.jpg/1280px-The_coagulation_and_filtration_processes_at_a_drinking_water_treatment_plant._(14868618507).jpg)
En el tratamiento del agua , la coagulación y la floculación implican la adición de compuestos que promueven la aglutinación de flóculos finos en flóculos más grandes para que puedan separarse más fácilmente del agua. La coagulación es un proceso químico que implica la neutralización de la carga, mientras que la floculación es un proceso físico y no implica la neutralización de la carga. El proceso de coagulación-floculación se puede utilizar como un paso preliminar o intermedio entre otros procesos de tratamiento de agua o aguas residuales como la filtración y la sedimentación . Las sales de hierro y aluminio son los coagulantes más utilizados, pero se ha descubierto que las sales de otros metales como el titanio y el circonio también son muy eficaces. [1] [2]
La coagulación se ve afectada por el tipo de coagulante utilizado, su dosis y masa; el pH y la turbidez inicial del agua que se está tratando; y las propiedades de los contaminantes presentes. [1] [3] La efectividad del proceso de coagulación también se ve afectada por pretratamientos como la oxidación . [1] [4]
En una suspensión coloidal, las partículas se sedimentarán muy lentamente o no se sedimentarán en absoluto porque las partículas coloidales tienen cargas eléctricas superficiales que se repelen mutuamente. Esta carga superficial se evalúa más comúnmente en términos de potencial zeta , el potencial eléctrico en el plano de deslizamiento. Para inducir la coagulación, se agrega un coagulante (normalmente una sal metálica) con la carga opuesta al agua para superar la carga repulsiva y "desestabilizar" la suspensión. Por ejemplo, las partículas coloidales están cargadas negativamente y se agrega alumbre como coagulante para crear iones cargados positivamente. Una vez que se han neutralizado las cargas repulsivas (ya que las cargas opuestas se atraen), la fuerza de van der Waals hará que las partículas se adhieran entre sí (aglomerarse) y formen microflóculos. [ cita requerida ]
La dosis del coagulante que se va a utilizar se puede determinar mediante la prueba de jarra. [1] [5] La prueba de jarra implica exponer muestras del mismo volumen del agua que se va a tratar a diferentes dosis del coagulante y luego mezclar simultáneamente las muestras a un tiempo de mezcla rápido y constante. [5] El microflóculo formado después de la coagulación sufre una floculación adicional y se deja sedimentar. Luego se mide la turbidez de las muestras y se puede decir que la dosis con la turbidez más baja es la óptima.
A pesar de su uso generalizado en la realización de los denominados "experimentos de deshidratación", la prueba de jarra tiene una utilidad limitada debido a varias desventajas. Por ejemplo, evaluar el rendimiento de posibles coagulantes o floculantes requiere volúmenes significativos de muestras de agua/aguas residuales (litros) y tiempo experimental (horas). Esto limita el alcance de los experimentos que se pueden realizar, incluida la adición de réplicas. [6] Además, el análisis de los experimentos de prueba de jarra produce resultados que a menudo son solo semicuantitativos. Junto con la amplia gama de coagulantes y floculantes químicos que existen, se ha observado que determinar el agente deshidratante más apropiado, así como la dosis óptima, "se considera ampliamente más un 'arte' que una 'ciencia'". [7] Como tal, las pruebas de rendimiento de deshidratación como la prueba de jarra se prestan bien a la miniaturización. Por ejemplo, la prueba de floculación a microescala desarrollada por LaRue et al. reduce la escala de las pruebas de jarra convencionales al tamaño de una microplaca multipocillo estándar , lo que produce beneficios derivados del volumen de muestra reducido y la mayor paralelización; esta técnica también es susceptible a métricas de deshidratación cuantitativas, como el tiempo de succión capilar. [7]
Un dispositivo automático para determinar la dosis de coagulante es el detector de corriente continua (SCD). El SCD mide la carga superficial neta de las partículas y muestra un valor de corriente continua de 0 cuando las cargas están neutralizadas (los coagulantes catiónicos neutralizan los coloides aniónicos ). En este valor (0), se puede decir que la dosis de coagulante es óptima. [1]
La coagulación en sí misma da como resultado la formación de flóculos, pero se requiere la floculación para ayudar a que los flóculos se agreguen y sedimenten aún más. El proceso de coagulación-floculación en sí mismo elimina solo alrededor del 60% al 70% de la materia orgánica natural (MNO) y, por lo tanto, otros procesos como la oxidación, la filtración y la sedimentación son necesarios para el tratamiento completo del agua cruda o de las aguas residuales. [4] Los coadyuvantes de coagulación (polímeros que unen los coloides) también se utilizan a menudo para aumentar la eficiencia del proceso. [8]