Procesos Físico-Químicos para el Tratamiento y Potabilización del Agua

Coagulación y Floculación: Eliminación de Coloides

Este proceso es fundamental para eliminar la turbidez, el color y las bacterias presentes en el agua. Se logra mediante la adición de un coagulante (generalmente sales de Al³⁺ o Fe³⁺) y un polielectrolito. Estos compuestos químicos neutralizan la carga eléctrica negativa de las partículas coloidales, permitiendo que se agrupen (coagulación) y formen agregados más grandes y pesados llamados flóculos (floculación).

Se aplica tanto en la potabilización de agua para consumo como en el tratamiento terciario de aguas residuales.

Fases del Proceso

1. Mezcla rápida: Se realiza una agitación violenta durante aproximadamente 40 segundos para dispersar el coagulante de manera uniforme.
2. Floculación: Se aplica una agitación suave y lenta durante unos 20 minutos para favorecer el contacto entre las partículas coaguladas y la formación de flóculos.
3. Sedimentación: Se deja el agua en reposo en un decantador durante 2 a 4 horas para que los flóculos se asienten por gravedad.

Factores que influyen en la eliminación de la turbidez

• La composición química del agua.
• El pH final del agua tras la adición del coagulante.
• La dosis óptima de coagulante y polielectrolito.

Ablandamiento del Agua

Consiste en la eliminación de iones, principalmente Calcio (Ca²⁺) y Magnesio (Mg²⁺), responsables de la dureza del agua.

1. Método de la cal-sosa

Se añade hidróxido de calcio, Ca(OH)₂ (cal), y carbonato de sodio, Na₂CO₃ (sosa), para precipitar los iones de calcio y magnesio como carbonato de calcio e hidróxido de magnesio, respectivamente.

2. Resinas de intercambio iónico

Se utiliza una matriz sólida polimérica (resina) que contiene iones móviles (normalmente Na⁺). Al pasar el agua dura a través de la resina, esta capta los iones de calcio y magnesio y los intercambia por iones de sodio, reduciendo así la dureza del agua.

Decantación

Es un proceso de separación por gravedad que permite que las partículas en suspensión (sólidos o flóculos), que son más densas que el agua, se asienten en el fondo de un tanque llamado decantador. Esto se logra al disminuir drásticamente la velocidad del agua al aumentar el área de la sección por la que circula.

Filtración

Consiste en hacer pasar el agua a través de un medio poroso (como lechos de arena y grava, o membranas sintéticas) que retiene los sólidos en suspensión y partículas más pequeñas que no fueron eliminadas en la decantación.

Desinfección

El objetivo de la desinfección es la eliminación o inactivación de microorganismos patógenos (bacterias, virus, protozoos, etc.) hasta un nivel que garantice que el agua es segura para el consumo. Es importante señalar que la desinfección no logra una esterilización completa del agua.

Propiedades de un buen desinfectante

• Debe ser capaz de destruir los patógenos en un tiempo de contacto razonable.
• Debe mantener su eficacia a pesar de posibles variaciones en las características del agua.
• No debe ser tóxico para humanos y animales en las concentraciones de uso.
• Debe estar disponible a un precio razonable y ser seguro de transportar, almacenar y manipular.
• Su concentración en el agua debe ser fácil de medir y controlar.
• Debe proporcionar una concentración residual para proteger el agua de contaminaciones posteriores en la red de distribución.

Agentes Desinfectantes Utilizados

• Cloro (Cl₂): Es el desinfectante más utilizado. Su eficacia depende de la temperatura, la presencia de materia orgánica y el tipo de microorganismos. Puede reaccionar con la materia orgánica para formar subproductos tóxicos. La acción desinfectante se mide por el concepto CT (producto de la Concentración del desinfectante por el Tiempo de contacto).
• Cloraminas: Compuestos formados por la reacción del cloro con el amoníaco. Tienen un poder desinfectante menor que el cloro, pero son más estables y persistentes, proporcionando un efecto residual más duradero.
• Dióxido de cloro (ClO₂): Es un oxidante más fuerte que el cloro y más caro. Se genera in situ y no produce cloro residual significativo.
• Ozono (O₃): Es un desinfectante muy potente que se obtiene mediante descargas eléctricas sobre aire u oxígeno (O₂ + O → O₃). Es más caro que los compuestos clorados, no forma subproductos nocivos, pero su principal desventaja es que no deja efecto residual, por lo que el agua puede volver a contaminarse.
• Radiación Ultravioleta (UV): Utiliza lámparas que emiten luz con una longitud de onda (λ) germicida (típicamente 254 nm). La radiación daña el material genético de los microorganismos, impidiendo su reproducción.
• Procesos de Oxidación Avanzada (POAs o AOPs): Utilizan oxidantes para generar radicales hidroxilo (•OH), especies muy reactivas capaces de oxidar compuestos orgánicos complejos. A menudo se combinan con catalizadores (como TiO₂) o con otros oxidantes (ozono y agua oxigenada).
• Luz solar (Método SODIS): Aprovecha la capacidad germicida de la radiación ultravioleta presente en la luz solar para desinfectar el agua en pequeñas cantidades, siendo un método de bajo coste.