Muchos procesos industriales producen aguas residuales con valores de pH que se desvían significativamente de la neutralidad. Los ácidos o álcalis fuertes entran en las aguas residuales a través de los procesos de producción o limpieza y dan lugar a corrientes de aguas residuales ácidas o alcalinas. Sin tratamiento, éstas no podrían verterse a las redes públicas de alcantarillado ni directamente a las masas de agua. Por tanto, es necesario un ajuste preciso del pH para proteger el medio ambiente, las infraestructuras y las fases de tratamiento biológico.
Los sistemas de neutralización realizan esta tarea reduciendo el valor del pH al rango legalmente requerido, normalmente entre 6,5 y 9,5. Esto los convierte en uno de los procesos físico-químicos más utilizados en la tecnología de aguas residuales industriales. Esto los convierte en uno de los procesos fisicoquímicos más utilizados en la tecnología de aguas residuales industriales. Abarcan desde simples tanques de neutralización con dosificación manual de productos químicos hasta sistemas altamente automatizados con tecnología redundante de medición y control, documentación en línea y conexión a sistemas de control de procesos.
Foto: Nuestro sistema de neutralización ALMA Neutra en diseño de contenedor con tanque de mezcla y ecualización y separador de grasas.
Índice
Tareas y objetivos de un sistema de neutralización
La tarea principal de toda planta de neutralización es cumplir los límites legales del valor de pH definidos en la Ordenanza alemana de aguas residuales (AbwV) y en las respectivas ordenanzas de vertidos indirectos. Además, estas plantas cumplen una importante función de protección de toda la infraestructura. Las tuberías, bombas y accesorios están protegidos contra la corrosión y los depósitos mediante la regulación específica del pH. La neutralización también protege los procesos biológicos posteriores, como los lodos activados o los reactores anaeróbicos, que reaccionan de forma muy sensible a las entradas excesivamente ácidas o alcalinas.
Por último, pero no por ello menos importante, la corrección del pH permite un tratamiento global rentable de las aguas residuales. Un control preciso significa que los productos químicos se dosifican con exactitud, lo que reduce el consumo y, por tanto, también los costes de funcionamiento.
Estructura y modo de funcionamiento
Un sistema de neutralización típico consta de varios componentes principales:
Depósito de ecualización: Recepción de las aguas residuales con agitadores o inyectores para su homogeneización.
Medición y control del pH: las sondas en línea supervisan continuamente el valor del pH y controlan la dosificación de productos químicos.
Sistemas de dosificación: tanques de almacenamiento, bombas y accesorios para ácidos (por ejemplo, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico) o álcalis (por ejemplo, sosa cáustica, lechada de cal).
Tanque de reacción: Diseño en función del tiempo de residencia hidráulico, la energía de mezcla y la cinética de reacción química.
Tecnología de seguridad: protección contra sobrellenado, neutralización de emergencia, líneas de derivación.
Registro: registro de datos para su verificación ante las autoridades.
Foto: Estaciones de dosificación IBC instaladas en una bandeja de recogida WHG en el módulo ALMA
Procedimiento de neutralización de aguas residuales
Tradicionalmente, se utilizan ácidos minerales fuertes, como el ácido sulfúrico o el ácido clorhídrico, cuando hay aguas residuales alcalinas con valores de pH elevados. La ventaja de este método radica en la rápida cinética de reacción y la facilidad de dosificación. Al mismo tiempo, sin embargo, aumentan los requisitos de seguridad laboral y protección contra la corrosión, ya que los productos químicos son muy corrosivos.
Si las aguas residuales son ácidas, se utilizan soluciones alcalinas como hidróxido sódico, hidróxido potásico o lechada de cal. Aunque la sosa cáustica es fiable y fácil de dosificar, genera unos costes de funcionamiento comparativamente altos. La lechada de cal ofrece en este caso una alternativa más rentable, pero requiere un diseño cuidadoso, ya que la formación de lodos de carbonato cálcico puede provocar depósitos en tuberías y tanques de reacción.
En muchas empresas, la composición de las aguas residuales fluctúa entre picos de carga ácida y alcalina. En estos casos, se utilizan tanques de neutralización con control de doble cara, que pueden alimentarse tanto con ácidos como con álcalis. La tecnología de medición y control precisa es crucial en este caso para evitar la sobredosificación.
Foto: Reactor de neutralización de acero inoxidable con control del pH (sistema: ALMA Neutra)
Neutralización del CO₂ como método alternativo
En los últimos años, la neutralización con dióxido de carbono ha cobrado cada vez más importancia. Ofrece una alternativa segura, sostenible y, en muchas aplicaciones, económica a la clásica dosificación de ácidos minerales.
El principio de funcionamiento se basa en el hecho de que el dióxido de carbono en el agua reacciona para formar ácido carbónico, que a su vez libera protones y reduce así el valor del pH. La ventaja de este método de reacción reside en la amortiguación natural: la formación de carbonato de hidrógeno hace prácticamente imposible la acidificación. Por tanto, la neutralización es más suave y controlada que con ácido sulfúrico o ácido clorhídrico.
Técnicamente, el CO₂ suele extraerse de haces de cilindros o tanques e introducirse en las aguas residuales mediante inyectores, lanzas de gas o difusores de burbujas finas. Al igual que en los métodos convencionales, el proceso se controla mediante una sonda de pH y una válvula de control. En algunos sectores industriales, el CO₂ puede incluso utilizarse directamente a partir de procesos secundarios, lo que reduce los costes de funcionamiento y mejora el balance de CO₂.
Las ventajas son múltiples: por un lado, se eliminan los peligros de la manipulación de ácidos, lo que mejora notablemente la seguridad laboral. En segundo lugar, se reduce la carga de corrosión de la tecnología del sistema. Además, al reducirse el riesgo de sobreacidificación, el funcionamiento es mucho más estable. Sin embargo, existen limitaciones en el caso de una alcalinidad muy elevada o de aguas residuales con caudales extremadamente altos, ya que en estos casos la cantidad de CO₂ necesaria puede resultar económicamente desfavorable.
Foto: Planta de neutralización de CO2 ALMA Neutra en diseño de contenedor
Criterios de diseño
El diseño de un sistema de neutralización depende en gran medida de las condiciones específicas de funcionamiento. Los principales parámetros son la carga hidráulica, la composición de las aguas residuales y las fluctuaciones previstas. Los tanques de reacción deben dimensionarse de forma que se disponga de tiempo de retención suficiente para una neutralización completa.
La elección de la tecnología de dosificación depende de los agentes de neutralización utilizados: Mientras que los ácidos y los álcalis se dosifican mediante bombas resistentes a los productos químicos, el CO₂ se introduce en forma gaseosa a través de conductos presurizados y dispositivos de alimentación. La elección del material también desempeña un papel decisivo. En función de la agresividad de las aguas residuales y de los productos químicos utilizados, se emplean plásticos como PP y PE o acero inoxidable.
Ámbitos de aplicación
Los sistemas de neutralización están presentes en casi todos los sectores industriales. En la industria química se tratan aguas residuales de procesos altamente ácidos o alcalinos, mientras que en el procesamiento de metales se neutralizan soluciones ácidas de decapado. La neutralización también forma parte integral de los ciclos de limpieza CIP en la industria alimentaria y de bebidas. En las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales, la neutralización se utiliza a menudo para preajustar el valor del pH con el fin de proteger las etapas de tratamiento biológico de fluctuaciones perjudiciales.
Conclusión
Los sistemas de neutralización son indispensables para el cumplimiento de la normativa medioambiental, la protección de la tecnología de las plantas y el funcionamiento económico. Aunque los métodos tradicionales con ácidos y álcalis siguen siendo muy utilizados, la neutralización de CO₂ se está imponiendo cada vez más como alternativa segura y sostenible. Sus ventajas incluyen un manejo más sencillo, una mayor seguridad laboral y un menor riesgo de acidificación.
La elección de un proceso adecuado depende siempre de las condiciones específicas de la operación. El factor decisivo es un cuidadoso diseño del sistema que tenga en cuenta tanto las propiedades químicas de las aguas residuales como los requisitos operativos. Sólo así se pueden combinar de forma óptima la seguridad operativa, la eficiencia y la sostenibilidad.
Foto: Reactor de bucle con control de pH fabricado en polietileno, instalado en el módulo ALMA.
