purificación del agua

3. ABLANDAMIENTO DE AGUAS DURAS.
Este proceso requiere grandes inversiones iniciales y tiene un costo de operación alto. Por tanto obliga hacer un estudio de justificación de su uso, en los casos que sea necesario. Comúnmente, aguas con dureza total menores de 200 mg/L no alcanzan a producir efectos objetables para el consumidor común. Sin embargo, durezas mayores de dicho valor pueden causardificultades de distribución y uso del agua.
Los beneficios que se obtienen con el ablandamiento de aguas duras son los siguientes:
Economía de jabón y detergentes.
Mejor lavado de ropa y utensilios domésticos.
Disminución de incrustaciones en artefactos domésticos.
Mejor cocción y preparación de alimentos.
Si se opera en forma correcta, prevención de la corrosión.
Incremento de laeficacia de la filtración.
Lo anterior indica que el ablandamiento se hace por razones económicas y no por potabilidad del agua. Los métodos principales usados para el ablandamiento de aguas son el de precipitación o ablandamiento con cal y soda ash, el ablandamiento mediante cristalización en gránulos con soda caustica y el ablandamiento con resinas de intercambio iónico.
3.1 PROCESO CON CAL Y SODAASH.
El principio es el siguiente: el calcio puede precipitarse como carbonato de calcio aumentando la concentración de carbonato en el agua: el magnesio también se precipita cuando se aumenta la concentración de iones hidróxido. La precipitación es factible gracias a la baja solubilidad del CaCO3 y del Mg(OH)2.
Los compuestos insolubles del proceso forman floc sedimentable y son removidos comolodo en tanques de sedimentación.
CaCO3 = Ca++ + CO=3
Mg(OH)2 = Mg++ + 2OH-
A 25 °C: [Ca++ ] [CO=3 ] = Kps = 5*10-9
[Mg++ ] [OH- ]2 = Kps = 9*10-12
El proceso con cal y soda ash puede efectuarse en 2 etapas: en la 1ra haciendo el tratamiento con cal y en la 2da con soda ash. También puede hacerse en una sola etapa conjunta. Como la cal debe ser hidratadapara su aplicación, se mencionan a continuación las relaciones que ocurren al agregarla al agua como Ca(OH)2 . las reacciones básicas del proceso son:
Dureza carbonacea
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Dureza por Magnesio:
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Dióxido de carbono:
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Dureza no carbonacea
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Recarbonatación:
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(13)

La cal requerida en el proceso está relacionada como lo indican lasreacciones de dureza carbonacea hasta la de dióxido de carbono, la dureza carbonacea y la dureza por magnesio del agua. La precipitación del CO2 es necesaria para satisfacer las otras reacciones; por tanto, la remoción previa de CO2 disminuye la dosis necesaria de cal.
Debe anotarse que la precipitación del carbonato de calcio y del hidróxido de Mg no es completa, pues para saturación de ambos tienenuna solubilidad del orden de 7 y 8 mg/L respectivamente; en la práctica solo se pueden obtener durezas residuales mayores de 50 mg/L por el método de cal-soda ash.
En aguas con bajo contenido de Mg se pueden remover únicamente la dureza carbonacea por calcio mediante cal. Si se desea remover el magnesio se agrega cal en exceso para asi obtener un pH alto, mayor de 10.8, y precipitar el Mg comosu hidróxido; adicionalmente si se desea remover la dureza no carbonacea se debe agregar carbonato de sodio.
3.2 CALCULO DE LA DOSIS DE CAL:
La cantidad de cal necesaria para la primera etapa puede determinarse, según las reacciones anteriores, expresando la dureza carbonacea y el contenido de magnesio en mg/L como CaCO3 de la manera siguiente:


De la ecuación Dioxido de Carbono:
1.68 mg/Lde Ca(OH)2 son necesarios para reaccionar con 1 mg/L de CO2, expresado como CO2.
De las ecuaciones dureza por magnesio:
0.74 mg/L de hidróxido de calcio son necesarios para reaccionar con 1 mg/L de Mg++, expresado como CaCO3.
De las ecuaciones de dureza carbonacea:
0.74 mg/L de hidróxido de calcio son necesarios para reaccionar con 1 mg/L de dureza carbonacea.
Además en la práctica, es...