Pros y contras de los métodos de tratamiento de aguas residuales: coagulación y desinfección

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métodos de tratamiento de aguas residuales

Cada etapa de un proceso de tratamiento de aguas residuales es importante para lograr los resultados de tratamiento deseados. Sin embargo, el tratamiento primario y el terciario son críticos para el proceso general. En el proceso de tratamiento primario, los sólidos se reducen en gran medida. Sin este paso, el tratamiento posterior sería menos efectivo. En el tratamiento terciario, la materia microbiológica nociva se mata o se inactiva para que no cause enfermedades a los organismos que la encuentran.

Estos métodos de tratamiento de aguas residuales son coagulación y desinfección, respectivamente. Cada uno de estos procesos tiene múltiples formas en que pueden llevarse a cabo, ya sea por técnicas químicas o no químicas. Cada uno de estos métodos de tratamiento de aguas residuales tiene sus propios beneficios y desventajas.

Coagulación

Las influencias de aguas residuales contienen niveles variables de sólidos disueltos totales (TDS) y sólidos suspendidos totales (TSS). La exploración del curso y las cámaras de arena reducirán el TSS, pero deben ser seguidas por un proceso de eliminación de sólidos más refinado. La sedimentación y la filtración son métodos que se han usado en el pasado, pero estos métodos no pueden eliminar muchas de las partículas más pequeñas.

La coagulación se ha convertido en un método popular para reducir tanto el TSS como, en algunos casos, el TDS de las aguas residuales. Este proceso implica desestabilizar las partículas cargadas en la solución. Debido a sus cargas eléctricas similares, las partículas se repelen entre sí y evitan que se depositen rápidamente. Para desestabilizar esta carga eléctrica, se debe aplicar una carga opuesta a la solución, permitiendo que los coloides y otros minerales se agreguen.

Actualmente hay dos métodos bien conocidos de coagulación:

Coagulación química

La coagulación química es un método bien conocido de coagulación de partículas. Este proceso garantiza la adición de una serie de aditivos químicos para lograr el estado desestabilizado deseado. El alumbre, el cloruro férrico, el sulfato férrico, el sulfato ferroso y la cal son algunos de los aditivos utilizados para neutralizar las partículas cargadas. Otros suplementos incluyen polímeros, que actúan como una ayuda para la agregación de sólidos.

Para Agencias y Operadores

La consideración principal detrás del uso de la coagulación química es que acelera el tiempo que les tomaría a los sólidos asentarse por sí mismos. Por lo tanto, disminuye el tiempo total de detención del proceso de tratamiento de aguas residuales.

La coagulación química también puede ayudar a la sedimentación de partículas coloidales más finas y contaminantes minerales. Estas partículas normalmente no se depositan durante un proceso de sedimentación y pasarían a través de un sistema de filtración posterior.

Desventajas

La coagulación química es, en esencia, un proceso aditivo. Aunque puede reducir la cantidad de sólidos en una solución, aún requiere la adición de productos químicos para lograr esto. Agregar estas sustancias puede ser bastante complejo y requerir una prueba exhaustiva de jarras. Las dosis deben ser bastante exactas para procesar adecuadamente el influente de manera óptima. La dosificación puede requerir un ajuste continuo basado en la composición variable de la fuente de aguas residuales.

La adición de productos químicos también da como resultado la producción de un gran volumen de lodo que deberá tratarse y eliminarse después del tratamiento. Este lodo también es peligroso debido a la naturaleza de los componentes que se agregan. El volumen y la toxicidad del lodo pueden aumentar los costos de eliminación, ya que no se deshidrata fácilmente.

Coagulación electroquímica

Más recientemente, la coagulación electroquímica ha entrado en escena en el tratamiento de aguas residuales en una forma más optimizada. Después de ajustar el pH si es necesario, este proceso implica el suministro de energía específica a una serie de medios metálicos. Los ánodos y los cátodos pueden ser del mismo material o diferentes entre sí. Este material está optimizado según la composición del agua influyente. El aluminio y el hierro son dos materiales que se pueden usar en este proceso. Los electrodos liberan iones cargados en la solución durante la oxidación, lo que conduce a la desestabilización de las partículas en la solución.

Para Agencias y Operadores

La electrocoagulación es un proceso directo. Tiene pocas partes móviles, por lo que se puede controlar de forma remota con una supervisión y mantenimiento reducidos. El proceso también se puede ajustar típicamente para acomodar diferentes cantidades de partículas sin mucho esfuerzo si es necesario.

El proceso de la CE también puede apuntar a múltiples contaminantes usando un solo sistema y en ciertos casos con un solo pase de tratamiento. Su falta de adición química típica produce volúmenes más pequeños de lodo que generalmente no son peligrosos, se deshidratan fácilmente y son menos costosos de procesar y desechar.

Desventajas

Un sistema EC puede requerir la adición de ácidos o bases para el ajuste del pH, por lo que no está completamente libre de aditivos. Además, debido a la naturaleza del proceso, los electrodos son sacrificables y se corroerán con el tiempo, lo que requiere reemplazo. Puede utilizar un proceso CIP para la limpieza de placas, que usaría ácido en su ciclo de limpieza. La naturaleza del proceso también requiere energía eléctrica. Si bien puede no requerir mucho a la vez, en algunos lugares del mundo, la energía puede ser más costosa, lo que puede aumentar el costo operativo.

Sistema

En el proceso de tratamiento de aguas residuales terciarias, el efluente puede contener bacterias, virus, moho, quistes u otros patógenos que otros procesos de tratamiento no pueden eliminar. Antes de que el agua tratada pueda descargarse en cualquier cuerpo de agua, los contaminantes microbiológicos deben inactivarse o eliminarse. Existen varios métodos de desinfección para el tratamiento de aguas residuales, pero los dos más utilizados son el cloro y la luz ultravioleta.

Desinfección de cloro

La mayoría está familiarizada con el uso de un compuesto de cloro para el tratamiento de choque en piscinas. El cloro es un agente tóxico para los organismos biológicos y los mata por oxidación. Penetra en la superficie de los patógenos y, una vez dentro, comienza a interactuar con enzimas y proteínas intracelulares, dejándolos no funcionales. El microorganismo morirá o no se reproducirá.

Para Agencias y Operadores

El cloro es relativamente barato y fácilmente disponible. Además, debido a que es un agente oxidante tan poderoso, puede ser bastante efectivo para hacer que grandes cantidades de microorganismos nocivos sean inertes con un tiempo de reacción adecuado.

Desventajas

El cloro es bastante volátil y puede dar lugar a subproductos de desinfección (DBP) que pueden ser perjudiciales para los humanos, los animales y la vida acuática. Requiere un manejo cuidadoso para ser enviado, almacenado y utilizado de manera segura. Los virus, Giardia lamblia y cryptosporidium no se ven afectados por el tratamiento de desinfección con cloro.

DESINFECCIÓN CON UV

Los sistemas de desinfección por luz ultravioleta son frecuentes en muchas aplicaciones en los últimos tiempos por sus capacidades de desinfección no química. En longitudes de onda particulares, la luz UV puede interrumpir el ADN de un patógeno al romper sus enlaces moleculares. La función celular normal se vuelve imposible en este estado, dejando al organismo microbiológico, quistes y virus prácticamente inertes.

Para Agencias y Operadores

La desinfección UV es un proceso completamente físico, por lo que no hay productos químicos peligrosos para manejar. No hay subproductos residuales dañinos que puedan generarse en el agua tratada. Es altamente efectivo contra la mayoría de los virus, bacterias, esporas y quistes y requiere un tiempo de contacto más corto que otros métodos de tratamiento de aguas residuales terciarias. Además, tiene una huella compacta por su capacidad de desinfección.

Desventajas

Debido al uso de la luz para descontaminar una solución, las altas concentraciones de sólidos suspendidos totales (TSS) pueden hacerla ineficaz. Esto no es un problema si el proceso de tratamiento anterior es efectivo para eliminar el TSS. Las dosis bajas de luz UV pueden ser ineficaces contra algunos virus, esporas y quistes, por lo que requerirían tiempos de contacto más largos o una exposición de mayor intensidad. También existe la posibilidad de que se produzca fotorreactivación en los microorganismos, por lo que los organismos se reparan a sí mismos después del tratamiento si la dosis de UV no es lo suficientemente potente.

Tabla resumen de pros y contras

 

Coagulación

Sistema

   

Química

Electroquímico

Cloro

UV

Para Agencias y Operadores

  • Menor tiempo de precipitación

  • Eliminación de partículas finas.

  • Proceso simple y diseño

  • fácilmente ajustable

  • Baja producción de lodos, no peligrosos

  • Se dirige a múltiples contaminantes

  • Fácilmente disponible

  • Barato

  • Potente agente oxidante

  • Sin efectos residuales dañinos.

  • sin productos químicos para manejar

  • eficaz contra la mayoría de los virus, esporas y quistes,

  • requiere poco espacio

  • menor tiempo de contacto

Desventajas

  • Proceso aditivo

  • Dosificación compleja

  • Alto volumen de lodo peligroso

  • Algunos ajustes de pH

  • Electrodos de sacrificio

  • El uso de electricidad puede ser costoso

  • Sabor y olor

  • Puede crear DBP

  • Volátil

  • No se pueden eliminar todos los patógenos (es decir, virus, quistes)

  • No es efectivo si el TSS es demasiado alto

  • Las dosis bajas pueden ser ineficaces contra algunos virus, esporas y quistes,

  • Posible fotorreactivación

Según la información proporcionada, Genesis Water Technologies, Inc. ve un gran potencial en el uso de procesos de tratamiento de agua no químicos sostenibles. Estamos orgullosos de diseñar, diseñar y suministrar nuestros sistemas de tratamiento electroquímico especializados GWT y sistemas de desinfección UV en trenes de tratamiento adecuados para aplicaciones de tratamiento de aguas y aguas residuales municipales e industriales.

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