El Agua.

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• El Agua.
• Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Sedimentación separación de partículas de mayor
  densidad que el agua.
• Tipos de sustancias que pueden sedimentar
• Partículas discretas (sedimentación tipo I)
• Partículas floculentas (sedimentación tipo II)
• Sedimentación tipo I las partículas sedimentan
  individualmente sin que se produzca agregación.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Fuerzas que intervienen en la sedimentación
• Gravedad (FM) (rs-rl)g
• Resistencia debida a viscosidad e inercia (FT)
  C rl v /2
• En condiciones de flujo laminar las partículas
  sedimentan siguiendo la ley de Stokes

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas
H
V1
V0
l
L
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Tratamientos fisicoquímicos de aguas

• Sedimentación de tipo II agregación de
  partículas en otras de mayor tamaño durante el
  proceso de sedimentación variación de d y por
  tanto de V0.
• Eficiencia de sedimentación no sólo depende de
  carga superficial sino también de tiempo de
  retención hidráulico.
• Zonas de sedimentación clarificación, zona de
  suspensión homogénea, zona de transición y zona
  de espesamiento

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Tratamientos fisicoquímicos de aguas

• Curvas de velocidad de Kynch.
• Influencia de la carga de sólidos

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Tratamientos fisicoquímicos de aguas

• Tipos de decantadores
• Rectangulares
• Circulares
• Lamelares

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Ventajas e inconvenientes
• Requerimientos de espacio muy elevados.
• Consumos energéticos bajos y operación sencilla
  frente a otros tratamientos.
• Generación de fangos.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Flotación aplicado a aquellas partículas de
  menor densidad que el agua. Tipos
• Natural (puede ser ayudada mediante algún método
  externo).
• Inducida cuando la densidad inicial de las
  partículas es mayor y es reducida
  artificialmente.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Flotación natural empleada normalmente para la
  separación de aceites y grasa del agua.
• En el caso de grasas la flotación a veces se
  ayuda mediante la introducción de burbujas de aire

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Flotación inducida la técnica más usada es la
  producción de microburbujas mediante la
  presurización (DAF).
• Disolución de aire a presiones de 3-6 bares. La
  despresurización produce burbujas de 40-70 mm que
  producen la flotación de Sólidos.
• Aplicaciones
• Separación y concentración de sólidos y fangos.
• Separación de aceites de refinerías.
• Separación de fibra de papel en papeleras.

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(No Transcript)
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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Filtración proceso de separación basado en el
  paso de una mezcla sólido- líquido a través de un
  medio poroso (filtro) que retiene el sólido y
  permite el paso del líquido (filtrado).
• Ecuación general
• Variación de R con el tiempo

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Parámetros velocidad de filtración (m/h).
  Pérdida de carga.
• Filtración diferentes opciones
• Diferentes medios filtrantes
• Arena, antracitas, carbon activo
• Membranas plásticas o cerámicas.
• Diferentes fuerzas conductoras de la filtración
• Altura de columna de agua o presión.
• Filtración tangencial conceptos de permeado y
  retenido.
• Succión.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Ventajas e inconvenientes de filtración
• Eliminación de la práctica totalidad de los
  sólidos en suspensión.
• Eliminación elevada de microorganismos patógenos.
• Variación del caudal a través de las membranas
  (aumento de resistencia de las mismas) Operación
  discontinua.
• Requerimientos energéticos elevados.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Aplicaciones principales
• Tratamiento terciario para la reutilización de
  aguas o tratamiento previo para la potabilización
  de aguas.
• Tratamiento de aguas poco cargadas.
• Sustitución de decantación secundaria.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Ósmosis inversaEmpleo de membranas
  semipermeables que permiten el paso del agua y
  retienen el resto de solutos.
• Elementos bomba de alta presión, membrana
  semipermeable.
• Factores a considerar
• Conversión (Y)(Qpermeado/Qalimentado).
• Factor de concentración (CF) (Conc en
  retenido/Conc. en alimentado). CF1/(100-Y)
• Si Y? Energía? pero CF? y CP?

Qret/Conc ret
Qperm/Conc Perm
Qalim/Conc alim
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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Aplicación típica en desalación de aguas de mar.
• Nanofiltración variación de la ósmosis inversa
• Paso de sales monovalentes de 30-60 y bivalentes
  de 5-15
• Reducción de costes.
• Aplicable a la eliminación de aguas moderadamente
  salinas (STD lt2 g/L).

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Centrifugación proceso que usa la acción de la
  fuerza centrífuga para promover la separación de
  los sólidos en una mezcla sólido líquido.
• Distinguimos dos fracciones fundamentales en la
  mezcla centrifugada
• El sedimento
• El sobrenadante o centrifugado

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Acción de fuerza centrífuga sobre partícula de
  peso unitario

Fc0.011NR/g (rs-rl)
Donde rs es la densidad de la partícula y rl
la del líquido.
R
N RPM
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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Campos de aplicación de la centrifugación
• Separación de sólidos de suspensiones de elevadas
  concentraciones.
• Separación de suspensiones oleosas con bajos
  contenidos en SS

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(No Transcript)
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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Adsorción basada en la capacidad de determinadas
  sustancias en la retención de moléculas sobre su
  superficie de una manera más o menos reversible.
• La capacidad de adsorción depende de
• La superficie específica del material
• La naturaleza del enlace entre sustancia
  adsorbida y adsorbente.
• Tiempo de contacto entre sustancia y adsorbente.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Principales adsorbentes
• Carbon activo capaz de adsorber moléculas
  ligeramente polares y sustancias de elevados
  pesos moleculares.
• Otros adsorbentes inorgánicos alúmina y otros
  oxidos metálicos con elevadas superficies
  específicas (300-400 m2 g-1)
• Adsorbentes orgánicos resinas macromoleculares.
• Adsorbentes naturales bentonitas, silices, etc-

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Desorción principio teórico ley de Henry
• p xH
• Importancia de
• Existencia de un gradiente de concentración
  importante entre la interfase gas / líquido.
• Existencia de una superficie de intercambio
  importante (normalmente promovida mediante
  agitación o turbulencia).

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Coagulación- floculación facilita la eliminación
  de sólidos en suspensión y partículas coloidales
  (menos de 1mm).
• Partículas coloidales estabilidad y no
  decantación (suma de atracción (Van der Waals) y
  repulsión electrostática. La función de la
  coagulación es desestabilizar este balance.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Floculación una vez desestabilizadas las
  partículas se facilita su agregación en
  partículas mayores que puedan separarse por otro
  medio (sedimentación, flotación...)

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Reactivos compensación de cargas negativas
  mediante la adición de cationes (a mayor
  valencia, mayor efectividad) sales inorgánicas
  de Al3 y Fe3.
• Floculantes polímeros inorgánicos u orgánicos
• Importancia del grado de mezcla y tiempo de
  contacto.(mezcla rápida mezcla lenta).

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Precipitación química mediante la adición de
  reactivos, que contaminantes solubles se
  transformen en formas insolubles o de menor
  solubilidad.
• Principales aplicaciones
• Ablandamiento de aguas eliminación por
  precipitación de sales de calcio y magnesio que
  tienden a producir precipitados en conducciones.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Ablandamiento principios
• Adición de cal
• Ca(OH)2 Ca(HCO3)2 ? 2CaCO3 2H2O
• Ca(OH)2 Mg(HCO3)2 ? 2MgCO3 2H2O
• Adición de sosa
• NaOH Ca(HCO3)2 ? CaCO3 Na2CO3 2H2O
• Parámetros de control en el proceso
• pH (necesidad de rectificación posterior)
• Presencia de núcleos de agregación (sólidos en
  suspensión).

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Precipitación de sílice con hidróxidos de Al, Mg
  o Fe.
• Precipitación de metales pesados a través de la
  formación de sulfuros (difícilmente solubles)
  Na2S con hidróxidos que ayudan a la
  precipitación.
• Precipitación de sulfatos
• Ca2 (como cal) SO4 2-? CaSO4 2H2O
• Precipitación de fosfatos con cal, Fe3 o Al3

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas
Reactivo pH Necesidades Precipitado
Ca(OH)2 9-12 floculante Hidroxiapatita
Fe 5 Exceso de hidróxido Fosfatos e hidróxido del metal
Al 6 Exceso de hidróxido Fosfatos e hidróxido del metal
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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Intercambio iónicosustancias que tienen en su
  estructura molecular radicales ácidos o básicos
  que pueden intercambiar con iones del mismo signo
  del líquido en contacto sin una alteración física
  de su apariencia. ? Resinas de intercambio iónico
  (anionicas o catiónicas).
• Aplicaciones típicas
• Ablandamiento de aguas
• Desilicación de aguas
• Desmineralización de aguas
• Tratamiento de aguas residuales con metales.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Necesidad de regeneración de las resinas
• Selección de resinas en base a anión/catión, y
  diferentes selectividades sobre los iones a
  eliminar.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Oxidación Reducción fundamentos capacidad de
  que las sustancias cambien entre un estado
  oxidado y reducido mediante la ganancia
  (reducción) o pérdida (oxidación) de electrones.
• Esta posibilidad está determinada por el concepto
  de potencial de oxidación / reducción (potencial
  redox)

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Si definimos como potencial de referencia el del
  hidrógeno, comparando los de otras sustancias
  veremos la tendencia relativa a ser oxidados o
  reducidos (mayor potencial, mayor tendencia a
  reducirse, oxidando otra sustancia)
• aOx1bRed2 ? aRed1 bOx2 (Eo1gtEo2)
• Distinción agentes oxidantes y reductores.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Empleo de la oxidación reducción en tratamientos
  de aguas
• Desinfección
• Conversión de un elemento de un estado disuelto a
  un estado poco soluble.
• Oxidación de compuestos orgánicos refractarios
  (Procesos de oxidación avanzada).

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Agentes oxidantes utilizados
• Cloro
• Cl2 H2O ? HClO HCl
• HClO ?ClO- H
• A pH 5 todo el cloro está como HClO.
• A pH10 todo el cloro está en forma de ClO-.
• El efecto desinfectante (oxidante) máximo se da
  con la forma HClO (cloro libre disponible).
• Reacciones secundarias con compuestos orgánicos y
  amonio (THM y cloraminas).

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Ozono acción directa sobre moléculas o
  generación de radicales libres OH que provocan
  rupturas de moléculas.
• El ozono puede combinarse con luz ultravioleta
  que cataliza la formación de radicales OH.
• Dióxido de cloro alta capacidad oxidante
• ClO2 5 e- ? Cl- 2O2-
• es sensible a la ruptura fotoquímica.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Peróxido de hidrógenogeneración de radicales
  OH.
• Los costes son elevados por lo que su uso está
  limitado a la oxidación de compuestos
  refractarios.
• Puede combinarse con el ozono.

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Tratamientos fisicoquímicos de las aguas

• Desinfección factores a tener en cuenta
• Tiempo de contacto con el desinfectante e
  intensidad del desinfectante el tiempo necesario
  para matar a un microorganismo es inversamente
  proporcional a la intensidad del desinfectante
• Edad de los microorganismos (mayor edad ? mayor
  resistencia)
• Naturaleza del líquido desinfectante la
  presencia de determinados elementos que puedan
  interaccionar con el desinfectante, pueden
  alterar la efectividad del mismo.     
•    Temperatura.