UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA AMBIENTAL
INFORME DE LABORATORIO Ensayo de Test de Jarras ”
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PRESENTADO POR: Aranda Saboya Gloria Sol Jùlon Rodríguez Cinthia Mishel Pinchi Greenwich Xiome Pérez Ruiz Wendy Tatiana Pérez Vásquez Sara Ruth Vargas Neyra Albertina Vargas Ramírez Jhajaira Roxana PROFESOR RESPONSABLE: ▪
Blgo. Mblgo. Jave Concepción, HENRY GIOVANI
TARAPOTO – PERÚ 2 017
INDICE
........................................................................................................................... ........................................................................... ...........3 INTRODUCCION ........................................................... ........................................................................................................................ ..................................................................................... .....................4 CAPITULO I ........................................................ .................................................................................................. ...........................................4 4 1.1. Planteamiento del Problema. ....................................................... .................................................................................................................... ........................................................................... ...........4 4 1.2. Objetivos. .................................................... ......................................................................................................................... ..................................................................4 1.3. Justificación. ......................................................... ............................................................................................................... .....................................................5 CAPITULO II MARCO TEORICO .......................................................... .................................................................................................................... ................................................................5 2.1. COAGULACION: ...................................................... ................................................................................................................... .....................................................5 2.2. SEDIMENTACION: .............................................................. ..................................................................................................................... ................................................................5 2.3. FLOCULACION: ....................................................... .................................................................................................................. .....................................................5 5 2.4. TEST DE JARRAS: ............................................................. ........................................................................................ .................................6 6 2.5. COAGULANTES Y FLOCULANTES: ....................................................... ................................................................................................. ...........................................6 2.6. COAGULANTES METALICOS: ...................................................... .................................................................................................. ...........................................6 6 2.7. CLASES DE FLOCULANTES: ....................................................... ................................................................................................ ...........................................7 7 CAPITULO III MATERIALES Y METODOS ..................................................... ......................................................................................................................... ..................................................................7 3.1. MATERIALES ......................................................... ................................................................................................................. .....................................................8 8 3.2. PROCEDIMIENTOS ............................................................ ...................................................................................................................... .........................................................................12 .........12 3.3. COSTOS ...................................................... ...................................................................................................................12 .............................................................12 3.3.1. Grupo1 Arcilla ...................................................... .................................................................................................................13 ...................................................13 CAPITULO IV RESULTADOS .............................................................. .................................................................................................13 .........................................13 4.1. Presentación de Resultados ........................................................ 4.2. Discusión..............................................................................................................................15 ........................................................................................................................15 ...............................................................15 4.3. Conclusiones ......................................................... ................................................................................................................16 ...................................................16 4.4. Recomendaciones ............................................................. REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA ....................................................... ..........................................................................................................20 ...................................................20
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INTRODUCCION El Test de Jarras es un procedimiento que se utiliza en los laboratorios para determinar las condiciones de operación óptimas generalmente para el tratamiento de aguas, la prueba de jarras permite ajustar el PH, hacer variaciones en la dosis de las diferentes sustancias químicas que se añaden a la muestra, alternar velocidades de mezclado. El Test de jarra simula el proceso de coagulación floculación floculación que se utiliza para eliminar las partículas en disoluciones disoluciones que pueden producir turbidez, olor o cambio de color del efluente. La coagulación química y la dosificación apropiada de reactivos debe ser seleccionada por la simulación del paso de aclaración de un laboratorio a escala un arreglo simple de vasos precipitado y permite comparar varias combinaciones químicas las cuales todas están sujetas a condiciones hidráulicas iguales. (salasar, 2012) La presente práctica tiene por objetivo determinar las dosis óptimas de coagulantes y floculantes a utilizar para la remoción del agua del rio mayo mediante el test de jarras.
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CAPITULO I 1.1. Planteamiento del Problema. Debido a la deficiencia en tratamientos tratamient os de aguas para consumo humano y a la contaminación contaminació n ambiental y antropogenica antropogeni ca en la fuentes de agua ( el rio mayo ) presenta alta turbidez se vio necesario necesario realizar realizar el ensayo de test de jarras utilizando los los coagulantes Sulfato de Aluminio y Cloruro Férrico con floculantes Acrilamida, arcilla, Alverja, chuño.
1.2. Objetivos. General
Determinar el tipo de coagulantes y floculante más eficaces para el análisis del agua del rio mayo.
Específicos
Realizar ensayo a escala de laboratorio con coagulante sulfato de aluminio Al2(SO4)3 y floculantes Acrilamida y Arcilla, y coagulante sulfato Férrico FeSO4 con floculantes Alverja y Chuño.
Determinar la dosis de coagulante para el proceso de coagulación y la eliminación de turbiedad.
Determinar Determina r Remoción de la Turbiedad y el pH de las Muestras
Determinar la factibilidad económica y porcentaje de tratabilidad óptima.
1.3. Justificación. En la actualidad, el agua es uno de los recursos más importantes para el uso y beneficio de las especies existentes existentes en el planeta tierra; para que el agua sea apta para el consumo humano debe seguir un proceso adecuado el mismo que debe ser controlado de inicio a fin con la debida inspección de los parámetros que cumplan con la normativa, una calidad en consumo humano no aceptable puede provocar diferentes enfermedades. Debido a esta necesidad necesidad de perfeccionar perfeccionar o mejorar mejorar parámetros parámetros físico-químicos como el la turbiedad del agua proveniente del rio utilizando coagulantes más empleados y floculantes orgánicos e inorgánicos este proceso tiene la función de la remover material coloidal, sustancias orgánicas e impurezas en solución de todo tipo de aguas; cuya función principal de los coagulantes y floculantes es suministrar iones capaces de neutralizar efectivamente las cargas 4
eléctricas de la mayor parte del material coloidal existente en el agua y así provocar su sedimentación. sedimentación. (Cohaila, Arrieta, Arrieta, & Franco, 2017.) Razón por la cual se pretende en este trabajo la determinación de tipos y dosis de coagulantes y floculantes floculante s óptimos, cuya realización también se busca una alternativa económica visible y viable en bajo costo y en de menor cantidad de concentración, con el propósito de lograr la máxima remoción de impurezas en el agua provenientes del rio Mayo, distrito de Cuñumbuque basándose en los ensayos a realizarse en el equipo del test de jarras . CAPITULO II MARCO TEORICO 2.1. COAGULACION: El término coagulación se deriva del latín coagulare, que quiere decir cuajar o en otras palabras, pasar del estado líquido al sólido. Este término se utiliza para referirnos a multitud de procesos donde un líquido pasa al estado sólido. (A., José L. Méndez, 2011). 2.2. SEDIMENTACION: La Sedimentación Es una operación unitaria que consiste en la caída de una partícula en el seno de un fluido por efecto de fuerzas exteriores actuantes sobre la misma, como la fuerza de la gravedad, fuerza electromotriz electromotriz o la fuerza centrífuga. Es decir una separación de partículas insolubles de líquidos. (Farrás, 2005). 2.3. FLOCULACION: La floculación consiste en la aglomeración, mediante la agitación moderada del agua, de las partículas que se desestabilizaron durante la coagulación, formando otras de mayor tamaño y peso específico – flóculos (Osorno, 2009). 2.4. TEST DE JARRAS: La prueba de jarras es un procedimiento común de laboratorio para determinar las condiciones óptimas de funcionamiento para el agua o el tratamiento de aguas residuales. Este método permite realizar ajustes en el pH, las variaciones en la dosis de coagulante o polímero, alternando velocidades de mezclado, o la prueba de coagulante o diferentes tipos de polímeros, a pequeña escala con el fin de predecir el funcionamiento funcionamiento de una operación a gran escala de tratamiento. (Aguas, 2005).
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2.5.COAGULANTES 2.5.COAGULANTES Y FLOCULANTES: Estos son productos químicos que al ser añadidos al agua, producen una reacción química con los componentes químicos del agua, en especial con su alcalinidad, formando un precipitado voluminoso y muy adsorbente. El proceso más clásico para la desestabilización de coloides se basa en uso de coagulantes, los cuales puede clasificarse en dos grupos:
2.6.COAGULANTES 2.6.COAGULANTES METALICOS: Sales de Aluminio: Estas se forman un floc ligeramente pesado. Las más conocidas son: El Sulfato de Aluminio,
Al2(SO3), sulfato de aluminio amoniacal sulfato de sodio. El Sulfato de Aluminio o alumbre es el más utilizado en las plantas de tratamientos de agua potable, debido a su fácil manejo y bajo costo, se lo utiliza solido o líquido, “es un polvo de color
marfil, ordinariamente hidratado, que con el almacenaje suele convertirse en terrones relativamente hidratado, que con el homenjado 14H2O, que en la práctica se le denomina como Alumbre; el Sulfato de Aluminio Amoniacal y el Aluminato Sódico. El primero es el que se usa con mayor frecuencia dado su bajo costo y manejo relativamente sencillo.
2.7.CLASES 2.7.CLASES DE FLOCULANTES:
ACRILAMIDA La Acrilamida es un intermediario químico usado en la síntesis de poliacrilamidas. Este monómero, también conocido como etilcarboxamida, vinilamida o 2-propanamida, se presenta en forma de cristales blancos. Su peso molecular es de 71,09 y su número de registro CAS es 79-0601. Es soluble en agua, etanol, metanol, dimetileter y acetona e insoluble en heptano y benceno. (Marcos, 2006).
ARCILLA En general, el término arcilla se aplica a un material natural, terroso, de tamaño de grano fino y que muestra plasticidad cuando es mezclado con una cierta proporción de agua. Su composición química está caracterizada por la presencia de Si, Al y H2O, junto a cantidades variables de Mg, Mn, Fe, Ca, Na y K, principalmente. principalmente. (Carlos, 2002) 6
CAPITULO III MATERIALES Y METODOS
3.1. MATERIALES a) En Campo:
Balde de 20 litros
b) .En el Laboratorio:
Envase de 250ml
Vaso Precipitado de 1000ml
Vaso Precipitado de 50 ml
Pipeta
Bureta
Agitador
Agua destilada
Sulfato de aluminio Al2(SO4)3
Sulfato Ferroso FeSO4
Acrilamida
Arcilla
Alberga
Almidón
c) Equipos
Test de jarras.
Balanza analítica.
Calculadora.
Papel aluminio
Gradilla
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3.2. PROCEDIMIENTOS 3.2.1. Grupo 1 COAGULANTE: SULFATO DE ALUMINIO (cc) ALUMINIO (cc) 2,5 ml de Al2 (SO4)3 X
200 ml 800 ml X = 10 ml Agua D.
COAGULANTE: SULFATO DE ALUMINIO (g) 5g
100 ml
X
20 ml X = 0.1 g Al2 (SO4)3
Floculante: Arcilla Concentración: Concentración: (1) cc= 1g / L
Floculante: Arcilla Concentración: Concentración: (2) cc= 2g / L 2 g = 1000 ml X = 5ml
1g = 1000 ml X = 5ml X=
5 1
X=
5 2
1000
1000
g = 5mg X= 0.005 g =
g = 10 mg X= 0.01 g =
8
3.2.2. Grupo 2
COAGULANTE: SULFATO COAGULANTE: SULFATO DE ALUMINIO (cc) 1.8 ml de Al2 (SO4)3
200 ml 800 ml
X
X = 7.2 ml de Agua D.
7.2 ml
14.4 ml de Agua Destilada = 16 ml de Agua Destilada
7.2 ml COAGULANTE: SULFATO DE ALUMINIO (g) 5g
200 ml
X
16 ml
X = 0.08 g de Al 2 (SO4)3
FLOCULANTE INORGANICO: ACRILAMIDA CC = CC = [ 0.5 g – 1.0 g ]
0.7 g
V = [ 2 ml – 5 ml ]
3 ml 5 ml
0.7 g X
8 ml de Agua Destilada = 10 ml de Agua Destilada
1000 ml 10 ml
X = 0.007 g de Acrilamida
C = 7.2 ml V = 3 ml, cc = 0.7 g 0.7 g X
1000
3 ml
g = 2 mg X = 0.002 g =
C = 7.2 ml V = 5 ml, cc = 0.7 g 0.7 g X
1000 ml 5 ml
X = 0.003 g = 3mg
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3.2.3.
Grupo 3
COAGULANTE: CLORURO FÉRRICO (cc) 2.4 ml de FeCl3
200ml
X
800 ml X= 9.6 ml Agua D.
Floculante: Arveja Concentración: (1) cc= 1g / L
Floculante: Arveja Concentración: Concentración: (2) cc= 2g / L
1g = 1000 ml X = 5ml
2g = 1000 ml X = 5ml
X=
5 1
X=
1000
5 2 1000
g = 10 mg X= 0.01 g =
g = 5mg X= 0.005 g = Floculante: Arveja Concentración: (2) cc= 2g / L 2g = 1000 ml X = 5ml X=
5 2 1000
g = 10 mg X= 0.01 g =
10
3.2.4. Grupo 4 COAGULANTE: CLORURO FERRICO (cc) 1.9 ml de Al 2(SO4)3
200 ml 800 ml
X
7.6 ml
X = 7.6 ml de Agua D.
7.6 ml
15.2 ml de Agua Destilada = 15 ml de Agua Destilada
COAGULANTE: CLORURO FERRICO (g) 2g
1000 ml
X
15 ml X = 0.03 g de Cloruro Férrico
Floculante: Almidón de Yuca Concentración: (1)
Floculante: Almidón de Yuca Concentración: (2)
cc = 2 g/L
cc = 2 g/L ml
1 g ___ 1000 ml X ___ 4 ml X = 0.004 g = 4 mg
2 g _____1000 ml X _____ 8 ml X = 0.016 g = 16 mg
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3.3. COSTOS 3.3.1. Grupo1 Arcilla Coagulantes: sulfato de aluminio- Al 2 (SO4) 3 Costo: 10 soles/kg Floculante: Floculante: Arcilla Costo: 2 soles/kg Concentración del coagulante y floculante en 800ml Caudal de la alícuota Coagulante 800 ml
0.1 g
Costo a escala de laboratorio Caudal de la alícuota Coagulante 800 ml
1m3
Floculante 0.001 céntimos 0.002 céntimos
0.1 céntimos
Costo a 1m3 caudal
Floculante 0.005 g 0.01 g
Coagulante
Floculante 1.25 céntimos 2.5 céntimos
125 céntimos=1.25 soles
3.3.2. Grupo 2 Acrilamida Coagulante: Sulfato de Aluminio Costo: S/. 10 Floculante: Acrilamida Costo: S/.920 Concentraciones del Coagulante y Floculante Caudal de la alícuota Coagulante 800 ml
0,08 gr
Costo a escala de laboratorio Caudal de la alícuota Coagulante 800 ml Costo a 1 m3 Volumen 1 m3
Floculante 0,007gr
3ml 5ml
Floculante
0.0008 soles
0,00644 soles
Coagulante
Floculante
1 sol
8,05 soles
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3.3.3. Grupo 3 Floculante ( Almidón de Yuca) Coagulantes: cloruro férrico- FeCl 3 Costo: 5.55 soles el litro Floculante: Almidón de yuca Costo: 6 soles/kg Floculante
Coagulante
Volumen / Concentración
Resultados
Concentración del coagulante y floculante en 800ml Caudal de la alícuota Coagulante Floculante 4 ml 800 ml 7.6 ml 8 ml Costo a escala de laboratorio Caudal de la alícuota Coagulante 7.6 ml -0.0418 de una 800 ml moneda de sol Costo a 1m3 Volumen 1m3
Floculante 0.003 gramos 0.006 sol
Coagulante
Floculante
52.25 soles
7.5 soles
CAPITULO IV RESULTADOS 4.1. Presentación de Resultados. Mediante ese cuadro estaremos dando a conocer los resultados de turbidez de floculantes inorgánicos, orgánicos y sintéticos del cual se obtiene de volumen y concentraciones de floculante y coagulante. 13
Inorgánico
Arcilla
Al2(SO4)3
Almidón de Arveja
FeCl3
Almidón de Yuca
FeCl3
Acrilamida
Al2(SO4)3
Orgánico
Sintético Muestra inicial
Agua embotellada embotellada
8 mg 2 mg 5 mg 10 mg 4 ml 8 ml 3 ml 5 ml
7.44 UNT 5.05 UNT 128 UNT 101 UNT 65.2 UNT 63 UNT 6.34 UNT 3.58 UNT
600 ml
69.7 UNT
En el floculante Inorgánico de Arcilla mediante los cálculos realizados en laboratorio se tiene 8 mg y 2mg de concentración, concentración, Para luego obtener cantidades cantidades elevadas de 7,44 UNT Y 5,05 UNT.
En el floculante orgánico de Almidón de Arveja se obtuvo dos concentraciones de 5 mg y 10 mg. La cual al realizar los análisis de las muestras, los resultados de turbiedad fueron los siguientes: 128 UNT Y 101 101 UNT; Así también al utilizar el Almidón de Yuca se obtuvo dos volúmenes de 4 ml y 8ml de tal manera que tuvimos como resultado una Turbiedad de 65,2 UNT y de 63 UNT.
En el floculante sintético Acrilamida se tiene volúmenes de 3 ml y 5 ml en donde fueron analizados mediante el parámetro de la turbidez obteniendo resultados de 6.34 UNT y 3.58 UNT.
En la muestra de agua y/o muestra inicial que fue tomada en el puente de Cuñunbuque del río Mayo que ha tenido como resultado 69.7 UNT; la muestra inicial que sirve como referencia de cuanto es el contenido de turbiedad en el río.
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4.2. Discusión. Se comparó con el Reglamento de la Calidad del Agua para Consumo Humano DS N° 031-2010SA. Parámetro
Límites Máximos permisibles de Resultados del análisis parámetros de calidad organoléptica del agua
Turbiedad
5 UNT
pH
6,5 a 8,5
Max
Min
128 UNT
3,58 UNT
De acuerdo al resultados de los análisis lo comparamos con la normativa el resultado máximo máximo es 128 UNT del floculante floculante de alverja.
El resultado resultado mínimo mínimo es 3,58 UNT del Floculante Floculante Acrilamida Acrilamida de 5 ml y está dentro del parámetro de LMP.
El ph …….
La muestra de agua (alícuota) (alícuota) tiene como resultado resultado 69.7 UNT excede los LMP.
Los resultados del Coagulante Cloruro Férrico con el floculantes floculantes de Alverja tienen los resultados mas elevadas (128,101,UNT)
4.3. Conclusiones
La mayoría de los resultados sobrepasan los Límites Máximos Permisibles.
De acuerdo a los resultados de los ensayos se concluye que el floculante acrilamida 5 ml está dentro de los Limites Máximos Permisibles a pesar de efectividad como ayudante de floculación no es factible económicamente.
La dosis óptima para clarificar el agua de muestra en esta práctica es 0,07 g/l de concentración en floculación la cual utiliza como coayudante una concentración de coagulación de 0,08 g. Por el contrario de lo que se pensaría no siempre las grandes concentraciones ni las grandes cantidades de volúmenes del reactivo clarificador son las dosis óptimas para ayudar en el proceso de disminución de turbidez presente en el a Con la dosis optima se obtuvo una reducción de la turbidez cercana al sobre la turbidez inicial de UNT. La clarificación clarificació n es uno de los pasos a seguir para remover del agua las partículas suspendidas que causan la turbidez en la misma, siguiendo métodos de adición de compuestos químicos como coagulantes que permitan la aglomeración de partículas formando los denominados floc los cuales van a decantar en el fondo del agua debido asu mayor peso específico 15
4.4. Recomendaciones
Agregar al mismo tiempo el sulfato de aluminio Al2 (SO4)3 en los cuatro vasos, introduciendo la pipeta con el reactivo hasta la mitad del vaso para de esta manera evitar que la tensión superficial del agua afecte de alguna manera la eficiencia del reactivo
Tomar muy bien los tiempos y revoluciones por minuto en las mezclas en el equipo floculador. Dejar los intervalos necesarios para tomar los niveles de turbidez.
El PH de las muestras debe estar en un intervalo de (6.5- 7.5).
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ANEXOS
Estos son los resultados que salieron al evaluar en el tes de jarras uno es con arcilla y el otro es con arcilla
Llenamos el agua del del rio en la probeta probeta para llevar al vaso precipitado de 1000ml
Realizar el pasado del sulfato de aluminio y acrilamida
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A continuación ponemos en dos vasos precipitados el agua destilada para luego mezclar el sulfato de aluminio y la acrilamida y después pasar a colocar en dos vasos precipitados de 1000ml de agua del rio y ponerlo en el tes de jarra.
Acá ya están listo para poder mezclar el sulfato de aluminio y la acrilamida en el tes de jarra.
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Este es el resultado del sulfato de aluminio
Este es el resultado de la acrilamida
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REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA A., José L. Méndez. (Febrero de 2011). UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA FACULTAD DE VETERINARIA. (S. VETERINARIA. (S. d. Córdoba, Ed.) Obtenido de DEPARTAMENTO DE MEDICINA Y CIRUGÍA ANIMAL: http://helvia.uco.es/xmlui/bitstream/handle/10396/5217/9788469447659.pdf?sequence=1 Aguas, C. d. (2005). Ensayo de Coagulacin Test de Jarras. Obtenido Jarras. Obtenido de http://www.cdaguas.com.ar/pdf/aguas/14_Ensayo_de_coagulacion.pdf Carlos. (2002). Obtenido de http://caminos.udc.es/info/asignaturas/grado_tecic/211/algloki/pdfs/ARCILLAS.pdf Farrás, L. E. (Agosto de 2005). AREA 2005). AREA DE HIDRÁULICA . Obtenido . Obtenido de CÁTEDRA DE HIDRÁULICA APLICADA A LA INGENIERÍA SANITARIA : http://www.fi.uba.ar/archivos/institutos_teoria_sedimentacion.pdf Marcos. (2006). ACRILAMIDA., (pág. 7). Obtenido de http://www.ub.edu.ar/revistas_digitales/Ciencias/Vol12Numero2/Articulo_acrilamida.pdf Osorno, H. A. (2009). UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA SEDE MEDELLÍN FACULTAD DE MINAS. Obtenido de http://www.bdigital.unal.edu.co/877/1/15372239_2009.pdf Cohaila, A. Q., Arrieta, V. M., & Franco, J. (2017). Evaluación preliminar de la calidad del agua para consumo humano de la población del distrito de Sama y alternativas de tratamiento. CIENCIA & DESARROLLO, (9).
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