Aire comprimido en el tratamiento de aguas residuales

Las plantas de tratamiento de aguas residuales suministran agua limpia a millones de personas en todo el mundo. Por ello, las plantas de tratamiento de aguas residuales requieren equipos de última generación para alimentar su funcionamiento diario, incluyendo numerosas herramientas que permiten a estas plantas purificar el agua de forma constante y garantizar que las comunidades puedan disfrutar de la mayor calidad posible.

¿Sabías que el aire comprimido suele desempeñar un papel clave en el tratamiento de aguas residuales? Con aire comprimido eficiente que suministra equipos de tratamiento de aguas residuales, los operadores pueden estar mejor equipados para gestionar diversos procesos de tratamiento de aguas residuales de forma fiable y sencilla.

Aquí tienes un análisis más detallado del tratamiento de aguas residuales, junto con el valor de los compresores de aire para las plantas de tratamiento de aguas residuales.

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La importancia de las aguas residuales

El Informe Mundial sobre el Desarrollo del Agua (WWDR) de ONU-Agua de 2014 indicó que más del 80% del agua utilizada en todo el mundo no se recoge ni se trata, lo que convierte esta agua en una amenaza para la salud humana y medioambiental. Pero con el apoyo de las plantas de tratamiento de aguas residuales, la gente de todo el mundo podría disfrutar de los beneficios del agua limpia durante años.

Las aguas residuales incluyen energía potencial, energía térmica y energía químicamente unida, según UN-Water. Como resultado, ofrece un valor inmenso si se aprovecha correctamente, algo que ha resultado ser un gran desafío para muchas plantas de tratamiento de aguas residuales en todo el mundo.

También hay muchas razones para purificar las aguas residuales, entre ellas:

• Preocupaciones de salud — No limpiar adecuadamente el agua puede provocar problemas de salud debido a bacterias peligrosas contenidas en el agua.
• Mantenimiento de hábitats pesqueros y de vida silvestre — Los peces y otras especies dependen del agua limpia. Sin ella, estas especies no podrían sobrevivir en sus hábitats naturales.
• Zonas recreativas — Playas, lagos y otros cuerpos de agua pueden convertirse en zonas inseguras si el agua no se trata adecuadamente.

El tratamiento de aguas residuales permite a las personas eliminar sólidos en suspensión del agua antes de que el agua restante se convierta en efluente, es decir, que el agua pueda devolverse al medio ambiente. Por ello, las plantas de tratamiento de aguas residuales —y los compresores de aire que alimentan los equipos de tratamiento de aguas residuales— se han vuelto sumamente valiosos en las comunidades globales.

¿Qué es el tratamiento de aguas residuales?

El tratamiento de aguas residuales es fundamental. Sin los procesos adecuados de tratamiento de aguas residuales, las poblaciones pueden tener dificultades para encontrar agua limpia para beber, limpiar y otras tareas cotidianas.

El aire comprimido en el tratamiento de aguas residuales ayuda a impulsar procesos de tratamiento que eliminan o reducen un número de partículas dañinas, incluyendo:

1. Sólidos en suspensión — Estas partículas suelen obstruir ríos o canales.
2. Orgánicos Biodegradables (DBO) — Los microorganismos suelen depender de la DBO como “alimento”. Utilizan una combinación de DBO y oxígeno para sobrevivir y multiplicarse.
3. Bacterias patógenas — Estos organismos causantes de enfermedades pueden ser problemáticos en zonas donde se utiliza agua para beber.
4. Nutrientes — Nitratos, fosfatos y otros nutrientes pueden causar altas concentraciones de algas.

Además, existen tres tipos de tratamiento de aguas residuales:

1. Primaria — También llamada tratamiento “mecánico”, el tratamiento primario consiste en la eliminación de sólidos gruesos, suspendidos y flotantes de aguas residuales brutas. Como parte del tratamiento primario, se utiliza cribado para capturar objetos sólidos y sedimentos. Mientras tanto, también pueden emplearse productos químicos para acelerar el proceso de sedimentación.

El tratamiento primario suele ofrecer resultados significativos, y el Grupo del Banco Mundial (GBM) señala que el tratamiento primario puede minimizar la DBO de las aguas residuales entrantes entre un 20% y un 30% y el sólido total suspendido aproximadamente entre un 50% y un 60%.

2. Secundario — El tratamiento secundario, también conocido como “biológico”, elimina cualquier materia orgánica disuelta tras el tratamiento primario. Aprovecha microbios que ingieren materia orgánica como alimento y la transforman en dióxido de carbono, agua y energía. Luego, el tratamiento secundario es seguido por un proceso de “sedimentación secundaria” que implica la eliminación de sólidos adicionales en suspensión.

En la mayoría de los casos, aproximadamente el 85% de los sólidos en suspensión y la DBO pueden eliminarse durante el tratamiento secundario, según el WBG.

3. Terciario — El paso final, el tratamiento terciario, está diseñado para eliminar casi todas las impurezas de las aguas residuales y producir una calidad cercana al agua potable. El tratamiento terciario puede ser costoso y requiere un equipo altamente cualificado de operadores de plantas, una fuente de energía constante y diversos productos químicos y equipos para garantizar su correcta realización.

Ahora, echemos un vistazo más detallado a los tipos de tratamiento de aguas residuales mencionados.

Tratamiento primario

El tratamiento primario comienza en el momento en que las aguas residuales entran en una planta de tratamiento de aguas residuales. En este punto, las aguas residuales pasarán por una malla que elimina escombros, palos y otros objetos grandes que podrían obstruir o dañar el equipo de la planta. Luego, las aguas residuales pasarán a una cámara de arena que elimina arena, piedras y otras partículas pequeñas. Esta cámara desempeña un papel fundamental en comunidades donde la arena, la grava y otros materiales granulosos pueden llegar a las alcantarillas con aguas pluviales, y garantiza que dichos materiales puedan ser retirados correctamente en cualquier momento.

Tras el proceso de cribado, las aguas residuales seguirán incluyendo materia orgánica e inorgánica, junto con diversos sólidos en suspensión. Sin embargo, todos estos materiales pueden eliminarse gracias a un tanque de sedimentación.

Un tanque de sedimentación asegura que los sólidos en suspensión se hundan al fondo y formen una masa, comúnmente conocida como biosólidos primarios o lodos. Estos materiales se extraen del tanque mediante bombeo. Además, los materiales pueden tratarse con fertilizante, trasladarse a un vertedero o incinerarse para su correcta eliminación.

El tratamiento primario ofrece un valor considerable porque constituye el primer paso del ciclo de tratamiento. En comparación, no es el único paso en este proceso, y los tratamientos secundarios y terciarios desempeñan un papel crucial en la producción de agua de alta calidad en comunidades a nivel global.

Tratamiento secundario

La Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. (EPA) afirma que aproximadamente el 85% de la materia orgánica se elimina durante el tratamiento secundario. En este punto, se utiliza un filtro de goteo, es decir, un conjunto de piedras que se extiende entre tres y seis pies de profundidad, para absorber materia orgánica. Este filtro aprovecha bacterias que se acumulan y multiplican en la piedra, recogiendo materia orgánica rápidamente. Después de que el filtro goteo recupere materia orgánica, el agua más limpia pasará por una serie de tuberías para un tratamiento adicional.

Las aguas residuales parcialmente tratadas se trasladan luego a un tanque de sedimentación para eliminar el exceso de bacterias. También se utilizará un proceso de lodo activado para eliminar las bacterias llevándolas a un contacto cercano con el aire y los lodos.

Después de que las aguas residuales salen del tanque de sedimentación, se empujan hacia un tanque de aireación. Aquí, las aguas residuales se mezclan con aire y lodo y permanecerán en su lugar al menos unas horas. Las bacterias descomponen la materia orgánica que es inofensiva.

A continuación, las aguas residuales se trasladarán a otro tanque de sedimentación donde las bacterias serán eliminadas por completo. El tratamiento secundario suele concluir con la desinfección del efluente de este tanque con cloro antes de su descarga.

La EPA señala que la cloración suele destruir más del 99% de las bacterias dañinas y, en muchos municipios, se fabrica una solución de cloro in situ para evitar transportar y almacenar grandes cantidades de cloro en un momento dado, protegiendo aún más a las personas.

Terciario

El tratamiento terciario representa la etapa final del ciclo de tratamiento del agua. Consiste en la eliminación de compuestos inorgánicos como el nitrógeno y el fósforo, junto con bacterias, parásitos y virus.

Como parte del tratamiento terciario, las aguas residuales se trasladarán de un reactor biológico a una estación de bombeo. Estas aguas residuales se trasladan a un mezclador flash que puede usarse para eliminar partículas dañinas y cualquier sólido restante.

Después de que las aguas residuales se purifican en el mezclador flash, estas se alimentan a través de filtros de arena. Las partículas diminutas se agrupan y quedan atrapadas por la arena, mientras que el agua clara se traslada a un tanque de contacto con cloro. Los filtros de arena se lavan a reflujo diario para eliminar partículas diminutas, y el agua de reflujo pasa por cada etapa del ciclo de tratamiento de aguas residuales, comenzando por el tratamiento primario.

Por último, un tanque de contacto con cloro ayuda a purificar las aguas residuales tratadas terciariamente. El cloro se utiliza para eliminar microorganismos como bacterias, parásitos y virus. Luego, el agua clorada se traslada al tanque de descarga y cualquier cloro restante se elimina incorporando bisulfito sódico antes de que el agua se descargue.

¿Cómo llegan las aguas residuales a una planta de tratamiento de aguas residuales?

Las aguas residuales pasan por tres conjuntos de tuberías. Primero, el agua llegará desde las tuberías de una casa o negocio hacia las alcantarillas locales que gestionan los departamentos de alcantarillado municipales y municipales. Las aguas residuales luego llegan a alcantarillas interceptoras que suelen tener entre ocho pulgadas y once pies de diámetro. Por último, las aguas residuales llegarán a una planta de tratamiento de aguas residuales.

Además, las aguas residuales proceden de múltiples fuentes, incluidas cocinas y baños en edificios residenciales y comerciales. Miles de propietarios y empresarios pueden contribuir a las aguas residuales que se suministran a una planta de tratamiento de aguas residuales. Además, el tiempo lluvioso, el escorrentía en las calles e incluso las grietas suelen permitir que el agua subterránea entre en el sistema de alcantarillado.

Una planta de tratamiento de aguas residuales limpiará la parte líquida de las aguas residuales e intentará eliminar metales tóxicos, nutrientes en exceso y patógenos de las aguas residuales. Tras la finalización exitosa del ciclo de tratamiento de aguas residuales, el líquido resultante se vertirá en bahías, ríos, lagos y arroyos como efluente. Por el contrario, los sólidos y semisólidos sobrantes que se extraen de las aguas residuales constituyen los biosólidos.

Procesos comunes de tratamiento de aguas residuales

Se utilizan muchos procesos de tratamiento de aguas residuales día tras día, y algunos de los procesos de tratamiento más comunes incluyen:

1. Proceso de lodos activados

Este proceso implica la separación de sólidos en suspensión de aguas residuales mediante sedimentación. Se utiliza comúnmente en plantas de tratamiento de aguas residuales de tamaño medio y grande y comienza cuando el efluente entra en el tanque o carril de aireación.

A continuación, se añade aire de baja presión mediante una rejilla de difusores, y el agua comienza a pasar por el proceso a lo largo de varias horas. Durante este tiempo, la retención de lodos puede variar. En temperaturas frías, estas tasas pueden durar hasta varias semanas.

2. Aireación en lagunas

Al igual que el proceso de lodos activados, la aireación en lagunas se realiza en muchas plantas de tratamiento de aguas residuales de tamaño grande y mediano. La aireación en lagunas implica varias lagunas poco profundas que actúan como cuencas de aireación y tanques de almacenamiento. Estas lagunas cuentan con aireadores superficiales y sistemas de difusores.

3. Biorreactor de membrana (MBR)

El proceso MBR es una variación del proceso de lodos activados y utiliza filtración adicional para entregar un efluente de mayor calidad. Requiere un filtro de membrana ultrafina con bombas instaladas para crear un vacío que arrastre el efluente a través de la membrana, y agujeros ultrafinos en la membrana mantienen a los microbios en la base de aireación.

Sin embargo, es importante señalar que la membrana puede obstruirse en ocasiones, lo que significa que debe limpiarse para obtener resultados óptimos.

4. Reactor de Biofilm de Lecho Móvil (MBBR)

Diseñado para la escalabilidad, el proceso MBBR representa una excelente opción para plantas de tratamiento de aguas residuales de todos los tamaños. Requiere un reactor lleno de miles de biofilms que protejan las bacterias y que se utilicen para minimizar los contaminantes en las aguas residuales. Además, una rejilla difusora administra el aire que mueve los portadores de biofilm a través de la base para proporcionar una aireación suficiente para el crecimiento de biofilm.

5. Reactor por lotes de secuenciación (SBR)

La SBR es un proceso compacto que se utiliza frecuentemente en plantas de tratamiento de aguas residuales pequeñas y medianas. Este proceso implica el uso de dos tanques que alternan entre múltiples etapas de tratamiento. Para comenzar el proceso, se llenará un tanque. Después de esto, las aguas residuales se desplazarán al segundo tanque y el proceso se reiniciará. Por ello, la SBR garantiza que una planta de tratamiento de aguas residuales esté equipada para soportar cargas mayores.

6. Digestión anaeróbia

Con la digestión anaeróbia, una planta de tratamiento de aguas residuales podrá tratar los lodos que se forman durante el proceso de tratamiento de aguas residuales. La digestión anaeróbica implica una serie de microorganismos que transforman los residuos sólidos en dióxido de carbono, metano y otros gases. Luego, el biogás se extrae de un reactor y se trata antes de inyectarlo en un generador o quemarlo para minimizar las emisiones de gases de efecto invernadero.

Por supuesto, sin un compresor de aire, algunos de estos procesos de tratamiento de agua pueden ser imposibles de realizar.

¿Cómo apoya el aire comprimido el tratamiento de aguas residuales?

Existen muchas aplicaciones para los compresores de aire en el tratamiento de aguas residuales, incluyendo:

1. Retrolavado Filtración de la Arena

El aire comprimido puede utilizarse para expandir un lecho filtrante y romper material compactado con facilidad. Además, se puede bombear agua limpia de retrolavado, mientras que el material suelto queda suspendido y las partículas suspendidas se empujan a través del filtro y se llevan.

2. Desalinización

La desalinización se refiere al proceso de eliminación de sales disueltas del agua y permite a una planta de tratamiento de aguas residuales producir agua dulce a partir de agua de mar o agua salobre de forma rápida y eficiente. Un compresor de aire puede ayudar con la desalinización, asegurando que una planta de tratamiento de aguas residuales elimine la sal y produzca agua potable para uso doméstico o municipal.

3. Eliminación de aguas residuales

Los compresores de aire pueden usarse para alimentar sistemas de vacío central que impulsan la eliminación de aguas residuales. De este modo, las aguas residuales pueden recogerse, drenarse y eliminarse al mismo tiempo.

4. Limpieza y mantenimiento de tanques de digestión

Los tanques de digestión cumplen funciones cruciales en las plantas de tratamiento de aguas residuales, ya que se activan mediante aire comprimido que mezcla lodos con oxígeno para aumentar el rendimiento de gas y el tiempo de retención. Además, el aire comprimido caliente suele ofrecer los resultados deseados.

5. Bombeo de líquidos en suspensión

Desde abrasivos resistentes hasta líquidos viscosos que se encuentran en plantas de tratamiento de aguas residuales, el líquido de suspensión puede ser problemático. Afortunadamente, las bombas de líquido en suspensión pueden ser alimentadas por compresores de aire y aseguran que la suspensión permanezca en suspensión y viaje fácilmente de un tanque a otro.

6. Presión de succión

Los compresores de aire pueden utilizarse para proporcionar la presión de succión necesaria para la eliminación eficaz de aguas residuales y la limpieza de las redes de alcantarillado. Con compresores de aire, los contaminantes de aguas residuales pueden eliminarse y limpiarse periódicamente mediante bombas.

7. Purificación de aguas residuales

Los tanques de lodos activados se están volviendo más comunes en las plantas de tratamiento de aguas residuales porque están diseñados para ser rentables y eficientes en espacio. Mientras tanto, los compresores de aire suministran la presión necesaria para maximizar el rendimiento de oxígeno y purificar correctamente las aguas residuales.

Sin embargo, es evidente que un compresor de aire es necesario para una planta de tratamiento de aguas residuales, y encontrar el adecuado puede ser sumamente complicado para los nuevos operadores en plantas de tratamiento de aguas residuales.

Cómo elegir un compresor de aire

Para las plantas de tratamiento de aguas residuales, es esencial encontrar un compresor de aire que suministre:

• Fiabilidad — Un compresor de aire debe diseñarse para durar utilizando componentes de primera calidad, asegurando que el compresor pueda funcionar durante largos periodos de tiempo.

• Bajos costes del ciclo de vida — Una operación de planta de tratamiento de aguas residuales debe tener en cuenta el coste total de propiedad, incluyendo los costes de mantenimiento y reparación para mantener en funcionamiento cualquier compresor de aire. Elige un compresor de aire que ofrezca un ciclo de vida fácil de mantener.

• Eficiencia energética — Es probable que un compresor de aire se utilice diariamente en una planta de tratamiento de aguas residuales, y un compresor bien diseñado ofrecerá eficiencias operativas que ahorran energía, reduciendo los costes totales de operación manteniendo el rendimiento.

• Fácil de instalar — Un compresor de aire debe ser sencillo de instalar y estar listo para desplegarse cuando esté en servicio, y deben considerarse pequeñas huellas y maniobrabilidad.

• Funcionamiento de bajo ruido — Con el compresor de aire adecuado, los trabajadores pueden estar tranquilos de que no están expuestos a niveles de sonido peligrosos. Selecta un modelo que no sea una distracción.

Por suerte, existe una amplia gama de compresores de aire para asegurar que el aire comprimido pueda usarse para mantener sólidos en suspensión y suministrar oxígeno a las bacterias procesadoras durante todo el ciclo de tratamiento de aguas residuales.

Algunos de los compresores de aire más comunes para el tratamiento de aguas residuales incluyen:

1. Alternativo — Un compresor de aire alternativo cuenta con un compresor de desplazamiento positivo que aprovecha un pistón y un cilindro accionados por cigüeñal. Normalmente, un compresor de pistón alternativo de una sola etapa mueve aire hacia el cilindro, donde se comprime en una carrera de un solo pistón de aproximadamente 120 PSI.

Luego, el aire se empuja a un tanque de almacenamiento. También existe una opción de compresor de dos etapas, que utiliza un paso extra para comprimir el aire utilizando un segundo pistón, más pequeño, a una presión de hasta 175 PSI.

2. Tornillo rotatorio — Con un compresor de aire de tornillo rotatorio, existe un sistema de compresión de desplazamiento positivo que utiliza dos tornillos helicoidales idénticos. Un compresor de tornillo rotatorio inundado de aceite emplea un lubricante que cubre la distancia entre los rotores para proporcionar un sello hidráulico hermético. Luego, el compresor transfiere energía mecánica entre los dos rotores, el aire gira a través de las roscas mientras giran los tornillos y los tornillos de engranaje empujan el aire a través del compresor para obtener resultados consistentes.

3. Sin aceite — Si una planta de tratamiento de aguas residuales requiere aire 100% libre de aceite, considera un compresor libre de aceite. Este tipo de compresor previene la contaminación incluso en cantidades mínimas, ayudando a una planta de tratamiento de aguas residuales a minimizar los tiempos de inactividad en la producción y los riesgos de contaminación. También se diseña un compresor libre de aceite para lograr la máxima eficiencia y calidad del aire.

Para evaluar correctamente todas las opciones de compresores de aire en una planta de tratamiento de aguas residuales, es necesario considerar la cantidad de presión que cada tipo de compresor puede proporcionar.

También debe considerarse la eficiencia general del equipo, especialmente cuando es importante reducir el consumo eléctrico.

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Seamos sinceros: encontrar el compresor de aire adecuado para una planta de tratamiento de aguas residuales o de aguas residuales puede ser complicado, especialmente si buscas comprar equipo de aire comprimido por primera vez. Pero con Quincy Compressor, puedes elegir entre varias opciones adecuadas.

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