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La velocidad de sedimentación y la turbidez residual después de la sedimentación de las suspensiones floculadas son propiedades esenciales para el diseño y operación de los procesos unitarios posteriores a la floculación en una planta de tratamiento de agua. (RB.109: Tse Ian C. et al,

2.011). Por este motivo un objetivo primordial en este punto es lograr una correcta caracterización,- en tamaño y composición-, de la materia residual particulada a la entrada de los procesos físico – químicos para la elección del tipo de reactivo y su dosificación.

En éste apartado se describen los efectos de los tratamientos físico – químicos en las líneas posteriores de tratamiento, así como los factores que influyen en el mismo descritos en la bibliografía.

Influencia del tipo de sales y sus características

Los polielectrolitos más usados son los floculantes orgánicos (polímeros catiónicos, chitosán, almidón) y las sales de metales (FeCl3, cloruro de polialuminio, aluminio). Los floculantes inorgánicos

afectan fuertemente el proceso de nitrificación y la adición de floculante orgánico reduce ligeramente la eficiencia de remoción de fósforo. El floculante orgánico obtiene índices volumétricos de fangos

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(SVI) y tasas específicas de consumo de oxígeno (SOUR) más estables respecto a los floculantes inorgánicos (RB.45: Guo Wenshan et al., 2.010).

La coagulación elimina predominantemente sustancias macromoleculares del efluente secundario, es decir, biopolímeros y sustancias húmicas, mientras que los compuestos orgánicos de bajo peso molecular se eliminan en un grado menor. Dentro de la fracción de biopolímeros, las sustancias

activas ante la radiación UV se eliminan casi por completo a dosis bajas de coagulante, lo que indica

la eliminación preferente de las proteínas (las moléculas de proteínas absorben la radiación UV en cierta medida debido a las estructuras aromáticas, mientras que los polisacáridos no presentan prácticamente ninguna actividad ante la radiación UV). El cloruro férrico FeCl3 es superior al cloruro

de aluminio AlCl3 en términos de eliminación de carbono orgánico disuelto (RB.47: Haberkamp Jens

et al., 2.007).

En comparación con el alumbre, algunas de las ventajas que se derivan de la utilización de polímeros en el tratamiento del agua son:

- menores requerimientos de dosis de coagulante,

- un menor volumen de fangos,

- un menor aumento de la carga iónica del agua tratada,

- reducción del nivel de aluminio en el agua tratada,

- ahorro de costes de hasta un 25-30%

Los polímeros son especialmente beneficiosos para hacer frente a los problemas de la lenta sedimentación de los flóculos de baja temperatura de coagulación o en el tratamiento de las aguas de colores suaves, en los que mejoran la decantación y aumenta la dureza de los flóculos. La capacidad de una instalación de tratamiento pueden ser más del doble con la formación de flóculos más grandes y fuertes, la tasa de separación en fase sólida y el agua se pueden aumentar significativamente, y se reduce la dosis de otros productos químicos. Además, la gama de las aguas que pueden ser tratados es más amplia. Presenta una mayor sensibilidad a dosificaciones incorrectas, con una eliminación de compuestos orgánicos naturales y de turbidez menos eficiente en algunos casos (RB.15: Bolto Brian

and Gregory John, 2.007).

El uso de sales de aluminio para el tratamiento del agua se remonta siglos, sin embargo en las últimas dos décadas han habido conflictos sobre los posibles efectos adversos del aluminio sobre la salud humana y el medio ambiente. Por ello se han realizado pruebas con otro tipo de sales, como por ejemplo, sales de Titanio (TiO2, TiCl4 y Ti(SO4)2); en éste último caso, con sulfato de titanio, los

resultados mostraron que la floculación es más efectiva en el rango de pH entre 4 – 6 con concentraciones muy reducidas de titanio en el agua floculada. El punto isoeléctrico del floculo (IEP) se encontró cerca de un pH de 5. Los flóculos de titanio poseen una mayor densidad, diámetro y

velocidad de sedimentación que los flóculos de aluminio (RB.122: Wu Yi-Fan et al, 2.011).

Desinfección

En la formación de los flóculos en procesos de fangos activados ocurre una interacción entre los microorganismos entéricos y los sólidos en suspensión. Los SS rodean y recubren los microorganismos, por lo tanto los agentes de desinfección no pueden atravesar los SS y no se

pueden inactivar los microorganismos objetivos (RB.110: Üstün G. E. et al, 2.011).

Filtración por membrana

La floculación se utiliza para reducir la penetración de las partículas coloidales o de materia orgánica

en los poros de las membranas y modificar las características de los depósitos sobre éstas.

Combinando una floculación de alta eficiencia de extracción de sólidos en suspensión y materia

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orgánica, con una dosis de cloruro férrico a un pH seleccionado, como primer paso antes de la

filtración sobre membranas que van desde las de UF (50 kDa) a las de NF, da lugar a una mejora del

flujo de filtración. La coagulación del hierro en agua superficial es lo más eficaz para reducir los

fenómenos de ensuciamiento, cuando las condiciones de floculación producen partículas con potencial zeta próximo a cero: para pH< 7 el ensuciamiento es menor que para pH>7. El mecanismo de ensuciamiento parece ser el de bloqueo, por obstrucción interna y formación de la torta que se vuelve preponderante con el tiempo. El pH 5,5 (zona de neutralización de carga) proporciona una mejor remoción de las incrustaciones y de menor intensidad que el pH 7,8 (zona de la coagulación de barrido) (RB.96: Soffer Y. et al., 2.000).

Sin embargo los coagulantes residuales pueden afectar negativamente el rendimiento de las

membranas. En varias membranas de poliamidas de ósmosis inversa, utilizando coagulantes de

sulfato de aluminio (alumbre) o cloruro férrico y cloraminas, las pruebas utilizando alumbre han revelado un rápido deterioro del flujo específico (hasta 60%), así como una reducción progresiva del rechazo de sales (normalmente 3-4%). El análisis microscópico de las membranas sucias reveló que las incrustantes eran principalmente hidróxido de aluminio y materiales de silicato de aluminio. En contraste, los datos de flujo específico utilizando cloruro férrico (en coincidencia con lo expresado por Y. Soffer) y cloraminas aumentaron con el tiempo para todas las membranas, mientras que el rechazo de sales se redujo significativamente durante las pruebas, al igual que con alumbre. Estos datos sugieren que las membranas de ósmosis inversa se degradan físicamente con el tiempo, ya sea por hierro residual catalizado o por una reacción de cloro-amida en la superficie de la membrana, a pesar

del hecho que el cloro estaba presente como cloraminas (RB.40: Gabelich Christopher J. et al.,

2.002).

Los floculantes inorgánicos conducen a una mayor reducción de los productos microbianos solubles

(SMP) presentes en el licor mezcla y menores tasas de ensuciamiento de las membranas. La

dosificación óptima de químicos en éste caso se determina en términos de la eliminación de SMP (RB.45: Guo Wenshan et al., 2.010).

Sistemas MBR

En los reactores biológicos de membranas se utilizan polielectrolitos orgánicos e inorgánicos como coagulantes o floculantes para mejorar las propiedades de filtración de las membranas. Dado que la adición de los polielectrolitos en el MBR podría modificar las propiedades del licor mezcla a través de la inducción de cambios complejos entre las fracciones sólida, soluble y coloidal, es importante comprender el rendimiento de la filtración y las características del ensuciamiento de la membrana con los polielectrolitos añadidos. La resistencia de la costra de suciedad es el mecanismo de obstrucción más importante en todas las membranas; agregar polielectrolito disminuye la resistencia de esta capa

de suciedad. El efecto del polielectrolito sobre la resistencia de los poros de la membrana es

relativamente insignificante. La adición de polielectrolito tiene un impacto significativo en el tiempo de filtración sostenible (RB.30: Dizge Nadir et al, 2.011).

Disruptores endocrinos

Los tratamientos físico – químicos como los procesos de coagulación-floculación resultan generalmente incapaces de eliminar los compuestos endocrino disruptores (EDCs) y los productos

farmacéuticos y de cuidado personal (PPCPs). No se observa una eliminación significativa excepto

utilizando carbón activado (potenciado) y oxidación vía cloración y ozonización. Los tratamientos químicos tales como la coagulación, floculación o ablandamiento de incrustaciones (lime softening) muestran una ineficaz eliminación de EDCs y PPCPs (RB.14: Bolong N. et al., 2.009).

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