El método básico de tratamiento de aguas residuales consiste en utilizar diversos medios técnicos para separar, eliminar y reciclar los contaminantes contenidos en las aguas residuales, o convertirlos en sustancias inocuas 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 microorganismos, los contaminantes orgánicos presentes en las aguas residuales, en forma de soluciones, coloides y suspensiones finas, se transforman en sustancias estables e inocuas. Según el tipo de microorganismo, el tratamiento biológico se divide en dos tipos: tratamiento biológico aeróbico y tratamiento biológico anaeróbico.
El tratamiento biológico aeróbico se utiliza ampliamente en el tratamiento biológico de aguas residuales. Según los diferentes métodos de proceso, se divide en dos tipos: lodos activados y biopelícula. El proceso de lodos activados es una unidad de tratamiento con diversos modos de operación. El equipo para el tratamiento con biopelícula incluye biofiltros, tanques rotatorios biológicos, tanques de oxidación por contacto biológico y lechos fluidizados biológicos, entre otros. El método de lagunas de oxidación biológica también se conoce como tratamiento biológico natural. El tratamiento biológico anaeróbico, también llamado tratamiento de reducción biológica, se utiliza principalmente para tratar aguas residuales y lodos con alta concentración de materia orgánica.
2. Tratamiento físico
Los métodos de separación y recuperación de contaminantes insolubles en suspensión (incluidas películas y gotas de aceite) en aguas residuales mediante acción física se dividen en separación por gravedad, separación centrífuga y retención por tamizado. Las unidades de tratamiento que pertenecen al método de separación por gravedad incluyen la sedimentación y la flotación (flotación por aire), entre otras, y el equipo correspondiente comprende cámaras de desarenado, tanques de sedimentación, trampas de grasa, tanques de flotación por aire y sus dispositivos auxiliares. La separación centrífuga es un tipo de unidad de tratamiento, y los dispositivos utilizados incluyen centrífugas e hidrociclones. El método de retención por tamizado consta de dos unidades de procesamiento: retención por rejilla y filtración. La primera utiliza rejillas y tamices, mientras que la segunda utiliza filtros de arena y filtros microporosos. El tratamiento basado en el principio de intercambio de calor también es un método físico, y sus unidades de tratamiento incluyen la evaporación y la cristalización.
3. Tratamiento químico
Un método de tratamiento de aguas residuales que separa y elimina los contaminantes disueltos y coloidales, o los convierte en sustancias inocuas mediante reacciones químicas y transferencia de masa. En el tratamiento químico, las unidades de procesamiento basadas en la reacción química incluyen: coagulación, neutralización, redox, etc.; mientras que las basadas en la transferencia de masa comprenden: extracción, desorción, adsorción, intercambio iónico, electrodiálisis y ósmosis inversa, entre otras. Estas dos últimas unidades se conocen colectivamente como tecnología de separación por membranas. Dado que el tratamiento por transferencia de masa combina acción química y física, puede considerarse un método fisicoquímico, separado del tratamiento químico.
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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 del desengrasado son muy elevados. Los métodos de tratamiento incluyen la extracción ácida, la centrifugación o la extracción con solventes. El método de extracción ácida es ampliamente utilizado: se añade H₂SO₄ para ajustar el pH a 3-4 y lograr la desemulsificación; posteriormente, se somete a vaporización y agitación con sal, y se deja reposar a 45-60 °C durante 2-4 horas. El aceite flota gradualmente formando una capa de grasa. La recuperación de grasa puede alcanzar el 96 % y la eliminación de la DQOcr supera el 92 %. Generalmente, la concentración de aceite en el agua de entrada es de 8-10 g/L, y en el agua de salida es inferior a 0,1 g/L. El aceite recuperado se procesa posteriormente y se convierte en ácidos grasos mixtos que se utilizan en la fabricación de jabón.
2. Aguas residuales de encalado y depilación
Las aguas residuales de los procesos de encalado y depilación contienen proteínas, cal, sulfuro de sodio, sólidos en suspensión, un 28 % de la DQOcr total, un 92 % del S2- total y un 75 % de los SS totales. Los métodos de tratamiento incluyen la acidificación, la precipitación química y la 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, generando gas H₂S, que se absorbe con una solución de NaOH, obteniéndose así un álcali sulfurado reutilizable. La proteína soluble precipitada en las aguas residuales se filtra, lava y seca, convirtiéndose en un producto final. La tasa de eliminación de sulfuros puede superar el 90%, y la DQOcr y los SS se reducen en un 85% y un 95%, respectivamente. Su coste es bajo, la operación de producción es sencilla, fácil de controlar y el ciclo de producción es corto.
3. Aguas residuales del curtido con cromo
El principal contaminante de las aguas residuales del curtido al cromo es el metal pesado Cr³⁺, con una concentración 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 nacionales utilizan el método de precipitación alcalina, que consiste en añadir cal, hidróxido de sodio, óxido de magnesio, etc., al líquido residual de cromo. Tras la reacción y deshidratación, se obtiene un lodo que contiene cromo, el cual puede reutilizarse en el proceso de curtido después de disolverse 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 de cromo en el efluente es inferior a 1 mg/L. Sin embargo, este método es adecuado para curtidurías de gran escala, y las impurezas como aceites solubles y proteínas presentes en el lodo de cromo reciclado afectarán al resultado del curtido.
4. Tratamiento integral de aguas residuales
4.1. Sistema de pretratamiento: Incluye principalmente instalaciones de tratamiento como rejillas, tanques de regulación, tanques de sedimentación y tanques de flotación por aire. La concentración de materia orgánica y sólidos en suspensión en las aguas residuales de las curtiembres es elevada. El sistema de pretratamiento se utiliza para ajustar el volumen y la calidad del agua, eliminar los sólidos en suspensión y reducir parte de la carga contaminante, y crear condiciones óptimas para el tratamiento biológico posterior.
4.2. Sistema de tratamiento biológico: La concentración de DQO (DQOcr) en las aguas residuales de las curtiembres suele ser de 3000-4000 mg/L, y la de DBO5 (DBO5) de 1000-2000 mg/L, lo que las clasifica como aguas residuales con alta concentración de materia orgánica. La relación DBO5/DQOcr es de 0,3-0,6, lo que las hace aptas para el tratamiento biológico. Actualmente, en China se utilizan ampliamente la zanja de oxidación, el reactor secuencial por lotes (SBR) y la oxidación biológica por contacto, así como la aireación por chorro, el reactor de biopelícula por lotes (SBBR), el lecho fluidizado y el reactor anaeróbico de lecho de lodos de flujo ascendente (UASB).
Fecha de publicación: 17 de enero de 2023
