Tratamiento de aguas y aguas residuales Tema 1: Generalidades del Tratamiento de aguas. Conferencia 1: Introducción. Composición, características físicas, químicas y microbiológicas de las aguas naturales. Tipos de tratamientos.

Objetivo: Describir según las propiedades químicas del agua y el uso de la misma los posibles tratamientos para el mejoramiento de su calidad. Habilidad a desarrollar: Interpretación de las propiedades para identificar posibles sistemas u operaciones de tratamiento.

PROPIEDADES FÍSICAS DEL AGUA Densidad del agua a 4 oC es de 0,9997 g/cm3 Temperatura de ebullición a la presión atmosférica es de 100 oC. Temperatura de solidificación a la presión atmosférica es de 0 oC. Calor específico (entre 14,5 a 15,5 oC) es de 4180 J / kg / o C. Calor de fusión del hielo es de 80 kcal/kg. Calor de vaporización 539 kcal/kg. Energía de formación molecular es de 58 000 cal/mol. La viscosidad del agua es de 1,007.10-2 Poise a 20 oC. Tensión superficial del agua a 18 oC es de 73 dyna/cm3. La conductividad eléctrica del agua es de 4,2.10-6 mho/m

algunas Sales inorgánicas SÓLIDOS TOTALES SÓLIDOS VOLÁTILES SÓLIDOS FIJOS PROPIEDADES QUIMICAS 103 -105 oC 550 oC Materia Orgánica + algunas Sales inorgánicas Sales inorgánicas

RETENIDOS PASAN 10 -3 mm SÓLIDOS TOTALES SÓLIDOS SUSPENDIDOS SÓLIDOS FILTRABLES 10 -3 mm RETENIDOS PASAN

Disminución del tamaño de partícula Incremento de la solubilidad Precipitan en cono Imhoff en 60 min 10 -3 mm 10 -6 mm Disminución del tamaño de partícula Incremento de la solubilidad

Alcalinidad Se entiende por alcalinidad del agua, su capacidad para neutralizar los ácidos minerales fuertes y viene dada por la presencia de aniones de ácidos débiles presentes: Hidroxilos (OH- ), carbonatos (CO32-) e hidrógeno-carbonatos (HCO3- ), ( HPO2-4), ( SiO2-3) y otros aniones de ácidos orgánicos.

Porcentajes de especies del equilibrio CO2, HCO3- , CO32- en dependencia del pH del agua Forma iónica (%) pH 4 5 6 7 8 9 10 11 CO2 99.7 97 76.7 24.99 3.22 0.32 0.02 HCO3- 0.3 3 23.3 74.98 96.7 95.84 71.43 20 CO32- 0.03 0.08 3.84 28.55 80

Acidez Se entiende por acidez de un agua su capacidad para neutralizar las bases minerales fuertes, o sea para donar protones .Normalmente la presencia de acidez en las aguas es debida a su contenido de dióxido de carbono disuelto. Algunas aguas subterráneas pueden presentar altos contenidos de acidez, esto puede estar dado por contaminación de residuales industriales

Dureza La dureza total del agua es igual a la suma de las concentraciones de los iones calcio y magnesio expresada tradicionalmente como carbonato de calcio (CaCO3 ) y otros iones bivalentes tales como el estroncio y el hierro II.

Clasificación de la dureza en dependencia de la asociación de los cationes Calcio y Magnesio Dureza carbonatada no es más que el calcio y el magnesio presentes en el agua asociados a carbonatos e hidrógeno-carbonatos. Dureza no carbonatada no es más que el calcio y el magnesio presentes en el agua asociados a los sulfatos, cloruros y nitratos. DT = Dc + Dnc

Diagramas de Barra de iones Muestra 1 Muestra 2 Incremento de la solubilidad

El CO2 libre, influye en el comportamiento del carbonato de calcio contenido en aguas. El CO2 de equilibrio es la cantidad de CO2 que debe estar presente para mantener en solución al bicarbonato que se encuentra en dicha agua. Si existe CO2 en exceso, éste ataca al CaCO3 para aumentar la concentración del bicarbonato y mantener el equilibrio; por otro lado, si hay deficiencia de CO2, el CaCO3 se precipita para disminuir la concentración de bicarbonato, aumentando así el CO2 y restableciendo el equilibrio.

Si el CO2 libre es mayor que el CO2 de equilibrio, existe exceso de CO2, por lo que se considera que el agua es agresiva. Si el CO2 libre es igual al de equilibrio, el agua está en equilibrio. Cuando el CO2 libre es menor que el de equilibrio, existe deficiencia en el CO2 de equilibrio, y se dice que el agua es incrustante.

Índice de Langelier (LSI) LSI = pHA - pHS Donde: pHA = pH actual del agua pHS = pH de saturación o pH al cual se logra el equilibrio calcio carbónico del agua Si LSI = 0, agua en equilibrio químico Si LSI< 0, agua con tendencia a ser corrosiva Si LSI> 0, agua con tendencia incrustante

TIPOS DE TRATAMIENTO PRIMARIOS. Acondicionamiento y protección de sistemas de bombeo. SECUNDARIOS. Purifican el agua hasta potabilidad TERCIARIOS. Tratamientos específicos con elevados niveles de purificación.

SECUNDARIOS Incremento de los niveles de remoción PRIMARIOS SECUNDARIOS TERCIARIOS Incremento de los niveles de remoción Incremento de la complejidad de las operaciones Incremento de costos de adquisición y operación