La letanía de problemas y sanciones asociadas con la descarga de aguas residuales industriales en sistemas de tratamiento de aguas residuales es una preocupación constante para los fabricantes industriales de hoy. Las consecuencias ambientales de un tratamiento insuficiente o inadecuado de las aguas residuales abarcan desde causar corrosión y otras interferencias dentro de esos sistemas hasta el paso de contaminantes tóxicos a las aguas superficiales. Agregue otros problemas a la mezcla, incluidos los costosos costos de eliminación de lodos y la exposición de los trabajadores a sustancias tóxicas y vapores peligrosos, y es fácil comprender cuán devastadores pueden ser los resultados cuando se resta prioridad o se ignora la importancia del tratamiento de aguas residuales.
Ninguno de estos enfoques es una opción para las plantas que manejan galvanoplastia, niquelado no electrolítico, fabricación de placas de circuito impreso, operaciones de conformado de metales, reciclaje de baterías y operaciones mineras. Todos estos procesos (y otros) generan corrientes de residuos que contienen iones de metales pesados solubles, y la eliminación de estos iones de las aguas residuales se ha convertido en un requisito de tratamiento industrial común en la fabricación moderna.
Existen dos métodos para eliminar metales pesados de las aguas residuales que son más efectivos que las soluciones convencionales: precipitación y ultrafiltración. Ambos pueden ayudar a los fabricantes a evitar las consecuencias mencionadas anteriormente, pero ¿cuál ofrecerá los mejores resultados? La respuesta depende de una variedad de criterios específicos de la aplicación que cualquier proveedor acreditado de sistemas de tratamiento de aguas residuales considerará antes de recomendar una solución.
En una corriente particular de aguas residuales, la forma química y la concentración de metales pesados solubles pueden variar ampliamente. Esto generalmente viene dictado por la industria específica a la que sirve un sitio de procesamiento, así como por la combinación de operaciones. En la industria del revestimiento, por ejemplo, el uso de tecnologías de aleaciones desarrolladas por proveedores de productos químicos especializados, como recubrimientos de zinc/níquel y otras aleaciones, se ha vuelto común para maximizar la alta resistencia a la corrosión del metal.
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En la industria del revestimiento, los proveedores de productos químicos especializados han desarrollado tecnologías de aleaciones y recubrimientos que presentan desafíos para el tratamiento de aguas residuales.
Debido a la distribución de la aleación requerida por el espesor de la placa en toda la pieza, una química de electrolito alcalino ha reemplazado a una química de electrolito ácido como el zinc/níquel de elección para la industria actual de acabado de superficies. Desafortunadamente, la química alcalina contiene quelantes o complejantes (o ambos), así como aditivos orgánicos para permitir la codeposición del níquel en el depósito con el zinc. La presencia de estos quelantes, complejantes y aditivos hace que el tratamiento de aguas residuales sea extremadamente desafiante utilizando métodos físicos o químicos convencionales.
La precipitación y el uso de polímeros en un clarificador de láminas, seguido de un filtro prensa para deshidratar el lodo, se encuentran entre los métodos convencionales que pueden tratar eficazmente las aguas residuales de zinc y cromo. En el caso del zinc/níquel alcalino altamente complejado, que no quiere precipitar, los metales quelados tienden a permanecer en solución y las altas concentraciones de metales eliminan la opción de vertidos a las plantas de tratamiento públicas locales (POTW). Además, el níquel es un componente peligroso y no está exento. Por lo tanto, las aguas residuales de un proceso de zinc/níquel harán que la torta de filtro prensa de una planta se convierta en un residuo peligroso "listado" por la RCRA (Ley de Conservación y Recuperación de Recursos) con la designación F006, lo que resultará en aumentos significativos en los costos regulatorios y de eliminación.
Los sólidos deben eliminarse de las aguas residuales de la forma más eficaz posible. Las estrategias de eliminación típicas implican precipitar los metales en una forma insoluble, como hidróxidos, sulfuros, carbonatos o alguna combinación, seguido de la eliminación del precipitado con clarificación convencional o, para filtrado de muy alta calidad, ultrafiltración tubular (UF). La fase acuosa se devuelve al proceso de ultrafiltración, mientras que el lodo resultante se recoge, se espesa y se deshidrata para su eliminación en vertederos. Seguirá apareciendo como F006, pero en un volumen mucho menor.
En comparación con las técnicas de clarificación convencionales, la ultrafiltración tubular es un método más eficaz para garantizar que la corriente de aguas residuales tratadas esté libre de todos los hidróxidos/sulfuros/carbonatos metálicos precipitados. El permeado de alta calidad resultante puede recuperarse en su estado actual, alimentarse directamente al equipo de ósmosis inversa para su reutilización o descargarse al POTW.
"En comparación con las técnicas de clarificación convencionales, la ultrafiltración tubular es un método más eficaz para garantizar que la corriente de aguas residuales tratadas esté libre de todos los hidróxidos, sulfuros y carbonatos metálicos precipitados".
Es importante señalar que, si bien la ultrafiltración tubular puede procesar concentraciones de sólidos de hasta el 18 por ciento (p/p), la operación más eficiente normalmente ocurre entre el 3 y el 5 por ciento de sólidos. Para producir sólidos deshidratados, normalmente para su eliminación en vertederos, el lodo normalmente se extrae y se pasa a través de procesos convencionales de espesamiento/filtro prensa o procesos similares. El reciclaje de los sobrenadantes de los procesos de manipulación de lodos a través del sistema de filtración por membrana tubular (TMF) ayuda a garantizar que las únicas salidas sean el agua filtrada y la torta de sólidos compactos.
Otro método común es la precipitación con hidróxido debido a su relativa simplicidad. La precipitación de sulfuro tiene algunas ventajas, pero para minimizar el riesgo de producir niveles tóxicos de gas de sulfuro de hidrógeno, se deben controlar cuidadosamente el pH y el potencial de oxidación-reducción (ORP). El uso de estos dos métodos de precipitación en pasos secuenciales también es una opción, particularmente cuando hay complejos o quelatos presentes. Para algunos resultados deseados, como la reducción del plomo soluble, la coprecipitación de carbonato con carbonato de sodio o calcio también puede ser útil, ya que el carbonato de plomo es esencialmente insoluble (0.00011 g/100 ml a 20 °C) y precipitará. La precipitación de fosfato es otra opción, aunque este proceso no es tan común.
Finalmente, la precipitación de metales quelados es posible con tecnologías de membrana disponibles que utilizan un aditivo patentado junto con un rompedor de quelatos. Entre las ventajas de este proceso se encuentran:
Cuando los metales pesados forman parte de la ecuación del tratamiento de aguas residuales, es comprensible que toda la tarea parezca intimidante. Pero es un desafío que no se puede ignorar y que se debe afrontar de frente, e idealmente, en asociación con un experto comprobado en soluciones de aguas residuales para una variedad de industrias, químicas y aplicaciones. Abordar este aspecto importante y esencial de la fabricación moderna no sólo alivia la carga de cumplimiento, sino que también aporta el beneficio añadido de una mayor rentabilidad.
Tim Hanna es vicepresidente de desarrollo empresarial de PRAB.
Este editorial fue publicado inicialmente el aguachonline.com.
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