La alcalinidad describe la capacidad del agua para neutralizar los ácidos y viene determinada por la concentración de carbonato de hidrógeno (HCO₃-), carbonato (CO₃²- ) y, en menor medida, iones hidróxido (OH-). Es una medida de la capacidad amortiguadora del agua e indica hasta qué punto es capaz de mantener estable el valor del pH cuando se añaden ácidos. En el tratamiento de aguas industriales y de aguas residuales, la alcalinidad es un parámetro importante para controlar la adición de productos químicos, garantizar la protección contra la corrosión y estabilizar los procesos biológicos en el tratamiento de aguas residuales.
Índice
Antecedentes técnicos
La alcalinidad se expresa en milivitros por litro (mval/L) o en mg/L de CaCO₃ (carbonato cálcico). Está formada por diversos compuestos alcalinos capaces de unir iones de hidrógeno (H⁺) y amortiguar así el valor de pH del agua. Los principales componentes de la alcalinidad del agua son
- Carbonato de hidrógeno (HCO₃-): El factor que más contribuye a la alcalinidad en las fuentes naturales de agua, especialmente en las aguas subterráneas y superficiales.
- Carbonato (CO₃²-): Se produce principalmente en aguas con un valor de pH más alto (> 8,3) y contribuye significativamente a la alcalinidad.
- Hidróxido (OH-): Aparece principalmente en muestras de agua fuertemente alcalinas y tiene un efecto tampón adicional en valores de pH elevados.
La alcalinidad no es lo mismo que el pH, aunque está relacionada con él. Mientras que el valor del pH indica la acidez del agua, la alcalinidad describe la capacidad del agua para amortiguar el valor del pH cuando se añaden ácidos.
Importancia de la alcalinidad en el tratamiento de aguas industriales y residuales
La alcalinidad es de gran importancia en el tratamiento de aguas industriales y de aguas residuales, ya que influye en la estabilidad de los procesos químicos, la protección contra la corrosión en las plantas y la eficacia de los procesos biológicos. Una alcalinidad estable garantiza que el valor del pH del agua o de las aguas residuales no fluctúe significativamente, incluso cuando se añaden productos químicos o durante los procesos de degradación biológica. Esto es especialmente importante en diversos ámbitos de aplicación:
1. tratamiento biológico de las aguas residuales
En las plantas de lodos activados biológicos, la alcalinidad desempeña un papel importante en el proceso de nitrificación, en el que el amonio (NH₄⁺) se convierte en nitrato (NO₃-). Este proceso libera iones de hidrógeno, que pueden reducir el valor del pH. Una alcalinidad suficiente garantiza que el valor del pH se mantenga en el rango óptimo y que los microorganismos puedan seguir trabajando eficazmente. Sin una capacidad amortiguadora suficiente, el valor del pH puede bajar demasiado, lo que inhibe la actividad biológica y perjudica la degradación de los contaminantes.
2. protección contra la corrosión
En los circuitos de agua de refrigeración y en los sistemas de agua caliente, la alcalinidad es un factor decisivo para la protección contra la corrosión. Un valor de alcalinidad demasiado bajo provoca un descenso incontrolado del pH, lo que favorece las condiciones corrosivas. Por otro lado, unos valores de alcalinidad demasiado altos pueden provocar la formación de incrustaciones. Por lo tanto, la alcalinidad en este tipo de circuitos debe vigilarse de cerca y regularse añadiendo productos químicos como cal (CaCO₃) o carbonato sódico (Na₂CO₃) para garantizar una calidad óptima del agua y la protección de los equipos.
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3. procesos de precipitación y neutralización
En muchos procesos de tratamiento de aguas residuales industriales se utilizan productos químicos para regular el valor del pH y precipitar los contaminantes. La alcalinidad determina la cantidad de ácido o base que hay que añadir para situar el valor del pH en el rango deseado. Una alcalinidad elevada reduce la cantidad de ácido necesaria para la neutralización y permite un control más eficaz del pH.
Foto: Estación de dosificación automática de ácido y álcali para la neutralización de aguas residuales con valor de pH controlado(ALMA Neutra)
Influencia de la alcalinidad en el diseño de las plantas de tratamiento de aguas
El diseño de las plantas de tratamiento de aguas y de depuración de aguas residuales debe tener en cuenta la alcalinidad del agua que se va a tratar. Especialmente cuando se planifican plantas de neutralización, reactores de precipitación y procesos de tratamiento biológico, es necesario determinar con precisión la alcalinidad para garantizar el correcto funcionamiento del sistema.
- Sistemas de neutralización: una alcalinidad elevada puede reducir la cantidad de ácido necesaria para la neutralización, lo que disminuye los costes de explotación.
- Procesos de precipitación: La capacidad tampón del agua influye en la cantidad de precipitantes y en la eficacia de la precipitación.
- Plantas biológicas: Es necesaria una alcalinidad suficiente para proteger a los microorganismos de los reactores de lodos activados o biofiltros de las fluctuaciones del valor del pH.
Medición y control de la alcalinidad
La alcalinidad suele determinarse por valoración, en la que se añade un ácido a una muestra de agua hasta alcanzar un determinado valor de pH. La cantidad de ácido consumido da una indicación de la capacidad amortiguadora del agua. El control continuo de la alcalinidad es importante en las aplicaciones industriales para garantizar la estabilidad y eficacia de los procesos.
Conclusión
La alcalinidad es un parámetro importante en el tratamiento de aguas industriales y residuales, que describe la capacidad amortiguadora del agua y garantiza que el valor del pH permanezca estable. Una alcalinidad estable es especialmente importante para los procesos de degradación biológica, la protección contra la corrosión y los procesos químicos de precipitación y neutralización. Controlando y regulando correctamente la alcalinidad, se puede maximizar la eficacia de las plantas de tratamiento de aguas y optimizar su funcionamiento.
