La planta de oxidación es un componente esencial en el tratamiento del agua y de las aguas residuales. Se utiliza para la eliminación selectiva de contaminantes orgánicos e inorgánicos mediante procesos de oxidación química o físico-química. Estos sistemas se utilizan ampliamente en la tecnología del agua industrial, en particular en el tratamiento de aguas residuales contaminadas, la reducción de microcontaminantes, la eliminación de olores y la desinfección.

Este artículo ofrece una descripción detallada de la funcionalidad, las tecnologías utilizadas, los antecedentes químicos y las aplicaciones específicas de las plantas de oxidación. Además, se presentan los retos que plantean la planificación y el funcionamiento, así como sus soluciones.

Fundamentos de los procesos de oxidación

Los procesos de oxidación se basan en la reacción química de donantes de electrones (contaminantes) con agentes oxidantes, mediante la cual los contaminantes se convierten en compuestos más inocuos. En las plantas de oxidación se utilizan diversos agentes oxidantes y variantes del proceso, que difieren en cuanto a su eficacia y objetivos.

Agentes oxidantes típicos:

1. Ozono (O₃):

   • Fuerte agente oxidante para el tratamiento de compuestos orgánicos y la desinfección.

2. Cloro (Cl₂):

   • Oxidante clásico para procesos de desinfección y esterilización.

3. Peróxido de hidrógeno (H₂O₂):

   • Alto poder oxidante, a menudo en combinación con luz ultravioleta o catalizadores.

4. Permanganato potásico (KMnO₄):

   • Se utiliza para eliminar el hierro, el manganeso y el sulfuro de hidrógeno.

5. Luz ultravioleta:

   • Fomento de la formación de radicales en combinación con agentes oxidantes como el ozono o el H₂O₂.

Diseño y componentes de un sistema de oxidación

Un sistema de oxidación consta de varios componentes esenciales que permiten y optimizan el proceso de oxidación. La estructura varía en función del proceso de oxidación utilizado.

1. sistema de dosificación del agente oxidante

• Función: Dosificación precisa de agentes oxidantes como el ozono, el cloro o el peróxido de hidrógeno.
• Tecnología:
  • Bombas dosificadoras de agentes oxidantes líquidos.
  • Ozonizadores para la generación de ozono in situ.

2. cámara del reactor

• Función: Proporcionar el tiempo de contacto y la mezcla necesarios entre el agente oxidante y el medio a tratar.
• Diseño:
  • Reactores presurizados: Para procesos que tienen lugar a alta presión.
  • Cubetas de contacto: sistemas abiertos para aplicaciones de gran volumen.

3. sistemas de mezcla

• Tecnología:
  • Difusores, inyectores Venturi o mezcladores estáticos para una distribución uniforme del agente oxidante.

4. sistema de control

• Función: supervisión y control de la dosificación, el caudal, la presión y la temperatura.
• Tecnología:
  • Control automatizado con sensores (por ejemplo, dispositivos de medición de redox o pH).

5. tratamiento de gases de escape o subproductos

• Función: Eliminación o neutralización de subproductos como el exceso de ozono o los compuestos de cloro resultantes.
• Tecnología:
  • Filtro de carbón activado para el tratamiento de gases.
  • Sistemas de neutralización de aguas residuales.

Funcionalidad y variantes de los sistemas de oxidación

La funcionalidad de un sistema de oxidacióndepende en gran medida del proceso de oxidación seleccionado. A continuación se explican en detalle los procesos más habituales.

1. sistemas de ozono

• Úsalo:
  • Eliminación de microcontaminantes, desinfección, reducción del color.
• Mecanismo:
  • Oxidación directa por moléculas de ozono y oxidación indirecta por radicales hidroxilo (-OH).

2. Sistemas UV/H₂O₂ (oxidación asistida por UV)

• Úsalo:
  • Degradación de compuestos orgánicos como residuos farmacéuticos y pesticidas.
• Mecanismo:
  • La radiación UV activa el peróxido de hidrógeno para formar radicales hidroxilo.

3. sistemas de dosificación de cloro

• Úsalo:
  • Desinfección, oxidación del hierro y el manganeso.
• Mecanismo:
  • Oxidación de contaminantes mediante ácido hipocloroso (HOCl).