¿Qué son los sólidos suspendidos y cómo se remueven?

Los sólidos en suspensión o sólidos suspendidos son las pequeñas partículas sólidas que se mantienen en suspensión en agua como coloide o gracias al movimiento del agua. Los sólidos en suspensión se pueden eliminar por medio de sedimentación debido a su tamaño comparativamente grande. Los sólidos suspendidos se utilizan como indicador de la calidad del agua y de la fuerza de las aguas residuales o aguas residuales en general; son un parámetro de diseño importante para los procesos de tratamiento de aguas residuales.

Los sólidos en suspensión tienen distintas formas de clasificarse, estas son las definiciones que ofrece la compañía GEDAR en la página: 

Según su Naturaleza Química-Biológica:

• Sólidos Orgánicos: (50-80%) Son proteínas, carbono-hidratos, grasas que que pueden degradarse biológicamente. La DBO5/DQO nos da una orientación sobre su degradabilidad.
• Sólidos Inorgánicos: (20-50 %) Están constituidos por gravas, arcillas, arenas y metales (moléculas inorgánicas). No se degradan por la acción de las bacterias y permanecen como cenizas después de una calcinación.

Según la Sedimentabilidad:

Sólidos en suspensión o suspendidos (SS): (33%) Son retenidos por filtros visibles, y se clasifican en Sólidos Sedimentables o Coloidales.

• Sólidos Sedimentables: Son capaces de flotar o decantar con el agua en reposo, son eliminados fácilmente mediante procesos físicos o mecánicos.
• Sólidos Coloidales: No sedimentan o ni flotan cuando el agua está parada, o por lo menos en un tiempo computable. Tampoco son eliminables por métodos físico o mecánicos, siendo necesario un proceso de coagulación y floculación.
• Sólidos Disueltos: (60 %) No son efectivas ninguna de las técnicas anteriores para eliminarlos, sólo serían eliminables mediante cambios de temperatura, pH, mediante efectos quelantes o por sistema de membranas, ósmosis inversa, nanofiltración y ultrafiltración.

Según su volatilidad:

• Sólidos Fijos: Son los que permanecen en el agua después de una calcinación a 550 ºC durante una hora
• Sólidos Volátiles: Son los que no quedan después de la calcinación anterior y se calculan restando a los totales los fijos.

¿Cómo se miden los sólidos suspendidos totales?

Existen distintas metodologías para cuantificarlos y cada una de ellas cumple el propósito de ofrecer información distinta y en muchos casos limitada. 

El método de medición de sólidos suspendidos totales.

De acuerdo a la norma NMX-AA-034-SCFI-2015:

Los Sólidos Suspendidos Totales (SST) se constituyen por los sólidos sedimentables, los sólidos suspendidos y coloidales que son retenidos por un filtro de fibra de vidrio con poro de 1,5 µm secado y llevado a masa constante a una temperatura de 105 °C ± 2 °C. Es decir, la forma en que normalmente se miden los sólidos en suspensión no nos permite conocer de forma directa el tamaño ni el tipo de sólidos en suspensión.

Algo interesante aquí en base a la metodología es que todos los sólidos por debajo de 1.5 micras ya no son considerados sólidos en suspensión; sin embargo, los  sólidos coloidales alcanzan tamaños hasta de 0.1 micra, por lo que una parte de estos no son detectados mediante este método, como tampoco lo son los sólidos en disolución, los cuales algunos de estos si pueden llegar a ser detectados por un turbidímetro.

¿Qué es la turbidez para le remoción de sólidos suspendidos totales?

De acuerdo con la firma de instrumentos Hanna, “La turbidez del agua es una propiedad óptica que provoca que la luz se disperse y absorba, en lugar de ser transmitida. La dispersión de la luz que atraviesa un líquido es provocada principalmente por los sólidos suspendidos. “A mayor turbidez, mayor será la luz dispersa.”

La turbidez es un indicador y no da resultados acerca de un contaminante en específico. Sin embargo, brinda información valiosa acerca del grado de contaminación general de una muestra de agua. Es decir, la turbidez es una medición indirecta de los sólidos en suspensión. Es importante aclarar que  no se puede determinar el tamaño o la naturaleza específica de partículas que están aportando turbidez con un turbidímetro.

Se utiliza el turbidímetro como un instrumento de control de proceso porque a pesar de no ser tan preciso como un análisis de sólidos en suspensión, es más rápido, menos costoso y complejo de manejar.

Cabe recalcar la frase dentro de la definición del fabricante, “‘principalmente por los sólidos suspendidos”, por lo que un turbidímetro puede detectar también algunos  sólidos en disolución como sólidos coloidales.

¿Qué son los sólidos coloidales?

Los coloides son las partículas de muy bajo diámetro que son responsables de parte de la turbidez o del color del agua superficial. Debido a su muy baja sedimentación la mejor manera de eliminarlos es por los procesos de coagulación-floculación. El objetivo de la coagulación es desestabilizar la carga electrostática para promover que los coloides se agrupen.

Características y orígenes de los coloides

El diámetro de los coloides está comprendido entre 1 µm y 1 nm. La proporción superficie/volumen da muy buenas características de adsorción de los coloides para los iones libres. Este fenómeno de la adsorción del ion implica la presencia de la carga electrónica en su superficie que da lugar a algunas fuerzas de repulsión. Éste es el por qué de la estabilidad de los coloides en la solución. Hay diversos orígenes, como la disolución mineral de las sustancias, erosión, descomposición de la materia orgánica, residuos de granjas y aguas residuales.

Es decir, las partículas coloidales menores a 1.5 micras no son detectadas por el método de medición especificado en la norma antes mencionada, por lo que para cuantificar los coloides se requiere de otro método conocido como análisis de distribución de partículas.

Análisis de distribución de partículas

Existen distintas metodologías para medir tanto la frecuencia como el tamaño de éstas. El método estándar avalado para este estudio se encuentra descrito bajo la norma 2560 de la American Water Works Association, y es cada vez más crítico y fundamental para comprender bien el tipo y tamaño de partículas presentes en el agua y diseñar el proceso adecuado de tratamiento.

¿Por qué es relevante comprender esto?

Si no conocemos qué tipo y tamaño de sólidos queremos remover no podemos diseñar el proceso adecuado para hacerlo.

También es importante comprender bien cuál es el alcance de cada proceso, tecnología, y solución para remover dichas partículas. así como el nivel de remoción de los mismos que queremos alcanzar.

Sólo si conocemos a fondo el tamaño, concentración y la naturaleza de las partículas que queremos remover, y las capacidades de las distintas tecnologías y procesos que existen en el mercado para la remoción de cada una de ellas, vamos a ser capaces de diseñar un sistema adecuado para su remoción.

La única forma de determinar el tamaño de las partículas que se pretenden remover y por ende la tecnología de filtración más adecuada, es a través de un estudio de distribución de partículas. Es altamente recomendable realizar este estudio cuando lo que se busca es diseñar un sistema de filtración que garantice la máxima remoción de los mismos como lo es un sistema de osmosis inversa. También lo es cuando se pretende diseñar un proceso para filtrar agua donde existe una alta probabilidad de encontrar una cantidad representativa de sólidos coloidales como normalmente sucede con aguas superficiales y aguas residuales tratadas como se ve en la siguiente figura.