Tratamiento terciario del agua residual

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Departamento de ingeniería química y bioquímica Departamento de ingeniería química y bioquímica  T

 Tratamiento de Aratamiento de Aguas rguas residualesesiduales

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Índice

 Tratamiento terciario... 2 Métodos de tratamiento terciario...2 Osmosis inersa... 2 !lectrodi"lisis... # Destilación...$ %iltración... & !'tracción por solentes...& Intercambio iónico... ( O'idación química... ) *loración...) +ibliogra,ía... -

 Tratamiento terciario

!l tratamiento terciario se emplea para separar la materia residual de los e/uentes de procesos de tratamiento biológico0 a 1n de preenir la contaminación de los cuerpos de agua receptores0 o bien0 obtener la calidad adecuada para el reuso0 ,actor de importancia en la planeación de recursos idr"ulicos donde el abastecimiento de agua potable es limitado.

Métodos de tratamiento terciario

Osmosis inersa

!l ,enómeno de la 3smosis est" basado en la b4squeda del equilibrio. *uando se ponen en contacto dos /uidos con di,erentes concentraciones de sólidos disueltos se me5clar"n asta que la concentración sea uni,orme. 6i estos /uidos est"n separados por una membrana permeable 7la cual permite el paso a su traés de uno de los /uidos80 el /uido que se moer" a traés de la membrana ser" el de menor concentración de tal ,orma que pasa al /uido de mayor concentración.

6i se utili5a una presión superior a la presión osmótica0 se produce el e,ecto contrario. 9os /uidos se presionan a traés de la membrana0 mientras que los sólidos disueltos quedan atr"s. !n la 1gura - se muestra la di,erencia entre la osmosis y la osmosis inersa.

%igura -. :Di,erencia

entre osmosis y

osmosis inersa;

<ara poder puri1car el agua necesitamos llear a cabo el proceso contrario al de la ósmosis conencional0 es lo que se conoce como 3smosis Inersa. 6e trata de un proceso con membranas. <ara poder ,or5ar el paso del agua que se encuentra en la corriente de salmuera a la corriente de agua con ba=a concentración de sal0 es necesario presuri5ar el agua a un alor superior al de la presión osmótica. *omo consecuencia a este proceso0 la salmuera se concentrar" m"s.

%igura 2. :!quipo de Osmosis inersa;

!lectrodi"lisis

9a electro>electrodi"lisis es una técnica separatia de concentración y descontaminación en la que especies iónicas son transportadas a traés de membranas iónicas con permeabilidad selectia 7aniones0 cationes8 ba=o la acción de un campo eléctrico. !sta técnica aproeca las propiedades especiales de la electrólisis0 que se llean a cabo en los electrodos0 permitiendo la eliminación de compuestos indeseables por deposición sobre los electrodos o la trans,ormación de los mismos en otras especies ,aorables para el proceso de ,abricación

!l dispositio para reali5ar tal procedimiento consiste en arias celdas ecas con membranas ion>selectias. *ada celda consta de una membrana catiónica y otra aniónica. 9a membrana de intercambio catiónico tiene carga negatia y es permeable a cationes tales como ?a@_{0 } @ _{y *a}2@_{0 mientras que la membrana}

de intercambio aniónico est" cargada positiamente0 y es permeable para aniones. Bna serie de estas celdas se coloca en el electrolito a depurar0 de manera que al colocar un par de electrodos en el mismo y aplicar una corriente eléctrica0 los aniones y cationes presentes como soluto migrar"n acia el "nodo y el c"todo respectiamente0 atraesando las membranas catiónica y aniónica seg4n corresponda0 y pasan a ,ormar parte de un electrolito m"s concentrado0 obteniéndose como producto un agua libre de minerales.

%igura #. :!quipo industrial para la electrodi"lisis;

Destilación

9a destilación di1ere de todas las dem"s ,ormas de puri1cación del aguaC en que a traés de ésta0 se remuee el agua de las impure5as en e5 de remoer las impure5as del agua. !l agua es sometida a cambios de ,ases durante el proceso0 pasando de estado líquido a gaseoso y oliendo nueamente a su estado líquido. !l cambio del estado líquido al gaseoso0 es el que conllea la separación del agua de sus impure5as. Todo aquello que tenga un punto de ebullición mayor que el del agua 7-*80 permanecer" en un estado líquido0 mientras que el agua y todo aquello con un punto de ebullición igual o menor0 ser" conertido en apor. *uando este apor es condensado0 lo 4nico que queda son idrógenos0 o'ígenos y unas pocas de substancias que ieren a menores temperaturas que el agua.

De todos los sistemas de puri1cación de agua0 la destilación es la que o,rece las m"s amplias posibilidades. ?o es especí1ca para partículas ioni5adas como lo es la desioni5ación. ?o remuee materiales org"nicos selectiamente0 como lo ace la adsorción0 ni ace un traba=o incompleto como la ósmosis inersa. 9a destilación remoer" e,ectiamente todos los sólidos ioni5ados0 todos los org"nicos con un punto de ebullición mayor que el del agua0 todas las bacterias yC con la ayuda de una placa especial de desiación0 todos los pirógenos. 6i un destilador puede acer todo esto0 entonces por qué la gente necesita cualquier otra tecnología de puri1cación de aguaE ?ote que los gases ioni5ados y los componentes org"nicos de ba=o punto de ebullición0 ,ueron

omitidos en el p"rra,o anterior. !stas impure5as no son remoidas por medio de la destilación. !llas su,ren los mismos cambios de ,ase que los iones de o'ígeno de idrógeno.

%igura $. :!quipo

destilador de agua residual;

9os destiladores ienen en todas las ,ormas y tamaFos. 6u tamaFo aría desde los m"s pequeFos de 2 litros por ora0 asta los de $ litros por ora y muco m"s. <ueden ser construidos de metal o de idrio. Bsted puede adquirir un sistema de destilación sencillo o un sistema doble. 6u utili5ación aría desde el laado de idrería0 asta la producción de ,armacéuticos y de agua para beber. Goy en día0 una buena parte de los laboratorios en todo el mundo0 utili5an agua destilada como solución a sus necesidades diarias de agua pura.

9os componentes b"sicos que con,orman irtualmente todas las unidades de destilación0 son los mismos. +"sicamente0 el destilador es construido con una c"mara de ebullición 7eaporador80 una ,uente de calor 7bien sean calentadores eléctricos de inmersión o bobinas de apor80 placa de desiación0 condensador y dispositio de niel constante. Mucos destiladores incluyen también "lulas eléctricas de agua0 sistemas de corte para el ba=o niel del agua0 "lulas eléctricas de drena=e y controles que permiten al destilador operar en con=unto con sistemas de alimentación de agua pretratada o tanques de almacenamiento.

%iltración

9a 1ltración consiste en la remoción de partículas suspendidas y coloidales presentes en una suspensión acuosa que escurre a traés de un medio poroso. !n general0 la 1ltración es la operación 1nal de clari1cación que se reali5a en una planta de tratamiento de agua y0 por consiguiente0 es la responsable principal de la producción de agua de calidad coincidente con los est"ndares de potabilidad. !n la 1gura H se muestra la 1ltración del agua residual.

%igura H. :<roceso de 1ltrado del agua residual;

!'tracción por solentes

9a e'tracción con solentes es una técnica de tratamiento que consiste en usar un solente para separar o e'traer elementos o compuestos desde e/uente industriales0 sedimentos o tierra. ?o destruye los compuestos a remoer0 sino que los concentra para que sea m"s ,"cil reciclarlos o destruirlos con otra técnica. !n la 1gura & se muestra una planta de tratamiento de e'tracción por solentes.

Intercambio iónico

!s una operación en la que se utili5a un material0 abitualmente denominado resinas de intercambio iónico0 que es capa5 de retener selectiamente sobre su super1cie los iones disueltos en el agua0 los mantiene temporalmente unidos a la super1cie0 y los cede ,rente a una disolución con un ,uerte regenerante.

9a aplicación abitual de estos sistemas0 es por e=emplo0 la eliminación de sales cuando se encuentran en ba=as concentraciones0 siendo típica la aplicación para la desminerali5ación y el ablandamiento de aguas0 así como la retención de ciertos productos químicos y la desminerali5ación de =arabes de a54car.

%igura (. :!quipo de tratamiento de intercambio iónico;

9as propiedades que rigen el proceso de intercambio iónico y que a la e5 determinan sus características principales son las siguientes

 9as resinas act4an selectiamente0 de ,orma que pueden pre,erir un ión sobre otro con alores relatios de a1nidad de -H o m"s.

 9a reacción de intercambio iónico es reersible0 es decir0 puede aan5ar en los dos sentidos.

 !n la reacción se mantiene la electroneutralidad.

!ntre las enta=as del proceso iónico en el tratamiento de aguas cabe destacar  6on equipos muy ers"tiles siempre que se traba=e con relatias ba=as

concentraciones de sales.

 Actualmente las resinas tienen altas capacidades de tratamiento0 resultando compactas y económicas.

 9as resinas son muy estables químicamente0 de larga duración y ,"cil regeneración.

 !'iste cierta ,acilidad de automati5ación y adaptación a situaciones especí1cas.

O'idación química

9os procesos químicos de o'idación aan5ada usan o'idantes 7químicos8 para reducir los nieles DJOKD+O0 y para separar ambos los componentes org"nicos y los componentes inorg"nicos o'idables. 9os procesos pueden o'idar totalmente los materiales org"nicos como carbón0 *O2 y agua aunque no es a

menudo necesario operar estos procesos asta este niel de tratamiento !st" disponible una amplia gama de procesos de

o'idación aan5ada

• <rocesos de o'idación química usando

peró'ido de idrógeno0 o5ono0 peró'ido y o5ono combinados0 ipoclorito0 reagente %enton0 etc.

• eleación de la o'idación ultra ioleta

tanto como BLKo5ono0 BLK<eró'ido de idrógeno0 BLKaire

• O'idación del aire 4medo y o'idación catalítica del aire 4medo 7donde

el aire es usado como o'idante8

%igura ). :!quipo de O'idación aan5ada; 9os procesos de o'idación aan5ada son particularmente apropiados para aguas residuales que contienen recalcitrantes0 tó'icos o materiales no> biodegradables. 9os procesos o,recen algunas enta=as sobre los procesos ,ísicos y biológicos incluyendo

• <rocesos de operabilidad • Operaciones desatendidas

• 9a ausencia de residuos secundarios

• 9a abilidad para mane=ar /uctuaciones de /u=o impuestas y

composiciones.

Sinembargo,losprocesosdeoxidaciónavanzadaamenudotienenuncapitalyunoscostos operacionalesaltoscomparadosconeltratamientobiológico.

Lavariantemásindicadaparacadaaplicacióneselegidaenbasealaspropiedadesquímicas delaguaresidual.

9a cloración es un medio sencillo y e1ca5 para desin,ectar el agua y acerla potable. *onsiste en introducir productos clorados 7pastillas de cloro0 le=ía0 etc.8 en el agua para matar los microorganismos en ella contenidos. ?ormalmente0 tras un tiempo de actuación de unos # minutos0 el agua pasa a ser potable. racias al e,ecto remanente del cloro0 contin4a siéndolo durante oras o días 7en ,unción de las condiciones de almacenamiento8. <ara la cloración se utili5a un laberinto de cloración0 como el que se muestra en la 1gura N.

%igura N. :9aberinto de cloración;

!ste procedimiento se utili5a desde ace arias décadas. !n las grandes redes de distribución de agua potable se aFade cloro al agua para que no se contamine durante el transporte desde la planta de tratamiento asta el usuario. <or otro lado0 la cloración se utili5a a escala indiidual0 ,amiliar o colectia en mucos países desarrollados donde el agua disponible es susceptible de estar contaminada. También la utili5an los organismos de solidaridad internacional en situaciones de emergencia.

!'isten di,erentes productos clorados que pueden utili5arse para tratar el agua. 9a estrategia a seguir aría ligeramente de uno a otro. Ge aquí algunos de los productos usados

• <astillas o gr"nulos de ipoclorito de calcio

!ste tipo de producto suele ser uno de los que me=or se adaptan al medio rural . 6e consera mucos aFos. Gay arios tipos.

9a cantidad a aFadir por litro y el modo de empleo 1guran en el enase. <or lo general0 el procedimiento es el siguiente si el agua est" clara0 se colocan las pastillas en ella y se las de=a reposar # minutos con el recipiente cerrado0 tras los cuales el líquido puede consumirse. 6i est" turbia0 se 1ltra y decanta0 aFadiéndosele a continuación una dosis doble de cloroC tras # minutos en el recipiente cerrado0 el agua puede consumirse.

• Bna solución líquida0 de tipo aterguard 76PrQeau8 aterguard

!s una solución de cloro líquido endida en di,erentes ,ormatos por una empresa estadounidense. 6i el agua est" clara0 se ierte el contenido de un tapón de producto por bidón de 2 litros0 de="ndose reposar # minutos en el recipiente cerrado. 6i est" turbia0 el procedimiento es el mismo que en el caso de las pastillas se 1ltra y decanta el agua0 se dobla la dosis de aterguard y se de=a reposar # minutos en el recipiente cerrado.

A pesar de ser e1ca50 muy pr"ctico y utili5ado por ciertas O?0 este producto es ob=eto de críticas debido a su coste y a su relación calidadK. 9e=ía 7ipoclorito de sodio8

Originalmente0 la le=ía no ,ue concebida para tratar el agua0 y por ello su utili5ación en este sentido presenta pequeFos riesgos. 6in embargo0 es un producto sencillo y e1ca5 que los aldeanos conocen bien por otros usos 7colada0 desin,ección0 etc.8.

6i no se puede acceder a ning4n otro medio 7pastillas0 soluciones líquidas pre,abricadas u otro método de puri1cación como la desin,ección solar 6ODI60 la ebullición0 etc.80 puede emplearse tomando ciertas precauciones.

!l procedimiento es el mismo que el anterior  6i el agua est" clara0 se le aFaden de H a - miligramos de cloro actio y se de=a reposar # minutos en el recipiente cerrado0 tras los cuales podr" consumirse. 6i est" turbia0 se 1ltra y se decanta0 aFadiéndosele a continuación entre - y 2 miligramos de cloro actio por litroC tras # minutos en el recipiente cerrado0 el agua puede consumirse.

!l periodo de actuación del ipoclorito de sodio es de al menos media ora0 pero si la temperatura est" comprendida entre los - y los -) R*0 debe incrementarse a al menos una ora0 y a4n m"s si la temperatura es in,erior a los - R*.

<ara conocer el olumen de le=ía que ay que aFadir para alcan5ar la concentración deseada ay que conocer su grado clorométrico0 que debe 1gurar en la botella 7no obstante0 en ciertos países ay que prestar atención a la 1abilidad de la in,ormación y a las ,alsi1caciones8. Bn grado clorométrico corresponde a #0-( gramos de cloro actio por litro de le=ía. Así0 si la le=ía disponible est" a ' R* y se desea obtener una concentración c de cloro actio en el agua a tratar 7entre H y 2 mgKl0 seg4n el caso80 el olumen de le=ía que ay que aFadir puede calcularse con ,acilidad a traés de la siguiente ,órmula

6i la concentración se a e'presado en mgKl0 el resultado obtenido iene en ml. A modo indicatio o de recordatorio0 el olumen de una gota es de unos 02 ml0 y - ml equiale a 0- l

+ibliogra,ía

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