Tecnología de tratamiento de aguas residuales con ozono y su aplicación en la desodorización, decoloración y reducción de DQO
Desde su introducción en 1905, la tecnología de tratamiento de aguas residuales con ozono (O₃) se ha convertido en un método muy solicitado gracias al continuo avance tecnológico y la reducción gradual de costos. Gracias a sus importantes ventajas técnicas y económicas, esta tecnología ha sido ampliamente adoptada en todo el mundo, logrando numerosos resultados de investigación y aplicaciones de ingeniería notables. A continuación, analizaremos en detalle el papel clave del ozono en la desodorización, la decoloración y la reducción de la demanda química de oxígeno (DQO) en el tratamiento de aguas residuales.
Aplicación de ozono en la reducción del exceso de lodos
Como método importante para el tratamiento de aguas residuales, el proceso de lodos activados ha contribuido significativamente al aumento de la capacidad diaria de tratamiento y se ha convertido en una tecnología ampliamente utilizada tanto a nivel nacional como internacional. Sin embargo, con su adopción generalizada, el problema del exceso de lodos generado durante el tratamiento se ha vuelto cada vez más importante, y los costos de tratamiento de lodos se han convertido en un componente creciente de los costos totales del tratamiento. Para abordar este desafío, la tecnología de ozono se ha utilizado ampliamente en el pretratamiento y la reducción del exceso de lodos, logrando resultados técnicos relativamente sólidos.
Aplicación del ozono en el tratamiento de aguas residuales
El proceso de lodos activados desempeña un papel fundamental en el tratamiento de aguas residuales. Su notable capacidad de tratamiento lo ha convertido en una tecnología ampliamente utilizada en todo el mundo. Sin embargo, con su adopción generalizada, el problema del exceso de lodos ha ido apareciendo gradualmente, y los costes de su tratamiento han seguido aumentando como proporción del coste total del tratamiento de aguas residuales. Para abordar este reto, la tecnología del ozono se ha utilizado ampliamente en el pretratamiento y la reducción del exceso de lodos, con resultados significativos.
Los lodos tratados con ozono entran al tanque de aireación junto con las aguas residuales. Mediante la digestión microbiana, una parte de los lodos se convierte en dióxido de carbono. Este proceso de pretratamiento con ozono reduce significativamente la cantidad de lodos excedentes. Sin embargo, es importante tener en cuenta que el tratamiento con ozono requiere un generador de ozono, que consume cantidades relativamente altas de energía. Por lo tanto, el desarrollo de generadores de ozono de alta eficiencia y la mejora de su utilización son cruciales para reducir los costos del tratamiento de aguas residuales. En los últimos años, la empresa Sankang ha avanzado en el desarrollo de generadores de ozono de alta eficiencia. Al mejorar el proceso de tratamiento con ozono, han pasado del tratamiento continuo de lodos con ozono de baja concentración al tratamiento intermitente de alta concentración. Utilizando aguas residuales reales como control, descubrieron que el método mejorado de tratamiento de lodos con ozono requiere solo una cuarta parte de la cantidad de ozono utilizada como materia prima, a la vez que logra resultados de tratamiento superiores. Este avance ofrece nuevas posibilidades para reducir el costo de la tecnología de reducción de lodos con ozono.
Además, las sustancias olorosas generadas durante el tratamiento de aguas residuales se componen principalmente de carbono, nitrógeno y azufre, incluyendo compuestos inorgánicos como amoníaco, fósforo y sulfuro de hidrógeno, así como compuestos orgánicos como ácidos grasos de bajo peso molecular, aminas y aldehídos. En mi planta de tratamiento de aguas residuales, dado que el 80 % del afluente son aguas residuales domésticas, el contenido orgánico es alto y el inorgánico relativamente bajo. Estas sustancias olorosas pueden oxidarse y eliminarse con ozono, optimizando aún más la eficiencia del tratamiento de aguas residuales.
Las sustancias que causan olores incluyen principalmente compuestos orgánicos como ácidos grasos de bajo peso molecular, aminas, aldehídos, cetonas y éteres. Estas sustancias contienen grupos reactivos propensos a reacciones químicas, especialmente a la oxidación. Las fuertes propiedades oxidantes del ozono pueden oxidar eficazmente estos grupos reactivos, eliminando los olores y logrando la desodorización.
El ozono también ayuda a prevenir la reaparición de olores. Dado que el gas producido por el generador de ozono es rico en oxígeno o aire, las sustancias olorosas tienden a producir mal olor en un ambiente deficiente en oxígeno. El tratamiento con ozono no solo elimina los olores durante el proceso de oxidación, sino que también crea un ambiente rico en oxígeno, previniendo eficazmente la reaparición de olores. Esto es fundamental para mejorar el entorno de tratamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales municipales.
El ozono también tiene una función decolorante. Con la creciente atención al entorno de origen del agua corriente y la reutilización de aguas residuales tratadas secundariamente, la decoloración de estas aguas ha recibido una atención generalizada. Para los problemas de color y olor causados por sustancias húmicas, el tratamiento con ozono puede reducir significativamente el color del agua a menos de 1 grado, cumpliendo o incluso superando los estándares generales de calidad del agua.
Normalmente, la coloración del agua del grifo se debe principalmente a niveles excesivos de metales como el hierro y el manganeso. Cuando estos metales están presentes en forma libre, los métodos de tratamiento convencionales pueden eliminarlos eficazmente. Sin embargo, cuando el agua cruda contiene sustancias húmicas, a veces se pueden formar sales de cromo, lo que hace que los métodos de tratamiento convencionales sean inadecuados. Por lo tanto, la introducción del tratamiento con ozono es crucial para abordar este problema.
A continuación, exploremos el mecanismo de decoloración del ozono. Con el rápido desarrollo de la biología molecular, la microecología ha ampliado la perspectiva ecológica al nivel molecular.
De hecho, tanto las proteínas como las moléculas de ácidos nucleicos son materia orgánica, compuesta de elementos como carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y fósforo o azufre (C, N, O, N, P o S). Además, las cápsides virales están compuestas por numerosas subunidades proteicas, o cápsides. Estas cápsides están unidas mediante enlaces no covalentes, formando una estructura simétrica y enrollada. Las proteínas están compuestas por múltiples cadenas, mientras que los ácidos nucleicos están compuestos por cadenas interconectadas de nucleótidos.
