1 INTRODUCCIÓN
Las diversas actividades agrícolas, ganaderas, industriales y
recreacionales del ser humano han traído como consecuencia la contaminación de
las aguas superficiales con sustancias químicas y microbiológicas, además del
deterioro de sus características estéticas. Para hacer frente a este problema,
es necesario someter al agua a una serie de operaciones o procesos unitarios, a
fin de purificarla o potabilizarla para que pueda ser consumida por los seres
humanos. Una operación unitaria es un proceso químico, físico o biológico
mediante el cual las sustancias objetables que contiene el agua son removidas o
transformadas en sustancias inocuas. La mayor parte de los procesos originan
cambios en la concentración o en el estado de una sustancia, la cual es
desplazada o incorporada en la masa de agua. Este fenómeno recibe el nombre de
transferencia de fase. Son ejemplos de ello la introducción de oxígeno al agua
(transferencia de la fase gaseosa a la líquida) y la liberación de anhídrido
carbónico contenido en el agua (transferencia de la fase líquida a la gaseosa)
mediante el proceso de aireación.
PRINCIPALES OPERACIONES UNITARIAS EMPLEADAS EN EL TRATAMIENTO DEL
AGUA
2.1 Transferencia de sólidos Se consideran en esta
clasificación los procesos de cribado, sedimentación, flotación y
filtración.
• Cribado o cernido
Consiste en hacer pasar el agua a través de rejas o tamices, los cuales
retienen los sólidos de tamaño mayor a la separación de las barras, como ramas,
palos y toda clase de residuos sólidos. También está considerado en esta
clasificación el microcernido, que consiste básicamente en triturar las algas
reduciendo su tamaño para que puedan ser removidas mediante
sedimentación.
• Sedimentación
Consiste en promover condiciones de reposo en el agua, para remover,
mediante la fuerza gravitacional, las partículas en suspensión más densas. Este
proceso se realiza en los desarenadores, presedimentadores, sedimentadores y
decantadores; en estos últimos, con el auxilio de la coagulación.
• Flotación
El objetivo de este proceso es promover condiciones de reposo, para que
los sólidos cuya densidad es menor que la del agua asciendan a la superficie de
la unidad de donde son retirados por desnatado. Para mejorar la eficiencia del
proceso, se emplean agentes de flotación. Mediante este proceso se remueven
especialmente grasas, aceites, turbiedad y color. Los agentes de flotación
empleados son sustancias espumantes y microburbujas de aire.
• Filtración
Consiste en hacer pasar el agua a través de un medio poroso, normalmente
de arena, en el cual actúan una serie de mecanismos de remoción cuya eficiencia
depende de las características de la suspensión (agua más partículas) y del
medio poroso.
2.2Transferencia de iones
La transferencia de iones se efectúa mediante procesos de coagulación,
precipitación química, absorción e intercambio iónico.
• Coagulación química
La coagulación química consiste en adicionar al agua una sustancia que
tiene propiedades coagulantes, la cual transfiere sus iones a la sustancia que
se desea remover, lo que neutraliza la carga eléctrica de los coloides para
favorecer la formación de flóculos de mayor tamaño y peso. Los coagulantes más
efectivos son las sales trivalentes de aluminio y fierro. Las condiciones de pH
y alcalinidad del agua influyen en la eficiencia de la coagulación. Este
proceso se utiliza principalmente para remover la turbiedad y el color.
• Precipitación química
La precipitación química consiste en adicionar al agua una sustancia
química soluble cuyos iones reaccionan con los de la sustancia que se desea
remover, formando un precipitado. Tal es el caso de la remoción de hierro y de
dureza carbonatada (ablandamiento), mediante la adición de cal.
• Intercambio iónico
Como su nombre lo indica, este proceso consiste en un intercambio de
iones entre la sustancia que desea remover y un medio sólido a través del cual
se hace pasar el flujo de agua. Este es el caso del ablandamiento del agua
mediante resinas, en el cual se realiza un intercambio de iones de cal y
magnesio por iones de sodio, al pasar el agua a través de un medio poroso constituido
por zeolitas de sodio. Cuando la resina se satura de iones de calcio y
magnesio, se regenera introduciéndose en un recipiente con una solución
saturada de sal.
• Absorción
La absorción consiste en la remoción de iones y moléculas presentes en
la solución, concentrándolos en la superficie de un medio adsorbente, mediante
la acción de las fuerzas de interfaz. Este proceso se aplica en la remoción de
olores y sabores, mediante la aplicación de carbón activado en polvo.
2.3 Transferencia de gases
Consiste en cambiar la concentración de un gas que se encuentra
incorporado en el agua mediante procesos de aereación, desinfección y
recarbonatación.
• Aereación
La aereación se efectúa mediante caídas de agua en escaleras, cascadas,
chorros y también aplicando el gas a la masa de agua mediante aspersión o
burbujeo. Se usa en la remoción de hierro y manganeso, así como también de
anhídrido carbónico, ácido sulfhídrico y sustancias volátiles, para controlar
la corrosión y olores.
• Desinfección
Consiste en la aplicación principalmente de gas cloro y ozono al agua
tratada.
• Recarbonatación
Consiste en la aplicación de anhídrido carbónico para bajar el pH del
agua, normalmente después del ablandamiento.
2.4 Transferencia molecular
En el proceso de purificación natural del agua. Las bacterias saprofitas
degradan la materia orgánica y transforman sustancias complejas en material
celular vivo o en sustancias más simples y estables, incluidos los gases de
descomposición. También los organismos fotosintéticos convierten sustancias
inorgánicas simples en material celular, utilizando la luz solar y el anhídrido
carbónico producto de la actividad de las bacterias y, a la vez, generan el
oxígeno necesario para la supervivencia de los microorganismos aeróbicos
presentes en el agua. Este tipo de transferencia se lleva a cabo en la
filtración, en la cual los mecanismos de remoción más eficientes se deben a la
actividad de los microorganismos.
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