El importante papel de los niveles de pH en el tratamiento del agua

Los sistemas de agua potable y tratamiento de aguas residuales desempeñan un papel crucial para garantizar comunidades y ecosistemas saludables. Un parámetro fundamental que influye significativamente en la eficiencia y el rendimiento de estos sistemas de tratamiento es el nivel de pH del agua a tratar. El nivel de pH afecta tanto a las propiedades químicas como físicas del agua, influyendo así en el comportamiento de los contaminantes y en los procesos de tratamiento.

Los operadores deben tener un conocimiento profundo de cómo el pH afecta los procesos de tratamiento para garantizar que esos sistemas funcionen según sea necesario y evitar posibles daños a los equipos, las personas y el medio ambiente.

Entendiendo el pH

El pH del agua es una medida de su acidez o alcalinidad y se define en una escala logarítmica que va de 0 a 14. Un pH de 7 se considera neutro. Los valores inferiores a 7 indican acidez y los valores superiores a 7 indican alcalinidad. Las fluctuaciones del pH son normales, pero generalmente deben limitarse a entre 6.3 y 7.6. A medida que el pH cambia por encima o por debajo de los niveles deseados, es posible que los operadores necesiten agregar productos químicos para que los niveles vuelvan a estar dentro del rango aceptable.

El agua ácida se puede ajustar agregando carbonato de sodio (carbonato de sodio) o hidróxido de sodio mediante una bomba dosificadora de productos químicos (Figura 1).

Por el contrario, el agua alcalina se puede controlar mediante la adición de ácidos líquidos o dióxido de carbono (CO2).

Mantener el pH es más importante en las siguientes etapas del proceso de tratamiento:

Coagulación y Floculación

Para plantas de tratamiento de agua más grandes, la coagulación y la floculación son etapas de tratamiento clave. Mantener el pH dentro de un rango específico (generalmente entre 6 y 8) ayuda a optimizar el rendimiento del coagulante y mejora la formación de flóculos más grandes y más sedimentables. Las desviaciones del rango de pH óptimo pueden provocar una floculación incompleta, una sedimentación deficiente y una eficiencia reducida de los procesos de filtración posteriores.

Sistema

La desinfección es un paso crucial en el tratamiento del agua que elimina los microorganismos dañinos para garantizar la seguridad del suministro de agua. Los desinfectantes a base de cloro funcionan más eficazmente con valores de pH entre 5.5 y 7.6. El nivel de pH debe controlarse y ajustarse cuidadosamente para garantizar una desinfección adecuada y evitar la formación de subproductos de la desinfección, como los trihalometanos (THM), que es más probable que se formen a niveles de pH más altos.

Recolección y Distribución

El pH del agua también juega un papel crucial en el mantenimiento de la integridad de los sistemas de recolección de aguas residuales y de distribución de agua potable. Por esta razón, muchas industrias deben tratar sus aguas residuales antes de su descarga, incluido el ajuste del pH. Cuando el agua es demasiado ácida o demasiado alcalina, puede provocar que los metales se filtren en el agua. Por otra parte, la incrustación ocurre cuando el agua tiene un pH alto y contiene niveles elevados de minerales duros, lo que lleva a la deposición en tuberías y accesorios.

Procesos Biológicos

En los sistemas de tratamiento de aguas residuales se utilizan procesos biológicos como el tratamiento de lodos activados o la filtración biológica para eliminar la materia orgánica y los nutrientes. El nivel de pH influye en la actividad y el crecimiento de los microorganismos implicados en estos procesos. Diferentes microorganismos prosperan en diferentes rangos de pH, y mantener las condiciones de pH adecuadas es crucial para la estabilidad y eficacia de los sistemas de tratamiento biológico.

Cómo medir y ajustar el pH

Los operadores pueden medir el pH utilizando cualquier sonda en línea o, para un análisis y recopilación de datos más completos, un analizador de agua (Figura 2), que está diseñado para medir los niveles de pH.

Cuando es necesario ajustar los niveles de pH, muchas instalaciones optan por el tratamiento químico utilizando bombas dosificadoras/medidoras de productos químicos. Los diseñadores y operadores del sistema deben tener cuidado al elegir la bomba correcta para el producto químico que se dosifica. Esto incluye elegir los materiales adecuados para los componentes de la bomba, incluidas válvulas y tubos/mangueras de la bomba. Deben ser compatibles con ácidos y bases cáusticos y abrasivos.

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Por último, los operadores deben considerar cuidadosamente el tipo de ácido o base utilizado para ajustar el pH. Por ejemplo, el ácido sulfúrico puede reducir rápida y drásticamente el pH, pero también produce altos niveles de calor cuando se mezcla con agua, lo que puede resultar problemático e incluso peligroso en algunas aplicaciones.

La dosificación de CO2 (Figura 3) proporciona una reducción del pH más controlada y gradual. El CO2 se autoamortigua y forma ácido carbónico (H2CO3) cuando se disuelve en agua. Este ácido carbónico puede disociarse en iones de hidrógeno (H+) e iones de bicarbonato (HCO3-). La reacción de equilibrio reversible entre el ácido carbónico y los iones de bicarbonato ayuda a mantener el pH de la solución, manteniéndolo normalmente justo por encima de 6. Por lo tanto, es difícil sobredosificar el agua. Esto reduce el riesgo de corrosión, minimizando el riesgo de deterioro de la calidad del agua debido a la liberación de metales u otros contaminantes relacionados con las tuberías.

Es posible que el CO2 no sea una solución ideal para tratar agua altamente alcalina. Sin embargo, para la mayoría de los sistemas de agua representa una ventaja y se reconoce que es respetuoso con el medio ambiente.

Independientemente del método de tratamiento que se utilice, el hecho es que el nivel de pH desempeña un papel importante en cada etapa del tratamiento del agua y de las aguas residuales. Al reconocer el impacto del pH e implementar estrategias de control adecuadas, los operadores pueden garantizar resultados de tratamiento consistentes.