Optimización del proceso de coagulación floculación en la planta de tratamiento de agua potable de Floridablanca aplicando la metodología superficie de respuesta

Abstract

El proceso de coagulación-floculación puede desarrollarse a escala laboratorio mediante la realización de pruebas de jarras para establecer el comportamiento y eficiencia de los coagulantes. El presente proyecto tiene como objetivo principal, optimizar el proceso de coagulación-floculación en la planta de tratamiento de agua potable (PTAP) del municipio de Floridablanca, a través de un modelo de superficie de respuesta, para estimar los valores de dosis de coagulante y pH óptimos que permitan una mayor remoción de turbiedad y materia orgánica. Se evaluaron los dos coagulantes utilizados en la PTAP: sulfato de aluminio líquido (SA) y policloruro de aluminio (PAC). El modelo de superficie que se implementó fue un Diseño Central Compuesto (DCC) desarrollado estadísticamente en el software Statgraphics, por medio del cual se obtuvieron modelos cuadráticos que fueron valorados mediante análisis de varianza, determinando la significancia de los mismos. Se elaboraron gráficas de superficies en 3d y de contorno en 2d, de modo que se determinaron los puntos máximos donde se presentan los porcentajes de remoción más significativos. Cuando se utilizó PAC como coagulante se obtuvieron los siguientes resultados para valores de turbiedad baja, media y alta: dosis de 54,2 mg/L, 12,1 mg/L y 43,7 mg/L y pH óptimo de 9.1, 9.1 y 8.1unidades, respectivamente. Para SA se alcanzaron los siguientes resultados: dosis de 84,32 mg/L, 70,72 mg/L y 125,12 mg/L y pH de 8.3, 8.6 y 8.6 unidades, para valores de turbiedad baja, media y alta, respectivamente. Los mejores porcentajes de remoción de COD conseguidos con PAC cuando se presentó turbiedad alta fueron con dosis de 14,72 mg/L y pH 6,3 unidades y con SA se obtuvieron con pH de 8,6 y dosis óptima de 70,72 mg/L. Con la MSR se pueden obtener predicciones para hallar puntos óptimos y a su vez reducir el número de experimentos.

The coagulation-flocculation process can be developed at laboratory scale by performing jar tests to establish behavior and efficiency of coagulants. This project\'s aim is to optimize the process of coagulation-flocculation on the drinking water treatment plant (DWTP) from the Floridablanca municipality through a model response surface, to estimate the values of coagulant dosage and optimal pH allowing greater removal of turbidity and organic matter. The two coagulants used in the PTAP were evaluated: Aluminum chlorohydrate (PAC) and aluminum sulfate (AS). Central Composite Design (DCC) was used and it was developed in the Statgraphics software and quadratic models were assessed by analysis of variance, determining the significance thereof were obtained. Likewise, 3D surface and contour 2D graphs were produced such that the peaks where the percentages of most significant removal occur are determined. When PAC was used as a coagulant the following results were obtained for values of low, medium and high turbidity: dose of 54,2 mg/L, 12,1 mg/L y 43,7 mg/L and optimum pH of 9.1, 9.1 y 8.1unidades, respectively. For SA the following results were achieved: doses of 84,32 mg/L, 70,72 mg/L y 125,12 mg/L and pH of 8.3, 8.6 y 8.6 units for low, medium and high turbidity values, respectively. The best COD removal rates obtained in high turbidity was with PAC with a dose of 14,72 mg/L and pH 6.3 and with AS was 8.6 pH units and an optimum dose of 70,72 mg/L. With the MSR can be obtained predictions to find optimal points and in turn reduce the number of experiments.