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COAGULACIÓN/ FLOCULACIÓN

La Coagulación/Floculación es el procedimiento químico y físico por el cual las partículas que son demasiado pequeñas para separarse por sedimentación simple se desestabilizan y se aglomeran para acelerar su asentamiento. Un porcentaje significativo de partículas en suspensión en el agua es tan pequeño que su sedimentación hasta el fondo del tanque tomaría días o semanas. Estas partículas coloidales nunca se asentarían por sedimentación simple.

OBJETIVOS DE LA FLOCULACIÓN/ COAGULACIÓN

De acuerdo a dos tipos:

1) Aguas residuales:

Reducción de sólidos en suspensión y materia orgánica (DQO y DBO) como alternativa al tratamiento biológico.

Laminado o estabilización de cargas contaminantes para controlar la entrada a los tratamientos biológicos.

Reducción de contaminantes industriales no biodegradables (sobre todo metales pesados).

Eliminación de fósforo.

Espesamiento de lodos.

2) Aguas potables:

Eliminación de color, olor, turbidez, etc., de aguas de ríos y embalses.

Eliminación de dureza para aguas potables o aguas de calderas.

La coagulación es un proceso químico que se utiliza para desestabilizar partículas coloidales. El mecanismo exacto no se conoce bien, pero el concepto general consiste en agregar un producto químico (cuagulante) que aporta iones con carga positiva al agua que contiene coloides con carga negativa. (Tabla 1.1) Las reacciones que se producen reducen la tendencia de los coloides a repelerse entre sí. Se requiere un mezclado rápido de alrededor de 30 segundos para dispersar el coagulante.

Tabla 1.1: Tipos de coagulantes comúnmente utilizados en el campo

(Mihelcic, 2012)

TIPO DE COAGULANTE EJEMPLOS

Coagulantes metálicos Inorgánicos Sulfato de aluminio (también referido como alumbre, 〖Al〗_2 〖〖(SO〗_4)〗_3; Aluminato de sodio (〖Na〗_2 〖Al〗_2 O_4 ); cloruro de Aluminio (〖AlCl〗_3); Sulfato Ferroso 〖(Fe〗_2 (〖SO〗_4 )_3) y cloruro Ferroso (〖FeCl〗_3 ).

Sales metálicas prehidrolizadas

Hechas de alumbre y sales de hierro e Hidróxido bajo condiciones controladas; incluye cloruro de poli aluminio (PACL), Sulfato de poli aluminio (PAS) y cloruro de Poli hierro.

Polímeros orgánicos

Polímeros catiónicos, polímeros aniónicos y polímeros no iónicos (para polímeros sintéticos, peso molecular es el rango de 〖10〗^4-〖10〗^7 gr/mol.

Materiales naturales basados en plantas

Opuntia Spp. y Moringa Oleifera (utilizada en muchas partes del mundo, especialmente en el mundo en desarrollo).

En seguida, se lleva a cabo un mezclado suave de la suspensión, llamado floculación, a fin de favorecer el contacto entre partículas. Se consigue por mezclado mecánico mediante el uso de paletas que giran lentamente dentro del tanque de coagulación/ floculación, o por mezclado hidráulico, el cual se produce cuando el flujo se dirige por encima y alrededor de los deflectores del tanque. El tiempo de retención en el tanque de coagulación/ floculación varía por lo común entre 20 y 40 minutos en tanques de 3 a 4m de profundidad. Por medio del proceso químico y físico combinado de coagulación/ floculación, las partículas coloidales que no se asientan por sedimentación simple se aglomeran para formar sólidos más grandes llamados flóculos. Éstos tienen aspectos de grumos esponjosos de forma irregular y son capaces de atrapar las partículas pequeñas no coaguladas al asentarse en el fondo. El sulfato de aluminio (alumbre) es el coagulante más común, pero se pueden utilizar también polímeros orgánicos, solos o en combinación con el alumbre, para mejorar la floculación.

La suspensión de flóculos se transfiere con cuidado de los tanques de coagulación/floculación a tanques de sedimentación, o directamente a filtros donde se separan los flóculos.

La química de la coagulación es compleja, pero el proceso se puede ilustrar por medio de ecuaciones simplificadas. Los cationes con carga positiva que se necesitan para coagular los coloides con carga negativa pueden ser aportados por sales metálicas, de las cuales las sales de aluminio y hierro son las más comunes.

Se considera que el proceso de coagulación con alumbre para filtros, 〖Al〗_2 〖〖(SO〗_4)〗_3 14 H2O (el coagulante normal para tratamiento de Agua), se verifica en las tres etapas siguientes:

1. El alumbre se ioniza en el agua y produce iones 〖Al〗^(+3) y 〖〖SO〗_4〗^(-2). Algunos de los iones, Al 〖(OH)〗_3 neutralizan la carga negativa de los coloides, pero

2. La mayor parte de los Iones 〖Al〗^(+3) se combinan con iones 〖OH〗^- (del agua) para formar Al 〖(OH)〗_3 coloidal el cual adsorbe iones positivos de la solución:

〖Al〗_2 〖〖(SO〗_4)〗_3

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