Sistema robusto de precipitación y floculación para el tratamiento de aguas fluviales industriales

El ALMA BHU LHPS (Lamellar High Performance Settler) es un proceso de tratamiento físico-químico del agua de varias etapas que combina las fases de coagulación, floculación, sedimentación y espesamiento de lodos en un sistema de reactores compacto. Este proceso se utiliza para el tratamiento de aguas fluviales, aguas superficiales y agua potable, y sirve para eliminar de forma fiable la turbidez, las partículas en suspensión, el fósforo y las sustancias disueltas y coloidales.

El concepto de tratamiento se basa en una cinética de reacción perfectamente coordinada. El objetivo es desestabilizar primero químicamente las partículas más finas, aglutinarlas a continuación en flóculos sedimentables y, por último, separarlas eficazmente del agua.

Coagulación: desestabilización de partículas muy finas

La primera etapa del proceso es la coagulación. En ella, se dosifica un precipitante, como por ejemplo el cloruro de polialuminio (PAC), al agua bruta y se mezcla intensamente con el agua en cuestión de segundos.

Muchas sustancias turbias naturales y partículas orgánicas se encuentran en forma de suspensión coloidal. Debido a su carga eléctrica superficial, estas partículas se repelen entre sí y no pueden sedimentarse. La adición del coagulante neutraliza estas cargas. Al mismo tiempo, se forman los primeros hidróxidos metálicos poco solubles, que adsorben los componentes disueltos y se unen a las partículas más finas.

El resultado son microcopos estables que constituyen el punto de partida para la reacción de floculación posterior.

Floculación: formación de macroflóculos sedimentables

En la segunda fase del proceso tiene lugar la formación propiamente dicha de los copos.

En esta etapa se añade al agua un polímero como agente floculante. Al mismo tiempo, se recircula el lodo de contacto ya espesado procedente de la zona de sedimentación. Los sólidos contenidos en el lodo actúan como núcleos de cristalización y aglomeración, lo que hace que los microflóculos se conviertan en macroflóculos más grandes y notablemente más densos.

El sistema hidráulico del ALMA BHU LHPS se ha diseñado específicamente para permitir que los flóculos crezcan con la menor tensión de cizallamiento posible. Gracias al aporte gradual de energía, se forman flóculos mecánicamente estables con excelentes propiedades de sedimentación.

El sistema integrado de recirculación de lodos en contacto mejora además la cinética de reacción, aumenta la densidad de los flóculos y mejora la estabilidad del proceso, incluso cuando la calidad del agua bruta varía considerablemente.

Sedimentación en láminas: separación eficaz de sólidos

Una vez finalizada la reacción de floculación, el agua pasa a la zona de decantación laminar integrada.

Aquí se produce la separación del agua y los sólidos mediante sedimentación. Los paquetes de láminas inclinadas multiplican la superficie efectiva de sedimentación en comparación con los tanques de sedimentación convencionales. De este modo, es posible soportar elevadas cargas hidráulicas en una superficie de base relativamente reducida.

Mientras que el agua tratada fluye hacia arriba entre las láminas y se evacua a través de los canales de agua limpia, los copos sedimentados se deslizan a lo largo de las láminas hacia la zona de lodos situada debajo.

Gracias a este diseño, se consiguen valores de turbidez constantemente bajos, incluso con caudales variables y calidades de agua bruta cambiantes.

Espesamiento de lodos y recirculación de lodos en contacto

Los sólidos separados se acumulan en la parte inferior del reactor y se espesan de forma continua. Un sistema de limpieza transporta los lodos a una tolva central de lodos.

Una proporción determinada de estos lodos se devuelve a la etapa de floculación. Esta recirculación de lodos de contacto es una característica esencial del ALMA BHU LHPS. Aumenta el número de núcleos de cristalización disponibles, mejora la formación de flóculos y eleva la concentración de sólidos en el proceso.

El lodo sobrante restante se evacua automáticamente y se envía al sistema de deshidratación de lodos situado aguas abajo.

Control automático de procesos

Todas las fases del proceso se supervisan y regulan de forma continua mediante el sistema de control ALMAControl ®. La dosificación de los agentes de precipitación y floculación, la regulación del pH, así como la recirculación de lodos y la evacuación de lodos excedentes, se adaptan automáticamente al funcionamiento de cada instalación.

De este modo, el sistema ALMA BHU LHPS funciona con una alta fiabilidad de proceso y una calidad del agua constante, incluso cuando la calidad del agua bruta varía considerablemente, se producen cambios estacionales o varían los caudales.

Proceso integral en una unidad de reactor compacta

A diferencia de las instalaciones convencionales de precipitación y floculación, en las que las distintas etapas del proceso suelen tener lugar en estructuras separadas, el ALMA BHU LHPS reúne todas las etapas del proceso en una unidad de reactor optimizada desde el punto de vista hidráulico y tecnológico. El resultado es una solución compacta, eficaz y económica para el tratamiento de aguas fluviales, aguas superficiales y agua potable, así como para su uso como etapa de pretratamiento en procesos posteriores de filtración o de membrana.

La coagulación y la floculación constituyen la base de cualquier tratamiento físico-químico del agua y preparan los sólidos para la sedimentación posterior.

Durante la coagulación, se dosifica un precipitante, como por ejemplo el cloruro de polialuminio (PAC), al agua bruta. Este neutraliza la carga superficial de las partículas más finas y de las sustancias coloidales, lo que elimina la repulsión mutua entre ellas. Al mismo tiempo, se forman hidróxidos metálicos poco solubles que se unen a las sustancias disueltas y dan lugar a los primeros microflóculos.

En la etapa de floculación posterior, estos microflóculos se unen mediante la adición de un polímero para formar macroflóculos más grandes y estables. El sistema hidráulico del ALMA BHU LHPS, diseñado específicamente para este fin, garantiza un aporte controlado de energía, de modo que los flóculos puedan crecer sin que las fuerzas de cizallamiento los vuelvan a destruir.

Solo los copos de tamaño y estabilidad suficientes pueden separarse de forma fiable en la sedimentación lamelar posterior y garantizar una calidad del agua clara y constante.

La recirculación de lodos de contacto es una característica esencial del proceso ALMA BHU LHPS y contribuye de manera decisiva al rendimiento del mismo.

El lodo depositado en la zona de sedimentación se devuelve parcialmente al reactor de floculación. Las partículas sólidas que contiene sirven como núcleos de cristalización y de adhesión, a los que pueden adherirse los microflóculos recién formados. De este modo se forman flóculos más grandes, más densos y mecánicamente más estables.

Además de mejorar la formación de flóculos, la recirculación de lodos en contacto también aumenta la velocidad de reacción de los procesos de precipitación. Los componentes orgánicos e inorgánicos pueden adsorberse de forma más eficaz a los flóculos, lo que aumenta la capacidad de separación y mantiene la estabilidad del proceso incluso cuando la calidad del agua bruta varía.

Además, gracias a la mayor concentración de sólidos en el reactor, se consigue un espesamiento más eficaz de los lodos. De este modo, los lodos excedentes generados ya presentan un alto contenido de materia seca y pueden enviarse a la deshidratación de lodos sin necesidad de un espesamiento intermedio previo.

La sedimentación en láminas sirve para separar las partículas sólidas formadas durante la precipitación y la floculación del agua tratada. En el sistema ALMA BHU LHPS, tras la reacción de floculación, el agua fluye de manera uniforme hacia la zona de sedimentación, donde unos paquetes de láminas dispuestos de forma específica multiplican considerablemente la superficie efectiva de sedimentación.

Mientras el agua fluye lentamente hacia arriba entre las láminas inclinadas, los copos formados se sedimentan debido a su mayor densidad. Los sólidos se deslizan a lo largo de las láminas hacia abajo, hasta la zona de lodos integrada, mientras que el agua clara se evacua a través de canales colectores.

Gracias a la amplia superficie efectiva de sedimentación, es posible alcanzar altas cargas hidráulicas en una superficie de base relativamente reducida. Al mismo tiempo, el diseño optimizado del flujo garantiza una separación uniforme de los sólidos y una calidad del agua clarificada constantemente alta, incluso cuando la calidad del agua bruta o los caudales varían.

El espesador de lodos integrado se encarga de la recogida y el espesamiento continuos de los sólidos separados en la sedimentación lamelar. De este modo, los lodos alcanzan una elevada concentración de sólidos ya dentro del reactor y quedan preparados de forma óptima para el posterior tratamiento de lodos.

Una ventaja fundamental es que una parte de los lodos espesados puede devolverse directamente a la etapa de floculación como lodos de contacto. De este modo, mejora la formación de flóculos, se aceleran las reacciones químicas y aumenta la estabilidad del proceso.

Al mismo tiempo, la elevada concentración de lodos reduce el volumen de lodos que hay que bombear y alivia la carga de las unidades de deshidratación posteriores. En muchas aplicaciones, esto permite prescindir de etapas adicionales de espesamiento, lo que reduce tanto los costes de inversión como los de explotación.

Además, la eliminación continua de lodos evita la acumulación de sedimentos en el reactor y garantiza un funcionamiento estable y duradero de la instalación.

El ALMA BHU LHPS se ha diseñado para el tratamiento de una amplia variedad de aguas brutas y resulta especialmente adecuado para aplicaciones con altos contenidos de partículas en suspensión y turbidez, o con una calidad del agua variable.

Entre sus aplicaciones típicas se encuentran el tratamiento de aguas fluviales, el tratamiento de aguas superficiales, el tratamiento de aguas de lagos y embalses, así como el tratamiento de agua potable. Además, este proceso se utiliza como pretratamiento para instalaciones de filtración por membrana, filtración con carbón activo o filtros multicapa.

La planta ALMA BHU LHPS elimina de forma fiable las materias en suspensión, la turbidez, las algas, las partículas orgánicas y los componentes que pueden separarse mediante precipitación química, como el fósforo o los metales. Gracias al control automático del proceso y al sistema integrado de recirculación de lodos en contacto, la planta funciona con un alto nivel de seguridad operativa incluso cuando la calidad del agua bruta varía considerablemente según la temporada, en caso de crecidas o ante caudales variables.

Cada instalación se diseña de forma individualizada en función de los requisitos hidráulicos, la composición del agua bruta y la calidad deseada del agua tratada, y puede utilizarse tanto en plantas de tratamiento de agua municipales como en instalaciones industriales de tratamiento de agua.

El sistema ALMA BHU LHPS elimina tanto los componentes en suspensión como los que pueden separarse mediante precipitación química de una amplia variedad de aguas brutas. Este proceso resulta especialmente adecuado para reducir la turbidez, las partículas en suspensión y las partículas coloidales, así como para eliminar algas y sustancias orgánicas naturales.

Además, mediante la dosificación de precipitantes y floculantes adecuados, los componentes disueltos pueden transformarse en compuestos poco solubles y, posteriormente, sedimentarse. Entre ellos se encuentran, por ejemplo, los compuestos de fósforo, el hierro, el manganeso y otros metales o oligoelementos inorgánicos, siempre que sean químicamente precipitables.

El grado de separación real depende de la composición del agua bruta, de los productos químicos utilizados en el proceso y de los requisitos de calidad del agua de descarga. Por ello, el ALMA BHU LHPS se diseña de forma individualizada para cada aplicación y puede adaptarse de manera óptima a diferentes calidades de agua.

Los clarificadores de láminas permiten una separación de sólidos especialmente eficaz en un espacio reducido. Gracias a la inclinación de las láminas, la superficie efectiva de sedimentación aumenta considerablemente en comparación con un tanque de sedimentación convencional, lo que permite gestionar cargas hidráulicas notablemente mayores.

Mientras el agua fluye hacia arriba entre las láminas, los copos separados se deslizan a lo largo de estas hasta la zona de lodos. De este modo se consiguen recorridos de sedimentación cortos, una distribución uniforme del flujo y un alto rendimiento de separación.

En comparación con los depósitos de sedimentación convencionales, los clarificadores laminares se caracterizan por su diseño compacto, su menor ocupación de superficie y su elevada estabilidad de proceso. Proporcionan una calidad de agua clarificada constantemente alta, incluso cuando la calidad del agua bruta es variable y los caudales fluctúan, por lo que actualmente representan la tecnología más avanzada en el tratamiento de aguas municipales e industriales.

El sistema ALMA BHU LHPS funciona de forma totalmente automatizada mediante el sistema de control ALMAControl ®. Todos los pasos del proceso se supervisan de forma continua y se adaptan a la calidad actual del agua bruta, así como al funcionamiento de la instalación.

La dosificación de los precipitantes y floculantes se realiza de forma proporcional al caudal y puede optimizarse además en función de parámetros como el pH o la turbidez. Del mismo modo, la recirculación de lodos y la evacuación de lodos excedentes se regulan automáticamente para garantizar una concentración constante de sólidos en el reactor.

Mediante la tecnología integrada de medición y control, se registran y visualizan de forma continua todos los parámetros de funcionamiento relevantes. De este modo, la instalación reacciona de forma autónoma ante las fluctuaciones en la calidad del agua bruta, los cambios estacionales o las variaciones de carga, y garantiza un funcionamiento estable y eficiente desde el punto de vista energético y químico.

El concepto de automatización abierto permite, además, la integración en sistemas de control de procesos de nivel superior, así como la supervisión remota y la optimización de los procesos durante el funcionamiento.