Coagulante para el tratamiento de aguas residuales: cómo elegir + reglas de uso

Existen numerosos métodos de depuración de aguas residuales. Al instalar redes de alcantarillado autónomas, además de los filtros habituales capaces de retener sustancias nocivas y purificar el agua, se utiliza cada vez más el método de depuración por sedimentación: la coagulación.

Explicaremos el principio de funcionamiento del coagulante para la depuración del agua. En el artículo propuesto se describen detalladamente todas las variedades utilizadas en la práctica. Usted aprenderá qué considerar al elegir el producto y cómo usarlo correctamente.

Principio de funcionamiento de los coagulantes

La coagulación es un método de depuración del agua mediante la aglomeración de sustancias contaminantes dispersas para su posterior eliminación por métodos mecánicos, como la filtración. La unión de las partículas contaminantes se produce mediante la introducción de reactivos coagulantes, que crean las condiciones para la eliminación más sencilla de los contaminantes aglomerados del agua tratada.

El término «coagulatio» del latín significa «espesamiento» o «coagulación». Los propios coagulantes son sustancias capaces de crear, mediante reacciones químicas, compuestos insolubles o poco solubles, que son más fáciles de eliminar del agua que los componentes dispersos.

El principio de funcionamiento de las sustancias se basa en que su forma molecular tiene una carga positiva, mientras que la mayoría de las contaminaciones tienen carga negativa. La presencia de dos cargas negativas en la estructura de los átomos de las partículas sucias no les permite unirse entre sí. Por esta razón, el agua sucia siempre adquiere turbidez.

En el momento de añadir una pequeña porción de coagulante al líquido, la sustancia comienza a atraer hacia sí las suspensiones presentes en él. Como resultado: al aumentar la intensidad de la luz dispersada, el líquido se vuelve más turbio por un breve período de tiempo. Ya que una sola molécula de coagulante puede atraer fácilmente varias moléculas de suciedad.

Los coagulantes provocan la formación de enlaces estables entre las pequeñas partículas de contaminantes y los microbios presentes en el agua.

Las moléculas de suciedad atraídas comienzan a reaccionar con el coagulante, como resultado de lo cual se unen en grandes compuestos químicos complejos. Las sustancias poco solubles y altamente porosas se depositan gradualmente en el fondo en forma de un sedimento blanco.

La tarea del propietario consiste únicamente en retirar el sedimento a tiempo, utilizando cualquier tipo de filtración disponible.

Las moléculas que se atraen entre sí forman partículas grandes que, debido a su mayor peso, se sedimentan y luego se eliminan mediante filtración.

La eficacia de la acción del preparado se puede juzgar por la formación en el fondo de un sedimento en forma de formaciones escamosas blancas: flóculos. Debido a esto, el término «floculación» se utiliza a menudo como sinónimo del concepto «coagulación».

Los copos formados, cuyo tamaño puede alcanzar de 0,5 a 3,0 mm, tienen una gran superficie con una alta sorción de las sustancias sedimentadas.

Además de la purificación de aguas residuales, los coagulantes se utilizan en el tratamiento del agua en piscinas, en la preparación de agua técnica y potable en regiones con recursos hídricos limitados. Le recomendamos conocer las posibilidades de las composiciones químicas coagulantes, cuyas características se describen en nuestro sitio web.

Uso de reactivos: pros y contras

La eficiencia del equipo moderno para neutralizar impurezas en aguas residuales no puede alcanzar su nivel máximo sin el uso de reactivos.

Los coagulantes modernos permiten aumentar significativamente la intensidad y calidad del proceso de tratamiento de aguas residuales. El alto costo de los reactivos se compensa con una serie de ventajas que poseen.

Entre las ventajas indiscutibles del uso de coagulantes sintéticos cabe destacar:

• eficacia;
• coste accesible;
• alta calidad de tratamiento;
• universalidad de aplicación.

Las aguas residuales representan un sistema agresivo estable. Y la coagulación ayuda a destruirlo, formando partículas grandes para luego eliminarlas mediante filtración.

El uso de reactivos da buenos resultados en la eliminación de partículas suspendidas y coloidales de los efluentes.

En esencia, las partículas de la fase coagulante formada por la acción de los coagulantes son simultáneamente el centro de formación de copos y el agente de lastre.

Pero el método de sedimentación con el uso de reactivos no está exento de deficiencias. Entre estas cabe mencionar:

• la necesidad de un estricto cumplimiento de la dosificación;
• la generación de un gran volumen de residuos secundarios que requieren filtración adicional;
• la dificultad de ajustar el proceso por medios propios.

A escala industrial, los procesos de coagulación se utilizan en todas partes y están estandarizados. Para configurar el sistema en el hogar, será necesario adquirir equipos especiales, cuyo costo es bastante alto.

La mayoría de los propietarios resuelven este problema mediante el uso de coagulantes domésticos individuales, que se venden en envases de pequeño volumen.

Las sustancias activas simplemente se añaden al líquido y luego se filtra el sedimento que se ha depositado en el fondo; pero este proceso es bastante laborioso y, por lo tanto, requiere mucho tiempo.

En algunos casos, la coagulación puede realizarse directamente en el sistema de filtración mecánica. Para ello, se introduce el reactivo en un tramo de la tubería con el líquido a tratar antes del punto de alimentación al filtro. Y en este caso, al sistema de filtración ya llegan partículas extrañas, «transformadas» en flóculos.

Tipos principales de coagulantes

Existen muchas variedades de coagulantes. No enumeraremos sus fórmulas en detalle en el artículo. Solo consideraremos dos grupos principales, que según la materia prima se dividen en orgánicos e inorgánicos.

Una categoría de coagulantes puede eliminar el hierro del agua y extraer las sales de aluminio; otra, aumentar o disminuir el pH; algunos reactivos tienen un efecto integral.

Hoy en día, muchas empresas nacionales y extranjeras se dedican a la producción de coagulantes. Los reactivos de nueva generación que producen se diferencian de los coagulantes que se fabricaban en la Unión Soviética por sus características técnicas mejoradas.

Sustancias orgánicas naturales

Son reactivos creados especialmente que, al acelerar la aglomeración de partículas agresivamente inestables presentes en el agua, facilitan los procesos relacionados con su separación y sedimentación. La materia orgánica ayuda a estimular la unión de los contaminantes en suspensiones y emulsiones densas que facilitan su eliminación del agua.

Las sustancias de alto peso molecular combaten bien el cloro y eliminan eficazmente los aromas desagradables en el líquido, por ejemplo: el olor a sulfuro de hidrógeno que suele estar presente en el líquido ferruginoso.

Al interactuar con las moléculas de contaminantes, los coagulantes orgánicos reducen significativamente su tamaño. Al finalizar la reacción, precipitan en forma de una pequeña cantidad de sedimento.

Gracias a la minimización del volumen de sedimento acumulado en el fondo del recipiente, es mucho más fácil y rápido filtrarlo. Además, la cantidad reducida de sedimento no afecta en absoluto la calidad de la purificación.

Debido a la limitación de la base de materias primas, los reactivos naturales no han encontrado una amplia aplicación en la depuración de aguas residuales a escala industrial. Sin embargo, para fines domésticos se utilizan con frecuencia.

Compuestos coagulantes sintéticos

Estos tipos de reactivos se crean a partir de elementos minerales y sintéticos. Los polímeros contribuyen a la formación de una alta carga catiónica, estimulando así la rápida aparición de flóculos. Interactúan excelentemente con el agua, ejerciendo un efecto integral: suavizando su estructura, además de eliminar impurezas gruesas y sales.

Las sales de metales polivalentes, creadas a base de hierro o aluminio, han tenido la mayor difusión. El hierro se utiliza para la purificación gruesa.

Los floculantes – coagulantes secundarios que convierten suspensiones y emulsiones en copos, se utilizan junto con coagulantes primarios. Este tándem es capaz de depurar tanto pequeñas porciones de residuos domésticos como grandes volúmenes generados por empresas industriales.

Entre los compuestos de hierro, los más populares son:

• cloruro férrico – cristales higroscópicos con brillo metálico oscuro, eliminan excelentemente las partículas grandes de contaminantes y eliminan fácilmente el olor a sulfuro de hidrógeno;
• sulfato de hierro – producto cristalino higroscópico que se disuelve bien en agua y es eficaz en la depuración de aguas residuales de alcantarillado.

Debido a su baja viscosidad y baja masa molecular, estos reactivos se disuelven perfectamente en cualquier tipo de líquido tratado.

De los coagulantes a base de aluminio, los más extendidos son:

• oxicloruro de aluminio (OXA) – se utiliza para tratar agua con alto contenido de sustancias orgánicas naturales;
• hidroxiclorosulfato de aluminio (HCSA) – maneja excelentemente los depósitos naturales de aguas residuales;
• sulfato de aluminio – producto técnico sin refinar en forma de trozos gris verdosos se utiliza para la depuración de agua potable.

En años anteriores, los polímeros se usaban solo como aditivos para coagulantes inorgánicos, utilizándolos como estimulantes que aceleran la formación de copos. Hoy en día, estos reactivos se utilizan cada vez más como principales, reemplazando a los inorgánicos.

Si comparamos las sustancias orgánicas y sintéticas, las primeras ganan porque actúan mucho más rápido. Además, pueden funcionar en casi cualquier medio alcalino y no reaccionan con el cloro.

Para adsorber sales disueltas en agua, iones de metales pesados y otras suspensiones, se necesita una dosis de reactivo orgánico varias veces menor que la de su análogo sintético (+)

Los compuestos orgánicos activos también ganan en que no alteran el pH del agua. Esto permite utilizarlos para depurar agua donde hay colonias de plancton, algas y microorganismos grandes.

Recomendaciones para la selección de productos

La selección del coagulante para la depuración de aguas residuales debe hacerse con mucha atención. Aunque la sustancia no supone un peligro para la salud humana, tiene una especialización bastante específica en su acción.

Al elegir un coagulante para la depuración de aguas residuales, se pueden utilizar manuales de referencia, pero antes de adquirir el material consumible, es recomendable consultar con profesionales especializados en el sector del tratamiento de agua.

Para evitar decepciones en caso de baja eficacia del coagulante, recomendamos realizar previamente un análisis del agua. Los estudios de laboratorio darán una idea de la composición y ayudarán a determinar el tipo de tratamiento más adecuado.

Conociendo la composición del agua contaminada, será mucho más fácil seleccionar la opción óptima de coagulante que ayudará a resolver rápidamente el problema.

Los coagulantes son sustancias bastante específicas. En algunos casos pueden rechazar elementos en el agua, en otros, por el contrario, potenciar su acción. Por ejemplo, la aplicación del principio activo creado a base de sulfato de aluminio y hierro puede tener un triple efecto: purificar el contenido, así como eliminar el hierro y ablandarlo significativamente.

Al usar cualquier tipo de coagulante, lo principal es seguir la dosis recomendada por el fabricante. Una porción demasiado pequeña del principio activo provocará una reacción, pero no se desarrollará con la intensidad necesaria para una purificación adecuada. El sedimento precipitará lentamente y el líquido no se limpiará de impurezas dañinas.

Además, al alterar la dosis, los copos comienzan a sedimentarse de manera desigual. Debido a esto, se forman muchos microcopos en el agua que, debido a su pequeño tamaño, no son capturados por los filtros.

Los reactivos activos en el mercado se presentan en forma de gránulos, fracciones y trozos, así como pequeñas láminas informes.

Para simplificar la tarea de calcular el volumen necesario del principio activo, los fabricantes comercializan coagulantes en envases equipados con dosificadores, sin olvidar incluir un manual detallado de instrucciones de uso.

Condiciones para el desarrollo del proceso

La máxima eficacia de la purificación de aguas residuales se logra mediante un enfoque integral para resolver el problema. Por lo tanto, al construir instalaciones de tratamiento autónomas, la coagulación se aplica en combinación con la purificación mecánica y biológica.

Para ello, se construyen estructuras compuestas por sedimentadores verticales separados por tabiques. Gracias a esto, los efluentes pasan por una purificación de múltiples etapas. Primero se sedimentan, luego se purifican mediante el procesamiento bacteriano, después ingresan a una cámara donde entran en el proceso de coagulación y, en la etapa final, se filtran.

El coagulante puede estar colocado en un contenedor de plástico separado, suspendido en la taza del inodoro, de modo que con cada descarga las partículas del reactivo ingresan al sistema junto con los efluentes.

Es mejor dejar a los profesionales la instalación del equipo especializado, el cálculo de la dosis aproximada de materiales consumibles y el control inicial en todas las etapas del proceso de purificación de efluentes.

El esquema de coagulación incluye tres etapas principales:

1. Adición de coagulante al líquido contaminado.
2. Creación de condiciones para la máxima interacción del reactivo activo con las impurezas.
3. Sedimentación seguida de filtración de las partículas sedimentadas.

La condición necesaria para que ocurra la coagulación es la igualdad de partículas con carga opuesta. Por lo tanto, para lograr el resultado deseado, obteniendo la mayor reducción de la turbidez de las aguas residuales, es tan importante mantener la concentración del reactivo utilizado.

Al usar coagulantes para el tratamiento de aguas residuales, debe tenerse en cuenta que estas sustancias solo funcionan a temperatura positiva.

El rango de trabajo de los reactivos varía entre 10 y 40 °C, y en caso de que la temperatura supere este valor, la reacción comienza a ser mucho más lenta.

Por lo tanto, es muy importante garantizar la estabilidad del calentamiento del agua tratada.

Para acelerar el proceso de coagulación, se pueden agregar al agua sustancias capaces de formar sistemas de dispersión coloidal: floculantes. Para este fin, se utilizan con mayor frecuencia: almidón, poliacrilamida, silicato activado. Se adsorberán en los flóculos del coagulante, convirtiéndolos en agregados más resistentes y grandes.

El floculante se introduce en la zona del medio de contacto de 1 a 3 minutos después de la adición del coagulante. En ese momento, los procesos de formación de microflóculos y la posterior sorción de las sustancias precipitantes se completan.

La cantidad de lodo que se deposita en los tanques de contacto depende del tipo de reactivo utilizado y del grado de tratamiento previo de las aguas residuales a tratar.

En promedio, después del tratamiento mecánico, el volumen de lodo por persona por día es de aproximadamente 0,08 litros, después de pasar por los biofiltros, 0,05 litros, y después del tratamiento en un tanque de aireación, 0,03 litros. Solo es necesario eliminarlo a tiempo a medida que se llena el tanque.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Principio de acción del coagulante:

Video presentación de productos coagulantes domésticos:

Aplicando el método de coagulación, tendrá una excelente oportunidad de lograr un alto resultado con una pequeña inversión. Abordando correctamente la selección del reactivo y creando las condiciones necesarias para su uso, no será difícil limpiar las aguas residuales de múltiples impurezas y contaminantes a la vez.

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