LUIS SANTIAGO GUTIERREZ FALCON PRACTICANTE PREPROFESIONAL PLANTA DE PROCESOS

Tarea No 10 (20-24/02/2012)

Tratamiento de Aguas AcidasI.- INTRODUCCIN

El estudio realizado tiene como finalidad determinar los parmetros de operacin (Concentracin, Caudal, Consumo de CAL) del tanque de disolucin de Cal en el proceso de neutralizacin de aguas cidas, para lo cual se desarrollaron pruebas de consumo de Cal obteniendo como resultado que la concentracin ideal de Cal para el agua cida es de 4.2 g/L para obtener un PH=7.66.La informacin que nos brinda estas pruebas nos puede permitir estimar las condiciones de operacin optima, obteniendo los siguientes resultados:

t=6h

Q1=Q20.5L/s

Q4 (L/s)Consumo de Cal (sacos)

515

1030

1545

t=12h

Q1=Q20.25L/s

Q4 (L/s)Consumo de Cal (sacos de Cal)

530

1060

1590

II.- FUNDAMENTO TEORICO

Lechada de cal: La forma de obtener el mximo aprovechamiento de la cal en un proceso determinado es adicionando en solucin mezclada con agua, ya que as es ms lenta de sedimentar, la cal adicionada directamente es ms lenta de reaccionar. Esta solucin de lechada de Cal puede ser preparada mezclndola con ms de 10 partes de agua para contener un alto contenido de slidos en suspensin dado a que esto ayuda a evitar problemas de incrustacin que se originan ya sea por una mala preparacin como por un mal manejo de la lechada. La Cal hidratada es el ms econmico y eficaz para la neutralizacin sin embargo se debe alimentar controladamente y a una densidad promedio de 1280 g/L.Reaccin simplificada de la neutralizacin con cal:Ca(OH)2 + H2SO4 CaSO4 + 2H2OCa(OH)2 + FeSO4 Fe(OH)2 + CaSO43Ca(OH)2 + Fe(SO4)3 2Fe(OH)3 + 3CaSO4El Fe(OH)3 es slido color anaranjado oscuro

Floculacin: Lafloculacines un procesoqumicomediante el cual, con la adicin de sustancias denominadas floculantes, se aglutinan lassustancias coloidalespresentes en elagua, facilitando de esta forma sudecantaciny posterior filtrado. Es un paso del proceso de potabilizacin de aguas de origen superficial y del tratamiento deaguas servidasdomsticas, industriales y de la minera.

Los compuestos que pueden estar presentes en el agua pueden ser: Slidos en suspensin; Partculas coloidales(menos de 1micra), gobernadas por elmovimiento browniano; y, Sustancias disueltas(menos que variosnanmetros).El proceso de floculacin es precedido por la coagulacin, por eso se suele hablar de los procesos de coagulacin-floculacin. Estos facilitan la retirada de las sustancias en suspensin y de las partculas coloidales. La coagulacin es la desestabilizacin de las partculas coloidales causadas por la adicin de un reactivo qumico llamadocoagulante el cual, neutralizando sus cargas electrostticas, hace que las partculas tiendan a unirse entre s; La floculacin es la aglomeracin de partculas desestabilizadas en microflculos y despus en los flculos ms grandes que tienden a depositarse en el fondo de los recipientes construidos para este fin, denominados sedimentadores.Los factores que pueden promover la coagulacin-floculacin son el gradiente de la velocidad, el tiempo y elpH. El tiempo y el gradiente de velocidad son importantes al aumentar la probabilidad de que las partculas se unan y da ms tiempo para que las partculas desciendan, por efecto de la gravedad, y as se acumulen en el fondo. Por otra parte el pH es un factor prominente en accin desestabilizadora de las sustancias coagulantes y floculantes.La solucin floculante ms adaptada a la naturaleza de las materias en suspensin con el fin de conseguir aguas decantadas limpias y la formacin de lodos espesos se determina por pruebas, ya sea en laboratorio o en el campo.En la minera, los floculantes utilizados son polmeros sintticos de alto peso molecular, cuyas molculas son de cadena larga y con gran afinidad por las superficies slidas. Estas macromolculas se fijan por adsorcin a las partculas y provocan as la floculacin por formacin de puentes interpartculas.

III.- PARTE EXPERIMENTAL

Materiales usados: 2 Vasos de precipitados de 2000mL. 1 Vaso de precipitados de 500mL. 1 Piceta con agua destilada. 1 Agitador. 1 PHmetro. 1Balanza. 1 Cronometro. Cal viva. Muestras de agua cida.

Procedimiento:Determinacin de Concentracin de Cal en Agua cida: Se toma una muestra de 1000ml de agua cida en el vaso de 2000mL, se mide el PH y se lleva a agitacin. Se adiciona 0.2g de cal viva a la muestra mantenindola en agitacin por un tiempo de 2 minutos. Proceder a medir el PH de la muestra en agitacin. Repetir los dos pasos anteriores hasta completar una concentracin que nos brinde una lectura de PH entre 7 y 8. Anotar los consumos de Cal y sus respectivas lecturas de PH.Determinacin de Concentracin de Lechada de Cal: Se toma una muestra de 500mL de agua cida en un vaso de 2000mL. Con la concentracin ideal de cal en agua cida determinamos la concentracin de lechada de Cal mediante la relacin de dilucin : CLechada de CalxVLechada de Cal=CCalxVagua cida Adicionamos 500mL de Lechada de Cal a los 500mL de agua cida y lo llevamos a agitacin. Medimos el PH de la solucin el cual debe darnos un valor entre 7 y 8.

IV.- RESULTADOS

Para las pruebas realizadas obtuvimos los siguientes resultadosTabla No 1C4 (g/L)PHLog PH

0.002.21

0.202.310.364

0.402.430.386

0.602.530.403

0.802.630.420

1.002.720.435

1.202.780.444

1.402.820.450

1.602.840.453

1.802.900.462

2.003.020.480

2.203.140.497

2.403.580.554

2.604.100.613

2.804.430.646

3.004.960.695

3.205.440.736

3.405.600.748

3.605.730.758

3.806.130.787

4.006.650.823

4.107.030.847

4.207.660.884

4.308.390.924

4.409.400.973

4.5010.551.023

Para el tratamiento de los resultados obtenidos graficamos, para poder obtener nuestras lneas de tendencia que nos brindaran el comportamiento de las concentraciones con respecto al PH

Graficas

Tiempo de vaciado de tanque de lechada de cal.Diagrama de flujo

CAL

AGUA

LECHADA DE CAL

V=11m3=11000litros

Para determinar el tiempo de vaciado del tanque de Lechada de Cal obtuvimos:Tabla No 2QLECHADA DE CAL (L/s)T(h)

10.000.31

9.000.34

8.000.38

7.000.44

6.000.51

5.000.61

4.000.76

3.001.02

2.001.53

1.003.06

0.903.40

0.803.82

0.704.37

0.605.09

0.506.11

0.407.64

0.3010.19

0.2512.22

0.2015.28

0.1030.56

0.0561.11

Para estos resultados obtuvimos la relacin en funcin de Q (caudal) vs Tiempo (h)Grafica

Diagrama de flujo del circuito de neutralizacin de aguas cidas

CAL

AGUA

1

AGUA ACIDA

3

LECHADA DE CAL

2

AGUA PH=7-8

4

Q1: Corriente de alimentacin de agua al tanque de lechada de Cal.Q2: Corriente de descarga de lechada de Cal.Q3: Corriente de agua cida.Q4: Corriente de agua cida neutralizada.C2: Concentracin de descarga de lechada de Cal.C4: Concentracin de agua cida neutralizada.Resultados de simulacin de alimentacin de Lechada de Cal para condiciones optimas de operacin.

Caso 1:

Para;

PH=7.66

C4=4.20g/L

Q2=0.50L/s

t=6.11h(tiempo de descarga de

tk lechada de cal)

Teniendo un caudal: Q4=Q3

Tabla No 3Q4 C2Peso Cal (Kg)#sacos Cal

2.0016.80184.806

3.0025.20277.209

4.0033.60369.6012

5.0042.00462.0015

6.0050.40554.4018

7.0058.80646.8022

8.0067.20739.2025

9.0075.60831.6028

10.0084.00924.0031

10.2085.68942.4831

10.4087.36960.9632

10.6089.04979.4433

10.8090.72997.9233

11.0092.401016.4034

11.2094.081034.8834

11.4095.761053.3635

11.6097.441071.8436

11.8099.121090.3236

12.00100.801108.8037

12.20102.481127.2838

12.40104.161145.7638

12.60105.841164.2439

12.80107.521182.7239

13.00109.201201.2040

13.20110.881219.6841

13.40112.561238.1641

13.60114.241256.6442

13.80115.921275.1243

14.00117.601293.6043

14.20119.281312.0844

14.40120.961330.5644

14.60122.641349.0445

14.80124.321367.5246

15.00126.001386.0046

Graficas

Caso 2:Para;

C4=4.20g/L

Q2=0.25L/s

t=12.22h(tiempo de descarga de

tk lechada de cal)

Teniendo un caudal: Q4=Q3

PH=7.66

Tabla No 4Q4C2Peso Cal (Kg)#sacos Cal

2.0033.60369.6012

3.0050.40554.4018

4.0067.20739.2025

5.0084.00924.0031

6.00100.801108.8037

7.00117.601293.6043

8.00134.401478.4049

9.00151.201663.2055

10.00168.001848.0062

10.20171.361884.9663

10.40174.721921.9264

10.60178.081958.8865

10.80181.441995.8467

11.00184.802032.8068

11.20188.162069.7669

11.40191.522106.7270

11.60194.882143.6871

11.80198.242180.6473

12.00201.602217.6074

12.20204.962254.5675

12.40208.322291.5276

12.60211.682328.4878

12.80215.042365.4479

13.00218.402402.4080

13.20221.762439.3681

13.40225.122476.3283

13.60228.482513.2884

13.80231.842550.2485

14.00235.202587.2086

14.20238.562624.1687

14.40241.922661.1289

14.60245.282698.0890

14.80248.642735.0491

15.00252.002772.0092

Graficas

Estimados de operacin para la neutralizacin de de aguas cidas Vtk=11000L

Q2=0.5L/s

C4=4.2g/L

Q4=5L/s

t=6h

T(h)V1 (L)Vlechada de cal (L)Ctk (g/L)C2 (sacos/tanque)C4 (g/L)PHConsumo de Cal

001100042.00154.27.360

11800920035.13133.56.323

23600740028.25102.85.275

35400560021.3882.14.238

47200380014.5151.53.1910

5900020007.6430.82.1513

6108002000.7600.11.1015

Vtk=11000L

Q2=0.5L/s

C4=4.2g/L

Q4=10L/s

t=6h

T(h)V1 (L)Vlechada de cal (L)Ctk (g/L)C2 (sacos/tanque)C4 (g/L)PHConsumo de Cal

001100084.00314.27.360

11800920070.25263.56.325

23600740056.51212.85.2710

35400560042.76162.14.2315

47200380029.02111.53.1920

59000200015.2760.82.1525

6108002001.5310.11.1030

Vtk=11000L

Q2=0.5L/s

C4=4.2g/L

Q4=15L/s

t=6h

T(h)V1 (L)Vlechada de cal (L)Ctk (g/L)C2 (sacos/tanque)C4 (g/L)PHConsumo de Cal

0011000126.00464.27.360

118009200105.38393.56.328

23600740084.76312.85.2715

35400560064.15242.14.2323

47200380043.53161.53.1930

59000200022.9180.82.1538

6108002002.2910.11.1045

Vtk=11000L

Q2=0.25L/s

C4=4.2g/L

Q4=5L/s

T(h)V1 (L)Vlechada de cal (L)Ctk (g/L)C2 (sacos/tanque)C4 (g/L)PHConsumo de Cal

001100084.00314.27.360

19001010077.13283.96.843

21800920070.25263.56.325

32700830063.38233.25.798

43600740056.51212.85.2710

54500650049.64182.54.7513

65400560042.76162.14.2315

76300470035.89131.83.7118

87200380029.02111.53.1920

98100290022.1581.12.6723

109000200015.2760.82.1525

11990011008.4030.41.6228

12108002001.5310.11.1030

Vtk=11000L

Q2=0.25L/s

C4=4.2g/L

Q4=10L/s

T(h)V1 (L)Vlechada de cal (L)Ctk (g/L)C2 (sacos/tanque)C4 (g/L)PHConsumo de Cal

0011000168.00624.27.360

190010100154.25573.96.845

218009200140.51523.56.3210

327008300126.76463.25.7915

436007400113.02412.85.2720

54500650099.27362.54.7525

65400560085.53312.14.2330

76300470071.78261.83.7135

87200380058.04211.53.1940

98100290044.29161.12.6745

109000200030.55110.82.1550

119900110016.8060.41.6255

12108002003.0510.11.1060

Vtk=11000L

Q2=0.25L/s

C4=4.2g/L

Q4=15L/s

T(h)V1 (L)Vlechada de cal (L)Ctk (g/L)C2 (sacos/tanque)C4 (g/L)PHConsumo de Cal

0011000252.00924.27.360

190010100231.38853.96.848

218009200210.76773.56.3215

327008300190.15703.25.7923

436007400169.53622.85.2730

545006500148.91552.54.7538

654005600128.29472.14.2345

763004700107.67391.83.7153

87200380087.05321.53.1960

98100290066.44241.12.6768

109000200045.82170.82.1576

119900110025.2090.41.6283

12108002004.5820.11.1091

V.- CONCLUSIONES

Esta prueba nos permite estimarla concentracin ideal de lechada de cal para neutralizar muestra de agua cida.

La cal no solo neutraliza el agua cida tambin contribuye a la floculacin de metales suspendidos en el agua, lo que contribuye con el proceso de tratamiento.

La lechada de cal debe mantenerse en agitacin constante, para obtener un rendimiento optimo se requiere una disolucin total de cal para obtener la concentracin deseada.

VI.- RECOMENDACIONES

Para dosificar la cal al tanque se recomienda un clasificador (como el usado enplanta) y mantener a agitacin constante.

Se recomienda monitorear el consumo de cal en funcin del pH para incrementar o disminuir dicho consumo.