FORMATO CONTENIDO DE CURSO O SÍLABO

Transcripción

1 . INFORMACIÓN GENERAL DEL CURSO Facultad INGENIERÍA Fecha de Actualización 8/0/07 Programa INGENIERÍA QUÍMICA Semestre VII e adelante Nombre TRATAMIENTO DE AGUAS I Código 770 Prerrequisitos VI semestre Créditos Nivel de Formación Área de Formación Técnico Profesional X Maestría Tecnológico Especialización Doctorado Básica Profesional o Disciplinar Electiva Tipo de Curso Teórico X Práctico Teórico-práctico Modalidad Presencial X Virtual Mixta Horas de Acompañamiento Directo Presencial 48 Virtual Horas de Trabajo Independiente X 48. DESCRIPCIÓN DEL CURSO Este curso está dirigido a futuros ingenieros químicos que están interesados en el área ambiental, especialmente en el tratamiento de aguas residuales. Se abordan los siguientes tópicos: La legislación ambiental vigente asociada a la potabilización de aguas y el tratamiento de aguas residuales ; los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos asociados a la calidad del agua y finalmente, las operaciones unitarias asociadas al tratamiento de agua por métodos convencionales (desbaste, coagulación, floculación, sedimentación, filtración y desinfección) y avanzados (oxidación avanzada, procesos con membranas, intercambio iónico y bioadsorción).. JUSTIFICACIÓN DEL CURSO El diseño, operación y mantenimiento de plantas de tratamiento tanto para potabilización de aguas como para suministro de agua industrial en una empresa se constituye en una de las grandes áreas de trabajo en la ingeniería química y donde el reto es producir agua a costos mínimos. Con fuentes de agua en constante deterioro. Es por ello que se le proporciona al estudiante conceptos básicos de tratamiento de química ambiental y conceptos aplicados de mecánica de fluidos para el diseño de las mismas 4. PRÓPOSITO GENERAL DEL CURSO Proporcionar conceptos para realizar un dimensionamiento básico, y operar un sistema de tratamiento de aguas con fines de potabilización o tratamiento de aguas para uso industrial.

2 5. COMPETENCIA GENERAL DEL CURSO Diseñar y operar sistemas de tratamiento de aguas aplicando la legislación ambiental vigente y los conceptos básicos de química ambiental y mecánica de fluidos

3 6. PLANEACIÓN DE LAS UNIDADES DE FORMACIÓN UNIDAD. Generalidades del agua COMPETENCIA Interpreta y argumenta la problemática ambiental relacionada con el recurso agua El agua en la naturaleza: composición, propiedades y disponibilidad Ciclo hidrológico Tipos de agua Se tendrá como formas básicas Fuentes de contaminación (naturales y artificiales) Contaminantes de especial interés (hidrocarburos, metales pesados, compuestos emergentes, lixiviados de de docencia las clases magistrales, los talleres o clases prácticas y los seminarios. El método fundamental de enseñanza es el expositivo y problémico con el fin de alcanzar los objetivos educativos El estudiante será capaz de describir con sus propias palabras y empleando la La evaluación de la asignatura se realizará a través de: participación en clase, asistencia residuos sólidos) terminología adecuada la y puntualidad a la misma, Problemática del agua e instructivos. Se enfatiza la problemática ambiental talleres realizados en clase, Enfermedades de origen hídrico resolución de problemas en relacionada con el recurso exámenes cortos, exámenes (contacto directo, vector forma individual y en clase a agua parciales y examen final epidemiológico, falta de través de talleres, para adquirir higiene) Estado del recurso hídrico en Colombia (problemas de abastecimiento y saneamiento) la habilidad de cómo resolver problemas en forma lógica, utilizando estrategias ordenadas para su análisis. Objetivos de desarrollo del milenio Objetivos de desarrollo sostenible

4 UNIDAD. Describe e interpreta correctamente los Parámetros organolépticos, fisicoquímicos y COMPETENCIA diferentes conceptos de calidad del agua y su microbiológicos del agua aplicabilidad Turbiedad y nefelometría Color (verdadero y aparente) y medida del color La temperatura y sus efectos sobre las propiedades del agua Olor y sabor Sólidos y conductividad Dureza (carbonácea y no carbonácea) ph Alcalinidad (y acidez) y su determinación Oxígeno disuelto El alumno será capaz de definir Sólidos con sus propias palabras y en Determinación de sólidos Las mismas de la Unidad forma correcta los diferentes Los mismos de la Unidad volátiles, fijos, totales, suspendidos, sedimentables, disueltos y coloidales. conceptos relacionados con la calidad del agua Carbono Orgánico Total Demanda Teórica de Oxígeno Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) Cinética de la DBO Interferencia por nitrificación Método respirométrico y de dilución en botella winker para la Determinación de la DBO 5 Demanda Química de Oxígeno (DQO)

5 Método colorimétrico y titulometrico parala determinación de la DQO Biodegradabilidad Nitrógeno, fósforo (ciclos en el agua y fenómeno de eutrofización) Sulfatos Coliformes totales y fecales Análisis microbiológico de coliformes en aguas Mesófilos aerobios Métodos de determinación de los contaminantes (HPLC, ICP y AAS) Índices de Calidad del Agua Ejercicios de aplicación Marco legal vigente relativo al agua potable, calidad Conoce, analiza e interpreta la legislación UNIDAD. COMPETENCIA de agua y agua residual en Colombia ambiental y su respectiva aplicación Decreto Ley 8 de 974, 4 Código de Recursos Naturales Renovables El estudiante deberá Ley 9 de 979, Código Sanitario 4 reconocer la normativa Nacional ambiental relacionada con el Decreto 594 de 984, Las mismas de la Unidad Los mismos de la Unidad 4 uso, disposición y Reglamentación en cuanto a contaminación del recurso usos del agua y residuos agua líquidos Ley 99 de 99, Ley Nacional 4 Ambiental

6 Decreto 00 de 00, Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos Decreto 440 de 004, Se modifica el Decreto 00 de 00 y se adoptan otras disposiciones Decreto 575 de 007, Se establece el Sistema para la Protección y Control de la Calidad del Agua para Consumo Humano Decreto 90 de 00, Usos del agua y residuos líquidos y otras disposiciones Resolución 06 de 05, Parámetros y valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de agua UNIDAD 4. Estimación de los caudales a tratar COMPETENCIA Conoce y aplica los métodos para la estimación de caudales para estaciones de tratamiento de aguas Conceptos preliminares: Carga contaminante, habitantes equivalentes, dotación Métodos para la estimación de la población futura: Las mismas de la Unidad El estudiante realizará correctamente estimaciones de población futura y aplicará criterios basados en datos reales para la determinación de caudales para estaciones de tratamiento de aguas Los mismos de la Unidad Estimación del caudal a tratar 6 Ejercicios de aplicación 6 6 6

7 UNIDAD 5. Tratamiento preliminar: Primera parte COMPETENCIA. Diseña un canal de entrada para una planta de tratamiento de aguas. Realiza el dimensionamiento de un pozo de material grueso. Selecciona y diseña un sistema de debaste por rejillas 4. Selecciona un sistema de tamizado de acuerdo a las características del efluente a tratar 5. Realiza el dimensionamiento básico de un desarenador y determina las velocidades de decantación de las partículas Diseño del canal de entrada a la 7 planta Canales hidráulicos (tipos y 7 diseño) El estudiante será capaz de Pozo de material muy grueso 7 resolver correctamente (dimensionamiento) problemas de aplicación sobre Rejillas de debaste (tipos y 7 el dimensionamiento y dimensionamiento) Las mismas de la Unidad Los mismos de la Unidad selección de canaletas de Tamizado (tipos de tamices) 7 entrada, pozos de material Desarenadores (tipos y 8 grueso, sistema de tamizado y dimensionamiento) desarenadores Cálculo de la velocidad de 8 sedimentación de la partícula y el coeficiente de arrastre Ejercicios de aplicación 8 UNIDAD 6. Tratamiento preliminar: Segunda parte COMPETENCIA. Selecciona y diseña una canaleta Parshall y realiza cálculos de caudal en régimen de flujo

8 libre y sumergido. Selecciona y dimensiona un vertedero de pared delgada y realiza cálculos de caudal en régimen de flujo libre y sumergido. Resuelve correctamente problemas de aplicación Canaleta Parshall (tipos y 9 dimensionamiento) Sumergencia 9 Flujo libre y sumergido 9 Métodos de medición del 9 caudal en canaletas tipo Parshall El estudiante será capaz de resolver correctamente Vertederos problemas de aplicación sobre 9 Las mismas de la Unidad Los mismos de la Unidad Vertederos de pared delgada el dimensionamiento y 9 (rectangular triangular, Cipotelli, circular, sutro) selección de canaletas Parshall y vertederos Ecuaciones para el cálculo del 9 caudal en descarga libre y ahogada para vertederos de pared delgada Ejercicios de aplicación 9 UNIDAD 7. Coagulación y floculación COMPETENCIA. Describe e interpreta correctamente los

9 diferentes conceptos relacionados con el proceso de coagulación y floculación en el tratamiento de aguas. Estima dimensiones de equipos de coagulación y floculación. Interpreta y explica los resultados de un ensayo de jarras Sólidos coloidales 0 Doble capa y potencial zeta 0 Fenómeno de coagulación 0 Tipos de coagulantes 0 Tipos de coagulación (por 0 adsorción y por barrido) Floculación 0 Tipos de floculación 0 El estudiante será capaz de (pericinética y ortocinética) resolver correctamente Tipos de floculantes 0 problemas de aplicación sobre Fases del proceso de 0 Las mismas de la Unidad el dimensionamiento y Los mismos de la Unidad coagulación-floculación selección de equipos para Tipos de flóculos realizar procesos de 0 Mezcladores para procesos de coagulación y floculación coagulación-floculación (hidráulicos y mecánicos) Parámetros básicos de diseño de mezcladores hidráulicos Clasificación de los resaltos hidráulicos de acuerdo al número de Froude Test de Jarras UNIDAD 8. Flotación y sedimentación COMPETENCIA. Describe el principio de los procesos de flotación

10 . Realiza un dimensionamiento básico de un equipo de sedimentación Mecanismos de la flotación Sistema flotación por aire disuelto Clarificación y espesamiento El estudiante será capaz de resolver correctamente Sedimentación sencilla problemas de aplicación sobre Sedimentación de partículas Las mismas de la Unidad el dimensionamiento y Los mismos de la Unidad floculentas Sedimentación interferida selección de equipos para realizar procesos de flotación y Tipos de sedimentadores (horizontales, circulares, verticales, dinámicos) sedimentación UNIDAD 9. Filtración COMPETENCIA Conoce y explica los mecanismos de filtración Filtración por gravedad Filtración ascendente El estudiante será capaz de Tipos de unidades de filtración resolver correctamente Las mismas de la Unidad Los mismos de la Unidad Mecanismos de transporte problemas de aplicación sobre Mecanismos de adherencia filtración Componentes de un filtro UNIDAD 0. Desinfección COMPETENCIA Conoce y describe las principales diferencias existentes entre los diferentes tipos de

11 desinfección de aguas Mecanismo de desinfección 4 Desinfección por métodos 4 químicos Cloración 4 Curva de demanda de cloro 4 Desventajas de la cloración El estudiante podrá describir 4 las principales diferencias Método concentración-tiempo 4 existentes entre los diferentes Ozonización 4 tipos de desinfección de aguas Equipos para ozonización 4 y realizar estimaciones de Desinfección por métodos Las mismas de la Unidad Los mismos de la Unidad 4 tiempos de exposición físicos requerido para alcanzar un Radiación ultravioleta grado determinado de 4 Cinética de desactivación por eliminación de 4 radiación UV microorganismos Desinfección solar del agua 4 (SODIS) Mecanismo de desinfección 4 Desinfección por métodos 4 químicos UNIDAD. Tratamientos avanzados COMPETENCIA Conoce y describe las principales diferencias existentes entre varios de los tratamientos avanzados de aguas

12 Tecnologías avanzadas de 5 oxidación Radical hidroxilo y otras 5 especies oxidantes Características de los procesos 5 avanzados de oxidación conocidos El estudiante describirá los Fotocatálisis heterogénea 5 principios y principales Reactores para fotocatálisis 5 Las mismas de la Unidad diferencias entre los Los mismos de la Unidad Procesos tipo Fenton y foto 5 tratamientos avanzados de Fenton agua vistos en clase Procesos de ozonización 5 Procesos con membranas 6 (Microfiltración, ultrafiltración, nanofiltración y ósmosis inversa) Intercambio iónico 6 Bioadsorción 6

13 7. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA DEL CURSO Romero Rojas, Jairo Alberto. Tratamiento de aguas residuales teoría y principios de diseño. Escuela Colombiana de Ingeniería, a. ed. Spellman, Frank R; Drinan, Joanne. Manual del agua potable. a. ed. 8. BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA DEL CURSO John Wiley & Sons, Water treatment handbook, 5a. ed. RAS: Reglamento de agua potable y saneamiento básico, 00. Romero, Jairo. Potabilización del agua. Alfaomega Grupo Editor, México, 999.