El método básico de tratamiento de aguas residuales es utilizar diversos medios técnicos para separar, eliminar y reciclar los contaminantes contenidos en las aguas residuales y cloacales, o convertirlos en sustancias inofensivas para purificar el agua.
Existen muchas formas de tratar las aguas residuales, que generalmente se pueden clasificar en cuatro categorías: tratamiento biológico, tratamiento físico, tratamiento químico y tratamiento natural.
1. Tratamiento biológico
Mediante el metabolismo de los microorganismos, los contaminantes orgánicos presentes en las aguas residuales, en forma de soluciones, coloides y suspensiones finas, se convierten en sustancias estables e inocuas. Según los diferentes microorganismos, el tratamiento biológico se puede dividir en dos tipos: aeróbico y anaeróbico.
El método de tratamiento biológico aeróbico se utiliza ampliamente en el tratamiento biológico de aguas residuales. Según los diferentes métodos de proceso, el método de tratamiento biológico aeróbico se divide en dos tipos: método de lodos activados y método de biopelícula. El proceso de lodos activados es una unidad de tratamiento con diversos modos de funcionamiento. El equipo de tratamiento del método de biopelícula incluye biofiltro, plataforma giratoria biológica, tanque de oxidación por contacto biológico y lecho fluidizado biológico, entre otros. El método de laguna de oxidación biológica también se denomina método de tratamiento biológico natural. El tratamiento biológico anaeróbico, también conocido como tratamiento de reducción biológica, se utiliza principalmente para tratar aguas residuales y lodos orgánicos con alta concentración.
2. Tratamiento físico
Los métodos de separación y recuperación de contaminantes suspendidos insolubles (incluidas películas y gotitas de aceite) en aguas residuales por acción física se pueden dividir en el método de separación por gravedad, el método de separación centrífuga y el método de retención por tamiz. Las unidades de tratamiento que pertenecen al método de separación por gravedad incluyen sedimentación, flotación (flotación por aire), etc., y el equipo de tratamiento correspondiente es la cámara de arena, el tanque de sedimentación, la trampa de grasa, el tanque de flotación por aire y sus dispositivos auxiliares, etc.; la separación centrífuga en sí misma es un tipo de unidad de tratamiento, los dispositivos de procesamiento utilizados incluyen centrífuga e hidrociclón, etc.; el método de retención de pantalla tiene dos unidades de procesamiento: retención de pantalla de rejilla y filtración. El primero utiliza rejillas y pantallas, mientras que el segundo utiliza filtros de arena y filtros microporosos, etc. El método de tratamiento basado en el principio de intercambio de calor también es un método de tratamiento físico, y sus unidades de tratamiento incluyen evaporación y cristalización.
3. Tratamiento químico
Un método de tratamiento de aguas residuales que separa y elimina los contaminantes disueltos y coloidales en las aguas residuales o los convierte en sustancias inofensivas mediante reacciones químicas y transferencia de masa. En el método de tratamiento químico, las unidades de procesamiento basadas en la reacción química de dosificación son: coagulación, neutralización, redox, etc.; mientras que las unidades de procesamiento basadas en la transferencia de masa son: extracción, stripping, stripping, adsorción, intercambio iónico, electrodiálisis y ósmosis inversa, etc. Las dos últimas unidades de procesamiento se denominan colectivamente tecnología de separación por membrana. Entre ellas, la unidad de tratamiento que utiliza transferencia de masa tiene tanto acción química como acción física relacionada, por lo que también puede separarse del método de tratamiento químico y convertirse en otro tipo de método de tratamiento, llamado método fisicoquímico.
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Proceso común de tratamiento de aguas residuales
1. Desengrasado de aguas residuales
Los indicadores de contaminación, como el contenido de aceite, la DQOcr y la DBO5 en el líquido residual de desengrasado, son muy altos. Los métodos de tratamiento incluyen la extracción ácida, la centrifugación o la extracción por solventes. El método de extracción ácida es ampliamente utilizado: se añade H₂SO₄ para ajustar el pH a 3-4 para la demulsificación, se vaporiza y se agita con sal, y se deja reposar a 45-60 t durante 2-4 h. El aceite flota gradualmente hasta formar una capa de grasa. La recuperación de grasa puede alcanzar el 96% y la eliminación de DQOcr supera el 92%. Generalmente, la concentración másica de aceite en la entrada de agua es de 8-10 g/L, y la concentración másica de aceite en la salida es inferior a 0,1 g/L. El aceite recuperado se procesa posteriormente y se convierte en ácidos grasos mixtos que pueden utilizarse para fabricar jabón.
2. Aguas residuales de encalado y depilación
Las aguas residuales de encalado y depilación contienen proteínas, cal, sulfuro de sodio, sólidos en suspensión, un 28 % de DQOcr total, un 92 % de S₂ y un 75 % de SS total. Los métodos de tratamiento incluyen acidificación, precipitación química y oxidación.
El método de acidificación se utiliza frecuentemente en la producción. Bajo presión negativa, se añade H₂SO₄ para ajustar el pH a 4-4,5, se genera gas H₂S, se absorbe con una solución de NaOH y se genera álcali sulfurado para su reutilización. La proteína soluble precipitada en las aguas residuales se filtra, se lava y se seca para obtener un producto. La tasa de eliminación de sulfuros puede superar el 90 %, y la DQOcr y la SS se reducen en un 85 % y un 95 %, respectivamente. Su coste es bajo, la operación de producción es sencilla y fácil de controlar, y el ciclo de producción se acorta.
3. Aguas residuales del curtido al cromo
El principal contaminante de las aguas residuales del curtido de cromo es el metal pesado Cr₃₄, con una concentración de masa de aproximadamente 3-4 g/L y un pH ligeramente ácido. Los métodos de tratamiento incluyen la precipitación alcalina y el reciclaje directo. El 90 % de las curtidurías domésticas utilizan el método de precipitación alcalina, añadiendo cal, hidróxido de sodio, óxido de magnesio, etc., al líquido de cromo residual, haciéndolo reaccionar y deshidratándolo para obtener lodos con cromo, que pueden reutilizarse en el proceso de curtido tras su disolución en ácido sulfúrico.
Durante la reacción, el pH se sitúa entre 8,2 y 8,5, y la precipitación es óptima a 40 °C. El precipitante alcalino es óxido de magnesio, la tasa de recuperación de cromo es del 99 % y la concentración másica de cromo en el efluente es inferior a 1 mg/L. Sin embargo, este método es adecuado para curtidurías a gran escala, ya que impurezas como aceites solubles y proteínas presentes en el lodo de cromo reciclado afectarán el efecto del curtido.
4. Tratamiento integral de aguas residuales
4.1. Sistema de pretratamiento: Incluye principalmente instalaciones de tratamiento como rejilla, tanque regulador, tanque de sedimentación y tanque de flotación por aire. La concentración de materia orgánica y sólidos en suspensión en las aguas residuales de las curtidurías es alta. El sistema de pretratamiento se utiliza para ajustar el volumen y la calidad del agua; eliminar los sólidos en suspensión y los sólidos en suspensión; reducir parte de la carga contaminante y crear las condiciones adecuadas para el posterior tratamiento biológico.
4.2. Sistema de tratamiento biológico: La ρ(DQOcr) de las aguas residuales de curtiduría se encuentra generalmente entre 3000 y 4000 mg/L, y la ρ(DBO₄) se encuentra entre 1000 y 2000 mg/L, lo que corresponde a aguas residuales orgánicas de alta concentración. El valor de m(DBO₄)/m(DQOcr) se encuentra entre 0,3 y 0,6, lo que resulta adecuado para el tratamiento biológico. Actualmente, la zanja de oxidación, el SBR y la oxidación por contacto biológico son los más utilizados en China, mientras que la aireación por chorro, el reactor discontinuo de biopelícula (SBBR), el lecho fluidizado y el lecho de lodos anaeróbicos de flujo ascendente (UASB).
Hora de publicación: 17 de enero de 2023
