El tratamiento de pretratamiento más habitual para la retirada de contaminantes es la precipitación química, la cual se usa para reducir la concentración de metales en el agua residual a valores que no causen preocupación.
Antes de seleccionar un sistema de precipitación química para la separación de metales, se deben considerar varios factores, entre los que se distinguen:
- La capacidad demostrada del sistema para ajustarse a los límites de descarga.
- El coste de capital necesario.
- Los costes de operación y de mantención.
- La capacidad para ampliar o mejorar el sistema para cumplir con requerimientos futuros.
- El volumen de contaminante y la cantidad hidráulica permitida en el presente y las que se propongan para el futuro.
- La frecuencia, el volumen y las características de las descargas del proceso industrial.
- La conservación del agua y las posibilidades de su recuperación.
- Los resultados de los estudios de tratabilidad de aguas residuales representativas, usando la tecnología de tratamiento que se propone.
La precipitación química es un tratamiento de tres fases que comprende:
Las fuerzas entre las partículas de los contaminantes se debilitan o eliminan mediante la adición de productos químicos, lo que permite la interacción de partículas mediante el movimiento molecular y la agitación física.
La mezcla rápida permite la dispersión en el agua residual del producto químico utilizado en el tratamiento y promueve el choque de partículas, lo que hace que las partículas se agrupen para formar otras de mayor tamaño, es decir, la coagulación.
Los productos químicos añadidos para promover dicha agregación se denominan coagulantes y tienen dos propósitos básicos:
- Desestabilizar las partículas, lo que permite la interacción.
- Promover la agrupación de partículas, reforzando así la floculación.
Tras un tiempo de mezcla rápida, es obligado disminuir la velocidad de la mezcla para que se generen flóculos más grandes (si la velocidad de mezcla es alta, los flóculos continúan siendo destruidos por excesivo contacto físico). Este tratamiento se denomina floculación. Debido al tamaño de las partículas, sigue siendo necesario algo de mezcla para que exista contacto entre las masas de sólidos y promover así la formación de flóculos que se sedimentarán rápidamente.
A lo largo del tiempo que dura la precipitación, los sólidos se separan de la fase líquida habitualmente por sedimentación, lo que debe resultar en dos capas claramente visibles, una sólida y una líquida, que pueden separarse fácilmente.
Así como la precipitación química está fundamentada en la solubilidad en agua de los distintos tipos de iones, ocasionalmente pueden conseguirse concentraciones iguales al grado de solubilidad.
La precipitación química se realiza la mayor parte de las veces utilizando:
- Hidróxido de sodio
- Compuestos de sulfato (alumbre o sulfato férrico)
- Sulfuros (sulfuro de sodio o sulfuro de hierro)
La adición de estos compuestos a aguas residuales portadoras de metales forma hidróxidos de metal o sulfuros de metal respectivamente, y la solubilidad en el agua de estos es limitada.
Usualmente, el equipo de coagulación consiste de tanques o depósitos con impulsores giratorios para la mezcla rápida, pero se pueden usar batidores y bombeadores o deflectores en línea. El equipo de floculación se diseña en tanques con palas para la agitación y la floculación lenta. El equipo de sedimentación habitualmente se trata de una unidad clarificadora que tiene placas inclinadas (separador de láminas) o tubos. Estas unidades funcionan por gravedad, necesitan poco espacio, su coste de instalación y operación es mínimo.
La precipitación química se usa para retener la mayoría de los metales de las aguas residuales y algunas especies aniónicas como sulfato y fluoruro. Las sustancias orgánicas en las aguas residuales pueden generar complejos de metal y reducir la eficacia de este tipo de procesos, en cuyo caso, seguramente, se requiere realizar estudios a nivel laboratorio o de proyecto piloto para determinar los métodos de tratamiento adecuados para romper el complejo y hacer que se precipite el metal. Normalmente, este problema puede resolverse utilizando mejores técnicas de separación de residuos en vez de mediante el tratamiento de residuos.