AUTONÓMA METROPOLITANA IAS BIOL~GICAS Y DE LA SALUD

A QUIEN CORRESPONDA:

Por medio de la presente se hace constar que la:

del Departamento de BIOTECNOLOG¡A de la División de Ciencias Biológicas y de la Salud, asesor6 el siguiente Servicio Social: i

Dra. FLORINA RAM¡REZ VIVES

\ "CONTROL DE CALIDAD DE AGUA TRATADA" TíTULO

ALUMNO CURTIDOR GALINDO SERGIO ANGEL MATRíCULA 90338480 LICENCIATURA INGENIERíA BlOQUíMlCA INDUSTRIAL PERIODO JUNIO 15, 1998 A JUNIO 27,2000

Se extiende la presente para los fines que a la interesada convengan, en la Ciudad de México, Distrito Federal a veinticuatro de julio del dos mil.

A T E N T A M E N T E, "CASA ABIERTA AL TIEMPO"

/

M. e E2 SECRETARIO ACADÉMIC~

I

UNIDAD IZTAPALAPA Av. M i c M n y Io Purísima. Col. ViMntina. D.F. 08340 Td. (5) 723 63 Si. Fax (W12 80 63 bmail: cdcixwanum.uom.mx

/Nombre: Curtidor Galindo Sergio Angel.

Matricula: 90338480.

Teléfono: 5-608-17-54 recados.

/Carrera: Ingeniería Bioquímica Industrial.

/División: Ciencias Biológicas y de la Salud.

Unidad: Universidad Au I Ónoma Metropolitana, Iztapalapa.

Trimestre: 00-P.

Horas a la semana: 20.

/Nombre del trabajo: Control de calidad de agua tratada.

/Nombre de los asesores:

Ingeniero José Galván Gómez y Dra. Florina Ramírez Vives.

Lugar de realización: Planta de tratamiento de aguas residuales "Cerro de la estrella".

Duración: 15 de junio de 1998 al 15 de diciembre de 1998.

Clave: I.B.I.025.98 '2-

~ 1 T .- ..._..I 12;-I---Iwi.az.iP .... ... .

Ing. José Galván Gómez Jefe de la oficina de planta ~ Profesor titular C.

Dra! Florina Rarnírez Vives , .

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Dr. Gerard0 Saucedo Castañeda

Director.

División de Ciencias Biológicas y de la Salud.

Presente:

El que suscribe Sergio Angel Curtidor Galindo alumno de la Universidad de la licenciatura de Ingeniería Bioquímica Industrial, me dirijo a usted para justificar él por que hago entrega del reporte de Servicio Social con’una fecha posterior a la original señalada.

Esto debió principalmente a dos motivos, el primero es que di más prioridad a las materias atrasadas que tenía para así poder ponerme ai corriente con los trimestres y la segunda a la mala economía que presento, teniendo que trabajar para sostener mis estudios.

.

Esperando contar con su aprobación, quedo de usted su más atento y seguro servidor:

Atentamente

n

1 Sergio Angel d&idor Galindo ,

Dr. Gerard0 Saucedo Castañeda

Director.

División de Ciencias Biológicas y de la Salud.

Presente:

Los que suscriben, Dra. Florina Ramíres Vives, miembro del personal académico de esta Universidad, y el Ing. José Galván Gómez Jefe de la oficina de planta de tratamiento y reuso, Zona oriente D.G.C.O.H., por medio de la presente hacemos constar que el alumno Sergio Angel Curtidor Galindo alumno de.la Universidad de la licenciatura de Ingeniería Bioquimica Industrial, cumplió satisfactoriamente su Servicio Social comprendido del 15 de junio de 1998 al 15 de diciembre de 1998 con el tema Control de calidad de agua tratada, en la planta de tratamiento de aguas residuales “Cerro de la estrella”.

Después de haber revisado el informe final, consideramos cumplidos los objetivos planteados en el anteproyecto respectivo y manifestamos nuestra conformidad en el contenido del mismo, agradeciendo de antemano la presente.

Atentamente:

:lor titular C.

. .

CONTROL DE CALIDAD DE AGUA TRATADA

Justificación y naturaleza del proyecto.

Un elemento que deba recordar al hombre que su vida es frágil y depende del equilibrio de su entorno, i es precisamente el agua!, tan vital como el oxígeno del aire.

El agua es un recursis natural no renovable, de los más importantes del mundo y dependen de ella la vida humana,.

El temor creciente de que en muchas paries del mundo se sufra de escasez de agua, ha provocado que sé de una práctica frecuente de la reutilización del agua. L a importancia que se da actualmente a la teutilización del agua es el tesuliado del aumento constante que hay en el número de usuarios de este líquido y de sus aplicaciones son cada vez más diversas en el mundo.

La contaminación de las corrientes empieza con la.aparición de las comunidades, por medio de sus desechos líquidos y sólidos, presentando los individuos trastornos en su organismo debido a 1.a contaminación de está, es por eso que es importante el estudio del agua para que sea aceptable y útil en términos generales y tener control de la calidad del agua, asegurando el equilibrio de la vida.

Además de utilizarla para la supervivencia, el agua tiene otros usos domésticos y la mayor parte del incremento en el consumo del agua se debe a la industrialización. Si no se toman las precauciones necesarias, las impurezas que' contiene a causa de la contaminación natural o artificial pueden afectar gravemente tanto a los equipos como a los productos, es por eso que se debe asegurar agua libre de contaminantes por medio de procedimientos de tratamiento y desinfección, así como el análisis.de control de calidad.

El agua residual es de composición variada provenihe de las descargas de usos

superficiales de agua, conducen al deterioro de la calidad de agua, llegando al grado tal que las pueden inutilizar como fuente de abastecimiento de la comunidad. Estas aguas residuales contienen una serie de compuestos orgánicos e inorgánicos que alteran significativamente la calidad de las aguas superficiales.

El tratamiento del agua para uso puede ser compleja; dependiendo del tipo de contaminantes que este presente y el grado de pureza requerido. Se emplean muchos

.

métodos y combinaciones de ellos, pero todos abarcan tres procesos básicos: tratamiento físico, químico y ficicoquímico, existe uncuarto proceso básico, el tratamiento biológico.

En los procesos de ingenieria en general, la consideración clave es la del costo, las aguas residuales tratadas tienen que cumplir normas específicas de calidad antes de que se pueda volver a usar, o con normas definidas antes de que se pueda descargar en una corriente de agua.

Actualmente la Norma Oficial Mexicana (iOM-O03-ECOL-1997) establece los límites máximos permisibles de contathinantes en las' aguas residuales tratadas que se reusan en servicios públicos.

Desde 1956 el departamento del Distrito Federal aprovecha y rehusa las aguas residuales tratadas. El proceso que se emplea empieza cuando el efluente es conducido a la sedimentación primaria, aquí se decanta para retirar grasas, aceites y natas sobrenadantes. El efluente del sedimentador primario se conduce a él tratamiento secundario, siendo importante los sedimentadores, después este efluente se conduce al tratamiento terciario, que consiste en hacer circular a través de filtros empacados con grava arena y antracita, obteniendo agua de mejor calidad y el'uitimo paso es la desinfección, cuya función es garantizar la destrucción de microorganismos patógenos y materia orgánica remanente en el agua.

1

AI ser grande la demanda del agua residual tratada, se requiere continuar con los trabajos que permitan mejorar los procesos de tratamiento y ampliar la capacidad y calidad de las plantas existentes para satisfacer la demanda. I

I Objetivos..

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y proponer soluciones.

. .

Metodología.

1. Conocer el proceso de tratamiento de aguas a nivel terciario. 2. Elaboración de tablas de normas permitidas para el agua tratada. 3. Tomar muestras cada día en zonas especificas del proceso. 4. Realizar análisis de sólidos totales, suspendidos y sedimentables. 5. Realizar análisis de: conductividad eléctrica. 6. Realizar análisis de oxígeno disuelto. 7. Realizar análisis de alcalinidad total. 8. Realizar análisis de cloruros. 9. Realizar análisis de dureza total y calcio. 10. Realizar análisis de cloro residual. 11, Realizar análisis de cloro total. , 12. Realizar análisis de demanda química de oxígeno soluble. 13. Estudio de la filtra.ción, causas de la saturación del medio y soluciones propuestas 14. Elaboración de reporte final.

I

Metodologia para desarrollar los parámetros físicos:

Sólidos.- Se refiere a la materia sólida suspendida o disuelta en el agua residual. Así podemos determinar los sólidos totales suspendidos, disueltos y sedimentables que contiene una muestra de agua.

Sólidos totales (STT).- Término aplicado al material que queda en un recipiente después de la evaporación de una muestra y subsecuente secado a una temperatura definida. LOS sólidos totales son -10s (STF) y además incluyen a los sólidos totales volátiles (STV).

La determinación de STF y STV es útil en el control de operación de la planta de tratamiento debido a que ofrece una aproximación general de la cantidad de materia orgánica presente en la fracción sólida de agua residual, lodos activados y agua con desecho industrial.

a previamente secada y

toma el peso de la cápsula (Pz), nfría en la estufa para después

ien mezclada, se evapora en la

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STT = P2 - P I = a

STV = a-b STF=P, - PI= b

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Conductividad eléctrica.- Es una expresión. numérica de la habilidad de una solución acuosa para acarrear una corriente eléctrica. Esta habilidad depende de la presencia de iones, su concentración total, movilidad, Valencia y de la temperatura a la que sé efectúa la medición. Las solu.ciones de muchos ácidos, bases y sales orgánicas son relativamente buenos conductores. Contrariamente las ;moléculas de compuestos orgánicos que no se disocian en solución acuosa conducen muy pobremente las corrientes eléctricas. Las medidas de conductividad son usadas para:

-Establecer el grado de mineralización para.evalu?r el efecto de l a concentración total de iones sobre el equilibrio químico, efecto fisiológico sobre plantas o animales, proporción de corrosión, etc. -Evaluar variaciones en la concentraciÓn.de minerales disueltos de agua cruda O residual

La medición se realiza mediante un conductímetro el cual da la medición directa en mhqbkm. El método se encuentra libre de interferencias, factores que afectan los resultados podían ser las celdas sucias o mal recubiertas.

pH.- Es una de las más importantes determinaciones y es frecuentemente usada en pruebas en la química del agua. Prácticamente cada fase. de tratamiento de agua residual es dependiente del pH.

Alcalinidad y la acidez son respectivamente, la capacidad acido-neutralizante y base- neutralizante de un agua y generalmente son expresada como mg de CaCodL.

La capacidad amortiguadora es la capacidad de base o ácido fuerte, generalmente expresada en moles/L, necesaria para cambiar el valor de pH de un litro de muestra en una unidad.

o de un potenciometro usando un electrodo de vidrio y rn de ga'&m-i&

.

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Metodología para desarrollar los parámetros químicos:

Oxígeno disuelto.- El' oxígeno se encuentra disuelto en el agua y su concentración en la misma depende de la presión atmosférica, temperatura y la salinidad o del contenido .de sólidos disueltos. En las aguas residuales, el oxígeno disuelto es el factor que determina sí las reacciones biológicas se llevan a cabo por organismos aerobios o anaerobios. LOS primeros utilizan el oxígeno para oxidar (o degradar) la materia orgánica e inorgánica, mientras que las segundas logran la oxidación mediante la reducción de ciertas sales inorgánicas como sulfatos y esto producen olores desagradables. Dado que se quieren evitar tales olores y que 1a.s aguas residuales no contienen oxígeno disuelto, una manera eficaz de elevar los niveles 'ros niveles de oxígeno disuelto es la aeración y con ella se evita que la estabilización de l a materia orgánica o la hiodegradación se lleve a cabo por organismos anaerohioc.

o I El análisis es el siguiente:

En botellas de 1 L de muestra se agrega 2 mL desulfato doble de aluminio y fósforo y 2 r mL de NaOH 12N. Se agita vigorosamente y se deja reposar para sedimentar.

En un matraz con tapa se toma la muestra, teniendo cuidado de no dejar pasar el lodo (sedimento). Después se agrega 2 mL de solución alcalina y 2 mL de sulfato manganoso desechando al tapar el sobrante.

Agregar 2 mL de H2S04 para disolver el precipitado que se formo. agitando hasta disolver. Se desecha lOOml del matraz y se agrega una solución de almidón como indicador.

.! gasto 7 mi, se reporta 7 mg/L.

iones bicarbonato HCOi e hidróxido O H contenidos, está es tomada como una indicación de la concentración de estos constituyentes.

Los valores medidos también pueden incluir contribución de boratos, fosfatos, silicatos u otras bases si están presentes, la alcalinidad en exceso de concentraciones de metales alcalinotérreos es significativamente en la determinación de la idoneidad de un agua para

I 13 !

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ii . , . . .,

riego. Aguas residuales domésticas crudas tienen una alcalinidad menor que, o ligeramente mayor que, la del agua del suministro.

En un matraz se adiciona 25 mL de muestra y anaranjado de metilo (0.5 mL). 2ml) como indicador y se titula con H2S04 0.2N valorada, hasta virar de un color amarillo a canela.

La concentración de alcalinidad en mg/L de Caco3 se calcula empleando la siguiente

. Para la determinación de la alcalintdad se utiliza el método siguiente:

formula: Alcalinidad total en mg/L de Caco3 = A*$J*50000/ mL de muestra

Donde: A= volumen de la solución ácida valorada consumido en la titulación en mL N= Normalidad de la'solución ácida.

C1oruros.- Los cloruros se deben a combinaciones del cloro con otros elementos; no deben ser confundidos con el cloro que se encuentra en forma de residuos en las aguas residuales tratadas. Los cloruros son sustancias inorgánicas encontradas comúnmente en la orina del hombre y de los animales. La concentración de cloruros es mayor en agua residual que en agua cruda debido a que el cloruro de sodio es un compuesto común en la dieta y pasa a través del sistema digestivo sin un cambio. Un alto contenido de cloruros puede dañar las estructuras y las tuberías metálicas, así como el crecimiento de las plantas.

El método que se emplea para la determinación de cloruros se basa en él echo de que en una solución alcalina o neutra, el cromato de potasio (KzCrOs) indica el punto final de la titulación de los cloruros presentes en una muestra 'con una solución valorada de nitrato de plata (AgN03) 0.014N.

El procedimiento es el siguiente, en un.matraz se agrega 25 mL de muestra y 2 mL de K2Cr04 como indicador, se procede a la titulación con la solución valorada de AgN03 , durante la determinación, la muestra virará de'un color amarillo a un color ladrillo. En la determinación se utiliza un testigo de agua destilada y se compara el color con el de la muestra analizada.

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La concentración de cloruros en mg/L de CI- se calcula empleando la siguiente formula:

donde: \ A= mL de la solución valorada de AgN03 consumidos en la titulación de la muestra. B= mL de la solución valorada de AgNO, consumidos en la titulación del testigo. N= normalidad de la solución de AgNO,.

Dureza.- La dureza del agua Se debe principalmente a las sales solubles de calcio y magnesio, las cuales reaccionan con el jabón para dar sales insolubles principalmente estearatos, okatos de dichos metales. No solo estos iones pueden formar jabones insolubles ya que se pueden precipitar también los iones de otros metales como el hierro, el aluminio, el manganeso. Generalmente estos últimos iones se presentan en cantidades insignificantes en el agua, razón por la que prácticamente se considera que la dureza total es originada por los iones de calcio y magnesio, expresado bajo la forma de carbonato de calcio, en mg/L

Sé emplear una solución valorada de EDTA (ácido etilen diamino tetracético) que son agentes quelantes que forman complejos muy estables con el Ca", Mg++ y otros iones divalentes que provocan la dureza del agua. Este método depende de la presencia de un indicador que determina la cantidad en exceso de EDTA o el momento en que todos los iones causantes de la dureza se.han combinado. El indicador utilizado es eriocromo negro T (ENT).

En un matraz se agrega 25 mL de muestra más 25 mL de agua destilada, se agrega una pizca de ENT más 2 mL de solución buffer y se titula con EDTA hasta virar de un color morado a un negro.

La dureza total en mg/L de CaCO3 se calcula empleando la siguiente formula: Dureza total en mg/L de Caco3 = A*B* 1000*50/. mL de muestra.

Donde: A= volumen de la solución EDTA consumido en la titulación en mL. B= Factor determinado en la estandarización del EDTA (molaridad de la

solución).

Dureza de calcio.- La dureza de calcio se puede obtener a traves de l a titulación con EDTA. Al adicionar EDTA a un agua que contiene calcio y magnesio este se combina primero con los iones calcio. El Ca" pueae ser determinado directamente, con EDTA cuando el r>H es lo suficientemente alto para provocar que el magnesio se precipita como

la titulación.

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Cloro residual.- Las determinaciones de cloro residual debe efectuarse periódicamente sobre : , 8 i el"'a@a ..( tratada después da que,se ha efectuado el tratamiento de desinfección con .'.$':.,>?&

cl0:o. El 2;oceso de desinfección es complementario al tratamiento terciario, se efectúa con el

fin'de-'que : ; j : , el .efluente pueda ser empleado sin riesgos en su manejo por la presencia de organismos patógenos.

La"c1oración' del agua puede ser controlada eficazmente a través de una serie de determinaciones de cloro residual.

AI hablar.de cloro residual se debe entender el cloro libre residual, es decir, el cloro que se encuentra en una forma activa en el agua.

La d6terminación de cloro libre residual se realiza por el método de ortotolidina-arsenito. La ortotolidina es un compuesto orgánico que es oxidado en medio ácido por el cloro residual produciendo una holoquinona de color amarillo; La intensidad del color es proporcional a la concentración de clora'residual. En. esta determinación la adición de arsenito de sodio es especifica para el cloro residual. . Se toma la muestra y con ella se. enjuaga dos veces la celda del comparador de cloro

residual, después se agrega 0.5mL de solución de-0,rtotolidina y se pone un poco de muestra, después se agrega 0.5 mL de la solución de arsenito de sodio y se acaba de llenar la celda con la muestra hasta la .marca. La celda se introduce en un comparador residual de ámbito amplio.

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. . . .

Cloro total.- Es importante señalar que una parte del cloro agregado al agua en el proceso de cloración reacciona con compuestos reductores como el nitrógeno amoniacal formando cloramidas que tienen un poder desinfectante bajo y que son detectados como cloro combinado. Así tenemos:

Cloro total mg/L cloro libre mg/L+ cloro combinado mgiL. . .

Se toma la muestra y con ella se enjuaga dos 'veces la celda del comparador de cloro .,.,mi&.L. se agegq~. 0.5 mL de soiuGjón.de ortot.qli&na'y posteriormente se llena con la

muestra hasta la marca de la celda y se agita por.i&edión. Se deja en reposo durante 5 minutos para que la reacción se desarrolle completamente'y se procede a colocar la celda en

Nota: En cualquiera de, los casos, doro total o de cloro libre residual, la lectura se obtienen en mg/L, en forma directa e n d comparador. Demanda química de oxígeno (D.Q.O.).- La prueba de'D.Q.0. se emplea para medir el contenido de materia orgánica de una muestra. que es susceptible a oxidación por un fuerte oxidante químico. La determinación de la D.Q.O. es importante, ya que proporciona la medida de oxígeno que es equivalente a la porción de materia orgánica presente en una

. .

Dureza.- La dureza de:l agua Se debe principalmente a las sales solubles de calcio Y magnesio, las cuales reiccionan' con el jabón para dar sales insolubles principalmente estearatos, oleatos de dichos metales. No solo estos iones pueden formar jabones insolubles ya que se pueden precipitar también los iones de otros metales como el hierro, el aluminio, el manganeso. Generalmente estos últimos iones se presentan en cantidades insignificantes en el agua, razón por la que prácticamente se considera que la dureza total es originada por los iones de calcio y magnesio, expresado bajo la forma de carbonato de calcio, en mg/L.

Sé emplear una solución valorada de EDTA (ácido etilen diamino tetracetico) que son agentes quelantes que forman complejos muy estables con el Ca", Mg" y otros iones divalentes que provocan la dureza del agua. Este método depende de la presencia de un indicador que determiina la cantidad en exceso de EDTA o el momento en que todos los iones causantes de la dureza se.han combinado. El indicador utilizado es eriocromo negro T (ENT).

En un matraz se agrega 25 mL de muestra más 25 mL de agua destilada, se agrega una pizca de ENT más 2 mL de solución buffer y se titula con EDTA hasta virar de un color morado a un negro.

La dureza total en mg/L de CaCOl se calcula empleando la siguiente formula: Dureza total en mgi'L de CaC03 = A*B* 1000*50/ mL de muestra.

Donde: A= volunien de la solución EDTA consumido en la titulación en mL. B= Factor determinado en la estandarización del EDTA (molaridad de la

solución).

Dureza de calcio.- La dureza de calcio se puede obtener a través de la titulación con EDTA. AI adicionar EDTA a un agua que contiene calcio y magnesio este se combina primero con los iones calcio. El Cat+ pue& ser determinado directamente, con EDTA cuando el pH es lo suficientemente alto para provocar que el magnesio se precipita como hidróxido de mamesio y el indicador usado (murexida) sp combina solo con el calcio. - fin >in mitra7 CP r n l n r a n $0 ml de muestra. se adiciona I o dos gotas de murexida y 2 mL -wlución estándar de EDTA, hasta virar de rosa a púrpura.

mula:

A= volumen de la solución EDTA consumido en la titulación en mL. B= mg. Equivalentes de CaCO; para I mL: de titulante EDTA al punto final de

la titulación.

Cloro residual.- Las determinaciones de cloro residual debe efectuarse periódicamente sobre el agua tratada después de que se ha efectuado el tratamiento de desinfección con cloro.

El proceso de desinfección es comp1ement;uio al tratamiento terciario, se efectúa con el fin de que el efiuente pueda ser empleado sin riesgos en su manejo por la presencia de organismos patógenos.

La cloración del agua puede ser controlada eficazmente a través de una serie de determinaciones de cloro residual.

Al hablar de cloro residual se debe entender el cloro libre residual, es decir, el cloro que se encuentra en una forma activa en el agua.

La determinación de cloro libre residual se realiza por el método de ortotolidina-arsenito. La ortotolidina es un compuesto orgánico que es oxidado en medio ácido por el cloro residual produciendo una holoquinona de color amarillo; La intensidad del color es proporcional a la concentración de cloro ‘residual. En. esta determinación la adición de arsenito de sodio es especifica para el cloro residual. Se toma la muestra y con ella se. enjuaga dos veces la celda del comparador de cloro

residual, después se agrega 0.5mL de solución de,o.rtotolidina y se pone un poco de muestra, después se a,grega 0.5 mL de la solución de arsenito de sodio y se acaba de llenar la celda con la muestra hasta la marca. La celda se introduce en un comparador residual de ámbito amplio.

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. . . .

Cloro total.- Es importante señalar que una parte del cloro agregado al agua en el proceso de cloración reacciona con compuestos reductores como el nitrógeno amoniacal formando cloramidas que tienen un poder desinfectante bajo y que son detectados como cloro combinado. Así tenemos:

combinado mg/L.

del comparador de cloro iormente se llena con la deja en reposo durante 5 cede a colocar la celda en

ración de cloro .total hasta~ la de los patrones del

Nota: En cualquiera de,los casos, cloro total o de cloro libre residual, la lectura se obtienen en mg/L, en forma directa en,elcomparadar. Demanda química de oxígeno (D.Q.O.).- La prueba de’D.Q.0. se emplea para medir el contenido de materia orgánica de una muestra, que es susceptible a oxidación por un fuerte oxidante químico. La determinación de la D.Q.O. es importante, ya que proporciona la medida de oxígeno que es equivalente a la porción de materia orghica presente en una

. .

muestra ... de agua capaz de oxidarse. por procedimientos químicos .(oxidante (fuerte). La D.Q.O. no da la diferencia entre la materia orghica biológicamente oxidable y la inerte.

El método para la determinación de la D.Q.O. vm'a únicamente en el oxidante empleado; así se ha encontrado al dicromato de potasio (K2Cr207) el más práctico, ya que la solución oxidante es estable y da resultados exactos.

El método se basa en que muchos tipos de materia orgánica son destmidos por una mezcla de &ido crómico y sulfürico en ebulliciófl. De. tal manera que si se somete a reflujo una muestra conteniendo materia orgániccl, con H2S04 y K~Cr207 valorado, durante el 3eriodo de reflujo, la materia oxidable reduce una cantidad equivalente de K2Cr207, ya que :I remanente valorará o se titulará la cantidad de K~Cr207 reducida (cantidad de K2Cr2O7 igregado menos cantidad de KzCr207 restFte) es una'medida de la cantidad de materia xgánica oxidada.

Se toma una muestra de 20 mi,, se agregan 0.4'g de sulfato mercúrico (HgS04) en un natraz de 250 mL con cuello esmerilado para reflujo, y se mezclan. Al matraz se agrega 1 O nL de la solución de K2Cr20~ 0.25 N, se.agregan at matraz 30 mL de la solución de H2S04 on sulfato de plata mezclando cuidadosamente mientras se agrega el ácido. El matraz se 'one a reflujo durante 2 horas. Después se enfría y ' s e lava el condensador con agua estilada, procurando que esta agua caiga dentro del matraz por lo que se recomienda se tilice una piseta para tal lavado. Se diluye la mezcla a 150 mL aproximadamente, con agua estilada, se enfría a temperatura ambiente y se titula el exceso de dicromato con la >lución de sulfato ferroso arnoniacal 0.1N utilizando 2 o 3 gotas de ferroin como idicador. El cambio de color va de naranja fuede a,azul verdoso a café rojizo. En forma simultanea con la muestra se lleva a reflujo un testigo con 20 mL de agua :stilada en lugar de la muestra, agregaddo-la mis& cantidad de reactivos y cuidando que ebullición empiece al mismo tiempo que en la muestra. os mg/L de la demanda química de oxígeno en la muestra se calcula de la siguiente anera: IgiL D.Q.O. = (a-b)*N*8000/'mL. de muestra.

mde:

. . . :

a = mL de la solución de sulfato ferroso amoniacal consumidos, para el testigo de la solución de sidfao ferroso.. iuaridoipam la muestra.

.., -. , de,la solución de la soluc=feqq amoniacal. ... . ... . .:?,A,

Estudio de la filtración, causas de la saturaci6n del medio y soluciones propuestas:

FILTRA CION

La filtración es hremoción de ’ partículas sólidas suspendidas, al pasar el agua a través de un medio poroso que retiene las partículas en forma de fase separada permitiendo el paso del agua sin sólidos, siendo generalmente m a acción mecánica. Muchas de las partículas no pasan por los intersticios del filtro a causa de su tamaño, sin embargo, puede no dar una clarificación completa. Los sólidos finamente divididos son sólo eliminados por la formación de película gelatinosa alrededor de Ids;granos del medio filtrante. En algunos filtros, este recubrimiento de los granos de arena se obtiene por una acción biológica; la cual es más acentuada en filtros lentos de arena, en los cuales se forma una capa limosa llamada técnicamente Schmurzdecke sobre la superficie del lecho filtrante. La resistencia de la capa a la rotura se debe usualmente a su relación con organismos microscópicos. La masa reticular que ellos forman ayuda a la clarificación

La profundidad a la cual los sólidos penetren en el lecho de arena, depende, en gran parte. del flujo de filtración, el grado de pretratamiento, así como de las dimensiones y graduación del medio filtrante. Conforme pase el tiempo, aumenia la eficiencia de un filtro operado adecuadamente. La materia floculada llena los espacios vacíos del lecho filtrante y la capa artificial produce intersticios más finos y ayuda tanto a la remoción de sólidos solubles como a la remoción de sólidos suspendidos.

FILTROS MECANICOS: Los filtros rápidos pueden ser rectangulares o circulares y se construyen de madera, acero o concreto.. En el fondo se encuentra un sistema de drenado inferior que recoge el agua filtrada y distribuye el agua para retrolavado. Sobre el bajo-dren se coloca una capa de piedra graduada, antracita o grava y sobre ella de 61 a 97.4 cm. de medio filtrante. El conjunto se completa con válvulas dotadas de controladores para influente y efluente, las que mantienen un flujo uniforme ,de agua a través del aparato, con manómetros para medir pérdida de carga, con dispositivos p ado y con canales

iai: E I a& entra por ia Parte

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ies0 de filuaCién y se-dmwaga-egtia frftfada hae&uriija por el sistema de &%%%%a través del lecho. El material sólido colectado en la superficie del lecho se

descarga a las canaletas de agua de lavado > de ah¡ al drenaje. En algunas unidades se emplea aire para agitar el medio filtrante. Se emplea generalmente para agitacion sin aire igua de lavado a alia velocidad ( I 5 a 20 gprn de agua por pie cuadrado de Area filtrante ‘61 1 . 1 a 1222.2 I./m’ ). Con tiecuencia se suniinistr~ un lavado superficial a los Icchos. en 3dición al flujo ascendente del agua de lavado. Cuando la caniidad de agua dc laiado lisponible es insuficiente para lavar todo el lecho, éste puede lavarse por secciones. L‘I avado seccional de lechos no se emplea. excepio cuando el método normal no puede

* . .

llevarse a cabo. Es una practica común instdar tanques ’de coagulación y sedimentación antes ,de los filtios. Este’pretrat&ientp.,si&e para dos propósitos; .se remueve una gran cantidad de sólidos suspendidos por sedimentación, reduce la carga sobre los filtros y el material coagulado cubre la superficie filtrante, previniendo que las partículas finamente divididas penetren en el lecho.

En la operación de ‘la mayoría de los filtros, el agua entra por la parte superior de la unidad y se distribuye median& un canal o tubo perforado y se filtra al descender a través del medio filtrante. El agua filtrada es recogida por el sistema de drenaje inferior y se descarga a través de un tubo múltiple principal.

El espesor y graduación de los lechos de grava y arena u otros medios filtrantes, varían de acuerdo con los diferentes faüricantes. Espesores de.grava de 8 a 20 pulgadas (20.3 a 50.8 cm) y lechos de arena de 18 a 30 pulgatias (45.’7 a. 74.2 cm) o más, se emplean comúnmente. La mayoría de los filtros a presión sé retrolavan pasando el agua hacia arriba a través del filtro a flujos de 7.5 a I 5 gpm por pie cuadrado de área filtrante (306 a 61 1.1 Lím”.

LOS filtros horizontales no son tan satisfactorios como los verticales, debido a la tendencia del lecho inferior de grava a tomar ondulaciones en formade valles y colinas sobre la grava 3 piedra sobre la que descansa el medio filtrante. Cuando ocurren estas fallas, se obtiene una deficiente filtración.

MATERIAL FILTRANTE: La arena es el medio más ampliamente usado para la filtración le agua fría. La selección del grado adecuad0.y tamaño de las arenas, así como del espesor iel lecho, son características esenciales en el diseño de. un filtro. El material preferido es uena de cuarzo puro, libre de barro, arcilla u otro material soluble en ácido. La eficiencia otal de un medio filtrante, incluyendo la longitud de los ciclos entre lavado, obviamente es tfectuada por la graduación hidráulica del material. Los mejores resultados se obtienen con u1 material que sea de dimensiones uniformes.

La antracita posee un número de características deseables, tomo una menor densidad,

a con facilidad. El

le arena, los cuaies son más esféricos. Esto facilita la retención de flóculos v uermite el uso

igeramente superior a la mitad de .la arena, y a su forma irregular. propiedades dan

de los granos a’ @rie

rea de los -=osos es superior por unidad de volumen

fREf%y ffd’i%RIORES: Se requiere para desalojar el agua filtrada uniformemente y en istribuir el agua de lavado en la misma forma sin perturbar el lecho de grava u otro iaterial empleado en el sistema de drenado. Por lo general se utiliza un tubo múltiple entra1 con tubos laterales roscados a éi ángulo recto y espaciados a igual distancia sobre el is0 del filtro. A los tubos laterales se encuentran conectados mediante boquillas coladoras lgunas veces llamados “cabezas coladoras” 6 “válvulas de afena”.

Un problema serio de operación que frecuentemente ocurre en los filtros, es el disturbio :I medio de soporte en la parte inferior de ellos. El disturbio de las capas de grava u otros

. . . . .

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. medios de soporte puede ser disminuido mediante una graduación apropiada y cuidadosa en le retrolavado. Un retrolavado demasiado violento o una presión demasiada alta en las líneas principales de agua son responsables en muchos casos de esta operación defectuosa.

Se utilizan canales para agua de lavado con el doble fin de recoger el agua de lavado y para distribuir el agua admitida al filtro. Deberán ser colocados a una altura suficiente sobre la superficie del material filtrante para que este último no sea arrastrado al exterior durante el periodo de limpieza. Deberán ser nivelados en su lugar de instalación para que el agua se derrame uniformemente en cada secdión. Es de gran importancia que los canales se construyan suficientemente grandes para desalojar .la cantidad de agua de lavado máxima requerida para obtener una expansión adecuada del material filtrante.

EQUIPO PARA LAVADO SUPERFICIAL:’ Varios sistemas se han empleado para mantener la superficie del medio filtrante libre de.bolas de lodo y otras acumulaciones similares. Sin embargo, el control más satisfactorio para mantener una superficie filtrante limpia consiste en-agitar con agua el lecho o dispositivo operados mecánicamente. El tipo de aparato limpiador más utilizado es el.lavado superficial Palmer. El equipo está diseñado para agitar la superficie del medio filtrante mediante chorros de agua a presión relativamente alta, conforme giran los tubos que la conducen. La rotación se efectúa al ser impulsados los tubos por la reacción producida por los chorros de agua. En la figura se observa el arreglo de los lavadores en un fiitro, se describe la localización de los lavadores rotatorios con respecto al lecho de arena y los canales para agua de lavado.

Durante la operación, los .lavadores de superficie deberán.ser puestos en funcionamiento antes de que el nivel de agua haya bajado con relación al borde de los canales. El agua regular para retrolavar se alimenta a Continuación y conforme el lecho se expande, los lavadores rotatorios se sumergirán en el lecho a unas pulgadas, y el efecto combinado de los lavados superficial, rotatorio y ascensional por el flujo de agua de retrolavado, aseguran la remoción de depósitos, que son arrastrados al drenaje.

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VALVULAS MULTIPLES: Se utilizan válvulas de control simple, Lon las cuales puede controlarse la ooeración comoleta de filtros. Las válvulas de este tioo son. a menudo.

la que las entradas (ports) se abren o cierran por pistones operados’hidráulicamente que responde al flujo que pasa por una válvula piloto rotatoria. Esto elimina fugas debidas a asperezas que se han encontrado en otro tipo de válvulas rotatorias. Como las entradas se abren lentamente, se eliminan los golpes hidráulicos sobre el lecho. ’

1

CONTROLADORES DE GASTO: P a r a m buen funcionamiento de los filtros, es necesario contar con un flujo de 'agua relativamente uniforme a través de las 'unidades, sin fluctuaciones bruscas o extremas. La apertura rápida de las válvulas del efluente puede hacer que el filtro "se agriete", permitiendo así la entrada de sólidos al lecho. Un cierre rápido de las válvulas puede producir una condición similar, debido a la liberación de aire previamente atrapado por el agua y posteriormente alojado en el lecho.

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Puede obtenerse una operación de filtros relativamente satisfactoria por medio por medio de una sencilla válvula de mariposa o de flotado; que'controle el nivel del efluente a un valor relativamente constante sobre un canal u orificio sumergido. Sin embargo, si los requerimientos de los filtros demandan un dispositivo de,control más preciso, existen varios aditamentos disponibles.

Algunos equipos son más sensibles, pero generalmente es preferible sacrificar la sensibilidad hasta cierto grado, a cambio de una construcción fuerte y un funcionamiento positivo bajo todas las condiciones de operación, se deben evitar los equipos que requieran reparación y atención constahtes.

Recientemente, los controladores de gas. de filtración han sido diseñados ,para operar neumáticamente ya que presentan algunas ventajas sobre los controladores hidráulicos. Una característica deseable de este' tipo de equipo consiste en que carece de cables y alambres que a menudo causan un mantenimiento elevado.

MECANISMOS MEDIDORES: indicadores de gasto: son indispensables para una operación eficiente de la planta. la instalación de los equipos es deseable en las siguientes tuberías: 1) de agua cruda, 2) en cada efluente de filtros y 3) entrada de agua de lavado.

Indicadores de perdida de carga: La 'pérdida de carga se produce como resultado de la obstrucción del medio filtrante por efecto de !,os sólidos suspendidos o por englobamiento de aire debido ai desprendimiento de gas dentro del lecho del filtro.

La perdida de carga, a través de filtros 1impios;no deberá exceder de 18 a 20 in (45.7 a 50.8 cm) y puede ser tan baja como 6 in (15.24 cm) cuando se utiiiza arena relativamente gruesa

. . como medfo filtrante~y cuando -los gastos de filtración son relativ pérdida dekarga para un FittrC'sucio deberá variar generalmente

bajos. La máxima y 8 pies (152.4 a

243.8 cm)

, . . . .~... . en casos en que el lavado del filtro a sido demorado, la pérdida d i carga puede exceder los 8 pies (243.8 cm). Puede aún llegar a existir una presión negativa en la capa de grava, los drenes inferiores y la tubería de efluente de los filtros. Con objeto de asegurarse contra la entrada de aire al filtro, el extremo de la tubería del efluente deberá mantenerse sumergida o "sellada con agua". Es inevitable que algo de aire se aloje dentro del filtro si existe una presión negativa a cualquier distancia bajo la superficie de la arena, ya que los gases en equilibrio a una presión dada, serán liberados al disminuir la presión. Se ha sabido que el concreto poroso en las secciones inferiores del filtro da lugar a entrada prematura de aire y

. ..

consecuentemente a ciclos cortos de filtración. En tales casos, los filtros deben ser lavados con mayor frecuencia de 'la que se requeirían en oira fonna.

RETROLAVADO: Es la operación de limpieza de los filtros, existen dos métoaos de retrolavado I ) Por el paso hacia arriba de agua filtrada a través del medio filtrante a altas velocidades (15 a 20 gpm por pie cuadrado de área filtrante) sin otros medios de agitación del lecho de arena: Y 2) por el paso de agua filtrada hacia arriba a través del filtro a un gasto de 7.5 a 12 gpm por pie cuadrado de área filtrante, mientras el lecho se agita mediante rastras revolventes accionadas mecánicamente, o mediante chorros de agua, o por el uso de aire comprimido o vapor. Estos métodos de lavado se denominan, respectivamente, lavado a alta velocidad y lavado a baja velocidad.. El uso'de cada método depende de la construcción de los filtros. Las instalaciones diseñadas para funcionaren una forma, no pueden en otra forma sin hacer cambios radicales en los detalles de construcción. .

Soluciones propuestas: J

Como la eficiencia de la planta de trataniiento depende grandemente del mantenimiento en condición apropiada de la arena en 10s filtros y como el lavado satisfactorio es un requisito absolutamente necesario. Las rastras accionadas mecánicamente que se usaron con anterioridad eran eficientes para eliminar las áreas obstruidas, pero resultaron inadecuadas cuando se inició el uso de filtros de forma rectangular. Cuando se carece de agitación auxiliar, es esencial el lavado a alta velocidad. Manteniendo otros factores iguales, la eficiencia en el lavado de los filtros depende de:

1. Gasto aplicado del agua.para lavado. 2. Uniformidad en la distribución del agna para lavado. 3. Longitud del tiempo de lavado. 4. Tamaño y graduación del medio filtrante. 5. Temperatura del agua. 6. Profundidad del espacio libre. 7. Diseño y espaciamiento de los canales colectores de agua p

La eficiencia de cualquier sistema de purificación de agua, es directamente proporcional al

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lavado.

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obtener esto con éxito se requiere:

1 . Mantener el medio filtrante en buenas condiciones. 2. Proporcionar al filtro las reparaciones requeridas, 3. Limpieza regular y completa del lecho filtrante. 4. Llevar registros diarios de operación.

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El medid filtrante es la parte del filtro más importante, y ésta deberá inspeccionarse a intervalos regulares para determinar su condición. Cuando se emplea arena u otro material similar, existe una tendencia de algunas partes de la superficie a cubrirse con acumulaciones que si no se remueven al retrolavar el filtro, puede ocasionar un serio problema de operación.

Cuando la superficie del filtro.se ha obs&ido.cori depósitos, puede llegar a ser necesario quitar la unidad de servicio, drenarlo y remover los depósitos de la superficie mediante raspado manual. Si los depósitos no se eliminin por el lavado, la porción del lecho en la que aparecen, operara un gasto menor, dando por resultados una filtración no uniforme en las distintas áreas del filtro. El deposito puede penetrar al lecho filtrante reduciendo los gastos de filtrado e interfiriendo con una buena clarificación.

La falta de uniformidad en la superficie del lecho filtrante indica una distribución desbalanceada del agua de lavado. Cuando existe evidencia de que el lecho de grava ha sido alterado, deberá removerse el medio filtrante e inspeccionar y reparar el sistema de drenes inferiores en caso necesario. Cuando el lecho de grava empleado para soportar la arena o antracita se ha perturbado, existe el peligro de que el medio filtrante penetre en el sistema colector de agua filtrada. El medio filtrante que pasa a través del filtro será descargado a las líneas de agua, causando graves problemas en bombas y equipos.

Cuando ha sido bien diseñado un filtro, deberá existir una distribución uniforme del agua de lavado, la cual removerá prácticamente toda materia extraña que se acumula en la operación del filtro. El operador deberá, ejercer un .control cuidadoso para no excederse el gasto máximo de diseño de agua filtrada o agitar el lecho del filtro con demasiada violencia cuando se emplea agitación mecánica o con aire. No puede establecerse un período predeterminado de lavado, ya que el tiempo que el filtro deberá operarse entre los lavados está controlado por l a cantidad y naturaleza del material suspendido en el agua cruda, la temperatura del agua, particularmente los cambios en temperatura del agua al pasar por el sistema y una serie de otros factores.

El disturbio de los lechos de grava da por resultado' un retrolavado deficiente y filtración defectuosa, así como ocasiona. otras dificultades de operación. A causa de este problema,

,.cpgas de gr va u otro materi. porte . ,

.. . ~. ~ _ _ _ ...~_. - . /. Los filtros requieren retrolavado usualmente cada 6 a 24 horas. Pueden ser deseables o

. . . . . . . . . . . . ~. Y

Nunca deberá permitirse que el agua caiga directamente de los canales colectores a la superficie expuesta de material filtrante.

-

RESULTADOS

Actualmente la Norma Oficial Mexicana (NOM-O0 1 -ECOL-I 996) establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en agua y bienes nacionales y algunos se presentan a continuación: Actualmente la Norma Oficial Mexicana (NOM-003-ECOL- 1997) establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las aguas residuales tratadas que se reusan en servicios públicos, y presentan a continuación:

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3 ~. I i:

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. . . . .

Los Resultados de los parámetros físicos se muestran en la siguiente tabla:

I- .- ___I___- . . . . .~ .

.

Los Resultados de los parámetros químicos se muestran en la siguiente tabla: E

e , : ~ . '..*. . . .1

tabla 3

Comparando los resultados de los análisis fislcos y .químicos del agua tratada (efluente) de la planta de tratamiento de aguas 'residuales Cerro de la Estrella (tabla 2 y 3), con los valores establecidos de los límites máximos permisibles en agua tratada (tabla I ) . nos indican que sé esta trabajando dentro de la Norma ¿ie limites máximos permisibles, con ligeras variaciones durante el tiempo en que se realizo'el proyecto.

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Nombre: Curtidor Galindo Sergio Angel. Matricula: 90338480. Carrera: Ingeniería Bioquímica Industrial. División: Ciencias Biológicas y de la Salud: I

Nombre del trabajo: Control decalidad de agua tratada. Clave: I.B.I.025.98. Nombre de los asesores: Ingeniero José Galván Gómez y Dra. Florina Ramírez Vives.

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. .

RESUMEN

La reutilización del. agua actualmente es importante debido al temor creciente de sufrir escasez de agua, debido a eso se construyeron plantas de tratamiento para aprovecha y reusa las aguas residuales tratadas.

El agua residual debe recibir unos procedimientos de tratamiento y desinfección, así como el análisis de control de calidad, para garantizar que el agua residual tratada este dentro de los rangos de las Normas Oficiales para su reutilización en los diferentes usos que se le dan (recarga de acuíferos, uso industrial, uso comercial, riego de áreas verdes)

En este trabajo se realizo análisis físicos y químicos del agua residual tratada por Iodos activados de la planta de tratamiento de aguas residuales Cerro de la Estrella, con el fin de conocer el proceso y comparar los resultados con los valores del reglamento permitido para el agua tratada.

Los resultados demostraron que la planta esta trabajando dentro de las normas oficiales para agua tratada.

Además se realizo un estudio 'de fd t r ack , y algunas propuestas para solucionar los problemas de saturación y así permitir mejofk el tratamiento y calidad de las aguas tratadas por la planta de tratamiento de aguas residuales "Cerro de la estrella".

I

Dra. Florina Ramírez Vives Profesor titular C.

Ing. José Galván Gómez Jefe de la oficina de planta De tratamiento y reuso, Zona oriente D.G.C.O.H. ,

Alumno.

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!Q

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