargadas negativamente se denominan polielectrolitos aniónicos. Los polímeros sin grupos ionizables se denominan polímeros no iónicos.

    Los polímeros catiónicos tienen la capacidad de adsorberse sobre partículas cargadas negativamente, turbidez y neutralizar su carga. También pueden formar un puente entre partículas que recoge las partículas. Los polímeros aniónicos y no iónicos también forman puentes entre partículas, que ayudan a recoger y eliminar partículas del agua.

    Si bien el alumbre es quizás el químico coagulante más utilizado, los polímeros catiónicos se utilizan en el campo del tratamiento de agua como coagulante primario y como coadyuvante coagulante. Los polímeros aniónicos y no iónicos también han demostrado ser efectivos en ciertas aplicaciones como adyuvantes coagulantes y auxiliares de filtro.

    Uno de los problemas que enfrentará el operador de la planta de tratamiento de agua en la selección de un polímero apropiado es que hay una enorme cantidad de polímeros disponibles en el mercado, y no se ha adoptado ningún método de evaluación universal para la selección de polímeros. El operador debe tener precaución en la selección y uso de polímeros y debe tomar nota de estas consideraciones:

    • La sobredosificación de polímeros afectará adversamente la eficiencia de la coagulación y cuando se usa como ayuda de filtro, la sobredosis puede resultar en una acumulación acelerada de pérdida de carga.
    • No todos los suministros de agua pueden ser tratados con igual éxito.
    • Algunos polímeros pierden su efectividad cuando se usan en presencia de un residuo de cloro.
    • Algunos polímeros son de dosificación limitada. El operador debe obtener la dosis máxima segura que se pueda aplicar del fabricante químico específico.

    Debido a que no existen estándares universales para la selección y uso de polímeros orgánicos, el operador debe tener cuidado de seleccionar aquellos productos que hayan sido aprobados por agencias reguladoras estatales y federales para su uso en el tratamiento de agua potable. Se debe exigir al proveedor de productos químicos que proporcione evidencia escrita de esta aprobación. Muchos proveedores de productos químicos tienen una experiencia considerable en el manejo de muchos tipos de agua y pueden recomendar el mejor polímero para la situación.

    Química Coagulante Básica

    La teoría de la coagulación es compleja. La coagulación es una reacción física y química que se produce entre la alcalinidad del agua y el coagulante agregado al agua, lo que resulta en la formación de flóculos insolubles.

    Para un coagulante específico, el pH del agua determina qué especies de hidrólisis predominan después de mezclar el químico con el agua a tratar. Los valores de pH más bajos tienden a favorecer las especies cargadas positivamente, que son deseables para reaccionar con coloides y partículas con carga negativa, formar flóculos insolubles y eliminar impurezas del agua.

    El mejor pH para la coagulación suele caer en el rango de pH 5 a 7. El rango de pH adecuado debe mantenerse porque los coagulantes generalmente reaccionan con la alcalinidad en el agua. La alcalinidad residual en el agua sirve como un tampón para el sistema evitando que el pH cambie, y la alcalinidad ayuda a la precipitación completa de los químicos coagulantes. La cantidad de alcalinidad en el agua de origen generalmente no es un problema a menos que la alcalinidad sea muy baja. La alcalinidad puede ser incrementada por la adición de cal o carbonato de sodio.

    Generalmente se añaden polímeros en el proceso de coagulación para estimular o mejorar la formación de flóculos insolubles.

    Generalmente, el operador no tiene control sobre el pH y la alcalinidad del agua fuente. Por lo tanto, la evaluación de estos indicadores de calidad del agua puede desempeñar un papel importante en la selección del tipo de coagulantes químicos que se utilizarán en una planta de tratamiento de agua en particular, o en el cambio del tipo de coagulante normalmente utilizado si se producen cambios significativos en el pH y la alcalinidad en el agua cruda.

    En algunos casos, la alcalinidad natural en el agua cruda puede ser demasiado baja para producir una precipitación completa de alumbre. En estos casos, a menudo se agrega cal para asegurar una precipitación completa. Se debe tener cuidado para mantener el pH dentro del rango deseado.

    La sobredosificación, así como la subdosificación de coagulantes, pueden conducir a una reducción de la eficiencia de eliminación de sólidos. Esta condición se puede corregir realizando cuidadosamente pruebas de tarro y verificando el rendimiento del proceso después de realizar cualquier cambio en la operación del proceso de coagulación.

    Mezcla efectiva

    Es deseable completar la reacción de coagulación, mezclando los químicos en el agua, en el menor tiempo posible. Es preferible completar la mezcla en varios segundos debido a que el tiempo de reacción es corto. Para que se lleve a cabo la coagulación y floculación completas, el coagulante debe hacer contacto con las partículas suspendidas en el agua. Este proceso se logra mediante mezcla flash.

    Se pueden utilizar varios métodos para mezclar los productos químicos con el agua a tratar:

    • Mezcla hidráulica usando energía de flujo en el sistema
    • Mezcla mecánica
    • Difusores y sistemas de rejilla
    • Mezcladoras bombeadas

    La mezcla hidráulica con deflectores o válvulas de estrangulamiento funciona bien en sistemas que tienen suficiente velocidad de agua para causar turbulencia en el agua que se está tratando. La turbulencia en el agua que fluye mezcla los químicos con el agua.

    Los mezcladores mecánicos como paletas, turbinas y hélices se utilizan frecuentemente en instalaciones de coagulación. Los mezcladores mecánicos son versátiles y confiables; sin embargo, utilizan la mayor cantidad de energía eléctrica para mezclar el coagulante con el agua que se está tratando.

    Los mezcladores bombeados también se han utilizado para mezclar en instalaciones de coagulación. En este sistema, el coagulante se agrega directamente al agua que se está tratando a través de un difusor en una tubería. Este sistema puede proporcionar una rápida dispersión del coagulante y no crea ninguna pérdida de carga significativa en el sistema. El consumo de energía eléctrica es considerablemente menor que el de un mezclador mecánico comparable.

    La mezcla de coagulantes químicos se puede lograr satisfactoriamente en una cubeta de coagulación, un tanque rectangular especial con dispositivos de mezcla. La mezcla también puede ocurrir en el canal de entrada o una tubería a la cuenca de floculación si la velocidad de flujo es lo suficientemente alta como para producir la turbulencia necesaria. La forma de la cuenca también forma parte del diseño del sistema de mezcla flash.

    Floculación

    La floculación es un proceso lento de agitación que provoca la acumulación de partículas pequeñas coaguladas en partículas más grandes y sedimentables. El proceso de floculación proporciona contacto entre las partículas para promover su recolección en flóculos para facilitar su eliminación por sedimentación y filtración. Generalmente, estos contactos o colisiones entre partículas son el resultado de la agitación gentil creada por un medio mecánico o hidráulico de mezcla.

    Un proceso de floculación eficiente implica la selección del tiempo de agitación adecuado, el tiempo de detención, la intensidad de agitación adecuada, un recipiente de forma adecuada para una mezcla uniforme y equipo mecánico u otros medios para crear la acción de agitación. La mezcla insuficiente dará como resultado colisiones ineficaces y mala formación de flóculos. La mezcla excesiva puede desgarrar las partículas floculadas después de que se hayan agrupado.

    Tiempo de Detención

    El tiempo de detención no suele ser un factor crítico en el proceso de coagulación o mezcla rápida si los coagulantes químicos se dispersan satisfactoriamente en el agua que se está tratando y se mezclan durante al menos varios segundos. Se requiere tiempo de detención para que se produzcan las reacciones químicas necesarias. Algunos operadores han podido reducir las dosis de coagulante aumentando la cantidad de tiempo de detención entre el punto de adición del coagulante y las cuencas de floculación. En el proceso de floculación, sin embargo, la agitación o detención, el tiempo es bastante importante. El tiempo mínimo de detención recomendado para la floculación oscila entre aproximadamente 5 y 20 minutos para los sistemas de filtración directa y hasta 30 minutos para la filtración convencional. Además, el tamaño y la forma del centro de floculación influyen en el tiempo de detención necesario para el desarrollo óptimo de los flóculos.

    Tipos de Floculadores

    Comúnmente se instalan dos tipos de floculadores mecánicos, ruedas de paletas horizontales y floculadores verticales. Proporcionan un desempeño satisfactorio; sin embargo, los floculadores verticales generalmente requieren menos mantenimiento porque eliminan los cojinetes sumergidos y el empaque. Los floculadores verticales pueden ser del tipo hélice, paleta o turbinas.

    Algunas floculaciones también se pueden lograr por la turbulencia resultante de la rugosidad en conductos o canales, o por la energía disipada para pérdidas de carga asociadas con vertederos, deflectores y orificios utilizados para crear turbulencia, que mezclarán químicos con el agua. Los vertederos y deflectores son tablas o placas sobre las que fluye el agua, mientras que los orificios son agujeros en las paredes por los que fluye el agua. Generalmente, estos métodos solo encuentran un uso limitado debido a las desventajas atribuidas a una distribución localizada de la turbulencia, tiempo de detención inadecuado y turbulencia ampliamente variable resultante de las fluctuaciones de flujo.

    Cuencas de Floculación

    Las formas de las cuencas de floculación están determinadas parcialmente por el floculador seleccionado y por la compatibilidad de la cuenca con estructuras colindantes como las cuencas de sedimentación. Las cuencas de floculación para floculadores horizontales son generalmente de forma rectangular, mientras que las cuencas para floculadores verticales son casi cuadradas. La profundidad de las cuencas de floculación suele ser aproximadamente la misma que la de las cuencas de sedimentación.

    La mejor floculación generalmente se logra en una cuenca compartimentada. Los compartimentos están separados por deflectores para evitar cortocircuitos del agua que se está tratando. La turbulencia se puede reducir gradualmente reduciendo la velocidad de los mezcladores en cada tanque sucesivo o reduciendo el área de superficie de las paletas. Este diseño se llama mezcla de energía cónica. La razón para reducir la velocidad de los agitadores es evitar que se rompan las partículas grandes de flóculos que ya se han formado. Si el flóculo se rompe, entonces el flóculo resultante no se asentará y sobrecargará los filtros.

    El proceso de contacto de sólidos, clarificadores de flujo ascendente, se utiliza en algunas plantas de tratamiento de agua para mejorar el proceso general de eliminación de sólidos. Estas unidades combinan los procesos de coagulación, floculación y sedimentación.

    Interacción con otros procesos de tratamiento

    Se requieren procesos de coagulación y floculación para preacondicionar o preparar partículas no sedimentables presentes en el agua cruda para su eliminación por sedimentación y filtración. Las partículas pequeñas, sin una coagulación y floculación adecuadas, son demasiado ligeras para asentarse fuera de la columna de agua y no serán lo suficientemente grandes como para quedar atrapadas durante la filtración. Es conveniente considerar la coagulación-floculación como un solo proceso de tratamiento.

    Debido a que el propósito de la coagulación-floculación es promover la eliminación de partículas, la efectividad de los procesos de sedimentación y filtración, así como el rendimiento general de la planta, depende del éxito de la coagulación-floculación. La desinfección del agua también puede verse afectada por un bajo rendimiento de coagulación-floculación. Las bacterias y otros organismos causantes de enfermedades pueden unirse en partículas suspendidas; y con ello, se pueden proteger de la desinfección. Si los procesos de remoción de sólidos son inadecuados antes de la desinfección final, especialmente la filtración, entonces la turbidez y desinfección serán inadecuadas. La coagulación-floculación efectiva promueve la eliminación de compuestos orgánicos naturales. La eliminación de estos compuestos reduce la formación de trihalometanos tras el uso de cloro para la desinfección.

    Control de Procesos para Coagulación/Floculación

    La teoría detrás de las reacciones químicas y la formación de flóculos asociados al proceso de coagulación-floculación es compleja. Desde un punto de vista práctico, el operador de la planta de tratamiento de agua debe ser capaz de medir y controlar el desempeño de estos procesos de forma continua.

    La consideración más importante en el control del proceso de coagulación-floculación es la selección del tipo y cantidad adecuados de químicos coagulantes a agregar al agua que se está tratando. Esta determinación se realiza comúnmente en el laboratorio con la ayuda de un aparato de prueba de frascos. Al seleccionar un tipo particular de sustancia química coagulante, se debe tener en cuenta la cantidad y contenido de sólidos del lodo creado y los medios de eliminación final. Las pruebas en frascos deben realizarse al menos a diario y con mayor frecuencia cuando cambia la calidad del agua cruda. Los cambios en el agua cruda pueden requerir cambios en la cantidad de sustancia química o tipo de sustancia química.

    Funcionamiento normal

    La coagulación-floculación es un proceso de pretratamiento para los procesos de sedimentación y filtración. Los sólidos suspendidos se eliminan principalmente en la cuenca de sedimentación; y, la filtración es el paso final en el proceso de eliminación de sólidos del agua. El proceso de coagulación-floculación debe operarse y controlarse para mejorar la filtración y producir agua final filtrada que sea baja en turbidez.

    La medición de la turbidez del agua filtrada periódicamente utilizando muestras de agarre o continuamente usando un medidor de turbidez le dará al operador una buena indicación del rendimiento general del proceso. Sin embargo, el operador no puede confiar únicamente en la turbidez del agua filtrada para un control completo del proceso. La dificultad para confiar en un solo indicador de calidad del agua, como la turbidez, es que lleva una cantidad considerable de tiempo transportar el agua a través de los diversos procesos de tratamiento antes de que se filtre y mida la turbidez. Dependiendo de la cantidad de agua que se procese, el tiempo total de tránsito a través de la planta de tratamiento puede variar de tan solo 2 horas a más de 6 horas. Esta cantidad de tiempo significa que un cambio en la dosis de coagulante en el extremo frontal de la planta no se notará en la calidad final del agua terminada durante al menos 2 horas, dependiendo de las condiciones de flujo. La turbidez, así como otros indicadores de calidad del agua, como el pH, la temperatura, la demanda de cloro y la calidad de los flóculos, deben monitorearse durante todo el proceso de tratamiento del agua para que se pueda detectar pronto el desempeño deficiente del proceso y se puedan tomar medidas correctivas.

    A menudo se desarrollan pautas de control de procesos para una planta específica para ayudar al operador a realizar estas determinaciones. Estas pautas incorporan teoría, experiencia del operador, conocimiento práctico de las condiciones del agua fuente y características de desempeño conocidas de la instalación de tratamiento.

    Acciones de Proceso

    En la operación normal del proceso de coagulación-floculación, el operador realiza una variedad de trabajos dentro de la planta de tratamiento de agua. El número y tipos de funciones que realizará cada operador varían considerablemente dependiendo del tamaño y tipo de planta y del número de operadores que trabajan en la planta. En algunas instalaciones, se requiere que los operadores controlen casi todas las acciones del proceso, así como realizar la mayoría de las actividades de mantenimiento de rutina. Independientemente del tamaño de la planta, los operadores deben estar completamente familiarizados con las operaciones rutinarias y especiales y los procedimientos de mantenimiento asociados con los procesos de tratamiento de la planta.

    Los trabajos realizados por un operador en el funcionamiento normal del proceso de coagulación-floculación incluyen:

    • Monitorear el rendimiento del proceso
    • Evaluar las condiciones de calidad del agua (agua cruda y tratada)
    • Verificar y ajustar los controles de proceso y el equipo
    • Inspeccionar visualmente las instalaciones

    El monitoreo del desempeño del proceso es una actividad continua. Los niveles de turbidez del agua filtrada se controlan en gran medida por la eficiencia del proceso de coagulación-floculación. La detección temprana de una falla es extremadamente importante porque transcurre un tiempo considerable mientras el agua fluye a través de los procesos de coagulación, floculación, sedimentación y filtración.

    El rendimiento del proceso se puede monitorear con la ayuda de analizadores continuos de calidad del agua, que miden automáticamente un indicador específico de la calidad del agua, como la turbidez. Sin embargo, los analizadores confiables y precisos de la calidad del agua son caros y, en ciertos casos, los equipos automatizados no están fácilmente disponibles para medir los indicadores de calidad del agua que preocupan a los operadores. Los operadores deben utilizar una combinación de técnicas para evaluar el rendimiento del proceso, incluyendo observaciones visuales y pruebas periódicas de laboratorio para complementar los analizadores continuos de calidad del agua.

    Las observaciones visuales y pruebas de laboratorio del desempeño del proceso de coagulación-floculación deben realizarse de forma rutinaria. Las pruebas de laboratorio más comunes son turbidez, alcalinidad, pH, color, temperatura y demanda de cloro. La frecuencia de estas observaciones y pruebas depende de cuánto cambie o cambie la calidad del suministro de agua de origen. En las plantas de tratamiento donde el agua de origen se almacena en un gran lago o embalse aguas arriba, la calidad del agua es generalmente más estable o constante que el agua tomada directamente de ríos o arroyos.

    En el caso de desviaciones directas de un arroyo o río, las condiciones de calidad del agua variarán tanto estacionalmente como diariamente. En casos extremos, como durante periodos de escurrimiento pesado, se pueden esperar cambios horarios en la calidad del agua. La frecuencia apropiada para realizar ciertas pruebas puede ser tan frecuente como por hora, o tal vez una vez por turno de 8 horas.

    Las comprobaciones visuales del proceso de coagulación-floculación generalmente incluyen una observación de la turbulencia del agua en el canal de mezcla rápida, o cámara, y una observación cercana del tamaño y distribución del flóculo en las cuencas de floculación. La distribución desigual del flóculo podría ser un indicio de cortocircuito en la cuenca de floculación. Las partículas de flóculos que son demasiado pequeñas o demasiado grandes pueden no asentarse adecuadamente y podrían causar problemas durante la eliminación en los procesos de sedimentación y filtración. Estas observaciones se complementan frecuentemente con evaluaciones de laboratorio, las cuales son necesarias para proporcionar mejores datos.

    Las características de sedimentación de flóculos requieren una evaluación de laboratorio basada en métodos de prueba y experiencia usando pruebas de El ajuste de velocidad de los floculadores tiene en cuenta:

    • El volumen de flóculo que se va a formar, como si la turbidez del agua fuente es baja, un flóculo pequeño de punta puede ser el más adecuado para su eliminación en los filtros en filtración directa. Las velocidades más bajas del floculador son apropiadas en este caso. Por otro lado, el agua fuente de alta turbidez generalmente requiere una velocidad casi máxima del floculador para producir un flóculo fácilmente sedimentable.
    • Las observaciones visuales de cortocircuitos pueden indicar que la intensidad de mezcla del floculador no es suficiente, mientras que la ruptura de flóculos es una indicación de que la turbulencia de mezcla es demasiado alta para el tipo de flóculo formado.
    • La temperatura del agua afecta la velocidad de las reacciones químicas. Estas reacciones disminuyen con la temperatura de manera que aumentar la velocidad del floculador para dar cuenta de temperaturas más bajas del agua debido a que se requiere mayor turbulencia de mezcla.

    Estos conceptos no se miden fácilmente. Se necesita experiencia y juicio. Una de las limitaciones reales en el control de procesos es la dependencia excesiva del valor de turbidez establecido. La turbidez da una medición indirecta de la concentración de sólidos suspendidos, no describe el tamaño de partícula, densidad, volumen, o la capacidad de un filtro en particular para manejar el agua que se le aplica.

    Con base en una evaluación general del rendimiento del proceso, el operador puede necesitar realizar cambios menores en las dosis de alimentación química o ajustar la velocidad del mezclador flash o floculadores. Estos procesos son acciones normales asociadas a cambios menores en la calidad del agua fuente como turbidez o fluctuaciones de temperatura.

    Los mezcladores flash son generalmente menos sensibles a los ajustes de velocidad que los floculadores porque su propósito principal es dispersar los químicos rápidamente en el agua que se está tratando. Esta reacción es casi instantánea.

    Los equipos de proceso, como los alimentadores químicos, deben revisarse regularmente para asegurarse de que están alimentando con precisión la cantidad deseada de producto químico.

    El operador debe realizar rutinariamente una inspección visual de las instalaciones físicas generales de coagulación-floculación. Esta inspección es parte de las buenas prácticas de limpieza. Las hojas, ramitas y otros desechos pueden acumularse fácilmente en canales de afluencia o en cuencas de floculación. Si se ignora, este material puede entrar en otros procesos donde puede enfurecer medidores, monitores de calidad del agua, bombas u otros equipos mecánicos. En algunos casos, los problemas de sabor y olor pueden desarrollarse a partir de microorganismos que pueden crecer en escombros y sedimentos que se acumulan en las instalaciones de las plantas.

    Tiempos de Detención

    Para calcular los tiempos de detención esperados en la cámara de mezcla flash, canal de distribución y cuencas de floculación, utilice las dimensiones de la cuenca o tubería para calcular el volumen en galones y dividir este volumen en galones por el flujo. El cálculo será en las unidades de tiempo que se utilicen para el flujo. Estos tiempos son importantes a la hora de determinar la dosis química óptima para el agua que se está tratando mediante pruebas de jarra. Además, estos tiempos son necesarios para que ocurran las reacciones químicas deseadas.

    Fórmulas

    • Para calcular el volumen (V) de un tanque o cuenca rectangular en pies cúbicos:
      • V, ft 3 = Largo, ft x Ancho, ft x Profundidad, ft
    • Para calcular el volumen de un tanque circular o clarificador en pies cúbicos:
      • V, ft 3 = π/4 x Diámetro 2, ft 2 x Profundidad, ft; el término π/4 es igual a 0.785
    • Frecuentemente, el volumen es de galones, en lugar de pies cúbicos:
      • V, gal = V, ft 3 x 7.48 gal/ft 3
    • Para calcular el tiempo de detención (t) de cualquier cámara, tanque, cuenca o clarificador:
      • t, min. = (V, gal)/(caudal, gpd) x (d)/(24h) x (h)/(60 min) o...
      • t, h = V, gal/caudal, gal/d x d/24 h

    Fórmulas

    Para determinar la velocidad o flujo de alimentación de productos químicos desde un alimentador químico, se debe conocer la cantidad o volumen alimentado durante un período de tiempo conocido. El flujo de un alimentador de productos químicos se puede calcular conociendo el volumen bombeado desde un tanque de almacenamiento de químicos y el período de tiempo.

    • Flujo, GPM = (Volumen Bombeado, gal)/(Tiempo de Bombeo, min) o...
    • Flujo, GPD = (Volumen Bombeado, gal) (24 horas/día)/(Tiempo de Bombeo, hora)

    Las velocidades de alimentación del polímero líquido a menudo se miden en libras por día. Para calcular esta velocidad de alimentación, se debe conocer la resistencia de la solución de polímero como porcentaje o como miligramos por litro, la gravedad específica de la solución, el volumen bombeado y el período de tiempo.

    • Alimentación de Polímero, lb/día = (Concentración de Polímero, mg/L) (Vol Bombeado, mL) (60 min/hr) (24 hr/día)/(Tiempo Bombeado, min) (1,000 ml/L) (454 g/lb)

    Para determinar la alimentación real de un alimentador de productos químicos secos, el operador debe conocer las libras de producto químico alimentado y el período de tiempo.

    • Alimentación Química, lb/día = (Alimentación Química, lb) (60 min/hr) (24 hr/día)/(Tiempo, min)

    Los tiempos de detención se calculan dividiendo el volumen en galones por el flujo en galones por día. Esto produce el tiempo de detención en días. Multiplique por 24 horas diarias para obtener el tiempo de detención en horas. Para convertir el tiempo de detención de horas a minutos, multiplique por 60 minutos por hora. Para convertir el tiempo de detención de horas a minutos, múltiples por 60 minutos por hora y minutos a segundos múltiples por 60 segundos por minuto. Muchos operadores preparan curvas de flujo versus tiempo de detención para las cuencas en sus plantas. Estas curvas permiten una fácil selección de los tiempos de agitación al realizar pruebas de tarro.

    Prueba de Tarro

    El propósito de las pruebas de frascos es que los operadores observen a pequeña escala cómo los cambios en los productos químicos, las dosis químicas, las dosis, los tiempos de mezcla y otros parámetros afectan el rendimiento de la planta. La prueba del frasco consiste en recolectar una muestra a analizar, agregar el coagulante u otro químico con mezcla rápida, seguido de floculación de mezcla lenta, y luego sedimentar con la mezcladora apagada. Después de la sedimentación, se toma una muestra del sobrenadante, el agua clara en la parte superior, para determinar parámetros de calidad del agua como pH, turbidez y alcalinidad. Debido a que la idea es probar variaciones, particularmente, en productos químicos o dosis, generalmente se ejecutan múltiples frascos en paralelo.

    El objetivo es simular la planta a gran escala; sin embargo, es casi imposible duplicar exactamente en un experimento de laboratorio las condiciones de flujo continuo que están ocurriendo en la planta de tratamiento. Sin embargo, el objetivo es que los resultados de la prueba del frasco reflejen con precisión cómo responderá la planta a los productos químicos que se están probando. En el procedimiento de prueba de jarras, el tiempo de mezcla debe ser el mismo tiempo que el tiempo de detención hidráulica en las cuencas de floculación de la planta. Por otro lado, el tiempo de sedimentación no debe ser el mismo que en la planta porque las partículas se están asentando solo unas pocas pulgadas en el frasco y muchos pies en la planta. Elija un tiempo de sedimentación en el que la turbidez del frasco sea aproximadamente la misma que el efluente del tanque de sedimentación. De igual manera, las rotaciones por minuto establecidas en la mezcladora de laboratorio no deben ser las mismas que esas configuraciones en la planta. La intensidad de la mezcla debe ser la misma en cada caso; sin embargo, la intensidad de mezcla depende de la cantidad de potencia de mezcla entregada al agua por unidad de volumen. Diferentes tipos de mezcladores tienen diferentes relaciones entre la velocidad de mezcla y la potencia entregada al agua. La relación para el mezclador de prueba de tarro es diferente de la mezcladora de plantas, por lo que el tiempo de mezcla también será diferente. Ajustar la velocidad del mezclador de laboratorio hasta que los resultados de la prueba del frasco se aproximen al rendimiento Finalmente, debido a que la temperatura puede afectar la formación de flóculos, las pruebas en frascos deben realizarse aproximadamente a la misma temperatura que la temperatura del agua de la planta. Si este proceso es inconveniente de hacer regularmente, entonces intente hacer un experimento de una sola vez en el que las mismas pruebas de tarro se repitan a diferentes temperaturas para tener una idea de cuán grande es el impacto que tiene la variable de temperatura en los resultados de las pruebas.

    Comprobación del rendimiento de la planta frente a pruebas de tarro

    Es aconsejable verificar la efectividad de los cambios en el proceso con base en los resultados de las pruebas de tarro. Un protocolo de proceso que permite a un operador verificar la efectividad de los resultados de las pruebas de tarro se lleva a cabo de la siguiente manera:

    1. Cuando los alimentadores de coagulantes están funcionando correctamente, recoja una muestra de agua bien mezclada del efluente de la cámara de mezcla instantánea para ajustar finamente el rendimiento del proceso. Lleve la muestra al laboratorio y realice otra prueba en frasco. Primero, pruebe la dosis química para determinar si la dosis es demasiado alta o demasiado baja.
    2. Llene dos frascos con la muestra de mezcla flash. El segundo frasco es un cheque en el primero en caso de que la muestra no sea representativa. Debido a que los químicos ya se han mezclado en el agua de la muestra, comenzará a formarse flóculos. Asegúrese de que la muestra permanezca mezclada mientras vierte los volúmenes en los seis frascos para probar los frascos.
    3. Mezclar las muestras a la velocidad y tiempo utilizados en la prueba original.
    4. Detén los agitadores. Permita que el flóculo se asiente por 30 minutos o el tiempo utilizado en la prueba original. Cuando se detienen los agitadores, inmediatamente se recoge una muestra del efluente de la cuenca de floculación. Llena un frasco experimental para compararlo con otros frascos.
    5. En todos los frascos, observe qué tan rápido se asienta el flóculo, la apariencia del flóculo y la turbidez del agua sedimentada sobre el flóculo. Deberían ser similares.
    6. Evalúe los resultados de la prueba del frasco y realice los ajustes adicionales del proceso según corresponda

    Evaluación del desempeño de la planta

    Una de las mejores formas de evaluar el desempeño del proceso de coagulación-floculación es observar el proceso en la planta. Durante el paseo por la planta de tratamiento, el operador debe tomar algunos vasos de precipitados de plástico transparente. Obtener un poco de agua de cada etapa del proceso de tratamiento. Sostenga la muestra hasta una luz y observe la claridad del agua entre el flóculo y estudie la forma y el tamaño del flóculo. Estudiar el desarrollo del flóculo de una cámara de floculación a la siguiente y dentro de la cuenca de sedimentación.

    1. Observe el flóculo al entrar en las cuencas de floculación. El flóculo debe ser pequeño y estar bien disperso a lo largo del flujo. Si no, la mezcladora flash puede no estar proporcionando una mezcla efectiva, o la dosis química o la velocidad de alimentación pueden ser demasiado bajas.
    2. Un flóculo pequeño puede ser una indicación de que la dosis de coagulante químico es demasiado baja. Un copo de palomitas de maíz es una apariencia deseable de flóculos. Si el agua tiene un aspecto lechoso o un tinte azulado, la dosis probablemente sea demasiado alta.
    3. A medida que se mueve por las cuencas de floculación, el tamaño del flóculo debería ir aumentando. Si el tamaño del flóculo aumenta y luego comienza a romperse, la intensidad de mezcla de los floculadores aguas abajo puede ser demasiado alta. Intente reducir la velocidad de los floculadores, o aumentar la dosis de polímero.
    4. Busque el flóculo que se asienta en la cuenca de sedimentación. Si se observa mucho flóculo fluyendo sobre los vertederos de lavado, el flóculo es demasiado ligero para asentarse durante el tiempo de detención producido por el caudal. Al aumentar la dosis de coagulante químico o agregar un adyuvante coagulante tal como un polímero, se puede producir un flóculo más pesado y más grande. La aparición de partículas finas de flóculos que se lavan sobre los vertederos del efluente podría ser una indicación de demasiado coagulante y la dosis debería reducirse. Independientemente del problema, realice solo un cambio a la vez y evalúe los resultados.
    5. Lleve algunos vasos de precipitados con muestras de varios lugares de regreso al laboratorio, déjelos reposar un rato y luego observe la sedimentación de los flóculos.
    6. Evaluar el rendimiento del filtro.

    Cálculo de la cantidad de producto químico requerido

    Al calcular la cantidad de un químico que se debe agregar al agua para su tratamiento, el operador debe conocer el flujo en galones por día y millones de galones por día. Luego, usando la dosis determinada a través de pruebas en frascos, se pueden calcular las libras de químico por día.

    • Lbs por día, producto químico = Caudal, MGD x dosificación, prueba de tarro mg/L x 8.34 lbs/día

    Alimentación Química

    La velocidad de alimentación química entregada por los alimentadores químicos debe verificarse regularmente. Las pruebas en frascos mostrarán las mejores dosis de productos químicos en mg/L. Para verificar la velocidad de alimentación entregada por un alimentador químico, mida el volumen (en galones para un alimentador de químicos líquidos) o el peso (en libras de un alimentador de productos químicos secos) entregado durante un período de 24 horas. El flujo durante este periodo de tiempo también necesita ser conocido y se registra en galones por día o millones de galones por día. En este cálculo, el operador debe conocer el caudal en millones de galones por día y la cantidad total de alimento químico en libras.

    • Químico usado, lbs por día = Caudal, MGD x dosificación química, mg/L x 8.34 lbs por galón
    • Químico, lbs/día = (Caudal, MGD) (dosificación química, mg/L) (8.34 lbs/gal)
    • Dosis química, mg/L = (Químico, lbs/día)/(Caudal, MGD) (8.34 lbs/gal)

    Preparación de Soluciones Químicas

    Los polímeros se utilizan frecuentemente como coadyuvantes coagulantes. Los polímeros a menudo se suministran como productos químicos secos, y los operadores generalmente necesitan una concentración de solución específica (mg/L o porcentaje de solución). La concentración de la solución depende del tipo de polímero y del peso molecular del polímero. Cuanto mayor sea el peso molecular del polímero, más difícil es mezclar el polímero con agua de dilución y alimentar la solución resultante al agua que se está tratando; en pesos moleculares más altos, el problema es que la solución se vuelve muy viscosa. Por lo tanto, los polímeros secos aniónicos y no iónicos utilizados como adyuvantes coagulantes se preparan como soluciones muy diluidas. Los polímeros catiónicos en forma seca se pueden preparar a mayores concentraciones de solución debido a que sus pesos moleculares son pequeños.

    Los polímeros de alto peso molecular son difíciles de preparar. Para ser efectivas, las soluciones poliméricas deben ser las mismas en todas partes (homogéneas). Deben ser lo suficientemente delgados como para ser medidos con precisión y bombeados a la cámara de mezcla flash.

    Al mezclar un polímero seco con agua, tamizar o extender el polímero uniformemente sobre la superficie del agua en la cámara de mezcla. El polímero debe ser aspirado uniformemente en el orificio (vórtice) del agua agitada. Este proceso asegurará que cada partícula de polímero se fije individualmente. Este proceso también asegurará una dispersión uniforme y evitará la formación de bolas grandes y pegajosas de polímero que tienen polímero seco en el medio.

    Las velocidades excesivas de mezcla, el tiempo de mezcla y la acumulación de calor pueden descomponer la cadena del polímero y reducir su efectividad.

    Las altas concentraciones de polímero dan como resultado soluciones muy gruesas y pegajosas. Prepare y use concentraciones de polímeros que puedan medirse y medirse fácilmente y bombearse con precisión al mezclador flash.

    La adición de polímero seco al agua debe hacerse en un sistema cerrado o debajo de un colector de polvo eficiente. Los polvos de polímero en pisos y pasillos se vuelven extremadamente resbaladizos cuando están mojados y son muy difíciles de eliminar. En aras de la seguridad, mantenga los polímeros fuera del piso. Use un material inerte y absorbente, como arena o tierra, para limpiar los derrames.

    Al mezclar polímeros secos o líquidos, siga las instrucciones del proveedor de polímeros. Las soluciones de polímero generalmente se preparan en lotes o como una mezcla por lotes. A menudo se almacenan después de mezclar en un tanque de día o en un tanque de envejecimiento para dar tiempo a que todo el polvo se disuelva o la solución se mezcle completamente.

    Para preparar una solución específica de porcentaje de polímero, use esta fórmula:

    • Polímero,% = (Polímero Seco, lbs x 100%)/(Polímero Seco, lbs + Agua, lbs)
    • Polímero Seco, lbs = ((Agua, lbs x 100%)/(Polímero,%)) - 1.0
    • Agua, lbs = ((Polímero Seco, lbs x 100%)/(Polímero,%)) - Polímero Seco, lbs
    • Agua, gal = Agua, lbs x gal/8.34 lb

    Cuando se trabaja con polímeros líquidos, generalmente el proveedor proporciona el porcentaje de polímero en el polímero líquido. El problema es determinar qué cantidad del polímero del proveedor debe mezclarse con agua para producir un tanque o barril de coagulante con un polímero diluido o por ciento menor.

    • Polímero P x Polímero V = Solución P x Solución V

    Donde:

    • P polímero = Porcentaje de polímero proporcionado por el proveedor
    • V polímero = Volumen del polímero del proveedor
    • P solución = Porcentaje de polímero necesario
    • V solución = Volumen del polímero después de agregar agua a la solución del proveedor
    • P solución = (P polímero x V polímero) /V solución o...
      • V solución = (polímero P x polímero V) /solución P

    Preguntas de revisión

    1. Calcule la tasa de dosificación de alimentación aplicada si se tratan 3 millones de galones de agua con 100 libras de gas cloro.
    2. ¿Cuál es el caudal en galones por minuto si el flujo diario total es de 2.4 millones de galones/día?
    3. ¿Cuál es la tasa de dosificación aplicada para una planta de tratamiento de agua con un flujo de 4.1 millones de galones por día en libras por día si la dosis de cloro es de 3.8 mg/L?

    Preguntas de prueba

    1. ¿Cuál de las siguientes no afecta la velocidad de los floculadores en el proceso de coagulación/floculación?
      1. Volumen de flóculo a formar
      2. Observaciones visuales de cortocircuitos
      3. Temperatura del agua
      4. Demanda de cloro
    2. La consideración más importante en el control del proceso de coagulación-floculación es _________.
      1. Selección del tipo y cantidad adecuados de sustancias químicas coagulantes
      2. El caudal
      3. Temperatura del agua
      4. Demanda de cloro
    3. El término ________ describe el efecto producido cuando ciertos químicos se agregan al agua cruda que contiene partículas de sedimentación lenta o no sedimentables.
      1. floculación
      2. coagulación
      3. filtración
      4. desinfección
    4. _________ es una reacción física y química que se produce entre la alcalinidad del agua y el químico agregado al agua, lo que resulta en la formación de flóculos insolubles.
      1. floculación
      2. coagulación
      3. filtración
      4. desinfección
    5. _________ es un proceso lento de agitación que provoca la acumulación de pequeñas partículas coaguladas en partículas más grandes y sedimentables.
      1. floculación
      2. coagulación
      3. filtración
      4. desinfección
    6. Calcular la cantidad de un químico en libras por día que se debe agregar al agua para su tratamiento, cuando el flujo es de 830,000 galones por día y la dosis determinada a través de la prueba de tarro es de 11 mg/L de alumbre.

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