Cloración del Agua Residual

Práctica No. 4

Cloración del Agua Residual

Objetivo: Obtener la demanda de cloro y el punto de quiebre para una muestra de

agua residual cruda, y observar las variables que participan en la cloración.

Introducción

Desinfección es el término aplicado a aquellos procesos en los cuales los microorganismos

patógenos pero no sus esporas, son destruidos.

El cloro ha sido usado principalmente como desinfectante para el control de microorganismos

en aguas de consumo humano, aguas residuales, piscinas, lodos, etc., para control de olores y

sabores, oxidación de sulfuros, hierro, cianuro y manganeso, remoción de amoniaco y color

orgánico.

La popularidad del cloro como desinfectante se debe a las siguientes razones:

 Disponible como gas, líquido o en forma granular.

 Es relativamente barato.

 Es fácil de aplicar, debido a su alta solubilidad.

 Tiene una alta toxicidad para los microorganismos causantes de enfermedades

hídricas.

 Deja un residual en solución, el cual provee protección sanitaria en el sistema de

distribución.

Entre sus desventajas podemos señalar:

 Es un gas venenoso que requiere precaución en su manejo.

 Es altamente corrosivo en solución.

 En presencia de fenoles forma clorofenoles, los cuales dan origen a problemas serios de

olores.

 Forma con algunas sustancias orgánicas trihalometanos, de los cuales se sospecha son

agentes cancerígenos.

En potabilización y tratamiento de aguas el cloro se usa como gas (Cl2) generado a partir de la

vaporización de cloro líquido almacenado bajo presión en cilindros; como líquido,

comúnmente hipoclorito de sodio (NaOCl), y como sólido, comúnmente hipoclorito de alto

grado (HTH) o hipoclorito de calcio (Ca(OCl)2)

Tanto el cloro elemental gaseoso como el líquido reaccionan con el agua de la siguiente

forma:

  Cl  H O  HOCl  H Cl 2 2 (3.12)

Laboratorio de Ingeniería Sanitaria y Ambiental

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3-34

Para concentraciones de cloro menores de 1000 mg/l, caso general en la práctica, la hidrólisis

es prácticamente completa si el pH es mayor de 3. Como puede observarse en la ecuación

4.12, la adición de cloro gaseoso al agua bajará su alcalinidad y consecuentemente su pH

debido a la producción del ácido fuerte, HCl, y del ácido hipocloroso HOCl.

El ácido hipocloroso se ioniza para formar ion hipoclorito:

  HOClOCl H (3.13)

Como es evidente, la disociación del ácido hipocloroso depende de la concentración del ion

hidrógeno, o sea del pH, como se muestra en el Cuadro 3.7

Cuadro 3.7. Concentración de Hidrógeno según el pH

pH Residual predominante

Menor de 6 Col

7.7 HOCl y OCl-

Mayor de 9 OCl-

Las especies HOCl y OCl- en el agua constituyen lo que se denomina cloro libre disponible o

residual libre.

Si el cloro se dosifica como hipoclorito de sodio se tiene:

  NaOClNa OCl (3.14)

y

  OCl H 0HOCl OH 2 (3.15)

Finalmente si el cloro se agrega como hipoclorito de calcio:

  Ca(OCl) Ca  2OCl 2 (3.16)

y

  2OCl  2H 02HOCl  2OH 2 (3.17)

Si se mide el cloro aplicado en agua que contiene agentes reductores, amoniaco y aminas

orgánicas, se puede construir una gráfica de la dosis contra los residuales obtenidos llamada

curva de demanda de cloro, en la que se observa un incremento inicial en los residuales de

cloro seguido de una declinación y luego, finalmente, de otro incremento a partir de un punto

conocido como punto de quiebre.

Inicialmente se satisface la demanda inmediata de cloro, y éste reacciona con los agentes

reductores presentes y no forma un residual detectable; una vez satisfecha la demanda

ejercida por los agentes reductores, éste reacciona con todo el amoniaco y las aminas

orgánicas presentes; a continuación se presenta la destrucción de las cloraminas, que reduce

el cloro residual y es acompañada por la formación de óxido nitroso, nitrógeno y tricloruro de

nitrógeno. Una vez completa la oxidación de los compuestos susceptibles de ser oxidados por

Tratamiento de Agua Residual

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3-35

Dosis de

Cloro

Cloro

Residual

Destrucción

de

cloraminas

Formación de

Cloro libre

Punto de quiebre

Oxidación de

materia

orgánica y

formación de

cloraminas

cloro, todo el cloro agregado desarrolla un residual de cloro libre. La Figura

...