Carbonato de calcio 233

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Control de la corrosión: El uso de soda cáustica para controlar la corrosión y la precipitación de carbonato de calcio Por Ferdous Mahmood, Bruce Utne y Patricia Gamby El deterioro de la infraestructura del sistema de distribución debido a la corrosión es un gran desafío para las empresas de agua en el siglo 21. Además de los problemas de agua de color rojo que comúnmente se derivan de la corrosión de las tuberías de distribución de hierro fundido sin revestimiento, hay muchos otros problemas asociados con la corrosión de la tubería que afecta a la calidad del agua y el costo de operación y mantenimiento de un sistema de distribución. En general, el objetivo de las estrategias de control de la corrosión es no sólo para reducir la corrosión de las tuberías de distribución, sino también para reducir al mínimo la liberación de plomo y cobre de los accesorios de plomería residenciales. El plomo y el cobre son regulados bajo la Regla de Plomo y Cobre de la Ley de Agua Potable y en muchos casos determinar la técnica de tratamiento de control de la corrosión empleado por empresas de servicios públicos. Dos técnicas de tratamiento comúnmente utilizados para controlar la liberación de plomo y cobre incluyen reducir la corrosividad de agua con ajuste de pH y / o con la adición de un inhibidor de la corrosión. El aumento del pH disminuye la solubilidad del plomo y del cobre en el agua y puede conducir a la formación de un precipitado de carbonato de calcio insoluble a lo largo de la pared del tubo. La deposición de carbonato de calcio en las tuberías puede ayudar a reducir la corrosión, proporcionando una barrera sobre la pared del tubo que evita que el agua entre en contacto con y la corrosión del material de la tubería. Del mismo modo, los inhibidores de corrosión pueden reducir la corrosión de las tuberías del sistema de distribución y evitar que el plomo y la disolución de cobre mediante la formación de un recubrimiento insoluble de ortofosfato metálico. Utilidades menudo emplean el ajuste del pH como una estrategia de control de la corrosión debido a las plantas de tratamiento ya cuentan con sistemas de alimentación de productos químicos. Para las aguas con niveles moderados a altos de dureza y alcalinidad, aumentando el pH del agua de acabado también puede promover la precipitación de carbonato de calcio en el sistema de distribución. deposición excesiva, sin embargo, reducirá significativamente la capacidad de carga hidráulica de las tuberías. Este problema es particularmente cierto para las empresas de servicios públicos que utilizan cal para ajustar el pH del tratamiento. Lime añade iones de calcio y aumenta el pH que cambia la distribución de la alcalinidad del carbonato de bicarbonato (HCO3-1) en carbonato de alcalinidad (CO3-2). Cuando las concentraciones de iones de calcio y de carbonato exceden el producto de solubilidad, se forma precipitado de carbonato de calcio. Por lo tanto, si se añade de forma indiscriminada cal, el resultado puede ser una cantidad excesiva de la precipitación de carbonato de calcio en las instalaciones de almacenamiento de correos tratamiento o dentro del sistema de distribución. las condiciones de calidad del agua para alcanzar el pH del agua tratada de 7,5 usando cal o sosa cáustica y sin precipitación de carbonato cálcico (con 1 mg / L Además ortofosfato). Haga clic aquí para ampliar la imagen La experiencia ha demostrado que es difícil desarrollar una deposición uniforme de carbonato de calcio a lo largo del sistema de distribución. La deposición se produce por lo general cerca de la planta de tratamiento y se proporciona menos protección que el agua se desplaza más lejos de la planta, por lo general, donde se encuentran los aparatos que contienen plomo y cobre. Para evitar la reducción en la capacidad de carga hidráulica de las tuberías, las estrategias de control de la corrosión general han evolucionado en la producción de un agua de baja corrosividad con un potencial de formación de baja escala. Como pauta, agua que sale de la instalación de tratamiento debe tener un potencial de precipitación de carbonato de calcio (CCPP) mayor que 0 pero menor que 10 ppm para proporcionar protección sin contribuir a la deposición excesiva dentro del sistema de distribución. Uno de los medios posibles de reducir la corrosividad del agua y reducir al mínimo el exceso de deposición de carbonato de calcio es para cambiar los productos químicos de tratamiento de correos para ajustar el pH de la cal de sosa cáustica. La sosa cáustica o hidróxido de sodio (NaOH), aumentará el pH del agua sin la adición de iones de calcio que son necesarios para la precipitación de carbonato de calcio que se produzca. En consecuencia, para un ajuste de pH dado, soda cáustica debería reducir el potencial de precipitación de carbonato de calcio en comparación con la cal. En algunos casos, sin embargo, no es suficiente calcio ya presente en el agua que la sosa cáustica no puede proporcionar ningún beneficio significativo sobre la cal en términos de reducir el potencial de precipitación de carbonato de calcio del agua tratada. Además de la concentración de fondo de calcio, el pH inicial, deseada pH acabado agua, alcalinidad, y la temperatura también jugar un papel importante en la determinación de si la sosa cáustica será capaz de reducir el CCPP del agua en comparación con la cal. Debido a los muchos factores que afectan a la precipitación de carbonato de calcio, un análisis que abarque una amplia gama de condiciones de calidad del agua se debe realizar para determinar cuando la sosa cáustica puede proporcionar un beneficio más de la cal en términos de control de la corrosión y la reducción de la precipitación de carbonato de calcio en los depósitos de agua terminados y sistemas de distribución. Un análisis de casos se realizó para el Acueducto Washington, que proporciona agua a Washington, DC y el norte de Virginia. El Acueducto de Washington opera dos plantas de tratamiento de agua de superficie con una capacidad de tratamiento combinado de 315 lps. La planta de tratamiento de aguas Dalarna, que es la mayor de las dos instalaciones, ofrece tratamiento convencional consiste en pre-sedimentación, mezcla rápida, floculación, sedimentación, filtración y medios de comunicación. En la actualidad, se añade cal para ajustar el pH del agua después de la filtración terminado y antes de su distribución. El pH del agua tratada generalmente oscila entre 7,5 y 8,5. El Rothberg, Tamburini y Winsor (RTW) Modelo para el control de la corrosión y el proceso de Química (AWWA, 1996) se utilizó para evaluar y comparar el uso de soda cáustica y cal para ajustar el pH del agua tratada. El modelo RTW utiliza la química de equilibrio para predecir parámetros de calidad de agua y ha sido ampliamente utilizado para evaluar el potencial de corrosión del agua en los sistemas de distribución. El modelo calcula dos índices de corrosión de uso común, el potencial de la precipitación de carbonato de calcio (CCPP) y el índice de saturación de Langelier (LSI). Ambos índices proporcionan una medida del potencial del agua de formación de escala. El modelo RTW se utilizó para calcular el CCPP del agua tratada usando la calidad del agua histórica y datos de uso de químicos en el Dalecarlia WTP. Como era de esperar de la gran cantidad de precipitado de carbonato de calcio que se acumulan en el depósito de agua tratada, el modelo predijo que RTW significativa la deposición de carbonato cálcico se produciría en las condiciones actuales de funcionamiento. El modelo también indicó que el CCPP varió durante todo el año con una mayor CCPP coincidiendo con los meses más cálidos del año cuando el carbonato de calcio fue menos soluble. El pH del agua tratada varió entre 7 y 8 dependiendo de la estación del año. A pH del agua tratada consistente de 8,5 era deseable reducir la corrosividad del agua si no se utilizaron inhibidores de la corrosión. A continuación se utilizó el modelo de RTW para calcular el CCPP lo que habría ocurrido si el pH del agua tratada se mantuvo a 8,5 usando cal o sosa cáustica para el mismo período histórico. El estudio encontró que la sosa cáustica se reduciría el CCPP en comparación con cal. Sin embargo, para un pH de 8,5 agua tratada, el CCPP era todavía mayor que el rango meta de menos de 10 mg / l CaCO3 durante la mayor parte del año, tanto para los productos químicos. Este resultado se atribuye al hecho de que el agua filtrada contenía cantidad suficiente de dureza de calcio y la alcalinidad de bicarbonato (aproximadamente 80 mg / L y 50 mg / L como CaCO3, respectivamente) para la precipitación de carbonato de calcio. En consecuencia, para el Acueducto Washington, soda cáustica no proporcionaría un beneficio significativo sobre la cal en términos de reducir la cantidad de deposición de carbonato de calcio en el depósito de agua tratada y en el sistema de distribución. A pesar de que la sosa cáustica no ofrecería mucho beneficio para el acueducto de Washington, hay algunas condiciones de calidad del agua, donde cáustica podría proporcionar algún beneficio sobre la cal. Las siguientes figuras muestran los resultados de modelo RTW funciona a 25 Las regiones sombreadas en la figura representan las condiciones de calidad del agua para los que los productos químicos respectivos podrían utilizarse sin la precipitación de carbonato de calcio (CCPP 0 mg / L). La región azul denota las condiciones de calidad del agua donde tanto la cal y sosa cáustica se podrían utilizar para lograr un pH del agua tratada de 7,5 sin precipitación del carbonato de calcio. La zona gris denota las condiciones de calidad del agua en el que sólo la sosa cáustica se podría utilizar para ajustar el pH, y el uso de cal produciría precipitación excesiva. Por ejemplo, cuando la dureza de calcio es 30 mg / L como CaCO3, cal puede utilizarse para aumentar el pH 6-7,5 sin precipitación excesiva sólo si la alcalinidad es menor que 70 mg / L. La sosa cáustica se debe utilizar para evitar la precipitación excesiva de las aguas de alcalinidad más altas (por encima de 200 mg / L como CaCO3). Cuando la dureza de calcio es 90 mg / L como CaCO3, cal puede utilizarse para aumentar el pH 6-7,5 sin precipitación excesiva sólo si la alcalinidad es menor que 50 mg / L. La sosa cáustica se debe utilizar para evitar la precipitación excesiva de las aguas de alcalinidad superiores, pero sólo si la alcalinidad es de menos de 110 mg / L. Estos resultados son aplicables a 25 0C. Para temperaturas más bajas, una gama más amplia de condiciones de calidad del agua se puede utilizar para el ajuste del pH con cal y sosa cáustica. Conclusión La decadencia de tuberías del sistema de distribución es un reto importante para las empresas de agua en el siglo 21. Una forma de reducir la corrosión de las tuberías es producir agua que no es corrosivo para los metales tales como el hierro fundido, el plomo y el cobre. el agua no es corrosivo, no sólo servirá para prolongar la vida de las tuberías, sino también reducir los niveles de plomo y cobre en el agua. Una forma de reducir la corrosividad del agua es aumentar el pH. Este aumento se puede lograr fácilmente en la planta de tratamiento donde los productos químicos y sistemas de alimentación ya están disponibles para el ajuste del pH. Para algunas aguas, aumentando el pH puede conducir a la precipitación excesiva de carbonato de calcio. Esta precipitación puede dar como resultado un depósito excesivo del precipitado en clearwells agua tratada y la disminución de la capacidad hidráulica de tuberías. El uso de soda cáustica en lugar de cal puede reducir la precipitación del carbonato de calcio, y lograr el pH del agua de acabado deseado. Sin embargo, la ventaja de utilizar soda cáustica sobre la cal se puede realizar sólo bajo ciertas condiciones de calidad del agua. En general, la sosa cáustica ofrece algún beneficio sobre la cal de aguas blandas. El beneficio de sosa cáustica sobre la cal disminuye a medida que aumenta la dureza de calcio. Acerca de los autores: Ferdous Mahmood es un Ingeniero de Proyecto de Malcolm Pirnie, Inc. Bruce Utne es Gerente de Producción de Agua en Newport News depuradora. Patricia Gamby es Jefe de Abastecimiento de Agua / Ambiental / Eléctrica de la División de Acueducto de Washington del Cuerpo de Ejército de EE. UU. de Ingenieros. SIGUENOS EN LAS REDES SOCIALES