TRATAMIENTO DE AGUATRATAMIENTO DE AGUA

USO:

Purificación uso doméstico

Tratamiento para uso industrial

Tratamiento de agua residual

POTABILIZACIÓN

TRATAMIENTO PARA USO INDUSTRIAL

TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL

Tratamiento preliminar

Tratamiento primario

Tratamiento secundario

Tratamiento terciario

Tratamiento industrial de agua residual

QUITO: Local-General?

BIOLÓGICO

– Lodos activados

– Carbón activado

– Combinado

Tratamiento industrial de agua residual

QUÍMICO

Neutralización ácido-base

Precipitación

REDOX (cloro, ozono, peróxido)

FENTON

UV

Previo a T. Biológico para bajar toxicidad

Tratamiento industrial de agua residual

FÍSICO

Sedimentación

Resinas de intercambio

Flotación por burbujeo de aire

Concentración por evaporación, destilación

Extracción con solventes

Remoción de solidos

Coagulación-floculación

Sales de Fe (pH 4-11)

Sales de Al (anfótero)

Polielectrolitos sintéticos C C

H H

SO3-

H

C C

H H

CO2-

H

C C

H H

N

H

H+

C

H

C N+

H

H

H

HH

C

H

C

H

HO

H

C

H

C

H

H

C NH2

O

n n

n n

nn

Anionic polyelectrolytes Cationic polyelectrolytes

Nonionic polymers

Polystyrene Polyvinylsulfonate pyridinium

Polyacrylate Polyethyleneimine

Polyvinylalcohol Polyacrylamide

Remoción de solidos

Polielectrolitos naturales

Almidón

Derivados de celulosa

Material proteínico

Gomas

Polisacáridos

Sedimentación-filtración

Filtro rápido de arena

De 80 a 160 L/min m2

Filtro Lento

Biológico

Procesos filtración por membrana

Espectro de filtración

Remoción de Calcio

Cal sodada: Ca(OH)2 + Na

2CO

3

Ca(HCO3)2+Ca(OH)

2 = 2CaCO

3 + 2H

2O

CaCl2 + Na

2CO

3 = CaCO

3 + 2NaCl

pH = 11 se baja con CO2

Remoción de Calcio

Ortofosfato

5Ca2+ + 3PO4

3- + OH- = Ca5OH(PO

4)

3

Quelación

Ca2+ + Y4- = CaY2-

Remoción de Calcio

Resina intercambio cationica y anionica

Remoción de metales pesados

Adición Sulfuros

Cd2+ + S2- = CdS

Cu, Cd, Hg, Pb

Electrodeposición

Reducción del ion metalico a metal

Cementación

Cu2+ + Fe0 (escoria) = Fe2+ + Cu0

Remoción de metales pesados

Adsorción con carbón activado + agente quelación

Cr(VI) + bisulfito/FeSO4 = Cr(III)

Cr(III) + OH- = Cr(OH)3

Remoción de orgánicos disueltos

Subproductos de desinfección con cloro

Aldehídos, ácidos carboxílicos oxácidos

Subproductos tratamiento secundario de sustancias húmicas

Carbohidratos, proteínas detergentes, taninos, lignina, ácidos grasos, hidrocarburos, alcanos, naftaleno, fenol

Pesticidas

Procedimiento estándar: CARBÓN ACTIVADO

Adsorción de sustancias no polares: Aceite mineral BTX Hidrocarburos Poliaromáticos Fenol

Adsorción de sustancias halogenadas: I, Br, Cl, F Olor Sabor Levaduras Varios productos de fermentación

CH2O + 600 C = C

C + CO2 + 700 C = 2CO

C + H2O + 900 C = CO + H2

PAC para corregir problemas de sabor y olor para calidad estética del agua.

El PAC se retira del agua por los procesos de la coagulación, floculación y sedimentación.

Se desecha junto con los lodos de sedimentación.

En filtros de columna para tratar el agua continuamente.

Por encima del medio filtrante como una capa distinta.

La capa de arena puede ser sustituida por GAC. Es económico: puede ser reactivado tras

disminución de la eficiencia de adsorción. Biofilm puede crecer en GAC y metabolizar

algunos de los compuestos orgánicos en el agua, la mejorando la remoción global de la columna de GAC.

Microporos r < 1 nm Mesoporos r ≈ 1-25 nm Macroporos r > 25 nm Los macroporos son la vía de entrada al

carbón activado, los mesoporos realizan el transporte, y los microporos la adsorción.

Procesos de oxidación Ozono Peróxido de hidrógeno Cloro UV

Nitrógeno, fósforo, metales pesados Resinas de intercambio

CAT-H + M+ = CAT-M + H+

AN-OH + X- = AN-X + H2O Osmósis inversa

60 bar

Tratamiento de lodos activados Remoción del 20%

Precipitación química 5Ca(OH)2 + 3HPO4

2- = Ca5OH(PO4)3 + 3H2O

+ 6OH-

Sales Al, Fe, Mg = MPO4

Arrastre por aire Sube pH 11 con cal libera amoniaco

Resina de intercambio Zeolita natural

Biosíntesis 2NH4+ + 3O2 = 4H+ + 2NO2

- + 2H2O 2NO2

- + O2 = 2 NO3- (conversión 95%)

6NO3- + 5CH3OH + 6H+ = 3N2 + 5CO2 +

13H2O (conversión 85%)

Cloración NH4

+ + HOCl = NH2Cl + H+

2NH2Cl + HOCl = N2 + 3H+ + 3 Cl- + H2O

Lodo orgánico del proceso de lodos activados, filtros percoladores y biodiscos

Lodos inorgánicos por procesos de floculación

1. digestión anerobia = CH4

2. espesado (85% agua) Lechos de arena y grava, filtración al vacío,

centrifugación, filtro prensa, calor 3. estabilización

Sube pH 12 con cal: mata patógenos

Metales pesados Nutrientes

5% N, 3% P, 0.5% K menor que abono sintético Patógenos

Digestión aerobica Mata anaerobios Agitación del lodo por 60 dias

Digestión anaerobia 60 dias

Compostaje Agentes de descomposicion aserrin desechos jardineria 45-60 C mata patogeno

cal

LODOS?

Cl2 + H2O = Cl- + HOCl

HOCl = H+ + OCl-

Fuentes: Ca(OCl)2 seguro y fácil

Cl2

Cloro libre disponible: efectivo HOCl

OCl-

Cloro combinado disponible: débil, más estable NH4+ +HOCl = NH2Cl + H2O + H+

monocloroamina NH2Cl + HOCl = NHCl2 + H2O dicloroamina

NHCl2 + HOCl = NCl3 + H2O tricloroamina

Cloración desechos orgánicos = cloroformo

NH2Cl + NHCl2 + HOCl = N2O + 4HCl

2NH2Cl + HOCl = N2 + 3HCl + H2O

ClO2 no produce THM

2ClO2 + 4H+ = Cl- + ClO2- + 2H2O

Producción in situ 2NaClO2 + Cl2 = 2ClO2 + 2NaCl

O3 + H2O = HO• + H+ No produce organoclorados Destruye virus Poca solubilidad en agua

Air

Filter

Pump

Cooled air

Dried air

Ozonegeneratorcorona

discharge

O3

Refrigeration

20,000 V

Purified water

Water Air

Contactchamber

Humedal artificial 1. agua residual 2 Juncos (s. húmicas, microorganismos) 3 contaminantes 4, 5 salida agua