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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA RECINTO UNIVERSITARIO ''SIMÓN BOLÍVAR”

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA

Monografía para optar al grado de Ingeniero Químico

“Evaluación de tres tipos de coagulación para la remoción de sub-productos de

la desinfección (DBPs), utilizando quitosana como coadyuvante y adsorbente a

escala de laboratorio aplicado en agua sintética“

JONATHAN JOSUE TORREZ HERRERA JOSÉ ANTONIO OSEJO IBARRA

TUTOR: LIC. ENG. INDIANA GARCÍA

MANAGUA, NICARAGUA. JULIO, 2008.

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Mon 628.1622 T694 2008

INDICE Capitulo I: INTRODUCCION........................................................................1

1.1 Introducción .............................................................................................1 1.2 Objetivos………………………………………………………………………...4

Capitulo II: MARCO TEORICO...........................................................5

2.1 Características del Agua .........................................................................5

2.1.1 Características Físicas..................................................................5 2.1.2 Características Químicas..............................................................7 2.1.3 Características Microbiológicas ..................................................10

2.2 Características de la Materia Orgánica ................................................10

2.2.1 Parámetros Sustitutos de la Materia Orgánica ...........................13

2.3 Tratamiento para Potabilización de Agua............................................15 2.3.1 Aeración......................................................................................15 2.3.2 Mezcla Rápida ............................................................................16 2.3.3 Coagulación................................................................................17

2.3.3.1 Fenómenos de la Coagulación ..........................................18 2.3.3.2 Mecanismos de la Coagulación ..........................................19 2.3.3.3 Coagulantes Utilizados .......................................................22 2.3.3.4 Factores que Influyen en la Coagulación............................24 2.3.3.5 Coagulación con Polímeros ................................................24

2.3.4 Floculación..................................................................................29 2.3.5 Filtración .....................................................................................30 2.3.6 Adsorción....................................................................................30 2.3.7 Desinfección ...............................................................................32

2.4 Formación de los Subproductos de la Desinfección..........................34

2.4.1 Trihalometanos (THMS) ..............................................................35

Capitulo III: METODOLOGIA ......................................................................37

3.1 Método de Investigación .......................................................................37

3.2 Tipo de Investigación ............................................................................38

3.3 Población y Muestra ..............................................................................38

3.4 Técnicas de Recolección de Datos ......................................................38

3.5 Preparación del Agua Sintética ............................................................39

3.6 Tipos de Coagulación............................................................................40 3.6.1 Coagulación con Flóculos Preformados .....................................40 3.6.2 Coagulación Simple....................................................................41 3.6.3 Doble Coagulación .....................................................................41

3.7 Quitosana como Coadyuvante..............................................................42

3.8 Quitosana como Adsorbente ................................................................42

3.9 Análisis Estadístico ...............................................................................43

Capitulo IV: ANALISIS DE RESULTADOS ..................................................44

4.1 Comparaciones ......................................................................................44

4.1.1 Características Físicas................................................................44 4.1.2 Características Químicas............................................................48 4.1.3 Características Orgánicas...........................................................50

4.2 Quitosana como Coadyuvante..............................................................51

4.2.1 Comparación entre Coagulación con Flóculos Preformados (A*) y Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana (B*) ....................................................52

4.2.2 Comparación entre C*, D*, E* y F*. (Coagulación Simple, Coagulación Simple y Quitosana, Doble Coagulación, Doble Coagulación y Quitosana). .........................55

4.4 Adsorción con Quitosana .....................................................................58

4.5 Formación de Trihalometanos..............................................................61

Capitulo V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .............................63

5.1 Conclusiones..........................................................................................63

5.2 Recomendaciones .................................................................................65

REFERENCIAS ..................................................................................................66

ABREVIATURAS ...............................................................................................71

ANEXOS A.................. .......................................................................................72 A.I Normas para Aguas de Consumo Humano ............................72

A.I.a CAPRE ...............................................................................72 A.I.b USEPA ..............................................................................75

ANEXOS B................. ........................................................................................76

B. I Métodos para la Evaluación de Parámetros...........................76 B.I.a Parámetros Físicos.............................................................76 B.I.b Parámetros Químicos .........................................................80

ANEXOS C................ .........................................................................................98

C.1 Resultados..................................................................................98 ANEXOS D............. ..........................................................................................103

D.I Figuras de la Parte Experimental.............................................103

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1 Composición de la Materia Orgánica Natural 11

Figura 2.2 Propiedades de las Sustancias Húmicas 12

Figura 2.3 Modelo estructural de los Ácidos Húmicos y Fúlvicos 12

Figura 2.4 Coagulación 17

Figura 2.5 Coagulación por Adsorción 18

Figura 2.6 Coagulación por Barrido 19

Figura 2.7 Fuerzas de Repulsión y Atracción 20

Figura 2.8 Reestabilización de Partículas 20

Figura 2.9 Tipos de Flóculos 21

Figura 2.10 Efecto de puente de las Partículas en Suspensión 22

Figura 2.11 Reacciones del Sulfato de Aluminio 23

Figura 2.12 Estructura de los Polielectrolítos Catiónicos 26

Figura 2.13 Etapas de la Floculación por Adsorción con Polímeros 29

Figura 4.1 Variación del Color y la Turbiedad en función del tipo de Coagulación

y concentración de Acido Húmico (AH) 43

Figura 4.2 Variación de Sólidos Totales Disueltos (STD) y Conductividad en

función del tipo de Coagulación y concentración de Acido Húmico

(AH)

44

Figura 4.3 Variación de la Temperatura en función del tipo de Coagulación y

concentración de Acido Húmico (AH) 46

Figura 4.4 Variación de la Dureza y Alcalinidad en función del tipo de

Coagulación y concentración de Acido Húmico (AH) 47

Figura 4.5 Variación de DOC y UV254 en función del tipo de Coagulación y

concentración de Acido Húmico (AH) 49

Figura 4.6 Remoción de Color y Turbiedad por Coagulación con Flóculos

Preformados (A*) y Coagulación con Flóculos Preformados y

Quitosana (B*)

51

Figura 4.7 Remoción de DOC y UV254 por Coagulación con Flóculos


Quitosana (B*)

52

Figura 4.8 Remoción de Color y Turbiedad por Cuatro Tipos de Coagulación 54

Figura 4.9 Remoción de DOC y UV254 por Cuatro Tipos de Coagulación 55

Figura 4.10 Comportamiento de la Adsorción con Quitosana

60

Figura 4.11 Formación Potencial de Trihalometanos

61

LISTA DE TABLAS Tabla 2.1 Subproducto de la Desinfección (DBPs) 33

Tabla 3.1 Técnicas de Recolección de Datos 37

Tabla 4.1 Resultados de Adsorción de DOC 59

RESUMEN

El presente estudio consistió en una evaluación de tres tipos de coagulación

cuales fueron: coagulación con flóculos preformados con y sin quitosana,

coagulación simple con y sin quitosana y doble coagulación con y sin quitosana

para la remoción de precursores de subproductos de desinfección utilizando

quitosana como coadyuvante y adsorbente, con el objetivo de establecer una

alternativa óptima para la eliminación de Trihalometanos Totales.

Se realizó una experimentación a escala de laboratorio con énfasis en la etapa

de coagulación del proceso de potabilización convencional usando agua

sintética, preparada de forma tal que reproducjera las propiedades del agua

natural con alto contenido orgánico; los análisis correspondientes se realizaron

en el Laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Facultad de Ingeniería Química.

La evaluación de la calidad fisicoquímica, orgánica y microbiológica se realizó

utilizando los métodos analíticos estandarizados propuestos por la Agencia de

Protección Ambiental de los Estados Unidos (USEPA). Los resultados

obteniendo que indican que el proceso de potabilización utilizado es eficiente en

cuanto a la remoción de contaminantes fisicoquímicos y microbiológicos, de

acuerdo a las normas establecidas por el Comité Coordinador Regional de

Instituciones de Agua Potable y Saneamiento de Centro América, Panamá y

Republica Dominicana (CAPRE). Para la determinación del contenido orgánico presente en el agua se recurrió a

la medición de parámetros sustitutos (DOC, UV254 y SUVA), los cuales mostraron

que el contenido orgánico del agua es mayormente material húmico, poco

hidrofóbico y de bajo peso molecular. Con relación al DOC el máximo valor lo

presenta la coagulación simple con 1.9 mg/L a dosis de 3 mg/L de Acido Húmico

y el maximo valor de UV254 se encuentra en la Doble coagulación y quitosana

con 0.011 cm-1 a 5mg/L de Acido Húmico, valores que representan porcentajes

de remoción de 90.45 y 91.67% respectivamente.

La concentración máxima de Trihalometanos formados en la etapa de

desinfección fue de 70 µg/L, resultado obtenido en la coagulación simple y a 7

mg/L de Acido Húmico, valor que no excede los valores límites establecidos por

las Normas CAPRE ni los establecidos por la USEPA, 460 y 80 µg/L

respectivamente, debido en mayor parte a la excelente eficiencia demostrada

por los tipos de coagulación evaluados, siendo la Coagulación con Flóculos

Preformados y Quitosana la que proporciona mejores resultados.

Wxw|vtàÉÜ|t Este trabajo esta dedicado a: Dios por ser el gradiente universal que nos permite alcanzar nuestras metas. A mi madre, María de la Cruz Herrera por su apoyo económico-emocional y motivación para seguir adelante. A mi Mamita, Concepción Núñez por estar siempre pendiente de mi, por su cariño, ternura y regaños (mi segunda mamá). A mi Tío Cristóbal, una de las mejores personas que conozco, por su apoyo económico con el que pude solventar mis necesidades y sobre todo por sus consejos llenos de positivismo y cariño, gracias. A mis Tías: Myriam, Carmen, Martha que mas que eso han sido madres; con quienes he compartido mucho desde siempre. A mi Tío Chema, mi compañero de aventuras, quien siempre ha estado ahí ayudándome como mi hermano mayor. A mis Primitos, A mi Papito Noel y a mi Hermanita. A mis amig@s Universitarios: Cristiana, Martha, Mauricio con quienes compartí momentos inolvidables que han dejado una huella en mi vida y muy especialmente a mi brother Cesar compañero de lucha. A María Dilcia Ordeñana una persona muy importante con quien he compartido mucho de mi vida.

]ÉÇtà{tÇ ]Éáâx gËÉÜÜxé

TzÜtwxv|Å|xÇàÉá

Mostramos nuestra enorme gratitud a la Ing. Indiana García una excelente educadora, que nos demostró ser una verdadera guía y amiga, una persona muy calida y profesional; por sus regaños y momentos divertidos. Al laboratorio de Ingeniería Ambiental, a través del proyecto UNI-SAREC-FIQ, por habernos provisto de los materiales y facilidades para la realización de esta investigación. A nuestras colegas de Tesis de la UCA, por su compañerismo. A Raúl Rodríguez, nuestro amigo por su disposición y confianza. A nuestros compañeros de clases, por todo el tiempo compartido durante esta maravillosa experiencia que es la vida universitaria. A todas aquellas personas que depositaron su confianza y nos apoyaron siempre.

]ÉÇtà{tÇ ç gÉ©É

Evaluación de tres tipos de coagulación para la remoción de DBPs….

1

Capitulo I: INTRODUCCION

1.1 Introducción

Nicaragua es un país rico en recursos hidrológicos, aunque gran parte de esta

agua de origen superficial se encuentra contaminada y por lo tanto no se utiliza

para suministro de agua potable. Esto es producto de la descarga en los

acuíferos de aguas de uso doméstico no tratadas y de desechos industriales.

Estos afluentes están siendo depositados cada vez más en los ríos y áreas

costeras sin ningún tratamiento. Existiendo muy poco control de las regulaciones

nacionales para las descargas y disposición de desechos.

Como resultado de la contaminación del agua superficial, se hace uso de agua

subterránea para el suministro de agua a la población. Encontrándose estos

suministros en acuíferos aluviales de la era cuaternaria, y depósitos que se

encuentran en la Depresión de Nicaragua y las tierras bajas del Caribe y del

Pacifico. Cabe mencionar que en la región Central se hace uso de agua

superficial debido al tipo de suelo que hace casi imposible la extracción de agua

subterránea.

La potabilización es un proceso que implica una secuencia de etapas con la

finalidad de eliminar o reducir las características organolépticas y fisicoquímicas

indeseables para el consumo humano, estas etapas son: mezcla rápida,

coagulación-floculación, sedimentación, filtración y desinfección.

La etapa de coagulación-floculación es la parte donde se da la eliminación de

materia orgánica e inorgánica en forma de partículas coloidales, etapa

considerada de difícil control durante la época lluviosa.


2

La etapa de desinfección muestra una notable relevancia por ser ésta donde se

da la extracción, desactivación o eliminación de los microorganismos patógenos

que existen en el agua, también remueven contaminantes orgánicos del agua,

que son nutrientes o hábitat para los microorganismos. La desinfección se logra

mediante desinfectantes químicos y/o físicos.

Como se sabe, en Nicaragua, los tratamientos convencionales en las plantas de

tratamiento de agua potable (PTAP) presentan grandes inconvenientes, tanto en el

ámbito operacional como en el ámbito tecnológico. Algunas deficiencias en el

proceso de coagulación, causan que parte de la Materia Orgánica Natural (NOM)1

llegue hasta la etapa de desinfección dando origen a los subproductos de la

desinfección (DBPs)2 los cuales ocasionan efectos nocivos en la salud de la

población. Muchos de estos subproductos son potencialmente carcinógenos y su

formación debe por lo tanto ser evitada.

Los DBPs son agentes que repercuten negativamente en la salud de las personas

que han tenido contacto directo con ellos, dichas afectaciones son muy severas e

irremediables las cuales se muestran a mediano y largo plazo. Como su nombre lo

indica los subproductos de la desinfección tienen su origen en la etapa de

cloración, al utilizar cloro como desinfectante y este reaccionar con NOM

procedente de las etapas anteriores debido a una ineficiente remoción provocada

en la etapa de coagulación-floculación.

Existe una diversidad de investigadores que han realizado estudios directamente

vinculados con la etapa de coagulación-floculación con énfasis en la remoción de

NOM y en el efecto de los DBPs a la salud de los seres humanos.

1 siglas en ingles: Natural organic Matter

2 siglas en ingles: desinfection by-products


3

García (2005) realizó una investigación aplicando coagulación mejorada para la

remoción de NOM, en la cual comprobó la existencia de trihalometanos en el

agua potable de la ciudad de Boaco, departamento de Nicaragua, los cuales

excedían el máximo permisible recomendado por la Agencia de Protección

Ambiental de los Estados Unidos de Norte America (USEPA ).

Bolto y Gregory (2007) realizaron estudios sobre el uso de polímeros en la

producción de agua potable analizando (con énfasis en la naturaleza de las

impurezas que se eliminan) los mecanismos de coagulación y floculación; así

como los tipos de polímeros comúnmente disponibles. El estudio estaba

directamente enfocado en la coagulación primaria con polímeros y su aplicación

como coadyuvantes de esta etapa, así como la interacción con la NOM y el

efecto que provoca en la remoción de precursores de formación de DBPs.

Es por todo lo anterior descrito que se realizó una evaluación de tres diferentes

tipos de coagulación para remover los precursores de la formación de

subproductos de la desinfección (DBPs) usando a su vez quitosana como

coadyuvante y adsorbente del proceso de coagulación en el agua sintética.

Además se comparó cual de los tipos de coagulación presentaba mayor eficiencia

utilizando alumbre (Al2SO4); así como la interacción del poli-floculante (Quitosana)

en la remoción y potencial formación de subproductos de la desinfección.


4

1.2 Objetivos

Objetivo General

Evaluar tres tipos de coagulación para la remoción de DBPs, utilizando

quitosana como coadyuvante y adsorbente en la etapa de coagulación a

escala de laboratorio aplicado en agua sintética.

Objetivos Específicos

Establecer el tipo de coagulación optima para la remoción de los

precursores de los subproductos de la desinfección en agua sintética.

Valorar la eficiencia de la quitosana como coadyuvante del proceso de

coagulación en el agua sintética.

Evaluar la eficacia de la quitosana actuando como absorbente aplicado a

agua sintética.

Demostrar la reducción en la formación de Trihalometanos en el agua

sintética una vez concluido el proceso de coagulación aplicado.


5

Capitulo II: MARCO TEORICO La potabilización del agua para consumo humano requiere diferente tipos de

tratamiento según sus características físicas, químicas y bacteriológicas

presente en el agua cruda, para asegurar una excelente calidad del agua

potable para prevenir enfermedades.

En este capitulo se muestra un resumen de los distintos parámetros que

caracterizan al agua (Romero, 1999); así como también, en que consiste el

proceso de coagulación y las variables que controlan este proceso. También se

presentan las etapas de tratamientos para la remoción de los precursores de

formación de DBPs utilizando quitosana como coadyuvante en la etapa de

coagulación-floculación.

2.1 Características del Agua

2.1.1 Características Físicas

Las características físicas del agua son: turbiedad, color, sabor y temperatura,

cada una de las cuales influyen en la apariencia agradable del agua.

Turbiedad

La turbiedad es una expresión de las características ópticas de la luz, este

efecto se debe a la suspensión de partículas, tales como arcilla, minerales,

sedimentos, materias orgánicas e inorgánicas, finamente divididas.


6

La turbiedad no produce ningún efecto sobre la salud, pero si afecta la

apariencia agradable del agua. Además la turbiedad puede ser utilizada para

caracterizar la eficiencia del tratamiento efectuado, ya que puede ser

relacionado con la concentración de los sólidos en suspensión presente en el

agua.

Temperatura La temperatura del agua afecta las unidades de tratamiento tales como la

mezcla rápida, floculación, sedimentación, filtración y desinfección, además de

que a temperaturas altas se acelera la corrosión de tuberías. A temperaturas

bajas, la viscosidad del agua aumenta y esto conlleva a una velocidad menor de

sedimentación de los sólidos debido a la resistencia que brindan la viscosidad al

movimiento descendente de las partículas.

Color Las causas más comunes del color del agua son la presencia del hierro,

manganeso coloidal o en solución; el contacto del agua con desechos orgánicos,

hojas, madera, raíces, etc., en diferentes estados de descomposición, y la

presencia de taninos, acido húmico y algunos residuos industriales. El color

natural en el agua existe principalmente por efectos de partículas coloidales

cargadas negativamente. Debido a esto, su remoción puede lograrse con ayuda

de un coagulante de una sal de un Ion metálico trivalente como el Al+3 o el Fe+3.

Se reconocen dos tipos de color en el agua; el color verdadero es el color de la

muestra una vez que su turbiedad ha sido removida, y el color aparente que

incluye el color de la substancia en solución y coloides que es el color debido al

material suspendido.


7

En general, el término color se refiere al color verdadero del agua y se

acostumbra a medirlo conjuntamente con el pH. La unidad del color es el color

producido por un mg/L de platino, en la formación de un Ion cloro-platinado.

Conductividad La conductividad del agua es una expresión numérica de su habilidad para

transportar una corriente eléctrica. La conductividad del agua depende de la

concentración de total de sustancias disueltas ionizadas en el agua y de la

temperatura a la cual se haga la determinación.

Sólidos Totales Disueltos (STD)

Los sólidos totales disueltos están fundamentalmente compuestos por sales

inorgánicas principalmente Calcio, Magnesio, Potasio, Sodio, Bicarbonatos,

Cloruros y Sulfatos, así como pequeñas cantidades de materia orgánica disuelta

en el agua.

El principal efecto en el agua que producen los STD es en el sabor, el cual con

concentraciones bajas son aceptables, mientras que en concentraciones

mayores es totalmente desagradable y además, producen incrustaciones en las

cañerías, calderas, ollas y otros elementos.

2.1.2 Características Químicas

pH

El pH juega un papel importante en los procesos de tratamiento como

coagulación, desinfección por cloro, ablandamiento y control de corrosión.

Expresa la intensidad de las condiciones acidas o básicas de una solución

cualquiera mediante la concentración del Ion de hidrogeno.


8

Hierro y Manganeso

Tanto el hierro como el manganeso crean problemas en el suministro de agua.

En general estos problemas son tan comunes en aguas subterráneas y en

aguas del hipolimnio anaerobio de lagos estratificados; en algunos casos

también en agua superficiales provenientes de algunos ríos y embalses.

El hierro existe principalmente como oxido férrico insoluble y sulfuro de hierro,

(FeS2) pirinita. El manganeso existe en el suelo como dióxido de manganeso

insoluble.

El agua con hierro y manganeso el ser expuesto al aire, por acción del oxigeno,

se hacen turbias e inaceptables estéticamente debido a la oxidación del hierro y

el manganeso soluble, en Fe+3 y Mn4+, los cuales forman precipitados coloidales,

esto es generalmente valido para el hierro cuando el pH es menor que 6 y para

el manganeso cuando es menor que 9.

Alcalinidad Total La alcalinidad del agua puede definirse como su capacidad para neutralizar

ácidos, para reaccionar con iones hidrogeno, para aceptar protones o como la

medida de su contenido total de substancias alcalinas (OH-).

En la coagulación química del agua, las sustancias usadas como coagulante

reaccionan para formar precipitados de hidróxidos insolubles. Los iones H+

originado reaccionan con la alcalinidad del agua y por lo tanto, la alcalinidad

actúa como buffer del agua en un intervalo de pH en que el coagulante puede

ser efectivo.


9

Amonio

El amonio es producto inicial de la biodegradación de proteínas y sustancias

orgánicas que contienen nitrógeno. En altas concentraciones es toxico. Aguas

con valores bajos de pH presentan alto porcentaje de amonio. Es un indicador

de contaminantes y esta muy asociado a la materia orgánica.

Sulfato

Las aguas naturales no tienen altas concentraciones de sulfato, pero cuando se

hallan en cantidades apreciables tienen efecto sobre el sabor y son laxantes

cuando se presentan simultáneamente con el manganeso y sodio.

Dureza

Como aguas duras se consideran aquellas que requieren cantidades

considerables de jabón para producir espuma y producen incrustaciones en las

tuberías de agua caliente, calentadores, calderas y otras unidades en las cuales

se incrementa la temperatura del agua.

En la práctica, se considera que la dureza es causada por iones metálicos

divalentes capaces de reaccionar con el jabón para formar precipitados y con

ciertos aniones presentes en el agua formar incrustaciones.

En aguas naturales los bicarbonatos son la principales forma de alcalinidad por

lo tanto la parte de la dureza total químicamente equivalente a los bicarbonatos

presentes en el agua es considerada como la dureza carbonatada. Se considera

como no carbonatada toda dureza que no este químicamente relacionada con

los bicarbonatos. La dureza no carbonatada incluye principalmente sulfatos,

cloruros, nitratos de calcio y magnesio.


10

2.1.3 Características Microbiológicas

Todos los organismos deben encontrar en su medio ambiente las unidades

estructurales y las fuentes de energía necesaria para formar y mantener su

estructura y organización. Dichos materiales son llamados nutrientes. Casi todos

los organismos vivos requieren de carbono, nitrógeno y otros minerales en

concentraciones de trazas para poder sobrevivir.

Los microorganismos patógenos que se encuentran en el agua son de origen:

Bacterianos (Salmonellas typha, Ssalmonella paratyphi, Vibrio cholera)

Vírus (Hepatiti A, Polio, Gastroinstetinales)

Protozoos patógenos (Entamoeba Histolytica, Giardia Lambia, Naegleria

Gruberi).

Entre las bacterias del agua que se utilizan para determinar la presencia de

contaminación fecal, se encuentran los organismos coliformes, este

microorganismo no es patógeno y funcionan en el proceso digestivos en los

animales de sangre caliente. Los organismos coliformes fecales son una prueba

de una contaminación del agua por materia fecal humana o de animales. No

todos los microorganismo son igualmente nocivos algunos son inocuos y otros

son de gran utilidad para la auto depuración de los ríos y aguas superficiales.

2.2 Características de la Materia Orgánica

La materia orgánica natural esta constituida principalmente por la sustancias

húmicas que provienen de la degradación química y biológica de las plantas, y

de la actividad sintética de los organismos.


11

NOM

Fracción húmicas Hidrofóbicas

Fracción no húmicas Menos Hidrofóbicas

Ácidos Proteínas Aminoácidos

CarbohidratoÁcidos Húmicos

(Precipitado a pH<1) Ácidos Fúlvicos

(Precipitados a pH>1)

Figura 2.1 Composición de la Materia Orgánica.

La sustancia húmica precursores de la formación de los THM (suelen estar

constituidos el 50% de la materia orgánica natural, NOM), se originan

principalmente por la degradación de sustancias vegetales, por arrastre de

sustancia y por los procesos biológicos de las algas presentes en el agua

(Figura 2.1).

Se ha estimado (Nikolaoua y Lekkasa, 2001) que las sustancias húmicas tiene

un carácter aromático regular y contienen principalmente grupos carboxílicos,

fenólicos, hidroxilos, metoxilos, cetonas y aldehídos.

La Figura 2.2, indica que a medida que aumenta la intensidad del color,

aumenta el peso molecular, el contenido de carbono y el grado de

polimerización; pero disminuye el contenido de oxigeno, la acidez y el grado de

solubilidad.


12

Figura 2.2 Propiedades de las Sustancias Húmicas. Tomado de: Stevenson, 1982.

En la Figura 2.3 se presentan los modelos estructurales de las sustancias

húmicas para los ácidos húmico y fúlvico.

Acido Fúlvico Acido Húmico Huminas

Amarillo

claro

Amarillo

marrón

Café

oscuro Gris oscuro Negro

Figura 2.3 Modelo Estructural de los Acidos Húmicos y Fúlvicos.

Tomado de: Stevenson (1982) y Buffle (1984).


13

2.2.1 Parámetros Sustitutos de la Materia Orgánica

Debido a que la materia orgánica es difícil de caracterizar se hace uso de una

serie de parámetros sustitutos que describen el comportamiento de ésta

(USEPA, 1999).

Carbón Orgánico Total (TOC)

TOC es una medida directa del contenido de carbono orgánico del agua, pero no

es un parámetro consistente de los precursores de los subproductos de la

desinfección porque el TOC no provee una indicación de la aromaticidad, grupo

funcional o enlace químico asociado con moléculas orgánicas naturales.

La reactividad de los enlaces químicos y grupos funcionales es probable que sea

un factor para explicar el porque, aguas similares producen diferentes

concentraciones de subproductos de la desinfección.

Los investigadores consideran que el TOC depende en gran medida de la

naturaleza del agua, pero también se ve afectada de diversos parámetros como

la temperatura, salinidad, pH, actividad microbiana y la vegetación circundante.

Los valores de TOC son muy variable: desde menos de 1 mg/L en aguas

subterráneas y marinas; de 2-10 mg/L en agua de lagos y ríos, hasta rangos por

encima de los 10 g/L en pantanos y humedales (Visco et al., 2004).

Carbón Orgánico Disuelto (DOC)

DOC es el término utilizado para describir los miles de compuestos disueltos en

el agua que se derivan de la materia orgánica. En las aguas naturales, cerca del

50% del carbón orgánico disuelto (DOC) esta compuesto por sustancia húmicas.

Niveles de DOC/TOC mayores a 0.5 indican la presencia de materia orgánica en

forma soluble y en caso contrario en forma insoluble. (Romero J, 2005).


14

Absorción de Luz Ultravioleta (UV254)

El principio de este método de absorción ultravioleta es que el constituyente de

la materia orgánica absorbe la luz UV en proporción a su concentración. La

absorción de UV254 indican las concentraciones de moléculas orgánicas con

grupos aromáticos.

La medición de la muestra debe ser previa a la adición de un desinfectante u

oxidante ya que el oxidante reacciona con los compuestos orgánicos y dividen

los enlaces dobles que absorben la luz UV (Romero J, 2005).

Absorción Ultravioleta Específica (SUVA) Este método es un indicador del contenido de humedad del agua. El valor SUVA

representa la fracción relativa de los componentes aromáticos en las NOM que

exhibe una mayor absorbancia UV.

Se ha identificado que la relación entre SUVA y NOM no depende solamente

del origen de este sino que también de los cambios de las estaciones del año y

la temperatura. Este parámetro se calcula igual que la absorción UV con una

longitud de onda de 254 nm dividido por el DOC contenido en el agua. Las

aguas con valores de SUVA mayores a 2 no contienen principalmente material

húmico y no son aptas para la coagulación (Romero J, 2005).


15

2.3 Tratamiento para Potabilización de Agua

El agua se considera potable, cuando es incolora, insípida e inodora, y además

si contiene oxigeno y sales disueltas en concentración adecuadas; cuando se

encuentra libre de gérmenes patógenos y sustancias toxicas que ponen en

peligro de salud. Para que el agua pueda alcanzar estas condiciones debe

someterse a un proceso de potabilización.

Las operaciones de tratamientos de agua tienen como objetivos:

Separación de sustancias articuladas como arena y arcilla, materia

orgánica, bacterias y algas.

Extracción de sustancias disueltas como las que causan color y dureza.

Extracción o destrucción de bacterias y virus patógenos.

Los medios de tratamientos en que la eliminación de los contaminantes se

consigue mediante la adición de producto químico o por actividad biológica se

conocen como procesos unitarios.

Las etapas de tratamiento mas comúnmente utilizadas en países en vías de

desarrollo como Nicaragua se describen a continuación:

2.3.1 Aeración

En purificación y tratamiento de aguas se entiende por aireación el proceso

mediante el cual el agua es puesta en contacto intimo con el aire con el

propósito de modificar las concentraciones de sustancias volátiles contenida en

ella. En resumen es el proceso de introducir aire al agua.

Las funciones más importantes de la aireación son:


16

Transferir oxigeno al agua para aumentar el oxigeno disuelto

Disminuir la concentración de CO2

Disminuir la concentración de H2S

Remover gases como metano cloro y amoniaco

Oxidar hierro y manganeso

Remover compuestos orgánicos volátiles

Remover sustancias volátiles productoras de olores y sabores

La aireación cumple su objetivo de purificación de agua mediante el arrastre por

barrido de las sustancias volátiles causado por la mezcla turbulenta de agua con

aire y por el proceso de oxidación de los metales y los gases. El agua aireada es

más agradable al paladar; la aireación reduce el nivel de CO2 hasta unos 4.5

mg/L, pero la corrosión sólo se previene si la alcalinidad del agua excede de 100

mg/L (Cárdenas, 2000).

La aireación representa una de las operaciones de uso mas intensivos de

energía en los sistemas de tratamientos, mediante equipo de aireación difusa,

equipo de turbina y aireadores mecánicos.

2.3.2 Mezcla Rápida

La mezcla rápida es una operación empleada en el tratamiento del agua con el

fin de dispersar diferentes sustancias químicas y gases. En las plantas de

purificación de agua el mezclador rápido tiene generalmente el propósito de

dispersar rápida y uniformemente el coagulante a través de toda la masa o flujo

de agua.

La mezcla rápida puede efectuarse mediante turbulencia, provocada por medios

hidráulicos en canales, canaletas parshall, vertedero rectangulares, tuberías de

succión de bombas, mezcladores mecánicos en líneas, rejillas difusoras, chorros

químicos y tanque con equipo de mezcla rápida (Cárdenas, 2000).


17

2.3.3 Coagulación

La turbiedad y el color del agua son principalmente causados por partículas muy

pequeñas, llamadas partículas coloidales. Estas partículas permanecen en

suspensión en el agua por tiempo prolongado y pueden atravesar un medio

filtrante muy fino. Por otro lado, aunque su concentración es muy estable, no

presentan la tendencia de aproximarse unas a otras.

Para eliminar estas partículas se recurre a los procesos de coagulación y

floculación, la coagulación tiene por objeto desestabilizar las partículas en

suspensión es decir facilitar su aglomeración.

El proceso se produce al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados,

por medio de la adición de los coagulantes químicos y la aplicación de la energía

de mezclado. En la Figura 2.4 se muestra como las sustancias químicas anulan

las cargas eléctricas de la superficie del coloide permitiendo que las partículas

coloidales se aglomeren formando flóculos (Cárdenas, 2000).

Figura 2.4 Coagulación. Tomado de: Cárdenas, 2000.


18

2.3.3.1 Fenómenos de la Coagulación

Se presentan dos fenómenos básicos de coagulación: Por adsorción y por

barrido.

Coagulación por Adsorción

Se presenta cuando el agua contiene una alta concentración de partículas en el

estado coloidal. El proceso consiste en que el coagulante es adicionado al agua

turbia y los productos solubles de los coagulantes son absorbidos por los

coloides y forman los flóculos en forma casi instantánea (Figura 2.5).

Coagulación por Barrido

Este tipo de coagulación se presenta cuando el agua es clara (presenta baja

turbiedad) y la cantidad de partículas coloides es pequeña; En este caso, las

partículas son entrampadas al producirse una sobresaturación de precipitado de

sulfato de aluminio o cloruro férrico (Figura 2.6).

Figura 2.5 Coagulación por Adsorción. Tomado de: Cárdenas, 2000.


19

2.3.3.2 Mecanismos de la Coagulación

La desestabilización se puede obtener por los mecanismos fisicoquímicos

siguientes:

• Compresión de la doble capa

• Absorción y neutralización de cargas

• Atrapamiento de partículas en un precipitado

• Adsorción y puente

Compresión de la Doble Capa

Cuando se aproximan dos partículas semejantes, sus capas difusas interactúan

y generan una fuerza de repulsión, cuyo potencial de repulsión está en función

de la distancia que los separa y cae rápidamente con el incremento de iones de

carga opuesta al de las partículas, esto se consigue sólo con los iones del

coagulante (Figura 2.7).

Figura 2.6 Coagulación por Barrido.


20

Figura 2.7 Fuerzas de Repulsión y Atracción.

Tomado de: Cárdenas, 2000.

Si la distancia que separa a las partículas es superior a “L”, entonces las

partículas, no se atraen. “E” es la energía que los mantiene separados.

Absorción y Neutralización de Cargas Las partículas coloidales poseen carga negativa en su superficie, estas cargas

llamadas primarias atraen los iones positivos que se encuentran en solución

dentro del agua y forman la primera capa adherida al coloide.

Figura 2.8 Reestabilización de Partículas. Tomado de: Cárdenas, 2000.


21

Cuando se adiciona un exceso de coagulante al agua a tratar, se produce a la

reestabilización de la carga de la partícula; esto se puede explicar debido a que

el exceso de coagulante son absorbidos en la superficie de la partícula,

produciendo una carga invertida a la carga original (Figura. 2.8).

Atrapamiento de Partículas dentro de un Precipitado

Las partículas coloidales desestabilizadas, se pueden atrapar dentro de un

flóculo, cuando se adiciona una cantidad suficiente de coagulantes,

habitualmente se hace uso de sales de metales trivalente como el sulfato de

aluminio Al2(SO4)3, o Cloruro Férrico FeCl3, y el floculo resultante está formado

de moléculas de Al(OH)3 o de Fe(OH)3.

La presencia de ciertos aniones y de las partículas coloidales acelera la

formación del precipitado. Las partículas coloidales juegan el rol de anillo

durante la formación del flóculo (Figura 2.9); este fenómeno puede tener una

relación inversa entre la turbiedad y la cantidad de coagulante requerida. En

otras palabras, una concentración importante de partículas en suspensión puede

requerir menor cantidad de coagulante.

Figura 2.9 Tipos de Flóculos. Tomado de: Cárdenas, 2000.


22

Adsorción y Puente Cuando la molécula de un polímero puede adsorber una partícula coloidal en

una de sus extremidades, mientras que los otros sitios se encuentran libres para

absorber otras partículas; se dice que las moléculas de los polímeros forman el

“puente” entre las partículas coloidales (Figura 2.10).

Pero cuando hay una excesiva carga de polímeros, los flóculos pueden

resuspenderse enturbiando el agua que esta siendo coagulada.

2.3.3.3 Coagulantes Utilizados

Los coagulantes son productos químicos que al adicionarse al agua son capaces

de producir una reacción química con los componentes químicos del agua,

especialmente con la alcalinidad del agua para formar un precipitado

voluminoso, muy absorbente, constituido generalmente por el hidróxido metálico

del coagulante que se está utilizando.

Figura 2.10 Efecto de Puente de las Partículas en Suspensión. Tomado de: Cárdenas, 2000.


23

Los principales coagulantes utilizados para desestabilizar las partículas y

producir los flóculos son:

Sulfato de Aluminio

Aluminato de Sodio

Cloruro de Aluminio

Cloruro Férrico

Sulfato Férrico

Sulfato Ferroso

Poli electrolitos (como coadyuvante de floculación)

Siendo los mas utilizados las sales de Aluminio y de Hierro. Cuando se adiciona

estas sales al agua se producen una serie de reacciones muy complejas donde

los productos de hidrólisis son mas eficaces que los iones mismos; estas sales

reaccionan con la alcalinidad del agua y producen los hidróxidos de aluminio o

hierro que son insolubles y forman los precipitados. Las principales reacciones del

sulfato de aluminio con la alcalinidad del agua se presentan en la Figura 2.11.

Figura 2.11 Reacciones del Sulfato de Aluminio. Tomado de: Cárdenas, 2000.


24

El sulfato de aluminio (Alumbre) es el más utilizado en las plantas de tratamiento

de agua por su bajo costo y manejo relativamente sencillo. El rango óptimo de

pH para la aplicación del alumbre se encuentra entre 5 y 6. Estas sales forman

un floculo ligeramente pesado por lo que su tiempo de floculación es muy lento.

2.3.3.4 Factores que Influyen en la Coagulación

Es necesario tener en cuenta los siguientes factores con la finalidad de optimizar

el proceso de coagulación:

pH

Turbiedad

Sales disueltas

Temperatura del agua

Tipo de coagulante utilizado

Condiciones de mezcla

Sistemas de aplicación de los coagulantes

Tipos de mezcla y el color

2.3.3.5 Coagulación con Polímeros

Los polímeros se han utilizado en las etapas de purificación de agua desde hace

cuatro décadas (Kawamura, 1976). Las principales aplicaciones de los polímeros

orgánicos en los procesos de producción de agua potable radican en la etapa de

coagulación-floculación cuando se han utilizado sales de aluminio o de hierro

como coagulante primario. El uso de polímeros da lugar a una reducción

significativa de la dosis requerida de alumbre, encontrándose reducciones del

40-60% (Hall y Hyde, 1992).


25

Así para un agua que contiene 5 mg/L del ácido húmico, una dosis de 75 mg/L

de alumbre disminuirá solamente 20% de las sustancias húmicas, pero la

adición de un polímero aniónico conjuntamente con 10 mg/L del alumbre dará

una reducción del 95% (Edzwald et al., 1987).

En comparación con el alumbre (Al2SO4), algunas de las ventajas del uso de

polímeros en el tratamiento de aguas se mencionan a continuación (Rout et al.,

1999; Nozaic et al., 2001):

Disminución de la dosis del coagulante

Se produce un volumen más pequeño de lodo

Un pequeño aumento en la carga iónica del agua tratada

Reducción del nivel de aluminio residual

Aumenta el tamaño de flóculo haciéndolo fuerte y de forma regular

Ahorros de costo de hasta 25-30%

Los polímeros son especialmente beneficiosos para hacer frente a problemas

de floculación a temperaturas bajas, o en el tratamiento de aguas con poca

coloración, mejorando la estabilidad y dureza del flóculo (Faust y Aly, 1983).

La característica más importante de los floculantes poliméricos es el peso

molecular (MW) y, en el caso de los polielectrólitos, la densidad de carga (CD).

Todos los polímeros usados como floculantes en el tratamiento de aguas, deben

ser solubles en agua; existiendo polímeros catiónicos y aniónicos, así como

también hay de origen natural y artificial.

Otro gran beneficio del uso de polímeros es la reducción de la materia orgánica

natural (Edzwald y Tobiason., 1999) y la eliminación de partículas para asegurar

la ausencia de organismos patógenos como Giardia y Cryptosporidium

(Bernhardt y Clasen., 1996).


26

Esto requiere la mejor combinación de las sales inorgánicas como coagulante y

polímero como floculante, y de las condiciones de proceso óptimas (Narkis et al.,

1991).

Polímeros Catiónicos

Hay muchas variedades de polímeros catiónicos, entre los mas utilizados en la

floculación de agua están: cloruro de polidimetilamonio (PDADMAC), polimeros

de epicloridrina y dimetilamina (ECH/DMA), poliacrilamida catiónica (CPAM),

quitosana y poliacrilamida anionica (APAM). Existen varios polímeros

producidos naturalmente que presentan características catiónicas inherentes o

polímeros que pueden ser modificados para actuar como un poli electrolito

catiónico.

Otros de origen natural como la quitosana pueden ser absolutamente eficaz en

el retiro de NOM (Bolto et al., 1998, 2001; Eikebrokk y Saltnes, 2002), aun

adicionado en pequeñas concentraciones en niveles de pH neutro. La estructura

de la quitosana se presenta en la Figura 2.12 así como la de otros polímeros

artificiales con compuestos aminos libres.

Figura 2.12 Estructura de los Polielectrólitos Catiónicos. Tomado de: Bolto y Gregory, 2007.


27

Muzarelli (1977), considera que la quitosana como polímero básico reacciona

con el agua de la siguiente manera:

Quitosana-NH2 +H2O ↔ Quitosana-NH3+ + OH- (4.2)

Cuando la quitosana se empapa con agua, el pH se incrementa ligeramente y la

cantidad del ion hidróxido y el catión de la quitosana producida son pequeños.

Aspectos Cinéticos de los Polímeros

Cuando un floculante polimérico se dosifica en una suspensión de partículas, se

inician varios procesos, que proceden en diversas etapas:

Mezclado: Éste es un proceso esencial, en el cual el polímero (agregado

generalmente como solución bastante concentrada) se distribuye uniformemente

a través de la suspensión. Es importante que este proceso se alcance

rápidamente; si no un exceso de las concentraciones locales provocara una

adsorción no-uniforme y algunas partículas pueden ser reestabilizadas como

resultado del exceso del polímero adsorbente. Un mezclado pobre es

responsable de la alcalinidad residual en el agua después de la floculación y de

la sedimentación del polímero.

Adsorción: La adherencia de las cadenas del polímero con las partículas

se produce a una velocidad que depende principalmente de sus

concentraciones, de acuerdo con la cinética de Smoluchowski (Gregory., 1988). Cuando la concentración de las partículas se ha incrementado, la dosis óptima

del polímero en general se incrementa proporcionalmente, ya que la tasa de

adsorción del proceso es de segundo orden.

Para los polímeros de bajo peso molecular (MW) la adsorción depende

principalmente de la difusión, pero para los floculantes de mayor MW depende


28

de una fuerza de cizalla inducida por colisiones entre las partículas y moléculas

de los polímeros. Esto significa que la tasa de adsorción del polímero puede

depender de las condiciones de la mezcla.

Con bajas concentraciones de las partículas (ppm), al igual que en las aguas de

baja turbidez el tiempo necesario para la adsorción del polímero es de unos

cuantos minutos, mientras que para altas concentraciones de sólidos el tiempo

de la adsorción puede ser menor que 1 s. Cuando el tiempo de adsorción es

del mismo orden que el tiempo de mezcla, las condiciones de la mezcla pueden

afectar el rendimiento de la floculación (Gregory, 1988).

Cambio de lugar de Cadenas Adsorbidas: Es el momento cuando una cadena

de polímero adsorbida en una partícula, es atacada por solo unos pocos

segmentos de la cadena (en principio sólo un segmento tiene que ser unido para

que el polímero pueda ser considerado como 'adsorbido').

En cierto tiempo, la cadena de polímero adsorbido alcanza su configuración en

el equilibrio con una distribución características de lazos, de trenes y cola. El

tiempo requerido para el cambio (o el reordenamiento) de cadenas fijadas por

adsorción depende de un número de factores, que no están bien definidos. Sin

embargo, para los polímeros de alto peso molecular (MW), puede ser necesario

un tiempo de varios segundo (Pelssers et al., 1990), durante el tiempo que el

polímero es adsorbido tiene una extensa configuración que en el equilibrio hace

más fácil el contacto sobre los puentes.

Floculación: Cuando las partículas han adquirido suficiente polímero adsorbido

comienza a desestabilizarse resultando colisiones secundarias por las

diferencias electrostáticas.


29

La floculación es un proceso de segundo orden, de modo que la velocidad de

floculación depende del cuadrado de la concentración de las partículas, así las

altas tasa de concentraciones pueden llegar a acelerar el proceso de floculación.

En la práctica, el proceso de floculación ocurre en un tanque agitado o en un

reactor de flujo cruzado. En la siguiente figura se esquematiza el proceso de

floculación de los polímeros.

Figura 2.13 Etapas de la Floculación de Partículas por Adsorción con Polímeros.

Tomado de: Bolto y Gregory, 2007.

2.3.4 Floculación

La floculación es la agitación de masa de agua coagulada para remover el

crecimiento del microfloculo recién formado en el proceso de la coagulación,

hasta alcanzar un mayor tamaño y peso necesario, para su posterior remoción

mediante sedimentación o filtración. En la operación de los procesos de

coagulación y floculación existen tres componentes esenciales:

Selección de los coagulante

Aplicación de los coagulantes

Control de la efectividad de los procesos


30

El floculador es un tanque con algún dispositivo de mezcla suave y lenta, con un

tiempo de retención relativamente prolongado. La floculación es influenciada por

fuerzas físicas y química tales como la cargas eléctricas de las partículas, la

capacidad de intercambio, el tamaño y la concentración del floculo, el pH, la

temperatura del agua y la concentración de los electrolitos.

2.3.5 Filtración

En general la filtración es la operación final que se realiza en una planta de

tratamiento de agua y por consiguiente es la responsable de la producción de

agua de calidad. Aunque cerca del 90% de la turbiedad y el color son removido

por la coagulación y la sedimentación una cierta cantidad de floculo pasa a

través del tanque de sedimentación y requiere su remoción, por ello, para lograr

la clarificación final se usa la filtración a través de medios porosos; generalmente

dichos medios son arenas y antracitas.

La filtración depende de una combinación compleja de mecanismo físicos

químicos; siendo el mecanismo de adsorción el más importante ya que el agua

pasa a través del lecho del filtro, las partículas suspendidas hacen contacto y

son adsorbidas sobre la superficie de los granos sobre el material previamente

depositado.

2.3.6 Adsorción

La adsorción es un proceso en el cual los átomos que se encuentran en la

superficie de un sólido, atraen y retienen moléculas de otros compuestos. A

dichas fuerzas se les conoce como “Fuerzas de Van der Walls”, estas fuerzas

moleculares provocan que la superficie del liquido se encuentre en un estado de

instauración; en la superficie del sólido, las moléculas o iones atraen hacia si,

las moléculas de otras sustancias reteniéndolas dentro de su superficie, debido


31

a que no tienen satisfechas todas sus fuerzas de unión con las otras partículas

(Rodríguez et al, 2004)

La capacidad máxima de adsorción (qm) es un factor que permite establecer la

eficiencia del adsorbente mediante la siguiente ecuación:

MVCC

q eom

)( −= (4.1)

Donde:

qm: Capacidad de adsorción de la quitosano (mg/g)

Co: Concentración inicial de DOC en las soluciones (mg/L)

Ce: Concentración final de DOC en el equilibrio (mg/L)

V: Volumen de la solución de DOC (L)

M: Masa de la quitosana utilizada en cada experimento (g)

Adsorción Física: Esta adsorción se caracteriza por un calor de adsorción

comparativamente bajo, también en esta adsorción la capa adsorbida tiene con

frecuencia un espesor mayor de una molécula, estando formada a menudo por

varias capas.

Quimisorción: También conocida como adsorción química, esta supone una

reacción química entre las moléculas adsorbidas y las moléculas o átomos de la

superficie del adsorbente. A diferencia de la adsorción física, la saturación

completa de la superficie resulta, en el caso de la quimisorción, únicamente en

una capa mono-molecular. Aquí el calor de adsorción es mucho mayor.

Existen modelos gráficos, isotermas de adsorción, que permiten relacionar la

cantidad de soluto adsorbido en una cantidad determinada de adsorbente. Uno


32

mmem qqCq111

+=

de estos modelos es el de Freundlich el cual predice que el proceso de

adsorción se origina en multicapas, mediante la Ecuación 4.3.

log qm=log Kf + nf log Ce (4.3)

Donde:

Kf (L/g) y nf (usualmente <1), son las constantes empíricas de Freundlich.

Otro modelo es el de Langmuir, el cual asume que la superficie del adsorbente

tiene un específico número de sitios los cuales son capaces de reaccionar y

enlazarse con una molécula de la solución, y la adsorción se limita a una

monocapa (van Loon y Duffy., 2005).

(4.4)

2.3.7 Desinfección

Es el último proceso unitario que se le da al agua tratada y es requisito para ser

potable. Se le llama desinfección en el tratamiento del agua a la destrucción o

inactivacion de los organismos patógenos, particularmente las bacterias de

origen intestinal. La desinfección puede llevarse acabo mediante los métodos

de: cloración, rayos x, rayos gamas, plata ionizada u ozono.

Por razones económicas la desinfección química es la más ampliamente usada

en las PTAP. El cloro es el mejor desinfectante, es el más utilizado a nivel

mundial, se presenta como cloro gaseoso e hipocloritos de sodio y calcio. El


33

yodo es eficiente en la destrucción de coliformes. El mayor inconveniente es su

alto costo y la ingestión continua puede afectar la glándula tiroides.

La desinfección con ozono implica altos costos debido a que éste es altamente

volátil y poco soluble en el agua haciendo necesario una post desinfección con

cloro. Los iones de plata son un desinfectante utilizado en los filtros domésticos

de porcelana y en las plantas de purificación de aguas industriales (Gutiérrez y

Medrano, 2003).

En condiciones normales el cloro es un gas amarillento verde, más pesado que

el aire. El cloro, además de desinfectar el agua, elimina olores y sabores, ayuda

a evitar formación de algas, elimina hierro y manganeso, ayuda a la coagulación

de materia orgánica. La desinfección se puede realizar por los siguientes

métodos: cloración simple, cloración por el punto de quiebre y mediante

cloraminas.

En la cloración simple no existe preocupación por satisfacer la demanda de cloro

en el agua, hasta aplicar una dosis tal que al final de un determinado tiempo de

contacto el cloro residual se mantenga entre 0.1 y 0.2 mg/L.

En aguas muy contaminadas la cloración simple es inadecuada ya que el cloro

residual sería rápidamente consumido, se aconseja clorar al punto de quiebre.

La dosis del cloro, en este caso es muy variable dependiendo de las

características del agua principalmente en lo que se refiere a su contenido de

amoníaco y otros compuestos nitrogenados responsables del punto de quiebre.


34

2.4 Formación de los Subproductos de la Desinfección

Los subproductos de la desinfección (DBPs por sus siglas en ingles) es un

término usado para describir un grupo de compuestos orgánicos formados

durante la etapa de desinfección del agua al reaccionar la materia orgánica

presente en el agua con el cloro o el ozono.

Cuando los DBPs se originan por el uso de compuestos de cloro como

desinfectantes se les llama subproductos de la cloración (CBPs).

La clase y cantidad de subproducto depende de varios factores como son el tipo

de desinfectante usado, concentración del desinfectante, la naturaleza de los

precursores en el agua, tiempo de contacto, dosis y tipo de coagulante

aplicados, pH, temperatura y concentración de bromuros.

Si los subproductos de la desinfección ya se han formado, se puede reducir o

eliminar algunos, por adsorción con carbón activado o granular.

Por lo que se hace necesario revisar la practica de cloración sobretodo en

países donde se hace uso de concentraciones altas de cloro para contrarrestar

las deficiencias en los procesos de potabilización.

La mejor manera de disminuir la formación de DBPs es reducir la materia

orgánica natural presente en el agua cruda a través de procesos tales como:

optimización de las etapas de coagulación-floculación, adsorción con carbón

activado o granular o algún polímero, o por filtración con membranas.

La agencia de protección medioambiental de estados unidos USEPA, fijo en

1999 los valores guías para los subproductos de la desinfección, que se incluye

en la Tabla 2.1.


35

Tabla 2.1 Subproducto de la Desinfección (DBPs).

Subproducto de Desinfección

Concentración Media (µg/L)

Concentración Máxima (µg/L)

TRIHALOMETANOS

Cloroformo 25 240

Bromodiclorometano 9.5 90

Dibromoclorometano 1.6 36

Bromoformo < 0.2 7.1

ACIDO HALOACETICO

Acido dicloroacetico 15 74

Acido tricloroacetico 11 85

Acido bromocloroacetico 3.2 49

Acido monocloroacetico 1.3 5.8

Acido dibromoacetico < 0.5 7.4

Acido monobromoacetico < 0.5 1.7

HALOACETONITRILO

Dicloroacetonitrilo 2.1 10

Bromoacetonitrilo 0.7 4.6

Bromocloroacetonitrilo 0.6 1.1

Dibromoacetonitrilo < 0.5 9.4

Tricloroacetonitrilo < 0.02 0.02

Tomado de: USEPA, 1999.

2.4.1 Trihalometanos (THMS)

Los trihalometanos son compuestos orgánicos que aparecen en el agua potable

tras ser sometida a cloración en presencia de sustancias húmicas, y son

potencialmente cancerigenos.


36

El cloroformo o triclorometano es uno de los trihalometanos que se forman

durante la cloración por lo que es ampliamente estudiado en Estados Unidos y

Europa debido a que se le atribuye la formación de cáncer de vejiga (Villanueva,

2001).

En general la formación de THMs se ve favorecida con el aumento de los

precursores, aumento del pH, aumento de la temperatura, aumento de la dosis

de cloro con el agua.

La materia orgánica natural, NOM, es considera como el mayor precursor en la

formación de los subproductos de la desinfección; el carbono orgánico total, y la

absorbancia UV a 254 nm se suelen utilizar como una forma determinar la

cantidad de materia orgánica presente en el agua.

La formación de haloformos tiene lugar cuando el cloro empleado esta en forma

de cloro libre. Los THMs también pueden formarse por la hidrólisis de muchos

otros DBPs, o productos intermedios. Estos DBPs trihalogenados incluyen a los

trihaloacetonitrilos, trihaloacetaldehidos y ácidos trihaloaceticos brominados.

Una revisión de los subproductos de la desinfección de aguas potable en

Canadá hecha por Williams et al. (1997), muestra que los THMs (Trihalometanos

Totales ) y los HAAs fueron los mayores DBPs encontrados en todos los

procesos de tratamientos y que los niveles de HAAs a menudo son iguales o

exceden a los THMs (Gutiérrez y Medrano., 2003).

Esquemáticamente, la formación de subproductos de la desinfección (DBPs) es

la siguiente:

NOM + Chlorine Compound DBPs (2.1)

NOM + HOCl Productos intermedios (2.2)

Productos intermedios + HOCl Productos finales (2.3)


37

Capitulo III: METODOLOGIA

Este capitulo presenta la metodología empleada en la presente investigación

desde la preparación del agua sintética, el proceso de los tres tipos de

coagulación, la aplicación de quitosana como coadyuvante y la quitosana como

adsorbente.

3.1 Método de Investigación

La presente investigación consistió en un estudio a nivel de laboratorio para la

determinación del tipo de coagulación que removió más precursores de los

trihalometanos, así como los parámetros óptimos. También, se utilizó quitosana

la cual es un polielectrolíto catiónico como coadyuvante de coagulación, y

además se empleó como adsorbente.

Por consiguiente el método utilizado es del tipo “Cuantitativo” ya que éste es el

usado para analizar e identificar cantidades en el caso de una investigación de

campo o experimental.

Se designo la simbología siguiente a los tipos de Coagulación para en el análisis

de los resultados donde:

A*: Coagulación con Flóculos Preformados

B*: Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana

C*: Coagulación Simple

D*: Doble Coagulación

E*: Coagulación Simple y Quitosana

F*: Doble Coagulación y Quitosana


38

3.2 Tipo de Investigación

La investigación se tipifica como experimental por lo que se realizó un análisis

sistemático de las variables en estudio para la determinación del agua potable,

por lo tanto el tipo de investigación que se efectuó es la “descriptiva”.

3.3 Población y Muestra

Se utilizó agua sintética ya que el estudio a escala de laboratorio requería

controlar las concentraciones de los parámetros a analizar. Se realizaron un

total de 24 corridas: 4 corridas con coagulación de flóculos preformados, 4

corridas con coagulación de flóculos preformados y quitosana como

coadyuvante, 4 corridas con coagulación simple , 4 corridas con coagulación

simple y quitosana, otras 4 corridas con doble coagulación y las ultimas 4

corridas con doble coagulación y quitosana como coadyuvante

3.4 Técnicas de Recolección de Datos

Las técnicas de recolección de datos son procedimientos operativos de calidad

que concretan su aplicación a un ensayo o una actividad particular. Estos

procedimientos tienen como objetivo la determinación de las características

fisicoquímicas que tiene un agua en particular. En la Tabla 3.1 se reflejan los

métodos que se utilizaron para la determinación de dichas características. Toda

la metodología esta descrita en el Standard Methods for Water and Wastewater

Examination, (20th Edition, 1998) y en el Manual HACH DR 5000.


39

Tabla 3.1 Técnicas de Recolección de Datos.

UV254 = Absorbancia Ultravioleta a 254 nm

3.5 Preparación del Agua Sintética

El agua sintética debe simular las propiedades del agua natural y es por ello que

se debe de asegurar una fuerza iónica de 0.003M, para ello se adicionó 40 mg

de KNO3, 140 mg de CaCO3 y 250 mg de arcilla por litro de agua.

Las concentraciones de las sustancias antes mencionadas se mantuvieron

constantes durante la fase experimental, variándose solo la concentración de

acido húmico en 1, 3, 5 y 7 mg/L. El acido húmico se disolvió en una porción de

agua y se filtró la solución al vacío con un filtro Whatman de fibra de vidrio de

0.47 μm.

Variable Unidades Procedimiento

PARÁMETROS FÍSICOS

Turbiedad NTU Turbidímetro HACH 2010

Color mg/L Pt-Co Método HACH 8025

Temperatura °C SM 2550B. Método para Laboratorios

Conductividad µS/cm SM 2510. Conductivímetro HACH CO150

Sólidos Totales Disueltos mg/L Conductivímetro HACH CO150

PARÁMETROS QUÍMICOS

Alcalinidad mg/L SM 2320B. Método de Titulación

Dureza mg/L SM 2340B. Método de Titulación

pH mg/L pHmetro

UV254 cm-1 Método HACH 10054

Carbono Orgánico Disuelto

(DOC) mg/L Método HACH 10129

Cloro Residual mg/L Método HACH 8021. Método DPD

THMs µg/L Método HACH 10132. Método THM Plus


40

Después de preparada el agua sintética se mezcló por 1 hora para asegurar la

dispersión de todos los compuestos en el agua, después se ajustó el pH a 7 con

NaOH 0.5 M o H2SO4 0.1 M.

3.6 Tipos de Coagulación

En la presente investigación se trabajó con tres tipos diferentes de Coagulación,

Coagulación con Flóculos preformados, Coagulación Simple y Doble

Coagulación. A continuación se explican cada una de ellas.

3.6.1 Coagulación con Flóculos Preformados

Para la preparación de los flóculos preformados, se adicionó 300 mL de una

solución patrón de alumbre (Al2SO4*18H2O) de 10000 mg/L a 700 mL de agua

desionizada a pH 7. El agua fue rápidamente mezclada por 2 minutos a 150 rpm

y lentamente mezclada por 30 minutos a 30 rpm usando un equipo de prueba de

jarra. Los flóculos formados después de 30 minutos de mezclado lento fueron

transferidos en diferentes volúmenes ,correspondientes a dosis de 5, 10, 15, 20,

25, 30 mg/L, a los beakeres que contenían el agua sintética, 1000 mL, que

simulaba el proceso de coagulación en la prueba de jarra bajo condiciones de

mezcla completa.

El agua sintética con los volúmenes de flóculos preformados adicionados se

mezcló rápidamente a 100 rpm por 1 minuto y posteriormente a 30 rpm por 30

minutos. Después se dejó sedimentar por 1 hora a todas las jarras.

La capa sobrenadante de agua fue la utilizada para determinar los diferentes

parámetros a medir.


41

3.6.2 Coagulación Simple

En el proceso de Coagulación Simple, se uso jarras de 2 litros de capacidad y a

estas se les lleno con el agua sintética, se procedió posteriormente a hacer el

proceso de coagulación variando la dosis de coagulante desde 5, 15, 30 y 45

mg/L de Al2SO4*18H2O. Se mezclo a 100 rpm por 1 minuto y a 30 rpm por 30

minutos, se dejo sedimentar por 1 hora. Se tomaron alícuotas para la medición

de los parámetros establecidos.

3.6.3 Doble Coagulación

Se tomó el agua sobrenadante de cada jarra, 1litro, proveniente de la

Coagulación Simple y se volvió a coagular usando dosis de Al2SO4*18H2O

desde 0 a 75 mg/L. Se uso una mezcla rápida de 1 minuto a 100 rpm y una

mezcla lenta de 30 minutos a 30 rpm. Posteriormente se sedimentó el agua

contenida en las diversas jarras por 1 hora. Después de esto se tomo alícuotas

para determinar los parámetros a analizar.

La jarra de agua que tenia la dosis optima de coagulante, de cada tipo de

coagulación, se seleccionó en base a la jarra que tenga la mas alta remoción de

los precursores de los DBPs es decir: DOC y UV254.

Posteriormente a cada jarra se le adicionó una concentración de NaOCl de 2

mg/L para simular el proceso de desinfección, dejándola reaccionar por 1 hora; y

posteriormente se le determinó la concentración de THMs formados.


42

MVCC

q eom

)( −=

3.7 Quitosana como Coadyuvante

Se repitieron los experimentos a los diferentes tipos de coagulación estudiados

previamente pero con la adición de 0.2 g/L de quitosana como coadyuvante.

Para poder hacer la comparación entre los procesos de coagulación con y sin

quitosana se empleo la misma formulación para preparar el agua sintética y

también se utilizaron las mismas condiciones de mezclado y tiempo de

sedimentación.

3.8 Quitosana como Adsorbente

Para evaluar la eficacia de la quitosana como adsorbente de NOM se tomaron

alícuotas de 100 mL de solución provenientes de cada jarra coagulada, a las

cuales se les adicionó quitosana. La masa de quitosana utilizada fue de 0.2 g,

estas soluciones se colocaron en un termostato a 25oC por 24 h o hasta que se

alcanzó el equilibrio.

Para determinar la concentración de materia orgánica adsorbida en el equilibrio

se hizo uso de la Ecuación 3.1, que predice la capacidad máxima de adsorción

de la quitosana.

(3.1)

Donde:

qm: Es la capacidad de adsorción de la NOM (mg/g)

Co: Es la concentración inicial de la materia orgánica (mg/L)

V: Volumen de la solución de NOM (L)

M: Masa de la quitosana utilizada en cada experimento (g)

Ce: Es la concentración de materia orgánica en el equilibrio (mg/L)


43

Los resultados de la absorción de materia orgánica en esta investigación se

obtuvieron a través de UV254, parámetro sustituto de la NOM, referido al DOC

(mg/L) por la Ecuación 4.5 (García, 2005).

DOC = 62.9 UV + 0.705 (4.5)

3.9 Análisis Estadístico

Para calcular el porcentaje de remoción de los diferentes parámetros a medir en

las diferentes etapas, se hizo uso de la siguiente ecuación:

100C

CCRemoción %

inicial

finalinicial ×−

= (3.2)

Donde:

Cinicial: Es la concentración inicial del analito

Cfinal : Es la concentración final de analito después de pasar por la etapa


44

Capitulo IV: ANALISIS DE RESULTADOS

En este capítulo se presentan los resultados de cada una de las características

analizadas en las diferentes etapas del proceso de potabilización, datos que

fueron utilizados para la realización del presente análisis comparativo en base a

la capacidad de remoción de cada uno de los tipos de coagulación estudiados.

Estos son:

4.1 Comparaciones

Las comparaciones se hacen en función de las características físicas, químicas

y orgánicas que aparecen enlistadas en la Tabla 3.1. Para referirse al agua

cruda se utiliza la letra A.

4.1.1 Características Físicas

Color y Turbiedad

En la Figura 4.1 se aprecia el comportamiento de Color y Turbiedad en las

diferentes etapas y a diferentes concentraciones de Acido Húmico (1, 3, 5 y 7

mg/L), donde se establece que la Coagulación con Flóculos Preformados y

Quitosana (B*) presenta la mejor remoción en las diferentes concentraciones de

Acido Húmico estudiadas con un valor de Color de 0, 0, 1, 0 mg/L Pt-Co y

Turbiedad de 0, 1, 1, 1 NTU respectivamente.


45

Acido Humico 1 mg/L

0

10

20

30

40

50

60

A.Cruda

A* B* C* D* E* F* NormaCapre

Col

or

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Turb

ieda

d

Color (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

Acido Humico 5 mg/L

0

10

20

30

40

50

60

A.Cruda


Col

or

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Turb

ieda

dColor (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

Acido Humico 7 mg/L

0

10

20

30

40

50

60

A.Cruda


Col

or

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Turb

ieda

d

Color (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

Acido Humico 3 mg/L

0

10

20

30

40

50

60

A.Cruda


Col

or

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Turb

ieda

d

Color (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

Figura 4.1 Variación del Color y la Turbiedad en función del tipo de Coagulación

y concentración de Acido Húmico (AH). La Coagulación con Flóculos Preformados (A*) también removió

considerablemente el Color y la Turbiedad. No obstante también es demostrable

la eficiencia de los otros tipos de coagulación los cuales de igual forma lograron

reducir grandemente los valores iniciales de ambos parámetros, encontrándose

dentro del rango permisible por CAPRE (15 y 5 mg/L respectivamente) ente

regulador de la calidad del agua para Centroamérica, Panamá y Republica

Dominicana.


46

Acido Humico 1 mg/L

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

A.Cruda


STD

0

100

200

300

400

500

Con

duct

ivid

ad

STD (mg/L)

Conductividad (µS/cm) Acido Humico 3 mg/L

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

A.Cruda


STD

0

100

200

300

400

500

Con

duct

ivid

ad

STD (mg/L)

Conductividad (µS/cm)

Acido Humico 5 mg/L

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

A.Cruda


STD

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Con

duct

ivid

ad

STD (mg/L)

Conductividad (µS/cm) Acido Humico 7 mg/L

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

A.Cruda


STD

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

Con

duct

ivid

ad

STD (mg/L)


Conductividad y Sólidos Totales Disueltos

La conductividad y los Sólidos Totales Disueltos presentan una correlación

directa entre ambos parámetros (Figura 4.2), aunque los resultados también

muestran una tendencia ascendente de ambos parámetros en la mayoría de los

tipos de coagulaciones; este incremento es debido a la disolución de iones y

sales inorgánicas por la adición del coagulante y del coadyuvante, (Figura 4.2).

Figura 4.2 Variación de Sólidos Totales Disueltos (STD) y Conductividad en

función del tipo de Coagulación y concentración de Acido Húmico (AH).


47

Es notable que cuando se trabaja con Coagulación con Flóculos Preformado

(A*) ambos parámetros aumentan significativamente para todas las

concentraciones de Ácidos Húmicos (AH) estudiados, esto es debido a la

presencia de los flóculos formados previamente.

Cuando la concentración de Acido Húmico es de 1 mg/L se presentan

disminuciones en los valores de los parámetros estudiados sobretodo en la

Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana (B*), Coagulación Simple

(C*), y Doble Coagulación (D*). En cambio a concentración de 3 mg/L de AH

este efecto de disminución se presenta solo en la Coagulación con Flóculos

Preformados y Quitosana (B*). Para la concentración de AH de 5 mg/L existe

una leve disminución en Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana

(B*), Coagulación Simple (C*), y Doble Coagulación (E*).

Cuando se utiliza 7 mg/L como concentración de AH, todos los valores son

mayores a los del Agua Cruda (A). La tendencia a aumentar de la Conductividad

y STD se debe al incremento de la concentración de acido húmico. Además se

puede observar que en la mayoría de los casos los valores no se aproximan al

valor máximo admisible para la normativa CAPRE el cual para STD es de 1000

mg/L y para conductividad es de 400 μS/cm.

Temperatura Como se puede apreciar en la Figura 4.3, los valores de temperatura alcanzados

por las diferentes Coagulaciones no varían de gran manera, comprendidos entre

21 y 25 °C, debido a las condiciones de trabajo del laboratorio donde se simuló

el proceso de potabilización. Las Normas CAPRE establecen un rango

recomendado para este parámetro entre 18 a 30°C, el cual se cumple durante

todas las etapas del proceso.


48

Acido Humico 1mg/L

0

5

10

15

20

25

30

A.Cruda


Tem

pera

tura

(o C)

Acido Humico 3mg/L

0

5

10

15

20

25

30

A.Cruda


Tem

pera

tura

(o C)

Acido Humico 5 mg/L

0

5

10

15

20

25

30

A.Cruda


Tem

pera

tura

(o C)

Acido Humico 7mg/L

0

5

10

15

20

25

30

A.Cruda


Tem

pera

tura

(o C)

La determinación de la temperatura del agua tiene gran relevancia, ya que

variaciones extremas de este parámetro tienen una influenza significativa en la

formación de THMs.

Figura 4.3 Variación de Temperatura en función del tipo de Coagulación y

concentración de Acido Húmico (AH).

4.1.2 Características Químicas

Dureza y Alcalinidad

Los valores más altos de dureza y alcalinidad se encuentran en el agua cruda en

un rango comprendido entre 70 y 90 mg/L CaCO3, como se muestra en la Figura


49

Acido Humico 1 mg/L

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

A. Cruda A* B* C* D* E* F*

Dur

eza

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Alc

alin

idad

Dureza (mg/L)

Alcalinidad (mg/L) Acido Humico 3 mg/L

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90


Dur

eza

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Alc

alin

idad

Dureza (mg/L)

Alcalinidad (mg/L)

Acido Humico 5 mg/L

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90


Dur

eza

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Alc

alin

idad

Dureza (mg/L)

Alcalinidad (mg/L) Acido Humico 7 mg/L

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90


Dur

eza

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

Alc

alin

idad

Dureza (mg/L)

Alcalinidad (mg/L)

4.4. En el proceso de coagulación se consume iones OH-, CO3-2 lo que hace que

disminuya la alcalinidad. Por lo que es apreciable la correspondencia directa

entre la dureza y alcalinidad.

Las mayores disminuciones la presenta la Coagulación con Flóculos

Preformados y Quitosana (B*), para la mayoría de las concentraciones de Acido

Húmico estudiadas; exceptuando concentración de AH de 5 mg/L donde la mejor

es la Coagulación Simple.

Figura 4.4 Variación de la Dureza y Alcalinidad en función del tipo de

Coagulación y concentración de Acido Húmico (AH).


50

Esto se puede deber a la quitosana, que como polímero catiónico natural

reacciona con los iones negativos aun disponibles en el agua formando un

complejo de carga positiva (Natural Site Solutions, 2004). Este posteriormente

neutraliza la alta carga negativa del material orgánico. Facilitando la remoción

del complejo insoluble quitosana-NOM por entrampamiento, o adsorción. Es

decir que con la quitosana hay un extra consumo de alcalinidad asegurando de

esta manera obtener un pH dentro del máximo admisible de 8.5.

4.1.3 Características Orgánicas

DOC Y UV254

La Figura 4.5 presenta el comportamiento de DOC y UV254, mostrándose una

gran disminución de la materia orgánica aromática para todos lo casos de

coagulación analizados.

Es apreciable en esta figura que la Coagulación con Flóculos preformados (A*) y

Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana (B*) son quienes presentan

los mejores resultados en cuanto a la disminución de DOC y UV254 a las

diferentes dosis de Acido Húmico evaluadas. Este comportamiento puede

deberse a que los flóculos preformados sirven como puntos de nucleación los

cuales causan una mayor remoción de la materia orgánica por adsorción.


51

Acido Humico 1 mg/L

0.00

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

20.00

A.Cruda

A* B* C* D* E* F*

DO

C

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

UV2

54

DOC (mg/L)UV254 (cm-1)

0

Acido Humico 3 mg/L

0.00

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

20.00

A.Cruda

A* B* C* D* E* F*

DO

C

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

UV2

54


Acido Humico 5 mg/L

0.00

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

20.00

A.Cruda

A* B* C* D* E* F*

DO

C

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

UV2

54DOC (mg/L)UV254 (cm-1) Acido Humico 7 mg/L

0.00

2.50

5.00

7.50

10.00

12.50

15.00

17.50

20.00

A.Cruda

A* B* C* D* E* F*

DO

C

0.000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

0.120

0.140

0.160

UV2

54


0.00

0.10

0.20

0.30

0.40

A* B* C* D* E* F*

Figura 4.5 Variación de DOC y UV254 en función del tipo de Coagulación y

concentración de Acido Húmico (AH).

4.2 Quitosana como Coadyuvante En este acápite se hace una comparación del tipo de coagulación usada con o

sin quitosana para determinar si la quitosana ayuda a una remoción mayor de

los parámetros sustitutos que miden la NOM.


52

4.2.1 Comparación entre Coagulación con Flóculos Preformados (A*) y

Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana (B*)

Color y Turbiedad

La Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana (B*) muestra una

reducción significativa de Turbiedad de 100, 98.18, 98.73 y 98.75% para cada

una de las respectivas dosis de Acido Húmico aplicadas. En cambio para la

Coagulación con Flóculos Preformados (A*) la disminución fue de 96.3, 97.14,

97.47, 98.75% a las dosis de AH respectivas.

En el caso del Color con la Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana

(B*) se obtuvo una remoción del 100% respecto al agua cruda en las dosis de 1

3 y 7 mg/L de Ácido Húmico y 96.8% a 5 mg/L de Acido Húmico; cuando se

aplicó la Coagulación con Flóculos Preformados (A*), el porcentaje de remoción

fue de 91.63% a 3 mg/L de Acido Húmico y de 100% para todas las demás

dosis.

Como se puede observar al comparar los dos tipos de coagulación en la Figura

4.6, cuando se utiliza Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana (B*)

se da una mayor remoción de Color y Turbiedad lo efecto atribuido a que la

quitosana actúa como puente entre las partículas coloidales que no fueron

totalmente removidas por la coagulación solo con la sal de aluminio, este puente

se origina debido a la diferencia de carga entre el polímero que es catiónico y la

materia orgánica que es aniónica lo que permiten una mayor atracción

intermolecular.


53

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Col

or y

Tur

bied

ad

A. Cruda A* B*

Acido Humico 1 mg/L Color (mg/L Pt-Co)Turbiedad (NTU)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Col

or y

Tur

bied

ad

A. Cruda A* B*

Acido Humico 3 mg/LColor (mg/L Pt-Co)Turbiedad (NTU)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

Col

or y

Tur

bied

ad

A. Cruda A* B*


0

10

20

30

40

50

60

70

80C

olor

y T

urbi

edad

A. Cruda A* B*


0

1

2

3

0

1

2

3

0

1

2

3

0

1

2

3

Figura 4.6 Remoción de Color y Turbiedad por Coagulación con Flóculos

Preformados (A*) y Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana (B*).

.

DOC y UV254

Los resultados del DOC y del UV254 poseen una importancia ingente debido a su

estrecha incidencia en la formación de THMs.

Como se puede observar en la Figura 4.7 ambos tipos de coagulación remueven

DOC en la misma proporción. Presentando un valor de remoción comprendido

entre 99.5, y 100% para las dosis de Acido Húmico respectivas.


54

0

4

8

12

16

20

DO

C Y

UV2

54

A. Cruda A* B*

Acido Humico 1 mg/L DOC (mg/L)UV254 (cm-1)

0

4

8

12

16

20

DO

C Y

UV2

54A. Cruda A* B*


0

4

8

12

16

20

DO

C Y

UV2

54

A. Cruda A* B*


0

4

8

12

16

20

DO

C Y

UV2

54

A. Cruda A* B*


00.020.040.060.08

0.1

00.020.040.060.08

0.1

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

Figura 4.7 Remoción de DOC y UV254 por Coagulación con Flóculos


Quitosana (B*).

Respecto al UV254 ambos tipos de coagulaciones muestran un porcentaje de

remoción del 100%. Esto quiere decir que la materia orgánica presente es

principalmente húmica, soluble y de bajo peso molecular; y que a pesar de las

altas concentraciones de coagulantes utilizadas, no se logra una remoción

mayor que cuando se aplica el proceso de coagulación a material húmico de


55

mediano y alto peso molecular. Es por ello que el Color y la Turbiedad si se

remueven en mayor cantidad que DOC.

4.2.2 Comparación entre C*, D*, E* y F*. (Coagulación Simple, Coagulación

Simple y Quitosana, Doble Coagulación, Doble Coagulación y

Quitosana).

Color y Turbiedad

Los resultados mostrados en la Figura 4.8 muestran una mayor reducción de

Color que de Turbiedad cuando se aplicó la Doble Coagulación (D*),

Coagulación Simple y Quitosana (E*) y Doble Coagulación y Quitosana (F*). La

concentración de Color resultante es de aproximadamente 0 mg/L Pt-Co y la de

Turbiedad de 1 NTU para estos tres tipos de coagulación.

Este comportamiento fue lo opuesto cuando se trabajo con una concentración de

Acido Húmico de 7 mg/L donde la disminución de Turbiedad es mayor que el

Color. Eso es causado por la alta concentración de acido húmico el cual

impregna mucho Color al agua y aparentemente con las concentraciones de

coagulantes utilizadas no fueron suficientes para obtener una mayor remoción

de Color.

La concentración de Turbiedad obtenida en este caso es de aproximadamente 1

NTU y la concentración de Color es de 5 mg/L Pt-Co aproximadamente para los

tres tipos de coagulación antes mencionados.


56

0

10

20

30

40

50

60

Col

or y

Tur

bied

ad

A. Cruda C* D* E* F*


0

10

20

30

40

50

60

70

Col

or y

Tur

bied

adA. Cruda C* D* E* F*


0

10

20

30

40

50

60

70

Col

or y

Tur

bied

ad


Acido Humico 5 mg/L Color (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

0

10

20

30

40

50

60

70

Col

or y

Tur

bied

ad


Acido Humico 7 mg/L Color (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

0

2

4

6

8

10

0

2

4

6

8

10

0

2

4

6

8

10

0

2

4

6

8

10

Figura 4.8 Remoción de Color y Turbiedad por Cuatro Tipos de Coagulación.

También es notable en la misma figura que la Coagulación Simple (C*) remueve

mucho menos Color y Turbiedad que la Doble Coagulación (D*), Coagulación

Simple y Quitosana (E*) y Doble Coagulación y Quitosana (F*).


57

0

4

8

12

16

20

DO

C Y

UV2

54



0

4

8

12

16

20

DO

C Y

UV2

54



0

4

8

12

16

20

DO

C Y

UV2

54



0

4

8

12

16

20

DO

C Y

UV2

54



0.00

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

0.00

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

0.00

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

0.00

0.40

0.80

1.20

1.60

2.00

DOC y UV254

Los valores de DOC y UV254 se encuentran muy por debajo de los valores del

agua Cruda, lo que significa que los cuatro tipos de coagulación cumplieron con

el objetivo de la remoción de una gran parte de la materia orgánica (Figura 4.9).

Figura 4.9 Remoción de DOC y UV254 por Cuatro Tipos de Coagulación.

Sin embargo no se tiene un comportamiento definido como en la caso de la

remoción de Color y Turbiedad. Todo parece indicar que el uso de quitosana no

mejora la remoción del material orgánico en los tipos de Coagulación analizados.


58

4.4 Adsorción con Quitosana La Figura 4.10 detalla el comportamiento presentado por la quitosana como

adsorbente a las diferentes dosis de Acido Húmico, en la cual se puede apreciar

que a medida que la concentración de DOC incrementa. la remoción también

aumenta mostrando una tendencia directamente proporcional.

El mayor porcentaje de remoción de DOC (22.72%) se obtuvo cuando se trabajó

a una dosis de 7 mg/L de Acido Húmico, correspondiente a una concentración

inicial de DOC de 2.21 mg/L. En cambio a 1, 3 y 5 mg/L de Acido Húmico los

valores máximos del porcentaje de remoción fueron de 13.15, 18.51, y 20.71

% respectivamente.

Estos valores demuestran una baja remoción debido a una pequeña área de

contacto, ya que con una mayor área superficial se asegura la disponibilidad de

más sitios de adsorción, es decir que a menor tamaño de partícula la capacidad

de adsorción es mayor para un adsorbente de menor porosidad como la

quitosana. También el pH desempeñó un papel importante, el rango óptimo de

pH para la quitosana esta entre 3 y 6, a pH > 6 la quitosana se vuelve insoluble

y de tipo coloidal, y pH < 3 se solubiliza totalmente, otro aspecto notable es que

este polímero por su naturaleza proporciona mejores resultados a altas

concentraciones del adsorbato. Como se observó al tener la mayor remoción de

DOC con la concentración de Acido Húmico de 7 mg/L.

En la Tabla 4.1 muestra los valores de la concentración inicial, final y la

capacidad de adsorción obtenidos en los diferentes ensayos realizados.


59

Tabla 4.1 Resultados de la Adsorción de DOC

A.H. (mg/L)

Co (mg/L)

Ce (mg/L)

qm (mg/g)

0.9566 0.8308 0.0629 0.8308 0.7679 0.0315 0.7994 0.7679 0.0157 0.7679 0.7365 0.0157 0.7553 0.7302 0.0126

1

0.7455 0.7301 0.0077 1.0195 0.8308 0.0943 0.9566 0.7994 0.0786 0.8937 0.7679 0.0629 0.8937 0.7805 0.0566 0.8308 0.7113 0.0598

3

0.8067 0.7067 0.0500 2.2775 1.8058 0.2359 1.8372 1.5856 0.1258 1.5856 1.3969 0.0943 1.4598 1.2711 0.0943 1.3969 1.2082 0.0943

5

1.1453 1.0195 0.0943 2.2146 1.7114 0.8557 1.5856 1.2711 0.6356 1.2377 1.0195 0.5098 1.2082 0.9566 0.4783 1.0195 0.8308 0.4154

7

0.8937 0.7427 0.3714


60

Figura 4.10 Comportamiento de la Adsorción con Quitosana.

Co (mg/L DOC) Co (mg/L DOC)

Co (mg/L DOC) Co (mg/L DOC)


61

4.5 Formación de Trihalometanos La Figura 4.11 permite corroborar la dualidad eficiencia - eficacia de los tipos de

coagulación estudiados, obtenida como resultado de un aumento significativo en

la eliminación de los precursores que dan origen a los THMS. Además establece

una inversa correlación entre el Cl2 Residual y los THMS formados.

De igual manera es apreciable como los valores de ambos parámetros estan

dentro de los valores máximos permisibles estipulados por CAPRE, el cual para

Cl2 Residual es de 0.5 a 1 mg/L (2) y para TTHMS 460 µg/L.

Coagulación con Flóculos preformados y Quitosana (B*) evidencia una vez mas

ser la que presenta los mejores resultados en cuanto a la formación de THMS,

valores comprendidos entre 0 y 5 µg/L son los resultados obtenidos por este tipo

de coagulación en todos los casos.

Sin embargo es de importancia mencionar que los demás tipos de coagulación

proporcionan resultados muy satisfactorios en cuanto a la formación de THMS,

valores encontrados muy por debajo del máximo admisible por CAPRE y USEPA

(460 µg/L y 80 µg/L). En cuanto al Cloro residual presenta un comportamiento

análogo al de THMs.

2 Valor tomado en base a evidencias científicas las cuales han demostrado que este valor residual no afecta a la salud


62

Acido Humico 1 mg/L

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00


Cl2

Res

idua

l

050100150200250300350400450500

THM

s

Cl residual (mg/L)THMS (µg/L) Acido Humico 3 mg/L

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00


Cl2

Res

idua

l

050100150200250300350400450500

THM

s

Cl residual (mg/L)THMS (µg/L)

Acido Humico 5 mg/L

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00


Cl2

Res

idua

l

050100150200250300350400450500

THM

s

Cl residual (mg/L)THMS (µg/L) Acido Humico 7 mg/L

0.00

0.25

0.50

0.75

1.00

1.25

1.50

1.75

2.00


Cl2

Res

idua

l

050100150200250300350400450500

THM

s

Cl residual (mg/L)THMS (µg/L)

Figura 4.11 Formación Potencial de Trihalometanos.


63

Capitulo V: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

5.1 Conclusiones

El análisis sistematizado de resultados permite establecer a la

Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana como la mejor

coagulación, respecto a la Coagulación simple, Coagulación simple y

quitosana, Doble Coagulación, Doble Coagulación y Quitosana; así como

a su análoga Coagulación con Flóculos Preformados. Comprobándose

de igual forma el efecto positivo de estas últimas en cuanto a la remoción

de los precursores de formación de DBPs, esto quiere decir que aunque

Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana presente los mejores

resultados, con las otras formas de coagulación se obtuvieron también

valores de remociones altos.

Al valorar al polielectrolíto catiónico Quitosana como coadyuvante se

demostró que el efecto que este induce a la Doble Coagulación y a la

Coagulación Simple no mejora la remoción de NOM, fenómeno debido

a la limitante que este presento en su reacción de puentes de hidrógeno

necesarios para la formación de policomplejos por un exceso de iones

hidroxilo (OH-) depositados por el coagulante.

Inversamente, el efecto del Coadyuvante en la Coagulación con flóculos

preformados contribuyó con el fenómeno de nucleación entre la NOM y

los flóculos permitiendo así aumentar la atracción Inter e intramolecular

de las partículas y por tanto la eliminación de los precursores.

El poliectrolito catiónico quitosana mostró algunas deficiencias como

adsorbente de DOC presentando remociones entre 3.94 y 22.72 %. Deficiencias atribuidas a su diámetro de partícula, el cual disminuye la


64

capacidad de formación de policomplejos, al tener una pequeña superficie

de contacto, reacción que tiene un mayor efecto en iones metálicos y

material inorgánico. Otra dificultad que se tuvo con la quitosana fueron los

valores del pH del agua sedimentada que se encontraron entre 6.10 y 7

para los diferentes tipos de coagulación estudiadas. Pero el rango de pH

recomendado es de 3 a 6 aproximadamente.

La concentración máxima de TTHMS formados en el proceso de

desinfección utilizando hipoclorito de sodio como desinfectante fue de 70 µg/L. Este valor cumple con las normativas establecidas por la USEPA y

las Normas CAPRE que limitan el contenido de TTHMs en aguas potables

hasta un máximo de 80 µg/L y 460 µg/L respectivamente, no así las

recomendaciones de la OMS.


65

5.2 Recomendaciones

Utilizar la turbidez y UV254 como parámetros guía a la hora de escoger el

proceso de tratamiento a usar, ya que son parámetros de rápida

determinación y su valor da una estimación aproximada del contenido

orgánico y aromático presente en el agua.

Realizar mas pruebas con Coagulación con Flóculos Preformados y

Quitosana a escala de laboratorio con el objetivo de perfilar su

comportamiento para luego realizar escalamientos a nivel piloto.

Utilizar Quitosana como coadyuvante del proceso de coagulación para

mejorar la remoción de NOM, siempre y cuando no se adicionen altas

concentraciones de coagulante que dificulten la acción entrelazante de la

quitosana.

Realizar investigaciones que establezcan la interacción coagulante-

quitosana, con el fin de modelar un comportamiento y aplicarlo a la etapa

Coagulación-Floculación.


66

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71

ABREVIATURAS

AH: Acido Húmico

CAPRE: Comité Coordinador Regional de Instituciones de Agua Potable y

Saneamiento de Centroamérica, Panamá y Republica Dominicana

DBPs: Subproductos de la Desinfección

DOC: Carbón Orgánico Disuelto

HAAs: Ácidos Haloacéticos

HS: Sustancias Húmicas

HF: Sustancias Fúlvicas

NOM: Materia Orgánica Natural

PTAP: Planta de Tratamiento de Agua Potable

STD: Sólidos Totales Disueltos

SUVA: Absorbancia Ultra Violeta Especifica

THMs: Trihalometanos

TTHMs: Trihalometanos Totales

TOC: Carbón Orgánico Total

USEPA: Agencia de Protección Medioambiental de los Estados Unidos

UV254: Absorbancia Ultravioleta a 254 nm


72

ANEXOS A A.I Normas para Aguas de Consumo Humano A.I.a CAPRE

Tabla A.1 Parámetros Bacteriológicos.

Coliformes Fecales

Valor Recomendado

Valor Máximo Admisible

Todo tipo de agua de bebida Negativo Negativo

Agua que entra al sistema de distribución Negativo Negativo

Agua en el sistema de distribución Negativo Negativo

Nota: La bacteria coniforme total no es un indicador aceptable de la calidad sanitaria de acueductos rurales, particularmente en áreas tropicales muchas bacterias sin significado sanitario se encuentran en la mayoría de acueductos sin tratamiento. El indicador bacteriológico más preciso de contaminación fecal es la E. Coli.

Tabla A.2 Parámetros Organolépticos.

Parámetros Unidad Valor Recomendado

Valor Admisible

Color verdadero mg/l Pt-Co 1 15

Turbiedad NTU 1 5

Olor Factor dilución 0 3 a 25ºC

Sabor Factor dilución 0 3 a 25ºC

Fuente: NTON 09001-99. Normas Técnicas para el diseño de sistemas de abastecimiento de agua potable en el medio rural. (1999). INAA. Nicaragua.


73

Tabla A.3 Parámetros para Sustancias No Deseadas.


Valor Admisible

Nitratos (NO3-) mg/L 25 45

Nitritos (NO2-) mg/L 0.1 1

Amonio mg/L 0.05 0.5

Hierro mg/L 0.3

Manganeso mg/L 0.1 0.5

Fluoruro mg/L 0 0.7 – 1.53

Sulfuro de Hidrógeno mg/L 0 0.05


Tabla A.4 Parámetros Fisicoquímicos.


Valor Admisible

Temperatura º C 18 a 30

Iones hidrógeno Valor pH 6.5 a 8.54

Cloro Residual mg/L 0.5 a 1.05 6

Cloruros mg/L 25 250

Conductividad µS/cm 400

Dureza mg/L CaCO3 400

Sulfatos mg/L CaCO3 25 250

Aluminio mg/L 0.2

Calcio mg/L CaCO3 100

Cobre mg/L 1.0 2.0

Magnesio mg/L 30 50

3 1.5 mg / l para temperaturas entre 8 a 12 º C 0.7 mg / l para temperaturas entre 25 a 30 º C 4 Las aguas deben ser estabilizadas de manera que no produzcan efectos corrosivos ni incrustaciones en los acueductos. 5 Cloro Residual libre. 6 5 mg.l-1 con base a evidencias científicas, las cuales han demostrado que este valor residual no afecta la salud. Por otro lado cada país deberá tomar en cuenta los aspectos económicos y organizativos en la interpretación de este valor.


74

Sodio mg/L 25 200

Potasio mg/L 10

Sólidos Totales Disueltos mg/L 1000

Zinc mg/L 3.0


Tabla A.5 Parámetros para Sustancias Inorgánicas significativas para la Salud.


Parámetros Unidad Valor Admisible

Arsénico mg/L 0.01

Cadmio mg/L 0.05

Cianuro mg/L 0.05

Cromo mg/L 0.05

Mercurio mg/L 0.001

Níquel mg/L 0.05

Plomo mg/L 0.01

Antimonio mg/L 0.05

Selenio mg/L 0.01


75

A.I.b USEPA

Tabla A.6 Valores Límites para Constituyentes que Afectan el Olor y Sabor.

Fuente: USEPA, 2003.

Parámetro Limite USEPA (mg/l)

Valores Guías WHO (mg/l)

Aluminio 0.05-0.2 0.2

Amonio - 1.5

Cloro - 0.6 - 1.0

Cloruro - 250

Color 15 Pt-Co 15 Pt-Co

Estireno - 0.004 - 2.6

Etilbenceno - 0.002 - 0.2

Fluoruro 2.0 -

Hierro 0.3 0.3

Manganeso 0.05 0.1

Sodio - 200

Sulfatos 250 250

Sulfuro de Hidrogeno - 0.05

Solidos Totales Disueltos 500 1000

Turbidez - 5 NTU

Zinc 5 3

Monoclorobenceno - 0.010 - 0.12

1,2-Diclorobenceno - 0.001 - 0.010

1,4-Diclorobenceno 0.003 - 0.030

Triclorobenceno (total) - 0.005 - 0.050

2-Clorofenol - 0.0001 - 0.010

2,4-Diclorofenol - 0.0003 - 0.040

2,4,6-Triclorofenol - 0.002 - 0.3


76

ANEXOS B

B. I Métodos para la Evaluación de Parámetros

B.I.a Parámetros Físicos

Turbiedad (0 a 999 NTU)

Procedimiento

Este parámetro es determinado usando el Turbidímetro HACH 2100P. Este

dispositivo fue previamente calibrado por la fábrica con formazina para la

primera vez que debería ser usado. El procedimiento para la determinación de

los valores de turbiedad en muestras, es el siguiente:

a) Recoja una muestra representativa en un contenedor limpio, llenar una

celda del 2100P con la muestra hasta la línea (cerca de 15 mL) teniendo

cuidado de manipular la celda por la parte superior tapando la celda.

b) Limpie la celda con una tela suave y sin hilachas, para quitar gotas de

agua y huellas digitales.

c) Presione el botón 1/0. El instrumento se enciende, se coloca el

instrumento en una superficie plana y firme.

d) Se pone la celda de la muestra en el compartimiento del instrumento de

tal manera que las marcas de la celda y el compartimiento coincidan.

e) Escoja la selección de rango manual o automática presionando RANGE,

cuando el instrumento esta en selección automática de rango la pantalla

mostrará: AUTORNG.


77

f) Se selecciona el modo de señal promedio presionando SIGNAL

AVERAGE. La pantalla mostrará SIG AVG, cuando el instrumento esté

usando promedio de señal. Usar el modo de señal promedio, si la

muestra causa una señal ruidosa (la pantalla cambia constantemente).

g) Presione READ. La pantalla mostrará la turbidez en NTU. Apunte la

turbidez después de que se apaga la luz.

Instrumental

Figura B.1 Turbidimetro HACH 2100P.

Color Verdadero (0-500 ) Unidades de Color

Método HACH 8025. APHA Platino - Cobalto Estándar

Resumen del Método

El color puede ser expresado como color “aparente” o “verdadero”. El color

aparente es aquel proveniente del materia disuelto mas las materia suspendida.

Filtrando o centrifugando los materiales suspendidos, el color verdadero puede

ser determinado. Este procedimiento describe el análisis del color verdadero. Si

se quiere determinar el color aparente, puede realizarse utilizando una muestra

sin filtrar. El equipo esta programado para analizar ambos parámetros.


78

Procedimiento

El color verdadero es determinado usando un espectrofotómetro HACH / DR

2010. Los análisis deben ser hechos a la mayor brevedad del momento de toma

de la muestra utilizando el siguiente procedimiento:

a) Se filtra la muestra con papel filtro Whatman GF/C, utilizando un embudo.

b) El filtro se enjuaga con 50 mL de agua desmineralizada, descartando el

agua de enjuague.

c) Llene una celda de muestra (el blanco) con 25 mL de agua

desmineralizada filtrada.

d) Introduzca el número del programado para color verdadero. Presionar:

125 ENTER; la pantalla mostrará: Dial a 465 nm.

e) Rote la perilla de longitud de onda hasta que la pantalla pequeña

muestre: 465 nm. Cuando la longitud de onda correcta está sintonizada,

la pantalla mostrará rápidamente Zero Sample; entonces, UNITS Pt-Co

APHA.

f) Filtre 50 mL de muestra y llenar una segunda celda con 25 mL de la

muestra filtrada (la muestra preparada).

g) Coloque el blanco en el sostenedor de celda y cerrar la cubierta liviana.

h) Presione: ZERO. La pantalla muestra: Zeroing..., con 0 units Pt - Co

APHA.


79

i) Coloque la muestra preparada en el sostenedor de celda y cerrar la

cubierta liviana.

j) Presione READ, la pantalla muestra: Reading… y los resultados serán

mostrados en unidades Platino-Cobalto.

Temperatura

Normalmente las medidas de temperatura pueden realizarse con cualquier

termómetro Celsius de mercurio, que, como mínimo, deberá tener una escala

con marcas cada 0.1 oC sobre el tubo capilar y una capacidad térmica mínima

que permita un equilibrado rápido.

Este parámetro se mide en el momento de la toma de las muestras. Usando un

termómetro o leyendo el valor en el pH metro de campo.

Conductividad

Este parámetro es determinado usando el Conductivímetro HACH CO150 y es

medido en el momento de toma de muestra. El procedimiento es el siguiente:

a) Presionar el botón on/off una vez.

b) Enjuague con agua destilada el electrodo y seque bien.

c) Introduzca el electrodo dentro del contenedor de muestra, asegurando

que esté bien sumergido y presione READ.

d) Anote el valor de conductividad cuando la pantalla es estable.

e) Enjuague el electrodo completamente y seque.


80

Sólidos Totales Disueltos (STD)

El método estándar para la determinación de Sólidos Totales Disueltos es por

evaporación de la muestra hasta secarla a 180°C y pesando el residuo. La

conductividad puede ser usada para estimar los TDS calculando la

concentración de cloruro de sodio equivalente a un valor dado de conductividad

y temperatura.

El equipo utilizado para medir la conductividad reporta la concentración de TDS

en mg/L comparando los datos de conductividad y temperatura con información

almacenada en su memoria, la cual contiene valores obtenidos de las Tablas

Criticas Internacionales. Para concentraciones de TDS entre 0 a 19,000 mg/L y

temperaturas entre 5 - 50°C, los valores mostrados por el equipo cumplen con

los datos de las Tablas Criticas con una exactitud de 0.87% de desviación

estándar.

B.I.b Parámetros Químicos

Alcalinidad: SM 320B. Método de Titulación Introducción

La alcalinidad de un agua es su capacidad para neutralizar ácidos y constituye la

suma de todas las bases titulables. El valor medido puede variar

significativamente con el pH de su punto final utilizado. La alcalinidad es la

medida de una propiedad agregada del agua y solamente puede interpretarse en

términos de sustancias específicas cuando se conoce la composición química de

la muestra.

La alcalinidad de aguas superficiales depende del contenido de carbonatos,

bicarbonatos e hidróxidos, por lo que suele tomarse como una indicación de la

concentración de estos componentes.


81

a) Principio: Los iones hidroxilos presentes en una muestra como resultado

de la disociación o hidrólisis de los solutos reaccionan con las adiciones

de ácido estándar. Por lo tanto, la alcalinidad depende del pH de punto

final utilizado.

b) Interferencias: Los jabones, las materias oleosas y los sólidos en

suspensión o precipitados pueden recubrir el electrodo de vidrio y causar

una respuesta retardada. Déjese un tiempo adicional entre las adiciones

del reactivo para permitir que el electrodo recupere el equilibrio, o

límpiese éste en su caso. No se debe filtrar, diluir, concentrar o alterar la

muestra.

Instrumental

a) Titulador Electrométrico: Utilícese cualquier medidor de pH disponible en

el mercado o un titulador eléctrico provisto de un electrodo de cristal y que

pueda ser leído hasta unidades de pH 0,005. estandarícese y calíbrese

con arreglo a las instrucciones del fabricante. Debe prestarse una

especial atención a la compensación de la temperatura y al cuidado del

electrodo. Si la temperatura no se compensa de forma automática,

titúlese a 25 ± 0.5 oC.

b) Vaso de Titulación: Su tamaño y forma dependerán de los electrodos y

del tamaño de la muestra. El espacio que queda libre sobre la muestra

debe ser lo mas reducido posible, dejando sitio para el reactivo y la

inmersión completa de la porción indicadora de los electrodos. Para

electrodos de tamaño convencional, llénese un vaso Berzelius sin

ranuras, de tipo alto y con capacidad de 200 mL Colóquese un tapón con

tres orificios, para ajustar los dos electrodos y la bureta. Con un electrodo


82

miniatura de combinación vidrio-referencia, empléese un erlenmeyer de

125 ó 250 mL con un tapón ce dos orificios.

c) Agitador magnético

d) Pipetas volumétricas

e) Matraces volumétricos, 1000, 200 y 100 mL

f) Buretas, cristal borosilicato, 50, 25 y 10 mL

g) Botella de poliolefina, 1 L

Reactivos

a) Solución de Carbonato Sódico 0.05 N: Séquense entre 3 y 5 g de Na2CO3

estándar primario a 250 ºC durante 4 h y enfríese en desecador. Se

pesan 2.5 ± 0.2 mg y se transfieren a un matraz volumétrico de 1 L,

llenando hasta la marca con agua destilada y mezclando el reactivo. No

debe conservarse más de una semana.

b) Ácidos Sulfúrico o Clorhídrico Estándar 0.1 N: Prepárese la solución ácida

a normalidad aproximada. Estandarícese frente a una solución de 40 mL

de Na2CO3 0.05 N en probeta, con unos 60 mL de agua, titulando

potenciométricamente a un pH aproximado de 5. Elévense los electrodos,

enjuáguese en la misma probeta y hágase hervir suavemente durante 3-5

min cubriendo con un vidrio reloj. Enfríese a temperatura ambiente,

enjuáguese el cristal en la probeta y conclúyase la operación titulando en

el punto de inflexión de pH. Calcúlese la normalidad:

C*53.00B*ANormalidad = (B.1)

Donde:

A: g de Na2CO3 pesados en el matraz de 1 L


83

B: mL de solución de Na2CO3 tomados para titulación

C: mL de ácido empleados

Utilícese la normalidad medida en los cálculos o ajústese a 0.1N; 1 mL de

solución 0.1N: 5.0 mg de CaCO3.

c) Ácidos Sulfúrico y Clorhídrico Estándar 0.02 N: Dilúyanse 200 mL ácido

estándar 0.1000 N hasta 1000 mL de agua destilada o desionizada.

Estandarícese mediante titulación potenciométrica de 15.0 mL de Na2CO3

0.05 N, de acuerdo con el procedimiento; 1 mL = 1 mg de Na2CO3.

d) Solución Indicadora de Verde de Bromocresol, Indicador de pH 4.5:

Disuélvanse 100 mg de púrpura de verde de bromocresol, sal sódica, en

100 mL de agua destilada.

e) Solución Indicadora de Púrpura de Metacresol, Indicador de pH 8.3:

Disuélvanse 100 mg de púrpura de metacresol en 100 mL de agua

destilada.

f) Solución Alcohólica de Fenolftaleina, Indicador a pH 8.3.

g) Tiosulfato de sodio, 0,1 N.

Procedimiento

a) Cambio de Color: Selecciónese el tamaño y la normalidad de la muestra,

ajústese la muestra a la temperatura ambiente si es necesario y vacíese

la pipeta en un erlenmeyer, manteniendo la punta de la pipeta cerca del

fondo del matraz. Si existe cloro residual libre, añádanse 0.05 mL (una

gota) de solución de NaS2O3 1M o destrúyase mediante la aplicación de

rayos ultravioleta. Añádanse 0,2 mL (5 gotas) de solución indicadora y


84

titúlese sobre una superficie blanca hasta conseguir un cambio de color

persistente, característico del punto equivalente. Pueden emplearse las

soluciones o los sólidos indicados que se encuentran disponibles en el

mercado diseñados para el margen adecuado de pH (3.7 u 8.3).

Investíguese el color en el punto final mediante adición de la misma

cantidad del indicador utilizado con la muestra a una solución tampón al

pH designado.

b) Curva de Titulación Potenciométrica: Sígase el método de determinación

de la acidez, sustituyendo la normalidad de la solución ácida estándar por

NaOH estándar, y continúense las titulaciones hasta un pH 4.5 o más

bajo. No se debe filtrar, diluir, concentrar o alterar la muestra.

c) Titulación de la Muestra a pH Preseleccionado: Determínese el pH de

punto final adecuado, prepárense conjuntamente la muestra y la

titulación. Titúlese a pH de punto final sin registrar valores intermedios y

sin provocar retrasos indebidos. A medida que se alcanza el punto final,

realícense adiciones de ácido más pequeñas, comprobando que el pH

alcance el equilibrio antes de añadir más reactivo.

Cálculo

muestra3 ml

50000NA /LCaCO mg d,Alcalinida ××= (B.2)

Donde:

A = mL utilizados de ácido estándar

B = Normalidad del ácido estándar


85

Regístrese de la manera siguiente sobre el pH de punto final utilizado:”La

alcalinidad a pH_____ = _____ mg/L de CaCO3” e indíquese claramente

si este pH corresponde a un punto de inflexión en la curva de titulación.

Dureza Total: SM 2340B. Método de Titulación

Discusión general

a) Principio: El ácido etilendiaminotetracético y sus sales de sodio (EDTA)

forman un complejo de quelato soluble al añadirse a las soluciones de

algunos cationes metálicos. Si a una solución acuosa que contenga iones

calcio y magnesio a un pH de 10 ± 0.1 se añade una pequeña cantidad de

colorante, como negro de eriocromo T o calmadita, la solución toma un

color rojo vino. Si se añade EDTA como reactivo de titulación los iones de

calcio y magnesio formarán un complejo, y, cuando todos estos iones

estén incluidos en dicho complejo, la solución cambiará de rojo vino al

azul, señalando el punto final de la titulación.

Para obtener un punto final satisfactorio han de estar presente los iones

de magnesio. Para asegurar esta presencia, se añade al tampón una

pequeña cantidad de sal magnésica de EDTA, neutra desde el punto de

vista complexométrico; de este modo se introduce automáticamente una

cantidad suficiente de magnesio y evita la necesidad de una corrección de

blanco. La nitidez de punto final aumento con los incrementos de pH. Sin

embargo, el pH no puede aumentar indefinidamente debido al peligro de

precipitación de carbonato cálcico (CaCO3) o hidróxido magnésico,

Mg(OH)2 y porque la tentación cambia de color a pH alto. El valor de pH

especificado de 10 ± 0.1 constituye una solución satisfactoria. Se fija un

límite de cinco minutos de duración para la titulación, a fin de reproducir al

mínimo la tendencia a la precipitación de CaCO3.


86

b) Interferencia: Algunos iones metálicos interfieren produciendo puntos

finales débiles o indiferenciados, o provocando un consumo

estequiométrico de EDTA. Redúzcase esta interferencia añadiendo

algunos inhibidores antes de la titulación. El mg-EDTA secuestra

selectivamente a los metales pesados, libera magnesio en la muestra y

puede utilizarse como sustituto de inhibidores tóxicos o malolientes.

Solamente es útil cuando el magnesio sustituido por los metales pesados

no contribuye significativamente a la dureza total. Las materias orgánicas

coloidales o en suspensión también pueden interferir en el punto final.

Elimínese la interferencia mediante evaporación de la muestra por secado

en baño de vapor y calentamiento en horno mufla a 550 °C hasta que se

produzca la oxidación completa de la materia orgánica. Dilúyase el

residuo en 20 mL de ácido clorhídrico (HCl) 1 N, neutralícese pH 7 con

hidróxido sódico (NaOH) 1N y complétese hasta 50 ml con agua

destilada; enfríese a temperatura ambiente y continúese de acuerdo con

el procedimiento general.

c) Precauciones en la Titulación: Practíquese la titulación a la temperatura

ambiente. El cambio de color se hace demasiado lento a medida que la

muestra se acerca a la temperatura de congelación. La descomposición

del indicador llega a constituir un problema cuando se emplea agua

caliente. El pH especificado puede producir un ambiente propicio a la

precipitación del CaCO3. Aunque el titulante disuelve lentamente estos

precipitado, un punto final desviado suele proporcionar resultados pobres.

La realización de la titulación en cinco minutos reduce el mínimo la

tendencia a precipitar el CaCO3.

Reactivos

a) Solución Tampón:


87

Disuélvanse 16.9 g de cloruro amónico (NH4Cl) en 143 mL de hidróxido

de amonio (NH4Cl) concentrado. Añádase 1.25 g de sal de magnesio de

EDTA y dilúyase hasta 250 mL de agua destilada.

Si no se dispone de sal de magnesio de EDTA, disuélvase 1.179 g de sal

disódica de ácido etilendiaminotetracético dihidrato y 780 mg de sulfato

de magnésico (MgSO4 • 7H2O) o 644 mg de cloruro de magnésico

(MgCl2 • 6H2O) en 50 mL de agua destilada. Para alcanzar la máxima

exactitud, ajústese a equivalente exacto por medio de la adición de una

pequeña cantidad de EDTA, MgCl2 o MgSO4. Consérvense las soluciones

1) y 2) en un recipiente plástico o de vidrio borosilicato, durante un

período no superior a un mes. Tapónese herméticamente para evitar

pérdidas de amoníaco (NH3) o captura de dióxido de carbono (CO2).

Manipúlese la solución tampón mediante una pipeta de bulbo.

Se prescindirá del tampón cuando, al añadirse 1 ó 2 mL a la muestra,

éstos no puedan producir un pH de 10.0 ± 0.1 en el punto final de la

titulación.

También puede adquirirse en el mercado tampones inodoros, los cuales

constituyen una alternativa satisfactoria. Contienen sal de magnesio de

EDTA y tienen la ventaja de ser relativamente inodoros y más estables

que los tampones de NH4Cl-NH4OH. Por lo general, los tampones

inodoros no proporcionan un punto final tan favorable como los de NH4Cl-

NH4OH. A causa de su reacción mas lenta, y pueden resultar inútiles

cuando el método está automatizado. Prepárese uno de esos tampones

mezclando 55 mL de HCl conc. con 400 mL de agua destilada y a

continuación añádase, lentamente y agitándolo, 300 mL de 2-aminoetanol

(libre de aluminio y metales pesados). Agréguense 5.0 g de sal de

magnesio de EDTA y dilúyase hasta 1 L de agua destilada.


88

b) Indicadores: Se han propuesto muchos tipos de soluciones indicadoras,

que pueden utilizarse si el analista demuestra que proporcionan valores

exactos. El principal problema que presentan estas soluciones es que se

deterioran con el tiempo, produciendo puntos finales poco netos.

Por ejemplo, las soluciones alcalinas de negro de eriocromo T son

sensibles a los oxidantes, y sus soluciones acuosas o alcohólicas son

inestables. En general, utilícese la menor cantidad de indicador capaz de

obtener un punto final neto.

Negro de eriocromo T: Sal sódica de ácido 1-(1-hidroxi-2-naftilaza)-5-

nitro-2-naftol-4-sulfónico. Disuélvase 0.5 g de colorante en 100 g de 2,2´,

2´´-nitrilotrietanol (también llamado trietanolamina) o 2-metoximetanol

(también llamado etilenglicol-monometiléter). Añádanse 2 gotas por 50

mL de solución a titular. Si es necesario, ajústese el volumen.

c) Titulante EDTA Estándar 0.01 M: Se pesan 3.723 g de

etilendiaminotetracetato disódico trihidrato, grado de reactivo analítico,

también llamado (etilenodinitrilo) sal disódica del ácido tetraacético

(EDTA), a continuación se disuelve en agua destilada hasta 1000 mL.

Estandarícese frente a solución de calcio estándar (2d) como se describe

más adelante (apartado 3a). El titulante extrae cationes productores de

dureza de los recipientes de vidrio blando, por lo que debe conservarse

en frasco de polietileno (preferible) o vidrio borosilicato. El deterioro

gradual se compensa mediante la reestandarización periódica y la

utilización de un factor de corrección adecuado.

d) Solución de Calcio Estándar: Se pesan 1.000 g de polvo de CaCO3.

Anhidro (estándar principal o reactivo especial, bajo metales pesados,

álcalisis y magnesio) en un erlenmeyer de 500 mL. Colóquese un embudo

en el cuello del matraz y añádase, poco a poco, 1 + 1 HCl hasta la

disolución total de CaCO3. Apándese 200 mL de agua destilada y hágase


89

hervir durante unos minutos para expeler el CO2. Enfríese, añádanse

unas gotas de indicador rojo de metilo y ajústese al color naranja

intermedio por adición de NH4OH 3N o 1 + 1 HCl, según se requiera.

Transvásese cuantitativamente y dilúyase hasta 1000 mL con agua

destilada; 1 mL = 1.0 mg de CaCO3.

f) Hidróxido sódico, NaOH 0.1 N.

Procedimiento

a) Titulación de Muestras: Selecciónese un volumen de muestra que

requiera menos de 15 mL de reactivo EDTA y realícese la titulación en

cinco minutos, medidos a partir del momento de la adición del tampón.

Dilúya 25.0 mL de muestra hasta alrededor de 50 ml de agua destilada en

una batea de porcelana u otro recipiente adecuado. Añádase entre 1 y 2

ml de solución tampón. Por lo general, 1 mL será suficiente para dar un

pH de 10.0 a 10.1. La ausencia de un cambio de color de punto final neto

en la titulación suele significar la necesidad de un inhibidor en este punto,

o que el indicador se ha deteriorado. Añádanse una o dos gotas de

solución indicadora o una cantidad adecuada del reactivo en polvo seco.

Poco a poco, añádase titulante EDTA estándar, removiendo

continuamente, hasta que desaparezcan las últimas gotas con intervalo

de 3-5 segundos. En el punto final, la solución suele ser azul. Se

recomienda utilizar luz natural o una lámpara fluorescente de luz día, ya

que las lámparas de incandescencia tiende a producir un matiz rojizo en

el azul de punto final.


90

Cálculos

Dureza (EDTA) como mg de CaCO3/L = muestrademL

BA 1000×× (B.3)

Donde:

A = mL de titulación para la muestra

B = mg CaCO3 equivalente a 1.0 mL de titulante EDTA

pH

Este parámetro es medido en el momento que la muestra fue tomada usando la

combinación del método pH electrodo y un medidor portátil EC 10 USEPA. El

procedimiento es el siguiente:

a) Presionar el botón dispensador una vez (hasta que haga click). Enjuague

bien y seque. Se pone el electrodo en el contenedor con la muestra.

Asegurando que la parte final esté bien sumergida.

b) Apuntar el valor del pH cuando la pantalla esté estable.

c) Enjuagar el electrodo completamente con agua desmineralizada y secarlo

bien.


91

Organic Constituents UV Absorbing (UV254)

Metodo de Lectura Directo Metodo 10054

Stored Programs

410 Organics, UV-254

START

1. Seleccione el análisis. Inserte el tipo de adaptador requerido (ver Instrumento-Informacion especifica).

2 Conecte el filtro. Asegúrese de usar un soporte de plato. Inserte el papel filtro con la superficie rugosa hacia arriba.

3. Monte en filtro en el soporte y coloque un beaker de vidro limpio por debajo del filtro

4. Enjuague el equipo de filtración con 50 mL de Agua reactiva libre de Orgánicos. descargue el agua filtrada. Esto asegura la remoción de impurezas contenidas en el filtro

5. Preparacion de la muestra: Poner 50 mL de la muestra dentro del filtro y recolectar el filtrado.

6. Preparacion del Blanco: Aclare una celda limpia de quartz de 1-cm, adicionando Agua Reactiva Libre de Orgánicos por

7. Alinie la ventana del soporte con el paso de la luz . Inserte la celda con el blanco en el soporte respectivo

8. Presione la Opción ZERO.La pantalla mostrara :

0.000 cm–1

1-cm cell

Lamp Warm Up indica que la lámpara para UV no esta disponible provisionalmente. La inicialización de la lámpara dura de entre 2-3 minutos

READ

9. Descargue el Blanco contenido en la celda y ambiente la celda con muestra filtrada por varios segundos.

10. Después enrrase la celda con la muestra filtrada. Limpie las huellas de los dedos depositadas en las paredes de la celda.

11. Alinee la ventana del soporte con el paso de la luz . Inserte la celda con la muestra preparada en el soporte respectivo

12. LEA los resultados de absorbancia por centimetro (cm–1).

ZERO


92

Carbono Organico Disuelto (de 0.0 a 20.0 mg/L de C)

Método Directo. Metodo10129

6. Usando un embudo, agregar los contenidos de Polvo de Persulfato a cada vial.

7. Usar una pipeta para agregar 3.0 mL de agua desionizada al vial del blanco y 3.0 mL de muestra al vial de muestra. No girar el vial, agitar suavemente para mezclar.

5. Etiquetar dos viales de digestión acida de bajo rango: muestra y blanco.

8. Enjuagar las ampollas indicadoras azules con agua desionizada y luego limpiarlos con una toalla de papel suave.

4. Colocar el frasco en una plancha y agitar a una velocidad moderada por 10 minutos.

3. Agregar 0.4mL de Solución Buffer, pH 2.0.

2. Usar un cilindro graduado para agregar 10ml de muestra a un Erlenmeyer de 50ml que contenga un agitador magnético.

1. Encender el reactor de COD. Calentar a 103–105 °C. Colocar el protector plástico al

t

1.1 Filtrar la Muestra y Agua deshinizada para la preparación del Blanco


93

13. limpiar el blanco con una toalla de papel para remover huellas. Nota: el líquido debería ser azul

14. colocar el blanco en la celda del espectrofotómetro HACH.

15. Tocar Zero. La pantalla mostrara: 0.0 mg/L C.

16. Limpiar el vial con muestra para remover huellas y colocar en la celda. Presionar el botón Read

9. Introducir una ampolla a cada vial. Arrancar la punta de la ampolla. Nota: No invertir el vial.

10. Colocar los viales en el reactor de COD por 2 horas a 103-105 C.

11. Con cuidado remover los viales del reactor y colocarlos en una gradilla. Permitir que los viales se enfríen por una hora.

12. En Hach Programs seleccionar programa 427 para TOC.


94

Cloro Residual

Método DPD. Método 8012 Para agua Potable y Aguas residuales


95

Trihalometanos (de 0.0 a 200 ppb como Cloroformo)

Método THM*Plus:

1. Se enciende el espectrofotometro HACH y se introduce el número del

programa para THMs Plus presionando 725 ENTER. En la pantalla se pide

que se marque una longitud de onda de 515 nm.

2. Rotar la longitud de onda solicitada hasta que aparezca ZERO SAMPLE.

3. Se prepara un baño de agua María agregando 500 mL de agua a un plato

evaporador. Colocar el plato en un calentador.

4. Se prepara un baño helado agregando 500 mL de agua helada (18-25C) del

grifo a un segundo plato evaporador.

5. Llenar dos celdas de 10mL. Rotular una como blanco y la otra como muestra.

6. Agregar 3 gotas del reactivo de THM plus No. 1 a cada celda.

7. Girar suavemente y mezclar cada celda tres veces.

8. Usando un pipeta agregar 3mL de reactivo THM plus No. 2


96

9. Girar suavemente y mezclar agitando 10 veces,

10. Colocar la muestra un sujetador de celdas y colocar el blanco al lado.

11. Colocar el sujetador en el baño de agua caliente cuando agua esté hirviendo.

12. Presionar SHIFT TIMER para iniciar una reacción de 5 minutos.

13. Al final del periodo de reacción, remover el sujetador y las celdas del agua

caliente y colocarlas en el baño de agua helada.

14. Presionar SHIFT TIMER. Enfriar por 3 minutos. Al final remover las celdas

del baño.

15. Usando una pipeta agregar 1mL de reactivo THM plus No. 3 a la muestra y al

blanco. Agitar para mezclar.

16. Remplazar el agua helada con agua fresca del grifo. Colocar el sujetador de

celdas en el agua.


97

17. Presionar SHIFT TIMER para iniciar una reacción de enfriamiento de 3 min.

18. Agregar polvo de reactivo THM plus No. 4 a la muestra y al blanco.

19. Voltear cada celda suavemente y agitar por 10 minutos.

20. Presionar SHIFT TIMER para iniciar una reacción de 15 minutos

21. Mientras el color se desarrolla insertar el adaptador al espectrofotómetro.

22. Limpiar el blanco con una toallita para remover huellas u otras marcas.

23. Cuando la alarma suene, colocar el blanco en el espectro.

24. Presionar ZERO.

25. Limpiar la muestra para remover huellas o marcas.

Colocar la muestra preparada en el espectro

Evaluación de dos tipos de coagulación para la remoción de DBPs….

98

ANEXOS C

C.1 Resultados

Tabla C.1 Resultados Obtenidos a Diferentes Dosis de AH para cada Tipo de Coagulación.

Acido Húmico 1 mg/L TIPOS

DE AGUA

Color (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

Temperatura (°C)

Dureza (mg/L)

Alcalinidad (mg/L)

pH DOC

(mg/L)UV254 (cm-1)


STD (mg/L)

Cl2 Residual

(mg/L) THMS (µg/L)

A. C. 18.00 55.00 24.00 70.00 72.00 7.01 11.00 0.044 62.20 73.00 0 0.00 A* 0.00 2.00 25.00 48.00 59.00 6.35 0.00 0.000 182.20 90.00 1.40 6.00B* 0.00 0.00 23.10 40.00 45.00 6.10 0.00 0.000 84.70 28.00 1.24 5.00C* 4.00 3.00 24.60 60.00 45.00 6.70 0.30 0.000 78.20 37.00 1.44 21.00D* 0.00 1.00 22.50 60.00 56.00 6.80 0.00 0.003 55.40 27.00 1.80 0.00E* 0.00 1.00 23.10 60.00 56.00 7.00 0.20 0.000 163.90 81.00 0.70 7.00F* 0.00 1.00 23.10 60.00 45.00 6.90 0.20 0.010 194.90 77.00 0.95 0.00

Acido Húmico 3 mg/L A. C. 24.00 70.00 23.10 75.00 72.00 7.02 19.90 0.066 93.80 47.00 0 0.00

A* 2.00 2.00 25.20 50.00 59.00 7.02 0.10 0.000 306.00 145.00 0.95 59.00B* 0.00 1.00 24.00 40.00 39.20 6.60 0.10 0.000 91.90 43.00 0.44 0.00C* 0.00 2.00 21.00 54.00 44.80 6.40 1.90 0.000 153.70 76.00 0.16 1.00D* 0.00 1.00 23.00 60.00 45.00 6.65 0.14 0.000 164.80 81.00 0.53 0.00E* 0.00 1.00 24.00 60.00 45.00 6.75 0.50 0.006 179.70 82.00 1.19 5.00F* 0.00 1.00 24.00 60.00 42.00 6.80 0.00 0.009 199.00 85.00 0.87 41.00


99

Tabla C.1 Resultados Obtenidos a Diferentes Dosis de AH para cada Tipo de Coagulación (Continuación).

Acido Húmico 5 mg/L TIPOS

DE AGUA

Color (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

Temperatura (°C)

Dureza (mg/L)

Alcalinidad (mg/L)

pH DOC

(mg/L)UV254 (cm-1)


STD (mg/L)

Cl2 Residual

(mg/L) THMS (µg/L)

A. C. 32.00 79.00 20.00 80.00 90.00 7.06 20.00 0.132 116.40 78.00 0.00 0.00 A* 0.00 2.00 21.50 50.00 60.00 6.35 0.00 0.000 139.00 95.00 1.34 0.00 B* 1.00 1.00 24.00 49.00 44.80 6.25 0.00 0.000 148.00 71.00 0.16 0.00 C* 4.00 1.00 24.00 36.00 40.00 6.40 0.00 0.013 148.30 66.00 1.71 17.00 D* 0.00 1.00 25.00 49.00 56.00 6.75 0.00 0.002 204.00 101.00 1.24 59.00 E* 0.00 1.00 24.00 44.00 56.00 6.60 0.00 0.000 137.50 64.00 0.51 32.00 F* 0.00 1.00 24.00 39.00 40.00 6.60 0.30 0.011 207.00 97.00 0.76 49.00

Acido Húmico 7 mg/L A. C. 53.00 80.00 23.70 85.00 90.00 7.07 20.00 0.124 127.80 70.00 0 0.00

A* 0.00 1.00 24.30 50.00 68.20 6.50 0.00 0.000 202.00 92.00 0.01 70.00 B* 0.00 1.00 24.00 42.00 49.00 6.15 0.00 0.000 205.00 95.00 0.69 0.00 C* 9.00 1.00 25.00 56.00 51.00 6.50 0.50 0.005 172.90 83.00 0.07 54.00 D* 5.00 1.00 25.00 52.00 48.00 6.60 0.50 0.005 192.20 92.00 0.06 1.00 E* 5.00 1.00 24.00 49.00 48.00 6.72 1.80 0.009 168.70 76.00 1.49 35.00 F* 5.00 1.00 24.00 45.00 43.00 6.70 0.70 0.000 187.50 87.00 0.70 4.00


100

Tabla C.2 Porcentaje de Remoción de los Diferentes Tipos de Coagulación.

Parámetro Color (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

UV254 (cm-1)

DOC (mg/L)

Acido

Húmico

(mg/L)

% Remoción

Coagulación con Flóculos Preformados

1 100.00 96.36 100.00 100.00

3 91.67 97.14 100.00 99.50

5 100.00 97.47 100.00 100.00

7 100.00 98.72 100.00 100.00

Doble Coagulación

1 100.00 98.18 93.18 100.00

3 100.00 98.57 100.00 99.30

5 100.00 98.73 98.48 100.00

7 90.57 98.75 95.97 97.50

Coagulación con Flóculos Preformados y Quitosana

1 100.00 100.00 100.00 100.00

3 100.00 98.57 100.00 99.50

5 96.88 98.73 100.00 100.00

7 100.00 98.75 100.00 100.00

Doble Coagulación y Quitosana

1 100.00 98.18 6.82 98.18

3 100.00 98.57 86.36 100.00

5 100.00 98.73 91.67 98.50

7 90.57 98.75 100.00 96.50


101

Tabla C.2 Porcentaje de Remoción de los Diferentes Tipos de Coagulación

(Continuación).

Parámetro Color (mg/L Pt-Co)

Turbiedad (NTU)

UV254 (cm-1)

DOC (mg/L)

Acido

Húmico

(mg/L)

% Remoción

Coagulación Simple

1 77.78 94.55 100.00 97.27

3 100.00 97.14 100.00 90.45

5 87.50 98.73 90.15 100.00

7 83.02 98.75 95.97 97.50

Coagulación Simple y Quitosana

1 100.00 98.18 100.00 98.18

3 100.00 98.57 90.91 97.49

5 100.00 98.73 100.00 100.00

7 90.57 98.75 92.74 91.00


102

Tabla C.3 Porcentaje de Remoción Obtenidos de la Adsorción de DOC.

Acido

Húmico

(mg/L)

Numero de

Muestra

Remoción (%)

1 13.15

2 7.57

3 3.94

4 4.09

5 3.32

1

6 2.07

1 18.51

2 16.43

3 14.08

4 12.67

5 14.38

3

6 12.40

1 20.71

2 13.69

3 11.90

4 12.93

5 13.51

5

6 10.98

1 22.72

2 19.83

3 17.63

4 20.82

5 18.51

7

6 16.90


103

ANEXOS D

D.I Figuras de la Parte Experimental

Figura D.1 Equipo Utilizado en la Prueba de Jarras.

Figura D.2 Formación de los Flóculos.


104

Figura D.3 Sedimentación de los Flóculos.

Espectrofotómetro Hach Dr 5000 UV-Vis.

Figura D.4 Equipo Utilizado en los Análisis.

universidad nacional de ingenierÍaribuni.uni.edu.ni/318/1/24521.pdf · a 5mg/l de acido húmico,...

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