La neutralización, una reacción química en la que ácidos y bases reaccionan para formar sales y agua, desempeña un papel fundamental en el tratamiento de las aguas residuales industriales. Antes de verter las aguas residuales al alcantarillado público, a menudo hay que neutralizarlas. Esto se aplica en particular a las aguas residuales ácidas y alcalinas procedentes de diversos procesos industriales. Por regla general, el valor del pH se sitúa entre 6,5 y 9,5 según los requisitos oficiales de vertido.
Índice
Fundamentos de la neutralización
Para neutralizar las aguas residuales ácidas suelen utilizarse lejías como la lechada de cal o la sosa cáustica. A la inversa, las aguas residuales alcalinas suelen neutralizarse con ácidos como el ácido clorhídrico o el ácido sulfúrico. Sin embargo, la neutralización no siempre significa ajustar el valor del pH a 7, sino también ajustarlo a valores de pH específicos para precipitar los hidróxidos de metales pesados. Una desventaja frecuente de estos procesos es el aumento de la carga salina de las aguas residuales.
Productos químicos típicos
- Ácidos: ácido sulfúrico (H₂SO₄), ácido clorhídrico (HCl), ácido carbónico (H₂CO₃).
- Soluciones cáusticas: sosa cáustica (NaOH), lechada de cal (Ca(OH)₂), solución de sosa (Na₂CO₃).
Procedimientos y retos
La neutralización es el tratamiento correctivo más frecuente en el tratamiento de aguas residuales. El valor del pH se lleva a un rango neutro (pH 6 a 9) mediante la adición de ácidos o bases.
La ecuación general de reacción es
Esto se hace mediante el control del valor del pH y la dosificación de los agentes neutralizantes. La dosificación precisa de ácido y álcali se realiza mediante un control automático del valor de pH. Las composiciones fluctuantes de las aguas residuales pueden dificultar este control automático, ya que el valor del pH se basa en una escala logarítmica.
Foto: Estación de dosificación de ácido y lejía instalada en un contenedor de sala técnica (sistema: ALMA Neutra)
Realización de ingeniería de procesos
La tecnología del proceso de neutralización comprende varias etapas y equipos que pueden variar en función del tipo y la cantidad de aguas residuales.
Homogeneización de las aguas residuales:
Si es necesario, las aguas residuales se limpian de sólidos gruesos. Para ello se utilizan filtros mecánicos y tanques de sedimentación. A continuación, las aguas residuales se almacenan temporalmente en grandes depósitos y se mezclan para garantizar una composición homogénea de las aguas residuales.
Mezcla y dosificación:
Los ácidos o álcalis se añaden de forma controlada mediante bombas dosificadoras. Es importante distribuir uniformemente los productos químicos en las aguas residuales. Para ello se utilizan mezcladores estáticos, líneas de neutralización o agitadores dinámicos.
Medición y control del pH:
El valor del pH se controla continuamente mediante sondas de pH que envían datos a un sistema de control en tiempo real. Este sistema controla las bombas dosificadoras para garantizar un ajuste preciso del valor de pH.
Recipiente de reacción:
La neutralización tiene lugar en tanques de reacción especiales con agitadores y aireadores o en líneas de neutralización. El tiempo de reacción es crucial para garantizar que la reacción de neutralización sea completa.
Inspección final:
Antes de verter las aguas residuales al alcantarillado público o a la masa de agua, se realiza una comprobación final del valor del pH y de otros parámetros. Este control garantiza que se cumplen todos los requisitos legales.
Foto: Sección de neutralización con control de flujo y pH (sistema: ALMA Neutra)
Los retos
La neutralización de las aguas residuales plantea una serie de retos que requieren una cuidadosa planificación y ejecución:
- Composición fluctuante de las aguas residuales: Las aguas residuales industriales pueden variar mucho en su composición, lo que requiere una tecnología de control flexible y adaptable.
- Precisión de dosificación: La dosificación precisa de ácidos y álcalis es crucial para evitar una dosificación excesiva o insuficiente, que podría provocar problemas medioambientales o una neutralización ineficaz.
- Seguridad: La manipulación de ácidos y bases fuertes requiere precauciones de seguridad especiales para proteger al personal y al medio ambiente.
Neutralización con CO₂: tratamiento sostenible de las aguas residuales
Un proceso económico y seguro para neutralizar las aguas residuales alcalinas es el uso de dióxido de carbono (CO₂). A diferencia de los ácidos fuertes, el dióxido de carbono ofrece una curva de neutralización más plana. Esto facilita el control preciso del valor del pH y evita la acidificación excesiva de las aguas residuales. Además, la adición de CO₂ aumenta la capacidad de amortiguación de las aguas residuales, lo que se traduce en un valor de pH más estable.
Estas reacciones del CO₂ con los componentes de las aguas residuales producen carbonatos y carbonatos de hidrógeno, que son más respetuosos con el medio ambiente que las sales de ácidos fuertes.
Foto: Planta de neutralización de CO₂ (planta: ALMA Neutra).
Neutralización de gases de combustión: sostenibilidad y reducción de CO₂
Un método de neutralización especialmente sostenible es el uso de gases de combustión con CO₂ procedentes de calderas. Este método mejora significativamente la huella de CO₂ de una empresa al utilizar los gases de combustión de forma sensata y económica y emplearlos en el proceso de neutralización.
Proceso y ventajas
- Sostenibilidad: El uso de gases de combustión para la neutralización es un método respetuoso con el medio ambiente que reduce las emisiones de CO₂ de una empresa. El CO₂ contenido en los gases de combustión no se libera a la atmósfera, sino que se utiliza para neutralizar las aguas residuales.
- Eficiencia económica: El uso de los recursos existentes, como los gases de combustión de las calderas, reduce la necesidad de CO₂ u otros agentes neutralizantes suministrados externamente. Esto reduce los costes de explotación y mejora la rentabilidad global del proceso.
- Conversión: El CO₂ de los gases de combustión reacciona con los álcalis de las aguas residuales y forma carbonatos e hidrogenocarbonatos estables, menos nocivos para el medio ambiente.
Reacción química
Reacción del CO₂ con el agua para formar ácido carbónico.
Sistemas vegetales para la neutralización del CO₂.
Existen varios sistemas para la inyección eficaz de CO₂ en las aguas residuales:
- Mezcladores estáticos: Distribución homogénea de CO₂ a través de elementos mezcladores estáticos.
- Agitadores: Mezcla mecánica de las aguas residuales con CO₂.
- Aireadores sumergibles: Introducción de CO₂ mediante sistemas de aireación sumergibles.
- Reactores externos: reactores independientes para la inyección de CO₂.
Todos los sistemas están equipados con dispositivos de medición, control y registro para cumplir los requisitos legales. El valor del pH, la temperatura y los volúmenes de aguas residuales se registran y guardan automáticamente antes de su vertido al alcantarillado.
Conclusión y resumen
La neutralización de las aguas residuales es un paso esencial para cumplir la normativa medioambiental y garantizar la estabilidad operativa de las plantas de tratamiento de aguas residuales. El uso de CO₂, especialmente de los gases de combustión, ofrece una alternativa ecológica y económica a los métodos tradicionales que utilizan ácidos y álcalis. Las empresas que utilizan este método no solo se benefician de un mejor balance de CO₂, sino también de ventajas económicas a largo plazo.
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Foto: Sistema de neutralización con separador de grasas, eje de bomba, contenedor de apilamiento y sistema de neutralización instalado en el contenedor de la sala técnica (sistema: ALMA Neutra).
