CORRECCIÓN QUÍMICA DEL AGUA

BOLILLA VIII – CORRECCIÓN QUÍMICA DEL AGUA

Ablandamiento

Actualmente se denomina dureza a la presencia de compuestos de calcio y de magnesio que se encuentran en solución en el agua potable. Otros iones divalentes, como hierro ferroso y manganeso, pueden contribuir a la dureza, pero en menor medida. Estos iones suelen estar asociados a aniones, siendo los más comunes el carbonato y el sulfato, aunque en algunas aguas naturales pueden existir cloruros y nitratos de calcio y magnesio.

• Dureza de carbonato o carbonatada: dureza de carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio.
• Dureza no carbonatada: dureza de sulfatos, cloruros o nitratos de calcio y magnesio.

Cuando se hace hervir agua los bicarbonatos precipitan como carbonatos, sobre todos los de calcio, por eso se llama dureza temporaria. Las otras sales de calcio y magnesio permanecen inalterables al hervir el agua por eso se llama dureza permanente. [pic 1]

La alcalinidad y la dureza se expresan en CaCO3.

Los problemas derivados son la tendencia a la precipitación de carbonato de calcio (CaCO3), formando incrustaciones en los sistemas de distribución, especialmente a alta temperatura. Aguas que contienen pequeñas concentraciones de dureza pueden ser corrosivas para el equipamiento utilizado, dependiendo de su alcalinidad, pH y OD.

Los niveles aceptables son extremadamente variables según la comunidad.

Los estándares de calidad de agua para consumo de OMS recomiendan como máximo deseable y permisible 100 y 500 mg/l de CaCO3 respectivamente. Otros estándares de AWWA y EPA.

Clasificación según la dureza

Procesos de ablandamiento

Permite la reducción del consumo de detergentes, el control de la formación de incrustaciones, la prevención de la corrosión y otros factores que contribuyen a la obtención de un agua de mejor calidad.

El diseño de un sistema de ablandamiento debe basarse en

• Caudal
• Calidad del agua que ingresa
• Requisitos de calidad del agua que egresa del sistema
• Capacidad de intercambio de la resina y sus características hidráulicas (I.I.)
• Período entre dos regeneraciones consecutivas (I.I.)
• Tipo de operación: manual o automática
• Número de unidades a instalar

Precipitación: consiste en el agregado de cal (hidróxido de calcio) o cal-soda (carbonato de sodio) en frío que permite reducir de 100 a 70-80 mg/l por precipitación de compuestos insolubles de calcio y magnesio.

Cal-soda: [pic 2]

Hidróxido de sodio: [pic 3]

En general, suele emplearse una solución de NaOH (al 50%) por las ventajas que ofrece en cuanto a la manipulación y alimentación. La ventaja respecto al carbonato de sodio son función de los costos operativos de transporte y de la composición del agua cruda. El NaOH desempeña un doble papel: precipita tanto la dureza carbonatada como la no carbonatada.

De la precipitación de los compuestos prácticamente insolubles CaCO3 y Mg(OH)2 separables en la práctica por sedimentación resulta la reducción de la dureza. La dureza finalmente obtenida por el tratamiento completo se rige por la solubilidad de esos dos compuestos bajo las condiciones de operación.

Una planta de ablandamiento por precipitación incluye los siguientes procesos:

1. Dosificación de productos químicos
2. Dispersión
3. Mezcla
4. Sedimentación
5. Filtración
6. Recarbonatación
7. Cloración

Ventajas

• Permite una eficiente clarificación en caso de aguas duras de origen superficial
• Cuando se usa exceso de cal, la alcalinidad cáustica tiene acción desinfectante
• Cuando el agua a tratar tiene una elevada dureza de carbonatos, juntamente con el ablandamiento, tiene lugar una disminución de los sólidos disueltos
• En ciertas condiciones tiene lugar también la remoción de hierro y manganeso

Desventajas

• Disposición del barro formado
• Control permanente de la planta para ajuste de dosis
• Costo de productos químicos

Intercambio de iones: consiste en intercambiar los cationes calcio y magnesio por el catión sodio de un intercambiador adecuado; para ello se hace pasar el agua a ablandar por un manto del material intercambiador formado por pequeños granos. Los materiales usados para los intercambiadores de origen mineral se llaman zeolitas. Después de pasar cierta cantidad de agua se agota la capacidad de intercambio del material y se hace necesario su regeneración, la cual se hace poniéndolo en contacto con una solución concentrada de sales de sodio.

Todavía no se ha aclarado completamente el mecanismo exacto que gobierna la reacción. El contacto adecuado es, sin duda, el requisito más importante.

La capacidad de remoción de dureza de los intercambiadores puede expresarse en kg de dureza removida entre regeneraciones por m3 de material. Hay zeolitas naturales (6 a 12 kg/m3), zeolitas minerales sintética (20 a 27 kg/m3) y resinas (15 a 70 kg/m3). Pasaron de 3,3 a 1,3 kg de sal por kg de dureza removida.

El consumo unitario de sal por unidad de peso de dureza removida es un elemento fundamental para la estimación de los costos de explotación.

Los equipos de ablandamiento pueden funcionar por flujo a presión o por gravedad.

Cálculo de unidades: [pic 4]

En las calidades de agua utilizables para abastecimiento, el ablandamiento por intercambio de cationes puede anular su dureza, por eso en estos casos se ablanda solamente una parte del caudal total y luego se lo mezcla con parte no tratada.

Componentes:

• Carcasas
• Sistema de desague inferior
• Grava
• Lecho de intercambio iónico
• Entrada de agua y colector de agua de lavado
• Sistema de alimentación de salmuera
• Controles de lavado y contadores

Ventajas:

• Operación y control simples
• Se puede remover también hierro y manganeso
• Ocupan menos espacio

Desventajas:

• El agua debe ser límpida: requiere tratamiento previo de coagulación y filtración
• No se disminuye el contenido salino
• El agua tratada es más agresiva
• Existe peligro de contaminación por la sal empleada

Procesos combinados: se efectúan dos etapas

• Precipitación con cal que reduce la dureza de carbonatos, se sedimenta, recarbonata y filtra
• Intercambio iónico con el caudal total o parcial

Se aplica en aguas superficiales que requieran ablandamiento 0 para su uso.

...