Clorhidrato de aluminio:

Una herramienta para ayudar a cumplir normas más estrictas y mejorar las operaciones

Como las plantas de tratamiento de agua se esfuerzan por cumplir normas más estrictas, muchas están recurriendo al clorhidrato de aluminio (ACH) para mejorar la calidad del agua terminada, controlar los costes y mejorar la eficiencia. Este coagulante especializado también puede ayudar a reducir los sólidos químicos y el uso de álcalis al tiempo que ayuda a las operaciones de la planta.

Una herramienta para ayudar a cumplir con las normas más estrictas y mejorar las operaciones

Los objetivos de turbidez bajo la Asociación para el Agua Segura de la EPA son un buen ejemplo de los cambios básicos en la comunidad del agua durante los años 90. Estos objetivos requieren menos de 2 NTU de turbidez para el agua sedimentada y menos de 0,1 NTU de cada filtro en todo momento. Al principio, las plantas aumentaron la dosificación de alumbre o férrico para tratar de alcanzar estos niveles, pero esta estrategia a menudo se quedaba corta y suponía un mayor coste, especialmente por la eliminación de los lodos y la demanda de álcalis. Muchas plantas descubrieron entonces que podían obtener los resultados que necesitaban a un coste razonable con coagulantes inorgánicos mejorados como el ACH.

Salvando las distancias

El ACH combina muchas de las mejores características de los coagulantes inorgánicos y orgánicos. En un sentido muy real, salva la brecha de rendimiento entre los polímeros orgánicos y los coagulantes tradicionales basados en metales como el alumbre y las sales de hierro.

Salvando las distancias

ACH ofrece una serie de características que lo diferencian del cloruro de polialuminio (PACl) y del alumbre. Es el coagulante a base de aluminio soluble más concentrado disponible y tiene la basicidad más alta. La basicidad describe la cantidad de hidróxido (o grupos OH-) asociados a los agregados de aluminio. Se define mediante la ecuación Basicidad = /(3 x ). Los productos de alta basicidad tienen una mayor carga positiva y son más eficientes en la coagulación de contaminantes con carga negativa.

Salvando las distancias

LaACH contiene del 23 al 24 por ciento de Al2O3, o más del 12 por ciento de aluminio metálico, y tiene una basicidad del 82 al 85 por ciento.

Salvando las distancias

Por el contrario, el alumbre tiene un 8,3 por ciento de Al2O3 en base líquida y no tiene basicidad, mientras que el PACl suele tener un 10 por ciento de Al2O3 y una basicidad de aproximadamente el 50 por ciento. Como el ACH contiene más metal, su dosificación suele ser la mitad de la necesaria para el PACl y aproximadamente un tercio de la del alumbre líquido.

Salvando las distancias

Esta disminución de la dosis con ACH también se debe a sus características de carga. Parte del metal de aluminio en el ACH es más catiónico (más cargado positivamente) que el del alumbre o el PACl. El aumento de la carga permite que el ACH trabaje con menores dosis de metal, reduciendo aún más la generación de sólidos químicos y los niveles residuales de aluminio en el agua terminada.

Salvando las distancias

El ACH también necesita menos alcalinidad (iones OH-) en el agua bruta que el PACl o el alumbre, debido a su alta basicidad, es decir, tiene un alto contenido de OH ya que su fórmula teórica es Al2(OH)5Cl. En consecuencia, el ACH, al igual que los polímeros orgánicos, puede utilizarse tanto en aguas de alta como de baja alcalinidad.

Salvando las distancias

Los siguientes puntos ilustran algunas de las propiedades y usos del ACH.

Salvando las distancias

• El ACH forma un flóculo más fuerte y denso que se asienta más rápidamente que los flóculos más esponjosos de los coagulantes inorgánicos tradicionales. Esto es especialmente importante en invierno, cuando el agua está más fría y es más viscosa. Muchas plantas tienen problemas con el alumbre en esas épocas, ya que las reacciones de hidrólisis se ralentizan y los flóculos menos densos pasan a los filtros. Una planta que utilizaba alumbre tuvo graves problemas de precipitación tras el filtrado en aguas frías. Aunque la turbidez era de 0,22 NTU justo después de los filtros, la turbidez a la salida de la planta, después de que el agua hubiera pasado por el pozo de clarificación, era de 0,46 NTU. El problema se eliminó con el ACH, que redujo la turbidez del agua filtrada y del agua acabada por debajo de 0,1 NTU.

Salvando las distancias

• El ACH ayuda a tratar las aguas sedimentadas en las plantas convencionales como ayuda al filtrado, una aplicación que es similar a la de las plantas de filtración directa. El uso de ACH también puede beneficiar a las plantas que utilizan auxiliares de filtración de polímeros orgánicos. Los problemas con los polímeros orgánicos surgen porque no penetran profundamente en el lecho filtrante y pueden adherirse a la superficie superior, lo que provoca el ensuciamiento del filtro, la formación de bolas de lodo y la reducción de la longitud de los recorridos.

Salvando las distancias

• En los casos en los que la eliminación química de los sólidos es más cara, las instalaciones de tratamiento pueden utilizar ACH para reducir los sólidos. Una planta que utilizaba 75 ppm de sulfato férrico líquido había generado 144 libras de sólidos químicos/MG. Después de cambiar a ACH, redujo los sólidos químicos a 73 lbs./MG. Además, los sólidos generados por el ACH se deshidrataron de forma más eficiente, lo que redujo aún más los costes de manipulación y eliminación.

Salvando las distancias

• El ACH elimina las partículas de forma eficiente porque su densidad de carga catiónica es mayor que la de otros coagulantes inorgánicos. Como coagulante mejorado, generalmente elimina los coloides y las partículas de menos de 10 m, un rango de tamaño que abarca las bacterias y los parásitos, y que es la parte más problemática de la fracción fina.

Salvando las distancias

• ACH es el que menos afecta a los niveles de alcalinidad del agua tratada de todos los coagulantes inorgánicos, por lo que disminuye o elimina la depresión del pH y la correspondiente necesidad de álcali. La mayor alcalinidad también hace que el agua acabada sea significativamente menos corrosiva. Una planta con una fuente de agua de baja alcalinidad descubrió que el ACH aumentó la alcalinidad del agua sedimentada de 30 ppm a 34 ppm, mientras que el alumbre la redujo a 15 ppm. Otra planta que utilizaba 50 ppm de sulfato férrico para la clarificación, tuvo que añadir 46 ppm de carbonato de sodio para estabilizar el agua acabada y hacer que fuera poco probable que promoviera la corrosión. Después de cambiar a ACH para la clarificación (con una dosis de 11 ppm), redujo la dosis de ceniza de sosa a 6 ppm.

Salvando las distancias

• El ACH es especialmente adecuado para manejar aguas variables en las que la turbidez, las partículas, los elementos orgánicos y otros parámetros cambian rápidamente. Estas aguas pueden suponer un reto para otros coagulantes de base metálica. Una planta que se enfrenta a una amplia gama de condiciones de agua evaluó el sulfato férrico y el ACH durante dos grandes excursiones comparables de turbidez del agua bruta. La dosis de sulfato férrico aumentó de 80 ppm a 130 ppm, mientras que el ACH pasó de 37 ppm a 45 ppm. El ACH dio una turbidez del agua sedimentada algo menor y una turbidez del agua filtrada alrededor de un 60% menor que el sulfato férrico. El ACH tuvo un tiempo de respuesta más rápido, debido a su menor dosis. La demanda de sosa cáustica fue casi un 90% menor con el ACH que con el sulfato férrico, lo que mejoró las operaciones y redujo los costes. El ACH también redujo los lodos químicos casi a la mitad durante el episodio de alta turbidez, cuando la demanda de productos químicos era elevada.

Salvando las distancias

• El ACH ofrece ventajas sustanciales para la eliminación de fósforo. Al ser la forma más concentrada de aluminio, se necesita mucho menos ACH en base al volumen para eliminar el fósforo. Teóricamente, se necesitan 0,87 Al metálicos para eliminar 1 parte de fósforo. Esto se traduce en 20 ppm de alumbre líquido o 7,25 ppm de ACH por ppm de fósforo. Dado que los coagulantes tratan aguas que tienen tanto fósforo como sólidos en suspensión, el que elimine ambos de forma más eficaz será el que más beneficie a la operación global.

Salvando las distancias

• El ACH puede ser eficaz para la eliminación del carbono orgánico total (COT) en muchas plantas. Aunque no reduce el pH como lo hacen otros coagulantes con base metálica, añade altas cantidades de un metal altamente cargado que puede reducir los niveles de COT.

Salvando las distancias

• Como coagulante con el alumbre o las sales de hierro, el ACH ofrece a las plantas la opción de utilizar un coagulante conocido junto con otro diseñado para mejorar muchos factores operativos. Por ejemplo, si surge un problema de turbidez o los costes de la sosa cáustica son elevados, los operadores pueden reducir considerablemente la dosis de coagulante tradicional añadiendo ACH. Una planta redujo el alumbre líquido de 40 ppm a 20 ppm añadiendo menos de 5 ppm de ACH, lo que redujo significativamente la tasa de alimentación de cáustica y los sólidos químicos.

Directrices de uso

El alumbre y el ACH reaccionan para formar un precipitado. Al cambiar entre estos coagulantes, es fundamental limpiar los tanques, las líneas y las bombas. Si el ACH se utiliza como coagulante con el alumbre, el ACH debe ser alimentado a través de una línea diferente para que los dos no se mezclen antes de la adición. Las plantas también deben asegurarse de que las bombas utilizadas con el alumbre puedan manejar los menores volúmenes que implica el ACH.

Directrices de uso

Las plantas de agua potable deben buscar fabricantes de ACH que garanticen la pureza con buenos procedimientos de control de calidad. La pureza suele verse afectada por las materias primas utilizadas. Por ejemplo, el ACH fabricado a partir de subproductos industriales puede contener metales pesados o compuestos orgánicos volátiles que pueden aparecer en el agua acabada o en los sólidos químicos. Casi tan importante como la calidad del producto es la experiencia que los proveedores pueden poner a disposición para ayudar a guiar a las plantas de agua a medida que cambian su programa de coagulantes.

Conclusión

El ACH ofrece un enfoque altamente eficiente para la coagulación que proporciona un fuerte costo y eficiencia operativa mientras produce una alta calidad del agua. Proporciona muchos beneficios, incluyendo menos reducción de pH, generación de lodos y eliminación de alcalinidad que otros coagulantes basados en metales.

Conclusión

Como el más versátil de los coagulantes a base de aluminio, funciona igual de bien en el agua de los Grandes Lagos que en el agua del río Mississippi, en aguas de baja o alta alcalinidad, en aguas frías y cálidas, y en aguas que tienen muchas partículas o que son muy variables. También puede utilizarse como coagulante primario, coagulante o coadyuvante de filtrado.

Conclusión

Acerca del autor: La doctora Karen Ruehl es gerente de coagulantes mejorados en General Chemical. Supervisa todas las actividades de ventas y marketing de los productos de hidroxicloruro de polialuminio, alumbre/polímero y ácido/aluminio de la empresa, y supervisa su plantilla de ingenieros de desarrollo de mercado.