El uso del agua es crucial en muchos procesos industriales. El agua residual resultante es un potencial contaminante ambiental, si no se efectúa el tratamiento respectivo. De allí la importancia de un programa de control de vertimientos de cada tipo de agua industrial.
El control de la emisión de aguas industriales requiere conocimiento del volumen de agua utilizada por unidad de tiempo y de su calidad. Además, implica el conocimiento de las normas de calidad del agua que recibe la industria y la que desecha.
Según el uso, las aguas industriales proceden de plantas de tratamiento de agua, de calderas, de intercambiadores de calor y de procesos, entre otros. Veamos algunos de ellos.
Desechos de plantas de tratamiento de agua
Algunas industrias necesitan realizar un tratamiento al agua que reciben con el fin de obtener la calidad requerida para cada uso. A continuación se mencionan varios tipos de aguas residuales de diferentes procesos utilizados.
Sedimentación
Generalmente utiliza coagulantes como aluminio o sales de hierro. El material sedimentado y removido del fondo del tanue de sedimentación (lodo), contiene aproximadamente 8% de sólidos y 92% de agua. El agua resultante de este proceso puede recircularse a la operación inicial. La única pérdida de agua es la que contiene finalmente la torta de lodos, usualmente de 50 a 75% de su peso.
Ablandamiento
Consiste en la remoción de iones de calcio y magnesio que contiene el agua en un intercambiador de cationes o por tratamiento con cal y soda. El lodo sedimentado resultante contiene carbonato de calcio e hidróxido de magnesio. El material final después de reciclar el lodo puede tener una concentración de 25% de sólidos y 75% de agua.
Filtración
El lavado de filtros con corriente de agua limpia origina agua de desecho que contiene los sólidos retenidos en el filtro. Los filtros se utilizan también para separar el hierro precipitado del agua de pozo, la cual ha sido aireada para oxidar el ion ferroso o férrico. El agua utilizada para el lavado de estos filtros puede usarse nuevamente en esta operación.
Intercambio iónico
Utilizado para aguas blandas mediante un material de intercambio catiónico que remueve el calcio y el magnesio y los remplaza con sodio. El material intercambiador generalmente es NaCI y el agua de desecho después de este proceso contiene CaCl2, MgCI2 y el exceso de NaCI empleado.
Desmineralización
Emplea intercambiadores catiónicos y aniónicos que produce agua de calidad similar a la destilada. Los intercambiadores pueden ser de hidróxido de amonio, cáustico, ácido sulfúrico o ácido clorhídrico. El intercambiador catiónico reemplaza los cationes con hidrógeno; así se obtiene un agua ácida que requiere ser desgasificada para retirar el CO2 y SO2.
Ei intercambiador aniónico reemplaza los aniones con iones hidóxidos. El agua de desecho contiene todas las sustancias que tenía el agua original y el exceso de material intercambiador añadido, excepto los gases ácidos. Esta agua de desecho no debe ser reciclada.
Aguas de desecho por funcionamiento de calderas
Purga de calderas
El agua de desecho resultante es mineralizada, con un contenido de sólidos del orden de 3 500 a 500 mg/l.
Agua para remoción de cenizas de la combustión de carbón
Las cenizas en las calderas se retiran a un pozo, generalmente con agua; después de utilizarse el agua es alcalina y se considera como un desecho.
Limpieza de calderas
Los tubos de las calderas deben limpiarse periódicamente con sustancias químicas. En calderas de baja presión se emplea ácido clorhídrico con elementos que previenen el ataque del hierro. Estas sustancias limpiadoras se descargan en el foso de cenizas; se produce precipitación del hierro y neutralización del ácido, debido al agua alcalina de desecho.
Las calderas de presión alta requieren de métodos de limpieza más complejos con sustancias químicas como ácido nítrico. Estas soluciones limpiadoras contienen cobre y zinc.
Aguas utilizadas para intercambio de calor
El uso del agua como un medio de intercambio de calor no es la aplicación más frecuente en la industria. El calor se considera contaminante por los cambios que origina en la vida animal y vegetal del agua.
Torres de enfriamiento
El agua del intercambio de calor que puede causar contaminación térmica es recuperada y reutilizada en torres de enfriamiento, donde se logra que el calor se disipe rápidamente. Esta agua fría puede recircularse, después de un tratamiento, para prevenir costras y corrosión en la tubería del intercambiador de calor.
Intercambiadores de calor
Los intercambiadores de calor que se utilizan para enfriar un producto deben disponer de puntos para el muestreo del agua, de fácil acceso para éste. Un pequeño escape en un tubo podría producir una pérdida considerable del producto. La velocidad del agua que pasa por un agujero de escape muy pequeño puede crear una succión que produce la entrada del producto a la corriente del agua de enfriamiento.
Aguas de los procesos
El agua en contacto con materias primas, productos intermedios, subproductos o productos finales se denomina agua de proceso.
Limpieza de materia prima
Algunas materias primas se transportan por agua y se necesita su lavado y retiro. La industria de los alimentos es un ejemplo de esta utilización. La calidad del agua empleada en la industria de los enlatados está directamente relacionado con la condición en que se reciben los vegetales y frutas.
Limpieza de recipientes
Las aguas utilizadas para recipientes donde se efectúan son concentrados que se descargan intermitentemente y que requieren de un manejo especial.
Refinados
La extracción de solventes de materiales que contienen agua es un proceso industrial frecuente. El agua remanente después de la extracción generalmente
contiene concentraciones altas de subproductos, y cantidades menores de productos y de solvente.
Lavadores de gas
Los gases que se desprenden de un proceso usualmente son lavados con agua. Si el gas es de valor, como hidrógeno, este debe lavarse para remover las impurezas y reutilizarlo. Los gases como cloro, cianuro de hidrógeno, sulfuro de hidrógeno o fosgeno son peligrosos y deberán ser removidos mediante un equipo de lavado eficiente. Una manera de evaluar la eficiencia de este control consiste en el análisis del agua de desecho.
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