3. FLOCULACIÓN
El coagulante introducido da lugar a la formación del flóculo, pero es necesario aumentar su volumen su peso y sobre todo su cohesión. Se favorecerá el engrosamiento del flóculo por medio de:

• una coagulación previa tan perfecta como sea posible,
• un aumento de la cantidad del flóculo en el agua; conviene poner el agua en contacto con los precipitados ya formados por el tratamiento anterior (recirculación de fangos lecho de fango), tratando de conseguir la mayor concentración posible,
• una agitación homogénea y lenta del conjunto, con el fin de aumentar las posibilidades de que las partículas coloidales descargadas eléctricamente se encuentren con una partícula de flóculo,
• el empleo de ciertos productos llamados floculantes.

3.1. Floculantes

Los floculantes, llamados también ayudantes de coagulación, ayudantes de floculación e incluso ayudantes de filtración, son productos destinados a favorecer cada una de estas operaciones. La acción puede ejercerse al nivel de la velocidad de reacción (floculación más rápida) o al nivel de la calidad del flóculo (flóculo más pesado, más voluminoso y más coherente).

Los floculantes pueden clasificarse por su naturaleza (minera u orgánica), su origen (sintético o natural) o el signo de su carga eléctrica (aniónico, catiónico o no iónico).

3.1.1. SÍLICE ACTIVADA
La sílice activada fue el primer floculante que se empleó, y sigue siendo, en la actualidad, el que mejores resultados puede dar, principalmente si se utiliza juntamente con sulfato de alúmina.
Se introduce generalmente después del coagulante, y se prepara neutralizando parcialmente la alcalinidad de una solución de silicato sódico.

· Preparación de la silice activada

1. En laboratorio o en fabricación industrial

a) Método Baylls

• Partir de 25 ml o 35 g de silicato sódico de 41º Bé (28 % de SiO₂). Completar hasta 500 ml con agua.
• Añadir lentamente, y agitando, 170 ml de agua que contenga 2,4 ml de ácido sulfúrico de 66 Bé.
• Agitar lentamente durante 2 h.
• Completar hasta 2 l.
• La solución así obtenida contiene un 0,5 % de SiO₂.

b) Método Hay

• Partir de 25 ml o 35 g de silicato sódico de 41º Bé (28% de SiO₂). Completar hasta 400 ml con agua.
• Añadir lentamente, y agitando, 6,7 g de sulfato amónico disuelto en 100 ml de agua.
• Agitar lentamente durante 2 h.
• Completar hasta 1 l.
• La solución obtenida contiene un 1 % de SiO₂.

Esta solución es más estable que la obtenida por el método Baylis. La presencia de sales de amonio hace difícil la aplicación del método Hay cuando existe una precloración. En los dos métodos descritos anteriormente, la preparación industrial requiere precauciones especiales.
c) También puede «activarse» el silicato sódico con ácido clorhídrico, cloro, ácido carbónico, bicarbonato sódico, etc., en la dosis necesaria para neutralizar el 90 % de su alcalinidad.

2. Preparación en continuo:
Industrialmente, en grandes instalaciones, se prefiere dosificar las soluciones de silicato sódico y de ácido de forma continua. Se mezclan estas dos soluciones en un depósito que lleva, eventualmente, una llegada de agua para que pueda conseguirse la concentración deseable de SiO₂, y, a continuación, se hace pasar la solución a un depósito de envejecimiento, con un tiempo de permanencia de media hora.

Para distribuir 1 kg de SiO₂ por hora, se necesitan aproximadamente: 2,5 l/h de silicato sódico 41º Bé y 0,24 l/h de ácido sulfúrico 66º Bé ó 850 g/h de bicarbonato sódico, y completar hasta 100 l/h con agua de
aportación.

Controlar regularmente la neutralización del silicato sódico por medio de la determinación del TA y del TAC de la solución de sílice activada. El TAC de la solución al 1 % de SiO₂ debe ser del orden de 50 a 75 grados franceses.

3.1.2. OTROS FLOCULANTES MINERALES

A veces se utilizan ciertos productos para cargar un agua bruta que no contiene suficiente materia en suspensión.

Entre ellos, pueden citarse:

• algunas arcillas,
• blanco de Meudon o carbonato cálcico precipitado,
• carbón activo en polvo (cuando se impone este tratamiento),
• arena fina, kieselguhr (diatomeas).

3.1.3. FLOCULANTES ORGÁNICOS

El progreso de la Química Orgánica ha permitido el desarrollo de otros floculantes más activos.
1.º Origen:

*Algunos se fabrican a partir de productos naturales: alginatos (extractos de algas), almidones (extractos de granos vegetales), derivados de la celulosa, ciertas gomas...
Los alginatos se utilizan especialmente como ayudantes de floculación de las sales férricas, aunque a veces, también dan buenos resultados con sales de aluminio.

Se obtienen a partir del ácido alginico, el cual, a su vez, se extrae de algas marinas (en especial, del género Laminaria). Su empleo en el tratamiento de aguas de abastecimiento público, está autorizado en todos los países.

*Otros floculantes son totalmente sintéticos. Se distinguen, por una parte, las poliacrilamidas, de larga cadena y gran masa molar (2 a 4 · 106 g/mol), y, por otra, las poliaminas, que tienen, generalmente, cadenas más cortas y menores masas molares (1 · 106 g/mol).

Las poliacrilamidas se utilizan en el tratamiento de clarificación de aguas y en la deshidratación de fangos, mientras que las poliaminas se emplean sobre todo en clarificación.

2.º Empleo:
Los floculantes orgánicos se descomponen en dos clases de empleo: productos sólidos y productos líquidos.

Existe gran cantidad de floculantes orgánicos, entre los cuales pueden citarse los siguientes: Praestol, Superfloc, Magnafloc, alginatos, Prosédim, Purifloc.

No hay ninguna regla que permita deducir a priori cuál de los floculantes dará mejores resultados, por lo que siempre deberán efectuarse ensayos de laboratorio. Asimismo, se determinará el tiempo que debe transcurrir entre la introducción del coagulante y la del floculante, factor éste que tiene gran importancia, por ejemplo, en el caso de la sílice activada.

Si bien los fabricantes, generalmente, facilitan los datos necesarios para la utilización óptima de sus productos, pueden seguirse, en líneas generales, las indicaciones que figuran en el cuadro.

En el caso de descarbonatación con cal, la elección debe orientarse hacia un floculante no iónico o aniónico.

En el caso de una clarificación, la elección debe hacerse entre un floculante no iónico, o ligeramente aniónico, y un floculante catiónico. Si el pH está próximo al de equilibrio, y en presencia de gran cantidad de materia orgánica, se ensayará, en primer lugar, un floculante catiónico.

Por último, en el caso de tratamiento de agua destinada al abastecimiento público, es indispensable tener en cuenta la legislación del país considerado, ya que el empleo de floculantes orgánicos está reglamentado; algunos países tienen publicada una lista de los productos autorizados. En Francia, con fecha 1.º de agosto de 1978, el Consejo Superior de Higiene no había autorizado, para las aguas potables, ningún producto orgánico de síntesis. En España, la Dirección General de Sanidad ha autorizado el uso de varios floculantes.

3.2. Práctica de la floculación

La floculación será tanto mejor cuanto más eficaz sea la coagulación previa. El coagulador, en el que tiene lugar la agitación rápida, va seguido de un floculador, en el que se mantiene una agitación lenta durante 5 mm (agua residual muy cargada), o durante un tiempo mucho mayor en tratamiento de agua de abastecimiento público.

Esta agitación lenta puede tener lugar en un floculador separado, o bien en el interior del decantador propiamente dicho. En este caso, pueden utilízarse turbinas de recirculación, o la acción del propio lecho de fango (ver capitulo 7).

La elección del tipo de mezclador y del tipo de floculador está en estrecha relación con la elección del procedimiento de separación utilizado en la continuación del tratamiento. Debe estudiarse cuidadosamente esta elección, cuando la floculación es del tipo difuso y va seguida de una decantación estática, o de una flotación.

*Floculadores:
La floculación se efectúa en este caso en depósitos provistos de sistemas de agitación que giran con relativa lentitud para no romper los flóculos ya formados, pero con la velocidad suficiente para conseguir el engrosamiento progresivo del flóculo e impedir que se formen sedimentos sobre el fondo del depósito.

El volumen de la cuba de floculación debe ser el necesario para que se consiga el tiempo de floculación determinado mediante ensayos de laboratorio.

Los sistemas de agitación utilizados pueden estar constituidos por hélices especialmente estudiadas con este fin, o por un conjunto de palas fijadas sobre un eje giratorio, vertical u horizontal. Es conveniente obtener en el floculador un gradiente de velocidad comprendido entre 20 y 50^s-1.

También conviene prever, en la. transmisión del sistema de agitación, un conjunto motorreductor-variador, para que pueda regularse mejor la velocidad de agitación en función de la calidad de la floculación.

Si es grande el volumen necesario para la floculación, es preferible utilizar varios depósitos de pequeñas dimensiones, colocados en serie. En este caso, cada uno de los depósitos va provisto de un sistema de agitación independiente, cuya velocidad, regulable, puede adaptarse mejor a la calidad de la floculación.

Por último, es importante que no se rompa el flóculo al pasar del floculador a la zona de decantación. Según la calidad del agua tratada, las velocidades de paso deberán limitarse a los siguientes valores:

- flóculo de hidróxido metálico frágil: v = 0,20 m/s
- flóculo de hidróxido metálico resistente: v = 0,50 m/s
- flóculo de aguas residuales: v = 1 m/s.

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