NORMA TÉCNICA COLOMBIANANTC 3903 1996-07-24 GESTIÓN AMBIENTAL. AGUA. PROCEDIMIENTO PARA EL MÉTODO DE JARRAS EN LA COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN DEL AGUA E: ENVIRONMENTAL MANAGEMENT. WATER. STANDARD PRACTICE FOR COAGULATION-FLOCULATION JAR TEST OF WATER CORRESPONDENCIA: esta norma es equivalente (EQV) a la ASTM D 2035-90 gestión ambiental; método de ensayo; coagulación; floculación del agua. DESCRIPTORES: I.C.S.: 13.060.040 Editada por el Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación (ICONTEC) Apartado 14237 Bogotá, D.C. Tel. 6078888 Fax 2221435 Prohibida su reproducción Editada 2001-08-11 DIRECCIÓN DE NORMALIZACIÓN . COLINAGRO S. para lograr ventajas competitivas en los mercados interno y externo. Esta norma está sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda en todo momento a las necesidades y exigencias actuales. sin ánimo de lucro.A. ACEGRASAS ACERAL ACIPET BAVARIA CERVECERÍA UNIÓN S.A. INDUMIL ISAGEN S. ICONTEC. en Consulta Pública el Proyecto se puso a consideración de las siguientes empresas: CONTROL AMBIENTAL I.A MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE CARVAJAL S.P. La NTC 3903 fue ratificada por el Consejo Directivo de 1996-07-24. es el organismo nacional de normalización. PÉREZ . La representación de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalización Técnica está garantizada por los Comités Técnicos y el período de Consulta Pública. según el Decreto 2269 de 1993. Además de las anteriores.A. ICONTEC es una entidad de carácter privado. MINISTERIO DE DESARROLLO ECONÓMICO PURIFICACIÓN Y ANÁLISIS PROPAL S. este último caracterizado por la participación del público en general.A. regionales y nacionales.SHUSTER ING. cuya Misión es fundamental para brindar soporte y desarrollo al productor y protección al consumidor.C. ICONTEC cuenta con un Centro de Información que pone a disposición de los interesados normas internacionales. A continuación se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma a través de su participación en el Comité Técnico.PRÓLOGO El Instituto Colombiano de Normas Técnicas y Certificación. Colabora con el sector gubernamental y apoya al sector privado del país. 3. coloidal y no sedimentable del agua mediante coagulación-floculación química.3 En esta norma no se propone considerar los problemas de seguridad relacionados con su utilización. El usuario de esta norma es responsable de establecer procedimientos apropiados de seguridad y salud. ASTM D 1192: Specification for Equipment for Sampling Water and Steam. y determinar la aplicabilidad de limitaciones reguladoras antes de usarla. 1. ASTM D 1293: Test Methods for pH of Water. 3. 1 . la turbidez y la reducción de la dureza. 1. seguida por sedimentación mediante la gravedad.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 3903 GESTIÓN AMBIENTAL. 2. ASTM D 1193: Specification for Reagent Water. 2.1 Esta norma establece un procedimiento general para la evaluación de un tratamiento encaminado a reducir el material disuelto. en suspensión. ASTM D 3370: Practices for Sampling Water. El procedimiento se puede usar para evaluar el color. AGUA. FLOCULACIÓN DEL AGUA 1.1 DOCUMENTOS REFERENCIADOS NORMAS ASTM ASTM D 1129: Terminology Relating to Water. ASTM D 1889: Test Method for Turbidity of Water. OBJETO 1.1 TERMINOLOGÍA DEFINICIONES Consúltense en la norma ASTM D 1129 las definiciones de los términos usados en esta norma.2 La norma suministra una evaluación sistemática de las variables que se encuentran normalmente en el proceso de coagulación-floculación. PROCEDIMIENTO PARA EL MÉTODO DE JARRAS EN LA COAGULACIÓN. se pueden usar tanto en el diseño de plantas de tratamiento de aguas como en su operación. Temperatura. las dosificaciones.2 Mediante este procedimiento también se pueden evaluar los efectos de la concentración de los coagulantes y de las ayudas coagulantes así como su orden de adición.1 El ensayo de coagulación . 5.1. 2 . Esto se puede evitar mediante el control de la temperatura.4 Aditivos químicos pH.1 Cambio de temperatura (durante el ensayo) Se pueden presentar corrientes térmicas o de convección que impidan la sedimentación de las partículas coaguladas. y Orden de adición y condiciones de mezcla. el incremento de temperatura o la reacción química.3 Período de ensayo La actividad biológica u otros factores pueden alterar las características de coagulación del agua en el depósito prolongado.1 4. NTC 3903 RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO 4. INTERFERENCIAS 6.1.3 4.1.1 Este procedimiento permite la evaluación de diversos coagulantes y ayudas coagulantes utilizadas en el tratamiento de agua y agua de desecho.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 4.1.1.1. y las condiciones requeridas para lograr resultados óptimos. la información obtenida con la realización de los ensayos. debido a la formación de burbujas de gas causadas por el agitador mecánico. 6. Algunas de estas interferencias son: 6. 6. IMPORTANCIA Y USO 5.2 Liberación de gas (durante el ensayo) Se puede presentar flotación de los flóculos coagulados.1. Entre las variables principales por investigar utilizando el procedimiento recomendado están: 4. 5. Adicionalmente.2 4. para la misma agua y para las mismas condiciones experimentales. 6.1 Hay algunas interferencias posibles que pueden dificultar la determinación de las condiciones óptimas en el ensayo de jarras. Por esta razón el período entre el muestreo y el ensayo se debe mantener a un mínimo y registrar el tiempo respectivo.floculación se efectúa para determinar los productos químicos. 8. Los soportes deben ser similares al que se ilustra en la Figura 1. se pueden preparar diariamente mezclando productos químicos con agua a una concentración de 10 (±0.1) g/l (1. Las paletas de agitación deben ser todas de la misma configuración y tamaño.3 SOPORTES DE REACTIVOS Constituyen un medio de introducir cada solución de ensayo a todas las jarras simultáneamente. 8. Es útil una base iluminada para observar la formación de los flóculos. hechas de material de calibre ligero resistente a la corrosión. 7. se pueden usar vasos de precipitado de Griffin de 1 500 ml (como tamaño mínimo se recomienda 1 000 ml). Se pueden usar otros grados.2 JARRAS (O VASOS DE PRECIPITADO) Todos deben ser del mismo tamaño y forma. Los últimos.3 Los siguientes aditivos y productos químicos son típicos de los que se usan para soluciones y suspensiones de ensayo.0 ml de la solución o suspensión de ensayo cuando se agrega a 1 l de la muestra es equivalente a 10 mg/l): Coagulantes principales Alumina [Al2(SO4)3•18 H2O] Sulfato férrico Cloruro férrico Sulfato ferroso 3 .NORMA TÉCNICA COLOMBIANA 7. Se deben tomar medidas de precaución para evitar que el sistema de iluminación difunda calor que pueda contrarrestar la sedimentación normal. se debe sobreentender que la referencia al agua para la preparación del reactivo significa agua reactiva de tipo 4 amoldada a la norma ASTM D1193. 8.1 APARATO AGITADOR MÚLTIPLE NTC 3903 Se debe usar un agitador de posición múltiple con variación continua de la velocidad desde aproximadamente 20 rpm hasta 150 rpm (con un tacómetro). Para cada solución o suspensión de ensayo debe haber al menos un soporte. 7.1 REACTIVOS PUREZA DE LOS REACTIVOS En todos los ensayos se deben usar productos químicos de grado reactivo. de material adecuado (vidrio). con la excepción de las ayudas de coagulantes. El propósito es que todos los reactivos se amolden a las especificaciones del Comité sobre Reactivos Analíticos de la Sociedad Química Estadounidense.2 PUREZA DEL AGUA Salvo que se indique de otro modo. 7. Salvo que se indique de otra manera. siempre que previamente se establezca que el reactivo es de pureza suficientemente amplia para poder usarla sin disminuir la precisión de la determinación. en los casos en que se disponga de tales especificaciones. 8. 40 % MgO) Cal hidratada Óxido de magnesio Carbonato de sodio Hidróxido de sodio Agentes de pesaje (rellenos) Bentonita 4 .NORMA TÉCNICA COLOMBIANA Carbonato de magnesio Aluminato de sodio NTC 3903 Ayudas coagulantes Sílice activado Aniónicos Polielectrolítos Catiónicos Polímero no iónico Agentes oxidantes Cloro Dióxido de cloro Permanganato de potasio Hipoclorito de calcio Hipoclorito de sodio Álcalis Carbonato de calcio Cal dolomítica (58 % CaO. 4 mm (1/4 de pulgada). el color. la alcalinidad. 5 . ásperos y que sedimentan fácilmente cuando se usan solos o en conjunto con coagulantes inorgánicos. Los vasos de precipitado se ubican de tal modo que las paletas queden descentradas. Se deben seguir los procedimientos sugeridos por los fabricantes para humedecer. y se agrega lentamente a la parte saliente de un vórtice creado por agitación. el polvo seco simplemente se juntará sobre la superficie del agua en masas pegajosas y éstas se volverán muy difíciles de disolver.1 Se recoge la muestra de agua sometida a ensayo de acuerdo con las normas aplicables de especificación ASTM D1192 y práctica ASTM D3370. El tiempo de disolución puede variar entre varios minutos y varias horas. el pH . Se pueden preparar fácilmente formas líquidas con la firmeza anterior. el polielectrolíto se consideraría coagulante principal más que ayuda coagulante. Estas ayudas pueden tener la capacidad de producir flóculos grandes. la turbidez. Las ayudas en polvo se deben preparar como soluciones al 0. Nota. TOMA DE MUESTRAS 9. la muestra se obtenga a la misma profundidad y permita extraer la muestra bajo las mismas condiciones. En el caso del agua cruda debe hacerse un análisis que incluya la temperatura. catiónicos o no iónicos. dependiendo de su composición. Se pueden usar tantas porciones de muestra como posiciones haya en el agitador múltiple. pero separadas de la pared del vaso de precipitado en aproximadamente 6.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA Caolín Otras arcillas y minerales NTC 3903 Misceláneos Carbón activado (en polvo) 8. el hierro. Las ayudas en polvo siempre se agregan al agua en disolución en vez de hacer lo opuesto. Una dosificación pequeña (por debajo de 1 mg/l) puede permitir una reducción en la dosificación del coagulante o su completa eliminación. 9.1 Se miden volúmenes iguales (1 000 ml) de muestra en cada una de las jarras o vasos de precipitado de Griffin de 1 500 ml. Se registra la temperatura de la muestra al comienzo del ensayo. Nota.4 AYUDAS COAGULANTES En el comercio existen numerosas ayudas coagulantes o polielectrolítos. El sistema de toma de muestra debe garantizar que de cada vaso. 10. la conductividad y cualquier otro parámetro de interés en la investigación. Las ayudas vienen en polvo y en forma líquida. Es importante que se evalúe la calidad de los coagulantes o en su defecto se demuestre la confiabilidad de los proveedores de los mismos. disolver y almacenar cuando se disponga de tales procedimientos. PROCEDIMIENTO 10. Si no se forma un vórtice. En el último caso. Todos los polielectrolítos se clasifican como aniónicos.1 % con partes alícuotas apropiadas para suministrar la dosificación adecuada. 6 Después de 15 min de sedimentación. se saca de la jarra un volumen adecuado de muestra del caldo que sobrenada. Se registra el tiempo de mezcla instantánea y la velocidad (rpm).4 y 10. Puede haber una situación en que se requiera un volumen mayor de reactivo. En la mayoría de los casos este tiempo será el requerido para que las partículas se sedimenten en el fondo del vaso de precipitación.1 a 10. el tiempo de sedimentación registrado debe ser aquel al cual las partículas no sedimentadas o residuales parezcan estar moviéndose en forma igual hacia arriba y hacia abajo. Se registra el tiempo transcurrido para la primera formación visible de flóculos. 10. Se registra la temperatura de la muestra.7 Se repiten los pasos 10. Se mezcla instantáneamente durante aproximadamente 1 min después de las adiciones de productos químicos. Nota. Cada 5 min (durante el período de mezcla lenta). en un punto situado a la mitad de la profundidad de la muestra. Si se usan ayudas coagulantes. Para cada serie de adiciones de productos químicos se utiliza un soporte.3.5 Después del período de mezcla lenta. Se llena cada tubo del soporte con agua hasta un volumen final de 10 ml antes de usar.1 y 1 mg/l en cinco de los seis vasos. El vaso al cual no se le adiciona polielectrolito sirve de referencia para comparar con los demás. se llenan todos los tubos con agua hasta un volumen igual al mayor volumen de reactivo en el soporte de dicho reactivo.4 Se reduce la velocidad según sea necesario hasta el mínimo requerido para mantener en suspensión uniforme las partículas de flóculos a lo largo del período de mezcla instantánea. se registra el tamaño relativo de los flóculos y la velocidad del mezclador (rpm). 10.8 Los tiempos dados en los numerales 10. sin embargo. para efectuar los análisis requeridos de color. Se agrega la solución o las suspensiones de ensayo a niveles de dosis y secuencia predeterminadas. aluminio. Mediante una pipeta o un sifón. Al2O3 residual. 10. turbidez. determinados de acuerdo con las normas ASTM D 1889 y ASTM D 1293. se registra la aparición de flóculos en el fondo del vaso de precipitación. en algunos casos puede haber interferencia de corrientes de convección. Se incluye una forma sugerida para registrar los resultados (véase la Figura 2). 10.6 hasta que se hayan evaluado todas las variables pertinentes. 10. la velocidad del mezclado es crítica porque la agitación excesiva tiende a romper la primera formación de flóculos y se puede redispersar la ayuda. sulfato de cobre.3 Se comienza con el agitador múltiple operando a la velocidad de "mezcla instantánea" de aproximadamente 120 rpm. Se deben incluir ensayos para los productos químicos residuales. seleccionando un ayudante de coagulación.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 3903 10. Se registra el tiempo requerido para que el volumen de las partículas se sedimente.2 Se cargan los productos químicos de ensayo en los soportes de los reactivos. 10. En caso de que esta situación predomine. puede ser necesario agitar el soporte para producir un movimiento en torbellino inmediatamente antes de transferir. Si es así. al cual se le ensayarán diferentes dosis comprendidas entre 0. Se mezcla en forma lenta durante 20 min. 10.9 Para la determinación de la eficiencia de los ayudantes de coagulación se puede seguir el siguiente procedimiento: - Se realiza una prueba de Jarras en la cual en primer lugar se trabajará con una dosis óptima de coagulante obtenida. Cuando se agreguen mezclas líquidas. se retiran las paletas y se observa la sedimentación de las partículas de flóculos.6 son datos que dependerán de las condiciones del ensayo por lo que éstos están solo sugeridos. 10. pH y otros. por ejemplo. etc. Fe2O3 residual. 6 . DOCUMENTO DE REFERENCIA AMERICAN SOCIETY FOR TESTING AND MATERIALS. pero variando la dosis de coagulante. Standard Practice for CoagulationFlocculation Jar Test of Water. se repite el ensayo con dosis de coagulantes menores a las empleadas como dosis óptimas y se le adiciona polielectrolito en cantidades variables o en cantidad igual a la que dio el mejor resultado. (ASTM. Para demostrar la reproducibilidad. y 3 y 6. En este procedimiento. Filadelfia: 1990. 4 P. REPRODUCIBILIDAD 11. se tratan simultáneamente conjuntos duplicados de 3 jarras cada uno. 7 . 11. con las mismas dosificaciones químicas en las jarras 1 y 4.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA - NTC 3903 Seguidamente. D 2035. se sugiere el así llamado procedimiento 3 y 3.1 Se reconoce que la reproducibilidad de los resultados es importante. 1990). 2 y 5. Soporte de reactivos para el aparato de ensayo de jarras en agitador múltiple 8 .NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 3903 Figura 1. min. min. °F Glóbulos en primer tiempo.NORMA TÉCNICA COLOMBIANA NTC 3903 Muestra____________________ pH___________ Turbidez ______________ Fecha _______________ Ubicación ___________ Color __________ Temperatura ___________ Tamaño de la muestra ___________ ml Productos químicos. min Velocidad de mezcla lenta. Figura 2. Temperatura. Tamaño de los flóculos Rapidez de sedimentación Turbidez Color pH (σ) Indica orden de adición de los productos químicos. Datos de ensayo de jarras 9 . mg/l (σ) Número de jarras 1 2 3 4 5 6 Velocidad de la mezcla instantánea. rpm Tiempo de mezcla instantánea. rpm Tiempo de mezcla lenta.