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ENSAYO DE DEMANDA DEMANDA DE CLORO
1.- PRINCIPIO Para que la desinfección de las aguas por el cloro o sus derivados se aplique correctamente, es necesario que la cantidad de cloro activo añadida al agua a depurar esté bien calculada. Una dosis demasiado pequeña no aseguraría una desinfección suficiente. El hecho de que el cloro reaccione con el amoníaco junto con que sea un fuerte agente oxidante complica la desinfección de las aguas residuales. Los fenómenos que resultan de añadir cloro a un agua que contenga sustancias inorgánicas oxidables, amonio y materia orgánica se pueden describir en varias etapas: •
Inicialmente, las sustancias fácilmente oxidables (Fe ++, Mn++, H2S o materia orgánica) reaccionan con el cloro reduciéndolo a ion cloruro, sin dejar cloro residual. A esta fase se conoce como demanda inmediata de cloro.
•
Una vez satisfecha la demanda demanda inmediata, el cloro continua reaccionando, bien con materia orgánica no oxidable fácilmente (fenol, benceno, ...) formando organoclorados y/o con amonio para formar cloraminas (mono o di cloraminas en función de las relaciones molares). Esto se mide como cloro residual combinado.
•
Si se aumenta la la dosis de cloro, cloro, las dicloraminas empiezan a convertirse convertirse en tricloruro de nitrógeno que no es desinfectante pero si volátil, mientras que las cloraminas restantes se oxidan a óxido nitroso y nitrógeno. Llega un momento en que todas las cloraminas se han oxidado mientras el cloro se ha reducido a cloruro. A esta dosis se la denomina de break-point o o punto de ruptura.
•
La adición de cloro más allá del punto de ruptura de las cloraminas da como resultado un aumento proporcional de cloro residual libre o disponible. De esta forma queda asegurada la desinfección.
Para encontrar el “break point” se construye una curva de demanda de cloro. En la siguiente figura se presenta una curva típica de cloración al breakpoint. El breakpoint ocurre cuando el amonio se reduce a cero , y se detecta cloro libre residual (WEF-ASCE, 1992). La cantidad teórica que se necesita para oxidar 1 mg/L de N-NH 4 a gas N es de 7,6 mg/L de cloro.
Autores:
J. Molina; A. Jácome
Universidade da Coruña
Asignatura: TÉCNICAS TÉCNICAS EXPERIMENTALES EXPERIMENTALES DE CALIDAD Y TRATAMIENTO TRATAMIENTO DE AGUAS
MASTER EN INGENIERÍA DEL AGUA
Tema Página 2 Destrucción del cloro residual por compuestos reductores. Formación de compuestos organoclorados y cloraminas Destrucción de cloraminas y compuestos organoclorados Formación de cloro libre y presencia de compuestos organoclorados no destruidos.
0.7
L / 0.6 g m L 0.5 A U 0.4 D I S E 0.3 R
Cloro residual libre
O R 0.2 O L C 0.1
Cloro residual combinad
BREAKPOINT
0.0 0.0 0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
0.10
DOSIS DE CLORO mg /L
2.- REACTIVOS a.- Lejía comercial (hipoclorito de sodio): riqueza de cloro activo: 35 - 50 g/L b.- Solución de lejía comercial: 2.00 mg/L de cloro activo (0,02 %) d.- Reactivos DPD (método de la EPA para medir cloro residual total)
3.- MATERIALES Y EQUIPOS a.- Probeta de 50 mL. b.- Pipetas c.- Frascos de vidrio con tapón esmerilado. d.- Medidor de cloro por espectrofotometría (método DPD)
4.- PROCEDIMIENTO 4.1.- Método convencional 1.- Numerar “n” frascos desde 1 hasta n. 2.- Introducir en cada uno de los frascos previamente numerados 50 mL de muestra. 3.- Añadir en orden creciente a cada frasco las siguientes dosis de cloro: 4, 8, 20, 28, 40, 48, 60 y 80 mg/L, cuyos volúmenes correspondientes de solución de lejía al 0,2 % se presenta en la tabla de resultados. Una vez agregada la lejía cada frasco se tapa, se agita y se deja en la oscuridad inmediatamente. Se deja 15 minutos de contacto, que se cuentan desde la adición de lejía al primer frasco. 4.- Se determina del cloro residual total con reactivo DPD (método US-EPA adaptado): Seguir las instrucciones del fabricante del medidor de cloro.
Autores:
J. Molina; A. Jácome
Universidade da Coruña
Asignatura: TÉCNICAS EXPERIMENTALES DE CALIDAD Y TRATAMIENTO DE AGUAS
MASTER EN INGENIERÍA DEL AGUA
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4.2.- Método simplificado para aguas residuales tratadas Aún con una baja concentración de amonio (< 5 mg/L) en un agua residual depurada, todavía la demanda de cloro (por materia orgánica, amonio y bacterias) resulta elevada. Por lo tanto, se emplea un método simplificado con solo tres puntos de la curva de demanda de cloro. Las tres dosis estarán en torno al “breakpoint”. Una de las 3 dosis será claramente superior a la dosis del “breakpoint”, de modo que se pueda trazar desde ese punto una recta de 45º que cortará el eje de abscisas muy próxima a la dosis del breakpoint.
5.- RESULTADOS Dosis (mg/L) 2 4 6 8 10 12 16 20
Volumen sol. Cloro al 0,02% 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00
Cloro residual total (mg/L)
Se construye la curva de demanda de cloro. Sepresenta la dosis de cloro en mg de cloro activo/L frente a la concentración de cloro residual total (como en la figura siguiente).
0.80 ) L / 0.70 g m ( l 0.60 a u d i s e r 0.50 o r o l C 0.40
0.30 1.8
2.1
2.4
2.7
Dosis (mg/L) Curva típica de demanda de cloro de un agua residual urbana decantada (efluente primario)
6.- CUESTIONES a.- Sobre la base de la experimentación global discutir sobre el interés de realizar la prueba completa de demanda de cloro. ¿Por qué es particularmente importante la prueba de demanda de cloro en efluentes secundarios o físico - químico?
Autores:
J. Molina; A. Jácome
Universidade da Coruña
Asignatura: TÉCNICAS EXPERIMENTALES DE CALIDAD Y TRATAMIENTO DE AGUAS
MASTER EN INGENIERÍA DEL AGUA
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BIBLIOGRAFÍA APHA-AWWA-WPCF, (1992). “Métodos Normalizados para el Análisis de Aguas Potables y Residuales”. Ediciones Díaz de Santos, Madrid (España). ISBN 84-7978-031-2. DEGRÉMONT, (1973). Manual Técnico del Agua. ©Degrémont. ISBN 84-400-6039-4. JENKINS, D., SNOEYINK, V.L., FERGUSON, J.F., LECKIE, J.O. (1980). “Water Chemistry Laboratory Manual”. John Wiley & Sons, New York (USA). ISBN 0-471-06272-3.
©
RODIER, J. (1990). “Análisis de las Aguas: aguas naturales, aguas residuales, aguas de mar”. Ediciones OMEGA, Barcelona (España). ISBN 84-282-0625-2. WEF-ASCE (1992) “Design of Wastewater Treatment Plants”.
Autores:
J. Molina; A. Jácome
Universidade da Coruña
Asignatura: TÉCNICAS EXPERIMENTALES DE CALIDAD Y TRATAMIENTO DE AGUAS
MASTER EN INGENIERÍA DEL AGUA
