El cloruro de polialuminio se utiliza ampliamente para coagular sólidos en suspensión y partículas coloidales.Muchas plantas de tratamiento de lixiviación de vertederos encuentran que el aumento de la dosis de PAC no siempre produce una mejora proporcional en la eliminación del color..
La razón es que el lixiviado de vertederos oscuro no es simplemente agua que contiene suciedad en suspensión.Incluidos los compuestos húmicos y fulvicos formados durante la descomposición a largo plazo de los residuosAlgunas de estas sustancias permanecen estables incluso después de la coagulación convencional.
Combinación de tratamientos probada
Agente decolorante de agua → PAC → Ajuste del pH a aproximadamente 7 → PAM aniónico
Este proceso produjo una descoloración visible y una mejora de la formación de flocos al asignar una función específica a cada etapa de tratamiento.
Por qué es difícil descolorar el lixiviado de vertederos
La composición del lixiviado de vertedero cambia a medida que el vertedero envejece.mientras que el lixiviado maduro a menudo contiene una mayor proporción de compuestos refractarios, nitrógeno de amoníaco, sales y sustancias húmicas oscuras.
Los retos del tratamiento pueden incluir:
- Color marrón, negro o amarillo intenso
- DCO elevado con biodegradabilidad limitada
- Partículas coloidales finas
- Alta alcalinidad
- Sólidos en suspensión variables
- Nitrógeno de amoníaco alto
- Respuesta inconsistente a los coagulantes convencionales
- Lodo flotante o que se asiente mal
- Cambios rápidos después de fuertes lluvias
Debido a que estos contaminantes tienen diferentes propiedades químicas y físicas, es posible que un coagulante no pueda eliminarlos todos de manera efectiva.
¿Qué sucede cuando el PAC se usa solo?
El PAC se hidroliza en agua y forma especies cargadas positivamente y precipitados de hidróxido de aluminio.Estas especies neutralizan las partículas cargadas negativamente y las capturan a través de la coagulación y la floculación de barridoEste mecanismo funciona bien para muchos contaminantes en suspensión y coloidales.
Sin embargo, la PAC sola puede tener dificultades cuando:
- Gran parte del color se disuelve en lugar de permanecer en suspensión
- Los orgánicos de color tienen una fuerte estabilidad química
- Las aguas residuales tienen una alta concentración de sustancias húmicas
- La dosis de PAC reduce el pH por debajo del rango óptimo
- Los microflocos formados son demasiado pequeños para depositarse
- El exceso de PAC produce lodos adicionales sin una mejora suficiente del color
El simple aumento de la dosis de PAC puede aumentar los costes de tratamiento y el volumen de lodos, pero sólo proporciona una escasa clarificación adicional.Un enfoque químico en varias etapas puede proporcionar un tratamiento más controlado.
Las cuatro funciones necesarias para una aclaración eficaz
| Función requerida |
Tratamiento químico |
Objetivo |
| Descoloración y desestabilización |
Agente decolorante de agua |
Objetivos compuestos orgánicos de color difícil |
| La coagulación |
PAC |
Neutraliza las partículas y forma microflocos |
| Control de la reacción |
Alcalinos |
Ajusta el pH a aproximadamente 7 |
| Ampliación del floco |
PAM aniónico |
Construye bandadas más grandes para la separación |
El valor del proceso proviene no sólo de los productos químicos sino también de su uso en el orden correcto.
Etapa 1: Apuntar a la materia orgánica coloreada
En el primer paso se utilizó un agente de decoloración de agua, un polímero catiónico que interactúa con sustancias que causan color y que promueven la neutralización de la carga.agregación molecular y desestabilización de la materia orgánica coloreada.
Esta etapa aborda una limitación del tratamiento convencional de PAC:El PAC puede coagular con eficacia las partículas en suspensión, pero puede no captar de forma suficiente ciertos compuestos de color disueltos o altamente estables.Al tratar primero estas sustancias, el proceso las prepara para la posterior coagulación del PAC.
Etapa 2: Construir la estructura de coagulación con PAC
Una vez desestabilizado el sistema orgánico coloreado, el PAC ayudaba a capturar los compuestos desestabilizados junto con las partículas en suspensión y coloidales.
- Neutralización adicional de la carga
- Formación de precipitados de hidróxido de aluminio
- Captura de partículas finas
- Formación de los microflocos iniciales
- Mejora de la agregación global de contaminantes
El descolorante y el PAC no desempeñan funciones idénticas, sino que se complementan.
Etapa 3: Restablecer el pH adecuado
El tercer paso fue la adición de álcali hasta que el pH alcanzó aproximadamente 7.La carga de partículas y el rendimiento de floculación del PAM pueden verse afectados..
El ajuste del pH después de la adición de PAC ayuda a explicar el cambio real causado por el coagulante.El pH correcto debe determinarse experimentalmente porque el lixiviado de vertederos puede tener una alcalinidad alta o variable.Para esta muestra se ha conseguido un objetivo de aproximadamente 7, pero no debe tratarse como un valor universal para cada planta.
Etapa 4: Convierte los microplocos en flocos separables
El cuarto paso utilizó PAM aniónico. Después de la descoloración y la coagulación, muchos agregados pequeños permanecieron dispersos en el agua.Conectando estos agregados en bandos más grandes.
La floculación eficaz de la PAM puede proporcionar:
- Separación más rápida de líquido sólido
- Flocos visibles más grandes
- Mejora de la claridad del supernatante
- Mejor captura de lodos
- Carga de sólidos inferiores a la filtración aguas abajo
- Mejora del rendimiento de sedimentación o flotación
El PAM sólo debe añadirse después de desestabilizar los contaminantes y confirmar el pH.
Por qué el orden no puede ser aleatorio
Secuencia recomendada
Descolorante → PAC → Ajuste del pH → PAM aniónico
Cada etapa prepara las aguas residuales para la siguiente etapa.puede ser consumido por sólidos en suspensión fácilmente disponibles antes de que los orgánicos de color difícil se hayan desestabilizado adecuadamente.
Si se añade PAM demasiado pronto, puede interactuar con partículas no tratadas y productos químicos disueltos, aumentando el consumo de polímeros y produciendo flocos débiles o irregulares.Si el pH se ajusta antes del PAC pero no se comprueba después, el coagulante puede bajar de nuevo el pH y mover el proceso fuera del rango preferido.
El orden de dosificación correcto mejora la eficiencia química y facilita la reproducción del ensayo en el frasco.
Estrategia de mezcla recomendada
Mezclado rápido
La mezcla rápida se utiliza después de añadir el Agente Decolorante de Agua y PAC.Una condición de referencia de laboratorio típica puede utilizar aproximadamente 1,000 rpm durante 30-60 segundos, dependiendo del probador del frasco y del volumen de la muestra.
Ajuste del pH
Mide el pH después de la coagulación del PAC y añade alcalino gradualmente, evitando añadir una gran cantidad a la vez porque las zonas locales de alto pH pueden afectar a los flocos en desarrollo.
Mezcla lenta
Después de añadir PAM aniónico, reducir la velocidad de mezcla.El objetivo es permitir el puente de polímero sin romper los flocos recién formados.
Cómo optimizar las dosis químicas
Las dosis utilizadas en un ensayo de lixiviación de vertederos deben tratarse como condiciones de ensayo más que como recomendaciones universales.
- Varias dosis de descolorante
- Varias dosis de PAC en el nivel del descolorante seleccionado
- Diferentes valores finales del pH
- Grados de PAM aniónicos múltiples
- Diferentes niveles de dosificación de la PAM
- Comportamiento de liquidación frente a la flotación
- Volumen de lodo y deshidratabilidad
El mejor tratamiento no es necesariamente el ensayo con el color visible más bajo.También deben considerarse los requisitos de velocidad de separación y tratamiento aguas abajo..
¿Qué se debe medir después de la prueba del frasco?
La comparación visual es útil para la detección, pero se requieren mediciones de laboratorio para confirmar el rendimiento.
- El color
- La turbidez
- DCO
- Total de sólidos en suspensión
- Nitrógeno de amoníaco
- El pH
- Conductividad
- Volumen de los lodos
- Tasa de liquidación
- Aluminio residual, cuando proceda
- Conducta de filtración o deshidratación
El ensayo de estos parámetros evita que una muestra visualmente clara sea confundida con agua totalmente tratada.
Dónde encaja este proceso en una planta de tratamiento
El proceso de descolorante-PAC-PAM es principalmente una etapa de clarificación físicoquímica, que puede colocarse en diferentes puntos según el diseño de la planta.
Antes del tratamiento biológico
El pretratamiento puede reducir los sólidos en suspensión, el color y parte de la carga orgánica que entra en el sistema biológico.
Después del tratamiento biológico
El proceso puede utilizarse como etapa de pulido cuando el tratamiento biológico deja color residual, materia en suspensión o contaminantes orgánicos no biodegradables.
Antes del tratamiento con membrana
La clarificación puede reducir los sólidos en suspensión y la carga coloidal antes de la ultrafiltración, nanofiltración u ósmosis inversa.Se deben evaluar la compatibilidad con la membrana y los niveles químicos residuales..
Antes de la oxidación avanzada
La eliminación de los contaminantes coagulados en primer lugar puede reducir la cantidad de oxidante consumido por los sólidos no objetivo y los compuestos coloreados.
¿Sedimentación o flotación de aire disuelto?
El método de separación final debe seguir el comportamiento real del lodo. La sedimentación es adecuada cuando los flocos generados son densos y se depositan eficazmente.La flotación con aire disuelto puede ser preferible cuando::
- El lodo flota naturalmente
- Las bandadas tienen una baja densidad
- El petróleo o el gas están presentes
- El asentamiento es lento.
- Se necesita un sistema de separación compacto
Si el ensayo en la jarra produce lodos que se mueven hacia arriba, el diseño a escala completa debe evaluar el DAF en lugar de obligar al lodo a un proceso de sedimentación convencional.
Lo que esta combinación puede y no puede lograr
El proceso está diseñado principalmente para mejorar:
- Reducción del color
- La coagulación
- Formación de flocos
- Eliminación de sólidos en suspensión
- Separación sólido-líquido
También puede eliminar parte de la DCO asociada a la materia orgánica en suspensión, coloidal o coagulable, pero no debe presentarse como una solución completa para:
- Nitrógeno de amoníaco
- Concentraciones elevadas de sales disueltas
- Todo el COD disuelto refractario
- Todos los metales pesados
- Toxicidad biológica
- Cumplimiento de la aprobación final
El lixiviado de vertederos requiere generalmente un tramo de tratamiento en lugar de un solo paso químico.
Errores comunes en el tratamiento
Aumentar el PAC sin una prueba de dosificación
El exceso de PAC puede aumentar el volumen del lodo, bajar el pH y aumentar los costos de tratamiento.
Ignorar el pH después de la adición de PAC
El pH inicial puede parecer adecuado, pero el PAC puede cambiarlo significativamente.
Añadir PAM a alta velocidad de mezcla
El corte alto puede romper las cadenas del polímero o dañar los flocos en desarrollo.
Seleccionar el PAM únicamente por nombre del producto
Los diferentes grados de PAM aniónicos varían en peso molecular y densidad de carga. La selección del grado debe basarse en el rendimiento del agua y el lodo.
Juzgar el resultado sólo por la apariencia
Una muestra más clara puede contener aún un alto DCO, nitrógeno de amoníaco o sales disueltas.
Preguntas frecuentes
¿Es un descolorante lo mismo que PAC?
No. Un agente de decoloración de agua es un polímero catiónico desarrollado para desestabilizar compuestos orgánicos de color.precipitación y coagulación.
¿Puede el descolorante reemplazar al PAC?
No necesariamente. En este proceso, el descolorante y el PAC desempeñan funciones complementarias. La mejor combinación química debe determinarse mediante pruebas de tarro.
¿Por qué usar PAM aniónico después de productos químicos catiónicos?
Después de que el descolorante catiónico y el PAC desestabilicen los contaminantes, las superficies de partículas y la estructura de microflocos resultantes pueden responder eficazmente a la unión de polímeros aniónicos.La compatibilidad con las aguas residuales reales debe confirmarse..
¿Cuánta cantidad de PAM aniónica debe usarse?
La dosis depende del grado de PAM seleccionado, de los sólidos de las aguas residuales, de la respuesta de flocos y del método de separación..
¿Puede este proceso reducir la causa de muerte?
Puede eliminar una parte de la DCO asociada a la materia orgánica en suspensión, coloidal y coagulable.adsorción, membranas o oxidación avanzada.
¿El pH neutro es siempre mejor?
No. En este ensayo se utilizó un pH de aproximadamente 7. El rango óptimo puede variar según la composición del lixiviado, la dosis de PAC y el objetivo del tratamiento.
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Para una evaluación técnica inicial, proporcione:
- Tipo de vertedero y fuente de lixiviado
- Volumen de tratamiento diario
- Color y aspecto del agua cruda
- pH, COD, nitrógeno de amoníaco y TSS
- Proceso de tratamiento existente
- Productos químicos y dosis actuales
- Conducta de la sedimentación o flotación de lodos
- Normas requeridas para el agua tratada
Sobre la base de esta información y de ensayos en frascos representativos, se puede optimizar la dosis del descolorante, la dosis de PAC, el rango de pH, el grado de PAM y el método de separación para el sistema de tratamiento específico.
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