Tratamiento a través del ozono de aguas residuales y su reutilización

(El contenido de esta sección es un extracto de los estudios sobre depuración de aguas residuales realizados por Raúl Castrillo Romero, gran conocedor de la materia y a quien agradecemos encarecidamente su aportación a la divulgación de las propiedades depurativas del ozono)

Introducción

Es en nuestros días, cada vez más frecuente el planteamiento que se realizan, tanto la Administración Pública como las diversas industrias, de reutilizar las aguas residuales para usos que, sin requerir unas condiciones de potabilidad, son perfectamente aceptables para otros consumos como por ejemplo y entre otras, aguas de proceso, agua de riego, agua de calderas, agua de refrigeración, agua de limpieza, e incluso agua destinada a la infiltración de acuíferos o a los rios de zonas protegidas por su interés ecológico.

El mayor problema con el que se enfrentan la mayor parte de las ingenierías en tratamiento de aguas es el de diseñar correctamente una planta de Ozonización, sobre todo en lo que refiere a tasa de OZONO a aplicar y al diseño de contactores.

Diferencias en el diseño de planta frente al tratamiento de aguas de consumo

Existen diferencias a tener en cuenta entre el diseño de una planta de tratamiento por OZONO destinada a aguas residuales con respecto a aguas potables. Pasemos a examinarlas de manera individual.

Para tratar aguas residuales se utilizan tasas mucho mayores que en el caso de aguas potables, así es NECESARIO TRATAR CON OZONO A LA MÁXIMA CONCENTRACIÓN POSIBLE.

VENTAJAS:

  1. Mejor coeficiente en transferencia cuanto más concentrado sea el OZONO.Mayor rapidez y viabilidad de las reacciones con las distintas sustancias del agua residual a mayor concentración de OZONO utilizado.
  2. Mayor rapidez y viabilidad de las reacciones con las distintas sustancias del agua residual a mayor concentración de OZONO utilizado.

Esto supone una gran  preocupación en todos los fabricantes de generadores de OZONO para lograr aparatos que den las más altas concentraciones de OZONO. Actualmente las gamas más altas de los mejores fabricantes del mercado mundial llegan, gracias a la incorporación de la tecnología de generación a media frecuencia, hasta 40 gO3  / m3, a partir de aire y mayor de 140 g O3 / m3 si se utiliza oxigeno puro como gas de alimentación.

Muchas veces se ha valorado en aguas potables la conveniencia del uso de oxígeno como gas de alimentación y son conocidos los estudios de costes de inversión y explotación. En aguas residuales resulta mucho más sencillo al ingeniero decantarse por esta solución debido a la mayor eficacia que se logra con concentraciones tan elevadas.

Resulta evidente que los costes de inversión en una planta alimentada por oxígeno son más bajos, debido a que se requiere mucha menor calidad de tubos dieléctricos para llegar a una producción dada.

Además poseemos la ventaja adicional de no requerir toda la compleja parte del tratamiento de aire, ya que el oxígeno ya frío, sin partículas y con un punto de rocio de, al menos 70º C.

Ventajas de un tratamiento por ozono en aguas residuales

Llegado a este punto, vamos a pasar a tratar de comentar por encima algunas de las ventajas y posibilidades que no dará un tratamiento por OZONO en aguas residuales.

Las más básicas son:

  • Eliminación de color y olor.
  • Eliminación de materia orgánica.
  • Desinfección.
  • Eliminación de otros contaminantes.

Eliminación del color

Uno de los problemas que presenta el agua residual, en especial las provenientes de uso industrial, es la presencia de color, debido a los múltiples procesos de tipo industrial que requieren la utilización de tintes y colorantes. Tal es el caso, entre otros muchos de industrias textiles, industrias de productos químicos, azucareras, industrias de papel, industrias alimentarias, etc.

En general el color debido a sustancias disueltas capaces de reflejar a una longirud de onda dada dentro del espectro visible. Este tipo de sustancias suelen poseer una característica común que es la presencia de múltiples dobles enlaces conjugados. Como bien sabemos, el OZONO puede atacar al doble enlace mediante el mecanismo de Ozonolisis, por tanto es capaz de eliminar color en la inmesa mayoría de las aguas residuales industriales. Para llegar a un buen resultado en el tratamiento, será necesario establecer la dosis de OZONO necesaria, así como el tiempo de contacto. Una vez más dependerá del tipo de sustancia productora del color. Sin embargo la experiencia nos demuestra que hay que tener en cuenta y es muy importante conocer las sustancias acompañantes que aun no produciendo  color, si que  consumen OZONO, y muchas  veces con más afinidad que la propia sustancia productora del color. El ejemplo más importante es la materia orgánica en general. Aquí radica la importancia en utilizar contactores multicámara que nos aseguren la obtención de resultados positivos. Los ensayos piloto pertinentes, nos darán la dosis exacta y el tiempo de contacto que utilizaremos en el diseño definitivo.

Eliminación da materia orgánica

Toda depuración de un agua residual ya sea industrial o urbana, está encaminada, como aspecto más fundamental a reducir la materia orgánica que posee, en términos de D.Q.O. (demanda química de oxígeno) y D.B.O (demanda bioquimica de oxígeno). Son múltiples y conocidas las distintas operaciones unitarias que  se diseñan para ello, destacando el tratamiento biológico en todas sus variantes.

Sin embargo, muchas veces nos encontramos con el problema de haber logrado reducir en gran medida la D.Q.O., pero no haber llegado al grado requerido, después de haber sometido el agua a un tratamiento biológico. Otras muchas veces no es posible tratar mediante un biológico debido a motivos económicos o más frecuentemente a la imposibilidad de mantener una población microbiana estable, en las condiciones de heterogeneidad y variablidad de la misma en el efluente a tratar.

La única cuestión de  la que debemos asegurarnos es de la no existencia de hidrocarburos en el gas, por el peligro de explosión que esto conllevaría. El límite máximo que se suele dar en contenido de hidrocarburos es de 4 ppm.

Por último, hay que hacer notar que los consumos eléctricos de una planta alimentada con oxígeno se reducen a veces hasta más de la mitad (desde 20kwh / kg O3 hasta menos de 9 kwh / kg O3).

El diseño de contactores que son sensiblemente diferentes a los utilizados para agua potable, fundamentalmente en dos aspectos:

  • En cuanto al tiempo de contacto.
  • A la compartimentación de las cámaras.

El tiempo de contacto siempre es mayor cuando se trata de aguas residuales, que cuando se trata de potables y dependiendo de las características de la misma se cifra entre 10 y 60 minutos, en función de si la generación es a través de oxígeno o aire.

Es fundamental prever cámaras multicompartimentadas para tratar agua residual, debido a la normal heterogeneidad del efluente. El problema aqui es que los distintos componentes tienen distinta constante cinética para su reacción con el OZONO, y por tanto es mejor tratarlos en etapas seriadas, con dosificaciones distintas, que es en lo que se basa un contactor multicámara.

Un problema muy frecuente en plantas de Ozonización en aguas residuales es la aparición de precipitados que terminan por colmentar los difusores cerámicos, especialmente si se interrumpe en alguna ocasión el normal funcionamiento de la planta.

La solución en este caso es sustituir los difusores porosos por difusores radiales que además de darnos un excelente coeficiente en transferencia, nos solucionarán el problema de la colmatación.

No obstante todo esto que estamos exponiendo se debe considerar a nivel orientativo, ya que en la realidad nos encontramos muchas veces con alguna que otra sorpresa. Para ello y antes de realizar ninguna otra acción se deben realizar ensayos de laboratorio destinados por un lado a conocer la viabilidad del tratamiento y por otro a darnos una orientación en cuanto  a la tasa y a los tiempos de contacto que vamos a emplear después. Es importante insistir en que “nos dará una idea”, ya que no es lo mismo tratar con una muestra tomada en un determinado momento, que con las variaciones y la heterogeneidad del efluente objeto del tratamiento. Por tanto, una vez realizados estos ensayos, es absolutamente necesario hacer un estudio piloto en planta, mediante un sistema que nos de la versatilidad suficiente para que con un pequeño caudal, veamos en cada momento la calidad del efluente tratado, y así ya podremos establecer los parámetros de cálculo, realizar los estudios económicos y por fin, diseñar sin lugar a error la planta definitiva.