Una guía detallada de 9 métodos comunes de tratamiento de agua: ¿los conoces todos?

Los métodos de tratamiento de agua comúnmente utilizados incluyen: Filtración de sedimentos, Ablandamiento de agua, Adsorción con carbón activado, Desionización, Ósmosis inversaUltrafiltración, destilación, desinfección ultravioleta (UV) y tratamiento bioquímico.

1. Filtración de sedimentos

El objetivo de la filtración de sedimentos es eliminar la materia particulada en suspensión o las sustancias coloidales de la fuente de agua. Si estas partículas no se eliminan, pueden dañar las delicadas membranas de filtración utilizadas en las etapas posteriores de purificación del agua (como las del agua de diálisis) o incluso causar obstrucciones en las tuberías de suministro de agua. Este es un método antiguo y sencillo de purificación del agua; por consiguiente, este paso se emplea con frecuencia como etapa preliminar en los procesos de purificación del agua. Además, cuando se considera necesario, se pueden instalar filtros adicionales en el sistema de tuberías para eliminar impurezas de mayor tamaño. Se utiliza una amplia variedad de filtros para separar las partículas en suspensión, incluidos los filtros de malla, los filtros granulares (como la arena de cuarzo) y Filtro de membranaCualquier partícula de tamaño superior al de los poros del filtro quedará atrapada y eliminada eficazmente. Sin embargo, este método no elimina los iones disueltos en el agua.

2. Ablandamiento del agua

El ablandamiento del agua dura requiere el uso del método de intercambio iónico. Su objetivo es utilizar resinas de intercambio catiónico para intercambiar los iones de sodio por los iones de calcio y magnesio presentes en el agua dura, reduciendo así la concentración de estos últimos en la fuente de agua.

3. Carbón activado

El carbón activado se produce mediante la destilación seca a alta temperatura y la carbonización de diversos materiales, como madera, restos de madera, huesos de frutas, cáscaras de coco, carbón o residuos de petróleo. Tras su producción, el material debe someterse a un proceso de activación con aire caliente o vapor. Su función principal es eliminar el cloro, las cloraminas y otras sustancias orgánicas disueltas con pesos moleculares que oscilan entre 60 y 1000 Dalton. La superficie del carbón activado es granular, mientras que su estructura interna es altamente porosa; estos poros contienen numerosos capilares con tamaños que varían aproximadamente entre 10 nm y 1 Å. Un solo gramo de carbón activado posee una superficie interna de hasta 700-1400 m²; es en las superficies internas de estos capilares, así como en las superficies externas de los gránulos, donde tiene lugar el proceso de adsorción.

4. Desionización

El objetivo de la desionización es eliminar los iones inorgánicos disueltos en el agua. Al igual que el proceso de ablandamiento del agua, este método también se basa en los principios de las resinas de intercambio iónico. Este proceso utiliza dos tipos de resinas: resina de intercambio catiónico y resina de intercambio aniónico. La resina de intercambio catiónico utiliza iones de hidrógeno (H+) para intercambiar cationes, mientras que la resina de intercambio aniónico utiliza iones hidróxido (OH-) para intercambiar aniones; posteriormente, los iones de hidrógeno e hidróxido se combinan para formar agua neutra.

5. Ósmosis inversa
La ósmosis inversa es un método eficaz para eliminar sustancias inorgánicas disueltas, materia orgánica, bacterias, pirógenos y otras partículas del agua; constituye un componente fundamental en el tratamiento del agua utilizada para diálisis. La ósmosis es un proceso en el que dos soluciones de diferente concentración se separan mediante una membrana semipermeable. Si el soluto no puede atravesar la membrana, las moléculas de agua migrarán desde la solución de menor concentración hacia la de mayor concentración hasta que ambas se igualen. Antes de alcanzar este equilibrio, se puede aplicar presión gradualmente a la solución de mayor concentración para detener temporalmente el movimiento de las moléculas de agua; la presión necesaria para lograrlo se denomina presión osmótica. Si la presión aplicada supera la presión osmótica, el movimiento de las moléculas de agua se invertirá, fluyendo desde la solución de mayor concentración hacia la de menor concentración, fenómeno conocido como ósmosis inversa.

6. Ultrafiltración
La ultrafiltración es similar a la ósmosis inversa, ya que también utiliza una membrana semipermeable; sin embargo, no puede controlar la eliminación de iones debido al tamaño relativamente grande de los poros de la membrana, que generalmente oscila entre 10 y 200 angstroms (Å). Solo es capaz de eliminar bacterias, virus, pirógenos y partículas, pero no puede filtrar iones solubles en agua. La función principal de la ultrafiltración es servir como paso de pretratamiento para la ósmosis inversa, evitando así la contaminación bacteriana de la membrana. También puede emplearse como paso de postratamiento en sistemas de purificación de agua para evitar que el agua aguas arriba se contamine con bacterias dentro de las tuberías. Normalmente, la eficacia de la membrana de ultrafiltración se monitoriza observando la diferencia de presión entre la entrada y la salida; al igual que los filtros de carbón activado, la membrana se limpia periódicamente mediante un proceso de retrolavado para eliminar las impurezas acumuladas.

7. Destilación
La destilación es un método antiguo pero eficaz para el tratamiento del agua. Es capaz de eliminar todas las impurezas no volátiles; sin embargo, no puede eliminar los contaminantes volátiles. El proceso requiere grandes tanques de almacenamiento para el agua purificada; irónicamente, estos tanques y sus tuberías asociadas suelen ser fuentes importantes de recontaminación. Por consiguiente, este método generalmente no se emplea para la purificación del agua utilizada en hemodiálisis.

8. Desinfección ultravioleta (UV)
La desinfección UV es uno de los métodos más utilizados para el tratamiento del agua. A diferencia de otras técnicas, la desinfección UV no genera contaminantes secundarios y se clasifica como una tecnología de desinfección de próxima generación. Distinguida por su eficacia de amplio espectro, bajos costos operativos, larga vida útil, alta capacidad de procesamiento y naturaleza libre de contaminación, la desinfección UV se ha convertido gradualmente en un método de desinfección convencional en las naciones occidentales desarrolladas. Su mecanismo de esterilización implica la ruptura de los ácidos nucleicos, el material genético esencial para la vida, dentro de las bacterias, lo que las vuelve incapaces de reproducirse. Una reacción clave involucrada en este proceso es la dimerización de las bases de pirimidina dentro de las moléculas de ácido nucleico. Típicamente, esto se logra utilizando energía ultravioleta (UV) a una longitud de onda específica de 253,7 nm, generada artificialmente por lámparas de descarga de mercurio de baja presión (lámparas germicidas). El principio de funcionamiento de las lámparas germicidas UV es idéntico al de las lámparas fluorescentes; Sin embargo, a diferencia de las lámparas fluorescentes, el interior del tubo no está recubierto con fósforo fluorescente, y el tubo en sí está fabricado con vidrio de cuarzo, que posee una alta transmitancia para la radiación ultravioleta. Generalmente, los dispositivos de esterilización UV se clasifican en tres tipos según su aplicación: sistemas de irradiación, de inmersión y de flujo continuo.

9. Métodos bioquímicos
Los métodos bioquímicos de tratamiento de aguas residuales aprovechan diversas bacterias y microorganismos presentes de forma natural para descomponer y transformar la materia orgánica de las aguas residuales en sustancias inocuas, purificando así el efluente. Estos métodos se pueden clasificar en términos generales en procesos de lodos activados, procesos de biopelícula, torres de oxidación biológica, sistemas de tratamiento en tierra y métodos de tratamiento biológico anaeróbico.
El flujo típico del proceso para el tratamiento bioquímico del agua es el siguiente: Agua cruda → Rejillas de barras → Tanque de ecualización → Tanque de oxidación por contacto → Tanque de sedimentación → Filtración → Desinfección → Efluente tratado.