Procesos comunes para el pretratamiento de ablandamiento de aguas residuales con alto contenido de sal 1
Las aguas residuales con alto contenido de sal suelen contener altas concentraciones de iones de calcio, magnesio y silicio, así como de metales pesados, y requieren un pretratamiento de ablandamiento para reducir su dureza y cumplir con los requisitos de los procesos posteriores de concentración por membrana o cristalización por evaporación. Las principales tecnologías de ablandamiento actuales incluyen la precipitación química, la separación por membrana y el intercambio iónico.
1. Proceso de ablandamiento combinado de cal y carbonato de sodio
En la reacción primaria, se añade cal (Ca(OH)₂) para ajustar el pH de las aguas residuales a un valor superior a 10, lo que favorece la formación de precipitados de Mg(OH)₂ por acción de los iones magnesio. Al mismo tiempo, se generan compuestos hidroxilados con iones de metales pesados (como Fe²⁺ y Mn²⁺), y los iones fluoruro se combinan con el calcio para formar precipitados de CaF₂. Los datos experimentales muestran que la tasa de eliminación de Mg²⁺ en la reacción primaria puede alcanzar más del 95%, y la de fluoruro supera el 80%.
En la reacción secundaria, se añade carbonato de sodio (Na₂CO₃) para eliminar aún más los iones de calcio mediante reacción química. El tratamiento secundario puede reducir la concentración de Ca²⁺ a menos de 50 mg/L, y el contenido de silicio se reduce significativamente debido a la adsorción de flóculos de Mg(OH)₂.
Limitaciones: La adición de cal introduce una gran cantidad de Ca²⁺, lo que requiere un aumento en la cantidad de carbonato de sodio (aproximadamente 1,5 veces la proporción estequiométrica), y el costo del reactivo es alto; la producción de lodos es grande y se requiere equipo para la deshidratación de lodos; el valor de pH debe ajustarse con frecuencia cuando la calidad del agua fluctúa, y el control automático es difícil.
2. Proceso de ablandamiento combinado de álcali líquido y carbonato de sodio
El NaOH se utiliza en lugar de cal como reactivo principal para evitar la introducción de iones de calcio adicionales. En un proyecto, la concentración inicial de Ca²⁺ en las aguas residuales de desulfuración era de 1200 mg/L. Tras ajustar el pH a 11 con NaOH, la tasa de eliminación de Mg²⁺ alcanzó el 98 %; después de la adición secundaria de Na₂CO₃, la concentración de Ca²⁺ descendió por debajo de 80 mg/L y el consumo de carbonato de sodio se redujo en un 30 % en comparación con el método de cal.
Este método reduce la cantidad de lodo entre un 20 % y un 40 %; el proceso se simplifica y es adecuado para aguas residuales con una baja relación calcio-magnesio (Ca/Mg).
Limitaciones: El coste del NaOH es superior al de la cal (aproximadamente 3 veces), y es necesario sopesar los beneficios económicos; los silicatos pueden precipitar en condiciones de pH elevado, y es necesario añadir dispersantes para inhibir la formación de incrustaciones.