Aguas residuales- tratamiento con ozono

Los procesos de tratamiento de aguas residuales (WWTP, siglas en inglés) se utilizan para tratar aguas residuales municipales e industriales con el fin de cumplir con los valores estándars previamente a su vertido en el entorno natural. Los vertidos de aguas residuales provenientes de fuentes industriales contienen un amplio rango de niveles de QDO, QBO, TSS y otros contaminantes emergentes (es decir, farmacéuticos, aldehidos, glicoles, aminas, alcoholes, proteínas complejas, etc). Esto incluye el agua de proceso de industrias tales como plantas textiles, lácteas, cerveceras, industrias farmaceuticas, industrias de papel, de cosméticos, química, y otras instalaciones de producción

Los principales contaminantes encontrados en aguas residuales son compuestos biodegradables orgánicos, compuestos orgánicos volátiles, xenobióticos, iones metálicos, sólidos suspendidos, nutrientes como fósforo, nitrógeno, patógenos microbiales y parásitos. La composición aproximada del carbono orgánico presente en aguas residuales de alcantarillado son carbohidratos (11-18%), proteínas (8-10%), amino ácidos libres (0.5-1.5 %), ácidos grasos (23-25 %), ácidos orgánicos disueltos (7-11 %), y otros compuestos orgánicos (25-28 %)

Además, algunos contaminantes del agua pueden ser liberados al aire circundante, generando olores. Un contaminante de agua se convierte en sustancia olorosa cuando combina una alta volatibilidad con un olor punzante. Problemas con olores son comunes en plantas de tratamiento de aguas residuales debido a la abundancia de contaminantes olorosos. Ejemplos típicos son compuestos de sulfuro (H2S y mercaptanos), aminas, amoníaco y compuestos orgánicos como escatol e indol

A continuación se muestra la vista superior de una planta de tratamiento de aguas residuales:

Tratamiento primario

Sedimentación primaria

La sedimentación es una etapa primaria que involucra floculantes como sales ferrosas, aluminio, polielectrolitos y cal para producir la precipitación de los sólidos en el agua debido a la influencia de los efectos de la gravedad. El efluente resultante del tratamiento primario contiene típicamente una considerable cantidad de materia orgánica, y tendrá relativamente una alta demanda biológica de oxígeno (DBO). El tamañó promedio de partícula encontrada en aguas residuales se muestran a continuación:

Tamaño de partícula Disuelto Colloidal Suspended Settleable
(µm) <0.01 0.01-1 1-100 >100

En torno al 50% de la DQO y DBO de las aguas residuales crudas puede ser eliminados como parte de los sólidos sedimentados. Los lodos sedimentados se tratan normalmente en las etapas de tratamiento de lodo de la planta.

Emisiones de olores de sedimentación primaria

Las emisiones de olores son relativamente comunes en esta etapa. Debido a que la sedimentación primaria es la primera etapa del proceso de tratamiento de aguas residuales, la concentración de los contaminantes olorosos es máxima en este punto, resultando en emisiones de olores al entorno. En las siguientes etapas del proceso de tratamiento, las emisiones de olores tiende a reducirse debido a que los contaminantes son eliminados o porque son emitidos anteriormente.

Ofrecemos muchos tipos de análisis de aire para estimar las emisiones de olores. Lea más aquí.

Pre-tratamiento con ozono

El ozono tiene un impacto amplio sobre los parámetros del agua/ aguas residuales – reduce la coloración, mejora el sabor, olor, mata baterias, virus, oxida el hierro, manganeso, cianuro, fenol, benceno, chlorophenol, atrazina, nitrobenceno y otros contamintantes. La aplicación de ozono incrementará la biodegradabilidad de aguas residuales, y el ratio DQO:DBO de agua industrial se muestra como ejemplo a continuación:

Parámetros Agua cruda previo a la ozonización Agua cruda tras la ozonización
DQO 5000 4500
DBO 200 2000

Como se muestra en la tabla superior, el ratio DQO/DBO y la biodegradabilidad se incrementaron 10 veces debido a la ozonización. Esta es una de las aplicaciones potenciales en el tratamiento de aguas residuales industriales complejas antes del proceso biológico.

Tratamiento secundario

Es conocido como proceso biológico o de lodos activados, e implica el uso de microorganismos para descomponer los contaminantes orgánicos, el contenido total de nitrógneo y fósforo. Este proceso implica el tratamientos aeróbicos, anóxicos y anaeróbicos a través de diversas tecnologías y diseños como los Reactores Secuenciales de Lotes (SBR), el tratamiento convencional o los Biorreactores de Membrana (MBR). Los tratamientos aeróbicos utilizan bacteria heterótrofa aeróbica para degradar QBO y compuestos amoíaco-N y orgánico-N. Esto produce nitrato que puede ser convertido en gas nitrógeno mediante tratamiento anóxico:

Proceso

Reacción

Nitrificación

NH4+ +O2 → NO2- + 2H+ +H2O

NO2- + O2 → NO3-

Denitrificación NO3- → NO2- → NO → N2O → N2

El tratamiento anóxico, en comparación con el tratamiento aeróbico, se caracteriza por un entorno libre de oxígeno, en el que las bacterias debe usar nitrato oxidado para realizar la respiración. El ozono puede jugar un papel importante a la hora de evitar bacterias filamentosas no deseadas en el proceso biológico. Mire, por favor, debajo para mas más información.

El tratamiento anaeróbico puede ser incorporado aguas arriba de las zonas aeróbica y anóxica para lograr una reducción neta del fósforo.

La mayor parte del material fácilmente biodegradable se elimina durante el proceso biológico y el material no biodegradable permanece en el efluente. El crecimiento neto de biomasa en el proceso de tratamiento biológico se elimina mediante la sedimentación secundaria como Lodos Activados de Residuos (WAS). El lodo que queda sediemntado se recicla.

Tratamiento con ozono de lodos activados de retorno

MLR es una recirculación interna de los tanques aerobios a los tanques anox y el RAS es desde la sedimentación secundaria hasta el flujo de entrada del tratamiento primario. El alto contenido de agua, la naturaleza compresible y coloidal de los lodos son características comunes encontradas en WWTP. Las bacterias filamentosas son una parte normal de la microflora de lodos activados, mientras que los filamentos excesivamente largos provocan el amontonamiento de los lodos y evitan la floculación. El uso de ozono en los flujos del RAS promueve el crecimiento de las bacterias formadoras de flóculos e inhibe la actividad de las bacterias filamentosas, lo que aumenta el volumen y la sedimentación de los lodos. La baja concentración de dosis de ozono puede utilizarse como un método para promover la formación de flóculos e inhibir la actividad de las bacterias filamentosas y el amontonamiento de los lodos durante el proceso.

Tratamiento con ozono de efluentes residuales industriales (QBO/DQO)

Los procedimientos más comunes de espesado de lodo por medios físicos son el espesado químico, por gravedad, por flotación, por centrifugación, correa de gravedad y tambor rotativo. El proceso de espesado aumenta la fracción líquida del lodo. Estos líquidos tienen altos valores de DQO y DBO dependiendo de la materia prima usada en procesos industriales. Típicamente, los valores de la DQO para procesos químicos de aguas residuales oscilan entre 400 – 40 000 mg/L, y para aguas residuales domésticas entre 100 – 450 mg/L. Generalmente DWO por encima del rango de 350 mg/L requiere tratamientos adicionales. Puede encontrar más información en la sección 6 inferior. Haga clic aquí para leer más sobre tratamiento de DBO y DWO con ozono.


Manejo de lodo


Tratamiento con ozono de lodos digeridos

La digestión anaerobia es una secuencia de los procesos bológicos en los que microorganismos degradan material biodegradable en ausencia de oxígeno. Durante el tratamiento anaerobio, aproximadamente el 50% de la materia orgnánica en el lodo es susceptible a la biodegradación para dar biogás, la otra mitad de la materia orgánica es más recalcitrante y se degrada lentamente. La ozonización del lodo da lugar a la desintegración de sustancias orgánica complejas en compuestos moleculares biodegradables y de bajo peso, lo que incrementa la producción de biogás.

Puede encontrar más información aquí.

Ozonización de lodos espesados permeados

El lodo digerido contiene normalment 2-3% de contenido sólido total. Este lodo requiere de espesado por medios mecánicos a través de una centrifugadora o prensa de tornillo, que deja alrededor de 20% de sólidos secos. Este proceso deja un líquido residual altamente concentrado que es adecuado para el tratamiento por ozonización si no se puede reintroducir en el tratamiento primario. Por ejemplo, las instalaciones de fabricación de alimentos y bebidas generan típicamente flujos de residuos de alta resistencia como subproducto de sus operaciones de fabricación.

Tratamiento de olores de biogás con ozono

Las instalaciones de biogás a menudo utilizan estiércol y restos de carne para producir biogás. El biogás generalmente se refiere a una mezcla de diferentes gases, principalmente metano y CO2, producidos por la descomposición de los compuestos orgánicos. En esta etapa se producen compuestos a base de azufre (como el H2S y los mercaptanos), lo que resulta en altas emisiones de olores debido a su bajo umbral de olor. Como solución, el ozono oxida estos compuestos, reduciendo significativamente los olores sin subproductos dañinos. Esto da lugar a una mejor calidad del aire del entorno, así como a mejores ambientes de trabajo

Lea más sobre Industria del biogás.

Lea más sobre Control de olores.

Tratamiento terciario

El objetivo del tratamiento terciario o tratamiento avanzado es brindar una última etapa para elevar la calidad del efluente o como una etapa de desinfección y acabado.

 

El tratamiento terciario puede no ser innecesario para todas las plantas de tratamiento de aguas residuales, y varía de una planta a otra, dependiendo del tipo de contaminación del agua. Algunas de las plantas de tratamiento de aguas residuales más comunes incluyen la eliminación de nutrientes, materia orgánica no biodegradable, sólidos en suspensión y materiales tóxicos. Entre otras tecnologías, los métodos comúnmente utilizados son la filtración, MBR, RO, UV y AOP. Estos se verá con más detalle en las siguientes secciones

Filtración

El medio granular más comunmente usado en fitraciones es la arena y el carbono activado. Los factores importantes para la eliminación de contaminantes incluyen la cantidad de medio en la columna y el tiempo de contacto.

Ventajas Desventajas
Fácil de montar Atascado frecuente/cambiado de filtro
Amplio rango de tamaño de poro o área superficial Reduce la superficie de contado debido a acumulación de bacteria con el tiempo

El ozono puede utilizarse como paso previo o posterior al tratamiento para filtrar las partículas y mejorar la calidad del agua.

ósmosis inversa (RO) por penetración de ozono

RO se utiliza a menudo en la filtración de agua comercial y residencial. El agua se mueve a través de la membrana en contra del gradiente de concentración, es decir, de menor a mayor concentración.

Ventajas Desventajas
Eliminación tanto de iones buenos como malos Atascos frecuentes y concentración de cloro produce daños al sistema RO
Determina el sabor del agua La eficiencia se ve reducida con el tiempo

El ozono es un método óptimo para desinfectar o tratar más a fondo el permeado de osmosis inversa para recuperar el agua para otros fines o para cumplir con normas de efluentes muy estrictas.

Desinfección ozónica

La desinfección de agua por medio de ozono resulta ventajosa en comparación con métodos más tradicionales, como desinfección con cloro o UV. El ozono degrada eficazmente las capas lipídicas en la membrana celular. Primero, el ozono es más eficaz a la hora de desactivar virus y bacterias en comparación con cualquier otro tratamiento de desinfección, mientras que al mismo tiempo requiere muy poco tiempo de contacto. Puede encontrar más información aquí.

Tratamiento de aguas residuales municipales con ozono

El siguiente gráfico es un ejemplo típico de aguas residuales tratadas que utilizan ozono como tecnología de un solo paso para reducir los niveles de DQO y DBO en nuestro sistema piloto.

Más información sobre estudios de viabilidad y proyectos piloto pueden verse aquí.

 

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