Remoción de sólidos suspendidos en agua industrial

La remoción de sólidos suspendidos es el primer objetivo de casi todo tren de tratamiento de agua industrial. Los sólidos que no se remueven desgastan bombas, ensucian intercambiadores, ensucian membranas y sacan de especificación al producto. La etapa de coagulación-floculación seguida de clarificación es la forma más económica de resolverlo a escala de planta. En un circuito minero, donde el agua se recircula y los finos se concentran vuelta a vuelta, es además la etapa que impide que la carga de sólidos del agua de proceso crezca sin techo.

Por qué la remoción de sólidos suspendidos condiciona toda la planta

Los sólidos suspendidos y las partículas coloidales son los responsables de la turbidez. Mientras permanezcan dispersos, ninguna operación de separación física los retiene de forma económica: son demasiado pequeños para decantar y demasiado numerosos para filtrar directamente. Por eso el tratamiento comienza desestabilizándolos y aglomerándolos.

Una vez formado el flóculo, la separación sólido-líquido se resuelve por sedimentación, flotación o filtración, y todas las etapas posteriores —desinfección, adsorción, membranas— trabajan con mucha menos carga.

Coagulación: desestabilizar el coloide

La coagulación desestabiliza las partículas coloidales presentes en el agua. Esas partículas, menores a 1 micrón, tienen carga eléctrica superficial que las mantiene en suspensión indefinida. Al dosificar un coagulante, en general una sal metálica como sulfato de aluminio o cloruro férrico, se neutralizan las cargas y las partículas empiezan a agruparse.

Floculación: hacer crecer el flóculo

Una vez desestabilizadas, las partículas deben formar estructuras mayores. La floculación las aglomera primero en microflóculos y luego en flóculos de tamaño suficiente para separarse. Se logra con floculantes o coadyuvantes —polímeros naturales o sintéticos— que actúan como puentes entre partículas. El flóculo grande es más fácil de remover por sedimentación o flotación, pero también más frágil frente a la agitación.

Factores que determinan el rendimiento

• Gradiente de velocidad: facilita el contacto entre partículas y mejora la aglomeración. Alto en mezcla rápida, bajo en floculación.
• Tiempo de mezcla: un tiempo adecuado favorece flóculos estables; en exceso, los rompe.
• pH del agua: determina la eficacia del coagulante y la remoción de ciertos coloides.
• Temperatura: el agua fría retarda la cinética y suele exigir mayor tiempo de contacto.

Qué contaminantes se remueven en esta etapa

1. Materia orgánica natural.
2. Color.
3. Microalgas.
4. Metales pesados co-precipitados.
5. Fosfatos.
6. Turbidez y sólidos suspendidos totales.

Beneficios operativos para la industria

1. Alta eficiencia en la remoción de sólidos, con caída inmediata de turbidez a la salida del clarificador.
2. Reducción de la carga orgánica y de la demanda de desinfectante aguas abajo.
3. Optimización de las etapas posteriores: carreras de filtro más largas y menos limpiezas químicas de membranas.
4. Ahorro de productos químicos y energía al mejorar la eficiencia global del sistema.
5. Menor volumen de lodo cuando el reactivo y la dosis están bien elegidos.

El pulido que completa la remoción

El clarificador deja un remanente de sólidos finos que la filtración granular debe capturar. Antes de comparar micrajes conviene ver cómo está declarado cada uno: la diferencia entre un corte absoluto y uno nominal cambia lo que efectivamente pasa al filtrado. Hecha esa salvedad, la elección del medio marca la diferencia:

• Crystolite® filtra hasta 0,5 micras en un filtro a presión convencional. Retiene el 90% de los sólidos en la superficie del lecho, lo que permite retrolavados de 5 a 10 minutos con hasta 80% menos agua, y reduce el índice SDI entre 5 y 8 veces más que sus competidores más cercanos.
• Zeosorb®, zeolita natural con 6 a 7 veces la superficie específica de la arena, filtra hasta 3 micras y adsorbe amonio, metales pesados y materia orgánica disuelta. Reemplaza arena y antracita en el mismo tanque.
• Katalox Light® suma oxidación catalítica para hierro, manganeso y sulfuro de hidrógeno, con co-precipitación de arsénico y metales pesados.
• Las medias filtrantes Watch Water® permiten duplicar la capacidad de un tren existente sin agregar recipientes.

Cómo medir la remoción de sólidos suspendidos

Tres indicadores alcanzan para gobernar la etapa en la operación diaria:

• Turbidez (NTU): lectura en línea a la entrada y a la salida del clarificador; es la señal más rápida de que la dosis se desajustó.
• Sólidos suspendidos totales (mg/L): el valor que exige la normativa de vertido y el que define el tamaño del sistema de lodos.
• Índice SDI: obligatorio cuando aguas abajo hay membranas, porque la turbidez baja no garantiza por sí sola un bajo potencial de ensuciamiento coloidal.

Datos de contexto

Según la Organización Mundial de la Salud, más del 70% de las plantas potabilizadoras del mundo utilizan coagulación-floculación como etapa inicial. En Argentina la técnica es crítica en el Litoral y el NOA, donde los sólidos suspendidos en aguas superficiales pueden superar los 200 NTU. El uso de floculantes naturales puede reducir hasta un 40% el volumen de lodo generado, con el consiguiente ahorro en disposición.

Para profundizar en el mecanismo del proceso, vea el artículo sobre coagulación y floculación; para elegir el reactivo, la guía de coagulantes y floculantes.

Evaluemos su etapa de clarificación

GWC diagnostica plantas de clarificación y filtración, y provee medios Watch Water® para reconvertir filtros existentes. Envíe su análisis de agua cruda, el caudal y la turbidez objetivo y le proponemos el esquema más conveniente. Si la toma es un dique de cola o una laguna de faena, el diagnóstico arranca por el perfil estacional de turbidez en agua de proceso minera, que es lo que marca el caso más exigente a cubrir.

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Fuentes consultadas

1. OMS — Guidelines for Drinking-water Quality
2. EPA — Agencia de Protección Ambiental de EE. UU.
3. Instituto Nacional del Agua — Estudios sobre turbidez en cuencas argentinas