Desarrollo de alternativas de tratamiento de aguas residuales industriales mediante el uso de tecnologías limpias dirigidas al reciclaje y/o valoración de contaminantes.

Abstract

La creciente concienciación social en materia medioambiental conlleva un aumento gradual de la presión sobre los límites de vertido y consumo de agua. El presente trabajo contempla el desarrollo de alternativas de tratamiento mediante tecnologías limpias en tres casos, referentes al sector textil, formulación de tensioactivos y tratamiento de superficies metálicas.<br/><br/>El primer caso aborda el estudio "in situ" de diversas secuencias de tratamiento para un efluente homogeneizado procedente de una industria de estampación y tintura. El objetivo final es conseguir el reciclaje parcial del efluente y un efluente apto para el vertido. La secuencia ha de proporcionar una calidad al efluente adecuada para alimentar un proceso de ósmosis inversa. Se combinan tecnologías de tratamiento biológicas (filtro percolador y fangos activos), físico-químicas (coagulación-floculación y electrocoagulación) y físicas (adsorción sobre carbón activo y microfiltración). La secuencia óptima atendiendo a criterios de rendimiento de depuración (98 % en DQO) y coste de explotación (0,74 /m3 y 0,16 /Kg DQO) es: filtro percolador, fangos activos, coagulación-floculación. De esta forma se consigue la mínima producción de lodos (1,87 Kg de lodos húmedos/L), la mínima adición de reactivos y el mejor rendimiento de depuración en términos de materia orgánica. <br/><br/>El segundo caso contempla el estudio de la tecnología de electrocoagulación-flotación en el tratamiento de efluentes sintéticos con tensioactivos de diferente origen: aniónico, catiónico y no iónico. El objetivo es conocer si se puede tratar de una tecnología limpia. Asimismo, se compara el funcionamiento de esta tecnología con otras más convencionales (coagulación-floculación y adsorción sobre carbón activo). La electrocoagulación da lugar a unos rendimientos de depuración elevados en el caso del efluente con tensioactivos aniónicos (70-90 %) y más pobres en los efluentes con tensioactivos catiónicos y no iónicos (20-50%). En cualquier caso, los rendimientos son considerablemente superiores a los obtenidos mediante coagulación-floculación. El carbón activo proporciona rendimientos del 100 %. La electrocoagulación-flotación, sin embargo, proporciona una cantidad elevada de lodos, consecuencia del alto consumo de ánodo de aluminio, lo que eleva los costes de explotación incluso por encima de los del carbón activo, motivo por el cual no se puede considerar una tecnología limpia.<br/><br/>El tercer caso trata la posibilidad de obtener KNO3 (un valioso fertilizante) a partir de un proceso de depuración de efluentes. Estos proceden de etapas de decapado realizadas con ácido nítrico. El baño agotado tratado mediante coagulación-floculación con KOH, da lugar a un sobrenadante concentrado en nitrato potásico. Las aguas de enjuague de este mismo baño siguen el mismo proceso inicial con KOH; luego el sobrenadante pasa a una etapa de concentración mediante electrodiálisis y evaporación a vacío. Del proceso se obtienen 7 g de KNO3/ L y un efluente libre de metales, reutilizable y que en su mayoría puede ser vertido a cauce público. Cuando el enjuague procede de un baño de ácido sulfúrico y nítrico, la etapa de coagulación se realiza con una mezcla de Ca(OH)2 y KOH. Por otra parte, el proceso en la etapa de evaporación da lugar a la separación de una fracción sólida rica en CaSO4 (también usado como fertilizante) quedando el licor saturado en KNO3. Una etapa de cristalización por enfriamiento proporciona los cristales de KNO3. Con esta secuencia se consigue obtener 2,3 g de KNO3 y 1,5 g de CaSO4/L, así como un efluente de alta calidad para su reutilización y vertido.

The growing environmental concern at society is dealing with stricter wastewater limits and consumption levels. This project develops the use of clean technologies in three wastewater problems: textile, detergents and metal finishing sectors.<br/><br/>The first case tackles several methods to treat the wastewater from a textile factory. The aim is to get a large quality effluent, enough to pour and recycle it in a RO process for final reuse. The technologies used are: biologic (trickling filter and activated sludge), chemical-physical (coagulation-flocculation and electrocoagulation) and physical (adsorption in activated carbon and microfiltration). Taking into account operating costs and treatment yield the best sequence for treatment is: trickling filter, activated sludge and coagulation-flocculation.<br/><br/>The second case compares the electrocoagulatión-flotation, a possible clean technology, with the coagulation-flocculation and activated carbon ones in synthetic effluents with different types of detergents. Although electrocoagulation-flotation treatment provides acceptable yields (namely in effluents with anionic detergents), the costs due to high consumption of anodes and production of sludge are excessive.<br/><br/>The third case deals with the chance to get KNO3 (a valuable fertilizer) from a pickling wastewater with nitrates, in addition to obtain a reusable effluent. The exhausted nitric acid bath is treated with KOH to precipitate the metals and thus having a concentrate solution of KNO3. After the same process the rinse water of pickling process is handled to concentration stages by electrodialysis and vacuum evaporation. In this way, it has been got crystals of KNO3 and an effluent free from metals to be reused or wasted. Rinse effluents from a pickling process with nitric-sulphuric acid mix needs a lightly different treatment. The coagulation-flocculation stage is carried out with KOH and Ca(OH)2. The vacuum evaporation step produces CaSO4 precipitation (also useful as fertilizer) jointly with a saturated solution of KNO3. Finally, cold crystallization stage provides KNO3 crystals.