REMOCIÓN DE SOLIDOS EN AGUAS RESIDUALES
Los contaminantes blancos en el proceso de remoción de
sólidos pueden ser minerales inorgánicos o componentes orgánicos refractarios.
Varios procesos son disponibles para reducir los niveles de estos contaminantes
en agua destinada para su uso potable
En la filtración el agua pasa a través de un lecho
estacionario de medio granular , gracias ha esto los sólidos en el agua son
retenidos por el medio filtrante lográndose la remoción de pequeños flóculos o
partículas precipitantes que no son removidas por coagulación o por
suaviciacion del agua.
Dependiendo de la forma del filtrado existen diferentes
modelos tales como :
Filtración de flujo ascendente
Filtración a contra flujo
Filtración a presión
filtración a vacío
Componentes de un filtro
Las componentes de un filtro granular común son :
Caja de Filtrado Estructura de contención construidas
generalmente de concreto, acero inoxidable u otro material debe de ser
estructuralmente fuerte para soportar el peso del sistema de drenado del medio
filtrante y de la columna del agua siendo usualmente cuadrada o rectangular.
Sistema de drenado Colecta y remueve el agua filtrada al
igual que se encarga de dispersar el agua de retrolavado.
Medio de filtración Las propiedades más importantes de
estos materiales son : tamaño, distribución de tamaño y densidad así si tenemos
una menor apertura de poros la eficiencia aumenta pero se incrementa la pérdida
de carga pero disminuye el flujo, por lo contrario los poros grandes disminuye
la caída de carga aumenta el flujo pero
la eficiencia disminuye así la elección del tamaño ,la distribución y su densidad son factores muy importantes
para el diseño del filtro, existen diferentes tipos de filtros dependiendo del
material usado como medio de filtración.
De arena lentos.- fueron los primeros en utilizarce son
construidos de arena fina, retienen el 10% del medio del cual remueve prácticamente
todos los sólidos del medio pero suele formarce depósitos microbiológicos en la
interface ,arena-agua afectando al proceso de filtración, generaban una alta
caída de la carga y por lo tanto bajo flujo exigiendo la construcción de
grandes filtros. No funcionan con líquidos de alta turbidez.
De arena rápidos Utiliza un lecho de sílica con frecuente
limpieza y con ausencia de material biológico lo cual da un mayor flujo . Este
filtro es limpiado por retrolimpieza. Si se trabaja con agua turbia, con agua
coagulada o con grandes partículas, se requiere una limpieza continua para
evitar la pérdida de carga .
De doble medio Son usualmente construidos de arena de
sílica (.15 a .4 m) y antracita (.3 a .6m) cada una de las capas produce
diferente grado de separación ,los grandes poros en la antrancita retiene a las
grandes partículas floculos, mientras que los materiales más pequeños son
filtrados por la arena de sílica estos filtros
tienen la ventaja de que dan mayor efectividad por la utilización del
espacio su desventaja es que el material filtrado en la capa de antracita puede
aumentar la carga hidráulica.
Filtros de medio mezclado Un filtro ideal consiste de un
medio más grande en la parte superior y el más pequeño en la parte inferior una
instalación típica es un hecho consistente de 60% de antrancita 30% arena de
sílica y 10% de gránate este tipo de filtros hacen posible la filtración
directa de agua de baja turbidez. Coagulantes son agregados al influente del
filtro para producir flóculos y mejorar la remoción de turbidez.
Existen dos modelos básicos
de operación de filtros granulares :
flujo constante y carga variable
flujo constante y carga constante.
Existen dos sistemas básicos para la remoción de minerales
inorgánicos uno es el intercambio iónico, el otro consiste en el uso de
membranas microporosas compuestas por acetato de celulosa con una capa con
abertura microscópica que dejan pasar las moléculas de agua pero no la de los
sólidos usando este método existen basicamente dos operaciones la osmosis
inversa y la electrodialisis.
El intercambio iónico es un proceso donde un ion es
sustituido o intercambiado por otro de la misma carga, este proceso es
utilizado desde para la extracción de disolventes sólidos en el agua hasta para
tratar la dureza de la misma, al reemplazar el calcio y el magnesio contenidos
en el agua por otro ión , usualmente sodio.
Generalmente la capacidad de los materiales de
intercambio iónico esta en el rango de 2 a 10 mequiv/gr o cerca de 15 a 1000 kg
/m3 la regeneración es realizada usando de 80 a 160 kg de cloruro de sodio por
metro cúbico de resina en una solución que puede ir del 5 al 20 % a una
velocidad de flujo cercana a 40l/min m2.
Para ese tratamiento
el agua debe estar esencialmente libre de turbidez y materia particular o la
resina podría funcionar como un filtro y llegar a taparce. el otro consiste en
el uso de membranas microporosas compuestas por acetato de celulosa con una
capa con abertura microscópica que dejan pasar las moléculas de agua pero no la
de los sólidos usando este método existen basicamente dos operaciones .
Es un sistema que usa
presión para empujar agua de la membrana contra la fuerza de la presión
osmótica puede operar al 90% de eficiencia o mejor con respecto a la disolución
de sólidos, las membranas también remueven los residuos de las moléculas
orgánicas, turbiedad, bacterias y virus.
Usa una fuerza electrónica
para empujar los iones por las membranas y ion selectivas, consiste en una
serie de membranas hechas de resinas de intercambio iónico las cuales
selecciona los iones por transferir, el tiempo de residencia es de 10 a 20 seg
para una eficiencia de 20 a 25%.
Para la utilización de osmosis inversa y electrodialisis
es necesario la utilización de agua libre de sólidos y sin sólidos inorgánicos
precipitados, por lo cual se recomienda disminuir un poco el PH para ayudar en
el funcionamiento óptimo de estos equipos.
Las substancias orgánicas pueden ser removidas por
adsorción o por oxidación química .
Es la acumulación de
sustancias en la interfase, siendo el carbón activado el adsorvente más usado
para el tratamiento de agua.
Oxidación química
Es un
procedimiento alterno a la adsorción en tratamiento de agua potable y sistemas
de tratamiento de aguas residuales. Las moléculas orgánicas complejas con
estructuras con detergente -fenólicos pueden ser oxidadas dentro de un simple
compartimiento con oxidantes como ozono y cloro. La ventaja de este proceso
incluye la eliminación de compuestos de amonio y la oxidación de substancias
inorgánicas (fierro y manganeso) existe la desventaja de que el cloro puede
formar aloformos con algunos compuestos orgánicos.
Por su parte la aplicación de ozono para desinfectar y
como oxidante químico en el tratamiento de agua potable ha sido muy usado en
Europa ya que destruye a los organismos y con ello el olor y color que producen
siendo de gran utilidad.
|
Tabla de los contaminantes
de aguas residuales, su importancia y sus tratamientos: |
|||
|
Contaminante |
Origen |
Significado
ambiental |
Operación
unitaria, proceso unitario o sistema de tratamiento |
|
Sólidos
suspendidos |
desechos domésticos e
industriales, erosión por infiltración |
Causan depósitos de lodos y
condiciones anaerobias en ambientes acuáticos |
Sedimentación, Variaciones
de filtración, Flotación, Adición de polímeros, Coagulación / Sedimentación
Sistemas de tratamiento de tierras, Cribado y Conminación |
|
Orgánicos
biodegradables |
Desechos domésticos e
industriales |
Causan degradación
biológica la cual usa oxígeno en la recepción de agua y causa condiciones
indeseables |
Variaciones de lodos
activados, Película fija: filtros de goteo, Película fija: Contacto biológico
rotante Variaciones de lagos y estanque de oxidación, Filtración intermitente
de arena, Sistema de tratamiento de arena Sistemas físico – químicos |
|
Patógenos |
Desechos domésticos |
Transmisión de
enfermedades |
Cloración, Hipocloración, Ozonación,
Sistemas de tratamiento de tierras |
|
Nutrientes |
Desechos domésticos e
industriales |
Pueden causar
eutroficación |
Nitrógeno: Variaciones
de nitrificación y desnitrificación para el crecimiento suspendido, Nitrificación
de película fija y Variaciones de desnitrificación, Desmantelado de amoniaco,
Intercambio iónico, Punto de rompimiento de cloración, Sistemas de tratamiento de tierras Fósforo: Adición de sales de metales, Coagulación / Sedimentación con cal, Remoción de
fósforo químico - biológico, Sistemas
de tratamiento de tierras |
|
Orgánicos
refractarios |
Desechos industriales |
Problemas de olor y sabor
pudiendo ser tóxicos o carcinógenos |
Adsorción de carbón, Ozonación
terciaria, Sistemas de tratamiento de tierras |
|
Metales
pesados |
Desechos industriales,
minería etc |
Son tóxicos y pueden
interferir con la reutilización del efluente |
Precipitación química,
Intercambio iónico, Sistemas de tratamiento
de tierras |
|
Sólidos
inorgánicos disueltos |
Incremento en el agua de
suministro de uso industrial o doméstico |
Pueden interferir con el
reuso del efluente |
Intercambio Iónico,
Osmosis inversa, Electrodialisis |