Tratamiento de aguas residuales

Pretratamiento del agua utilizada en la producción

Durante el proceso de pretratamiento, se utilizan varios métodos de tratamiento, dependiendo de la contaminación y la concentración del agua entrante desde el lado de producción de la planta. Por ejemplo, el control del pH se puede lograr agregando una sustancia química para ajustar el pH para los otros pasos del proceso. Los sólidos también pueden eliminarse como un proceso de tratamiento preliminar. Esto puede incluir DAF (flotación de aire disuelto) para eliminar sólidos, grasas, aceites y / o grasas.

Algunas plantas químicas pueden usar un DAF como una forma de eliminar contaminantes químicos que se separan o flotan. La adición química de coagulante también se usa en estos procesos.

Entendemos su necesidad de medir puntos específicos a lo largo de la planta de tratamiento de aguas residuales.

Por ejemplo, el 70% de las plantas son solo de pretratamiento y se asocian con una municipalidad para el tratamiento de aguas residuales y solo el 30% cuentan con plantas de tratamiento de aguas residuales en sus propias instalaciones en sitio.

Cada planta tiene necesidades específicas, pero en general estos son los puntos de medición que probablemente más le interesen:

• Conocer el pH puede ayudar a determinar los procesos de tratamiento requeridos.
  Ciertos coagulantes pueden funcionar mejor en un rango de pH dado, por lo que hacer estos ajustes puede ayudar a mejorar el proceso.
• La identificación de los sólidos suspendidos totales entrantes puede ayudar a determinar la dosificación de esos coagulantes y el aire necesarios para eliminar los sólidos. Tomar la medición de TSS al final del DAF le dirá la eficiencia del proceso.
• El carbono orgánico total (TOC) también se puede monitorear y usar para el mismo tipo de control dependiendo del proceso. Eliminar tantos sólidos como sea posible puede ayudar a mantener la carga y eliminar grandes fluctuaciones del proceso en la parte biológica de la planta.

Tanques de Recolección (agua de recolección)

El tanque de recolección se utiliza para mantener e igualar el agua del proceso. Este proceso ayuda a obtener un influente más estable en el proceso de aguas residuales.
Muchos sitios industriales requieren un tanque de recolección para combatir incendios en caso de una emergencia.
Las mediciones tomadas aquí pueden dar información respecto a los procesos de tratamiento necesarios, como carga orgánica. La contaminación más pesada de lo normal o las condiciones no deseadas pueden generar problemas de gestión del proceso. Saber cuándo suceden ayuda a determinar los pasos necesarios para mantener el control.

Tanque de aguas pluviales - tanques de emergencia

Las aguas pluviales de una planta pueden consistir en una recolección de toda el agua de las tormentas o de emergencia para derrames potenciales en áreas de tráfico como muelles de carga y estacionamientos.
Los derrames químicos, de combustible diesel, gas, petróleo y otros contaminantes deben ser monitoreados y tratados antes de descargarlos.
El TOC se está volviendo muy común como parámetro de medición para observar los niveles de contaminación en estas aguas. El oxígeno disuelto y el pH también pueden proporcionar información valiosa sobre las aguas pluviales. Durante un evento de fuertes lluvias, cantidades más grandes de lo normal entrarán al tanque de aguas pluviales. Esto puede ser bueno y malo. La dilución de algunos de los contenidos más altos contaminados ayuda, pero también puede generar mayores necesidades de tratamiento. La separación de contaminantes de alto nivel puede ayudar en el proceso de tratamiento.

Entrada

Durante la etapa de entrada, las aguas residuales pasan a través de rejilla de desbaste para eliminar la arena y los sólidos suspendidos grandes. Lo que llamamos aguas residuales sin procesar o influente puede pasar por varios procesos diferentes dependiendo de lo que haya en el flujo de desechos. Algunas plantas combinan residuos de proceso con alcantarillado sanitario del sitio. Por lo general, las rejas de desbaste se utilizan para eliminar grandes contenidos como trapos, rocas, tierra y arena del influente.

Tratamiento primario

Durante el tratamiento primario, los clarificadores primarios permiten que los sólidos orgánicos se depositen por gravedad, mientras que las grasas, aceites y grasas pueden flotar hacia la superficie. Los sólidos sedimentados se denominan lodo primario y, a menudo, se espesan en un proceso aguas abajo antes de su entrega a un digestor anaeróbico. La grasa, el aceite y la grasa flotantes se recogen de la superficie y, por lo general, se agregan directamente al digestor anaeróbico. Un clarificador primario típico eliminará aproximadamente el 70% de los sólidos y el 45% de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO) del agua residual filtrada. Las instalaciones modernas que operan procesos mejorados de eliminación de nutrientes biológicos a menudo extraen o fermentan el carbono en el lodo primario y dosifican esta corriente lateral en procesos anaeróbicos o anóxicos aguas abajo, como fuente de alimento para microorganismos.

Tener una comprensión clara del pH y el TSS puede ser de gran ayuda en el control del proceso en esta etapa. Sin embargo, los cambios en el caudal pueden tener un gran impacto en el control del proceso. La alta carga orgánica también puede afectar el proceso. Saber tanto sobre su muestra puede dar a los operadores la capacidad de reaccionar a esos cambios.

Tratamiento secundario

El tratamiento secundario elimina la materia orgánica soluble, nutrientes como el nitrógeno y el fósforo, y la mayoría de los sólidos en suspensión que escapan al tratamiento primario. Muy a menudo, se utilizan procesos biológicos en los que los microbios metabolizan compuestos orgánicos y nutrientes para crecer y reproducirse. Los dos procesos de tratamiento secundario biológico más comunes están unidos al crecimiento y a los sistemas de crecimiento suspendidos. Un proceso de crecimiento suspendido fomenta el crecimiento de flóculos de microorganismos suspendidos de organismos individuales ya presentes en las aguas residuales y en el lodo activado de retorno. Los flóculos contienen organismos que pueden eliminar los contaminantes a través de entornos aeróbicos, anóxicos y anaeróbicos. Una vez que se eliminan los contaminantes, los flóculos se envían a un proceso de clarificación secundario donde se separan del agua por gravedad. Una porción de lodo en el fondo del clarificador secundario se dirige nuevamente hacia arriba para mezclar con el efluente primario (lodo activado de retorno) para crear licor mezclado. El resto del lodo se elimina del proceso (lodo activado de desecho) para crear la ecología ideal de los microorganismos. Los sistemas de crecimiento unidos dependen de los microorganismos para unirse a un medio y crear una biopelícula.

Las aguas residuales sedimentadas se mezclan o se rocían sobre los medios recubiertos con biopelícula donde los microorganismos eliminan los contaminantes. Al igual que el proceso de crecimiento suspendido, los fragmentos de biopelícula y los flóculos suspendidos se envían a un clarificador secundario para su separación, donde el lodo se recicla y se desperdicia y se descarga agua limpia al siguiente proceso.

Para que el tratamiento biológico funcione de manera eficiente, los microorganismos requieren nutrientes en una proporción equilibrada, que incluye carbono, nitrógeno y fósforo (referenciado como C: N: P), así como oligoelementos como hierro, cobre, zinc, níquel, manganeso, potasio, azufre y otros componentes que normalmente están presentes en las aguas residuales. La relación C: N: P comúnmente aceptada es 100: 5: 1, aunque algunas instalaciones prosperan fuera de esta relación, mientras que otras experimentan formación de limo de polisacárido o crecimiento de bacterias filamentosas que inhiben la biología y la sedimentación en el clarificador secundario.

Se pueden emplear múltiples procesos biológicos para completar el tratamiento secundario, que incluye cuencas de aireación de flujo de tapón, tanques de aireación de mezcla completa, reactores discontinuos de secuenciación, zanjas de oxidación, filtros de goteo, reactores biológicos de lecho móvil, lodo activado de película fija integrado y otros.

La eliminación biológica de nutrientes (BNR) altera el medio ambiente de los microorganismos para eliminar el nitrógeno y el fósforo del agua. Un proceso BNR consiste en etapas anaeróbicas (sin oxígeno ni nitrato), anóxicas (sin oxígeno, nitrato presente) y aeróbicas (presente en oxígeno), durante las cuales el agua se mueve a través de una serie de cámaras para realizar diversas funciones biológicas.

También se pueden utilizar procesos de tratamiento químico, como la eliminación química de fósforo. Al introducir un precipitante químico dentro del depósito de aireación y clarificadores, el fósforo se elimina por floculación, uniéndose a compuestos insolubles que se depositan y pueden eliminarse como lodo.

Separación de lodos

El método para manejar el lodo eliminado del proceso depende del volumen de sólidos, así como de otras condiciones específicas del sitio. La digestión aeróbica a menudo es utilizada por instalaciones de menos de ocho millones de galones por día de entrada. El lodo activado de desecho y, si está presente, el lodo primario, se agrega a un reactor aireado donde los microorganismos se deleitan con los orgánicos y los microorganismos presentes en el lodo para reducir el contenido de sólidos volátiles y la masa total de lodo. La digestión anaeróbica se usa típicamente en instalaciones de más de ocho millones de galones por día de entrada, e implica el uso de reactores sellados para crear un ambiente anaeróbico para que diferentes organismos se deleiten con los orgánicos y microorganismos en el lodo a través de los procesos de acidogénesis y metanogénesis. El metano formado por la digestión anaeróbica puede usarse para alimentar las calderas para calentar el digestor, quemarse o limpiarse y reutilizarse como una fuente de energía verde. La eliminación de los sólidos pesados ayuda a reducir la carga en la planta, dejando solo los orgánicos disueltos y pequeños que quedan por tratar. El monitoreo de los niveles de lodo en los clarificadores primarios puede determinar la tasa de remoción.

Mantener una capa de nivel de lodo saludable en el clarificador es importante para el proceso de eliminación. Demasiado liviano una manta y el proceso puede ser alterado por el brazo de extracción. Los caudales se pueden determinar conociendo esta medida.

Gestión de lodos

El espesamiento implica concentrar el lodo mediante la eliminación de un porcentaje de la porción líquida mediante la adición de compuestos de polímeros y, a menudo, se emplea antes de la digestión anaeróbica. El desagüe con prensas de banda, centrífugas u otros medios concentra aún más el lodo en una torta. El pastel puede secarse aún más, o simplemente desecharse a través de la aplicación en tierra o en vertederos.

Efluente

Durante la etapa de salida, se utilizan técnicas como la filtración, la desinfección y la absorción de carbono para eliminar la carga orgánica restante, los sólidos suspendidos o disueltos, los patógenos y los metales pesados que pasan por otros procesos de tratamiento. El objetivo de esta etapa es elevar la calidad del efluente al nivel adecuado para su uso previsto, ya sea para la descarga en lagos, ríos u océanos, reutilizar como riego sin cultivos (parques, campos de golf, vías verdes, etc.), o para recarga de aguas subterráneas.

Una estación de monitoreo de agua puede preparar su planta para una descarga segura en las aguas receptoras. Si bien los efluentes de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales se descargan comúnmente al medio ambiente en ríos, océanos u otros cuerpos de agua, hay una variedad de otras opciones para la descarga. Estos incluyen el riego agrícola; uso en parques e instalaciones recreativas (campos de golf y riego de campos deportivos, fabricación de nieve); hábitat de vida silvestre o recarga de acuíferos / humedales / pantanos; usos industriales como el agua de proceso; o para limpieza de calles.

Tiempo de retención de lodo (RTC-SRT)

Un tiempo correcto de retención de lodos y un nivel de sólidos suspendidos de licor mezclado en el depósito de aireación es fundamental para el cumplimiento y el tratamiento eficiente de la energía. El sistema RTC-SRT de Hach ajusta automáticamente el lodo activado de desecho para proporcionar la concentración ideal de SRT y MLSS, asegurando una eliminación estable de DBO / DQO y evitando la nitrificación no deseada.

Dosificación de nutrientes (RTC-C / N / P)

Tener el equilibrio correcto de C / N / P es crítico para el tratamiento biológico de aguas residuales. El sistema RTC C / N / P de Hach optimiza la dosificación de nutrientes como urea y ácido fosfórico en plantas de tratamiento de aguas residuales industriales, asegurando el cumplimiento de DQO / DBO, NH4 y PO4. El costo de las descargas de efluentes y de los productos químicos agregados se reduce al mínimo absoluto.

Control de DO de válvula más abierta (RTC-MOV)

Los sistemas de aireación energéticamente eficientes (sopladores y válvulas) proporcionan y distribuyen el aire de proceso a una presión de aire mínima en el colector y una pérdida de presión mínima a través de las válvulas de aire. El sistema RTC-MOV de Hach controla la concentración de oxígeno disuelto (OD) en hasta 16 zonas diferentes al proporcionar puntos de ajuste para las posiciones correspondientes de las válvulas de aire y para la presión del múltiple (o flujo de aire). El resultado son costos reducidos y el máximo aire de proceso disponible donde más se necesita.

Tiempo de retención de lodo (RTC-SRT)

Un tiempo correcto de retención de lodos y un nivel MLSS en la cuenca de aireación son fundamentales para el cumplimiento y el tratamiento eficiente de la energía. El sistema RTC-SRT de Hach ajusta automáticamente el lodo activado por desechos para proporcionar la concentración ideal de SRT y MLSS, asegurando así una nitrificación estable durante todo el año.

Precipitación PO 4-P (RTC-P)

Cumplir con el límite de Fósforo Total (TP) en el efluente de las plantas con eliminación química de PO 4-P puede ser muy difícil. Las cargas de entrada variables difícilmente pueden manejarse con una tasa de dosificación fija de precipitante. Basado en el PO 4-P medido, el sistema RTC-P calcula un punto de ajuste para la velocidad de dosificación del precipitante, asegurando una reacción rápida en los cambios de entrada y un control preciso de la concentración de PO 4-P a un punto de ajuste deseado. A través de esto, se respalda el cumplimiento del TP, mientras que el costo del precipitante y la cantidad de lodo de precipitación se minimiza.

Espesamiento de lodos (RTC-ST)

Cumplir con el límite de Fósforo Total (TP) en el efluente de las plantas con eliminación química de PO 4-P puede ser muy difícil. Las cargas de entrada variables difícilmente pueden manejarse con una tasa de dosificación fija de precipitante. Basado en el PO 4-P medido, el sistema RTC-P calcula un punto de ajuste para la velocidad de dosificación del precipitante, asegurando una reacción rápida en los cambios de entrada y un control preciso de la concentración de PO 4-P a un punto de ajuste deseado. A través de esto, se respalda el cumplimiento del TP, mientras que el costo del precipitante y la cantidad de lodo de precipitación se minimiza.

Deshidratación de lodos (RTC-SD)

El bajo costo para la eliminación de lodos, el mínimo impacto negativo en los retornos y el bajo consumo de polímeros son objetivos centrales en la deshidratación de lodos. El sistema RTC-SD puede lograr esto manejando sólidos suspendidos totales (TSS) en lodo espesado y concentrado ajustando la dosificación de polímero.

Flotación por aire disuelto (RTC-DAF)

La alta concentración de sólidos suspendidos totales (TSS) en el lodo y la baja concentración de TOC / TSS en el efluente tratado son objetivos centrales en la flotación por aire disuelto (DAF). Esto se puede lograr con el sistema RTC-DAF que controla el TSS en el lodo espesado y el efluente de descarga ajustando correctamente la dosificación de pH, coagulante y polímero.

NOTA DE APLICACIÓN: La instrumentación en línea de Advancd ayuda a los sistemas DAF a reducir los costos