Sulfato de Aluminio

Proceso de Coagulación /Floculación en eltratamiento del aguaSulfato de aluminio1

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationTratamiento del agua potable• Importancia de la potabilización• Procesos básicos:– Coagulación– Floculación– Sedimentación– Filtración– Desinfección2

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationSulfato de aluminio comocoagulante• Ventajas:– Alta disponibilidad– Bajo costo– Flexibilidad de usoen diferentes tiposde agua• Desventajas– Generación de lodos3

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationObjetivos del procesocoagulación/floculación• Mediante la adición de sustanciasquímicas persigue la remoción de:Turbiedad y Color.• Los coagulantes forman partículas demayor tamaño que facilita la separaciónmediante sedimentación.4

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ Corporation¿Cómo trabaja el sulfato dealuminio?• Hidrólisis del ion metálico Al +3Al 2 (SO 4 ) 3 + H 2 O [Al(H 2 O) 6 ] +3 + SO 4= 2• Reacción con la alcalinidad del agua[Al(H 2 O) 6 ] +3 +CO 3-2[Al(H 2 O) 5 ](OH) +2 + HCO 3-• Compuesto inestable, se hidroliza y formacomplejos polinucleares:[Al 2 (OH) 2 ] +4 , Al 7 (OH) +4 17 , Al 13 (OH) +5 3 , etc.Hidróxidos de aluminio insolubles que precipitan5

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationMecanismos de la coagulación• Son cuatro los mecanismos que describen laremoción de coloides:– Compresión de la doble capa– Adsorción o neutralización de la carga– Coagulación de barrido– Puentes interparticulares6

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationModelo de ladoble capa enpartículascoloidales+ +++ + ++ + ++++ +++ + ++ ++ +PLANO DE CIZALLALÍMITE DE LA CAPA ADHERIDASUPERFICIE DE LA FASE SÓLIDAPARTÍCULA ELECTRONEGATIVASUPERFICIE INTERIORDE LA DOBLE CAPACAPA ADHERIDAO DE STERNSUPERFICIE EXTERIORDE LA DOBLE CAPACAPA DIFUSA O DE GOUYMAYOR PARTEDE LA SOLUCIÓNNERNSTSTERNPOTENCIAL ZDISTANCIA DESDE LA SUPERFICIE DE LA PARTÍCULA7

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationCoagulación n por adsorciónCOLOIDEAl(OH) 3ALTATURBIEDADREACCIÓN RÁPIDADE 10 -4 a 1 seg.Al(OH)Al(OH)Al(OH)Al(OH) 3Al(OH) 3Al(OH)Al(OH)FORMACIÓNDE FLÓCULOS PORADSORCIÓNAl(OH) 3Al(OH) 38

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationCoagulación n por barridoCOLOIDEAl(OH) 3DOSIS ALTADE SULFATODE ALUMINIOBAJATURBIEDADREACCIÓN LENTA1 A 7 SEG.Al(OH) 3Al(OH) 3Al(OH) 3Al(OH) 3 Al(OH) 3EFECTO DEBARRIDO9

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationEfecto de la dosificación n de sulfato de aluminio enla turbiedad residual del aguaTurbiedad residualPartícuas establesPartícuas desestabilizadasPartícuas reestabilizadasDosis óptimaRegión de coagulación debarridoDosis de sulfato de aluminio10

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationFactores que influyen en elproceso de coagulación• Características del agua cruda– Alcalinidad– Temperatura– pH• Variables químicas– Dosis óptima de coagulante– pH óptimo del agua cruda– Concentración óptima de coagulante11

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationTipo de aguaTIPO I.Alta turbiedad-altaalcalinidad(Fácil de coagular)Sulfato de aluminio· Efectivo a pH 5-7.· No requiere adición dealcalinidad y coagulantesayuda.Clasificacióndel aguaInfluencia de laturbiedad y alcalinidaden la coagulaciónTIPO II.Alta turbiedad-bajaalcalinidadTIPO III.Baja turbiedad-altaalcalinidadTIPO IV.Baja turbiedad-bajaalcalinidad(Muy difícil decoagular)· Efectivo a pH 5-7.· Puede necesitar adicionaralcalinidad si disminuye el pHdurante el tratamiento.Efectivo en altas dosis.· Puede necesitar uncoagulante ayuda para darpeso al floculo y sedimentar.· Efectivo solo para floculosde barrido, pero la dosis altadestruye la alcalinidad.· Deberá adicionarsealcalinidad para producir untipo III o arcilla para un tipo II.12

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationRelación n entre concentración n decoloides y dosis de coagulanteAZona 4DOSIS DE COAGULANTEDosificaciónóptima paracoagulaciónpor barridoCBZona 3Zona 2COAGULACIÓNZona 1Dosificaciónóptima parala desestabilizaciónNO COAGULACIÓNCONCENTRACIÓN DE COLOIDESD13

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationManejo del sulfato de aluminio• Recepción. Pipas de acero inoxidable.• Almacenamiento.– Tanques de almacenamiento• Poliéster fibra de vidrio• Acero al carbon recubierto de caucho• PVC• Tranferencia– Bombas de acero inoxidable ANSI-316– Aleación durimet 20 o PVC• Dosificación– Tubería de PVC o acero inoxidable ANSI-31614

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationRecomendaciones para almacenamiento desulfato de aluminio sólidos• Capacidad de almacén para abastecer la planta porlo menos durante 15 días.• Disponer en tarimas de madera para evitar elcontacto con el piso y aisladas de paredes, concorredores que circunden las tarimas de tal formaque se facilite retirar el material.• El material apilado no debe tener más de 2 mts. dealto, si la tranferencia del almacén a dosificación esmanual.• Si se dispone de cargador frontal, las pilas puedentener hasta 3 mts.• Si es posible, se debe tener un almacén especialpara el sulfato, para evitar el contacto con cualquierotro reactivo (cal viva).15

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationRecomendaciones para almacenamiento desulfato de aluminio líquidol• Recomendable almacenar producto suficiente pararecibir una pipa de 30 mil litros mas un volumenadicional para un consumo de 10 días.• No se recomienda el uso de presión de aire para latransferencia del carro cisterna al tanque, solo conbomba centrifuga.• Cuidar que la temperatura ambiente donde se instalenlos tanques no sea menor a –11°C, ya que empieza acristalizarse.• El material y equipo utilizado debe ser de materialplástico como PVC o acero inoxidable.• Instalar los tanques en areas contenidas por diques de125% de la capacidad de los tanques.16

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationRecomendaciones para dosificación desolidoEn la preparación de la solución, es recomendable:– Sistemas capaces de homogenizar la solución, o uso dedos paletas de agitación para evitar zonas muertas.– Un tiempo de retención mayor 10-15 para sólido.– Agua caliente para disolver rápidamente.– Un volumen de tanque adecuado para preparar lasolución a una concentración óptima con los tiempos deretención recomendados, además suficiente para darservicio durante un turno.– Considerar dos unidades, una en preparación y otra enservicio.– Para evitar tanques voluminosos, preparar solucionesmás concentradas (10-20%)17

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationPrueba de jarras comoherramienta para control de dosisAdemás del control de dosis, puede utilizarse para:• Selección de coagulantes.• Comparación de coaguantes ayuda.• Optimización de puntos de alimentación de reactivosutilizados.• Estudios de gradientes y tiempos de mezcla.• Evaluación de la dilución requerida de coagulantes.• Estimación de velocidades de sedimentación.• Evaluación del efecto del reciclaje de lodo.18

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationConsideraciones en larealización n de la prueba de jarrasEl ensayo puede simular las condiciones deoperación de la planta si tenemos:• Uso adecuado de material y equipo.• Medición y control de la temperatura.• Concentración de soluciones de coagulantes.• Dosis de coagulante y relación con el pH.• Punto de adición de coaguante.• Orden de medición de las variables evaluadas.• Aplicación adecuada de los resultados.19

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationSulfato de aluminioUso de grado EstándarvsLibre de hierro20

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationProductos de SIDESASulfato de Aluminio• Sulfato de aluminio líquido o sólidoestándar• Sulfato de aluminio líquido o sólidolibre de hierroLa diferencia es la materia primautilizada para su fabricación.21

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationMateria prima utilizadaProducto Fuente aluminio H 2 SO 4SA libre de Fe Alúminas 98%SA EstándarCaolín 98%22

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationCaracterísticas comercialesdel sulfato de aluminio• Se presenta en forma sólida o líquida• Su fórmula teórica es Al 2 (SO 4 ) 3 • 14.3 H 2 O• Se define por su contenido de alúminacomo Al 2 O 3 , al 7.5% en líquido y 17% ensólido.23

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationConsideraciones ecológicas• Productos certificados :– Nacional (CERTIMEX o CNCP) ANSI/AWWA B-403-98– Internacional (NSF) Norma ANSI/NSF 60• No son venenosos, tóxicos, explosivos nicancerígenos.• Son corrosivos.• Generación de lodos en el tratamiento del agua.24

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationProceso de fabricación n del sulfato de aluminioAlúminaÁcido sulfúricoCaolínReactorReactorSulfato deAluminio(Libre de Fe)Sulfato deAluminio(Estándar)25

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationSulfato de Aluminio Libre de HierroAlúmina+ ácido sulfúrico• Alúmina= óxidos e hidróxidos dealuminio• Materia prima de importación• Escasa materia prima, por precio• Precios en aumento y dolarizados• Tendencia de clientes a usar gradoestándar26

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationSulfato de Aluminio EstándarCaolín + ácido sulfúrico• Caolín = arcilla• Materia prima nacional• Fuente de abastecimiento en Jalisco• Satisface la normatividad nacional einternacional ( Certimex• Mejor opción n a largo plazo. (Estabilidad)• Disponibilidad los 365 días ddel añoa• Abasto local y generación n de empleo• Sidesa es el único fabricante en MéxicoMCertimex o CNCP y NSF )27

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationSulfato de Aluminio EstándarVentajas adicionales (liquido STD vs solido LFe):1. Se libera espacio de almacén de sólido.2. Se evitan maniobras por los sacos para la planta.3. Menos riesgos de salud en los trabajadores por el polvo.4. Menor contenido de insolubles y su consecuente limpieza detanques y disposición de residuos.5. Ahorro de energía eléctrica en el agitador para la disolución y enbombeo de sulfato más diluido, pues se dosifica un producto masconcentrado.6. Entrega del producto por parte de SIDESA en su planta.7. Calidad de producto constante y consistente en la concentraciónde alúmina.8. Se evita la disposición de los sacos y el manejo de tarimas.9. Cumple con las certificaciones NSF y CERTIMEX o CNCP quegarantiza inocuidad del producto para uso en agua potable.10. Disposición los 365 días del año, sin problema de abasto.28

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationSulfato de Aluminio EstándarVentajas adicionales (liquido STD vs liquido LFe):11. El contenido de hierro adicional funciona como coagulante, sulfatoférrico.12. Se amplia el intervalo de pH de funcionamiento, que se refleja enel desempeño en planta.13. Menor costo por tonelada base seca de producto comparado conel sulfato de aluminio libre de Fe líquido e inclusive con algunosotros coagulantes metálicos, cloruro férrico o sulfato férrico,policloruro de aluminio (PAC).14. Producido en México, materias primas nacionales y se incorporaen el Grado de Contenido Nacional en más del 95%, lo quetambién ayuda en la generación de empleo en el país.29

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationGrado de integración n nacional:Sulfato de Aluminio EstándarPara procedimientos de contratación n de carácter cter nacionalconforme a la Ley de Adquisiciones, Arrendamientos y Servicios del dSector Público, Ppublicada en el Diario Oficial de la Federación n el 4de enero de 2000.El grado de contenido nacional, se calculará:GCN = [(CP - R) – Cl]/(CP-R) *100En donde:GCN = Grado de contenido nacional del bien ofertado, expresado enporcentaje.CP = Costo de producción n del bien ofertado.CI = Costo de las importaciones directas e indirectas de insumos,s,incorporados en el bien ofertado, incluyendo el costo de transporte hasta laplanta, impuestos de importación n y gastos aduaneros.R = Valor de los costos de promoción n de ventas, comercialización, regalías as yembarque, así como de los costos financieros, en el bien ofertado .30

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationSulfato de Aluminio EstándarMitos y realidades en el contenido de Fe:El contenido de hierro adicional funciona como coagulante, por lo que seprecipita como hidróxido de hierro en el lodo de aluminio.Esto le confiere un funcionamiento en un amplio intervalo de pH del aguacruda, es decir el del sulfato de aluminio y el del sulfato férrico.La calidad del agua tratada cumple con la norma NOM-127 para aguapotable.No genera residuales de hierro en el agua a la salida de los clarificadores.El contenido de hierro se limita en las especificaciones de SIDESA al 1%(10,000 ppm) de acuerdo al estándar AWWA.La calidad del producto cumple con estándares de la AWWA y NSF, lo queindica que esta libre de material adverso a la salud humana. (metalespesados, elementos cancerígenos o carcinogénicos)Su aplicación no genera problemas de funcionamiento de las unidades delas plantas convencionales.No altera las corridas de los filtros.No aumenta la generación de lodos, su desempeño es similar al liquido librede hierro, con algunas ventajas adicionales.31

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ CorporationAplicación n actual en México: MSulfato de Aluminio EstándarSistema de Agua Potable y Alcantarillado de la Zona Metropolitanade Guadalajara, SIAPA.Organismo Operador de Agua Potable y Alcantarillado, MoreliaMichoacán, OOAPAS.En proceso de cambio:Junta de Agua Potable y Alcantarillado de Culiacán, Sinaloa,JAPAC, falta prueba piloto.OOMAPAS de Cajeme, negociaciones iniciales.32

Silicatos y Derivados S.A. de C.V.an affiliate of The PQ Corporation¿Qué ofrece SIDESA?:Sulfato de Aluminio EstándarAbasto continuo y calidad asegurada a través de sus certificaciones.Estabilidad de precios en comparación con el libre de hierro.Compromiso social.Apoyo técnico constante de forma directa o con EPQN.Producto sin costo para pruebas a escala piloto, por el tiemposuficiente para corroborar calidad de agua tratada, de producto ydesempeño en alguna de sus plantas.Información adicional y continua que avala la aplicación del producto.Confianza y consistencia en operaciones técnicas y comerciales, quese garantizan por el respaldo de las certificaciones de calidad conque cuenta SIDESA, así como por la seriedad de la empresa a lacual pertence.33