Tratamiento químico para planta potabilizadora de agua
El objetivo de la clarificación del agua es promover una reducción de su turbidez, color y carga orgánica, mediante la eliminación de sólidos en suspensión mediante procesos físico-químicos.
Para que se produzca el proceso de clarificación son necesarios 04 pasos:
NEUTRALIZACIÓN
Los sólidos en suspensión son partículas insolubles en agua, con velocidades de sedimentación tan bajas que imposibilitan su decantación natural con el tiempo. Además, la mayoría de estas partículas tienen una superficie cargada eléctricamente, resultante de la adsorción de iones (principalmente hidroxilos) presentes en el agua.
La presencia de cargas eléctricas aumenta la repulsión entre partículas, dificultando que estas se aglomeren y formen agregados de mayor tamaño y más fáciles de sedimentar.
El fenómeno de neutralización consiste precisamente en la eliminación de estas cargas electrostáticas superficiales o, lo que es lo mismo, en la reducción del llamado potencial ZETA.
COAGULACIÓN
El proceso de coagulación está estrechamente relacionado con el fenómeno de neutralización, ya que consiste en la aglutinación (y por tanto su unión) de partículas, para que éstas se hagan más grandes y puedan sedimentar rápidamente.
A continuación se detallan algunos coagulantes o floculantes de uso común:
| COAGULANTE O FLOCULANTE | FUNCIÓN |
|---|---|
| Al2 (SO4)3 – Sulfato de Aluminio | Cationes polivalentes (Al3+, Fe3+ , Fe2+ , etc.) neutralizan las cargas eléctricas de partículas en suspensión e hidróxidos metálicos (Ej.: Al2(OH)3), al adsorber las partículas, generan floculación parcial. |
| PAC – Cloruro de polialuminio | |
| Fe Cl3 – Cloruro Férrico | |
| FeSO4 – Sulfato Ferroso | |
| Ca(OH)2 – Hidróxido de calcio | Generalmente se utiliza como agente controlador del pH. Sin embargo, los iones de calcio también actúan como agentes neutralizantes de las cargas eléctricas superficiales, funcionando como un coagulante inorgánico. |
| Polímeros aniónicos y no iónicos | Generación de “puentes” entre partículas ya coaguladas y la cadena polimérica, generando escamas de mayor diámetro. |
| Polímeros catiónicos | Neutralización de cargas eléctricas superficiales que involucran sólidos en suspensión y aumento del tamaño de las escamas formadas (mediante la formación de puentes). Habitualmente utilizado en el tratamiento de lodos orgánicos |
| Políticas | Son polielectrolitos catiónicos de bajo peso molecular, cuya función principal es neutralizar las cargas eléctricas superficiales y aumentar el tamaño de las escamas. Se utiliza para reemplazar los floculantes inorgánicos convencionales. |
Para facilitar la interpretación de la información transmitida, se presenta un modelo esquemático de la coagulación y
floculación:
FLOCULACIÓN
La floculación corresponde a la etapa de crecimiento de los flóculos, después de la coagulación. Durante esta etapa, la velocidad del agua debe ser suficiente para
favorecer el contacto entre coágulos, sin ser demasiado elevado y provocar su rotura.
SEDIMENTACIÓN
La sedimentación corresponde a la fase en la que los flóculos, con su tamaño relativamente mayor, tienden a sedimentarse. Cuanto mayor sea la velocidad de decantación, menor será el tiempo de residencia necesario del agua en el clarificador. En su mayor parte, el uso exclusivo de coagulantes y floculantes inorgánicos no permite la formación de flóculos suficientemente densos, que son cruciales para obtener una velocidad de sedimentación satisfactoria. En estos casos se recomienda el uso de coadyuvantes de la floculación, ampliamente conocidos como polielectrolitos.
Con el objetivo de ilustrar la importancia de la etapa de sedimentación dentro del proceso de clarificación, presentamos a continuación la tabla 01 y la figura 02, que relacionan, respectivamente, el diámetro/densidad de la partícula y la velocidad de decantación (a través de la ecuación de Stokes), como así como la clasificación de los diferentes tipos de materiales suspendidos y su tamaño específico (diámetro).
| Diámetro de partícula (mm) | Velocidad de sedimentación (cm/s) a 15º C | |
| Densidad: 2 g/cm3 | Densidad: 1,02 g/cm3 | |
| 0,1 | 0,478 | 0,00957 |
| 0,05 | 0,1195 | 0,002392 |
| 0,01 | 0,00478 | 0,0000957 |
| 0,005 | 0,001195 | 0.00002392 |
| 0,001 (1 µm) | 0,0000478 | 0.000000957 |
Como se puede observar, existen varios factores que influyen en la velocidad de sedimentación. Sin embargo, es evidente que un parámetro determinante es el diámetro de la partícula, siendo que cuanto mayor sea la eficiencia del proceso de clarificación mayor será la velocidad de sedimentación alcanzada.
La primera botella presenta una muestra «in natura». En la segunda botella ya se han producido los procesos de coagulación y floculación y se puede observar el inicio de la decantación. En la última botella se puede observar el final del proceso de decantación.
