Taller Tratamiento De Aguas Potable Y Residuales

Problema N° 1: La planta de tratamiento de aguas abandonada en la calle Catequil se transformará en un centro de investigación para tratar 0.044m3.s-¹. Se ha propuesto una planta de coagulación con hierro para bajar la turbiedad con los siguientes parámetros de diseño.
Mezclado rápido t₀ = 10 segundos Temperatura del agua= 18°C
Dimensionar el recipiente de mezclado rápido.
Respuesta:Tiempo de detención: 13.4 segundos. Diámetro= 1m y profundidad = 0.75 m.

V= Qtd= (0.044m3.s-1)(10 s)= 0.44 m3
Como este volumen es menor que el máximo de 8m3 para un tanque de mezclado rápido, se podrá usar un tanque de 0.44m3. Por seguridad se usará dos tanques.

Profundidad= 0.75 x dímetro

V= (πd2)/4 * profundidad

0.44 m3 = (πd2)/4 * (0.75 d)
d= 0.907 m.

Area= (πd2)/4= 0.646 m o0.65m.
Profundidad= 0.68m

Como es improbable encontrar un tanque de esas dimensiones. Se escogerá un tanque que tenga 1m de diámetro y 0.75 m de profundidad.
Luego se deberá comprobar que esta elección no disminuya la calidad del diseño.
Volumen= (π)(12)/4 *0.75= 0.59m3
Este volumen es aceptable.
Tiempo detención:
0.59m3/0.044m3.s-1= 13.4 minutos

Problema 2: ¿Cuál es el volumennecesario de una fosa de mezclado rápido para tratar 0.05 m3.s-1, si el tiempo de detención es 60 s.?
Respuesta: 3m3.

Problema N° 3: Una planta de tratamiento de agua con flujo promedio de Q=0.044m3.s-¹ trata agua con sulfato de aluminio (Al2(SO4)3.14H2O) a una dosis de 25 mg.L-¹. La coagulación con sulfato de aluminio elimina la materia suspendida, reduce la concentración de materia orgánicade alcalinidad del agua de acuerdo con la ecuación:

Al2(SO4)3.14H2O + 6HCO3 2Al(OH)3(s) + 6CO2 + 14H2O + 3SO²¯4

Si la concentración de materia orgánica se reduce de 8 mg.L-¹ a 3mg.L-¹, se debe determinar la masa total de alcalinidad consumida y la masa total de sólidos secos que se eliminan por día.
Respuesta:
43.9 kg.día-1

Datos adicionales:
PM de sulfato de aluminio=594.35 g.mol-1
PM del bicarbonato = 61 g-mol-1

(25 mg.L-¹)(10-³ g.mg-¹)/594.35 g.mol-¹ = 4.206 x 10-5 mol.L-1 de sulfato de aluminio

Así con 4.206 x 10-5 mol.L-1 de sulfato agregado, la cantidad de HCO-3 eliminado simplemente es seis veces la anterior, o sea,
(6)(4.206x10-5)= 0.000252 mol.L-1 de HCO-3 o sea 2.52 x 10-4 eq.L-1 de alcalinidad

(0.000252 eq.L-1)(0.044m3.s-1)(1000L.m-3)(86 400 s.día-1)= 959.4 eq.día-1

Esto se convierte en masa usando el peso equivalente del bicarbonato, que es de 61 g.mol-1 y el resultado es:
959.4 eq.día-1 x 61 eq.día-1= 58 526 g.día-1 o 58.5 Kg.día-1

[2 mol Al(OH)3/ moles de sulfato de aluminio] (4.206 x 10-5 mol.L-1 de sulfato de aluminio) = 8.41 x 10-5 mol. L-1 de Al(OH)3

Este valor se convierte a base diaria:

(8.41 x 10-5mol. L-1) (0.044 m3.s-1)(1000 l.m-3)(86 400 s.día-1)= 319.8 mol.día-1
Esto se convierte a masa usando el peso molecular del hidróxido de aluminio, que es 78 g.mol-1 y se obtiene:

319.8 mol.día-1 x 78 g.mol-1= 24 944 g.día-1 o 24.9 kg.día-1

5 mg.L-1 x 0.044 m3.s-1 x 1000Lm-3x 86 400 s.día-1 = 19 008 000 mg-día-1 es decir
19.0 kg.día-1
Así al sumar los flujos de masa de lodos de hidróxido dealuminio y de materia orgánica sedimentada, la cantidad total de sólidos secos eliminados por día es:
29.4 kg.día-1 + 19.0 kg.día-1 = 43.9 kg.día-1

43.9 kg.día-1

Problema N° 4: El agua subterránea del ficticio acuífero Yuhwa contiene CO2 2.3 x10-5. Se bombea a un flujo de 200 l.s-1 para dar servicio a los residentes del pueblo de Haemosu. Calcúlese la masa, en kilogramos, de calhidratada que se debe agregar cada día para neutralizar el dióxido de carbono.

[En agua, CO2 y H2CO3 son esencialmente lo mismo: CO2 + H2O = H2CO3, por consiguiente, los equivalentes por mol (n) para CO2 son 2.]
Reacción de neutralización del ácido carbónico:

H2CO3 + Ca(OH)2 CaCO3 (s) + 2H2O

Peso molecular de Ca(OH)2 = 74.096 g.mol-1

Peso molecular de...