La precipitación es un componente esencial en el tratamiento de agua convencional en el que los procesos de coagulación, sedimentación, filtración y desinfección se combinan para depurar el agua y eliminar e inactivar contaminantes hidrobiológicos, como virus, bacterias y otros patógenos. Aún más importante es la eliminación del material orgánico natural (NOM), lo cual permite reducir la formación de subproductos de desinfección (DBPs). Incluye los procesos de coagulación y floculación.

Descripción del proceso

La coagulación es un proceso que permite incrementar la tendencia de las partículas de agregarse unas a otras para formar partículas mayores y así precipitar más rápidamente. Los coagulantes son agentes que ayudan a la precipitación. Muchas partículas, como los coloides son sustancias tan pequeñas que no sedimentarán en un tiempo razonable y además no pueden ser eliminadas por filtración. Los coagulantes permiten aumentar el rendimiento de varios procesos como los sistemas de microfiltración por membranas y el carbón activado granular (GAC), entre otros.

La coagulación es un proceso que implica muchas reacciones de transferencia de masa. El proceso consta de varias etapas: 1) la desestabilización de las partículas, lo que permite 2) la interacción contaminante-coagulante y 3) favorece la agrupación de partículas (o floculación).

Las fuerzas de atracción y de repulsión son las responsables de la estabilidad de las partículas de los contaminantes. Estas fuerzas se reducen mediante la adición de productos químicos o coagulantes, lo que permite la interacción de partículas mediante la agitación física. La mezcla rápida permite la dispersión en el agua del producto químico y promueve el choque de partículas, lo que hace que las partículas se agrupen para formar flóculos. Después de un período de mezcla rápida es necesario disminuír la velocidad de mezcla para formar flóculos más grandes, éste proceso es la floculación.

Las variables claves que se deben tener en cuenta en el tratamiento de agua con coagulantes son: a) la dosis de los coagulantes, b) la alcalinidad y el pH del agua bruta, c) las concentraciones de NOM inicial y de partículas, y d) la solubilidad de los compuestos formados.

Tipos de coagulantes usados en el tratamiento de agua

Sulfato de aluminio (Al₂(SO₄)₃.14 H₂O): El sulfato de alumino es el coagulante más usado. Es un sólido de cristal grisáseo, aunque tambien se encuentra en soluciones concentradas. Se le conoce como alúmina o alumbre. Reacciona con la alcalinidad del agua y con los fosfatos.

Sulfato ferroso (FeSO₄): Se usa generalmente junto con la cal (CaO) o junto con el cloro para llevar a cabo una coagulación efectiva. La reacción del FeSO₄ con la cal hidratada se ve favorecida a pH altos.

Sulfato férrico (Fe₂(SO₄)₃: El sulfato férrico está disponible comercialmente en forma granular de color marrón rojizo. Es muy soluble en agua. Puede reaccionar con la alcalinidad del agua o con materiales alcalinos añadidos como la cal. En general, los coagulantes férricos son efectivos dentro de un gran rango de valores de pH. El sulfato férrico es efectivo para eliminar colores a pH bajos, en cambio a pH altos puede ser usado para eliminar hierro y manganeso.

Cloruro férrico (FeCl₃): Está disponible en fase sólida y líquida. Se genera por la oxidación del sulfato ferroso con cloro. Éste método tiene la ventaja de que la coagulación puede ser llevada bajo diferentes pH (entre 4,8 y 11). Es usado en tratamientos de aguas residuales e industriales. Reacciona con la alcalinidad del agua y con los compuestos alcalinos añadidos.