Universidad nacional de Piura Escuela de postgrado Maestría de ingeniería ambiental y seguridad industrial Métodos de T ratamiento físico químico de aguas subterránea s contaminadas Curso : Contaminacin y tratamiento de suelos y aguas subterráneas !ocente: "ng# $enato Umeres Cáceres# Msc alumno: % ing# &danaque Timana &nt'ony
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Trabajo Fina de Tratamiento de Suelos y Aguas Subterráneas
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7/21/2019 Trabajo Fina de Tratamiento de Suelos y Aguas Subterráneas
Hoy en día existe un problema el cual sucede si ser visto llamado contaminación deaguas subterráneas ya sea de forma natural o antrópica para objetivos del trabajo se
mencionan los diferentes tratamientos físico químicos con los cuales se remedia hoy
en día este problema ya se in situ o ex situ.
La principal ventaja de los tratamientos in situ es que permiten tratar el agua
subterránea sin ser llevados a la superficie, resultando en ahorros significativos. n
los procesos de in situ, por lo general requieren períodos más largos de tiempo, y hay
menos certe!a sobre la uniformidad de tratamiento a causa de la variabilidad en lascaracterísticas del acuífero y la eficacia del proceso es más difícil de verificar.
Las tecnologías de tratamiento in situ físico"químicas se incluyen# aspersión de aire,
bioslurping, oxidación química , po!os direccionales , extracción en doble fase ,
l tratamiento ex situ, es que generalmente requiere de pla!os más cortos, y hay máscerte!a sobre la uniformidad de tratamiento debido a la capacidad de monitorear
continuamente la me!cla y el agua subterránea. x situ de tratamiento, sin embargo,
requiere de bombeo de agua subterránea, lo que lleva a aumentos de costes y de la
ingeniería para el equipo, es posible permitir, y manejo de materiales.
&uele ser rentable y se puede completar en cortos períodos de tiempo 'en
comparación con el tratamiento biológico(.
Las tecnologías de tratamiento físico químico ex situ disponibles son# adsorción %
absorción, los procesos avan!ados de oxidación , extracción con aire ,granulado de
carbón activado 'gac( % fase líquida adsorción de carbón, intercambio iónico
*igura 9+ Esquema del proceso de pozos direccionales.
I.9. Extracción en dos fases
La extracción de doble fase es un sistema de tratamiento similar a la extracción
de vapores del suelo pero con po!os de extracción más profundos los cualesllegan a la !ona saturada. &e aplica un fuerte vacío por medio de los po!os de
extracción para extraer simultáneamente agua subterránea y vapores del
subsuelo. uando los vapores y el agua subterránea llegan a la superficie se
separan y se someten a un tratamiento. n suelos densos y arcillosos la
extracción de doble fase es más efica! que el m$todo corriente de extracción de
vapores. uando la extracción de doble fase se combina con medidas
biocorrectivas, aspersión de aire o bioaireación, la limpie!a lleva menos tiempo.
Los vapores extraídos generalmente necesitan un tratamiento, pero el coste deltratamiento de los vapores y líquidos extraídos es bajo en comparación con el
coste de las t$cnicas que requieren excavación. l equipo es relativamente fácil
de instalar. 1demás se puede usar efica!mente en combinación con otras
t$cnicas de tratamiento y tambi$n es efica! para sitios con diferentes
condiciones.
La extracción de vapores del suelo y la aspersión de aire pueden ser buenas
opciones para lugares contaminados con solventes, otros compuestos orgánicos
l principio del m$todo t$rmico consiste en calentar el suelo y las aguas
contaminadas. l calor ayuda o mover los químicos a trav$s del suelo hacia po!os
de recolección, así como a destruir o evaporara ciertos tipos de elementos
químicos. 1l evaporarse se convierten en gases que se mueven más fácilmente a
trav$s del suelo. Los po!os de recolección capturan los elementos químicos y
gases+ y los conducen a la superficie para su limpie!a.
l calentamiento del suelo se usa en combinación con otras t$cnicas que prevean
la recogida de los vapores producidos y su tratamiento en superficie, o la adición
de bacterias adaptadas a la degradación de los compuestos orgFnicos presentes
o nutrientes para facilitar su metaboli!ación.
Los m$todos t$rmicos pueden resultar particularmente -tiles para los líquidos defase no acuosa, llamados L)41, que no se disuelven ni se mueven fácilmente en
el agua subterránea. *or esa ra!ón, los L)41 pueden constituir una fuente de
contaminación de agua subterránea durante periodos prolongados si no se les da
tratamiento. ntre los m$todos de tratamiento t$rmico in situ se cuentan#
" In!ección de %apor+ &e fuer!a o inyecta la entrada de vapor al subsuelo a trav$s
de po!os perforados en la !ona contaminada. l vapor caliente el área y movili!a,
evapora y destruye los químicos nocivos.
*igura ;+ Esquema del proceso de In!ección de %apor.
" In!ección de aire caliente+ &imilar a la inyección de vapor, salvo que en lugar de
vapor se inyecta aire caliente. ste calienta el suelo y hace que los elementosnocivos se evaporen.
.4
7ases 1 agua contaminadaretiradas 1 descontaminadas
Po,o derecolección
!gua 1suelocontaminados
apor apor
apor apor
!gua su"terr#nea
Superfcie del suelo
Po,o Po,o
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" 0alentamiento por radio frecuencia+ consiste típicamente en colocar una antena
que emite ondas de radio en un po!o. Las ondas radio calientan el suelo y ello
hace que los químicos nocivos se evaporen.
" 0onducción térmica+ se aplica claro a trav$s de los po!os de acero o mediante
una manta que cubre la superficie del suelo. 1l calentar la !ona contaminada, los
elementos nocivos se destruyen o se evaporan. La manta se utili!an en los sitios
donde la contaminación del suelo es poco profunda. <e lo contrario, se utili!an
po!os de acero.
*igura ((+ Esquema del proceso de 0onducción térmica.
I.;. *racturación
3a fracturación se emplea a menudo en combinación con otras de las t$cnicas
descritas, ya que se trata de un procedimiento por el cual se induce una
fracturación en suelos o terrenos en general muy compactos, de forma que las
t$cnicas que se basan en la movili!ación de los contaminantes pueden actuar
mejor. &e basa en dos posibilidades#
" 3a fracturación 8idráulica utili!a agua, que es bombeada a presión a trav$s depo!os. La fuer!a del agua favorece la fracturación del material que compone el
Las barreras reactivas permeables ':5*( o *5:, seg-n sus siglas en ingl$s,
constituyen una t$cnica in situ de descontaminación que consiste en la
intercepción del paso del agua subterránea para eliminar los contaminantes
presentes en ella mediante procesos físicos, químicos o biológicos. &e trata de un
sistema reactivo completado por un sistema adicional que conduce el flujo de
agua hacia la barrera.
Las *5: se construyen cavando una !anja larga y estrecha en el camino de las
aguas subterráneas contaminadas. La !anja se llena de material reactivo capa!
de eliminar las sustancias químicas da0inas. Los materiales reactivos se me!clan
con arena para facilitar que el agua fluya a trav$s de la pared, en lugar de
alrededor de ella. 1 continuación se expone un esquema básico del
funcionamiento de esta t$cnica#
*igura (/+ Esquema del proceso de barreras reacti%as permeables.
Los materiales o compuestos reactivos van a eliminar los contaminantes
presentes en el agua de dos maneras posibles#
• -egradación+ las sustancias da0inas se transforman mediante reacción química
en compuestos inocuos o inofensivos. *or ejemplo, el hierro granulado puede
transformar algunos tipos de disolventes que presentes compuestos clorados ensustancias químicas inofensivas. =ambi$n se puede conseguir la degradación de
.%
!guacontaminada !gua tratada
;esa de agua
:esiduos
'lu(o de aguasu"terr#nea
:arreras reactiva permeable
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-. E%aporación+ 1lgunas sustancias químicas, como el petróleo y los solventes,
se evaporan, lo que significa que se convierten de líquidos a gases dentro del
suelo. 1demás, si esos gases escapan al aire en la superficie del terreno, la lu!
del sol puede destruirlos.
*igura (:+ E%aporación ! descomposición de contaminante por efecto del calor
solar.
La E41 funciona con mayor eficacia en los sitios donde se ha eliminado previamente
la fuente de contaminación. on posterioridad, los procesos naturales se deshacen de
la peque0a cantidad de contaminación que queda en el suelo y en las aguas
subterráneas. l suelo y las aguas subterráneas se examinan con regularidad para
garanti!ar que hayan quedado limpios.
&eg-n el área, la E41 puede dar los mismos resultados, con casi la misma rapide!,
que otros m$todos. <ado que la E41 se reali!a bajo tierra, no es necesario excavar ni
construir. *or ende, no hay que eliminar desechos soterrándolos, afectando menos al
medio ambiente. 1simismo, permite a los trabajadores evitar el contacto con la
contaminación. La E41 requiere menos equipamiento y trabajo que la mayoría de los
otros m$todos y por lo tanto resulta más económica.
*uede que la supervisión durante a0os sea costosa, pero el costo sigue siendo menor que el de otros m$todos. La E41 es el -nico m$todo de descontaminación que se usa
en algunos sitios &uperfund '&1( donde hay contaminación de las aguas
subterráneas. La E41 tambi$n se emplea en derrames de petróleo y gasolina de los
tanques.
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1dsorción de la lignina y las arcillas adsorbentes se utili!an para el tratamiento de
efluentes líquidos contaminados por compuestos orgánicos, inorgánicos y metales
pesados. l flujo de residuos se trata, debido a la adherencia molecular de los
contaminantes a una superficie de adsorción.
'esinas
5esinas sint$ticas son más caras que el carbón activado granulado 'J1(, pero
puede ser dise0ado para lograr un mayor grado de selectividad y capacidad de
adsorción que ciertos compuestos de carbono activado.
Las resinas son típicamente regeneran los ácidos, bases o disolventes orgánicos,
en lugar de m$todos t$rmicos, por lo que son más adecuados para compuestos
t$rmicamente inestables, tales como explosivos de, y son resistentes a ladesactivación debidos a la adsorción de los sólidos disueltos.
1demás, las resinas tiendes a ser más resistentes a la abrasión que el carbón
activado, el aumento de su vida -til.
*igura (;+ Esquema del proceso de barreras reacti%as permeables.
II.. $roceso de oxidación a%anzada
La oxidación / es un proceso de destrucción que oxida los componentes orgánicos y
explosivos en las aguas subterráneas, aguas residuales mediante la adición de
oxidantes fuertes y la irradiación con lu! /. xidación de contaminantes objetivo es
causada por una reacción directa con los oxidantes, fotólisis /, ya trav$s de la acción
sin$rgica de lu! ultravioleta, en combinación con el o!ono ' 3( y % o peróxido de
hidrógeno 'H @ @(. &i se consigue la minerali!ación completa, los productos finales dela oxidación son el dióxido de carbono, agua y sales. La ventaja principal de oxidación
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arrera reactiva
!guacontaminada
E<uente
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/ es que es un proceso de destrucción, en lugar de extracción con aire o adsorción
en carbón, por lo que los contaminantes se extraen y se concentran en una fase
separada. Los procesos de oxidación / puede ser configurado en modo de lote o de
flujo continuo, en función del rendimiento que se trate.
l proceso de oxidación / es general reali!ado con lámparas de baja presión de
operación a los 6 vatios de electricidad para los sistemas de o!ono y las lámparas
que funcionen a 26 MK a 8 MK para los sistemas de peróxido de hidrógeno.
*igura (<+ Esquema del proceso de oxidación a%anzada.
n grupo de procesos adecuado para el tratamiento de contaminantes orgánicos en
aguas, especialmente -tiles para la degradación de compuestos no biodegradables,
son los procesos de oxidación avan!ada '*1s( o, tambi$n llamados tecnologías de
oxidación avan!ada '=1s(.
stos procesos se basan en la generación in situ de especies químicas con un alto
poder de oxidación como los radicales hidroxilo 'HN(, oxidante químico de carácter no
selectivo y con un elevado potencial de oxidación capa! de reaccionar rápidamentecon muchos compuestos. Los principales objetivos de la aplicación de *1s son#
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longitudes de onda más cortas de lo que los humanos identificamos como el color
violeta. La )igura @8 muestra el espectro de la radiación ultravioleta y los
diferentes subtipos en que se divide.
*igura =. Espectro de la radiación ultra%ioleta.
La fotólisis directa supone la interacción de la lu! con las mol$culas para provocar
su disociación en fragmentos más simples. *or esta ra!ón, en todo proceso en el
que se emplee la radiación /, la fotólisis podría tener lugar. La intensidad y la
longitud de onda de la radiación o el rendimiento cuántico del compuesto que se
pretende eliminar son factores que influyen en el rendimiento del proceso. omo
fuente de radiación /, habitualmente, se utili!an lámparas de vapor de mercurio.
l proceso // se basa en las reacciones que tienen lugar bajo el empleo de
radiación / con un espectro de emisión comprendido entre 2C8 y @88 nm. n este
caso, las fuentes de radiación generalmente empleadas son lámparas de excímeros
de xenón. n estas condiciones, dos procesos de degradación son posibles# la
fotólisis directa de los compuestos orgánicos, y la formación de especies radicales
oxidantes como los radicales hidroxilo.
B. $O)s basados en el empleo de ozono
l o!ono es un potente agente oxidante, capa! de reaccionar con un gran n-mero
de compuestos orgánicos e inorgánicos. &u alto potencial de oxidación y la
ausencia de la formación de subproductos peligrosos durante el proceso han hecho
crecer la importancia de esta t$cnica en el tratamiento de aguas durante las
pasadas d$cadas. l principal inconveniente es la necesidad de generación deo!ono a partir de oxígeno, para lo cual se emplea una descarga el$ctrica sobre una
2%
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contaminantes en las aguas residuales que se someten al tratamiento,
generalmente más elevadas.
La oxidación supercrítica tiene lugar por encima del punto crítico correspondiente al
agua '= S 3P6 O y * S @@,2 E*a(, mientras la oxidación subcrítica opera en un
rango de temperatura entre 2@6 y 388 O y presiones de 8,6 a @8 E*a.
La oxidación h-meda 'K( implica la degradación de la materia orgánica a elevada
presión y temperatura mediante el empleo de oxígeno gas o aire. uando el
oxígeno se sustituye por peróxido de hidrógeno se habla de oxidación h-meda con
peróxido 'K*(. n este caso, las condiciones de operación son menos severas
reduci$ndose los costes. La eficacia de la oxidación h-meda se puede mejorar
mediante la utili!ación de catali!adores metálicos, siendo denominada en este caso
oxidación h-meda catalítica 'K(.
E. *otocatálisis 8eterogénea
La fotocatálisis se define como la aceleración de una reacción fotoquímica por la
presencia de un metal semiconductor que es activado mediante la absorción de
radiación con una energía por encima de su salto de banda. l t$rmino heterog$neo
hace referencia a que los contaminantes están presentes en una fase fluida
mientras el catali!ador está en fase sólida. l catali!ador más empleado es el
dióxido de titanio '=i@( debido a su elevada estabilidad química, su bajo coste y los
excelentes resultados que ha demostrado proporcionar.
La primera reacción del proceso de fotocatálisis es la absorción de la radiación /
por el catali!ador, con la formación de pares hueco"electrón seg-n la reac 6. stos
electrones, debido a su alto poder reductor, reducen el oxígeno adsorbido formandoel ion radical superóxido '@N"(, como recoge la reac. + mientras que los huecos
son capaces de provocar la oxidación de las especies adsorbidas H@ y%o H" a
radicales HN de acuerdo a las reac. P y Q que serán los que posteriormente oxidan
la materia orgánica. uando la materia orgánica tambi$n se adsorbe en la
superficie del catali!ador, puede ser directamente oxidada por transferencia de un
electrón del metal del catali!ador.
=i@ A hV T e" A hA 'reac 5 (
=i@ 'e"( A @ T =i@ A @N" 'reac 6 (=i@ 'hA( A H@ T =i@ A HN A HA 'reac 7 (
3/
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Los procesos de oxidación avan!ada '*1s( han sido considerados como procesos
de tratamiento afines a los principios de la química sostenible, es decir, respetuosos
con el medioambiente. 1lgunas de las ra!ones para sostener esta afirmación son#
" Euchos *1s no generan subproductos 'son procesos destructivos capaces
de alcan!ar la minerali!ación completa( ni residuos." mplean reactivos químicos inocuos." &on procesos catali!ados." *ermiten el empleo de fuentes de energía renovables como la radiación solar." *ueden llevarse a cabo a temperatura y presión ambiente." *oseen una alta versatilidad.
II./. Extracción de aire
La extracción con aire es una tecnología completa de escala, en la que se dividen
los compuestos orgánicos volátiles que se encuentran en las aguas subterráneas
en gran medida por el aumento de la superficie del agua contaminada expuesta al
aire. =ipos de m$todos de aireación son torres de aireación, aireación difusa, la
aireación de bandeja, y la aireación de pulveri!ación.
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xtracción con aire consiste en la transferencia de masa de contaminantes
volátiles del agua al aire.
*ara la remediación de aguas subterráneas, este proceso se reali!a típicamente
en una torre de relleno o un tanque de aireación.
La extracción con aire hace uso de un equipo de extracción con aire que fuer!a
aire a trav$s del agua contaminada. n general, este equipo consiste en un
tanque de gran tama0o que contiene un material de relleno de plástico, acero o
cerámica. l agua contaminada se bombea hacia dentro del tanque y se rocía
sobre el material de relleno. l agua se escurre a trav$s de los espacios entre el
material de relleno hasta el fondo del tanque. 1l mismo tiempo, un ventilador
ubicado en el fondo sopla aire hacia arriba. 1 medida que el aire sube a trav$s del
agua que se está escurriendo, produce la evaporación de los contaminantes.
l aire transporta los contaminantes evaporados hasta la parte superior del tanque
donde se capturan y limpian. La dispersión del agua sobre el material de relleno
permite que el aire en ascenso pueda cubrir más agua contaminada y evaporar
mayor cantidad de contaminantes. l agua que se escurre hacia el fondo del
tanque es recolectada y anali!ada para asegurar que se encuentre limpia. &i
todavía hay presencia de contaminantes, el agua puede ser reciclada por el
sistema o limpiada mediante el empleo de otro m$todo.
Los equipos utili!ados varían en tama0o y estructura. 1lgunos soplan el aire a
trav$s del tanque, en lugar de for!arlo en dirección ascendente. tros no hacen
uso del aire for!ado sino que, por el contrario, simplemente se basan en el
escurrimiento de agua a trav$s del aire del tanque para poder evaporar los
químicos. ada unidad se dise0a específicamente para los tipos y cantidades dequímicos nocivos presentes en el agua que se encuentra en un sitio específico.
La extracción con aire otorga los mejores resultados en aguas que contienen
elementos químicos muy volátiles, tales como combustibles y solventes. La
extracción con aire retira alrededor del 77 W de estos químicos cuando se dise0a
en forma correcta. La extracción con aire no puede eliminar metales, bifenilos
policlorados ni otros químicos que no se evaporan. Los equipos que se utili!an
son simples de construir en el sitio y su mantenimiento es sencillo. &e hanutili!ado para limpiar agua contaminada en cientos de sitios.
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tiene una estructura de red de pesca abierta y los iones móviles neutrali!an
el$ctricamente a los grupos cargados, o potencialmente cargados, que están
adheridos a la matri! sólida, conocido como intercambiador iónico. l intercambio
de cationes ocurre cuando el catión móvil, cargado positivamente y unido al grupo
cargado negativamente, este a su ve! fijo en el intercambiador iónico, se cambia
por otro catión en solución. <e modo semejante, el intercambio aniónico ocurre
cuando el anion móvil, cargado negativamente y unido a un grupo unido
positivamente y fijo sobre la resina intercambiadora, se intercambia por otro anion
en la solución.
n 2Q6@, Kay descubrió que la eliminación del amoniaco de líquidos acuosos que
se hacían pasar a trav$s de ciertos suelo eran en realidad un intercambio con
calcio de un tipo especial de silicato que existía en los suelos. l verdadero
estimulo para las resinas orgánicas intercambiadoras se presento cuando 1dams
y Holmes publicaron sus resultados sobre las resinas orgánicas intercambiadoras,
completamente sint$ticas, y describieron las resinas cambiadoras aniónicas. n la
actualidad el intercambio iónico se ha vuelto un valioso proceso de conversión
química. &u utili!ación a gran escala industrial está muy extendida, incluso en la
producción comercial de agua desminerali!ada con baja conductividad el$ctrica
Los primeros productos empleados en la industria como intercambiadores iónicos
fueron las !eolitas inorgánicas de origen natural, como los silicatos de aluminio. La
siguiente mejoría consistió en la introducción de intercambiadores iónicos
orgánicos, hecho a partir de productos naturales sulfonados como el carbón, la
lignita y la turba, sin embargo, la mayoría de las resinas intercambiadoras de
iones de alta capacidad se basan en el poliestireno y divinilbenceno '&</:(.
Eás del Q8W de las resinas intercambiadoras se emplean para tratamientos deagua. La literatura que se refiere a las m-ltiples aplicaciones de los
intercambiadores iónicos, es muy extensa. *ueden escogerse para eliminar y
purificar, por ejemplo uranio, itrio, de soluciones acuosas diluidas+ para retirar
impure!as de soluciones acuosas, como en el jarabe del a!-car para mejorar la
cristali!ación, en la tecnología de alimentos, para catali!adores, o simplemente
para secar solventes no polares.
n el intercambio iónico, la fase sólida contiene grupos enla!ados o unidos queportan una carga iónica, ya sea positiva o negativa, en combinación con iones
4/
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Las resinas de =ipo 2 son adecuadas para la eliminación total de aniones en todas
las aguas. &on más difíciles de regenerar y se hinchan más al pasar de la forma
de cloruro a la de hidróxido que las de =ipo @. &on más resistentes a altas
temperaturas y deben ser usadas en aguas de alta alcalinidad y alto contenido de
silicio.
Las resinas de tipo @ tambi$n presentan la eliminación de todos los aniones, pero
pueden ser menos efectivas en eliminar el silicio y dióxido de carbono de las
aguas donde estos ácidos d$biles constituyen más del 38W del total de aniones.
Los aniones de =ipo @ brindan mejores resultados en aguas que contienen
predominantemente ácidos de minerales libres 'cloruros y sulfatos(, como en el
efluente de una unidad de catión seguida por un descarbonador. Las resinas de
=ipo @ que funcionan en forma de cloruro son típicamente usadas endesalcalini!adores.
d. 'esinas aniónicas de base débil+ Las resinas aniónicas de basicidad d$bil
contienen el grupo funcional de poliamina, que act-a como adsorbedor de ácido,
eliminando los ácidos fuertes 'acide! de mineral libre(, de la corriente del efluente
de cationes. sta resina d$bilmente ioni!ada es regenerada de manera eficiente
por cantidades de base casi estequiom$tricas 'tales como el hidróxido de sodio(,
que restauran los sitios de intercambio a la forma de base libre. Las resinasaniónicas d$biles deben ser usadas en aguas con niveles elevados de sulfatos o
cloruros, o donde no se requiera la eliminación de la alcalinidad y del silicio.
II.5.. -esionización
*ara muchas aplicaciones de laboratorio e industriales se requiere la alta pure!a
del agua, la cual est$ esencialmente libre de contaminantes iónicos. 1gua de esta
calidad se puede producir con la <esioni!ación.
Los dos tipos más comunes de desioni!ación son#
• <esioni!ación de <os amas
• <esioni!ación de amas Eixtas
a. -esionización de -os 0amas
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&e pueden emplear tambi$n otras sales de aluminio como el cloruro de aluminio y
el aluminato sódico. l cloruro de aluminio 1ll3 se presenta en forma sólida o
líquida y se utili!a preferentemente esta -ltima 'masa volum$trica de 2,@7 Mg%dm3,
equivalente a un contenido en 1l@3 de 22,CW(.
5eacciones de cloruro de aluminio#
@ 1ll3 A 3 a'H3(@ → @ 1l'H(3 A 3 al@ A @
5eacciones de aluminato sódico#
4a1l@ A a'H3(@ A H@ → 1l'H(3 A a3 A 4aH3
l 3 A @ @ A C H@ →@ 4aH3 A 1l 'H(3
b. 0loruro férrico *e0l/&e presenta en forma sólida o líquida+ esta -ltima es la más utili!ada en el
tratamiento del agua. La forma sólida es cristalina, de color pardo, delicuescente, de
fórmula teórica )el3 . H@. &e funde fácilmente en su agua de cristali!ación a 3C
[, por lo que es necesario protegerla del calor.
La forma líquida comercial tiene un promedio de C8W de )el3. *ara evitar toda
confusión entre los contenidos de producto puro o de producto comercial, es
recomendable expresar la dosis de coagulantes en )e equivalente+ es decir, @8,6Wpara la fórmula sólida y 2CW aproximadamente para la solución acuosa comercial.
n presencia de hierro, las soluciones acuosas de cloruro f$rrico se reducen
rápidamente a cloruro ferroso )el@. sta reacción explica su gran poder corrosivo
frente al acero, y la necesidad de seleccionar adecuadamente el material de los
recipientes de almacenamiento, de preparación y de distribución. Las principales
reacciones del cloruro f$rrico en el agua#
2( on la alcalinidad@ )el3 A 3 a'H3(@ → 3 al@ A @ )e'H(3 A @
@( on la cal
@ )el3 A 3 a'H(@ → 3 al@ A @ )e'H(3
3( on el aluminato sódico
3 4a1l@ A )el3 A H@ → 3 1l'H(3 A )e'H(3 A 3 4al
c. ?ulfato ferroso *e?O4 .: O
4&
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onsiderando la discusión teórica que antecede, &tumm y ^Eelia identificaron
varias etapas en el proceso de coagulación.
a( Hidrólisis de los iones metálicos multivalentes y su consecuente polimeri!ación
hasta llegar a especies hidrolíticas multinucleadas.
b( 1dsorción de las especies hidrolíticas en la interfa! de la solución sólida paralograr la desestabili!ación del coloide.
c( 1glomeración de las partículas desestabili!adas mediante un puente entre las
partículas que involucra el transporte de estas y las interacciones químicas.d( 1glomeración de las partículas desestabili!adas mediante el transporte de las
mismas y las fuer!as de /an der Kaals.e( )ormación de los flóculos.f( *recipitación del hidróxido metálico.
5.
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*igura <. 0oagulación por adsorción *igura /=. 0oagulación de barrido o
arrastre de partículas
E. *)0TO'E? G>E I@*3>JE@ E@ E3 $'O0E?O
" 9nfluencia de la concentración de coagulante" &on la concentración de coloides 'medida normalmente mediante la cantidad
de turbiedad o color presente en el agua(" La alcalinidad y el ph" l tama0o de las partículas" La temperatura.
II.9.. *3O0>3)0I@
). "ecánica del proceso
4ormalmente, la floculación se anali!a como un proceso causado por la colisión
entre partículas. n ella intervienen, en forma secuencial, tres mecanismos de
transporte#
1. )loculación pericin$tica o bro\niana. &e debe a la energía t$rmica del fluido.:. )loculación ortocin$tica o gradiente de velocidad. &e produce en la masa del
fluido en movimiento.
53
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La floculación en medios porosos se está aplicando principalmente en peque0as
instalaciones, debido a su elevada eficiencia y bajo costo. &e distinguen dos tipos
básicos# floculación en un medio poroso fijo 'o floculación en medio granular( y
floculación en un medio poroso expandido 'floculación en lechos de arena
expandida(.
"La floculación en medio granular tiene flujo normalmente es laminar y la eficiencia es
extraordinaria. *uede flocular satisfactoriamente en pocos minutos."l floculador de lecho de arena expandido consiste en una columna a trav$s de la cual
el agua cruda pasa en sentido ascendente, despu$s de haber recibido el
coagulante.
La velocidad del agua es ajustada de tal modo que la expansión sea de alrededor de
a 28W. sto evita la obstrucción del medio poroso.
*igura /5. )loculador de medio poroso
La arena contribuye a que se logre una agitación uniforme durante el proceso de
floculación.
e7 *loculadores de mallas
l uso de telas generalmente ha sido restringido a la función de filtración gruesa en
la remoción de cuerpos flotantes o en suspensión de dimensiones relativamente
grandes, en tomas de agua y en la entrada de las plantas de tratamiento de aguas
5&
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na alternativa a la filtración convencional la ofrecen los filtros de membrana que
consisten en materiales finos capaces de separar sustancias cuando una presión
es aplicada a trav$s de ellos. La filtración por cartuchos es un proceso físico en
el cual el agua se hace pasar a trav$s de una membrana con poros de tama0o
variable, que puede estar entre 8,@ y 2,8 micrómetros.
La exigencia mundial de disponer de agua de mayor calidad ha favorecido el
desarrollo de la tecnología de membranas, dado que estos procesos tienen una
capacidad excelente de separación de sustancias disueltas y se han
desarrollado productos que corresponden a ultra", nano" y micro" filtración.
). "icro filtración
La separación por membrana microm$trica contiene poros de aproximadamente
8,83 a 28 _m, retiene pesos moleculares mayores a 288.888 daltons y usa
presiones de influente relativamente bajas, como 288 a C88 M*a.
Jeneralmente es capa! de remover material particulado como arena, arcilla,
Giardia, Cryptosporidium, algas y algunas especies bacterianas. 4o retiene viruspero tiene cierta capacidad de remoción de compuestos orgánicos lo que reduce
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'uente de calor
:e<u(o
olumna
Evaporador
ondensador
:e<u(o
!gua tratada
alor
!guacontaminada
Producto contaminado
7/21/2019 Trabajo Fina de Tratamiento de Suelos y Aguas Subterráneas
ste tipo de procesos puede ser completamente automati!ado, no requiere el uso
de compuestos químicos, produce un agua de calidad buena y constante y es de
manejo sencillo. l costo de inversión y operación no es bajo pues se renueva
continuamente la membrana.
La mayor parte del material coloidal, especies de alto peso molecular, material
particulado, especies orgánicas e inorgánicas son retenidos en estas membranas.
<e las especies biológicas se retienen proto!oarios, bacterias y la mayoría de los
virus conocidos. n cuanto a especies metálicas como quelatos de hierro y
manganeso requieren un proceso previo de separación para evitar la
descomposición de la membrana.
Las membranas para ultrafiltración se fabrican en forma tubular o de hojas planas
con las que se elaboran los filtros.
La ultrafiltración está limitada por el proceso de descomposición de la membrana,
ya mencionado en relación a la micro filtración, y por el costo relativamente
elevado.
0. @anofiltración
Las membranas de nanofiltración poseen un tama0o de poro a-n menor a las
anteriores, de 8,882 _m. n ellas se retienen mol$culas de peso molecular mayor
a 2.888 daltons. Las presiones a las que deben trabajar estas membranas sonsensiblemente mayores que las anteriores y usualmente pueden estar entre 88
M*a y 2.888 M*a. *ueden remover virtualmente todo tipo de bacterias, virus,
quistes y material disuelto h-mico. <ado el bajo contenido de materia orgánica
presente despu$s de la nanofiltración, no se generan subproductos de la
cloración, si se a0ade esta sustancia para impartirle un efecto desinfectante
residual al agua.
<ado que se remueve una gran cantidad de sustancias disueltas en el agua,incluso alcalinidad 'carbonatos y bicarbonatos(, el agua adquiere características
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