proceso de coagulación / floculación en el … de aluminio sidesa.pdf2 tratamiento del agua...

1

Proceso de Coagulación / Floculación en el

tratamiento del agua

Sulfato de aluminioSulfato de aluminio

2

Tratamiento del agua potableTratamiento del agua potable

• Importancia de la potabilización• Procesos básicos:

– Coagulación– Floculación– Sedimentación– Filtración– Desinfección

Silicatos y Derivados S.A. de C.V. an affiliate of The PQ Corporation

3

Sulfato de aluminio como coagulante

• Ventajas:– Alta disponibilidad– Bajo costo– Flexibilidad de uso

en diferentes tipos de agua

• Desventajas– Generación de lodos


4

Objetivos del proceso coagulación/floculación

• Mediante la adición de sustancias químicas persigue la remoción de: Turbiedad y Color.

• Los coagulantes forman partículas de mayor tamaño que facilita la separación mediante sedimentación.


5

¿¿CCóómo trabaja el sulfato de mo trabaja el sulfato de aluminio?aluminio?

• Hidrólisis del ion metálico Al+3

Al2 (SO4 )3 + H2 O [Al(H2 O)6 ]+3 + SO4= 2

• Reacción con la alcalinidad del agua[Al(H2 O)6 ]+3 +CO3

-2 [Al(H2 O)5 ](OH)+2 + HCO3-

• Compuesto inestable, se hidroliza y forma complejos polinucleares:

[Al2 (OH)2 ]+4 , Al7 (OH)17+4, Al13 (OH)3

+5, etc. Hidróxidos de aluminio insolubles que precipitan


6

Mecanismos de la coagulaciMecanismos de la coagulacióón n

• Son cuatro los mecanismos que describen la remoción de coloides:

– Compresión de la doble capa– Adsorción o neutralización de la carga– Coagulación de barrido– Puentes interparticulares

• Son cuatro los mecanismos que describen la remoción de coloides:

– Compresión de la doble capa– Adsorción o neutralización de la carga– Coagulación de barrido– Puentes interparticulares


7

Modelo de la Modelo de la doble capa en doble capa en

partpartíículas culas coloidalescoloidales

++ +

+++

++++ +

++

+++

++

+

++

+

PLANO DE CIZALLA

LÍMITE DE LA CAPA ADHERIDASUPERFICIE DE LA FASE SÓLIDA

PARTÍCULA ELECTRONEGATIVA

SUPERFICIE EXTERIORDE LA DOBLE CAPA

DISTANCIA DESDE LA SUPERFICIE DE LA PARTÍCULA

STER

NNER

NST

POTENCIAL Z

SUPERFICIE INTERIORDE LA DOBLE CAPA

CAPA ADHERIDAO DE STERN

CAPA DIFUSA O DE GOUY MAYOR PARTEDE LA SOLUCIÓN


8

CoagulaciCoagulacióón por adsorcin por adsorcióón n

Al(OH)3

Al(OH)3

Al(OH)3

COLOIDE

Al(OH)3

Al(OH)

Al(OH)Al(OH)

Al(OH)

Al(OH)Al(OH)3

REACCIÓN RÁPIDADE 10

-4 a 1 seg.

ALTA TURBIEDAD

FORMACIÓN DE FLÓCULOS POR

ADSORCIÓN


9

CoagulaciCoagulacióón por barridon por barridoAl(OH) 3

COLOIDE

BAJA TURBIEDAD

REACCIÓN LENTA1 A 7 SEG.

EFECTO DEBARRIDO

Al(OH) 3

Al(OH) 3Al(OH) 3

Al(OH) 3 Al(OH) 3

DOSIS ALTADE SULFATO

DE ALUMINIO


10

Efecto de la dosificaciEfecto de la dosificacióón de sulfato de aluminio en n de sulfato de aluminio en la turbiedad residual del aguala turbiedad residual del agua

Dosis de sulfato de aluminio

Turb

ieda

d re

sidu

al

Part

ícua

s es

tabl

es

Part

ícua

s d

eses

tabi

lizad

as

Part

ícua

s re

esta

biliz

adas

Región de coagulación debarrido

Dosis óptima


11

Factores que influyen en el Factores que influyen en el proceso de coagulaciproceso de coagulacióónn

• Características del agua cruda– Alcalinidad– Temperatura– pH

• Variables químicas – Dosis óptima de coagulante– pH óptimo del agua cruda– Concentración óptima de coagulante


12

ClasificaciClasificacióón n del aguadel agua Influencia de la Influencia de la

turbiedad y alcalinidad turbiedad y alcalinidad en la coagulacien la coagulacióónn

Tipo de agua Sulfato de aluminioTIPO I.Alta turbiedad-altaalcalinidad(Fácil de coagular)

· Efectivo a pH 5-7.· No requiere adición dealcalinidad y coagulantesayuda.

TIPO II.Alta turbiedad-bajaalcalinidad

· Efectivo a pH 5-7.· Puede necesitar adicionaralcalinidad si disminuye el pHdurante el tratamiento.

TIPO III.Baja turbiedad-altaalcalinidad

Efectivo en altas dosis.· Puede necesitar uncoagulante ayuda para darpeso al floculo y sedimentar.

TIPO IV.Baja turbiedad-bajaalcalinidad(Muy dif(Muy difíícil decil decoagular)coagular)

· Efectivo solo para floculosde barrido, pero la dosis altadestruye la alcalinidad.· Deberá adicionarsealcalinidad para producir untipo III o arcilla para un tipo II.


13

RelaciRelacióón entre concentracin entre concentracióón den de coloides y dosis de coagulantecoloides y dosis de coagulante

A

B

C

D

COAGULACICOAGULACIÓÓNN

NO COAGULACINO COAGULACIÓÓNN

DO

SIS

DE

CO

AG

ULA

NTE

CONCENTRACIÓN DE COLOIDES

Zona 1

Zona 2Zona 3

Zona 4

Dosificaciónóptima paracoagulaciónpor barrido

Dosificaciónóptima parala desestabilización


14

Manejo del sulfato de aluminioManejo del sulfato de aluminio• Recepción. Pipas de acero inoxidable.• Almacenamiento.

– Tanques de almacenamiento• Poliéster fibra de vidrio• Acero al carbon recubierto de caucho• PVC

• Tranferencia– Bombas de acero inoxidable ANSI-316– Aleación durimet 20 o PVC

• Dosificación– Tubería de PVC o acero inoxidable ANSI-316


15

Recomendaciones para almacenamiento de Recomendaciones para almacenamiento de sulfato de aluminio ssulfato de aluminio sóólidolido

• Capacidad de almacén para abastecer la planta por lo menos durante 15 días.

• Disponer en tarimas de madera para evitar el contacto con el piso y aisladas de paredes, con corredores que circunden las tarimas de tal forma que se facilite retirar el material.

• El material apilado no debe tener más de 2 mts. de alto, si la tranferencia del almacén a dosificación es manual.

• Si se dispone de cargador frontal, las pilas pueden tener hasta 3 mts.

• Si es posible, se debe tener un almacén especial para el sulfato, para evitar el contacto con cualquier otro reactivo (cal viva).


16

Recomendaciones para almacenamiento de Recomendaciones para almacenamiento de sulfato de aluminio lsulfato de aluminio lííquidoquido

• Recomendable almacenar producto suficiente para recibir una pipa de 30 mil litros mas un volumen adicional para un consumo de 10 días.

• No se recomienda el uso de presión de aire para la transferencia del carro cisterna al tanque, solo con bomba centrifuga.

• Cuidar que la temperatura ambiente donde se instalen los tanques no sea menor a –11°C, ya que empieza a cristalizarse.

• El material y equipo utilizado debe ser de material plástico como PVC o acero inoxidable.

• Instalar los tanques en areas contenidas por diques de 125% de la capacidad de los tanques.


17

Recomendaciones para dosificaciRecomendaciones para dosificacióónn de de solidosolido

En la preparación de la solución, es recomendable:– Sistemas capaces de homogenizar la solución, o uso de

dos paletas de agitación para evitar zonas muertas.– Un tiempo de retención mayor 10-15 para sólido.– Agua caliente para disolver rápidamente.– Un volumen de tanque adecuado para preparar la

solución a una concentración óptima con los tiempos de retención recomendados, además suficiente para dar servicio durante un turno.

– Considerar dos unidades, una en preparación y otra en servicio.

– Para evitar tanques voluminosos, preparar soluciones más concentradas (10-20%)


18

Prueba de jarras como Prueba de jarras como herramienta herramienta parapara control de dosiscontrol de dosisAdemás del control de dosis, puede utilizarse para:• Selección de coagulantes.• Comparación de coaguantes ayuda.• Optimización de puntos de alimentación de reactivos

utilizados.• Estudios de gradientes y tiempos de mezcla.• Evaluación de la dilución requerida de coagulantes.• Estimación de velocidades de sedimentación.• Evaluación del efecto del reciclaje de lodo.


19

Consideraciones en la Consideraciones en la realizacirealizacióón de la prueba de jarrasn de la prueba de jarrasEl ensayo puede simular las condiciones de

operación de la planta si tenemos:

• Uso adecuado de material y equipo.• Medición y control de la temperatura.• Concentración de soluciones de coagulantes.• Dosis de coagulante y relación con el pH.• Punto de adición de coaguante.• Orden de medición de las variables evaluadas.• Aplicación adecuada de los resultados.


20

Uso de grado Estándar vs

Libre de hierro

Sulfato de aluminioSulfato de aluminio


21

Productos de Productos de SIDESA SIDESA Sulfato de AluminioSulfato de Aluminio

• Sulfato de aluminio líquido o sólido estestáándarndar

• Sulfato de aluminio líquido o sólidolibre de hierro

La diferencia es la materia prima utilizada para su fabricación.


22

Materia prima utilizadaMateria prima utilizada

Producto Fuente aluminio H2SO4

SA libre de Fe Alúminas 98%Caolín 98%SA Estándar


23

• Se presenta en forma sólida o líquida• Su fórmula teórica es Al2 (SO4 )3 • 14.3 H2 O• Se define por su contenido de alúmina

como Al2 O3 , al 7.5% en líquido y 17% en sólido.

CaracterCaracteríísticas comerciales sticas comerciales del sulfato de aluminiodel sulfato de aluminio


24

Consideraciones ecolConsideraciones ecolóógicasgicas

• Productos certificados :– Nacional (CERTIMEX o CNCP) ANSI/AWWA B-403-98– Internacional (NSF) Norma ANSI/NSF 60

• No son venenosos, tóxicos, explosivos ni cancerígenos.

• Son corrosivos.• Generación de lodos en el tratamiento del agua.


25

AlAlúúminamina

CaolCaolíínnSulfato de Sulfato de AluminioAluminio((EstEstáándarndar))

ÁÁcido sulfcido sulfúúricorico Sulfato de Sulfato de AluminioAluminio((Libre de FeLibre de Fe))

Proceso de fabricación del sulfato de aluminioProceso de fabricaciProceso de fabricacióón del sulfato de aluminion del sulfato de aluminio

ReactorReactor

ReactorReactor


26

Sulfato de Aluminio Libre de HierroSulfato de Aluminio Libre de HierroSulfato de Aluminio Libre de Hierro

AlAlúúminamina + + áácido sulfcido sulfúúricorico

•• AlAlúúminamina = = óóxidos e hidrxidos e hidróóxidos de xidos de aluminio aluminio •• Materia prima de importaciMateria prima de importacióónn•• Escasa materia prima, por precioEscasa materia prima, por precio•• Precios en aumento yPrecios en aumento y dolarizadosdolarizados•• Tendencia de clientes a usar grado Tendencia de clientes a usar grado estestáándarndar


27

Sulfato de Aluminio EstándarSulfato de Aluminio EstSulfato de Aluminio Estáándarndar

CaolCaolíínn + + áácido sulfcido sulfúúricorico

•• CaolCaolíínn = = arcillaarcilla•• Materia prima nacionalMateria prima nacional•• Fuente de abastecimiento en JaliscoFuente de abastecimiento en Jalisco•• Satisface la normatividad nacional e Satisface la normatividad nacional e internacional (internacional ( CertimexCertimex o CNCP y NSFo CNCP y NSF ) )

•• Mejor opciMejor opcióón a largo plazo. (Estabilidad)n a largo plazo. (Estabilidad)•• Disponibilidad los 365 dDisponibilidad los 365 díías del aas del aññoo•• Abasto local y generaciAbasto local y generacióón de empleon de empleo•• SidesaSidesa es el es el úúnico fabricante en Mnico fabricante en Mééxicoxico


28

Sulfato de Aluminio EstándarSulfato de Aluminio EstSulfato de Aluminio EstáándarndarVentajas adicionales (liquido STD vs solido LFe):Ventajas adicionales (liquido STD vs solido LFe):

1. Se libera espacio de almacén de sólido.2. Se evitan maniobras por los sacos para la planta.3. Menos riesgos de salud en los trabajadores por el polvo.4. Menor contenido de insolubles y su consecuente limpieza de

tanques y disposición de residuos.5. Ahorro de energía eléctrica en el agitador para la disolución y en

bombeo de sulfato más diluido, pues se dosifica un producto mas concentrado.

6. Entrega del producto por parte de SIDESA en su planta.7. Calidad de producto constante y consistente en la concentración

de alúmina.8. Se evita la disposición de los sacos y el manejo de tarimas.9. Cumple con las certificaciones NSF y CERTIMEX o CNCP que

garantiza inocuidad del producto para uso en agua potable.10. Disposición los 365 días del año, sin problema de abasto.


2929


Ventajas adicionales (liquido STD vs liquido LFe):Ventajas adicionales (liquido STD vs liquido LFe):


11. El contenido de hierro adicional funciona como coagulante, sulfato férrico.

12. Se amplia el intervalo de pH de funcionamiento, que se refleja en el desempeño en planta.

13. Menor costo por tonelada base seca de producto comparado con el sulfato de aluminio libre de Fe líquido e inclusive con algunos otros coagulantes metálicos, cloruro férrico o sulfato férrico, policloruro de aluminio (PAC).

14. Producido en México, materias primas nacionales y se incorpora en el Grado de Contenido Nacional en más del 95%, lo que también ayuda en la generación de empleo en el país.

30



Grado de integraciGrado de integracióón nacional:n nacional:

Para Para procedimientos de contrataciprocedimientos de contratacióón de carn de caráácter nacional cter nacional conforme a la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios dconforme a la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del el Sector PSector Púúblico, publicada en el Diario Oficial de la Federaciblico, publicada en el Diario Oficial de la Federacióón el 4 n el 4 de enero de 2000.de enero de 2000.

El grado de contenido nacional, se calcularEl grado de contenido nacional, se calcularáá::GCN = [(CP GCN = [(CP -- R) R) –– Cl]/(CPCl]/(CP--R) *100R) *100

En donde:En donde:GCN = Grado de contenido nacional del bien ofertado, expresado GCN = Grado de contenido nacional del bien ofertado, expresado en en

porcentaje.porcentaje.CP = Costo de producciCP = Costo de produccióón del bien ofertado.n del bien ofertado.CI = Costo de las importaciones directas e indirectas de insumoCI = Costo de las importaciones directas e indirectas de insumos, s,

incorporados en el bien ofertado, incluyendo el costo de incorporados en el bien ofertado, incluyendo el costo de transporte hasta la transporte hasta la planta, impuestos de importaciplanta, impuestos de importacióón y gastos aduaneros.n y gastos aduaneros.

R = Valor de los costos de promociR = Valor de los costos de promocióón de ventas, comercializacin de ventas, comercializacióón, regaln, regalíías y as y embarque, asembarque, asíí como de los costos financieros, en el bien ofertado .como de los costos financieros, en el bien ofertado .

313131

Sulfato de Aluminio EstándarSulfato de Aluminio EstSulfato de Aluminio EstáándarndarMitos y realidades en el contenido de Fe:Mitos y realidades en el contenido de Fe:

El contenido de hierro adicional funciona como coagulante, por lo que se precipita como hidróxido de hierro en el lodo de aluminio.Esto le confiere un funcionamiento en un amplio intervalo de pH del agua cruda, es decir el del sulfato de aluminio y el del sulfato férrico.La calidad del agua tratada cumple con la norma NOM-127 para agua potable.No genera residuales de hierro en el agua a la salida de los clarificadores.El contenido de hierro se limita en las especificaciones de SIDESA al 1% (10,000 ppm) de acuerdo al estándar AWWA.La calidad del producto cumple con estándares de la AWWA y NSF, lo que indica que esta libre de material adverso a la salud humana. (metales pesados, elementos cancerígenos o carcinogénicos)Su aplicación no genera problemas de funcionamiento de las unidades de las plantas convencionales.No altera las corridas de los filtros.No aumenta la generación de lodos, su desempeño es similar al liquido libre de hierro, con algunas ventajas adicionales.


32323232


AplicaciAplicacióón actual en Mn actual en Mééxico:xico:

Sistema de Agua Potable y Alcantarillado de la Zona Metropolitana de Guadalajara, SIAPA.Organismo Operador de Agua Potable y Alcantarillado, Morelia Michoacán, OOAPAS.En proceso de cambio:

Junta de Agua Potable y Alcantarillado de Culiacán, Sinaloa, JAPAC, falta prueba piloto. OOMAPAS de Cajeme, negociaciones iniciales.


3333333333

Sulfato de Aluminio EstándarSulfato de Aluminio EstSulfato de Aluminio Estáándarndar¿¿QuQuéé ofrece SIDESA?:ofrece SIDESA?:

Abasto continuo y calidad asegurada a través de sus certificaciones.Estabilidad de precios en comparación con el libre de hierro.Compromiso social.Apoyo técnico constante de forma directa o con EPQN.Producto sin costo para pruebas a escala piloto, por el tiempo suficiente para corroborar calidad de agua tratada, de producto y desempeño en alguna de sus plantas.Información adicional y continua que avala la aplicación del producto.Confianza y consistencia en operaciones técnicas y comerciales, que se garantizan por el respaldo de las certificaciones de calidad con que cuenta SIDESA, así como por la seriedad de la empresa a la cual pertence.


proceso de coagulación / floculación en el … de aluminio sidesa.pdf2 tratamiento del agua...

Documents