Floculantes: Un Enlace Clave Indispensable en el Proceso de Tratamiento de Aguas Residuales

Para los profesionales del tratamiento de agua, los floculantes son tanto una herramienta diaria como una encrucijada técnica. La transición de "conocer el nombre" a "comprender su mecanismo de acción y la lógica de correspondencia" marca la evolución de un ingeniero de operador a experto. Los tipos de floculantes disponibles, y cómo distinguirlos y usarlos correctamente, es un tema que muchos encuentran confuso. Hoy, presentaremos brevemente conocimientos relacionados con los floculantes.

 Los floculantes son actualmente los productos químicos más utilizados en el tratamiento de aguas residuales. Son sustancias que pueden reducir o eliminar la estabilidad de precipitación y la estabilidad de polimerización de las partículas dispersas en el agua, y hacer que estas partículas dispersas se coagulen y floculen en agregados.

 Cómo funcionan los floculantes

1. Las partículas coloidales en el agua se caracterizan por su pequeño tamaño, hidratación superficial y carga eléctrica, lo que les da una alta estabilidad. Cuando se añaden floculantes al agua, se hidrolizan en coloides cargados y forman una estructura de doble capa eléctrica con los iones circundantes.
2.  Se utiliza un método de agitación rápida después de la dosificación para promover la posibilidad y la frecuencia de colisiones entre las partículas de impurezas coloidales en el agua y las micelas producidas por la hidrólisis del floculante. Las partículas de impurezas en el agua primero pierden estabilidad bajo la acción del floculante, luego se agrupan en partículas más grandes y, finalmente, se asientan o flotan.
3.  El proceso donde las partículas de impurezas en el agua interactúan con el floculante, perdiendo estabilidad a través de mecanismos como la compresión de la doble capa y la neutralización de la carga, y formando micro-flóculos, se llama coagulación. El proceso donde los micro-flóculos se agregan bajo la acción de materiales de puenteo y la agitación del flujo de agua para formar flóculos, que crecen en flóculos grandes a través de mecanismos como la adsorción, el puenteo y la coagulación por barrido, se llama floculación.
4.  La combinación de mezcla, coagulación y floculación se conoce como coagulación-floculación. El proceso de mezcla generalmente se completa en un tanque de mezcla, mientras que la coagulación y la floculación ocurren en el tanque de reacción.

 Tipos de floculantes - (Catiónicos, No iónicos, Aniónicos)

Los floculantes se clasifican ampliamente según el tipo de carga eléctrica que transportan. Hay tres tipos principales:

•  Floculantes catiónicos: Estos transportan una carga positiva y son efectivos para unirse a partículas con carga negativa. A menudo se utilizan cuando las partículas en suspensión en el agua tienen carga negativa, o cuando se necesita una carga positiva para neutralizar la carga de ciertos contaminantes.
• Floculantes no iónicos: Estos no transportan carga eléctrica y se utilizan típicamente en aguas que contienen pocas o ninguna partícula cargada. Los floculantes no iónicos son favorecidos por su estabilidad en una amplia gama de niveles de pH y salinidad.
• Floculantes aniónicos: Los floculantes aniónicos, como el APAM, transportan una carga negativa y generalmente son efectivos para tratar el agua que contiene partículas con carga positiva o suspendidas de forma neutra. Son particularmente adecuados para eliminar materia orgánica, como aceites y grasas, y en situaciones donde el pH es ligeramente ácido a neutro.

 Los usuarios pueden hacer selecciones razonables basadas en las características de las aguas residuales. El uso combinado de floculantes y equipos de tratamiento de aguas residuales puede mejorar la eficiencia del tratamiento y resolver eficazmente los desafíos del tratamiento de aguas residuales.

 Cómo seleccionar científicamente los floculantes

Seleccionar el floculante correcto es un proceso sistemático de toma de decisiones científicas, no una simple prueba y error. Se basa principalmente en los siguientes puntos:

•  Análisis de la calidad del agua: Primero se debe analizar el pH, la alcalinidad, la concentración de sólidos en suspensión y la naturaleza de las aguas residuales, así como el potencial zeta. Por ejemplo, un pH alto puede afectar la eficiencia de los floculantes a base de aluminio; se prefieren los floculantes catiónicos para tratar los lodos orgánicos, que suelen tener carga negativa.
• Pruebas de vaso: Este es el paso más fundamental y esencial. Las pruebas se realizan en el laboratorio utilizando un agitador de múltiples paletas para comparar los efectos de diferentes tipos y dosis de floculantes en paralelo en parámetros como el tamaño del flóculo, la velocidad de sedimentación y la claridad del sobrenadante, determinando así la solución óptima.
• Compatibilidad con el proceso de tratamiento: Diferentes procesos de separación tienen diferentes requisitos para los flóculos. Por ejemplo, los procesos de flotación requieren flóculos ligeros y esponjosos, lo que hace que los floculantes de alta densidad de carga sean adecuados, mientras que los procesos de sedimentación requieren flóculos pesados y compactos, lo que hace que los floculantes de alto peso molecular sean preferibles.
• Consideración del costo total: Es importante considerar no solo el precio unitario del producto químico, sino también el costo por tonelada de agua tratada. A veces, un floculante más caro pero altamente eficiente, debido a su menor dosis y mejores resultados de tratamiento, puede tener un costo general más bajo.

 Los floculantes han evolucionado de un producto químico auxiliar a un medio tecnológico central en los sistemas modernos de tratamiento de aguas residuales para lograr efluentes de alto estándar, ahorro de energía, reducción del consumo y utilización de recursos. Desde las plantas de aguas residuales municipales hasta las diversas estaciones de tratamiento de aguas residuales industriales, su aplicación precisa se relaciona directamente con los beneficios ambientales y económicos. En el futuro, con el aumento de los requisitos de calidad del agua, el desarrollo y la aplicación de floculantes verdes y respetuosos con el medio ambiente (como los polímeros naturales modificados) y los sistemas de dosificación inteligentes se convertirán en direcciones importantes para el desarrollo continuo en este campo.