El tratamiento físico-químico de las aguas residuales industriales es un proceso esencial para el cumplimiento de la normativa y la protección del medio ambiente. En este artículo explicaremos los fundamentos del tratamiento fisicoquímico de aguas residuales, incluida la desintoxicación de cianuro, la precipitación de metales pesados, la reducción de cromo (VI) y el pretratamiento para el reciclado del agua.
Índice
Fundamentos del tratamiento químico-físico de las aguas residuales
Las plantas industriales de aguas residuales químico-físicas (plantas CP) están diseñadas para tratar las aguas residuales generadas en el proceso de producción con el fin de cumplir los requisitos reglamentarios para su vertido en masas de agua o plantas municipales de tratamiento de aguas residuales. Este tratamiento suele realizarse en varias etapas para eliminar eficazmente diversos contaminantes como metales pesados, DQO, sustancias lipofílicas o AOX.
La precipitación y la floculación son procesos clave en el tratamiento químico-físico de las aguas residuales cuyo objetivo es convertir las sustancias disueltas y en suspensión en partículas insolubles o de mayor tamaño que puedan eliminarse del agua.
Foto: Sistema CP como sistema discontinuo para la eliminación de metales pesados, AOX y cianuro (sistema: ALMA CHEM MCW)
El proceso de tala
La precipitación es un proceso en el que las sustancias disueltas, en particular los metales pesados, se convierten en una forma insoluble mediante reacciones químicas. Esto se consigue añadiendo precipitantes a base de sales metálicas y ajustando el valor del pH para que las sustancias a precipitar tengan la menor solubilidad en agua (precipitación de neutralización).
Proceso de precipitación:
- Adición de precipitantes: Se añade a las aguas residuales una cantidad definida de precipitantes, como cloruro de hierro (III) o cloruro de polialuminio.
- Ajuste del valor del pH: El valor del pH se ajusta al intervalo óptimo en el que los contaminantes son menos solubles añadiendo agentes neutralizantes como la lechada de cal o la sosa cáustica.
- Formación de productos de precipitación: Las sustancias objetivo reaccionan con los precipitantes y agentes neutralizantes y forman hidróxidos insolubles u otros compuestos.
Ejemplos:
- Precipitación de metales pesados: Los metales pesados como el plomo, el cobre, el níquel y el zinc precipitan en forma de hidróxidos. La ecuación de reacción para la precipitación del cobre es
- Reducción del cromo (VI): El cromo (VI) se reduce con bisulfito sódico a cromo (III) y después se precipita como hidróxido de cromo (III). Las ecuaciones de reacción son:
Fundamentos de la floculación
La floculación suele seguir a la precipitación y sirve para combinar los productos de precipitación formados en aglomerados más grandes que pueden separarse más fácilmente.
Proceso de floculación
El proceso de floculación:
- Se añaden polímeros catiónicos (con carga positiva) o aniónicos (con carga negativa) a las aguas residuales. La elección del polímero es decisiva para una formación óptima de flóculos con muy buenas propiedades de sedimentación.
Objetivos de la floculación:
- Partículas en suspensión: Eliminación de sólidos en suspensión mediante la formación de flóculos de mayor tamaño.
- Claridad del agua: Mejora la claridad del agua tratada eliminando la turbidez.
- Amplia aplicación: Eliminación eficaz de una amplia gama de sustancias, incluidos metales pesados preprecipitados, hidrocarburos emulsionados, fluoruros, fosfatos, sulfatos, tintes y pigmentos.
Foto: Precipitante ALMA Floc APH y neutralizante ALMA NaOH (serie de productos: ALMA AQUA)
Aplicaciones específicas del tratamiento químico-físico de las aguas residuales
Desintoxicación del cianuro
El cianuro, un anión muy tóxico, se utiliza a menudo en la industria metalúrgica y debe eliminarse de forma segura antes de verterse al medio ambiente. La desintoxicación se consigue mediante oxidación, que convierte el cianuro en compuestos menos tóxicos. Los agentes oxidantes típicos son la lejía de cloro o el peróxido de hidrógeno, que oxidan el cianuro a cianato y finalmente a dióxido de carbono y nitrógeno. La ecuación de reacción para la oxidación del cianuro (CN-) con peróxido de hidrógeno (H₂O₂) a cianato (OCN-) es la siguiente
En una etapa posterior, el cianato puede oxidarse a dióxido de carbono (CO₂) y nitrógeno (N₂):
Precipitación de metales pesados
Los metales pesados como el plomo, el cobre, el níquel y el zinc deben eliminarse de las aguas residuales para cumplir la normativa medioambiental y sanitaria. Esto se hace por precipitación, en la que los metales pesados solubles se convierten en hidróxidos insolubles. Añadiendo precipitantes como la lechada de cal o la sosa cáustica y ajustando el valor del pH al rango óptimo para la precipitación del metal respectivo, se pueden eliminar los metales del agua. A continuación, el lodo resultante se deshidrata mecánicamente, por ejemplo mediante filtros prensa de cámara.
Reducción del cromo (VI)
El cromo (VI), un fuerte agente oxidante y cancerígeno, se utiliza principalmente en galvanoplastia y debe reducirse antes de su descarga. La reducción suele llevarse a cabo con bisulfito sódico, que reduce el cromo (VI) a cromo (III), que se precipita como hidróxido de cromo (III). Este proceso requiere un control cuidadoso del pH para garantizar una reducción completa.
Pretratamiento para plantas de reciclado de agua
Las empresas que desean reciclar sus aguas residuales necesitan pasos de tratamiento adicionales. Los filtros de carbón activado eliminan los compuestos orgánicos y los residuos que no pueden eliminarse mediante precipitación química. Los intercambiadores de iones eliminan los iones disueltos restantes y los sistemas de ósmosis inversa proporcionan la purificación final filtrando los sólidos disueltos y los contaminantes orgánicos. Estos métodos combinan procesos físicos y químicos para producir agua de gran pureza que puede reutilizarse en el proceso de producción.
Conclusión y resumen
El tratamiento químico-físico de las aguas residuales industriales es un proceso complejo que combina diversas tecnologías y métodos para cumplir los requisitos legales y proteger el medio ambiente. Procesos como la detoxificación del cianuro, la precipitación de metales pesados, la reducción del cromo (VI) y el pretratamiento para el reciclado del agua son cruciales para un tratamiento eficaz de las aguas residuales. Mediante el pretratamiento y el uso de tecnologías avanzadas, las empresas pueden tratar eficazmente sus aguas residuales al tiempo que aplican prácticas sostenibles.
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Foto: Las plantas de flotación también se basan en el proceso de tratamiento químico-físico (planta: ALMA NeoDAF)
Si desea saber más sobre los principios del proceso de flotación, lea el artículo de nuestro blog"Sistemas de flotación en el tratamiento de aguas residuales industriales: Fundamentos del proceso y áreas de aplicación".
