Con tantos procesos de tratamiento de agua disponibles para gestionar efluentes, ¿cómo seleccionar la mejor tecnología de agua para su aplicación?
Todo comienza con el análisis de lo que hay en el agua. La elección del método de gestión de las aguas residuales depende en gran medida de la calidad del agua de entrada y de la calidad deseada del efluente. Una planta de tratamiento de agua en una fábrica o en una planta municipal suele estar formada por una serie de pasos que son responsables de distintos tipos de contaminación. Por ejemplo:
Contaminantes físicos
Sólidos suspendidos, sedimentos, metales
Contaminantes químicos
Productos químicos industriales, pesticidas, productos farmacéuticos/medicamentos
Biological contaminants
Bacterias, virus, parásitos
El análisis del agua debe realizarse en función de parámetros como el análisis de la demanda química de oxígeno, el nivel de pH, la conductividad y la turbidez para determinar los pasos necesarios para limpiar el agua.
Muy a menudo, se necesita un paso final de “pulido” sólido para manejar la demanda química de oxígeno recalcitrante y los contaminantes orgánicos que persisten con otras tecnologías.
Los procesos de tratamiento de agua se utilizan para gestionar los efluentes de diferentes maneras y obtener distintos resultados. A continuación, analizamos los pros y los contras de las 10 tecnologías de tratamiento de agua más populares y cómo Nyex™ puede mejorar o reemplazar otras tecnologías en un tren de tratamiento combinado.
Los efluentes con una alta demanda biológica de oxígeno, una demanda química de oxígeno y niveles de sólidos suspendidos suelen requerir equipos de tratamiento de agua industriales, como tamizado, filtrado, clarificación, un estanque para que el agua pase a través de un lecho biológico y, a veces, coagulación y floculación.
Nyex™ puede ser la mejor tecnología de tratamiento de agua para ubicarse aguas abajo de estos pasos y gestionar los contaminantes orgánicos restantes difíciles de tratar. Sin embargo, el proceso también se ha implementado como un paso de pretratamiento eficaz para respaldar otras soluciones de tratamiento de agua, como un lecho biológico o un sistema de ósmosis inversa. Esto se debe a que Nyex™ elimina los contaminantes químicos que podrían dañar estos procesos o hacer que el mantenimiento de la planta de tratamiento de agua sea más laborioso si los contaminantes ingresaran a estos sistemas y los ensuciaran.
Nyex™ no solo puede tratar el efluente final, sino que también puede gestionar corrientes secundarias individuales de agua de proceso usada problemática, haciendo que esta agua sea adecuada para el reciclaje de agua o permitiendo el consentimiento para su descarga como efluente comercial.
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El intercambio iónico es particularmente útil en el tratamiento de aguas industriales, ya que el proceso elimina metales pesados tóxicos y ciertos productos farmacéuticos, y también se utiliza para ablandar el agua.
La tecnología de agua Nyex™ se ha implementado junto con el intercambio iónico como parte de una planta de tratamiento de agua porque los procesos se enfocan en diferentes tipos de contaminación, lo que proporciona un resultado de tratamiento terciario más integral.
Las plantas de tratamiento de agua por intercambio iónico son buenas para eliminar sales (cationes y aniones) para producir agua desmineralizada a partir de aguas subterráneas, agua de alimentación de calderas, aguas residuales industriales o permeado de ósmosis inversa.
El intercambio iónico también es eficaz para eliminar metales disueltos del agua, como cadmio, zinc, plomo y níquel, que pueden ser tóxicos.
El intercambio iónico como tecnología del agua tiene muchas ventajas, dependiendo de sus requisitos de tratamiento de aguas residuales, pero asegúrese de leer esta sección para tener clara la realidad de ejecutar el tratamiento de agua con intercambio iónico.
La principal desventaja del intercambio iónico es que es necesario apagar la planta con regularidad y frecuencia para realizar un retrolavado con salmuera para eliminar las sales, los minerales y los metales acumulados. Esto significa que se enfrenta a operaciones discontinuas o que necesita otra planta como reserva, lo que duplica su inversión en capital.
Los recipientes de intercambio iónico requieren una inspección regular y la descarga y carga de nuevas resinas de intercambio, lo que interrumpe las operaciones y significa costos operativos continuos.
Las nuevas resinas de intercambio deben cumplir con las especificaciones del fabricante, lo que dificulta el cambio de proveedor sin reemplazar el sistema completo.
Cuando se apaga una planta de tratamiento de agua por intercambio iónico, puede haber crecimiento microbiano que puede causar problemas de flujo y tratamiento cuando se reinicia el proceso. Esto agrega capacitación, mano de obra y costos operativos.
El carbón activado absorbe los contaminantes en su estructura interna. La eliminación de contaminantes es eficaz, pero el proceso debe pausarse periódicamente y el carbón debe regenerarse o reemplazarse. El tratamiento de aguas residuales no es posible una vez que el medio de carbón se “gasta”. En ese momento, se envía a incineración o vertedero, lo que tiene consecuencias ambientales perjudiciales. A pesar de estos problemas, el proceso es una tecnología de agua popular y se utiliza a menudo en el tratamiento de aguas industriales.
Nyex se puede utilizar antes de un proceso de carbón activado granular para reducir el mantenimiento del CAG.
No se requiere ninguna dosificación química cuando se utiliza carbón activado y el medio en sí suele estar hecho con materiales naturales, como madera o cáscara de coco.
El carbón activado se utiliza a menudo para mejorar el sabor y el olor del agua potable, ya que elimina sustancias orgánicas como la geosmina y el MIB, que causan estos problemas en los suministros de agua potable municipales.
El GAC y el PAC pueden dejar una huella de carbono importante que su departamento de sustentabilidad puede no aprobar. Esto se debe a que la eficacia del carbón disminuye a medida que absorbe los contaminantes. Dependiendo de qué tan altos sean sus niveles de DQO, con frecuencia es necesario extraerlo del tanque de tratamiento y transportarlo fuera del sitio para su regeneración o eliminación, lo cual es muy perjudicial para el medio ambiente.
Los costos operativos pueden ser muy altos en aplicaciones donde la demanda química de oxígeno (DQO) o la carga de contaminantes es alta en el tratamiento de agua industrial. Esto se debe a que el carbón absorbe/filtra los contaminantes y requiere reemplazo una vez que se llena, lo que resulta en un costo continuo y regular.
Durante el mantenimiento de renovación de carbono, la planta no está operativa, por lo que es necesario hacer planes para redirigir las aguas residuales a otra planta o lecho de carbono (doble gasto de capital) o debe aceptar operaciones discontinuas.
Es necesario un mantenimiento cuidadoso del lecho de carbón para garantizar que el medio no quede demasiado tiempo sin regenerarse o reemplazarse, ya que esto provocará que el proceso se vuelva ineficaz y corre el riesgo de que los niveles de DQO o contaminantes específicos permanezcan en el efluente y provoquen riesgos de contaminación y multas ambientales.
Un lecho de carbón activado proporciona las condiciones ideales para el crecimiento de microorganismos que pueden bloquear e inhibir el tratamiento. Sin embargo, esto no es un problema cuando se utiliza un proceso de oxidación avanzada, ya que los radicales hidroxilo (·OH) inhiben el crecimiento de microorganismos.
El carbón activado no funciona con sustancias orgánicas no absorbentes.
El ozono es un potente agente oxidante y, como tratamiento de aguas residuales, oxida todos los compuestos orgánicos de forma muy eficaz, siempre que se mezcle de forma eficaz con las aguas residuales contaminadas. Está ampliamente probado y es probablemente el proceso de oxidación avanzada (AOP) más popular, pero es muy caro (gastos de capital y gastos operativos); consulte a continuación.
A veces, esta tecnología del agua se dosifica con peróxido de hidrógeno para aumentar la eficacia, pero esto puede inhibir los pasos de tratamiento posteriores y hacer que el agua no sea apta para su reutilización.
El tratamiento del agua con ozono es una opción desinfectante eficaz que logra niveles de desinfección más altos que el cloro dosificado o la luz ultravioleta. Además, no existe posibilidad de que los microorganismos vuelvan a crecer.
El tratamiento de aguas residuales con ozono oxida los contaminantes orgánicos e inorgánicos con ozono y radicales hidroxilo cuando se dosifica con peróxido de hidrógeno.
El sistema de ozono tiene un costo de capital extremadamente alto debido al alto riesgo asociado con los gases de ozono, los sistemas deben ser altamente automatizados y robustos.
Los costes de funcionamiento de una planta de tratamiento de agua con ozono también son muy elevados. Suele consumir 10kWh por kg de ozono. Además, el oxígeno es caro de comprar. Si se opta por fabricar el propio ozono procesando el oxígeno del aire, sólo se obtiene un 4% del volumen como ozono, por lo que no es eficiente. Además, el ozono tiene una vida media de 12 minutos, por lo que la planta debe utilizar el ozono antes de que transcurran 5 minutos desde que se produce para lograr algún tipo de eficiencia.
El mayor reto de su planta de ozono es conseguir que el ozono penetre en el agua de manera uniforme y con burbujas lo suficientemente pequeñas como para maximizar el periodo de tratamiento. Por lo general, los difusores se bloquean por los contaminantes, lo que provoca que grandes áreas del tanque de tratamiento queden sin tartar.
Una de las principales desventajas de un AOP de ozono es que requiere una química compleja adaptada a cada contaminante específico.
Las torres de ozonización tienen una eficiencia de transferencia del 50-70%, por lo que casi siempre se necesita otra planta de tratamiento de agua aguas abajo de la planta de ozono.
Un sistema de ozono contiene concentraciones mortales de ozono, lo que significa que son esenciales los detectores y los procedimientos de seguridad cuidadosos. Esto requiere tiempo para supervisar el sistema, planificar los accidentes, formar al personal de las instalaciones y sufragar los seguros correspondientes. El tratamiento con ozono también depende del uso de oxígeno líquido, que es altamente inflamable y debe cumplir los requisitos de seguridad contra incendios de las instalaciones.
Durante el tratamiento, el ozono puede producir subproductos nocivos como el bromato, que como carcinógeno suele ser más nocivo que el contaminante original.
Los procesos tradicionales de oxidación avanzada (AOP) como el ozono + peróxido de hidrógeno (O3 / H2O2) se basan en la generación de radicales hidroxilo a partir del H2O2, que actúa como agente oxidante del proceso. Esto tiene limitaciones, incluido el hecho de que los radicales hidroxilo creados no son selectivos, lo que significa que se pueden usar cuando ‘eliminan’ otros parámetros de calidad del agua como la materia orgánica, la turbidez, la alcalinidad y el nitrito. Esto reduce la efectividad del sistema durante la oxidación de contaminantes y significa que el agua de entrada debe ser de una calidad muy específica para que el proceso sea efectivo.
La filtración es un paso necesario en la mayoría de las aplicaciones de tratamiento de agua industrial. Los distintos tamaños de filtros eliminan las partículas y determinados contaminantes. Pero el problema es que filtrar los contaminantes solo traslada el problema a otro lugar: todavía hay que lidiar con los lodos filtrados tóxicos más concentrados.
Las tecnologías Nyex™ se pueden utilizar en combinación con distintos tipos de filtros para proteger los filtros de productos químicos peligrosos según sea necesario.
La filtración de agua es buena para eliminar las partículas suspendidas en el efluente y pretratar el agua para su posterior tratamiento mediante un proceso de desinfección o AOP. Los contaminantes son capturados por los filtros que, de otro modo, podrían inhibir los pasos de tratamiento que se encuentran aguas abajo.
Los filtros son muy sencillos de usar y rentables, ya que las opciones naturales como la arena o la grava son muy baratas.
No todos los contaminantes o bacterias son capturados por un proceso de filtrado. Las partículas más pequeñas atraviesan la membrana, lo que requiere un proceso de tratamiento de agua adicional.
Si los filtros de una planta de tratamiento de efluentes no reciben el mantenimiento suficiente, se obstruirán y se volverán ineficaces para la eliminación de partículas en suspensión. Los períodos de mantenimiento deben considerarse cuidadosamente en función de los niveles fluctuantes de contaminantes en las aguas residuales que pasan. El mantenimiento a veces puede interrumpir el tratamiento y requerir capacitación del personal.
Fentons (reactivo de Fenton) es una técnica probada que se basa en dosificar las aguas residuales con una mezcla de productos químicos para el tratamiento del agua, como el peróxido de hidrógeno, que actúan como agentes oxidantes para oxidar los contaminantes de las aguas residuales industriales. Fentons implica la dosificación de productos químicos para el tratamiento de aguas residuales que destruyen los contaminantes dañinos y pueden reducir el costo de los servicios comerciales de efluentes.
El uso de Fentons para el tratamiento de aguas residuales suele ser un último recurso, ya que el proceso produce un lodo tóxico que requiere un tratamiento especializado o incineración, lo que conlleva graves consecuencias medioambientales.
Los sistemas Nyex™ son una alternativa libre de químicos. Nuestro proceso utiliza adsorción con oxidación electroquímica sin dosificación. No hay residuos secundarios ni lodos que gestionar, lo que es mejor para la responsabilidad social corporativa y los gastos operativos.
El proceso Fenton puede hacer frente a niveles más altos de demanda química de oxígeno (DQO). De hecho, cuanto mayor sea la DQO, más eficaz será el tratamiento, pero, por supuesto, se necesitan más productos químicos para que aumenten los costes operativos.
El proceso Fenton funciona a temperatura ambiente y presión atmosférica.
El costo continuo de los productos químicos para el tratamiento del agua para ejecutar el proceso Fentons es alto. Además, a medida que los gobiernos toman medidas drásticas contra los procesos de tratamiento de aguas residuales que producen subproductos como lodos, el costo recurrente de eliminar y eliminar los lodos también está aumentando.
La formación de lodos tóxicos del proceso Fentons debe someterse a un tratamiento especializado por parte de un tercero, que a menudo requiere incineración o vertedero. Esto tiene implicaciones ambientales negativas que pueden dañar la reputación de una empresa y obstaculizar las estrategias ambientales.
El proceso de oxidación avanzada por luz ultravioleta (AOP) es una solución de tratamiento de agua que combina las cualidades desinfectantes de la luz ultravioleta con un agente oxidante (peróxido de hidrógeno). Los radicales hidroxilo producidos por el H2O2 actúan como agente oxidante para el proceso.
La oxidación por luz ultravioleta puede verse inhibida por la turbidez (color) del agua y, por lo tanto, resulta ineficaz contra ciertos efluentes industriales. Nyex™ ofrece una solución probada contra el agua turbia y se puede utilizar antes del AOP por luz ultravioleta para aumentar la eficiencia.
La AOP UV puede mineralizar los orgánicos en compuestos orgánicos estables como el H₂O y el CO₂ y no produce residuos secundarios como los lodos.
UV AOP es un proceso de tratamiento de aguas residuales industriales que requiere tiempos de retención bajos en comparación con las tecnologías convencionales debido a las velocidades de reacción rápidas y los altos potenciales de oxidación de los oxidantes.
Dependiendo de los contaminantes que necesiten tratamiento, la química del sistema puede ser complicada. Esto requiere una formación especializada y un mantenimiento continuo, lo que aumenta los costes del tratamiento.
La dosificación de peróxido de hidrógeno puede presentar impactos negativos en etapas posteriores del tratamiento y hacer que el agua tratada no sea apta para ser reutilizada.
La eficacia de este tratamiento de agua depende de qué tan bien se mezcle el H2O2. Debe distribuirse uniformemente en el tanque de tratamiento para que tenga la oportunidad de reaccionar con todos los contaminantes.
El peróxido de hidrógeno es un oxidante peligroso de almacenar.
Una vez que se ha reducido el nivel de contaminación, la naturaleza aleatoria de los radicales hidroxilo inhibe la capacidad de este proceso para tratar más la contaminación. Esto se debe a que a medida que se reduce la concentración de contaminantes, es posible que los radicales hidroxilo de vida corta no “choquen” con un compuesto contaminante antes de que desaparezcan.
La ósmosis inversa (OI) utiliza presión para forzar el paso del agua a través de una membrana parcialmente permeable para separar los contaminantes. Desafortunadamente, los contaminantes no se destruyen durante la ósmosis inversa, sino que los contaminantes concentrados que no pasan a través de la membrana se envían como una corriente de rechazo. Este rechazo siempre requiere un tratamiento especializado adicional o se transporta en camiones fuera del sitio para su incineración, lo que es perjudicial para el medio ambiente.
La OI funciona muy bien, pero los filtros se bloquean, lo que provoca mucho tiempo de inactividad. Los gastos de capital y los gastos operativos son elevados (consulte a continuación). Nyex se puede colocar para tratar la corriente de rechazo de OI o la entrada de OI para prolongar la vida útil de las membranas y evitar el tiempo de inactividad.
El tratamiento de agua por ósmosis inversa tiene la capacidad de eliminar muchos contaminantes de las aguas residuales sin la adición de productos químicos.
Una de las aplicaciones más importantes para la filtración de ósmosis inversa es la separación de agua de mar o agua salobre y sal para producir agua potable segura.
Los sistemas de ósmosis inversa (OI) suponen un alto coste de inversión y de explotación. Bombean el agua a muy alta presión a través de los filtros, que están hechos de un material similar a las pieles de los bidones.
Los sistemas de ósmosis inversa en general son de muy alto mantenimiento. El agua debe tratarse previamente para proteger los filtros de obstrucciones. A pesar de los intentos de proteger los filtros, la realidad es que se obstruyen y, cuando lo hacen, son costosos de reparar o reemplazar.
Aunque la ósmosis inversa trata el agua sin dosificación química, se utilizan biocidas para limpiar los filtros y evitar que las bacterias queden atrapadas en las membranas (bioincrustaciones).
La corriente de rechazo de un sistema de ósmosis inversa contiene el doble de sal que el agua de mar, que a menudo se desecha en el océano, con impactos incalculables en el ecosistema.
La coagulación y la floculación se utilizan para tratar los efluentes; la adición de un coagulante provoca la formación de un “flóculo” que atrapa los contaminantes y los sólidos suspendidos. Luego, se pueden eliminar del agua mediante la separación.
La coagulación y la floculación se utilizan comúnmente como métodos de tratamiento secundario de aguas residuales y funcionan muy bien como etapa de pretratamiento con los sistemas Nyex™.
La coagulación y la floculación reducen el tiempo necesario para asentar los sólidos suspendidos al permitir que se agrupen en un flóculo para una fácil eliminación.
La coagulación es un método eficaz para eliminar algunas (no todas) las bacterias, los virus y las partículas pequeñas que, de otro modo, serían difíciles de eliminar.
El flóculo se forma en un lodo que luego requiere un tratamiento especializado por parte de un tercero, que implica incineración o vertedero, ambos dañinos para el medio ambiente.
La coagulación y la floculación en el tratamiento de las aguas residuales implican la dosificación de productos químicos, lo que conlleva costes continuos de compra de productos químicos para el tratamiento del agua, formación y evaluaciones de salud y seguridad.
El proceso requiere una dosificación química precisa y un control cuidadoso para que siga siendo eficaz. Este puede ser un método de tratamiento de aguas residuales inadecuado si la calidad del agua de entrada varía con frecuencia. Factores como el tipo de producto químico, la cantidad de mezcla y el nivel de pH deberán modificarse y, a menudo, requerirán una ‘prueba de frasco’ de escritorio para verificar el rendimiento.
La desinfección del agua se utiliza para matar microorganismos patógenos y detener su reproducción. Esto es particularmente importante en aplicaciones de agua potable. La desinfección del agua se puede dividir en dos tipos: química y física. Aquí estamos analizando la desinfección química mediante cloro, dióxido de cloro, ozono, alcoholes, detergentes y peróxido de hidrógeno. Algunos de estos productos químicos también eliminan la DQO del agua.
Otros productos químicos que se añaden al agua durante el proceso de hacerla segura para beber son el hidróxido de sodio para ajustar el nivel de pH y, en algunos casos, productos químicos para la fluoración.
La desinfección del agua evita la propagación de infecciones transmitidas por el agua al eliminar patógenos como bacterias, virus y parásitos. Aunque el control de la dosificación de productos químicos lleva tiempo y un control continuo y cuidadoso, es un método ampliamente adoptado para la desinfección residual y relativamente sencillo de realizar.
El control de la dosificación de los productos químicos requiere tiempo y un seguimiento minucioso y constante, pero es posible obtener una imagen muy precisa de la calidad del agua. Esto se adapta a las necesidades de salud pública y es una de las razones por las que este método se utiliza ampliamente.
Si las bacterias no se eliminan por completo, pueden permanecer activas y volver a contaminar el agua después de un tiempo. Esto significa que a menudo se requiere un segundo paso de desinfección, como la dosificación de cloro, después de una desinfección física para que las bacterias no vuelvan a crecer en el agua a medida que se distribuye por una red de suministro de agua.
Cuando se adopta un paso de desinfección química, esto a veces puede dejar un sabor y olor residual en el agua, causando problemas a los consumidores.
El tratamiento biológico de aguas residuales es un paso secundario del tratamiento de efluentes que elimina los contaminantes que quedan después del tratamiento primario de aguas residuales. Un proceso biológico depende de microorganismos que descomponen de forma natural los desechos orgánicos del agua.
Si hay fenol u otros productos químicos peligrosos que matan a los insectos, Nyex se puede colocar delante del proceso biológico para eliminar el fenol y proteger el proceso.
El tratamiento biológico anaeróbico de aguas residuales es un proceso sin oxígeno que también produce biogás. Esto significa que el operador puede usar el gas como combustible o para calentar, como cocinar.
En general, el tratamiento biológico es un proceso bastante económico de ejecutar.
El tratamiento biológico de aguas residuales es un proceso lento y, a menudo, tiene una gran huella, en particular la digestión anaeróbica.
El tratamiento aeróbico requiere aireación que puede consumir altos niveles de energía para funcionar. Este proceso también produce biosólidos / lodos que requieren una eliminación especializada, que a menudo implica incineración y vertedero, lo que tiene impactos ambientales negativos.
Aunque el tratamiento biológico puede eliminar una variedad de contaminantes orgánicos, los residuos de algunos productos químicos y farmacéuticos permanecen en el efluente después del tratamiento. El agua de entrada a un proceso biológico también debe ser monitoreada cuidadosamente ya que hay algunos contaminantes orgánicos que pueden dañar los sistemas biológicos, haciéndolos ineficaces.
Aunque el tratamiento biológico puede eliminar una variedad de contaminantes orgánicos, quedan residuos de algunos productos químicos y farmacéuticos en el efluente después del tratamiento.
También es necesario controlar cuidadosamente el agua que ingresa a un proceso biológico, ya que hay algunos contaminantes orgánicos que pueden dañar los sistemas biológicos y hacerlos ineficaces. Aquí es donde podemos ayudar, eliminando productos químicos como el fenol para proteger a los insectos.