Teoría y práctica de la purificación del agua potable – 4ta edición (Edición en Español)eBook
Tomo 1

SOBRE LOS AUTORES

Jorge Arboleda Valencia

Mgtr. en Ingeniería del Agua del Imperial College de Londres. Se entrenó con la Lapword Parners. Esp. en Ingeniería Sanitaria en EE. UU. Ingeniero Civil de la Unicauca. En 1969 escribe su primer libro Manual de tratamiento de aguas potables. En el CEPIS es consultor en tratamiento de agua durante seis años. En 1973 escribe el libro Teoría, diseño y control de los procesos de purificación del agua, publicado por el CEPIS. En 1992 publica la primera versión de este libro Teoría y práctica de la purificación del agua. Fue consultor del Banco Mundial, el BID, y el Centro de Referencia de Holanda, EAAB, entre otros. Presidente de ACODAL. Ha participado en proyectos en países de América Latina, África, Asia y Eurasia.

Iván Buitrago León

Candidato a Mgtr. en Recursos Hidráulicos de la UN, (Manizales). Esp. en Evaluación y Control de Pérdidas de Agua de la UPV. Esp. en Diseño, Evaluación y Operación de PTAP de la UNI. Esp. en Instrumentación Industrial del ITC. Becado por GIZ, fue entrenado en Alemania en el programa Renewable Energies, Waste Water and Waste Management. Esp. en Ingeniería de Sistemas Hídricos Urbanos de la UNIANDES. Ingeniero Mecánico de la UNINCCA. Docente universitario por más de doce años en la PUJ, UMB y ITC. Dir. De Ingeniería FF Soluciones S.A. Coordinador de diseños en proyectos como: PTAR Neiva WARP (EPN), PTAP Neiva WARP (EPN), PTAP Ipiales (EMPOBANDO), MOFLO para TICSA en Medellín (EPM), modernización y ampliación de PTAP Manantiales para FYPASA en Medellín (EPM), entre otros.

Luis Alberto Jaramillo Gómez

Mgtr. en Ingeniería Ambiental de la ULE. Esp. en Planeación Urbana e Ingeniería Sanitaria de la Technische Universität München. Ingeniero Civil de la PUJ. Consultor en Ingeniería Sanitaria, Ambiental y Servicios Públicos a nivel nacional e internacional. Lidera los estudios de optimización de PTAP Tibitoc, ampliación de PTAP Wiesner y diseño de PTAP El Dorado en la EAB. Dirigente gremial, miembro de la junta directiva del ICTIS. Fue presidente de ACODAL Centro. Docente universitario por más de 30 años.

TABLA DE CONTENIDO

Forward
A manera de prólogo
Consideraciones históricas
Enfoque del presente libro

Capítulo 1. Conceptos básicos sobre química del agua
Estructura química y propiedades del agua.
Composición química del agua
Forma de la molécula (polaridad).
Estructura molecular.
Ionización y solvatación
Disociación del agua
Algunas propiedades físicas del agua
Sustancias dispersas en el agua.
Coagulación–teoría.
Los coloides, clasificación y propiedades
Forma de los coloides.
Propiedades de los coloides
Movimiento browniano
Efecto Tyndall.
Adsorción
Propiedades electrocinéticas.
Propiedades ópticas.
Propiedades de superficie
Propiedades electrocinéticas (electrocinetismo).

Capítulo 2. Teoría de la coagulación del agua
Impurezas del agua
Turbiedad–aspectos ópticos
Medio diseminante
Naturaleza química de la turbiedad.
Naturaleza del color
Tamaño de las partículas de color.
Relación entre color y pH
Comparación entre las características del color y la turbiedad.
Coagulación-floculación de las impurezas del agua
Mecanismos de adsorción- neutralización.
Potenciales del coloide
Mediciones electrocinéticas
Estabilidad e inestabilidad de las suspensiones coloidales
Coagulación por neutralización de la carga
Coagulación por compresión de la doble capa.
Coagulación por puente químico
Coagulación por incorporación (o de barrido)
Diagramas de coagulación-turbiedad.
Remoción de color
Mecanismos en la remoción de color.
Factores que afectan el proceso de coagulación
Coagulantes
Coagulantes y floculantes poliméricos (polielectrolitos)
Clasificación de los polielectrolitos
Polímeros sintéticos
Clasificación de los polímeros de acuerdo con su carga
Modos de empleo de los polielectrolitos
Coagulantes metálicos
Coagulación con sales de aluminio
Química de coagulación con Al (III)
Coagulación con sales de hierro.
Química de la coagulación con sales de hierro
Supercoagulación o coagulación de orgánicos.
Planteamiento del problema.
Límites permisibles de orgánicos en el agua
Mecanismos de remoción
Transporte de partículas-cinética de la floculación
Generalidades.
Interacción entre partículas en floculación pericinética o en el subrango viscoso
Interacción entre partículas en floculación ortocinética o en el subrango inercial
Escalas de vórtices y choques de partículas
Expresiones sobre el gradiente de velocidad
Expresiones que parten de la teoría de Von Smowluchowski
Modelo de Argaman y Kaufman
Modelo de Hudson
Floculación lastrada
Fundamentos teóricos y ecuaciones básicas
Características de las plantas de floculación lastrada

Capítulo 3. Diseño de mezcladores y floculadores
Adición de los coagulantes
Preparación de las soluciones
Método para dosificar compuestos químicos
Sistemas de dosificación en solución por gravedad
Aplicadores de cal.
Cálculo de la cantidad de reactivo por dosificar.
Dispersión de los coagulantes
Relación entre tipo de coagulación y dispersión de los coagulantes.
Mezcla en el caso de coagulación por adsorción-desestabilización
Mezcla en el caso de coagulación de barrido.
Gradientes óptimos para mezcla rápida
Métodos para realizar la mezcla rápida.
Cinética de la mezcla rápida.
Mezcla rápida en tuberías a presión.
Aglutinación de partículas
Concentración volumétrica del floc.
Clasificación de los floculadores
Floculadores hidráulicos.
Floculadores mecánicos
Floculadores hidromecánicos

Capítulo 4. Control del proceso de coagulación-floculación.
Sistemas de simulación del proceso de coagulación
Determinación de la dosis optima de coagulante.
Aparato de prueba de jarras
Turbidimetro
Comparador de color.
Medidor de pH
Cristalería
Reactivos.
Termómetro.
Procedimiento del ensayo
Determinación de la velocidad de sedimentación de las partículas
Procedimiento
Determinación de la influencia del pH en la coagulación.
Procedimiento
Determinación de la importancia de la mezcla rápida mediante ensayos de segregación.
Procedimiento
Determinación de la influencia que la concentración de la solución de coagulantes tiene en la coagulación
Procedimiento
Determinación de gradiente y tiempo de detención óptimos.
Procedimiento
Generalización de los datos de pruebas de jarras
Comparación entre pruebas de jarras y el comportamiento en la planta de tratamiento.
Procedimiento
Evaluación de la eficiencia de los ayudantes de coagulación
Procedimiento
Otros sistemas de control de la coagulación-floculación
Determinación de las cargas electrostáticas
Sistemas de medida de la filtrabilidad del agua

Capítulo 5. Teoría de la sedimentación del agua
Clasificación de los procesos de clarificación por sedimentación
Decantación de partículas aisladas en un fluido en reposo
Fuerzas actuantes
Velocidad terminal de sedimentación
Caso de partículas esféricas
Valores del coeficiente de arrastre CD
Partículas no esféricas
Decantación de partículas aisladas en un fluido en movimiento
Divergencias entre el tanque ideal y los tanques reales
Sedimentación de flujo vertical.
Conceptos básicos sobre el manto de lodos.
Velocidad de asentamiento de la interface.
Porosidad y concentración del manto
Influencia del tipo de floc afluente.
Sedimentación de flujo laminar o alta rata
Consideraciones sobre el régimen de flujo
Ecuación básica de cálculo
Interpretación de la ecuación de velocidad crítica
Relación ángulo–eficiencia
Relación profundidad–eficiencia
Eficiencia de los decantadores de placas

Capítulo 6. Diseño de sedimentadores.
Sedimentadores convencionales
Zona de sedimentación–factores que deben considerarse
Zona de entrada.
Zona de salida.
Zona de lodos
Sedimentadores de flujo vertical y manto de lodos.
Desarrollo de los sedimentadores de flujo vertical
Clasificación de los sedimentadores de manto de lodos
Cargas superficiales y velocidades ascendentes
Unidades con manto de suspension hidráulica
Unidades con manto de suspensión mecánica.
Eficiencia de los clarificadores de manto de lodos
Sedimentador de flujo laminar
Cargas superficiales.
Materiales de construcción y forma.
Sistema de entrada
Sistema de salida
Zona de Lodos
Otros sistemas de decantación de alta rata.
Sedimentación acelerada con placas profundas
Aspectos generales
Método de cálculo
Comparación de las dos tecnologías.
Placas angostas
Placas profundas
Conclusiones
Manejo de lodos
Tratamiento y disposición final del lodo
Volumen total de lodos sedimentados que se esperan
Volumen del lodo después de compactado en los espesadores con ayuda de polímeros
Peso del lodo seco.
Disposición final de los lodos
Ejemplo de cálculo
Tipos de evacuación
Diseño de tolvas.
Métodos de descarga intermitente
Velocidades mínimas de arrastre de lodos tuberías de extracción.
Flotación
Introducción.
Descripción del proceso
Teoría de la flotación
Diseño de las unidades de flotación.
Resultados de la flotación

Capítulo 7. Control del proceso de sedimentación.
Ensayos para determinar la eficiencia
Estudio estadístico de los datos de comportamiento de los sedimentadores
Interpretación de resultados obtenidos en el análisis estadístico de los datos de operación de los clasificadores de La Atarjea
Estudio de los depósitos de lodo
a) En tanques de flujo horizontal
b) En tanques de flujo vertical.
Determinación del volumen y peso seco de los lodos producidos
Paso primero
Paso segundo
Paso tercero
Columnas de sedimentación
Pruebas de trazadores
Antecedentes
Sustancias trazadoras.
Procedimiento.
Análisis de la curva.
Interpretación de los resultados.
Limitaciones de las pruebas de trazadores
Bibliografía