El tratamiento de las aguas superficiales, fluviales y de origen para la obtención de agua potable plantea grandes exigencias en cuanto a ingeniería de procesos, dosificación de productos químicos y estabilidad del proceso. Las aguas naturales contienen, según su origen y la época del año, cantidades variables de materias en suspensión, partículas coloidales, sustancias húmicas, algas, hierro, manganeso, compuestos de fósforo y componentes orgánicos. Muchas de estas sustancias se encuentran tan finamente dispersas o disueltas que no pueden eliminarse de forma fiable mediante una simple sedimentación.
Para estas tareas, en el tratamiento moderno del agua se utilizan procesos de precipitación, coagulación, floculación y sedimentación. El ALMA BHU LHPS, un sedimentador lamelar de alto rendimiento, combina estas etapas del proceso en un sistema de reactor compacto. El sistema integra la dosificación química, la mezcla rápida, la coagulación, la floculación, la sedimentación lamelar y el espesamiento de lodos en una unidad de múltiples cámaras. De este modo se consigue un proceso de tratamiento eficaz y estable que permite obtener una alta calidad del agua de salida incluso cuando la calidad del agua bruta es variable.
El reactor LHPS resulta especialmente adecuado para aplicaciones en las que es necesario tratar grandes volúmenes de agua en una superficie reducida. Esto se aplica, entre otras cosas, al tratamiento de aguas superficiales procedentes de lagos y embalses, al tratamiento de aguas fluviales con niveles de turbidez muy variables, así como al pretratamiento de agua bruta en el proceso de potabilización.
Índice
Estructura y principio básico del reactor LHPS
El ALMA BHU LHPS está diseñado como un sistema de reactores de varias etapas. Las distintas zonas de proceso están conectadas entre sí, tanto desde el punto de vista hidráulico como tecnológico, de tal manera que los componentes del agua se desestabilizan gradualmente, se transforman en flóculos, se separan y se espesan en forma de lodos.
El reactor se compone básicamente de tres zonas de reacción sucesivas: el reactor de coagulación, el reactor de floculación y la zona de sedimentación, con un clarificador de láminas situado por encima y un espesador de lodos situado por debajo.
En el reactor de coagulación se dosifica el coagulante y el precipitante. Por lo general, para ello se utiliza cloruro de polialuminio, conocido como PAC. Inmediatamente después de la dosificación, comienza la desestabilización química de las partículas presentes en el agua. Muchas sustancias turbias naturales, minerales arcillosos, coloides orgánicos y partículas finamente dispersas poseen una carga eléctrica superficial. Esta carga impide que las partículas se adhieran entre sí, ya que se repelen electrostáticamente en el agua. La adición de PAC reduce o neutraliza estas cargas. Al mismo tiempo, se forman estructuras de hidróxido de aluminio con una gran superficie específica, en las que pueden adsorberse partículas, sustancias orgánicas y, en parte, también componentes disueltos.
A partir de las partículas que inicialmente se distribuían de forma estable en el agua se forman así los primeros microflóculos. Estos aún son pequeños y no sedimentan lo suficiente, pero constituyen la base para la floculación posterior. Es fundamental que el coagulante se distribuya de forma rápida y uniforme en el agua. Por ello, la dosificación de PAC en el reactor LHPS se lleva a cabo en la zona de un mezclador rápido de funcionamiento intensivo. El aporte de energía en esta zona es deliberadamente elevado, para que el coagulante entre en contacto con toda la corriente de agua bruta en un tiempo muy breve.
Tras la coagulación, el agua pasa al reactor de floculación. Allí, los microflóculos formados se agrupan, en condiciones hidráulicas controladas, para formar macroflóculos más grandes, más densos y que se sedimentan fácilmente. Para ello, se dosifica un agente floculante, normalmente un polímero. Este polímero une entre sí los microflóculos individuales y favorece la formación de estructuras de flóculos estables. A diferencia de lo que ocurre en la coagulación, en esta etapa del proceso no se desea un aporte elevado de energía. Unas fuerzas de cizallamiento demasiado intensas volverían a destruir los flóculos en formación. Por ello, el reactor de floculación funciona con una mezcla lenta y controlada.
La tercera zona principal es la zona de sedimentación. Aquí, los copos formados se separan por gravedad. Por encima de la zona de sedimentación hay módulos de láminas que aumentan considerablemente la superficie efectiva de sedimentación. El agua fluye hacia arriba a través de las láminas, mientras que los flóculos se deslizan hacia abajo por las superficies inclinadas y llegan a la zona de espesamiento de lodos. De este modo, se pueden alcanzar elevadas cargas hidráulicas con una construcción compacta.
Foto: Estructura básica del reactor ALMA BHU LHPS
Suministro de agua bruta y distribución uniforme
Al inicio del proceso, el agua bruta se conduce a las distintas líneas de tratamiento del reactor LHPS. Cada conducto de alimentación está equipado con un medidor de caudal y válvulas de regulación, de modo que la carga hidráulica de cada línea puede ajustarse de forma individual. Esta distribución uniforme es fundamental para lograr una precipitación y una floculación estables, ya que la dosificación de los productos químicos se realiza de forma proporcional al caudal de agua bruta.
Precisamente en el caso de las aguas superficiales y fluviales, la calidad del agua en bruto suele variar considerablemente. Tras episodios de lluvias intensas, la turbidez, la carga de sólidos y la carga orgánica pueden aumentar notablemente a corto plazo. También los factores estacionales, como el crecimiento de algas o la caída de hojas, alteran la composición del agua. Por ello, un control preciso del caudal es fundamental para garantizar que las etapas de dosificación posteriores se desarrollen de forma estable y reproducible.
En el tratamiento del agua potable, esta distribución controlada del agua bruta reviste especial importancia, ya que el pretratamiento influye de manera significativa en el rendimiento de las etapas de filtración posteriores, los filtros de carbón activo o los procesos de desinfección. Cuanto más uniformemente se eliminen las partículas y los componentes orgánicos en la etapa de precipitación y floculación, menor será la carga que soporten las etapas de tratamiento posteriores.
Coagulación y mezcla rápida en el reactor LHPS
En la primera etapa activa del tratamiento, el coagulante se inyecta en el reactor de coagulación. El punto de inyección se encuentra en la zona de las paletas del mezclador, lo que permite una distribución muy rápida del coagulante por todo el volumen del reactor. En el proceso descrito, se utiliza PAC líquido en una concentración de dosificación de aproximadamente el cinco por ciento.
El PAC se utiliza de forma muy extendida en el tratamiento del agua, ya que presenta una gran eficacia a la hora de desestabilizar las partículas coloidales y, al mismo tiempo, es relativamente fácil de controlar. En cuanto el PAC entra en contacto con el agua bruta, se forman productos de hidrólisis que contienen aluminio. Estos reaccionan con las partículas y los componentes disueltos presentes en el agua. De este modo, se reducen las cargas eléctricas superficiales, con lo que las partículas, que antes se encontraban en suspensión estable, pierden su repulsión mutua. Al mismo tiempo, se forman finos copos de hidróxido que actúan como superficies de adsorción.
En la práctica, esto significa que las partículas en suspensión muy pequeñas, los coloides orgánicos, las sustancias húmicas o los hidróxidos metálicos más finos no se «filtran» simplemente, sino que se transforman mediante procesos físico-químicos en una forma que posteriormente puede separarse mecánicamente. Así pues, la coagulación crea las condiciones necesarias para que los componentes no sedimentables se conviertan en flóculos sedimentables.
El aporte de energía en el reactor de coagulación es considerablemente mayor que en la etapa posterior de floculación. Esto es necesario porque las reacciones tienen lugar inmediatamente después de la dosificación y el coagulante debe distribuirse de manera uniforme en muy poco tiempo. Una mezcla insuficiente provocaría sobredosificaciones o subdosificaciones localizadas. En caso de subdosificación, los coloides permanecen estables; en caso de sobredosificación, los flóculos pueden volverse inestables o puede producirse un consumo innecesariamente elevado de productos químicos.
Por ello, la velocidad de agitación y el tiempo de permanencia se ajustan para favorecer la formación de microflóculos. El objetivo no es generar flóculos grandes ya en esta etapa, sino lograr una desestabilización lo más completa posible de los componentes del agua. Los microflóculos resultantes constituyen posteriormente la base para la formación propiamente dicha de flóculos en el reactor de floculación.
Foto: Esquema de la estructura del reactor de floculación
Pasaje al reactor de floculación y adición de lodos de contacto
Tras la coagulación, el agua fluye hacia el reactor de floculación a través de un tubo de conexión situado en la parte inferior. Ya en esta zona de transición tiene lugar una etapa clave del proceso: la adición de lodos recirculados.
Este lodo de retorno procede de la zona de sedimentación y espesamiento del reactor LHPS y contiene flóculos ya formados. Su recirculación aporta al proceso superficies sólidas activas y núcleos de cristalización. De este modo, las reacciones de precipitación y floculación no solo tienen lugar en el volumen de agua libre, sino que se producen preferentemente en las superficies de las partículas existentes. Esto aumenta la velocidad de reacción y mejora la estabilidad de los flóculos resultantes.
Desde el punto de vista físico-químico, el lodo de contacto actúa como un medio de reacción y adsorción. Las partículas finas, las sustancias orgánicas disueltas y las estructuras de hidróxido recién formadas pueden adherirse a los flóculos ya existentes. De este modo, aumenta la densidad de los flóculos en el reactor y la probabilidad de que se produzcan colisiones exitosas entre las partículas aumenta considerablemente. A partir de muchas unidades pequeñas que reaccionan lentamente se forma un sistema de flóculos más denso con mejores propiedades de sedimentación.
Otra ventaja es que las reacciones de precipitación tienen lugar específicamente en los flóculos en suspensión y no en las paredes, los elementos fijos o los agitadores. De este modo, se reducen los depósitos en el reactor y se aumenta la seguridad operativa. Precisamente cuando la calidad del agua bruta varía, como suele ocurrir en el tratamiento del agua de río, la recirculación de lodos en contacto contribuye de manera significativa a la estabilidad del proceso.
Dosificación de polímeros y formación de macroflocos estables
En el reactor de floculación se dosifica además un polímero aniónico. El polímero no sirve principalmente para la precipitación química, sino que favorece la formación mecánico-física de flóculos grandes, densos y sedimentables. El polímero une entre sí los microflóculos formados previamente. De este modo se crean puentes entre las partículas individuales y las estructuras de los flóculos, lo que hace que estos crezcan y ganen resistencia.
La dosificación del polímero se realiza de forma selectiva en el lado de entrada del agitador de turbina. Para que el polímero se incorpore al agua de forma rápida y uniforme, se distribuye a través de un anillo dosificador con varios orificios y se diluye antes de su adición. Esta dilución es importante, ya que las soluciones de polímero altamente concentradas podrían provocar sobredosificaciones locales o una estructura irregular de los flóculos. Una buena distribución garantiza que el polímero entre en contacto con el mayor número posible de microflóculos y que la formación de puentes se produzca de manera eficiente.
La dosificación de polímeros se calcula en función del caudal de agua bruta y se ajusta proporcionalmente. De este modo, la concentración de principio activo se mantiene constante en relación con el volumen de agua tratada. En caso de variaciones importantes en la calidad del agua bruta, se puede ajustar la concentración de dosificación. Esto es especialmente relevante en el caso de las aguas superficiales y fluviales, ya que la turbidez, la carga orgánica y la composición de las partículas pueden variar rápidamente.
Para la formación de flóculos no solo es decisiva la dosificación correcta de los productos químicos, sino también la distribución del flujo en el reactor. Los flóculos deben chocar entre sí con la frecuencia suficiente para que puedan crecer. Al mismo tiempo, las fuerzas de cizallamiento no deben ser demasiado elevadas, ya que, de lo contrario, los flóculos grandes volverían a romperse. Por ello, el reactor de floculación LHPS está diseñado de tal forma que el aporte de energía, el tiempo de residencia y las características del agitador estén coordinados entre sí.
Mezcla lenta y aporte gradual de energía
A diferencia de la mezcla rápida que se produce en el reactor de coagulación, el reactor de floculación funciona con un agitador de turbina de giro lento. La velocidad de giro es baja y puede ajustarse mediante un convertidor de frecuencia. El objetivo es lograr una mezcla homogénea, pero cuidadosa.
Este modo de funcionamiento es decisivo para la calidad de los flóculos. Mientras que en la coagulación se requiere un elevado aporte de energía para que se produzcan reacciones químicas rápidas, la floculación debe tener lugar en condiciones mucho más tranquilas. Los flóculos resultantes presentan una estructura porosa. Deben alcanzar un tamaño suficiente para poder sedimentarse bien, pero al mismo tiempo deben mantenerse lo suficientemente densos y estables como para no volver a romperse en la zona de sedimentación.
Para ello, el ALMA BHU LHPS utiliza un aporte de energía escalonado. Desde el reactor de coagulación, pasando por el reactor de floculación en bucle, hasta la zona de ascenso posterior, la intensidad de la mezcla disminuye gradualmente. Esta disminución favorece el proceso natural de crecimiento de los flóculos. En un primer momento se forman muchos microflóculos pequeños; a continuación, estos crecen hasta convertirse en flóculos más grandes bajo un movimiento controlado; y, en la última zona, la estructura de los flóculos puede estabilizarse aún más.
La zona de floculación está diseñada como un reactor de bucle agitado con circulación cerrada. La cámara de circulación consta de un tubo guía central, en el que está instalada la turbina, y una zona de floculación exterior. Ambas zonas están conectadas entre sí en la parte superior e inferior. De este modo, el agua circula de forma controlada por el reactor, lo que permite lograr un tiempo de contacto uniforme y una buena mezcla.
Este diseño hidráulico tiene una influencia importante en la cinética de floculación. La formación de flóculos no es un proceso puramente químico, sino que depende en gran medida del número de contactos efectivos entre las partículas. Un movimiento insuficiente provoca un número insuficiente de colisiones, mientras que un movimiento excesivo destruye los flóculos ya formados. El reactor ALMA BHU LHPS establece un equilibrio entre estos dos extremos.
El tiempo de permanencia, clave para una calidad estable de los procesos
El tiempo de permanencia en la zona de floculación y en la zona de flotación posterior es, en el sistema descrito, de entre 12 y 25 minutos aproximadamente. Este tiempo de permanencia es fundamental para la formación completa de los flóculos y, por lo tanto, para la calidad de la posterior separación de sólidos.
Durante este tiempo se producen varios procesos simultáneamente. Las partículas desestabilizadas se adhieren a los flóculos existentes, los puentes poliméricos estabilizan la estructura de los flóculos y la recirculación del lodo de contacto aumenta el número de superficies activas. De este modo se forman flóculos más grandes y densos con buenas propiedades de sedimentación.
Un tiempo de permanencia suficientemente largo es especialmente importante en el caso del agua fría. Las bajas temperaturas del agua aumentan su viscosidad y ralentizan muchos procesos de reacción y transporte. En la práctica, esto puede provocar que los copos crezcan más lentamente o que se formen de forma menos estable. Gracias al tiempo de permanencia adecuado y a la recirculación del lodo de contacto, el proceso se mantiene estable incluso a bajas temperaturas.
Esto es especialmente importante en el tratamiento de aguas superficiales, ya que los lagos y embalses presentan fluctuaciones de temperatura significativas a lo largo del año. En el tratamiento de aguas fluviales, además, pueden producirse cambios rápidos en la turbidez del agua en bruto. Por su parte, en el tratamiento de agua potable se requiere una estabilidad del proceso elevada y constante para aliviar de forma fiable las etapas posteriores de filtración y desinfección.
Sedimentación en el reactor LHPS
Tras la floculación, el agua llega a la cámara de sedimentación. Allí, los macroflóculos formados se separan del agua por gravedad. La calidad de esta separación depende directamente de la estructura de los flóculos obtenida previamente. Los flóculos grandes, densos y resistentes se hunden más rápido y dan lugar a menores índices de turbidez en el agua clara.
El reactor ALMA BHU LHPS utiliza un sistema de sedimentación asistida por láminas. En este proceso, la superficie de sedimentación se amplía considerablemente gracias a unos módulos de láminas inclinadas. El agua fluye hacia arriba a través de las láminas, mientras que los sólidos se deslizan hacia abajo por la superficie de las mismas. Este principio de contracorriente permite un alto rendimiento de separación en una superficie de base relativamente pequeña.
Los módulos de láminas en forma de panal descritos en el documento ofrecen unas propiedades hidráulicas favorables. En el interior de las láminas se crean condiciones de flujo estabilizadas que favorecen la sedimentación de flóculos finos. Al mismo tiempo, los módulos presentan una elevada estabilidad mecánica gracias a su estructura. Las láminas están inclinadas, de modo que los flóculos sedimentados se deslizan automáticamente hacia abajo y llegan a la zona de lodos.
Desde el punto de vista técnico-procesal, la sedimentación laminar actúa como una multiplicación de la superficie de sedimentación. En un tanque de sedimentación clásico, la superficie horizontal determina de manera decisiva la carga hidráulica posible. Gracias a las láminas inclinadas, esta superficie efectiva aumenta considerablemente. De este modo, el reactor puede construirse de forma más compacta sin que se vea reducida su capacidad de separación.
Para las instalaciones de tratamiento de aguas fluviales, esto supone una gran ventaja, ya que durante las crecidas pueden producirse elevadas cargas hidráulicas y altos niveles de turbidez. En el tratamiento de aguas superficiales, la tecnología de láminas permite un diseño que ahorra espacio, por ejemplo, cuando se dispone de superficies limitadas en las plantas de tratamiento de agua existentes. En el tratamiento de agua potable, contribuye a reducir considerablemente la carga de partículas antes de la filtración.
Foto: Separación de lodos con un separador de láminas en forma de panal en el reactor ALMA BHU LHPS
Evacuación de aguas limpias y protección de la calidad del desagüe
El agua tratada se recoge por encima de las láminas y se evacua a través de canales de agua limpia. La disposición de los canales de agua limpia está diseñada para permitir un flujo uniforme y evitar corrientes de cortocircuito hidráulico. Es fundamental que la carga sobre las láminas sea uniforme para que los flóculos no sean arrastrados por picos de caudal locales.
La calidad del proceso se supervisa durante el funcionamiento mediante parámetros centrales como la turbidez y el valor del pH. Ambos valores proporcionan información importante sobre el rendimiento del proceso. Un aumento de la turbidez en el agua clara puede indicar una coagulación incompleta, una formación de flóculos anómala, una sobrecarga hidráulica o fuerzas de cizallamiento excesivas. El valor del pH influye en la eficacia de los productos químicos de precipitación y en la solubilidad de los hidróxidos metálicos resultantes. Por ello, la monitorización del pH es un componente esencial del control del proceso.
En el tratamiento del agua potable, esta relación reviste una importancia especial. Una precipitación y floculación estables no solo reducen las partículas en suspensión, sino también las sustancias orgánicas naturales. De este modo, se alivia la carga de los filtros posteriores, puede reducirse la necesidad de desinfectantes y se minimiza la formación de subproductos de desinfección no deseados.
Espesamiento de lodos en el sistema integrado
Los copos sedimentados en la zona de sedimentación se acumulan en la parte inferior del reactor LHPS. Allí se encuentra una zona integrada de espesamiento de lodos. Un rascador transporta los lodos sedimentados a una tolva central de lodos. Unas palas de rascado y unas barras rastrilladoras adicionales favorecen el espesamiento, ya que remueven los lodos y, al mismo tiempo, facilitan la evacuación del agua hacia arriba.
El espesamiento integrado de lodos es una ventaja fundamental del sistema LHPS. En muchas instalaciones convencionales de precipitación y floculación se generan lodos relativamente fluidos, que deben tratarse primero en espesadores independientes antes de su deshidratación. El LHPS puede alcanzar altas concentraciones de lodos gracias a la combinación de sedimentación lamelar, retirada de lodos y recirculación. De este modo, los lodos extraídos suelen poder enviarse directamente a la deshidratación.
Esto reduce el espacio necesario, simplifica el tratamiento de los lodos y puede reducir los costes de explotación. Al mismo tiempo, la elevada concentración de lodos en el sistema mejora la reacción de floculación, ya que una parte de los lodos espesados se devuelve a la zona de floculación como lodos de contacto.
Lodos de retorno y lodos excedentes
Desde la tolva central de lodos, una parte de los lodos se devuelve como lodos de retorno al proceso de floculación anterior mediante bombas de tornillo excéntrico. La velocidad de giro de las bombas se ajusta automáticamente en función del caudal de agua bruta. De este modo, la relación entre el agua bruta, la dosificación de productos químicos y los lodos de contacto se mantiene estable incluso cuando la carga hidráulica varía.
El lodo sobrante se extrae por separado de la tolva de lodos. La extracción se realiza de forma discontinua, ya que, debido a su elevada consistencia, el lodo podría provocar velocidades de flujo demasiado bajas en las tuberías si se transportara de forma continua. El transporte intermitente garantiza que se eviten los depósitos y las obstrucciones. El sistema de control tiene en cuenta el caudal de agua bruta, la turbidez del agua bruta y la densidad de los lodos en la sedimentación.
Este modo de funcionamiento demuestra que el tratamiento de lodos no es un proceso secundario posterior, sino una parte integral del tratamiento del agua. La calidad de la floculación, el rendimiento de la sedimentación y la estabilidad del espesamiento de lodos se influyen mutuamente. El reactor ALMA BHU LHPS aprovecha esta interacción de forma específica, ya que no solo elimina los lodos, sino que los reutiliza parcialmente como medio reactivo del proceso.
Foto: Separador de lodos con espesamiento y rascador circular del reactor ALMA BHU LHPS
Control automatizado de procesos con ALMAControl
El tratamiento en el reactor LHPS de ALMA BHU se controla mediante el sistema ALMAControl. La automatización incluye, entre otras cosas, la dosificación de PAC y polímero en función del caudal de agua bruta, el ajuste del pH, la recirculación de lodos y la evacuación de lodos excedentes.
La dosificación de productos químicos proporcional al caudal es especialmente importante, ya que la calidad y el caudal del agua no son constantes en muchas aplicaciones. En el caso de las aguas superficiales, las precipitaciones, las floraciones de algas o los cambios estacionales pueden influir en la composición del agua bruta. En el caso del agua de río, suelen producirse fluctuaciones a corto plazo debidas a crecidas, aporte de sedimentos o influencias industriales y agrícolas. No obstante, en el tratamiento del agua potable, el proceso debe gestionarse de forma tan estable que las etapas posteriores puedan funcionar de manera fiable.
Además del caudal, la turbidez y el valor del pH son parámetros clave. El valor del pH influye en la solubilidad y la eficacia de los productos de precipitación. Si el valor del pH no se encuentra en el rango óptimo, la precipitación puede ser incompleta o la calidad de los flóculos puede disminuir. Mediante una dosificación específica de ácido o álcali, se puede ajustar el rango del proceso de tal manera que la coagulación, la floculación y la filtración posterior interactúen de forma óptima.
Aplicación en el tratamiento de aguas superficiales
En el tratamiento de las aguas superficiales procedentes de lagos, embalses o depósitos de almacenamiento, suele ser prioritario eliminar las partículas en suspensión, las algas, las sustancias húmicas y el fósforo. La presencia de estas sustancias varía considerablemente según la estación del año. Mientras que en primavera y verano pueden predominar los procesos biológicos, como el crecimiento de algas, el otoño y el invierno suelen traer consigo un mayor aporte de sustancias orgánicas y partículas minerales.
El reactor LHPS es adecuado para esta aplicación, ya que permite un control flexible tanto desde el punto de vista químico como hidráulico. La dosificación de PAC desestabiliza las partículas finamente dispersas y los coloides orgánicos. La floculación posterior transforma estas sustancias en flóculos sedimentables. La sedimentación lamelar elimina los sólidos de forma fiable, mientras que el espesamiento de lodos integrado concentra los lodos generados.
La recirculación de lodos en contacto resulta especialmente ventajosa. Las aguas superficiales suelen contener sustancias que reaccionan de forma lenta o incompleta. La recirculación de las superficies activas de los flóculos mejora la cinética de reacción. Las sustancias orgánicas pueden permanecer más tiempo en contacto con los flóculos y, por lo tanto, adsorberse mejor. Esto no solo mejora la calidad del agua clara, sino que también alivia la carga de las etapas de filtración posteriores.
Aplicación en el tratamiento de aguas fluviales
El agua de río plantea requisitos especialmente exigentes en materia de ingeniería de procesos, ya que tanto su calidad como su caudal pueden variar muy rápidamente. En caso de crecidas, la turbidez y la carga de sólidos suelen aumentar considerablemente en poco tiempo. Al mismo tiempo, pueden aparecer cargas orgánicas, algas, microcontaminantes y aportes agrícolas.
Por ello, un sistema de tratamiento de agua de río debe ser resistente a las fluctuaciones hidráulicas y de composición. El reactor ALMA BHU LHPS lo consigue mediante la combinación de una mezcla rápida e intensa, una floculación controlada, la recirculación de lodos en contacto y la clarificación laminar. La dosificación proporcional al caudal garantiza que la cantidad de productos químicos y el caudal de agua bruta se mantengan equilibrados. La recirculación de lodos aumenta la densidad de los flóculos en el sistema y mejora la separación, incluso cuando la composición del agua bruta varía.
La sedimentación laminar resulta especialmente adecuada para el agua de río, ya que permite tratar grandes cantidades de materia en suspensión en una superficie reducida. Al mismo tiempo, el espesamiento integrado garantiza que incluso grandes cantidades de lodos se eliminen de forma eficiente del proceso. Esto supone una ventaja operativa fundamental, sobre todo en caso de lluvias torrenciales o crecidas.
Aplicación en el tratamiento del agua potable
En el tratamiento del agua potable, la precipitación y la floculación suelen constituir una etapa fundamental del pretratamiento. El objetivo es reducir las partículas en suspensión, las sustancias orgánicas naturales, las algas, el hierro, el manganeso, el fósforo y las impurezas ligadas a partículas hasta tal punto que las etapas posteriores del proceso puedan funcionar de forma segura y rentable.
El reactor LHPS contribuye a esta tarea mediante una eliminación estable y controlada de la fracción de partículas y coloides. La coagulación reduce la estabilidad de los componentes más finos del agua; la floculación forma a partir de ellos macroflóculos que pueden separarse; y la sedimentación lamelar los elimina de la corriente de agua. El resultado es un agua notablemente más clara y con menor carga de partículas.
Esto tiene repercusiones directas en la seguridad operativa de una planta de tratamiento de agua. Se pueden alargar los tiempos de funcionamiento de los filtros, reducir los intervalos de retrolavado y disminuir la carga sobre las etapas de carbón activo o de membranas. Al mismo tiempo, la eliminación de sustancias orgánicas naturales puede contribuir a reducir la necesidad de desinfectantes y el riesgo de formación de subproductos de desinfección.
Además, la supervisión del proceso es fundamental para el tratamiento del agua potable. Las mediciones en tiempo real de la turbidez y el pH permiten evaluar de forma continua la calidad del agua tratada. En combinación con el sistema de control automatizado, el reactor LHPS puede adaptarse a las condiciones variables del agua bruta sin que se vea afectada la estabilidad del tratamiento.
Ventajas del sistema ALMA BHU LHPS
El sistema ALMA BHU LHPS combina las etapas fundamentales del tratamiento físico-químico del agua en un sistema compacto. En comparación con las instalaciones convencionales, ofrece varias ventajas desde el punto de vista de la ingeniería de procesos.
La mezcla rápida e intensa garantiza que el precipitante se distribuya de forma óptima inmediatamente después de la dosificación. La zona de floculación posterior, con su aporte energético escalonado y su tiempo de residencia definido, ofrece condiciones favorables para la formación de flóculos estables. La recirculación de lodos en contacto aumenta la velocidad de reacción, mejora la adsorción y da lugar a flóculos más densos y que se sedimentan mejor.
La sedimentación en láminas permite un alto rendimiento de separación en una superficie reducida. Al mismo tiempo, el espesamiento integrado del lodo garantiza que el lodo resultante se extraiga en forma concentrada y pueda recuperarse parcialmente como medio de proceso. El control automático mediante ALMAControl integra estas etapas del proceso en un sistema global estable.
Por ello, el LHPS resulta especialmente adecuado para aplicaciones en las que se exigen altos niveles de calidad en el proceso, seguridad operativa y eficiencia de superficie. Esto se aplica tanto al tratamiento de aguas municipales e industriales como al pretratamiento de aguas superficiales, aguas fluviales y agua en bruto para la obtención de agua potable.
Conclusión
La precipitación y la floculación son procesos fundamentales del tratamiento moderno del agua. Permiten eliminar sustancias que, debido a su reducido tamaño, su estabilidad eléctrica o su estado disuelto, no se sedimentarían ni se filtrarían directamente. Mediante la dosificación controlada de agentes precipitantes y floculantes, estas sustancias se desestabilizan, se agrupan en flóculos y, posteriormente, se separan mecánicamente.
El sistema ALMA BHU LHPS aplica este principio en un sistema de reactor compacto y de alto rendimiento. La coagulación, la floculación, la recirculación de lodos en contacto, la sedimentación lamelar y el espesamiento de lodos se integran entre sí desde el punto de vista técnico-procesal. De este modo se consigue un proceso estable que funciona de forma fiable incluso cuando la calidad del agua bruta varía.
Foto: ALMA BHU LHPS en una fábrica de papel, utilizado como sistema de tratamiento de aguas fluviales
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