IMPORTANCIA DE LOS COAGULANTES, FLOCULANTES Y AGENTES DESHIDRATANTES DE LODOS EN UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

GREGOR KIRALY QUINTERO BAUTISTA- 1930176

DOCENTE: PEDRO SAL RIVERA CARVAJAL

UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIATECNOLOGIA QUIMICA19/05/2015Tabla de contenidoIMPORTANCIA DE LOS COAGULANTES, FLOCULANTES Y AGENTES DESHIDRATANTES DE LODOS EN UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS31.OBJETIVOS.32.MARCO TERICO.32.1.Coagulacin.42.1.1.Proceso de coagulacin.52.2.Floculacin.52.2.1.Proceso de floculacin62.3.Ayudantes de coagulacin.62.4.Agentes deshidratantes de lodos.72.4.1.Tipos de lodos.72.4.2.Tratamiento de lodos.82.5.Tipos de coagulantes.92.5.1.Los coagulantes Sintticos.102.5.2.Coagulantes naturales de origen vegetal112.5.3.Coagulantes especficos para la eliminacin del flor112.6.Tipos y clases de floculantes.122.6.1.Tipos de floculacin.122.6.2.Productos floculantes.132.6.3.Floculantes aninicos132.6.4.Floculantes catinicos142.7.Mecanismo y reacciones qumicas de la coagulacin y floculacin.142.8.Factores que afectan la coagulacin.162.8.1.Influencia del pH.162.8.2.Influencia de la Turbiedad172.8.3.Influencia de las Sales Disueltas172.8.4.Influencia de la Temperatura del Agua182.8.5.Influencia de la Dosis del Coagulante182.8.6.Influencia de Mezcla182.8.7.Sistema de Aplicacin del Coagulante19BIBLIOGRAFIA19

IMPORTANCIA DE LOS COAGULANTES, FLOCULANTES Y AGENTES DESHIDRATANTES DE LODOS EN UNA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS

1. OBJETIVOS.

- Conocer la importancia de los coagulantes, floculantes y agentes deshidratantes a la hora de realizar el proceso de coagulacin y floculacin; uno de los pasos para la potabilizacin del agua.- Conocer las clases y caractersticas de coagulantes y floculantes para un uso adecuado de los mismos.- Teniendo en cuenta las caractersticas del agua y de las sustancias empleadas en el proceso de coagulacin y floculacin, utilizar la dosificacin adecuada para dicho proceso. - Conocer qumicamente el comportamiento de los coagulantes, floculantes y agentes deshidratantes en el proceso de coagulacin y floculacin.

2. MARCO TERICO.

El agua es un bien escaso. La contaminacin de los recursos hdricos superficiales es un problema cada vez ms grave, debido a que stos se usan como destino final de residuos domsticos e industriales. Es esencial para la vida, vital para una sociedad avanzada e imprescindible para el desarrollo econmico e industrial, el agua posee ya en la conciencia social actual el reconocimiento que se merece. Este reconocimiento y la preocupacin por el Medio Natural se han traducido en los ltimos aos en un esfuerzo colectivo para proteger y racionalizar la utilizacin de este recurso.

En cuanto a la potabilizacin para el consumo de sta, encontramos ciertos procesos que son importantes a la hora de tratarlos, para evitar la suciedad con la que se presenta el agua, a la hora de obtenerla, sea cual sea la fuente principal, ya sea de ros, pozos, entre otras cosas.

La turbiedad y el color del agua son principalmente causados por partculas muy pequeas, llamadas partculas coloidales. Estas partculas permanecen en suspensin en el agua por tiempo prolongado y pueden atravesar un medio filtrante muy fino. Por otro lado aunque su concentracin es muy estable, no presentan la tendencia de aproximarse unas a otras.

Para eliminar estas partculas se recurre a los procesos de coagulacin y floculacin, la coagulacin tiene por objeto desestabilizar las partculas en suspensin es decir facilitar su aglomeracin. En la prctica este procedimiento es caracterizado por la inyeccin y dispersin rpida de productos qumicos. La floculacin tiene por objetivo favorecer con la ayuda de la mezcla lenta el contacto entre las partculas desestabilizadas. Estas partculas se aglutinan para formar un floc que pueda ser fcilmente eliminado por los procedimientos de decantacin y filtracin

Los procesos que mencionamos anteriormente reciben el nombre de Coagulacin y Floculacin, que son dos procesos cruciales dentro de la etapa de clarificacin del agua. Ambos procesos se pueden resumir como una etapa en la cual las partculas se aglutinan en pequeas masas llamadas flculos o flocs, cuyo peso especfico difiere notablemente al del agua y pueden precipitar o flotar. Ver figura 1 para ver el proceso como tal.

Figura 1. Proceso de coagulacin-floculacin.

2.1. Coagulacin.

La coagulacin es un proceso fisicoqumico tendiente a formar partculas ms grandes y de mayor peso por unidad de volumen (mayor densidad o peso especfico). La coagulacin consiste en la dosificacin de compuestos qumicos que provocan la formacin de polmeros que atrapan o encapsulan las partculas coloidales (partculas de muy pequeo tamao), que por s mismas nunca lograran separarse del lquido que las contiene, es decir; la formacin de partculas de mayor tamao y peso especfico, a partir de material coloidal por un proceso de coagulacin.

Otros agentes que tambin se emplean para coagular y que se les llama auxiliares de la coagulacin son: la cal o hidrxido de calcio y el carbonato de sodio. Estos compuestos favorecen la coagulacin al ajustar el valor del pH a un valor ptimo para la formacin del polmero que atrapa las partculas o para incrementar la alcalinidad del agua y favorecer la aparicin del coagulo.

2.1.1. Proceso de coagulacin.

La coagulacin implica reacciones de transferencia de masa. El proceso consta de varias etapas: 1. La desestabilizacin de las partculas, lo que permite; 2. La interaccin contaminante-coagulante y 3. Favorece la agrupacin de partculas (o floculacin), como se ve en la figura 1.

Figura 1. Reacciones de transferencia de masa en el proceso de coagulacin.

2.2. Floculacin.

La floculacin es un fenmeno de carcter fsico y qumico, que provoca la formacin de conglomerados de folculos o partculas a partir de los cogulos formados en el proceso de coagulacin. Los floculantes consisten de polmeros sintticos de muy alto peso molecular, que tienen una estructura morfolgica muy especial, que causa que los cogulos formados se adhieran a los ramales de estas molculas gigantes, por mecanismos de fuerzas de adhesin fsicas, as como por fuerzas de atraccin electrosttica y de otro tipo (fuerzas de London, de Van Der Waals, etc.).

El producto floculante propicia la formacin de puentes qumicos entre dos o ms partculas de modo que se forma una estructura tridimensional aleatoria, esponjosa y porosa. Dicha estructura, mediante el crecimiento de partculas coaguladas, terminar por formar un floc lo suficientemente grande y pesado (o ligero) como para lograr sedimentar (o flotar).

Los productos utilizados son macromolculas de cadena larga que pueden poseer cargas elctricas o grupo ionizables. Segn la carga elctrica del grupo activo se clasifican en Polielectrolitos no inicos, sobre todo poliacrilamidas. Tambin son conocidos como floculantes no inicos. Previa a la aplicacin de dichos productos realizar su preparacin mediante dilucin con agua en agitacin. Las disoluciones suelen prepararse en concentraciones de 1 a 3 g/l en el caso de los productos slidos y de 2 a 6 g/l para los floculantes lquidos o en emulsin.

2.2.1. Proceso de floculacin

La floculacin es la etapa que se da a continuacin de la coagulacin y se produce por la adsorcin de los polmeros sobre la superficie de las partculas de modo que le confieren mayor tamao y peso y favorece su decantacin. La floculacin tiene relacin con los fenmenos de transporte dentro del medio para que las partculas hagan contacto. El producto floculante propicia la formacin de puentes qumicos entre dos o ms partculas coaguladas, de modo que se forma una estructura tridimensional aleatoria, esponjosa y porosa. Dicha estructura, mediante el crecimiento de partculas coaguladas, terminar por formar un flculo lo suficientemente grande y pesado (o ligero) como para lograr que sedimente (o flote). Ver figura 2

Figura 2. Proceso de coagulacin.

2.3. Ayudantes de coagulacin.

Los ayudantes de coagulacin son sustancias que producen poco o ningn floc al ser usadas solas, pero que mejoran los resultados obtenidos con simples coagulantes. En general, son sustancias qumicas agregadas para optimizar la coagulacin, formar un floc ms fuerte y ms sedimentable, superar cadas de temperatura que retardan la coagulacin, reducir la cantidad de coagulante requerido y disminuir la cantidad de lodo producido.

Los compuestos qumicos que ms se usan son los polmeros. Los polmeros sintticos son solubles, de alto peso molecular, orgnicos, con mltiples cargas a lo largo de una cadena molecular de tomos de carbono. Otras ayudas de coagulacin son la slice activa, algunos agentes adsorbentes y sustancias oxidantes.

2.4. Agentes deshidratantes de lodos.

Por otro lado, encontramos los agentes deshidratantes que tiene gran importancia a la hora de la potabilizacin del agua, ya que la deshidratacin de lodos es la llave del proceso del tratamiento de lodo y disposicin debido a que el lodo generalmente se solidifica por la reduccin de su contenido de agua dando como resultado que su disposicin sea ms fcil.

Los agentes polmeros deshidratadores son superiores al cloruro frrico e hidrxido de calcio debido a que las dosis de los polmeros es muy baja y alrededor del 1% ms contra el slido seco que tiene la desventaja de que raramente aumenta el contenido de slidos.

2.4.1. Tipos de lodos.

2.4.1.1. Lodo Crudo

Lodo crudo, es aquel que no ha sido tratado ni estabilizado, que puede extraerse de plantas de tratamiento de aguas residuales. Tiene a producir la acidificacion de la digestion y produce olor.

2.4.1.2. Lodo primario

El lodo primario es producido durante los procesos de tratamiento primario de las aguas residuales. Esto ocurre despus de las pantallas y desarenado y cosiste en productos no disueltos de las aguas residuales. El lodo en el fondo de tanque primario de sedimentacion se llama tambien lodo primario. La composicin del lodo depende de las caractersticas del area de recogida de las aguas. El lodo primario contiene generalmente una gran cantidad de material orgnica, vegetales, frutas, papel, etc. La consistencia se caracteriza por ser un fluido denso con un porcentaje en agua que varia entre 93 % y 97 %.

2.4.1.3. Lodo activo

La eliminacin de materia orgnica disuelta y los nutrientes de las aguas residuales tiene lugar durante el tratamiento biolgico del agua. Normalmente se caracteriza por la interaccin de distintos tipos de bacterias y microorganismos, que requieren oxigeno para vivir, crecer y multiplicarse y consumen materia orgnica. El lodo resultantes llama lodo activo. Normalmente este lodo esta en forma de floculos que contienen biomasa viva y muerta adems de partes minerales y orgnicas adsorbida y almacenada.El comportamiento de sedimentacin de los floculos de los lodos activos es de gran importancia para el funcionamiento de la planta de tratamiento biolgico. Los floculos deben ser removidos, para separa la biomasa del agua limpia, y el volumen requerido de lodo activo puede ser bombeado de nuevo en el tanque de aireacin.

2.4.1.4. Lodo activo de retorno

El lodo activo de retorno que proviene del tanque de aireacin biolgica al clarificador final. Los floculos de lodo activo sedimentan al fondo y pueden separarse del agua limpia residual. La mayora del lodo que se lleva de nuevo a tanque de aireacin e llama lodo activo de retorno.

2.4.1.5. Exceso de lodo, lodo secundario

Para alcanzar una vida del lodo constante, la biomasa en exceso debe de eliminarse de la planta biolgica de tratamiento. El lodo en exceso contiene partculas no hidrolizables y biomasa resultado del metabolismo celular

2.4.2. Tratamiento de lodos.

2.4.2.1. Estabilizacin de lodos.

Estabilizacin aerbica se puede realizar simultneamente en plantas delodos activosdonde los lodos, tanto primarios como secundarios, son continuamente aireados durante largos periodos de tiempo. En la digestin aerbica los microorganismos estn en fase respiratoria donde los materiales contenidos en las clulas son oxidados, teniendo como resultado una reduccin de la materia orgnica degradada biolgicamente. De esta manera, la estabilizacin aerbica del exceso de lodo (incluyendo lodos primarios) genera un consumo de energa. Adicionalmente, esta fase necesita un volumen extra en el reactor.

La digestin de lodo se lleva a cabo por los organismos anaerbicos en ausencia de oxigeno libre. Los organismos anaerbicos y facultativos rompen la estructura molecular compleja de estos slidos liberando las "uniones" del agua y danto lugar a oxgeno y nutrientes para el crecimiento. Los procesos de estabilizacin anaerbica trabajan a temperaturas normales (< 40C) o dentro de un rango de bacteria termfilas, donde se puede alcanzar 50-65C, debido a la generacin del calor de los procesos bioqumicas. La estabilizacin qumica de los lodos es la oxidacin hmeda y estabilizacin termal bajo altas condiciones de temperatura y presin, son aplicadas con menor frecuencia.

2.4.2.2. Espesamiento.

Mediante el espesamiento de los lodos se consigue una reduccin del volumen de aproximadamente un 30 80 % antes de cualquier otro tratamiento. En plantas de tratamiento de menor tamao, con alimentacin regular de lodo, el espesamiento tiene lugar generalmente directamente en el tanque de almacenamiento de los lodos. El lodo es comprimido en la base del tanque mediante gravedad, mientras en la parte superior se produce una capa de agua que se extrae y recircula nuevamente.

En las plantas de tratamiento de mayor tamao, existen tanques especiales de espesamiento de lodos. Estos tanques estn equipados con rodillos de rotacin vertical, que crea micro canales en el lodo para un mejor escurrido. La importancia de las mquinas de espesamiento tiene lugar en aquellos lodos no estabilizados, que pueden pudrirse durante el almacenamiento.

2.4.2.3. Deshidratacin.

Una mayor reduccin de los lodos es necesaria antes del espesamiento de los mismos. El lquido de los lodos tiene que drenarse consiguiendo un lodo seco y poroso. La deshidratacin puede producirse de manera natural (mediante camas secas, secado solar), durante un largo periodo de tiempo. Ms rpidamente, aunque en ms pequeas cantidades (y tambin ms costoso) son las mquinas de proceso como las prensas (filtros de prensa) ycentrifugacin.

Para una buena deshidratacin, el tamao y firmeza de los aglomerados del lodo son un factor importante, de manera que el lodo permanezca poroso durante la compresin. Se suele utilizar floculantes para alcanzar mayores niveles de materia seca en las mquinas de deshidratacin y deben ser especialmente coordinados con el lodo.

La opcin del proceso ms apropiado de deshidratacin es importante la consideracin las condiciones limitantes como: cantidad, estructura del lodo, disposicin, regulaciones, disponibilidad, personal, etc. i

2.4.2.4. Secado de lodos.

Mediante el secado de los lodos se consigue reducir el peso de los lodos. El secado se crea mediante la evaporacin del agua que existe en los lodos.

El secado de los lodos es producido generalmente mediante procedimientos basados en contacto, convencin o radiacin. No es necesario el suministro de grandes cantidades de aire porque el calor suministrado por contacto entre el producto que se descarga y las paredes calientes es suficiente. Solo se requiere una cantidad de flujo de gas mnima para la evacuacin del vapor. Esto tiene como ventaja que el gasto de aire de salida es bajo.

Secado por convencin se consigue mediante el tratamiento de los lodos con aire caliente. El aire ambiental se calienta mediante un calentador o intercambiador de calor-vapor y este aire entra en contacto con el lodo en un tambor o cinturn de secado.

El secado por radiacin significa que el calor se suministra mediante radiacin del lodo. Por ejemplo radiacin solar o calentamiento mediante elementos infrarrojo.

Para elegir el mtodo ms adecuado hay que tener en cuenta las siguientes condiciones:

Adherencia segura. Compatibilidad medio ambiental. Flexibilidad del mtodo de secado en relacin con las cantidades variables de lodo.

Debido al alto nivel de inversin y los costes operacionales de las plantas de secado, este proceso solo se aplica en el caso de grandes plantas de tratamiento de aguas residuales.

2.5. Tipos de coagulantes.

Los coagulantes han evolucionado a lo largo de las pocas. Como coagulantes se usan sales inorgnicas minerales de los cationes polivalentes. Los ms efectivos son los trivalentes, sobre todo el Fe (III) y el Al (III). Las partculas finas o coloides en aguas naturales se encuentran generalmente cargadas negativamente y en las aguas residuales sucede frecuentemente lo mismo. Este es el motivo por el que se utilizan sales trivalentes de hierro o aluminio, ya que confieren cargas elctricas al agua y rompen el equilibrio electrosttico. Sin embargo estos coagulantes debido a la hidrlisis que sufren en el agua modifican las caractersticas fsico-qumicas de la misma, ya que se trata de sustancias muy cidas, que por lo tanto modifican el pH e incorporan sales incrementando la conductividad. Por eso la correccin de pH se realiza en el mismo depsito de reaccin que el proceso de coagulacin, establecindose de esta manera las correcciones necesarias.

Existen algunos tipos de coagulantes, tales como:

- Coagulantes sintticos: Los coagulantes sintticos u orgnicos presentan como principal ventaja el que pueden sustituir total o parcialmente a los coagulantes clsicos de origen mineral (inorgnicos), tales como polidacmacs, poliaminas, etc.

- Coagulantes Especficos

- Decolorantes: Para algunos casos en los que la decoloracin del efluente es un requisito para el vertido. Pueden funcionar solos o en combinacin con otros productos habituales en los tratamientos de aguas, ya sean coagulantes minerales o sintticos, o floculantes de alto peso molecular.

- Mezclas especiales: combinan en la justa proporcin las propiedades de diversos coagulantes.

- Coagulantes Vegetales: estn formulados en base a productos naturales orgnicos. Debido a su formulacin exenta de sales, presentando numerosas ventajas y ningn inconveniente.

Los principales coagulantes utilizados para desestabilizar las partculas y producir el floc son:

Sulfato de Aluminio. Aluminato de Sodio. Cloruro de Aluminio. Cloruro Frrico. Sulfato Frrico. Sulfato Ferroso. Polielectrolitos (Como ayudantes de floculacin).

2.5.1. Los coagulantes Sintticos.

Se basan en la incorporacin de componentes orgnicos a su formulacin, presentando numerosas ventajas y ningn inconveniente.

Gran efectividad en su dosificacin, debido a formar especies polimricas estables, no se hidroliza y de alta densidad catinico pudiendo trabajar con rangos de pH ms amplios que con un coagulante inorgnico clsico no afectndole ni la alcalinidad ni la Temperatura.Alta velocidad de coagulacin. INSTANTANEA, por lo que no es preciso una predilucion.Menor volumen de fangos producidos, debido a que se reduce la dosificacin enormemente, quedando el fango ms comprimido y compacto.

Mayor tamao de microflculo producido que a veces es suficiente para decantar en funcin de las variables de la instalacin, caudal a tratar y naturaleza de los slidos a decantar.

Los coagulantes sintticos de la serie SINTEC son productos que se han desarrollado como floculantes primarias para el tratamiento de aguas Residuales, son productos exentos de Sulfatos, y diseados fundamentalmente para procesos de separacin fsico qumico por decantacin en las industrias que se detallan en la siguiente tabla. Son productos que se utilizan en aguas con altos contenidos en slidos y elevadas turbideces.

Los coagulantes sintticos de la serie ECOMIX son productos que se han desarrollado como floculantes primarias para el tratamiento de aguas residuales, son productos exentos de cloruros, y diseados para procesos de separacin fsico qumico por decantacin o flotacin en las industrias que se detallan en la siguiente tabla.Los coagulantes sinteticos de la serie ECOTEC son productos que se han desarrollado exclusivamente para aplicaciones concretas.

2.5.2. Coagulantes naturales de origen vegetal

Los coagulantes naturales de origen vegetal estn formulados en base a productos naturales orgnicos. Debido a su formulacin exenta de sales, presentando numerosas ventajas y ningn inconveniente.

Los coagulantes naturales de la serie ECOTAN BIO son productos que se han desarrollado como coagulantes primarios para el tratamiento de aguas Residuales. Para ms informacin, visitar: Coagulantes naturales de origen vegetal

2.5.3. Coagulantes especficos para la eliminacin del flor

El flor no existe en la naturaleza en su forma elemental porque su estado, la molcula diatmica presenta una elevada reactividad y se encuentra casi siempre en su forma combinada. Debido a que el flor es el elemento ms electronegativo, es muy reactivo y forma compuestos con prcticamente todos los dems elementos, llegando a formar incluso compuestos con los gases nobles, como el xenn y radn. En la corteza terrestre se encuantra en una concentracin entre 0,06 y 0,07 % en peso, siendo el decimotercer elemento en la escala de abundancia.

Los compuestos inorgnicos que contienen flor son numerossimos. Sin embargo, industrial slo tres familias de productos representan posibles materias primas explotables econmicamente a escala industrial: criolita natural (fluoruro de aluminio y sodio), fluorita o espato flor (Fluoruro de calcio) y fluorapatita (fluroro fosfato de calcio). La elevada presencia de compuestos fluorados en muchos minerales y en sus lixiviados origina que las aguas naturales 0,2 mg/L de iones fluoruro, a excepcin del agua de lluvia. Cabe destacar que el agua del mar tiene concentracin entre 1 y 1,4 mg/L.

Las principales industrias generadoras de fluoruros en sus efluentes son aquellas que lo utilizan en sus procesos, por citar algunos ejemplos industrias de qumica fina, productos para aires acondicionados, procesado de metales, refinerias de petrleo, gasificadores de carbono en centrales trmicas de ciclo combinado, electrnica de semiconductores, productos para anestesia, como propelentes, fbricas de bateras de alto rendimiento (bateras de in litio),fabricacin de esmaltes, fritas cermicas y vidrios, entre otras.

Su extrema reactividad, antes mencionada, hace que la depuracin de estos ines fluoruro en los efluentes sea sumamente complicada. Una de las principales tcnicas para la depuracin en efluentes gaseosos es hacerlos reaccionar con compuestos de calcio, generalmente hidroxido, obtenindose fluoruro de calcio que se recoge en mangas filtrantes. Esta tcnica es similar a la utilizada para la depuracin de efluentes lquidos que contienen fluoruros. Sin embargo, plantea una serie de inconvenientes, como el bajo rendimiento en eliminacin total de los fluoruros y la generacin de unos lodos voluminosos y muy esponjosos, muy difciles de compactar.

Para solucionar este inconveniente, SERVYECO ha desarrollado un nuevo producto totalmente innovador, el ECOFLUOR, capaz de eliminar los fluoruros presentes en las aguas residuales, alcanzando niveles de eficiencia superiores al 95%. Adems, presenta la ventaja de producir unos lodos muy compactos, tratables mediante decantacin y posterior filtracin, consiguiendo as reducir considerablemente su volumen.

Los coagulantes sintticos de la serie ECOFLUOR son productos totalmente innovadores, siendo capaces de eliminar los fluoruros presentes en los efluentes lquidos industriales, alcanzando niveles de eficiencia superiores al 95%. Presenta adems la ventaja de producir unos lodos muy compactos, pudindolos tratar mediante decantacin y posterior filtracin, consiguiendo as reducir considerablemente su volumen.

2.6. Tipos y clases de floculantes.

2.6.1. Tipos de floculacin.

2.6.1.1. Floculacin Pericintica.

Este producido por el movimiento natural de las molculas del agua y esta inducida por la energa trmica, este movimiento es conocido como el movimiento browniano.2.6.1.2. Floculacin Ortocintica.

Se basa en las colisiones de las partculas debido al movimiento del agua, el que es inducido por una energa exterior a la masa de agua y que puede ser de origen mecnico o hidrulico. Despus que el agua es coagulada es necesario que se produzca la aglomeracin de los microflculos; para que esto suceda se produce primero la floculacin pericintica luego se produce la floculacin ortocintica.

Existen varias clases de floculantes, tales como:

- Los floculantes aninicos slidos son productos desarrollados para la eliminacin de materia en suspensin en sectores industriales tales como qumico, textil, ridos pinturas curticion, cermica, etc. Estos productos estn especialmente indicados para la clarificacin de aguas donde el proceso de separacin se realice por decantacin.- Los floculantes aninicos lquidos son productos en emulsin desarrollados para la eliminacin de materia en suspensin en sectores industriales tales como qumico, textil, ridos pinturas curticion, cermica, Estos productos estn especialmente indicados para la clarificacin de aguas donde el proceso de separacin se realice por decantacin.- Los floculantes catinicos slidos son productos en desarrollados para la deshidratacin de fangos. Para centrifugas los floculantes de peso molecular muy alta proporcionan un alto rendimiento de desgote.- Los floculantes catinicos lquidos reticulados son productos en desarrollados para la deshidratacin de fangos exclusivamente en centrifugas .Su reticulacin permite formar un floc muy resistente capaz de aguantar centrifugas de alta velocidad.

2.6.2. Productos floculantes.

Los productos utilizados son macromolculas de cadena larga que pueden poseer cargas elctricas o grupo ionizables. Segn la carga elctrica del grupo activo se clasifican en:

Polielectrolitos no inicos, sobre todo poliacrilamidas. Tambin son conocidos como floculantes no inicos

Polielectrolitos aninicos, de elevados pesos moleculares, y que presentan grupos que permiten la adsorcin y grupos ionizados negativamente que provocan la extensin del polmero. Los ms habituales son poliacrilamidas parcialmente hidrolizadas por la sosa. Tambin son conocidos como floculantes aninicos.

Polielectrolitos catinicos, con grupos cargados positivamente. Tambin conocidos como floculantes catinicosLa manera de presentarlos es en estado lquido (emulsiones) o slido.

Previa a la aplicacin de dichos productos realizar su preparacin mediante dilucin con agua en agitacin. Las disoluciones suelen prepararse en concentraciones de 1 a 3 g/l en el caso de los productos slidos y de 2 a 6 g/l para los floculantes lquidos o en emulsin.

2.6.3. Floculantes aninicos

Los floculantes aninicos slidos de la gama ECOPOL son productos desarrollados para la eliminacin de materia en suspensin en sectores industriales tales como qumico, textil, ridos pinturas curticion, cermica, etc... Estos productos estn especialmente indicados para la clarificacin de aguas donde el proceso de separacin se realice por decantacin. Se disponen productos de distintas cargas inicas y distintos pesos moleculares en funcin de las caractersticas del agua a depurar.

Los floculantes aninicos lquidos de la gama ECOFUX son productos en emulsin desarrollados para la eliminacin de materia en suspensin en sectores industriales tales como qumico, textil, ridos pinturas curticion, cermica, Estos productos estn specialmente indicados para la clarificacin de aguas donde el proceso de separacin se realice por decantacin. Se disponen productos de distintas cargas inicas y distintos pesos moleculares en funcin de las caractersticas del agua a depurar.

2.6.4. Floculantes catinicos

Los floculantes catinicos slidos de la gama ECOPOL son productos en desarrollados para la deshidratacin de fangos. Para centrifugas los floculantes de peso molecular muy alta proporcionan un alto rendimiento de desgote. Para Filtros prensa los floculantes de peso molecular bajo evitan la colmatacin de las telas formando un floc de menor tamao pero igualmente resistente, facilitando el prensado del lodo.

Los floculantes catinicos de peso molecular alto estn indicados para tratamiento donde la separacin debe realizarse por flotacin, ya sea por cavitacin o por difusin.

Los floculantes catinicos lquidos reticulados de la gama ECOFUX son productos en desarrollados para la deshidratacin de fangos exclusivamente en centrifugas .Su reticulacin permite formar un floc muy resistente capaz de aguantar centrifugas de alta velociadad.

2.7. Mecanismo y reacciones qumicas de la coagulacin y floculacin.

En la formacin de cogulos y flculos necesarios para separar la mayora de los slidos suspendidos del lquido sobrenadante, ocurren una serie de reacciones qumicas al agregar el coagulante que favorecen la formacin de partculas de mayor tamao que las partculas coloidales suspendidas. Cuando ocurre la reaccin de polimerizacin de los agentes coagulantes, estos atrapan las partculas coloidales y las integran a su estructura del coagulo formado.

Algunas de las reacciones que ocurren con el coagulante son las siguientes.Con el sulfato de aluminio:

Al2 (SO4)3+ 6HCO3-2Al (OH)3+ 6CO2+ 3SO4-2 (1)

Con el sulfato ferroso el agua reacciona en una secuencia de procesos como los descritos en las siguientes reacciones:

FeSO4 + 2HCO3- Fe (HCO3)2 + SO4-2 (2)Fe (HCO3)2 + 2Ca (OH)2 Fe (OH)2 + 2CaCO3+2H2O (3)Fe (OH)2+ H2O Fe (OH)3+ H+ (4)

El hidrxido de aluminio y el hidrxido de fierro formados en las reacciones 1 y 4 anteriores, forman precipitados gelatinosos que contienen un gran nmero de partculas coloidales suspendidas que quedan atrapados en su red de polimerizacin.

En estas reacciones se hace evidente que la alcalinidad del agua en forma de carbonatos y bicarbonatos as como el pH, son decisivos para que se favorezcan las reacciones de hidrlisis del fierro y el aluminio.

Las condiciones ms adecuadas para que ocurran las reacciones de polimerizacin no son predecibles ya que la composicin de las aguas que se mide con parmetros tales como; alcalinidad, pH, etc. es muy variable para diferentes tipos de agua, por lo que las mejores condiciones para una muestra de agua especifica pueden ser muy diferentes para otra muestra de agua de diferente composicin.

La floculacin que atrapa los cogulos formados y forma partculas de mayor tamao y peso, tambin depende de caractersticas del agua as como de la carga de las partculas. Si estas se encuentran cargadas positivamente o negativamente deber agregarse un floculante que neutralice las cargas. Si los cogulos no tienen carga se deben emplear floculantes no inicos.

Para saber la combinacin y la dosis de coagulante y floculante que debe emplearse para tener mejores resultados en la separacin de slidos suspendidos debern efectuarse una serie de pruebas empricas cambiando dosis y reactivo y observando sus resultados. A estas pruebas se les llama pruebas de jarras las cuales se realizan en laboratorio, tal y como se describe en el apndice del texto.

Los resultados de los experimentos se extrapolan a la planta operativa y con ellos se establecen las condiciones de operacin de la planta de tratamiento.

Por otro lado, La alcalinidad.- Es un mtodo de anlisis, con el que se determina el contenido de bicarbonatos (HCO3 - ); carbonatos (CO3 -2 ) e hidrxidos de un agua natural o tratada. La alcalinidad tiene relacin con el pH del agua. Ver figura 3.

Figura 3. Principales reacciones de sulfato de aluminio con la alcalinidad el agua.

2.8. Factores que afectan la coagulacin.

Es necesario tener en cuenta los siguientes factores con la finalidad de optimizar el proceso de coagulacin: pH. Turbiedad. Sales disueltas. Temperatura del agua. Tipo de coagulante utilizado. Condiciones de Mezcla. Sistemas de aplicacin de los coagulantes. Tipos de mezcla y el color.

La interrelacin entre cada uno de ellos permiten predecir cules son las cantidades de los coagulantes a adicionar al agua.

2.8.1. Influencia del pH.

El pH es una medida de la actividad del ion hidrgeno en una solucin, y es igual a: pH = -log{H+}

El pH es la variable ms importante a tener en cuenta al momento de la coagulacin, para cada agua existe un rango de pH ptimo para la cual la coagulacin tiene lugar rpidamente, ello depende de la naturaleza de los iones y de la alcalinidad del agua. El rango de pH es funcin del tipo de coagulante a ser utilizado y de la naturaleza del agua a tratar; si la coagulacin se realiza fuera del rango de pH ptimo entonces se debe aumentar la cantidad del coagulante; por lo tanto la dosis requerida es alta.

2.8.2. Influencia de la Turbiedad

Turbiedad.- Es una forma indirecta de medir la concentracin de las partculas suspendidas en un lquido; mide el efecto de la dispersin que estas partculas presentan al paso de la luz; y es funcin del nmero, tamao y forma de partculas.

La turbiedad del agua superficial es gran parte debido a partculas de lodos de slice de dimetros que varan entre 0.2 a 5 um. La coagulacin de estas partculas es muy fcil de realizar cuando el pH se mantiene dentro del rango ptimo. La variacin de la concentracin de las partculas permite hacer las siguientes predicciones:

Para cada turbiedad existe una cantidad de coagulante, con el que se obtiene la turbiedad residual ms baja, que corresponde a la dosis ptima.

Cuando la turbiedad aumenta se debe adicionar la cantidad de coagulante no es mucho debido a que la probabilidad de colisin entre las partculas es muy elevada; por lo que la coagulacin se realiza con facilidad; por el contrario cuando la turbiedad es baja la coagulacin se realiza muy difcilmente, y la cantidad del coagulante es igual o mayor que si la turbiedad fuese alta.

Cuando la turbiedad es muy alta, conviene realizar una presedimentacin natural o forzada, en este caso con el empleo de un polmero aninico. (En la Planta de la Atarjea, se realiza este ltimo, en poca de alta turbiedad).

Es siempre ms fcil coagular las aguas de baja turbiedad y aquellas contaminadas por desages domsticos industriales, porque requieren mayor cantidad de coagulante que los no contaminados.

2.8.3. Influencia de las Sales Disueltas

Las sales contenidas dentro del agua ejercen las influencias siguientes sobre la coagulacin y floculacin:

Modificacin del rango de pH ptimo. Modificacin del tiempo requerido para la floculacin. Modificacin de la cantidad de coagulantes requeridos. Modificacin de la cantidad residual del coagulante dentro del efluente

2.8.4. Influencia de la Temperatura del Agua

La variacin de 1C en la temperatura del agua conduce a la formacin de corrientes de densidad (variacin de la densidad del agua) de diferentes grados que afectan a la energa cintica de las partculas en suspensin, por lo que la coagulacin se hace ms lenta; temperaturas muy elevadas desfavorecen igualmente a la coagulacin.

Una disminucin de la temperatura del agua en una unidad de decantacin conlleva a un aumento de su viscosidad; esto explica las dificultades de la sedimentacin de un floc.

2.8.5. Influencia de la Dosis del Coagulante

La cantidad del coagulante a utilizar tiene influencia directa en la eficiencia de la coagulacin, as:

Poca cantidad del coagulante, no neutraliza totalmente la carga de la partcula, la formacin de los microflculos es muy escaso, por lo tanto la turbiedad residual es elevada

Alta cantidad de coagulante produce la inversin de la carga de la partcula, conduce a la formacin de gran cantidad de microflculos con tamaos muy pequeos cuyas velocidades de sedimentacin muy bajas, por lo tanto la turbiedad residual es igualmente elevada.

La seleccin del coagulante y la cantidad ptima de aplicacin; se determina mediante los ensayos de pruebas de jarra.

La seleccin del coagulante y la dosis juegan un rol muy importante sobre la buena o mala calidad del agua clarificada, y el buen o mal funcionamiento de los decantadores.

2.8.6. Influencia de Mezcla

El grado de agitacin que se da a la masa de agua durante la adicin del coagulante, determina si la coagulacin es completa; turbulencias desiguales hacen que cierta porcin de agua tenga mayor concentracin de coagulantes y la otra parte tenga poco o casi nada; la agitacin debe ser uniforme e intensa en toda la masa de agua, para asegurar que la mezcla entre el agua y el coagulante haya sido bien hecho y que se haya producido la reaccin qumica de neutralizacin de cargas correspondiente.

En el transcurso de la coagulacin y floculacin, se procede a la mezcla de productos qumicos en dos etapas. En la primera etapa, la mezcla es enrgica y de corta duracin (60 seg., mx.) llamado mezcla rpida; esta mezcla tiene por objeto dispersar la totalidad del coagulante dentro del volumen del agua a tratar, y en la segunda etapa la mezcla es lenta y tiene por objeto desarrollar los microflculos.

La mezcla rpida se efecta para la inyeccin de productos qumicos dentro de la zona de fuerte turbulencia, una inadecuada mezcla rpida conlleva a un incremento de productos qumicos.

2.8.7. Sistema de Aplicacin del Coagulante

Se considera que una reaccin adecuada del coagulante con el agua se produce cuando:

La dosis del coagulante que se adicione al agua es en forma constante y uniforme en la unidad de mezcla rpida, tal que el coagulante sea completamente dispersado y mezclado con el agua.

El sistema de dosificacin debe proporcionar un caudal constante y fcilmente regulable.

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