Tecnologías ecológicas de depuración: Plantas físico-químicas

Bienvenidos de nuevo a nuestro a nuestro blog. Hoy comenzamos una serie de artículos sobre tecnologías ecológicas de depuración en plantas físico-químicas que estamos desarrollando con éxito desde hace varios años.

En CP Ibérica utilizamos tecnologías innovadoras de depuración de aguas que respetan al mismo tiempo el medio ambiente y las convierten en tecnologías ecológicas de primer nivel . Hoy hablaremos de una categoría de plantas que construimos habitualmente: las plantas de depuración físico-químicas con tecnologías ecológicas.

¿Cómo funcionan las plantas físico-químicas?

Las tecnologías ecológicas de depuración que implementamos en las plantas físico-químicas, tratan el agua contaminada principalmente por contaminantes procedentes del proceso industrial, como metales e hidróxidos.

A veces estas tecnologías ecológicas también se utilizan para las aguas subterráneas. Este es un tema muy interesante que merece un artículo específico por lo vasto y complejo que se presenta.

En este artículo intentaremos explicarles brevemente cómo funcionan este tipo de plantas, también con la ayuda del libro «Purificación del agua». Tecniche ed impianti per il trattamento delle acque di rifiuti» de Luigi Masotti, Calderini 2ª Ed. Marzo 2005, de la cual recomendamos su lectura a todos los interesados en profundizar en el tema.

Las fases del proceso

En el tipo de proceso en el que intervienen estas plantas, los reactivos químicos (como la ceniza de soda y el cloruro férrico) se dosifican en una primera fase.

En una segunda fase, mediante una reacción química, se produce la división entre el lodo y el agua limpia.

De hecho, en las plantas químico-físicas, el agua a tratar se mezcla de manera muy intensa con uno o más reactivos químicos. Por ejemplo, en la mezcla rápida, las partículas coloidales (orgánicas e inorgánicas) son desestabilizadas por los reactivos químicos añadidos, con la consiguiente coagulación. («coagulación pericinética o electrocinética»), que se produce con una velocidad muy elevada en el mismo momento del contacto con los reactivos químicos.

Las partículas desestabilizadas, en forma de «microescamas» (a las que se añaden las escamas formadas por los reactivos químicos) se someten a una fase posterior de floculación (o «coagulación ortocinética»).

Esta mezcla se agita suavemente para favorecer la oportunidad estadística de colisión de las partículas y, por consiguiente, la «coalescencia».

Esto quiere decir que la agregación y el crecimiento de las microescamas, que se unen entre sí mediante fenómenos de absorción, y al mismo tiempo desordenan mecánicamente las partículas coloidales aún en suspensión.

En consecuencia, se aumenta el volumen y el peso específico de los copos, que son así bien visibles a simple vista.

El resultado de la coagulación-floculación es, por lo tanto, la transformación de sustancias coloidales, no sedimentables, en sustancias sedimentables.

Esto quiere decir, que los copos en una fase de sedimentación posterior, pueden recogerse fácilmente en el fondo del tanque.

También pueden recogerse en el compartimento de sedimentación, en forma de lodo.

El lodo excedente producido se envía para su deshidratación y eliminación final de manera similar a las plantas biológicas.

Ventajas y desventajas de las tecnologías ecológicas de depuración: Plantas físico-químicas

Hay principalmente tres desventajas con respecto a las instalaciones biológicas.

1. El costo de los reactivos químicos, que puede tener un impacto significativo en los costos de operación.

2. El alto volumen del lodo final, que es mucho más alto que el producido por las instalaciones biológicas, ya que el peso del lodo se añade al de los reactores químicos.

3. El problema de la falta de protección adecuada de la masa de agua receptora, en el caso de la presencia en las aguas residuales de vertidos tóxicos en concentraciones significativas.

Sin embargo, las ventajas que se enumeran a continuación son igualmente válidas y suelen llevar a la elección de la aplicación de este tipo de proceso.

• La puesta en marcha de una planta química es inmediata, y no requiere los largos tiempos de espera que se requieren en los procesos biológicos para crear el lodo activado o la membrana biológica en los filtros percoladores.

• El funcionamiento de la planta es muy sencillo y no requiere la experiencia necesaria para manejar plantas biológicas.

• Una planta química es insensible a los efectos de las descargas tóxicas, en comparación con una planta biológica que sufre rápidamente el efecto de las descargas tóxicas con una avería del proceso de purificación.

• El tratamiento químico también da lugar a una reducción sustancial del fósforo en los purines.

• Los tratamientos químicos son muy elásticos, ya que el nivel de purificación puede regularse en un rango bastante amplio, con simples variaciones en la dosificación de los reactivos químicos (esto es particularmente cierto para los reactivos metálicos).

• Los tratamientos químicos son muy adecuados para los purines muy diluidos, con concentraciones de DBO5 inferiores a valores del orden de 100 mg/l, a los que las plantas biológicas, especialmente las del tipo de lodo activado, están mal adaptadas.

Tecnologías ecológicas de depuración. Tipos de plantas químico-físicas

Las plantas químico-físicas pueden dividirse en dos categorías:

1. Continuo.

Cuando se utiliza para purificar grandes cantidades de agua al mismo tiempo, cuando las fases tienen lugar en tanques separados. Los reactores continuos se pueden subdividir en:

• Reactores de mezcla perfecta (Continuous Stirred Tank reactor, CSTR)

• Reactores de flujo de pistón (Plug Flow Reactor, PFR).

2. Discontinuo (o por lotes)

Cuando la purificación tiene lugar en un solo reactor en varias fases orientadas al tiempo.

Reactor por lotes

En un reactor de este tipo los reactivos se cargan inicialmente en el dispositivo donde se mezclan bien y se dejan reaccionar durante el tiempo que sea necesario. El producto final es entonces descargado. Esta es una operación variable ya que la composición cambia con el tiempo.

Reactor CSTR

En este tipo de reactor, los reactivos entrantes se mezclan perfectamente y el producto de la reacción se toma continuamente. Es un reactor cuyo contenido tiene la misma composición en cada punto y la corriente de salida tiene la misma composición que el fluido dentro del reactor (condición de idealidad).

Elección del reactor

En general se puede decir que, dentro del proceso químico en el que se inserta, el reactor químico tiene que realizar tres tareas principales (o parte de ellas):

1. Proporcionar el tiempo de residencia necesario para asegurar la conversión deseada (productividad);

2. Intercambiar calor de la manera más conveniente y con los sistemas más convenientes;

3. Facilitar el contacto entre los reactivos (por ejemplo, mediante la agitación y la agitación de las fases presentes durante la reacción) y las condiciones para una alta selectividad.

Principales factores para decidir un proceso continuo o discontinuo en la depuración físico-química:

Los principales factores que nos ayudan a decidir si un proceso funcionará de forma discontinua o continua son:

Producción de las plantas con tecnologías ecológicas de depuración

Las plantas con capacidad de producción > 5000 toneladas/año son normalmente continuas, mientras que las de capacidad < 500 toneladas/año son normalmente discontinuas. Las plantas con altas tasas de producción son más económicas si funcionan de manera continua debido al uso más eficiente del equipo las 24 horas del día, lo que da lugar a un menor volumen de equipo en comparación con los procesos por lotes con la misma producción.

Tipo de productos

Productos diversificados: las plantas discontinuas suelen ser más flexibles que las continuas. Gracias a esta flexibilidad se utilizan comúnmente cuando se quiere producir un gran número de productos en la misma planta (formulaciones farmacéuticas).

Productos trazables: en el caso de algunos productos, por ejemplo, los productos farmacéuticos y alimentarios, se requiere la trazabilidad de los productos a fin de identificar para cada lote de productos obtenido las condiciones operativas específicas adoptadas para su producción. Esto sólo puede lograrse operando en lotes.

Problemas operativos en las plantas con tecnologías físico-químicas

Reacciones muy lentas

algunas reacciones son tan lentas que los reactores discontinuos son la única solución posible (por ejemplo, las reacciones bioquímicas).

Suspensiones

Si hay que manipular pequeñas cantidades de suspensiones que pueden dar lugar a depósitos de sólidos y/o problemas de bombeo en sistemas continuos, es aconsejable operar de forma discontinua, ya que el equipo puede descargarse y limpiarse periódicamente después de cada ciclo de producción.

Esterilización

Necesidad de esterilizar periódicamente el equipo (caso frecuente en la industria alimentaria y farmacéutica).

Características de los procesos discontinuos en las tecnologías ecológicas físico-químicas

Una característica de los procesos discontinuos es que a menudo es posible realizar varias operaciones en el mismo equipo, mientras que en un proceso continuo se necesitan tantas unidades como operaciones requeridas.

Otro elemento que condiciona la elección del continuo sobre el lote viene dictado por las velocidades de flujo a tratar, por lo que esta opción es más conveniente tanto desde el punto de vista económico como desde el punto de vista del tiempo de tratamiento.

¿Son rentables las tecnologías ecológicas de depuración?

Les hemos presentado este tipo de planta que construimos más a menudo. El mundo de las plantas de purificación de aguas residuales está lleno de procesos posibles, procesos que nos permiten realizar nuestro trabajo de la mejor manera, haciéndolo emocionante y siempre lleno de inventiva y creatividad.

¿Tiene alguna pregunta sobre nuestros servicios? Por favor, ¡Contáctenos ahora!