El tratamiento de aguas residuales utiliza una amplia variedad de agentes químicos, que pueden clasificarse a grandes rasgos en las siguientes categorías principales según sus funciones y mecanismos de acción:
1. Coagulantes y floculantes
Esta es la categoría de productos químicos más importante y más utilizada en el tratamiento de aguas residuales. Se emplean principalmente para eliminar de la agua los sólidos en suspensión (SS), las partículas coloidales y parte de la materia orgánica.
- Mecanismo de acción: Al neutralizar la carga de las superficies de las partículas (coagulación) y provocar que las partículas desestabilizadas se agrupen en flóculos más grandes (floculación), se aceleran así los procesos de separación sólido-líquido, como la sedimentación o la flotación.
- Tipos principales:
- Coagulantes inorgánicos:
- Sales de aluminio: Como el sulfato de aluminio y el alumbre. Cloruro de polialuminio (PAC) es actualmente el floculante de polímero inorgánico más utilizado, ya que ofrece ventajas como un amplio rango de pH de aplicación (5-9), una rápida formación de flóculos y una baja corrosividad.
- Sales de hierro: Como el cloruro férrico, el sulfato ferroso y el sulfato poliférrico (PFS). Los flóculos formados por sales de hierro son densos y se sedimentan rápidamente, por lo que ofrecen buenos resultados en el tratamiento de aguas a baja temperatura y con alta turbidez, pero son más corrosivos.
- Floculantes orgánicos:
- Poliacrilamida (PAM) : Este es el floculante de polímero orgánico más utilizado, disponible en formas aniónica, catiónica y no iónica. Es particularmente eficaz en la etapa de deshidratación de lodos. En cuanto a su pregunta anterior sobre las aguas residuales del café, si se necesita PAM, normalmente se opta por el tipo aniónico.
- Floculantes de polímeros naturales:
- Fuentes: Como el quitosano, el almidón modificado y las gomas vegetales. Estos agentes no son tóxicos, son fácilmente biodegradables y generan menos lodos. Las investigaciones demuestran que los coagulantes naturales, como las semillas de moringa y el aloe vera, tienen efectos significativos en el tratamiento de las aguas residuales del café.
- Coagulantes inorgánicos:
2. Reguladores de pH
- Mecanismo de acción: Ajustar el pH de las aguas residuales a niveles neutros o al rango específico requerido por un proceso concreto mediante reacciones de neutralización. Muchos procesos de tratamiento biológico (por ejemplo, el de lodos activados) y reacciones químicas (por ejemplo, la coagulación) requieren condiciones específicas de pH para funcionar de manera eficiente.
- Tipos principales:
- Agentes alcalinos: Entre los más utilizados se encuentran la cal (hidróxido de calcio), la sosa cáustica (hidróxido de sodio) y el carbonato de sodio.
- Agentes ácidos: Entre los más utilizados se encuentran el ácido sulfúrico y el ácido clorhídrico.
3. Desinfectantes y biocidas
- Mecanismo de acción: Eliminar los microorganismos patógenos (por ejemplo, bacterias y virus) presentes en las aguas residuales para prevenir la transmisión de enfermedades, y controlar el crecimiento microbiano en el sistema de tratamiento para inhibir la formación de limo biológico.
- Tipos principales:
- Desinfectantes oxidantes: Como el cloro gaseoso, el hipoclorito de sodio, el dióxido de cloro y el ozono. Este es el método de desinfección más común en el tratamiento de aguas residuales, ya que utiliza una fuerte oxidación para destruir las estructuras celulares de los microorganismos.
- Biocidas no oxidantes: Tales como las sales de amonio cuaternario, el glutaraldehído y el metano ditiocianato. Estos agentes eliminan los microorganismos mediante efectos tóxicos y se utilizan habitualmente para controlar el crecimiento de bacterias y algas en los sistemas de recirculación de agua de refrigeración.
4. Otros productos químicos funcionales
| Categoría | Función principal | Ejemplos comunes |
|---|---|---|
| Inhibidores de corrosión | Forma una película protectora sobre las superficies metálicas para prevenir o retrasar la corrosión de los equipos de tratamiento, las tuberías y los sistemas de recirculación de agua. | Fosfatos, molibdatos, sales de zinc, fosfonatos orgánicos (por ejemplo, HEDP, ATMP). |
| Inhibidores de incrustaciones | Evita que el calcio, el magnesio y otros iones responsables de la dureza del agua formen incrustaciones en las tuberías y en las superficies de los intercambiadores de calor mediante la quelación, la dispersión y otros mecanismos. | Fosfonatos orgánicos, ácido poliacrílico y sus copolímeros. |
| Agentes complejantes / Precipitantes de metales pesados | Reacciona con los iones de metales pesados (por ejemplo, cobre, plomo, mercurio, cadmio) presentes en las aguas residuales para formar precipitados insolubles, lo que permite su eliminación. | Compuestos orgánicos de azufre (p. ej., TMT-15), xantatos, etc. |
| Antiespumantes / Agentes antiespumantes | Eliminar o reducir la espuma excesiva generada durante procesos de tratamiento como la aireación y la mezcla, evitando así el desbordamiento de espuma que podría afectar a las operaciones y a la eficiencia de la aireación. | Poliéteres, siliconas, siliconas modificadas con poliéter, etc. |
| Agentes oxidantes y reductores | Se utiliza para tratar contaminantes específicos, como los cianuros o los sulfuros, convirtiéndolos en sustancias no tóxicas o fácilmente eliminables mediante reacciones de oxidación o reducción. | Oxidantes: oxidantes a base de cloro, peróxido de hidrógeno, ozono, etc.; Reductores: sulfato ferroso, bisulfito de sodio, etc. |
| Adsorbentes | Aprovechan su estructura porosa y de gran superficie específica para adsorber física o químicamente la materia orgánica disuelta, los iones de metales pesados, el color, etc., de las aguas residuales. | Carbón activado (en polvo o granulado), zeolita, resinas, etc. El uso de residuos agrícolas para la elaboración de adsorbentes es un tema de gran interés en la investigación de los últimos años. |
| Agentes de deshidratación de lodos | Mejorar la capacidad de deshidratación de los lodos, liberando el agua retenida para facilitar la deshidratación mecánica y, de este modo, reducir el volumen de los lodos. | Principalmente poliacrilamida catiónica (CPAM), que a veces se utiliza en combinación con coagulantes inorgánicos. |
Resumen: La selección de productos químicos para el tratamiento de aguas residuales es una tarea de ingeniería sistemática que debe determinarse en función de las características específicas de la calidad del agua, los objetivos del tratamiento (por ejemplo, el cumplimiento de las normas de descarga o la reutilización), el flujo del proceso y los presupuestos de costos. En la práctica, a menudo se utilizan varios productos químicos en combinación para lograr un rendimiento óptimo del tratamiento y una eficiencia económica.
