Tema 17. SELECCIÓN DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES INDUSTRIALES 1. Introducción Como norma general, la tendencia en instalaciones de tratamiento de efluentes industriales es utilizar instalaciones compactas, de bajo coste y que sean modulares, con lo que proporcionan un fácil manejo y seguimiento de la instalación. Todos conocemos las EDARU, pero para aguas industriales, lo típico es tener o bien los tratamientos primarios, o bien los secundarios y si no hay mucha carga orgánica, los de alta tecnología. No se puede decir que halla una única receta para todos los casos. La elección dependerá de: 1. Caudal y tipo de caudal (continuo o discontinuo) 2. Características de los lodos obtenidos 3. Carga contaminante del agua a tratar 4. Espacio necesario para la planta 5. Rendimiento requerido del tratamiento 6. Gestión de lodos 7. Costes de mantenimiento 8. Seguimiento de la depuradora 9. Inversión inicial para obra Y por otro lado, a la hora de elegir la tecnología, también son deseables las características siguientes: 1. Fácil manejo y seguimiento de la instalación 2. Poco espacio necesario para la instalación 3. Muy poco mantenimiento 4. Tratamientos capaces de garantizar rendimientos del 70 al 85% 5. Gasto reducido de energía 6. Inversión inicial razonable Por sectores, los más afectados por la contaminación de origen industrial son: energético, químico, de industrias básicas, minero, automoción, textil, curtición y construcción. Poco relevantes: el naval, aeroespacial y el electrónico. 2. Emplazamiento de la industria. Necesidad de controlar la contaminación (tabla 2.1) La diversidad es grande lo que hace necesario un estudio detallado de componentes, caudales y repercusión en el medio al que se vierten. Aunque hay sitios en los que todavía pueden vertirse de forma legal, es algo que hay que ir dejando en desuso. Hay que afrontar el problema de la deposición de los mismos cuando la planta se construya. Y no es lo mismo verter a un río que a unos colectores municipales que lleven el efluente a un río, una EDAR, un embalse o al mar. Cuando vertemos a un río, estamos afectando en mayor o menor medida al cauce, y cuando este efecto hace que la corriente no sea aceptable para una "mejor utilización", decimos que está contaminada. Cuanto más caudaloso, rápido, más aislado y menos utilizado esté un río, más agua residual admitirá. Para mandar un agua residual a colectores municipales, necesitaremos una información completa sobre características del
agua, posibilidad de tratamiento y efectos sobre el sistema de tratamiento de la ciudad, es decir, necesitaremos conocer la reglamentación sobre la utilización de colectores para protegerlos. Por ejemplo: -Algunos sólidos en suspensión de las aguas industriales (arenas finas y precipitados de metales insolubles) interfieren la digestión de lodos. -En general, la materia en suspensión industrial, precipita más o menos rápidamente que la del agua residual urbana. -Iones metálicos tóxicos (Cu 2+, Cr 6+, Zn 2+, CN - ) limitan la acción enzimática en la oxidación biológica. -Acidos y álcalis que corroen tuberías, bombas y las unidades de tratamiento, dan olores e intensifican el color. -Inflamables, que ocasionan incendios y explosiones. -Grasas, que obturan los orificios y sobrecargan bombas y digestores. -Gases nocivos, que ocasionan peligro para los trabajadores. -Detergentes que provocan espumas en las unidades de aireación. -Fenoles y otros tóxicos orgánicos. 3. Fases de un programa lógico de selección de un tratamiento A) Investigación de hechos y datos 1. Cálculo de la cantidad de agua que necesita la planta a un ritmo de funcionamiento medio y máximo. 2. Estimación de todos los procesos industriales que utilizan agua. 3. Determinación de las características de la vía fluvial receptora, tanto corriente arriba como corriente abajo, a partir del desagüe de las plantas. 4. Determinación de las características químicas de la corriente residual. 5. Estudio de todas las operaciones que utilizan agua y que producen residuos. 6. Recopilación de las disposiciones locales en materia de contaminación 7. Emplazamiento de la industria. B) Análisis de los datos para determinar 1. Las fuentes de contaminantes nocivos 2. La posibilidad de separar los residuos contaminantes que requieren tratamiento de los residuos diluidos que podrían ser arrojados sin tratamiento alguno. 3. La disponibilidad de aguas "naturales" de disolución, esto es, aguas que tienen una determinada aplicación y no están contaminadas. 4. La calidad que debe exigírsele al efluente para que se ajuste a los patrones fijados para la corriente de agua. 5. Si el tratamiento es necesario o no. C)Experimentación en la propia planta y/o introducción de cambios en el proceso para disminuir los problemas existentes 1. Reduciendo el número de residuos o el volumen de los mismos en las fuentes donde se producen. 2. Sondeando las posibilidades de una nueva utilización no precedida de tratamiento de los materiales del proceso sin necesidad de tratamiento. 3. Examinando nuevamente los grados de tratamiento requeridos para que los residuos se ajusten a los patrones de calidad exigidos por la administración correspondiente.
4. Considerando una vez más la situación antes de decidir si el tratamiento es necesario o no. D) Informe detallado sobre el estudio de Ingeniería. Deberá: 1. Recomendar el plan de acción preliminar. 2. Aconsejar a la dirección si necesita una planta de tratamiento de residuos 3. Disponibilidad de la tecnología precisa. Operaciones unitarias. 4. Describir el tipo general de planta que se requiere. Ejecución de operaciones unitarias. 5. Proporcionar una estimación previa de los costes de construcción. 6. Y también, una estimación previa de los costes de funcionamiento. 4. Reducción de la contaminación sin tratamiento de los vertidos Lógico. Conllevará un ahorro en las necesidades de tratamiento. Puede reducirse por: 1. Cambios en el proceso 2. Modificaciones en el vertido industrial 3. Segregación de vertidos 4. Mezcla de vertidos 5. Recuperación de subproductos 6. Relación entre vertidos y caudal. Hasta aquí, ya hemos hablado de ello. 7. Control de los vertidos 5. Disponibilidad de la Tecnología. Elección de Operaciones Unitarias 5.1. Tecnologías y procesos convencionales. (Tabla 5.1.1) 5.2. Nuevas Tecnologías de tratamiento de aguas residuales industriales Estamos metidos en un campo con una dinámica de innovación tecnológica muy rápida, lo que conlleva la existencia de grupos multidisciplinares cada vez más amplios y una asimilación constante de la tecnología con programas propios de investigación, asociación con centros públicos de investigación y adquisición de tecnología en el mercado exterior. Biotecnología -Ingeniería Genética: nuevos horizontes en el campo medioambiental: - Nuevas cepas más resistentes (>20% de alcohol) o a altas concentraciones de productos. - Cepas resistentes al CN - en aguas residuales. - Enzimas para la digestión de aceites y grasas a muy alta concentración (mataderos, refinerías, petroquímicas). - Microorganismos que transforman la celulosa en azúcar y de estos a metano y otros productos químicos con mucho más rendimiento que en la actualidad. - Microorganismos específicos que eliminan compuestos orgánicos no eliminables por procesos convencionales. -Digestión anaerobia: Hasta hace poco solo se usaba para estabilizar la materia orgánica de los fangos de las plantas depuradoras antes de su deshidratación final y evacuación. Por otro lado, hay plantas industriales (agroalimentarias) que obtienen aguas residuales altamente contaminadas, conde el proceso era el lagunaje,
estabilización por evaporación, filtración sobre el terreno, que sin resolver el problema, más o menos lo ocultaban. Se han desarrollado nuevos procesos anaerobios estudiando a fondo mecanismos, parámetros de diseño, condiciones de operación, y formas de rentabilización (biogás), concretamente en la Universidad de Valladolid se ha optimizado la aplicación de digestores UASB (Up flow Anaerobic Sludge Blanket) a azúcares. En este caso, una sola unidad aúna las siguientes operaciones unitarias: -Alimentación y mezcla de fango -Digestión anaerobia de alta velocidad orgánica -Decantación y clarificación integrada El sistema de alimentación es atípico. Proporciona al lecho de fangos activos un movimiento ondulatorio armónico simple, produciendo un desplazamiento continuo de las colonias de microorganismos dentro de la zona de estratificación. Además, con ello, el manto de lodos tiene un gradiente de concentraciones decrecientes en el que se reproducen partículas en suspensión con excelentes propiedades de sedimentación. Las altas concentraciones de fangos en la parte inferior, permiten alcanzar altas velocidades de carga orgánica, con lo que se pueden tratar grandes cantidades de compuestos orgánicos biodegradables en tiempos de retención celular relativamente cortos. Teóricamente, se desarrolla partiendo del principio de sedimentación de partículas discretas no floculantes, donde la fuerza de arrastre por unidad de área depende de la velocidad de la partícula, su peso específico y la viscosidad del medio en el que gravita, así como de la forma y dimensiones de la partícula. Con este método se evitan los riesgos de la recirculación del fango activo externo, cuyo problema principal es el arrastre de O 2 al medio anaerobio. Ventajas del sistema UASB: -Bajo consumo de energía en el acondicionamiento y homogeneización de los efluentes a tratar. -El tiempo de retención hidraúlica inferior a un día, cuando otros sistemas requieren entre 10 y 25 días. -En comparación con otros procedimientos el volumen que ocupa el reactor es reducido, debido a las altas velocidades de carga orgánica que admite. -Respuesta inmediata y sin problemas ante la reactivación o rearranques. -Uniformidad en la calidad y naturaleza de los lodos. -Optimización de la desgasificación de la biomasa, asegurándose el mínimo arrastre de sólidos en suspensión, obteniéndose una compactación de la masa granular. -Tratamiento de los purines de cerdo, utilizando diferentes tipos de digestores, con o sin aprovechamiento de energía posterior. -Tratamiento de las vinazas, obtenidas en las alcoholeras. 6. Elección y agrupación de operaciones unitarias. Plantas de tratamiento de aguas residuales. 6.1. Métodos convencionales y terciarios Los métodos convencionales son la sedimentación de sólidos y la filtración, que dejan en el medio receptor lo más grave: sales disueltas y gases peligrosos. Hay que recurrir a algo más: -Gases: ciclos cerrados de lavado.
-Líquidos: tratamientos secundarios (tratamientos químicos o biológicos del agua contaminada). Aún así no es suficiente, y hay que recurrir a los terciarios, todavía no muy extendidos en España, por ejemplo, la eliminación de sales por intercambio iónico o ósmosis inversa. 6.2. Relación de vertidos industriales. Su origen, características y tratamiento En las tablas aparecen los vertidos más importantes, su origen, características y métodos normales de tratamiento... Veánse las 6 tablas por vertidos industriales: energía, químicas, de materiales, de producción de alimentos, bienes de consumo y nucleares. 7. Costes de las instalaciones industriales de depuración Hay una filosofía clara que es la internalización de los costes de depuración, dejando a un lado la tradicional emigración a otros países (del tercer mundo) y situaciones por el estilo. Pero también hay que minimizar los costes (mano de obra, impuestos, materia prima, agua, venta y tratamiento de residuales) sin tener en cuenta la existencia o ausencia de una planta municipal, impuestos estatales y subsidios. Un parámetro crítico es el grado de purga del efluente tratado, pues a partir de ciertos niveles de calidad se tiene un incremento exponencial del coste.