Tratamiento avanzado de aguas residuales y reutilización
Los métodos más utilizados para el tratamiento avanzado de aguas residuales son los siguientes:
1.Adsorción de carbónactivado
El carbón activado es un tipo de material poroso que es sencillamente controlable y puede adaptarse al cambio de temperatura del agua. La adsorción activa de carbono es una tecnología de tratamiento profundo con una amplia perspectiva de aplicación. El carbón activado tiene un efecto de eliminación muy obvio en la materia orgánica con un peso molecular entre 500 y 3000. Por lo general, la tasa de eliminación está entre 70% y 86.7%. Además, es capaz de eliminar eficazmente olfativos, cromáticos, metales pesados, subproductos de desinfección, compuestos orgánicos clorados, pesticidas y compuestos orgánicos radiactivos.
El carbón activado comúnmente utilizado consta principalmente de tres categorías principales: carbón activado en polvo (CAP), carbón activado granular (CAG) y carbono bioactivo (CBA). En los últimos años, se han llevado a cabo muchas investigaciones sobre CAP en el extranjero, y se ha estudiado a fondo la capacidad de adsorción de diversos contaminantes específicos. Dependiendo el grado de contaminación del agua, en su sistema de tratamiento, al agregar polvo de carbón activado para eliminar la DQO en esta, la cromaticidad del agua filtrada puede reducirse entre 1 y 2 grados, reduciéndose el olor a 0 grados. El CAG se ha utilizado ampliamente en el tratamiento de aguas desconocidas, y presenta el más estable efecto del tratamiento. De los 64 índices orgánicos de la norma de agua potable USEPA, en 51 de ellos se les enumera como la tecnología más efectiva para GAC.
La desventaja del proceso GAC su alto costo de infraestructura y operación, y la fácil producción de carcinógenos (tales como el nitrito). Alternativas enfocadas en la reducción de costos operativos, de infraestructura y de la regeneración de carbón activado serán el foco de futuras investigaciones. CBA tiene la capacidad de desempeñar un papel sinérgico en el tratamiento bioquímico y físico químico, prolongando así el ciclo de trabajo del carbón activado, lo cual mejoraría en gran medida la eficiencia del tratamiento y mejoraría la calidad del efluente. Resulta inconveniente que los microporos de carbono activado sean fácilmente bloqueados, y el pH de la calidad del agua afluente sea estrecho mientras que la carga de impacto es pobre. Actualmente, la tecnología europea BAC se ha desarrollado para más de 70 plantas de agua, siendo mayormente utilizada en el tratamiento avanzado del agua.
2. Método de separación de membrana
Este nuevo tipo de tecnología de operación de la unidad de separación de fluidos es representada por una membrana de separación de polímeros. La ausencia de un cambio de fase en el proceso de separación es su principal característica. Es posible obtener un alto efecto de separación con solo una determinada presión como fuerza motriz. Esta tecnología permite un gran ahorro de energía.
La microfiltración puede eliminar bacterias, virus y parásitos. Además, es capaz de reducir el contenido de fosfato en el agua.
La ultrafiltración se utiliza para eliminarmacromoléculas. La tasa de eliminación de DQO y DBO para el efluente de dos etapas es mayor al 50%.
La ósmosis inversa es utilizada para la reducción de salinidad y la eliminación del total de sólidos disueltos. La tasa de desalinización del efluente de dos grados es superior al 90%, la tasa de eliminación de DQO y DBO son de aproximadamente el 85% y la tasa de eliminación de bacterias es más del 90%.
La nanofiltración se produce entre los procesos de ósmosis inversa y ultrafiltración.Su presión de funcionamiento suele estar entre 0.5 MPa y 1 MPa. Una característica notable de la membrana de nanofiltraciónes su selectividad iónica.La tasa de eliminación de dos iones de valencia es de hasta el 95%. Por otro lado, la tasa de eliminación de iones monovalentes es baja, tendiendo un porcentaje de entre 40% y 80%. Pan Qiaoming y otros adoptaron la tecnología integrada de membranas de biorreactor de membranas y nanofiltración para poder tratar las aguas residuales de alcohol de melaza. La DQO del efluente era inferior a 100 miligramos por litro, mientras que la tasa de reutilización de aguas residuales era más del 80%.
La aplicación de la tecnología de membranas en el tratamiento avanzado en China está todavía lejos del nivel avanzado en el mundo. Futuras investigaciones se centrarán en el desarrollo y la fabricación de materiales de membrana con un alto rendimiento, resistencia, duración y anti polución. Problemas clave tales la contaminación de la membrana, la polarización de la concentración y la limpieza serán el foco de atención.
3. Método avanzado de oxidación
La alta concentración de sustancias dañinas como contaminantes orgánicos y tóxicos que se desprenden durante la producción industrial son muchos. Algunos de ellos son difíciles de biodegradar e inhiben o intoxican las reacciones bioquímicas. El método de oxidación avanzada produce radicales libres altamente activos (tales como OH, etc.) en la reacción, dificultando la degradación en pequeñas sustancias moleculares por la presencia de los contaminantes orgánicos, produciéndose inclusive CO2 y H2O, con el propósito de ser inofensivos.
4. Oxidación húmeda
La oxidación húmeda (OHU) se usa a alta temperatura (150 ~ 350) y alta presión (0.5 ~ 20MPa) para usar O2 o aire como oxidante para oxidar sustancias orgánicas o inorgánicas dentro del agua eliminando así los contaminantes. Los productos finales son CO2 y H2O.
La oxidación catalítica húmeda es un catalizador adecuado en el proceso tradicional de oxidación húmeda que le permite a la reacción de oxidación completarse en un estado más suave y en un menor tiempo. Esto también puede reducir la corrosión del equipo e incluso el costo de operación puede reducirse. Hoy en día, una instalación experimental industrial de flujo continuo de oxidación catalítica húmeda construida en Kunming posee un rendimiento económico superior.
Los catalizadores para la oxidación catalítica húmeda generalmente se dividen en 3 tipos: sales metálicas, óxidos y óxidos compuestos. Actualmente, los catalizadores usados más frecuentemente (por motivos económicos) son los óxidos de metales de transición tales como cobre, hierro, níquel, cobalto, manganeso y sus sales. Además, el uso de un catalizador sólido puede evitar la pérdida de catalizador, reducir la contaminación y el generar un mejor rendimiento económico.
5. Oxidación de agua supercrítica
La oxidación de agua supercrítica aumenta la temperatura y presión por encima del punto crítico del agua. En este estado, se le denomina agua supercrítica.
La densidad, la permitividad, la viscosidad, la difusividad, la conductividad y la química de los disolventes del agua son diferentes de las del agua ordinaria. La temperatura de reacción más alta (entre 400 y 600 grados Celsius) y la presión también aceleran la velocidad de reacción, la cual puede alcanzar una alta eficiencia de destrucción de la materia orgánica en pocos segundos.
Por primera vez en Texas, Harrington utilizó la oxidación de agua supercrítica a gran escala para tratar los lodos, con una capacidad diaria de 9.8 toneladas. El sistema ha demostrado que la tasa de eliminación de DQO es más del 99.9%, y todos los componentes orgánicos en el lodo se convierten en dióxido de carbono, agua y otras sustancias inofensivas, todo con un bajo costo de operación.
6. Oxidación catalítica fotoquímica
En la actualidad, el método de oxidación catalítica fotoquímica se divide principalmente en el método de reactivo Fenton, el método reactivo tipo Fenton y el método de oxidación de dióxido de titanio (TiO2).
El método de Fenton reactivo fue descubierto por Fenton en el siglo XX. Ha tomado relevancia nuevamente como un método de investigación significativo en el campo del tratamiento de aguas residuales.
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