Tratamiento de Aguas Residuales Industriales

Tratamiento de Aguas Residuales Industriales

El agua se utiliza en la industria para necesidades de proceso, refrigeración, generación de vapor, supresión de polvo y muchos otros usos. Las aguas residuales industriales son el descarte acuoso que resulta después de que el agua se utiliza para los fines anteriores. Las aguas residuales industriales son el resultado de la disolución o suspensión de sustancias distintas del agua en el agua.

El tratamiento de aguas residuales industriales cubre los mecanismos y procesos utilizados para tratar las aguas que han sido contaminadas de una forma u otra debido al uso del agua en las actividades anteriores. El objetivo del tratamiento es eliminar las sustancias disueltas y suspendidas de las aguas residuales para que el agua tratada se pueda descargar de manera segura en el medio ambiente o se pueda reciclar en el mismo proceso o se pueda usar en un proceso diferente.

Constituyentes de las aguas residuales

Las aguas residuales industriales contienen los siguientes componentes que necesitan un tratamiento adecuado.

• Sólidos en suspensión:estos son los contaminantes que son visibles a simple vista y generalmente se pueden filtrar del agua usando un papel de filtro común. Aunque no existe una definición estricta y rápida, los sólidos en suspensión tienden a tener un tamaño mayor de 1 a 2 micrones. Si se deja reposar el agua sin perturbarla, los sólidos en suspensión se depositarán en el fondo del recipiente con el tiempo.
• Sólidos disueltos:estos son contaminantes que no son visibles a simple vista y no se pueden eliminar del agua mediante filtración. Los sólidos disueltos se definen como los materiales que generalmente tienen un tamaño menor a 0,45 micras. Los sólidos disueltos son sustancias normalmente solubles o sustancias inversamente solubles. Las sustancias normalmente solubles son aquellos materiales que se vuelven más solubles al aumentar la temperatura. Las sustancias inversamente solubles normalmente se denominan iones de "dureza" y generalmente se limitan a sales de calcio, magnesio, estroncio y bario en el tratamiento del agua. Estos materiales se vuelven menos solubles a medida que aumentan las temperaturas. Estos materiales forman incrustaciones en las superficies calientes de la caldera o los tubos del intercambiador de calor.
• Sólidos coloidales:estos son sólidos que no son lo suficientemente pequeños como para considerarlos disueltos, pero tampoco lo suficientemente grandes como para considerarlos sólidos en suspensión. Generalmente, los materiales coloidales aparecerán como una neblina en el agua, y no será posible ver partículas distintas a simple vista. Los materiales coloidales suelen estar dentro del rango de tamaño de ~0,45 a ~2,0 micras. Los sólidos coloidales no se depositan en el agua porque son tan pequeños que se ven muy afectados por sus cargas superficiales iónicas. Se dice que una suspensión coloidal en agua es una suspensión estable.
• Color:es un tipo de suspensión coloidal. Las moléculas orgánicas que aportan color al agua superficial sin tratar son simplemente macromoléculas que caen en el rango de tamaño coloidal más pequeño. En el agua, estas macromoléculas adquieren una carga superficial iónica que las estabiliza y no pueden sedimentarse.
• Demanda biológica de oxígeno (DBO) y demanda química de oxígeno (DQO):la DBO es una medida de la cantidad de oxígeno que consumen las bacterias durante la descomposición de la materia orgánica. Tener un nivel de DBO seguro en las aguas residuales es esencial para producir aguas residuales de calidad. Si el nivel de DBO es demasiado alto, el agua podría estar en riesgo de una mayor contaminación, lo que interferiría con el proceso de tratamiento y afectaría el producto final. Hay varios factores que pueden contribuir a los altos niveles de DBO, como los nitratos y fosfatos presentes en las aguas residuales, la temperatura del agua y otros. Cada factor afecta la vida vegetal en el agua, como las algas, y a su vez también tiene un efecto sobre los organismos que ayudan a descomponer los contaminantes del agua en el proceso de tratamiento de aguas residuales. El tratamiento de aguas residuales de mejor calidad ocurrirá en un entorno que apoye la vida de estas bacterias mientras mantiene una población controlada de ellas para no fomentar la descomposición bacteriana rápida, lo que crearía niveles más altos de DBO. Similar a BOD es COD. La DQO mide la cantidad de oxígeno que consume el agua en los procesos de descomposición y oxidación, en concreto la descomposición de materia orgánica y oxidación de materia inorgánica, o productos químicos. COD es una aplicación que generalmente se usa para aguas residuales industriales.

Tecnologías de tratamiento de aguas residuales

Las tecnologías para el tratamiento de aguas residuales industriales generalmente se dividen en las siguientes cuatro categorías, a saber, (i) tecnologías químicas, (ii) tecnologías físicas, (iii) tecnologías biológicas y (iv) tecnologías de membrana.

Tecnologías químicas:las principales tecnologías químicas para aguas residuales industriales son las siguientes.

• Neutralización:es el ajuste de la alcalinidad y acidez de las aguas residuales a un valor neutral con pH 7.
• Precipitación:la precipitación es la adición de productos químicos a las aguas residuales para cambiar la composición química de los contaminantes para que el compuesto recién formado se asiente durante la sedimentación. La precipitación suele emplearse para la eliminación de metales pesados ​​de las aguas residuales que normalmente se precipitan como hidróxidos. Sin embargo, es necesario pretratar las aguas residuales para eliminar las sustancias que interfieren en la precipitación de los metales pesados.
• Coagulación:es el uso de productos químicos para hacer que los contaminantes se aglomeren y posteriormente se asienten durante la sedimentación. La coagulación se utiliza para la clarificación de aguas residuales que contienen sólidos coloidales y en suspensión. La sílice o el polielectrolito ayudan en la formación de un material de sedimentación rápida. Los residuos que contienen aceites emulsionados se pueden clarificar mediante un proceso de coagulación. El proceso es muy eficiente para la reducción del color de las aguas residuales pero menos efectivo para la reducción de la DQO (demanda de oxidación química).
• Adsorción:la adsorción es el uso de una sustancia química que hace que ciertos contaminantes se adhieran a la superficie de esa sustancia química para su posterior eliminación. Para la adsorción se utilizan carbón activado o superficies activas sintéticas.
• Intercambio de iones:el proceso de intercambio de iones se usa normalmente para eliminar aniones y cationes no deseados de las aguas residuales. Los cationes se intercambian por hidrógeno o sodio y los aniones por iones hidroxilo. Las resinas de intercambio iónico consisten en una estructura de red orgánica o inorgánica con grupos funcionales adjuntos. La mayoría de las resinas de intercambio iónico que se utilizan en el tratamiento de aguas residuales son resinas sintéticas fabricadas mediante la polimerización de compuestos orgánicos.

Tecnologías físicas:las principales tecnologías físicas para las aguas residuales industriales son las siguientes.

• Detección:es la eliminación de sólidos gruesos de las aguas residuales mediante el uso de un dispositivo de filtrado.
• Clarificación y sedimentación:la clarificación y sedimentación de aguas residuales es un proceso común y esencial en las plantas de tratamiento de aguas residuales industriales. Los clarificadores consisten en tanques o recipientes que retienen las aguas residuales durante un período de tiempo, lo que permite que los sólidos u otros materiales suspendidos en el agua se asienten en el fondo.
• Flotación:la flotación se lleva a cabo con la ayuda de pequeñas burbujas de aire/gas inyectadas en las aguas residuales. Las burbujas de aire/gas hacen que las partículas contaminantes en las aguas residuales suban a la superficie para su posterior eliminación. El proceso de flotación generalmente se emplea para la separación de aceite. El aceite libre flota hacia la superficie del tanque y luego se retira.
• Extracción con aire:es la eliminación de compuestos orgánicos volátiles y semivolátiles de las aguas residuales mediante el uso de flujo de aire.

Tecnologías biológicas:el tratamiento biológico es un proceso de tratamiento de aguas residuales más natural que otros métodos de tratamiento de aguas residuales. Los microorganismos se alimentan de los materiales complejos presentes en las aguas residuales y los convierten en sustancias más simples, preparando el agua para su posterior tratamiento. El principal objetivo de las tecnologías biológicas es reducir el nivel de DBO. Las principales tecnologías biológicas para las aguas residuales industriales son las siguientes.

• Proceso de lodos activados por aire:es un proceso aeróbico en el que las bacterias consumen materia orgánica, nitrógeno y oxígeno de las aguas residuales y desarrollan nuevas bacterias. Las bacterias quedan suspendidas en el tanque de aireación por la acción de mezcla del aire que se inyecta en las aguas residuales.
• Proceso de lodos activados de alta pureza:es un proceso aeróbico similar al proceso de lodos activados con aire, excepto que en lugar de aire, se inyecta oxígeno puro en las aguas residuales.
• Proceso de laguna/estanque aireado:es un proceso aeróbico similar al proceso de lodo activado por aire. En este proceso, se utilizan aireadores mecánicos para inyectar aire en las aguas residuales o para provocar una agitación violenta de las aguas residuales y el aire a fin de transferir oxígeno a las aguas residuales.
• Proceso de filtro percolador:es un proceso aeróbico de película fija en el que se utiliza un tanque que contiene medios con una alta relación superficie-volumen. Las aguas residuales se descargan en la parte superior del tanque y se escurren (se filtran) por el medio. Las bacterias crecen en los medios utilizando la materia orgánica y el nitrógeno de las aguas residuales. En la figura 1 se muestra un proceso típico de filtro percolador.
• Proceso biológico rotatorio:es un proceso aeróbico de película fija similar al proceso de filtro percolador, excepto que el medio se sostiene horizontalmente a través del tanque de aguas residuales. El medio sobre el que crecen las bacterias se rota continuamente para que esté alternativamente en el agua residual y en el aire.
• Proceso de zanjas de oxidación:este proceso es similar al proceso de lodos activados. Físicamente, una zanja de oxígeno tiene forma de anillo y está equipada con dispositivos mecánicos de aireación.

Fig. 1 Proceso típico de filtro percolador

Tecnologías de membrana:en el tratamiento de aguas residuales industriales, las tecnologías de membrana son cada vez más importantes. Con la ayuda de estas tecnologías es posible eliminar partículas, coloides y macromoléculas, para que las aguas residuales puedan ser desinfectadas. Las tecnologías de membrana generalmente se clasifican según el rango de tamaño de las especies separadas.

Las principales tecnologías de membranas para las aguas residuales industriales son las siguientes.

• Ósmosis inversa:el proceso de ósmosis inversa se utiliza para separar las sales disueltas y los compuestos orgánicos pequeños.
• Nanofiltración:este proceso se utiliza para la desmineralización selectiva del agua o la concentración de soluciones orgánicas. El proceso se utiliza para la separación de antibióticos.
• Ultra filtración:el proceso se utiliza para separar emulsiones, coloides, macromoléculas o proteínas.
• Microfiltración:el proceso se utiliza para separar partículas pequeñas, coloides grandes y células microbianas.






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