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Laboratorio de Saneamiento, No 1, septiembre 2017

PRUEBA DE JARRA Y TURBIDEZ.

F. Castillo1 , J. Gamarra Gamarra1 , P. Martinez Martinez 1 , F. Perez Perez 1 , B. Ramirez Ramirez 1 y R. Correa Correa2 1

Facultad de Ingeniería, Programa de Ingeniería Civil

2

Departamento de Saneamiento, Saneamiento, Universidad Universidad de de Cartagena, Cartagena, Cartagena Cartagena de Indias Indias (Colombia)

Resumen: Se realizó el ensayo de prueba de jarra a muestras de agua cruda proporcionada por el laboratorio, agregando un floculante a estas, permitiendo la extracción de material (partículas) suspendidas inicial, para luego determinar por medio de varios ensayos algunas de las características específicas de cada una de las muestras, como lo es la turbidez; una vez obtenido los resultados de estos ensayo que son los siguientes; se estima que con 0,46 mg/mL de concentración de floculante, las muestras cumplen con los valores máximos de turbidez según se establece en el artículo 2 de la resolución 2115 de 2007.

Palabras Claves: partícula, Coagulación, Turbidez, Floculante, agua. Abst Abstract ract: The jar test trial was performed on samples of raw water provided by the laboratory, adding a flocculant to these, allowing the extraction of initial suspended material (particles), and then determining by several trials some of the Specific characteristics of each sample, such as turbidity; After obtaining obtaining the results of these these tests that are the the following; It is estimated estimated that with 0.46 mg/ML of flocculant concentration, the specimens meet the maximum turbidity values as set out in article 2 of resolution 2115 of 2007.

K eyw ywords: ords: particle, Color, Turbidity, Turbidity, pH, water.

1. OBJETIVOS 





Comprobar el proceso de floculación causado por el alumbre, en una muestra de agua cruda. Determinar la Turbidez que presenta la muestra. Verificar que se cumplan las tolerancias especificadas resolución 2115 de 2007 para cada uno de las características antes mencionadas.

2. INTRODUCCION Para cumplir con la calidad tanto física como química establecida en la ley, en el tratamiento primario de aguas residuales y/o la potabilización potabilización de agua “cruda” se llevan a cabo procesos de coagulación, floculación y sedimentación. Mediante la aplicación de estos procesos se pretende eliminar los sólidos suspendidos. La Resolución 2115 de 2007, por medio de la cual se señalan características, instrumentos

Laboratorio de Saneamiento, No1, Septiembre 2017


básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano en Colombia, establece parámetros de calidad en cuanto a la acidez, la alcalinidad y la turbidez del agua tratada. Estos parámetros se tienen en cuenta al evaluar los datos obtenidos en la simulación hecha en laboratorio. La forma de simular este tratamiento fue la prueba de jarra (JAR TEST),en donde se realizó un arreglo de vasos precipitados, con determinada cantidad de agua cruda y una concentración diferente de material coagulante (Sulfato de alúmina) para cada uno. El objetivo principal es determinar la cantidad de coagulante óptima para clarificar, decolorar y desodorizar la muestra.

Figura 1. Prueba de Jarra. Fuente: (R - Chemical, 2017). La prueba de Jarras en una planta de tratamiento de agua potable.

Los resultados de la prueba tienen una gran aplicación en el diseño y operación real de las unidades de tratamiento, así como en la optimización de plantas existentes.

3. MARCO TEÓRICO

3.2. Turbidez

3.1. Prueba de Jarra

La turbidez es una expresión de la propiedad o efecto óptico causado por la dispersión o interferencia de los rayos luminosos que pasan a través de una muestra de agua, es decir, es la oposición que ofrece una sustancia al paso de la luz. Esta, es producida por partículas sólidas suspendidas en el agua, que varían en tamaño desde dispersiones coloidales hasta partículas gruesas. El grado de turbidez es una medida de la calidad del agua, un líquido esta turbio si contiene materia suspendida sin disolver.

Llamada también prueba de floculación (JAR TEST). Es la técnica más usada para determinación en laboratorio la dosis de coagulante más efectivo y económico para una intensidad y duración de mezclado particular en la potabilización del agua. En esta se trata de simular los procesos de coagulación, floculación y sedimentación a nivel de laboratorio. En este proceso influyen factores químicos e hidráulicos como:    

 

pH Temperatura Concentración de coagulante Secuencia de aplicación de sustancias químicas Grado de agitación Tiempo de sedimentación

La determinación de la turbidez se realiza con el Turbidimetro y es de gran importancia en aguas para consumo humano y una gran cantidad de industrias procesadoras de alimentos y bebidas. Los valores de turbidez sirven para determinar el grado de tratamiento requerido por una fuente de agua cruda, su filtrabilidad y, consecuentemente, la tasa de filtración más adecuada, la efectividad de los procesos de coagulación,

las

Para que el hierro o alumbre puedan actuar se necesita que la muestra a analizar este en un rango de pH entre 5,5 y 6,5 y una alcalinidad de 40 a 60 mg/L. 2



4. PROCEDIMIENTO

sedimentación y filtración, así como para determinar la potabilidad del agua.

Se tomaron 6 vasos de precipitación de uno a dos litros con un litro de agua cruda en cada uno de ellos. Se prepara una solución con 1 gramo de alumbre adicionando agua hasta completar 100 ml. La concentración de esta solución es 10 mg/mL. A cada uno de los vasos se le agrega una cantidad determinada de la solución anterior. 1,5 ml (15 mg), 2,0 mL (20 mg), 2,5 mL (25 mg), 3,0 mL (30 mg), 3,5 mL (35mg) y una muestra patrón la cual no se le adiciona la solución; se realiza simultáneamente y se toma el tiempo para los siguientes pasos:

3.3. Sulfato de Alúmina Conocido como Alumbre, es un coagulante metálico estándar usado en tratamientos de aguas. Produce un floculo pequeño y esponjoso por lo que no se usa en precipitación previa de aguas residuales por la alta carga contaminante del agua, que permite la clarificación de aguas y eliminación de DBO y fosfatos de aguas residuales. Tiene la ventaja de actuar como coagulante-floculante, pero tiene el inconveniente de ser muy sensible a un cambio de pH.

- Agitar a 100 r.p.m. durante 1 minuto (simula fase de mezcla rápida)

3.6. Resolución 2115

- Agitar a 40 r.p.m. durante 20 minutos (simula fase de floculación)

La resolución 2115 de 2007 es el documento por medio del cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuencias del sistema de control y vigilancia para la calidad del agua para consumo humano. Los análisis básicos establecidos en la resolución corresponden a los efectuados para la determinación de la Turbiedad, color aparente, pH, entre otros.

- Dejar en reposo durante 20 minutos (simula fase de sedimentación) Luego se hacen las observaciones respectivas sobre el aspecto de la muestra en cada uno de los vasos (aparición del primer floculo, calidad del tamaño del floculo, velocidad de sedimentación, etc.) y Se toman muestras de cada vaso para realizar determinaciones posteriores de turbidez.

El artículo 2 de esta resolución, establece los valores máximos aceptables para cada una de las características físicas para el agua de consumo humano. (Tabla 1)

Características físicas

E xpresadas como

Valor máximo aceptable

Turbiedad

Unidades Nefelometrías de Turbiedad (UNT)

2

Para la turbidez, se llena la caída del equipo TURBIQUANT con la muestra después de haberla agitado bien. Se coloca en el equipo que funciona bajo el efecto Tyndall. Se pone en funcionamiento el equipo hasta que la lectura sea estable. Cuando empieza a bajar la lectura se empieza a sedimentar el sólido en la muestra y se toma la lectura más alta. Se registra la cantidad en unidades nefelometrícas de turbidez.

Tabla 1. Características físicas. (Fuente: Resolución 2115 de 2007.)

3



5. ANÁLISIS DE RESULTADOS La concentración con que se preparó la solución de alumbré fue de 10 mg/mL. A partir de esta concentración y el volumen de la solución de Alumbre aplicada a cada muestra de un litro se conoció la cantidad (mg) de Alumbre agregado en cada caso, y por tanto, la concentración de Alumbre en las mismas (mg/mL) (Ver Tabla 2).

Muestra

Sol. Alumbre [mL]

Agua cruda 1 2 3 4 5

0,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50

Gráfico A. Concentración de alumbres [mg/mL] Vs. Turbidez [UNT].

Utilizando la curva de tendencia generada en la Gráfico A se espera obtener el punto óptimo de concentración de Alumbre. Sin embargo, no es de confiar al encontrar que: para la medición de turbidez su relación con la concentración de Alumbre no presenta un comportamiento normal, al medirse menor turbidez en la muestra cruda que en aquellas con aplicación de Alumbre. Pese a esto, de la observación de las gráficas la concentración de Alumbre que presenta mejor comportamiento se estima encontrarse por debajo de las concentraciones utilizadas. Que, como todas las demás concentraciones, cumple con los valores máximos de turbidez, según se establece en el artículo 2 de la resolución 2115 de 2007 (Ver Tabla 1).

ConcentraAlumbre ción [mg] [mg/mL] 0,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

0,000 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035

Tabla 2. Calculo de cantidades y concentraciones d e alumbre para cada muestra.

Además, en el laboratorio se midieron y recopilaron los valores de turbidez para las muestras de agua (Ver Tabla 3).

Muestra Agua Cruda

Sol. Alumbre (mL)

Turbidez (Promedio UNT)

1

1,5

2,747

2

2,0

2,295

3

2,5

2,930

4

3,0

3,097

5

3,5

4,337

6

0,0

1,720

6. CONCLUSIONES De acuerdo a los resultados obtenidos de con relación a la muestra de agua cruda en el laboratorio, se llegó a las siguientes conclusiones:

Tabla 3. Registros de los parámetros que califican las muestras de agua.

El valor optimo promedio de la turbidez se encuentra por debajo de 1,5 mg/mL de Alumbre, con un valor aproximado de 0,46 mg/mL de acuerdo con la línea de tendencia; siendo aceptable dado que dicho valor es menor que 2 NTU, siendo esta la cantidad

Al graficar la cuarta columna de la Tabla 2 contra cada una de las columnas de registro de los valores de parámetros en la Tabla 3, se podrá observar cómo varían estos parámetros en función de la concentración de alumbre. 4



máxima permitida por el ministerio de ambiente. De acuerdo con los límites permitidos por la resolución 2115 del 2007, la calidad del agua es apta para el consumo humano, por lo menos, con las tres características físicas evaluadas en el laboratorio.

7. BIBLIOGRAFÍA Arboleda, J. (2000). Teoría y practica de purificación del agua. Tercera edición. De los Angeles G, M. (2012). Determinación de las dosis optimas del coagulante sulfato de aluminio granulado tipo B en función de la turbiedad y el color para la potabilización del agua en la plata de tratamiento de Villa Santana. Pereira: Universidad Tecnológica de Pereira. Ministerio de Ambiente. (2007). resolución 2115 de 2007 . Bogota: Republica de Colombia. R - Chemical. (28 de Marzo de 2017). La Prueba de Jarras en una Planta de Tratamiento de Agua Potable. Obtenido de http://www.rchemical.com/la-prueba-de-jarras-enuna-planta-de-tratamiento-de-agua potable/ Universidad de Castilla-La Mancha. (28 de Marzo de 2017). Tema 5, Coagulación y Floculación. Obtenido de http://www3.uclm.es/profesorado/giq /contenido/dis_procesos/tema5.pdf.

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