El importante papel del pH en el tratamiento del agua

Mantener el nivel de pH adecuado es esencial en los sistemas de tratamiento del agua potable y aguas residuales para optimizar la eficacia, proteger los equipos y salvaguardar el medio ambiente y la salud pública.

Los sistemas de tratamiento del agua potable y de las aguas residuales desempeñan un papel crucial para garantizar comunidades y ecosistemas sanos. Un parámetro fundamental que influye significativamente en la eficacia y el rendimiento de estos sistemas de tratamiento es el nivel de pH del agua tratada. 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 operarios deben conocer a fondo cómo influye el pH en los procesos de tratamiento para garantizar que esos sistemas funcionan como es debido y evitar posibles daños a los equipos, las personas y el medio ambiente.

Entender el pH

Una definición sencilla es que mide lo ácida o básica que es una solución.

Una definición más científica es que indica la concentración de iones de hidrógeno en un líquido. Mientras que un pH bajo indica una mayor concentración de hidrógeno, un pH alto indica una menor concentración.

Para quienes tengan conocimientos de química, se puede calcular el pH de cualquier sustancia mediante el cálculo: pH = – log[H+].

El PH en el agua

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 superiores, alcalinidad. Las fluctuaciones del pH son normales, pero por lo general deben limitarse a un valor comprendido entre 6,3 y 7,6. Cuando el pH se desplaza por encima o por debajo de los niveles deseados, es posible que los operadores tengan que añadir productos químicos para que los niveles vuelvan a estar dentro del rango aceptable.

El agua ácida puede ajustarse, por ejemplo, añadiendo hidróxido sódico mediante una bomba dosificadora de productos químicos (figura 1).

A la inversa, el agua alcalina puede controlarse añadiendo ácidos líquidos o dióxido de carbono (CO2).

Figura 1. Bombas dosificadoras de productos químicos (https://prodos.es/producto/bombas-dosificadoras-peristalticas-seko-kronos-50-y-65/). Las bombas dosificadoras peristálticas sobresalen en la dosificación de una amplia gama de productos químicos.

Procesos afectados por el pH

Coagulación y floculación

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

Desinfección

La desinfección es un paso crucial en el tratamiento del agua que elimina los microorganismos nocivos para garantizar la seguridad del suministro de agua. Los desinfectantes a base de cloro funcionan con mayor eficacia a valores de pH comprendidos entre 5,5 y 7,6. El nivel de pH debe controlarse y ajustarse cuidadosamente para garantizar una desinfección adecuada y evitar la proliferación de gérmenes y para 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.

Recogida y distribución

El pH del agua también desempeña un papel crucial en el mantenimiento de la integridad de los sistemas de recogida de aguas residuales y los sistemas de distribución de agua potable. Por esta razón, muchas industrias están obligadas a tratar sus aguas residuales antes de verterlas, incluido el ajuste del pH. Cuando el agua es demasiado ácida puede provocar la corrosión de los componentes de los sistemas de bombeo y distribución. Por otra parte, las incrustaciones se producen cuando el agua tiene un pH alto y contiene niveles elevados de minerales como calcio y magnesio, lo que provoca su deposición en tuberías y accesorios.

Procesos biológicos

En los sistemas de tratamiento de aguas residuales se utilizan procesos biológicos como el tratamiento con 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 que intervienen 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.

Agricultura

En la agricultura, el pH está estrechamente ligado a la biodisponibilidad de ciertos nutrientes. Biodisponibilidad significa que algunos nutrientes pueden estar presentes en el suelo pero no estar disponibles para las plantas si el pH varía más allá de un cierto rango.

Cómo medir y ajustar el pH

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

Cuando es necesario ajustar los niveles de pH, muchas instalaciones optan por el tratamiento químico mediante bombas dosificadoras de productos químicos. Los diseñadores y operadores de sistemas deben tener cuidado de elegir la bomba correcta para el producto químico que se va a dosificar. Esto incluye elegir los materiales adecuados de los componentes de la bomba, incluidas las válvulas, las juntas y los tubos/mangueras de la bomba. Deben ser compatibles con líquidos ácidos o con básicos, según el tipo de producto que vaya a usarse.

Figura 2. Analizador Chemitec serie 30 (enlace a la tienda) proporciona mediciones precisas en tiempo real, visualización y registro de datos de pH y temperatura.

Las bombas dosificadoras de productos químicos de la serie Tekba-R de Seko (https://prodos.es/producto/seko-tekba-r-emg/) proporcionan una dosificación de productos químicos suave y precisa gracias a su regulación mecánica de la longitud de carrera. Están diseñada para las aplicaciones industriales más exigentes gracias a su construcción robusta. Posee igualmente múltiples modos para regular la dosificación: manual, proporcional a entrada analógica o digital, temporizada y proporcional a ppm.

Por otro lado, los operarios deben tener muy en cuenta 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 ser problemático e incluso peligroso en algunas aplicaciones.

Para terminar, es fundamental elegir una sonda de pH adecuada (Figura 3). Según las condiciones de uso (como el tipo de producto a dosificar, la temperatura, la presión o la conductividad) existen múltiples tipos de sonda de pH disponibles en el mercado (https://prodos.es/producto/sonda-electrodo-de-ph/). Por ejemplo, existen sondas con el cuerpo de policarbonato o de vidrio, con membrana simple o doble, resistentes a altas temperaturas, resistentes a ácido fluorhídrico, etc.

Independientemente del método de tratamiento que se utilice, lo cierto es que el nivel de pH desempeña un papel importante en todas las fases del tratamiento del agua y de las aguas residuales. Al reconocer el impacto del pH y aplicar las estrategias de control adecuadas, los operadores pueden garantizar unos resultados de tratamiento coherentes.

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