Tratamiento de aguas residuales de fibras químicas mediante sedimentación coagulativa y proceso de foso de oxidación integrado

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1 Calidad y cantidad de las aguas residuales. Proyecto EasyWaterNet: Se trata de una empresa extranjera dedicada a la producción de telas de poliéster imitación seda. Las aguas residuales generadas por esta empresa son las siguientes: aguas residuales textiles, aguas residuales resultantes de la reducción de álcalis, aguas residuales provenientes del proceso de refinado, aguas residuales derivadas del teñido y acabado de las telas, y aguas residuales de otro tipo. Además, hay aguas residuales domésticas provenientes de los dormitorios, comedores, baños, edificios administrativos, entre otros. Las características de calidad y cantidad de cada tipo de agua residual se muestran en la Tabla 1. **Tabla 1: Cantidad y calidad de las aguas residuales**
| Nombre de las aguas residuales | CODcr (mg/L) | pH | Cantidad de agua (m³/d) |
|------------------------------|--------------|----|------------------------|
| Aguas residuales de refinación | 10,000–40,000 | >14 | 100 |
| Aguas residuales de teñido y acabado | 1,000–1,600 | 9–11 | 144 |
| Aguas residuales textiles | 700–1,300 | 5–6 | 853 |
| Agua para usos diversos | 600–1,000 | 6–9 | 308 |
| Aguas residuales domésticas | 300–400 | 6–8 | 105 |

**2. Procesos de tratamiento de aguas residuales**
El porcentaje de CODCr en las aguas residuales resultantes del proceso de reducción alcalina es muy alto en relación con el volumen total de aguas residuales generadas. Desde el punto de vista del diseño, parece razonable separar estas aguas y someterlas a un tratamiento previo mediante adición de ácido y filtración. Sin embargo, este proceso presenta desventajas como la necesidad de utilizar grandes cantidades de ácido, la complejidad en su operación y los altos costos de funcionamiento. Debido a su escaso volumen de agua, se considera mezclarla con el resto de las aguas residuales para tratarlas juntas. El uso combinado de métodos físico-químicos y bioquímicos es un proceso típico para tratar las aguas residuales provenientes de la industria textil [1]. La sedimentación por coagulación tiene la capacidad de decolorar y eliminar los sólidos en suspensión. Además, el coagulante utilizado también puede ayudar a regular el pH. El método bioquímico tiene una gran capacidad para eliminar los compuestos orgánicos solubles. En este proyecto, dado que los principales contaminantes presentes en las aguas residuales son el tereftalato, que es poco soluble a un pH de 6 a 9, y diversos colorantes dispersos, las aguas residuales se someten primero a un proceso de coagulación y sedimentación. Esto permite eliminar eficazmente los contaminantes orgánicos y el color, además de regular el valor del pH. De esta manera, se mejoran las propiedades bioquímicas de las aguas residuales, creando así condiciones favorables para los procesos de tratamiento biológico posteriores. El método bioquímico utiliza el proceso de canal de oxidación, y es adecuado para las características del agua residual proveniente de la industria textil, así como para los altos requisitos en cuanto a la calidad del agua tratada. ? El proceso de tratamiento de aguas residuales se muestra en detalle en la Figura 1. 3 Estructuras principales y parámetros de diseño 3.1 Tanque de acumulación 　　El tamaño del tanque de acumulación es de 5,6 m × 2,5 m; el tiempo de retención HRT es de 20 minutos. En el fondo del tanque hay dos bombas sumergibles FLYGT para la extracción de aguas residuales. La bomba sumergible está equipada con un dispositivo de control automático del nivel de líquido, lo que permite protegerla y adaptarse a los cambios en el caudal de agua de entrada. 3.2 Tanque de homogeneización El tamaño del tanque de homogeneización es de 14,7 m × 5,2 m; la profundidad útil del agua es de 4,1 m. El tiempo necesario para lograr la homogeneización es de 2,5 horas. Sobre la superficie del agua hay dos agitadores tipo barco flotante que sirven para mezclar el agua. Dado que el canal de oxidación tiene una gran resistencia a las cargas de impacto, el HRT en la cámara de homogeneización es más corto. 3.3 Tanque de neutralización: El tamaño del tanque de neutralización es de 2,5 m × 2,1 m. La profundidad efectiva del agua es de 2,5 m, y el tiempo de reacción es de 6 minutos. En la piscina de neutralización se añade sulfato férrico polimerizado y una pequeña cantidad de ácido sulfúrico concentrado, con el fin de regular el valor de pH y acelerar la reacción de coagulación. El tanque de neutralización está equipado con un agitador mecánico, además de un sistema para la adición de coagulantes y un sistema de control automático y manual del pH mediante ácido. Controlar el valor de pH entre 7 y 9. También existen tanques para almacenar ácido y tanques para almacenar coagulantes; ambos están revestidos con placas de UPVC para protegerlos de la corrosión. Sus capacidades volumétricas son de 2,5 m³ y 8 m³, respectivamente. 3.4 Tanque de sedimentación por coagulación El tanque de reacción por coagulación utiliza un diseño de cámara con orificios en espiral; está dividido en seis cámaras de forma cuadrada, con orificios en la parte superior e inferior. Se trata de dos series separadas. El tiempo total de reacción es de 20 minutos. 　　Cada serie de tanques de reacción cuenta con un tanque de sedimentación asociado; se trata de un tanque de sedimentación de tipo horizontal con múltiples compartimentos. El tiempo de retención es de 2,5 horas, la carga superficial es de 1,4 m³/(m²·h), y las dimensiones del tanque son de 14,7 m × 3,2 m. Los lodos de los tanques de reacción y de sedimentación se envían a un lugar de secado para su tratamiento. 3.5 Canales de oxidación integrados de primer y segundo nivel El canal de oxidación integrado es la parte más importante de este proceso, y también su característica principal. El sistema de canal de oxidación integrado combina en una sola unidad las funciones de aireación, separación de lodos y retorno de lodos, por lo que no es necesario construir un tanque de sedimentación separado. Sus principales características son: ① Proceso simple, retorno automático de los lodos, poca cantidad de equipos necesarios ； ②Resistente a cargas de impacto, funcionamiento estable y fiable, mantenimiento sencillo ； ③El lodo puede estabilizarse, y la cantidad de lodo residual es muy pequeña ； ④Bajos costos de infraestructura y operación ； ⑤El rendimiento en la separación sólido-líquido es superior al de los tanques de sedimentación convencionales. En esta obra, el sistema de estanque de oxidación integrado que se utiliza es el sistema Carrousel, desarrollado por la empresa estadounidense EIMCO. Este sistema incluye también un separador de sólidos y líquidos de tipo modular. En la parte inferior del separador hay una serie de vigas en forma de triángulos isósceles dispuestas de manera uniforme; esto permite una distribución uniforme de la mezcla y una rápida devolución del lodo sedimentado. En los tanques de oxidación integrados de primer y segundo nivel, los tiempos HRT son respectivamente de 15,5 h y 14,7 h. El tiempo SRT es mayor a 30 días en ambos casos. La carga de lodo orgánico es de 0,15 kgBOD/(kgMLSS·d) en el primer nivel y de 0,05 kgBOD/(kgMLSS·d) en el segundo nivel. La profundidad de los tanques es de 3,6 m y 3,4 m respectivamente. La anchura de los tanques es de 6,0 m en ambos casos. La longitud de las secciones rectas de los tanques es de 43 m. El radio de las curvas semicirculares en los extremos de los tanques es de 6,0 m. En la parte del separador sólido-líquido, los tiempos de retención HRT son de 1,9 h y 1,7 h respectivamente. La carga superficial es de 1,4 m³/(m²·h) en ambos casos. Las dimensiones son las siguientes: longitud de 15 m, ancho de 6 m, y profundidad de 2,6 m y 2,4 m respectivamente. En la salida del separador de sólidos y líquidos del estanque de oxidación integrado de primer nivel, se utilizan cuatro orificios de 300 mm × 200 mm, distribuidos a una distancia de 3 m uno del otro a lo largo del borde del estanque. El agua que sale de estos orificios fluye directamente hacia el estanque de oxidación integrado de segundo nivel. En este último, la salida del agua del separador de sólidos y líquidos se realiza a través de cuatro canales de recolección, también separados entre sí por 3 m. La caudalidad de agua en estos canales es de 0,8 L/(m·s). El equipo de aireación es un tipo de aerador superficial de baja velocidad, del tipo “paraguas invertido”, fabricado por la empresa estadounidense EIMCO. Se instala uno de estos aeradores en cada nivel, en uno de los extremos del canal. La potencia del motor es de 73,5 kW, mientras que la capacidad de oxigenación es de 2,1 kgO2/(kW·h). 　　Los lodos residuales se extraen del canal de oxidación; en cada nivel de este canal hay una bomba sumergible que se encarga de extraer los lodos y enviarlos al lugar donde se realizan procesos de secado. Durante el funcionamiento real, dado que el canal de oxidación se encuentra en la fase de aireación diferida, su lodo ya está casi estabilizado; la cantidad de lodo residual es muy pequeña, por lo que, en general, solo es necesario eliminarlo una vez cada año. 3.6 Zona de secado 　　La zona de secado consta de 10 espacios, que se utilizan por turnos. Cada espacio tiene unas dimensiones de 10 m × 5 m. En dichos espacios se utiliza un material filtrante compuesto de arena y grava. Los lodos secos se transportan para su eliminación, mientras que el agua de lixiviado vuelve al tanque de recolección. 3.7 Sala de control y laboratorio 　　El tamaño de la sala de control es de 3,3 m × 3,3 m. El laboratorio de la estación de aguas residuales está integrado con el laboratorio utilizado para la producción. 4 Resultados de funcionamiento reales La Tabla 2 muestra algunos datos de los resultados de las pruebas de funcionamiento durante la fase de puesta a punto y al finalizar las pruebas de aceptación. El caudal de agua tratada suele estar entre 2000 y 2500 m3/día. **Tabla 2: Calidad del agua de entrada y salida del sistema de tratamiento de aguas residuales**
Fecha de muestreo | CODcr (mg/L) | Colorimetría (veces) | pH
26 de agosto de 1997 | 1389 | 809 | 4.23 | 012591.71 | 1.37 | 7.6
27 de agosto de 1997 | 2362 | 919 | 6.13 | 762094.71 | 2.57 | 7.3
28 de agosto de 1997 | 1203 | 979 | 1.92 | 861594.81 | 1.67 | 7.7
17 de septiembre de 1998 | 2068 | 689 | 6.74 | 831596.91 | 2.57 | 7.5
18 de septiembre de 1998 | 1939 | 849 | 5.74 | 031596.31 | 1.87 | 7.6
19 de septiembre de 1998 | 2169 | 789 | 6.43 | 701296.81 | 2.07 | 7.3

Como se puede observar en la Tabla 2, la concentración de CODCr en el agua de entrada varía mucho, pero la calidad del agua de salida sigue estando dentro de los límites permitidos. El proceso de tratamiento superó con éxito las pruebas de verificación realizadas por los organismos locales encargados de la protección del medio ambiente el 17 de septiembre de 1998. Todos los indicadores relacionados con las aguas residuales cumplieron con los estándares establecidos en las “Normas integrales para la emisión de aguas residuales” (GB8978—88), es decir, con los estándares de calidad de primera categoría. 5 Principales indicadores técnicos y económicos La comparación de los principales indicadores técnicos y económicos de este proceso de tratamiento con los de las plantas nacionales que se dedican al tratamiento de aguas residuales se muestra en la Tabla 3. **Tabla 3: Comparación de los principales indicadores técnicos y económicos**
Proyecto de tratamiento de aguas residuales de la fábrica textil Qunhe en Tongxiang, Jiaxing; Proyecto de tratamiento de aguas residuales de la fábrica textil e impresora Xinchang en Shantou.

| Parámetro | Valor |
|-----------|-------|
| Cantidad de agua tratada (t/d) | 3000, 2000, 800 |
| Inversión en el proyecto (yuan/t) | 432.6, 313.4, 440 |
| Inversión relacionada con el consumo de agua (yuan/t) | 1442, 1567, 5500 |
| Costo de electricidad (yuan/t) | 0.53, 0.62, 0.44 |
| Costo de productos químicos (yuan/t) | 0.51, 0.92, 0.9 |
| Área ocupada (m²/t) | 0.85, 0.61 |

Los requisitos para las aguas tratadas son los estándares GB8978-SS de nivel uno. Como se puede ver en la Tabla 3, la inversión por tonelada de agua tratada y los costos operativos (electricidad, productos químicos) son bastante bajos en este proceso de tratamiento. Transmitido desde Yi Jing Shui Wang