Como eliminar sulfatos del agua

Origen del sulfato en agua

El sulfato (SO4) es un compuesto que presente en aguas de todo el mundo, su origen puede ser por procesos naturales o artificiales, generados por cualquier actividad industrial.

Este compuesto puede llegar agua de distintas formas:

Procesos naturales: Durante el ciclo del agua esta puede recorrer zonas rocosas superficiales y subterráneas, absorbiendo minerales de con alta presente de sulfatos y disolviéndose este en el agua. Por esta razón es muy común encontrar sulfatos en agua de pozo que impiden su utilización para riego y consumo humano.

Procesos industriales: La otra forma de encontrar sulfatos en aguas potables y residual es por el vertido de estos por medio de actividades industriales. El ejemplo más representativo de estos casos son las aguas de minerías. Estas aguas normalmente con características acidas suelen tener una alta concentración en sulfatos y metales (hierro, manganeso, cobre y zinc) que es necesario eliminar del agua antes de su vertido.

Por lo tanto, la influencia de grandes concentraciones de sulfatos en las aguas residuales derivadas de la actividad industrial y urbana es uno de los problemas más comunes en los proyectos de tratamiento de aguas.

Concentración máxima de sulfatos en agua

Para poder determinar el nivel máximo de sulfatos en el agua se requiere de una analítica completa de un laboratorio acreditado que nos aportara, no solo el valor del sulfato si no del resto de compuestos que lo acompañan en el agua.

Según la organización mundial de la salud (OMS) la concentración de sulfatos máxima para el agua de consumo será de 500 mg/l, siendo recomendable estar en torno a 300 mg/l.

Métodos para eliminar sulfato

Para poder realizar correctamente el diseño de una planta de tratamiento para eliminación de sulfatos del agua es necesario tener en cuenta que este compuesto se trata de uno de los mas complejos de quitar del agua, debido a su alta solubilidad tanto en aguas industriales (minería, metalurgia …)  como en aguas superficiales y de pozo.

Dependiendo del origen   del agua y el uso que queramos para ella, será necesario establecer unos parámetros de diseño y con ellos aplicar la combinación de tecnologías de depuración de agua que se mejor se adapten al proyecto.

A continuación, detallaremos las mejores tecnologías IMA wáter que se fabrican específicamente para la reducción de los sulfatos del agua.

Tecnologías de membranas de osmosis inversa y nanofiltración

Las plantas de membranas son el sistema que mayor rendimiento aportan, alanzando rendimiento de reducción de sulfatos de hasta un 99%.

Se utilizan para   aguas de pozos e industriales   que tengan concentraciones de sólidos y materia residual pequeñas y cuyo único problema será el tratamiento de los sulfatos.

Al igual que el resto de tecnologías que vamos a presentar en esta presentación técnica tiene una seria de ventajas y desventajas que es necesario tener en cuenta para su utilización:

Ventajas:

La aplicación de sistemas de osmosis inversa y nanofiltración para reducir sulfatos tiene unas ventajas importantes con respecto a las tecnologías de precipitación química.

  • Rendimiento de remoción de hasta un 99%.
  • Genera un agua de alta pureza apta para riego, consumo humano y reutilización.
  • Eliminación del resto de componentes problemáticos del agua junto con los sulfatos como cloruros, nitratos, virus, bacterias, solidos, metales, arsénico y fluoruros.
  • Tecnología ampliamente probada y totalmente automatizada
  • No se utilizan químicos precipitantes, coagulantes o floculantes para el proceso.
  • Espacio reducido de ocupación de la instalación, pudiendo enviarse la planta de tratamiento de agua totalmente montada en un módulo compacto para funcionar sin necesidades de obra civil.

Desventajas:

El uso de membranas tiene una serie de desventajas derivadas del propio proceso de osmosis inversa.

  • La eliminación de sulfatos y otros compuestos genera un residuo en forma de agua de rechazo con alta concentración de sulfatos. Esta agua representara entre un 10-25% del caudal total a tratar, reduciendo el problema al mínimo caudal para que sea gestionado o tratado.

No obstante, es importante destacar que cualquier sistema de tratamiento de aguas con sulfatos genera un residuo de rechazo (fangos y agua concentradas), por lo tanto, cualquier tecnología a utilizar tendrá esta desventaja.

Plantas depuradoras para eliminar sulfatos

Otra alternativa para quitar los sulfatos del agua son las depuradoras físico-químicas, especialmente diseñadas para su utilización con aguas residuales industrialesde alta carga de sólidos.

Este tipo de instalaciones utilizan un proceso de dosificación química y precipitación de los sulfatos cristalizados.

El proceso de depuracion para reducción de sulfatos al contrario que la osmosis inversa, requiere un control exhaustivo de los distintos parámetros del sistema para garantizar que se cumplen todos los procesos de reacción química y precipitación de los sulfatos.

Para tener un rendimiento de eliminación de sulfatos adecuado los parámetros que se deben controlar durante la explotación de la PTAR son:

  1. Homogenización del agua residual:  Se deberá proveer de un deposito de mezcla del agua a tratar para igualar sus características antes de la alimentación de la depuradora
  2. Proceso de neutralización de PH: Se necesitarán valores elevados del PH para garantizar que el agua esta preparada para el proceso de dosificación de químicos precipitantes de SO4.
  3. Cámaras de mezcla y dosificación química:  En esta parte del sistema de depuracion se realizará una dosificación química de productos precipitantes de sulfatos que en combinación con el control del PH, se encargaran de separar los sulfatos del agua en forma de solidos con rendimientos desde el 50 al 90% (este dependerá de la dosis de químico utilizado y características del agua).
  4. Decantador / clarificador: Tras el proceso de adecuación química del agua esta entrara al equipo de decantación que se encargará de separar los sulfatos del agua en forma de solidos precipitables, generando un fango acuoso de rechazo que será necesario gestionar.
  5. Equipos de extracción y almacenamiento de fangos:  Tras realizar todo el proceso la depuradora contara con sistemas de extracción de fangos, enviándolos a una zona de espesamiento para su evacuación o deshidratación.

Presentada la línea de tratamiento de una planta para reducir sulfatos   a continuación detallaremos las ventajas y desventajas de este tipo de instalación:

Ventajas:

  • La principal ventaja es que las plantas depuradoras con esta tecnología pueden tratar aguas con alta carga de materia residual, no siendo necesario adecuar el agua antes del tratamiento como si ocurre con las tecnologías de membranas.

Desventajas

En esta tecnología existen limitaciones   y problemáticas que es necesario tener en cuenta.

  • El proceso de dosificación de químicos requiere concentraciones de hasta 3 Kg de producto por cada 1000 litros de agua con alta concentración de sulfatos siendo un problema de gestión del fango generado importante para grandes caudales de tratamiento.
  • Derivado del alto gasto de productos químicos consumibles el gasto economico   mensual de explotación de la depuradora será elevado para grandes caudales.
  • Al contrario que las instalaciones de osmosis automatizadas el proceso químico requiere una atención constante al necesitar realizar un proceso de adecuación del agua para conseguir buenos resultados. Este último requerirá el control por personal de mantenimiento experimentado que se encargue de la regulación de químicos y del proceso.
  • La calidad de las aguas obtenidas se encargará de adaptar esta para su vertido a cauce urbano y natural, no siendo recomendable normalmente su reutilización.

Como se puede comprobar   la aplicación de depuradoras para sulfatos se ve reducida a casos en el agua tiene una alta carga de otras materias residuales, aparte de los sulfatos.  Para el resto de casos donde el problema principal sea compuesto como los sulfatos, sales, virus y este tipo de compuestos disueltos en agua siempre se aplicarán tecnologías de membranas.

¿Qué sistema es el mejor para eliminar sulfatos?

En condiciones donde el agua tiene una alta concentración en sulfatos y una baja carga, la solución técnica adecuada es la instalación de una planta de membranas para la reducción de hasta 99% de SO4 junto con el resto de valores del agua.

El agua de rechazo con alta carga en sulfatos será un mínimo porcentaje del total, siendo mucho más sencilla su gestión o incluso su tratamiento químico. En caso de que se desee tratar el agua de rechazo del sistema de membranas para transformar en fango precipitado, esto representara un coste reducido de químicos y mantenimiento al ser únicamente un proceso que se utilizara para tratar entre un 10 y un 20% del caudal total, en lugar de utilizarlo para el 100 %, representando un ahorro importante de explotación mensual de la instalación.

Para aguas residuales cargadas donde existan otros parámetros en altas concentraciones junto con SO4, la única opción existente que da las garantías necesarias es la fabricación de una depuradora mediante precipitación química. 

Una instalación de este tipo debe ser muy estudiara y realizarse solo si es absolutamente necesaria la reducción de sulfatos del proyecto, este se debe a los altos consumos de producto químico y costes de mantenimiento derivados de la explotación de PTAR cuando se tratan grandes caudales.

Campos de aplicación

La problemática de la presencia de sulfatos en agua abarca muchos sectores de la industria y agricultura.

Algunos de las actividades más comunes donde se instalan las plantas de tratamiento de agua con sulfatos son:

  • Minería

  • Siderurgia

  • Agua de pozo para agricultura

  • Agua de pozo para industria

  • Agua e consumo humano en municipios y poblaciones

  • Laboratorios

  • Cosmética

  • Alimentación