PTAR Flashcards
¿Que tipos de metodologías hay?
Floculación convenciona y floculación en línea
¿Que agentes se le agregan al reactor?
- Floculante/coagulante (cal CaOH, sulfato alumínio, férrico, ferroso)
- Desinfectante (hipoclorito de sódio o cálcio, o Cl2)
- Otro compuesto para eliminar microorganismos
- CaCl2 si es necesario
¿Por qué medio se agregan los agentes químicos?
Por medio granular (filtro de arena)
¿En qué afecta la alcalinidad del agua?
Puede afectar los sabores de productos. Si los sabores son compuestos ácidos en su fórmula, libera protones, y si el agua está alcalina, lo neutraliza y afecta aparência y sabor
Etapas del tratamiento de aguas residuales
- Filtración mejorada (eliminar alcalinidad)
- Desinfección
- Filtración por arena
- Purificación por torre de carbón
- Filtro pulidor (aparência)
- Desinfección UV
¿Que tipo de filtración hay?
•Fisica: Filtros de arena, elimina material en suspensión
•Quimica: Torres de carbón, elimina contaminantes en solución
¿Cuál es la diferencia entre filtración simple y filtración mejorada?
La filtración simple es de una etapa (física o química)
La filtración mejorada tiene varias etapas, eliminando: microorganismos, polvo, particulas en suspensión, virus, bacterias, material químicos
Métodos para reducción de alcalinidad
• Reactor a base de tratamiento con cal hidratada y floculante (más común y económico, grandes flujos de agua)
• Sistema de Dealcalinizadores en línea
• Sistema de Nanofiltración (alta calidad)
• Ósmosis (sistema de membranas, mejor calidad -para medicina-)
¿Para que está la desinfección?
Garantizar que no hay crecimiento microbiano
¿Que agentes oxidantes se utilizan en la desinfección?
Hipoclorito de calcio (más barato) o sodio
Agente oxidante se reduce (disminuye número de oxidación, gana electrones) y material orgánico se oxida (aumenta número de oxidación, pierde electrones)
Al perder electrones el material orgánico, se rompe los enlaces carbonados (rompe membrana celular) y se inactivan
¿Que garantiza el cloro residual en el agua?
Que ya no hay material orgánico susceptible a oxidación.
El cloro residual es regulado por normas coguanor y se debe optimizar para no excederlo
¿Que fenómeno sucede y que significa en la purificación con Carbón?
Es el fenómeno de la adsorción, que elimina particulas en suspensión (filtración química)
Remueve material orgánico, cloro, ozono
¿Por qué se debe añadir la menor cantidad posible de agente desinfectante?
Para producir menor cantidad de subproductos. Con ello, se extiende la vida del carbon activo, ya que retiene menor cantidad de subproductos
¿En qué ayuda el filtro pulidor?
Remoción de carbón activado que se puede desprender en el filtro de carbón (carbón es muy frágil), arena y escamas de óxido o incrustación
¿A qué agua se le llama “agua tratada”?
Al agua que sale del filtro pulidor
Requisitos para tener barrera UV
• Que el agua haya pasado por todas las etapas anteriores
• Que no haya material en suspensión (baja su eficiencia porque el material le hace sombra a bacterias que logran sobrevivir)
• No existir golpe de ariete
¿En qué consiste la coagulación/floculación?
Desestabilizar las suspensiones de particulas, para aglutinar las cargas porque se neutralizan las particulas sin cargas y sedimentan
¿Que es la coagulación?
La partícula de suspensión está rodeada de carga negativa (por OH- del agua) entonces con otra partícula rodeada de OH- se repele.
La cal neutraliza la carga superficial, dejando al coloide sin carga e inestable
Grupos de floculantes
• Inorgánicos:
∆ Catiónicos de hierro: formas comunes hierro ferroso (Fe+²) sulfato ferroso heptahidratado FeSO4 y férrico (Fe+³) sulfato o cloruro férrico Fe2 (SO4)3 FeCl3 (hierro férrico actúa en mayor rango de pH)
∆ Catiónicos de aluminio: ambos Al+³, sulfato de aluminio Al2(SO4)3 y cloruro de polialuminio Al2(OH)5Cl
• Orgánicos
Pasos de Coagulación/Floculación
- Formación de coagulante
Preparar lechada de cal dosificada con bomba peristáltica
¿Que es la Floculación?
Adición de partículas desestabilizada al agente floculante, permitiendo el aglutinamiento. Al unirse varios flóculos, se crea un macroflóculo que sedimenta
Al no tener carga, son afines y se unen
Características del sulfato ferroso como floculante
Se oxida de Fe+² a Fe+³ (pierde un electrón). Reacciona con agente más oxidante (controlar cantidad de hipoclorito porque lo puede consumir en su totalidad)
Se hidroliza al agregar agua
FeSO4 • 7H2O
La oxidación suele pasar con cloro FeCl3
Al liberar Fe+², se forma H2SO4, disminuyendo la cantidad de H+ disponible en el agua. Por lo que el agua se vuelve más alcalina
Características del cloruro férrico como floculante
Ya está como Fe+³, por lo que no se tiene que oxidar
Puede reaccionar con los materiales en reacción Redox y oxida el reactor (pica el metal)
Características de sulfato de aluminio como floculante
Al2(SO4)3 • 14H2O, valência +³
No requiere agente oxidante. No oxida el reactor
Queda aluminio residual disuelto en el agua
¿Que se usa para reducir alcalinidad?
- CaOH cal
- Intercambio iónico
- Membranas
¿Cuales son los tipos de alcalinidad?
Según indicador a usar
• M (naranja de metilo): HCO3- bicarbonato
• P (phenoftalein): CO3- carbonatos, OH-
Según ion
• Calcio: [ Ca(HCO3)2, Cá(OH)2]
• Magnésio: [ Mg(HCO3)2, MgCO3]
• Sódio: [NaHCO3, Na2CO3, NaOH]
Se busca llevar a su forma insoluble CaCO3 carbonato de calcio, Mg(OH)2 hidróxido de magnesio. Al añadir cal
Reacciones de reducción alcalinidad
Calcio
Ca(HCO3)2 + Cá(OH)2 —> 2CaCO3 + H2O
Magnésio
1. Mg(HCO3)2 + Ca(OH)2 —> CaCO3 + MgCO3 + 2H2O
- MgCO3 + Cá(OH)2 —> CaCO3 + Mg(OH)2 [ambos precipitan]
Sodio, se tiene que reducir con un compuesto que no lleve OH, o forma hidróxido de sodio y aumenta alcalinidad
NaHCO3 + Cá(OH)2 —> CaCO3 + NaOH + H2O
Na2CO3 + Ca(OH)2 —> CaCO3 + 2NaOH
*Se puede añadir una sal cálcica para que forme CaCO3 y una sal (Ej. Cloruro de calcio, sulfato de calcio)
1. 2 NaHCO3 + CaCl2 —> Ca(HCO3)2 + 2NaCl
2. Ca(HCO3)2 + Ca(OH)2 —> 2CaCO3 + 2H2O
¿Cuales son las partes del filtro de arena?
- Entrada vacía desde arena hasta costura del tanque (20% del tanque)
- Deflector (para distribuir el agua, para no generar canalamiento)
- Lecho de arena sílica 18 - 25” ø, y mínimo 1m de altura (arena de 0.5 a 0.7 mm).
- Capas de grava (hasta abajo la más grande 1 ½”, a la más pequeña 1/16” -grancilla-. 3 o 4 capas. Altura de las capas entre 1 ½ a 3”. La grava no filtra, sostiene la arena
- Válvula de muestreo (debe estar soldada con soldadura sanitaria)
- Tubos colectores con cabezas de colador. O toberas a presión que no permite pasar partículas, solo agua
¿Que se observa en la presión en un filtro de arena?
Caída de presión. No mayor a 5psia o es necesario hacer retrolavado
El agua entra por abajo. Flujo de retrolavado es 3 veces flujo normal
Rompe compactación y expande la arena, sacando suciedad en la cama de arena por la parte superior del tanque
¿Como hacer la limpieza de la arena?
Abrir el tanque y sacar manualmente la arena y grava (para quitar la impermeabilización de las incrustaciones). Se prepara solución de H3PO4 ácido fosfórico al 3 - 5%.
Por separado se le agrega solución a la arena, y por aparte a la grava
Se lava la arena y grava para quitar ácido y se vuelve a añadir al tanque.
Se deja inundado el tanque con solución 50ppm hipoclorito de sódio NaClO por 24 horas. Luego se drena solución, se retrolava y lava en sentido normal hasta pH neutro. Hacer analisis de cloro para garantizar que no haya cloro, y ya se pone en servicio nuevamente
Se revisan las paredes del tanque para ver estado de pintura epóxica
¿Que es el sand blast?
Despintar la pintura epóxica antigua haciendo ingresar arena a presión con aire. Actúa como lija, quitando pintura y óxido formado
Posterior, se vuelve a pintar con pintura epóxica
¿Que variación de filtro de arena y carbon existe?
En vez de contar con camas de grava, están llenos del material filtrante. Deben llevar toberas en el tubo de salida de agua, porque en las cabezas del colector se iría el material filtrante
¿Que capa extra lleva el filtro de carbón activado comparado con el filtro de arena?
Lleva una capa de arena sílica como las camas de grava
¿Que reacciones se dan en la desinfección?
Hidrólisis de hipoclorito de sodio
NaClO + H2O —> HClO + Na+ + OH-
Ácido hipocloroso es 10 veces más letal para bacterias que hipoclorito de sodio
Degradación de ácido hipocloroso por luz y calor (evitar)
2 HClO + luz solar —> 2 HCl- + O2
¿Cómo está formada una batería de filtración?
Por un filtro de arena y un filtro de carbón
¿Como determinar la capacidad de flujo de un filtro (Gal/min)?
Conocer diámetro o radio para calcular área efectiva de filtrado
Flujo normal es 1 Gal por min • pie²
Flujo retrolavado 3 gal/min • pie²
¿Que es la decloración?
Quitar el cloro residual del agua. Mejor agente es el carbón activado, también está el dióxido de azufre. Sirven por ser agentes reductores
¿Que es zeolita?
Material que atrapa iones Ca y Mg para eliminar agua dura
¿Que es ATCC y que hace?
Ácido tricloroisocianurico. Se hidroliza en agua y produce ácido hipocloroso y ácido cianurico
ATCC + 3 H2O —> 3 HClO + AC
El ATCC es poco soluble, por lo que libera ácido hipocloroso constante en el agua a desinfectar
¿Que hacen los filtros pulidores?
Retirar partículas finas que queden del filtro de carbón
Algunos son cartuchos de lanas, papel de celulosa, filtro de bolsas de polipropileno
Sus dimensiones ø 2” y 10 - 30” de alto
¿Que es NTU y cuál es el parámetro aceptado?
Es unidades nefelométricas de transmisión. Después del filtro pulidor tiene que ser no mayor a 1
¿Cuál es la granulométrica comercial más utilizada para el carbon activado granular?
8x30 y 12x40
¿Cómo se sanea un filtro de carbón para que no sea un nicho de contaminación microbiana?
Saneamiento se suele hacer cada semana o 15 días.
Se hace con vapor culinario (sin químicos). Presión máxima del vapor es de 15psi. Se debe realizar a 121°C por 3 horas. Calentamiento y enfriamiento a 1.1°C/min. Para enfriamiento, cuando el tanque está a 60 °C, se puede añadir agua con válvula de verteo abierta
Para garantizar la temperatura uniforme, hacer un mapeo de 12 puntos alrededor del tanque
Saneamiento de 5 horas con rampa de calentamiento y enfriamiento
Luego de saneamiento, retrolavar por 15 min y volver a retrolavar. Enviar água en sentido normal con presión. Repetir procedimiento 2 o 3 veces
¿Que fuerzas de atracción permiten la retención de otros compuestos en la superficie del carbon?
Fuerzas de Van der Waals
Mayor capacidad al tener mayor área superficial que depende de su proceso de activación
¿En qué consiste activar un carbón?
En hacerlo poroso para aumentar su capacidad de adsorción
¿Que tipos de activación de carbón hay?
• Física: oxidar la MP a altas temperaturas en presencia de agente oxidante (usualmente vapor de agua)
• Química: deshidratación de MP por sustancias químicas a temperatura media
¿Que tipo de poros hay y que tamaño tienen en el carbon activo?
• Microporos: ø < 2nm o 20 Å
• Mesoporos: 2 nm o 20 Å < ø < 50 nm o 500 Å
• Macroporos: ø > 50 nm o 500 Å
¿Cuales son los índices para medir el grado de activación del carbón?
• Índice de yodo
• Índice de melaza
• Índice de azul de metileno
• Índice de butano
¿Que ser debe considerar así momento de adquirir carbón activo?
• MP
• Grado de activación
• Método de activación
• Marca
¿Por qué es importante respetar la rampa de calentamiento para el saneamiento de un tanque?
Porque hay tanques recubiertos de pintura epóxica y el coeficiente de dilatación del metal es mayor que el de la pintura, por lo que, al enfriarlo, se forman bombas de aire entre la pintura y el tanque. Estás bombas son propensas a crecimiento bacteriano
¿Que es acción Jet?
Introducir a presión alta el vapor. La arena de sostén es empujada, pasa hacia arriba y queda desordenada la cama
La presión alta destruye el carbon (es abradizo y quebradizo)
¿Que es psig?
Libras por pulgada cuadrada gauge (manométrica)
Es la presión atm + el dato brindado
¿Por qué es preferible utilizar vapor sobrecalentado en el saneamiento de tanques?
Porque evita la formación de condensado en el fondo del tanque y la alteración de la temperatura
¿A qué se le llama ensuciamiento o incrustación del carbon?
Cuando el filtro de arena deja pasar cal, el carbon es incrustado, por lo que ya no limpia y da la impresión de que ya se llenó el área superficial del carbon.
Esto no es así, solo está tapado por incrustación
¿Cuales son las etapas de la Floculación en línea e intercambio iónico?
- Ingreso de agua cruda
- Mezclador estático (adición de desinfectante y floculante - ⅒ parte por haber menos material en suspensión, no se le añade cal-)
- Floculación y filtración con filtro de arena de lecho profundo: mínimo de 4m de altura porque durante esta etapa, aún se está dando la reacción de Floculación (flocula durante el 1r metro)
- Intercambio iónico (❤️): Resinas dealcalinización (se degradan con el cloro) que eliminan alcalinidad de agua
- Torre desgasificadora
¿Cómo se lava un filtro de arena de lecho profundo?
Cuando la caída de presión es de 5psi, se debe limpiar. Se usa el sistema de soplado donde se le ingresa aire a presión por abajo para expandir arena, quitar obstrucciones y crear movimiento entre las partículas de arena (15 - 20 min). Posterior, se hace el retrolavado (15 min), sentido normal (15 min) dos o tres veces, y se muestrea el agua (características como turbidez)
Caída de presión final: 0.5 a 1 psi
Características de filtro de arena de lecho profundo
Lleva a cabo Floculación (1m) y filtración (3m)
Mínimo 4 m de altura
No lleva camas de grava
En el tubo de extracción de agua, cuenta con toberas
Tiene espacio para que en la limpieza ingresar aire a presión
Características de las resinas de intercambio iónico
Pueden ser levemente ácidas.
Suelen quitar cationes en tratamiento de aguas
Contienen grupos sulfónicos (fuertemente ácida SAC), carboxilicos (débilmente ácida WAC)
A ese cambio se le llama agotamiento
Se puede reactivar con cloruro de sodio concentrado, HCl o H2SO4 a 10 - 15%. No tubería de acero o hierro porque la corroe. Se usan tuberías de polipropileno
Ej 2. Resina gana Ca²+, Na+ o Mg²+ y brinda H+
pH sale bajo ≈ 5, 5.5
¿Que es la dealcalinización?
Cuando las resinas de intercambio iónico suavizan el agua. No lo dealcalinizan porque no quita carbonatos
¿Que reaccion se produce en el intercambio iónico de H+?
El bicarbonato (de calcio, magnesio o sodio) brinda su ión y recibe H+, formando ácido carbónico
- 2RH + Ca(HCO3)2 —> R2•Ca + 2H+ + 2HCo3-
H+ + HCO3- —> H2CO3
Y el ácido carbónico se descompone en CO2 y agua
H2CO3 —> CO2(g) + H2O
HCO3- (alcalina) y H2CO3 (ácida)
¿Como saber que ya no hay ácido carbónico en el agua?
Indicador naranja de metilo
Papel pH
Agua tiene que estar en 7
¿Como funciona la torre desgasificadora?
Por deshorsión.
El aire entra en la parte superior y se distribuye por la torre empacada. Al mismo tiempo ingresa aire por la parte inferior, creando un flujo en contracorriente. El aire se lleva el CO2
Agua sale con pH neutro
