Plan de aplicación para el tratamiento de agua con generador de ozono de 3 kg/h

Diseño de flujo de proceso central

### 1. Etapa de pretratamiento

El pretratamiento debe estar dirigido a eliminar sólidos en suspensión, grasas y materia orgánica de gran peso molecular según las diferentes características de la calidad del agua. Por ejemplo, en el tratamiento de aguas residuales de teñido e impresión, los residuos de fibra deben interceptarse mediante tamices y las partículas de tinta deben separarse mediante flotación. En el caso de aguas residuales de galvanoplastia que contienen metales pesados, se debe añadir un coagulante para precipitar los iones de metales pesados. La eficiencia del pretratamiento afecta directamente la utilización del ozono, y datos experimentales muestran que las aguas residuales pretratadas pueden lograr un aumento de más del 30 % en la eficiencia de oxidación del ozono.

### 2. Sistema de dosificación y mezcla de ozono

El generador de ozono de 3 kg/h utiliza un inyector Venturi combinado con un proceso de torre empacada:

Inyector Venturi: Utiliza un flujo de aire de alta velocidad para generar presión negativa, mezclando completamente el ozono gaseoso con las aguas residuales. El tiempo de contacto es de 5 a 8 segundos, ideal para la degradación de materia orgánica de baja concentración.

Reactor de Torre Empacada: La torre está rellena con un relleno de esferas huecas multifacéticas. Las aguas residuales se pulverizan de arriba a abajo mientras el ozono fluye a contracorriente de abajo a arriba, expandiendo la superficie de la película líquida de 5 a 8 veces, lo que mejora significativamente la eficiencia de transferencia de masa del ozono. Un caso de tratamiento de aguas residuales petroquímicas demostró que este proceso logró una tasa de eliminación de DQO del 68 % y una tasa de eliminación de color superior al 95 %.

### 3. Tratamiento avanzado y control de gases de escape

La oxidación con ozono requiere dos niveles de postratamiento:

- Separación gas-líquido: Utiliza tecnología combinada de sedimentación por gravedad y separación centrífuga para recuperar el ozono no reaccionado, con una tasa de recuperación superior al 92%.

- Destrucción de gases de escape: el ozono restante se descompone en oxígeno a través de un dispositivo de oxidación catalítica (que contiene un catalizador de MnO₂/Al₂O₃) para garantizar que las concentraciones de emisiones sean <0,1 ppm, cumpliendo con los estándares de calidad del aire ambiente GB3095-2012.

Postratamiento: Para la materia orgánica refractaria, se pueden combinar procesos de adsorción con carbón activado o biofiltración. Por ejemplo, en un proyecto de tratamiento de aguas residuales farmacéuticas se empleó una combinación de procesos de oxidación con ozono seguida de biodegradación, lo que resultó en una DQO del efluente estable por debajo de 50 mg/L, cumpliendo con la norma de Clase A de las Normas de Descarga de Contaminantes de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Urbanas.

## . Escenarios típicos de aplicación y configuración de parámetros

### 1. Tratamiento de aguas residuales industriales

- Aguas Residuales de Estampación y Teñido: Escala de tratamiento de 500 m³/d, dosis de ozono de 15 mg/L, tiempo de contacto de 15 minutos, logrando una degradación del 90% de colorantes reactivos, color del efluente menor a 10 veces.

- Aguas Residuales Farmacéuticas: Para orgánicos de alta concentración (DQO > 2000 mg/L) se utiliza el proceso “Ozono Oxidación Catalítica MBR”, con una dosis de ozono de 50 mg/L y un tiempo de reacción de 30 minutos, consiguiendo una eliminación de DQO superior al 85%.

### 2. Tratamiento de aguas residuales municipales

- Tratamiento Avanzado: Luego del proceso AAO convencional, se adiciona un tanque de contacto con ozono con una dosis de 10 mg/L, removiendo más del 80% de trazas orgánicas, y el efluente cumple con los requerimientos de las “Normas de Calidad de Agua Potable”.

- Reducción de lodos: la oxidación con ozono descompone las estructuras celulares de los lodos, lo que reduce la producción de lodos en un 30% y mejora el rendimiento de deshidratación de lodos.

### 3. Aplicaciones especiales

- Aguas Residuales Médicas: Para aguas residuales que contienen microorganismos patógenos, una dosis de ozono de 20 mg/L con un tiempo de contacto de 20 minutos logra una inactivación de E. coli de >99,99%, cumpliendo con los “Estándares de Descarga de Contaminantes del Agua para Instituciones Médicas”.

- Tratamiento de agua de piscinas: Utilizando un método de dosificación cíclica para mantener una concentración de ozono residual de 0,2-0,5 mg/L, inhibiendo eficazmente el crecimiento de algas y evitando la formación de subproductos de desinfección clorados.

## . Eficiencia Económica y Gestión de Operación y Mantenimiento

### 1. Análisis de costos

Tomando como ejemplo un dispositivo de 3 kg/h:

- Consumo de electricidad: Calculado en 7 kWh/kg O₃, funcionando 10 horas al día cuesta unos 210 RMB (precio de la electricidad 0,3 RMB/kWh).

- Consumibles: Los tubos de descarga de cerámica tienen una vida útil de más de 20.000 horas, con un costo de reemplazo anual de aproximadamente 50.000 RMB; los costos operativos con una fuente de oxígeno son aproximadamente un 40% más bajos que con una fuente de aire.

- Costo total: El costo de tratar 1 tonelada de aguas residuales es de aproximadamente 3 a 5 RMB, lo que es un 25% menor que los métodos tradicionales de oxidación Fenton.

### 2. Sistema Inteligente de Operación y Mantenimiento

El equipo está equipado con un sistema de control PLC, capaz de monitorizar en tiempo real:

- Parámetros clave como la concentración de ozono, la cantidad de dosificación y el tiempo de contacto.
- Estado de funcionamiento, como la temperatura del agua de refrigeración y la presión de la fuente de gas.
- Funciones de alarma automáticas (por ejemplo, fugas de ozono, anomalías de voltaje)

Se recomienda limpiar los electrodos y realizar el mantenimiento del sistema de enfriamiento trimestralmente y realizar una verificación de rendimiento integral anualmente para garantizar que la vida útil del equipo sea superior a 8 años.