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Intercambio iónico para el tratamiento de efluentes

Es una operación en la que se utiliza un material, habitualmente denominado resinas de intercambio iónico, que es capaz de retener selectivamente sobre su superficie los iones disueltos en el agua, los mantiene temporalmente unidos a la superficie, y los cede frente a una disolución con un fuerte regenerante.

La aplicación habitual de estos sistemas, es por ejemplo, la eliminación de sales cuando se encuentran en bajas concentraciones, siendo típica la aplicación para la desmineralización y el ablandamiento de aguas, así como la retención de ciertos productos químicos y la desmineralización de jarabes de azúcar.

Las propiedades que rigen el proceso de intercambio iónico y que a la vez determinan sus características principales son las siguientes:

  • Las resinas actúan selectivamente, de forma que pueden preferir un ión sobre otro con valores relativos de afinidad de 15 o más.
  • La reacción de intercambio iónico es reversible, es decir, puede avanzar en los dos sentidos.
  • En la reacción se mantiene la electroneutralidad.

Hay sustancia naturales (zeolitas) que tienen capacidad de intercambio, pero en las industrias se utilizan resinas poliméricas de fabricación sintética con muy claras ventajas de uso.

Entre las ventajas del proceso iónico en el tratamiento de aguas cabe destacar:

  • Son equipos muy versátiles siempre que se trabaje con relativas bajas concentraciones de sales.
  • Actualmente las resinas tienen altas capacidades de tratamiento, resultando compactas y económicas.
  • Las resinas son muy estables químicamente, de larga duración y fácil regeneración.
  • Existe cierta facilidad de automatización y adaptación a situaciones específicas.

Tratamiento de aguas residuales industriales mediante membranas VR

Las tecnologías de membranas han sido una de las tecnologías más comunes para el tratamiento de aguas en las dos últimas décadas. Se trata de un sistema de gran rendimiento, pero que presentan un problema común que es la obturación provocada por las capas de residuos que se acumulan en la superficie de la membrana durante el proceso de filtración.

Para subsanar este problema se desarrollaron hace algún tiempo las membranas vibratorias VR. La gran diferencia respecto a las membranas tradicionales es que el diseño básico es vertical en vez de horizontal, por lo que el espacio necesario por unidad es menor que en otros sistemas de separación.

Estas membranas son capaces de filtrar cualquier tipo de aguas residuales y permiten tratar efluentes con una alta carga de sólidos. Se trata además de una tecnología que no requiere de químicos para operar, a excepción de los necesarios para a limpieza periódica de la membrana.

En un Sistema VR, el líquido a tratar está prácticamente inmóvil, circulando lentamente entre los elementos de membranas paralelas. La acción de limpieza del esquileo se crea vibrando vigorosamente los elementos de la membrana en una dirección tangente a la superficie de las membranas. Las ondas de esquileo producidas por la vibración de la membrana hacen que se levanten los sólidos de la superficie de la membrana y que se vuelvan a mezclar con el material o efluente que se mueve por el interior de la membrana. Este esquileo intenso permite que los poros de la membrana estén más limpios, logrando un rendimiento más alto que las membranas convencionales

Las membranas vibratorias VR permiten recuperar entorno al 90% de las aguas tratadas como agua limpia que pueden ser vertida o reutilizada.

El tipo de membrana que se utilice en los Sistemas VR varía en función del efluente a tratar. Una clasificación muy general sería la siguiente:

1] Membranas de Osmosis Inversa para la separación de materiales.
2] Membranas de Nanofiltración para el tratamiento de aguas residuales y para la concentración.
3] Membranas de Ultrafiltración para separaciones aceitosas y concentración.

Membranas de Microfiltración para separar las partículas más grandes de una fase líquida.

Otros parámetros importantes son presión, temperatura, amplitud de la vibración y el tiempo de residencia del material dentro de la membrana.

Todos estos parámetros se optimizan durante pruebas iniciales y luego se registran en un PLC que controla el sistema automáticamente.

A todo esto hay que añadir que se trata de un sistema modular, que puede ser modificado después de su instalación en caso de ser necesario:

1] Fácilmente se puede agregar a un sistema existente para mejorar el rendimiento.
2] Puede ser instalado en zonas donde el espacio es una limitación.
3] Es fácil de transportar y se puede pasar de una planta a otra.
4] Puede ser instalado en múltiples sistemas o fases como un solo paso.
5] Más unidades se pueden instalar en la medida que la producción aumente.

Cenizas y carbón activo para el tratamiento de aguas residuales

Las cenizas que se producen en los procesos de combustión que se llevan a cabo en centrales energéticas de biomasa y carbón mineral pueden ser recuperadas y ser utilizadas para el tratamiento de aguas residuales.

Dichas cenizas pueden emplearse tal y como se han recogido o bien ser tratadas antes de su utilización en caso de que sea necesario mejorar su capacidad adsorbente.

El uso de estas cenizas procedentes de centrales energéticas tiene una gran utilidad en industrias que generen residuos tóxicos tales como metales pesados (mercurio y cadmio) y colorantes, ya que facilita su eliminación con una gran efectividad.

Tal y como sucede cuando se lleva a cabo un tratamiento mediante carbón activado, basta con poner las cenizas en contacto con el efluente contaminado. Para ello se hace pasar la corriente de agua a través de un filtro fijo, de forma que las cenizas absorban los contaminantes y dejen pasar el agua, ya limpia, por el filtro.

Por su parte, el carbón activo es uno de los principales adsorbentes para el tratamiento de aguas contaminadas y su uso es válido en diferentes entornos, tanto para filtros de uso doméstico como para el tratamiento de vertidos en entornos naturales con altos niveles de contaminación por agentes químicos tóxicos.

Se trata además de una tecnología muy económica y que todavía lo puede ser más, ya que desde hace años se está analizando la posibilidad de obtener carbón activo a partir de materias primas autóctonas y, por lo general, muy baratas como las maderas de olivo, encina, eucalipto, troncos de jara y retama, trocos de vid o huesos de cereza.

Entre las principales características del carbón activo destaca el elevado grado de desarrollo del área superficial y porosidad que posee, propiedades que le confieren una alta capacidad para adsorber gases, vapores y solutos en disolución. La principal ventaja respecto a otras alternativas para el tratamiento de aguas residuales es su fácil preparación y regeneración a un bajo coste, además de que se trata de un adsorbente muy versátil y químicamente estable.

Las investigaciones más actuales buscan formulas para aprovechar materiales desechables tan abundantes como el plástico, gomas y otros residuos de origen industrial para preparar adsorbentes carbonosos.

Optimización del uso del agua en la industria papelera: tratamiento de aguas y reutilización de aguas residuales

Las industrias papeleras siempre han sido consideradas como grandes consumidoras de recursos naturales, especialmente agua, ya que es un elemento imprescindible en diferentes momentos del proceso de producción.

En los últimos años numerosas empresas de este sector se han esforzado en reducir el consumo y han invertido en sistemas que permiten la reutilización de agua dentro de las fábricas. A pesar de ello, la cantidad de agua que se continúa consumiendo en este sector es importante.

Otro aspecto a considerar es que, contrariamente a lo que sucede en otras industrias, la producción de pasta y papel precisa de agua de buena calidad para conseguir un buen producto, y dependiendo de donde este situada la fabrica puede darse el caso de que sea necesario consumir agua disponible en las redes de abastecimiento de poblaciones.

Para subsanar este problema, la principal apuesta de la industria del papel ha ido encaminada a la reutilización de agua dentro de las fábricas.

Dado que la producción de pasta y papel requiere de agua en numerosas etapas del proceso productivo, incorporar tecnologías de tratamiento de aguas residuales en la cadena de producción hace posible que una misma corriente de agua pueda ser reutilizada en la misma etapa del proceso, o que pueda ser enviada y aprovechada en otra etapa.

De esta forma, aquella agua que ha visto mermada su calidad (básicamente debido a una mayor concentración de materia orgánica y sólidos en suspensión) puede ser tratada mediante tecnologías de filtración, coagulación-floculación, membranas, o evaporación y continuar formando parte del proceso productivo, sin necesidad de recurrir continuamente a recursos externos.

La elección de la mejor tecnología para obtener agua de calidad dependerá de la composición del agua de aporte que ha de ser transformada, ya que a veces puede ser suficiente con un tratamiento biológico y en otras ocasiones es necesario un tratamiento más exhaustivo.

Lo mismo sucede cuando hablamos de su reutilización, ya que la composición del efluente determinara que sistema es el más apropiado para reciclarla y que pueda ser utilizada en el mismo proceso o enviada a otro diferente.

Desde hace aproximadamente una década también se han experimentado grandes progresos en la utilización de aguas provenientes de estaciones depuradoras de aguas residuales urbanas (EDARs), que son sometidas a un tratamiento para aumentar calidad y poder ser incorporadas al proceso productivo. De esta forma se evita consumir agua potable destinada a la población.

A continuación os dejamos un interesantísimo link a un documento elaborado por Julio Salomé y Ainhoa Goikoetxea en el que se profundiza sobre el uso del agua en la industria del papel y en como hacer el mejor uso posible.

Gestión y control del agua en la industria papelera.