Capitulo 8

Principio físico químico de la ingeniería ambiental

Soluciones: mescla homogénea de composición variable, cualquier medio de dispersión en una

fase dispersa agua-rio-mar-lluvia, etc. Pb, Hg, metales, cloroformo

Aire: mescla de gases, N2, O2, CO2, Ar etc. CO, NOx, SO2, partículas.

Suelo: arcilla, humus aceites pesticidas.

Partícula: cualquier porción de materia con un diámetro superior al de una molécula mismo un

nanómetro, que actúa como soluto en un medio de dispersión.

Concentración: cantidad de soluto en una determinada cantidad de solución.

Que significa un suelo contaminado con arsénico con una concentración de 4ppm, aire con

5ml/m3 CO de aire, 5microg/l de Hg.

Partículas

Factores ambientales

Agua

Aire

Suelo

Cloro en agua: lago 0.2mg/l considerado contaminante, agua potable 0.5mg/l no

contaminante.

Solución: soluto agente extraño, solvente_ agua, aire puro, suelo no.

Forma, tamaño y distribución.

Esféricos: coeficiente de esferidad y=1.

Terreno: granulometría # de tamices.

En el agua se considera partículas suspendidas a las que pueden ser removidas por

sedimentación y filtración utilizando papel filtro, las partículas coloidales sin más pequeñas,

están comprendidas en 1-400 nanómetros, tienen características especiales, no son visibles al

microscopio ordinario y las partículas que toman solución verdadera, son más pequeños con

tamaños inferiores a las anteriores cercanas al de los átomos individuales.

Partículas suspendidas: sedimentación, filtración, 400nm, arenas.

Partículas coloidales: absorción, cargas electrostáticas, 1-400nm.

Partículas en verdadera solución: en el agua estas partículas están ionizadas (CN^-, Na) iones,

cloroformo no se ioniza, las sustancias inorgánicas generalmente se ionizan y lo orgánico no.

Absorción: es la propiedad de algunas sustancias para concentrar en su superficie otras

sustancias del medio, los coloides se caracterizan por su gran área superficial, para un peso fijo

de coloide o valor unitario de peso por ejemplo: el carbón activado es un coloide porque cada

gramo de él tiene una inmensa área superficial que lo permite concentrar en su superficie

miles de litros de gases como ácido sulfhídrico, monóxido de carbono.

Cargas electrostáticas: la misma para todas ellas pueden ser +-, el mismo signo de carga hace

que los coloides constituyan un estado sumamente estable siendo necesario para su remoción,

adición de cargas eléctricas de signo contrario que neutralizan las cargas del coloide , este

proceso se denomina coagulación por ejemplo las aguas naturales suelen ser coloreadas

debido a la presencia de sustancias húmicas que en realidad abarca a muchas sustancias, se

caracterizan por que tiene cargas negativas y solo puede ser removidas por la adición de

sustancias con carga eléctrica positiva, que desestabilice el coloide xq neutralizan sus cargas ,

este proceso se llama coagulación.

Agua natural-sustancias húmicas: acido húmico, ácido pulvico, humato férrico, humeta.

Coagulación: neutralización del coloide

Al2 (SO4)3+H2O---3Al +2(SO4)

Partículas sedimentable: arenas y pueden contener materia orgánica en una capa.

Sustancias orgánicas: contienen bajo punto de ebullición

Partículas:

Remoción:

Tamaño (naturaleza):

Solidos suspendidos:

Sedimentables: sedimentados.

No sedimentables: filtración.

Partículas coloidales.

Partículas en verdadera solución.

Biotecnología: remoción de partículas por microorganismos

Oxidación biológica (bact saprofobas): NH3—bacterias---NO2, NO2---bacterias---NO3

Sedimentación

F=ma, P=mg, d=m/V, Fg=vg (ds-dw) ds=densidad de la partícula, dw: densidad del fluido

Vs=raíz (4gd (ss-1)/8CD), Fg=Ff, Ff=CD*AC*dw*vs^2/2

AC=coef de fricción, AC=área de la partícula, VS=velocidad de sedimentación, d=diámetro de

la partícula, ss=peso específico de la partícula con respecto al peso del fluido >1

#REINOLS=vs*d/viscosidad, relación de las fuerzas velocidad de las partículas con respecto a

las fuerzas del fluido, vs vel sedimentación, d diámetro, v viscosidad.

Tipo de flujo: laminar primero q sale entra, turbulento

Flujo turbulento R: 500-10000 CD tiende a 0.4 v=raíz (3.3gd (ss-1)), flujo laminar tiende a

R<0.5, CD=24/R vs=gd^2(ss-1)/18v sedimentador

Ley de Stokes: vs=gd^2(ss-1)/18v sedimentador, partícula esférica, flujo laminar, partícula

discretas no cambia su trayectoria, partícula esférica, flujo laminar, mayor eficiencia a mayor

temperatura, menor temperatura menor viscosidad y menor tensión superficial.\

Partícula discreta: es aquella que el sedimentador no cambia sus características, en cambio la

floculenta a medida que sedimenta aumenta de tamaño e incrementa la velocidad de

sedimentación.

Discreta: arenas a medida que sedimenta sigue manteniendo las características.

Floculenta: cambia y se aglomera, puede ser natural con el agitamiento natural.

Sedimentador ideal:

Partícula crítica: la más liviana en sedimentarse es la que se considera para el diseño del

sedimentador.

Sedimentación de ante tasa, sedimentación de todas las partículas.

Velocidad de la crítica vo=ho/to, Q=V/t= A*ho/to A=sedimentador base

Vo=Q/A tasa de desbordamiento superficial, no depende de la profundidad del tanque, porque

es una partícula discreta, es decir no aumenta ni su diámetro ni su masa

Vs=h/to h=vs*to

Condiciones ideales de sedimentación

Que la concentración de solidos suspendidos es constante en el caudal de entrada.

Que el gasto es constante atreves de la zona de sedimentación, significa q el caudal de

entrada = caudal de salida.

Que los sólidos de la zona de lodos ya no se re suspendan

Se mantiene en condiciones estáticas la zona de sedimentación.