La coagulación es una etapa fundamental en el tratamiento del agua y las aguas residuales que contribuye a la eliminación de los sólidos en suspensión, las partículas coloidales y la materia orgánica finamente dispersa. El objetivo de la coagulación es agregar las partículas finas distribuidas en el agua o las aguas residuales en flóculos más grandes que sean más fáciles de separar. La coagulación es un componente central del tratamiento físico-químico del agua y se utiliza en muchas industrias, como la del papel y la pasta de papel, el procesamiento de metales, la industria alimentaria y de bebidas y en las plantas municipales de tratamiento de aguas residuales.
Índice
Antecedentes técnicos de la coagulación
La coagulación es un proceso físico-químico que permite neutralizar las cargas y reunir partículas muy finas en el agua. Por regla general, estas partículas son sustancias coloidales que forman una suspensión estable en el agua debido a su carga superficial. La coagulación se inicia mediante la adición de coagulantesque neutralizan las cargas superficiales de las partículas y permiten así la formación de agregados más grandes.
El mecanismo de la coagulación
Neutralización de la carga:
- Las partículas coloidales suelen tener una carga superficial negativa, que las mantiene en suspensión. Cuando se añaden coagulantes cargados positivamente, como iones de aluminio o hierro, esta carga se neutraliza.
- Los coagulantes típicos son el sulfato de aluminio (Al₂(SO₄)₃), el cloruro férrico (FeCl₃) y el cloruro de polialuminio (PAC). Estos compuestos se disuelven en agua y liberan iones cargados positivamente, que se unen a las partículas cargadas negativamente e igualan su carga superficial.
Desestabilización y puenteo:
- Tras la neutralización de la carga, las partículas pueden acercarse, y las fuerzas de Van der Waals y los enlaces puente permiten la unión entre las partículas individuales. Así es como se forman los copos primarios.
- Mediante la adición de floculantes o polímeros como las poliacrilamidas, este proceso puede intensificarse y estabilizarse. La formación de puentes conduce a la agregación de los flóculos primarios y favorece la formación de flóculos más grandes y estables que pueden separarse más fácilmente.
Dependencia del pH:
- La eficacia de la coagulación depende en gran medida del pH. Por ejemplo, el sulfato de aluminio se utiliza mejor en un intervalo de pH entre ligeramente ácido y neutro, ya que ofrece las mejores condiciones para la formación de flóculos de hidróxido de aluminio. En cambio, los coagulantes que contienen hierro son eficaces en una gama de pH algo más amplia.
- Optimizar el valor del pH es crucial para conseguir la máxima formación de flóculos y, por tanto, una separación eficaz de los sólidos.
Foto: Planta CP (planta de precipitación y floculación) ALMA Chem MCW para coagulación y eliminación de contaminantes
Tipos de coagulantes y sus aplicaciones específicas
Coagulantes metálicos
- Sulfato de aluminio (Al₂(SO₄)₃)Se utiliza a menudo en el tratamiento del agua potable y de las aguas residuales industriales. Es especialmente eficaz para eliminar la turbidez y las sustancias orgánicas y es óptimo en un intervalo de pH de entre 5 y 7 aproximadamente.
- Cloruro férrico (FeCl₃) y sulfato ferroso (FeSO₄): Ambos compuestos de hierro son muy eficaces para eliminar fosfatos y metales pesados. El cloruro férrico se utiliza a menudo en aplicaciones industriales como la galvanoplastia y la industria papelera para eliminar iones metálicos y sólidos en suspensión.
- Cloruro de polialuminio (PAC)Precipitante muy eficaz que proporciona una formación de flóculos más fuerte que el sulfato de aluminio. El PAC se utiliza especialmente en dosis más bajas, lo que reduce los costes operativos. Se utiliza ampliamente en aplicaciones municipales e industriales.
Coagulantes orgánicos
- Poliaminas y poliquats (compuestos de amonio policuaternario): Estos compuestos orgánicos se utilizan a menudo como coagulantes en combinación con otros precipitantes metálicos y son especialmente útiles en la industria textil y en el tratamiento de aguas residuales con alto contenido orgánico.
- Polímeros catiónicosSe utilizan para mejorar aún más la estabilidad y el tamaño de los flóculos y son especialmente eficaces en la deshidratación y el acondicionamiento de lodos en el tratamiento de aguas residuales municipales.
Aplicaciones de la coagulación en la práctica
Tratamiento del agua potable:
- La coagulación se utiliza aquí para eliminar la turbidez, los sólidos en suspensión y las impurezas orgánicas. La formación de flóculos hace que el agua sea más clara y que las partículas puedan separarse fácilmente por flotación o sedimentación en los sistemas CP.
- El cumplimiento de normas estrictas de calidad del agua es especialmente importante para eliminar las sustancias nocivas del agua potable.
Tratamiento de aguas residuales industriales:
- En el tratamiento de aguas residuales industriales, la coagulación se utiliza para la eliminación de metales pesados, la eliminación de fosfatos y la eliminación de colorantes. La coagulación suele ser el primer paso en la eliminación de partículas y contaminantes antes del tratamiento biológico o fisicoquímico posterior.
- En las industrias textil y del cuero, la coagulación se utiliza para eliminar tintes y tensioactivos que, de otro modo, colorearían las aguas residuales y dificultarían su tratamiento.
Industria del papel y la pasta de papel:
- La coagulación desempeña un papel decisivo en la eliminación de lodos y en la reducción de los valores de DQO (demanda química de oxígeno). La coagulación contribuye a la separación de las fibras y a la eliminación de los productos químicos de proceso que entran en las aguas residuales durante la producción.
Industria alimentaria y de bebidas:
- La coagulación se utiliza aquí para eliminar las sustancias orgánicas y los fosfatos que entran en las aguas residuales a través de los procesos de producción. La eliminación eficaz de sólidos reduce la carga de aguas residuales y garantiza el cumplimiento de los estrictos límites de aguas residuales.
Foto: Sistema de flotación ALMA NeoDAF para la coagulación y eliminación de contaminantes
Ventajas y retos de la coagulación
Ventajas:
- Eliminación eficaz de sólidos: la coagulación es extremadamente eficaz para eliminar partículas finas y sustancias coloidales que no pueden separarse por simple sedimentación.
- Mejora de la calidad del agua: La formación de flóculos mejora significativamente la filtrabilidad y la claridad del agua, lo que es especialmente importante en el tratamiento del agua potable.
- Aplicación flexible: La amplia gama de coagulantes disponibles permite adaptar la coagulación a diferentes aguas residuales y requisitos, ya sea en aplicaciones municipales o industriales.
Desafíos:
- Optimización del valor del pH: La coagulación depende en gran medida del pH. Un valor de pH no óptimo puede perjudicar la eficacia de la formación de flóculos y requerir un ajuste adicional del pH.
- Formación de lodos: La coagulación genera una cantidad considerable de lodos que deben deshidratarse y eliminarse en filtros prensa de cámara, lo que puede suponer costes de explotación adicionales.
- Corrosividad: Algunos coagulantes, como el cloruro férrico, son muy corrosivos y requieren un sistema de dosificación especialmente diseñado y unas condiciones de almacenamiento adecuadas.
Soluciones de coagulación de ALMAWATECH: ALMA AQUA Aguas residuales
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Foto: Medios de explotación específicos para cada aplicación ALMA AQUA aguas residuales: precipitantes, floculantes, neutralizantes y otros productos
Conclusión
La coagulación es un paso clave en el tratamiento del agua y las aguas residuales que permite eliminar eficazmente los sólidos en suspensión y las sustancias disueltas. Gracias a la variedad de coagulantes y a la flexibilidad del proceso, la coagulación puede utilizarse en una amplia gama de aplicaciones, desde el tratamiento de agua potable hasta el tratamiento de aguas residuales industriales. El uso específico de la gama de productos de coagulantes y floculantes de ALMAWATECH permite
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