{"id":2424,"date":"2024-11-11T03:50:03","date_gmt":"2024-11-11T03:50:03","guid":{"rendered":"https:\/\/www.winsonda.com\/?p=2424"},"modified":"2024-11-11T03:50:03","modified_gmt":"2024-11-11T03:50:03","slug":"learn-about-high-salinity-wastewater-treatment-and-solutions","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.winsonda.com\/es\/learn-about-high-salinity-wastewater-treatment-and-solutions\/","title":{"rendered":"Aprenda sobre el tratamiento y las soluciones de aguas residuales de alta salinidad"},"content":{"rendered":"

Aguas residuales de alta salinidad<\/a><\/strong> es un desaf\u00edo ambiental importante, en particular en entornos industriales donde se producen con frecuencia agua de mar o subproductos ricos en sal. Comprender la producci\u00f3n, los efectos y el tratamiento de las aguas residuales de alta salinidad es esencial para implementar soluciones efectivas que cumplan con los est\u00e1ndares regulatorios y garanticen la protecci\u00f3n ambiental. Esta gu\u00eda describe las principales fuentes de aguas residuales de alta salinidad, los efectos inhibidores de las sales inorg\u00e1nicas sobre los microorganismos y las \u00faltimas estrategias de tratamiento biol\u00f3gico utilizadas para gestionar las aguas residuales salinas.<\/p>\n

1. Formas de producir aguas residuales de alta salinidad<\/h2>\n

1.1 Aguas residuales vertidas por sustituci\u00f3n de agua de mar<\/p>\n

La llamada sustituci\u00f3n de agua de mar consiste en sustituir directamente los recursos de agua dulce utilizados en determinadas ocasiones por agua de mar sin desalinizar.<\/p>\n

En la industria, el agua de mar se puede utilizar ampliamente como agua de refrigeraci\u00f3n de calderas y se aplica a la energ\u00eda t\u00e9rmica, la energ\u00eda nuclear, la petroqu\u00edmica, la metalurgia, las acer\u00edas y otras industrias. El consumo anual de agua de mar para refrigeraci\u00f3n en los pa\u00edses desarrollados ha superado los 100 mil millones de m3. En la actualidad, la utilizaci\u00f3n anual de agua de mar en mi pa\u00eds es de m\u00e1s de 6 mil millones de m3. La planta de energ\u00eda de Qingdao comenz\u00f3 a utilizar agua de mar como agua de refrigeraci\u00f3n industrial en 1936, y tiene una historia de m\u00e1s de 60 a\u00f1os. En la actualidad, 12 empresas costeras en las industrias de energ\u00eda, qu\u00edmica, textil y otras de Qingdao utilizan 837 millones de m3 de agua de mar al a\u00f1o. Tianjin utiliza 1.800 millones de m3 de agua de mar al a\u00f1o. Adem\u00e1s, m\u00e1s de 70 empresas costeras de energ\u00eda t\u00e9rmica, energ\u00eda nuclear, qu\u00edmica, petroqu\u00edmica y otras, como la planta de energ\u00eda t\u00e9rmica de Qinhuangdao, la planta de energ\u00eda t\u00e9rmica de Huangdao y la planta petroqu\u00edmica general de Shanghai, han utilizado directamente el agua de mar de diferentes maneras. Para industrias como la impresi\u00f3n y el te\u00f1ido, los materiales de construcci\u00f3n, el procesamiento de \u00e1lcalis, caucho y mariscos, el agua de mar tambi\u00e9n se puede utilizar como agua de producci\u00f3n industrial.<\/p>\n

Agua dom\u00e9stica urbana. En la vida urbana, el agua de mar puede sustituir al agua dulce como agua de descarga del inodoro. En la actualidad, la tasa de penetraci\u00f3n del agua de mar para la descarga del inodoro en Hong Kong es de m\u00e1s de 70%, y se prev\u00e9 que aumente a 100% en el futuro, lo que la convertir\u00e1 en la primera ciudad del mundo en utilizar agua de mar como agua de descarga del inodoro. En algunas unidades de ciudades como Dalian, Tianjin, Qingdao y Yantai, tambi\u00e9n se utilizan pr\u00e1cticas de uso de agua de mar para la descarga del inodoro, pero en menor escala.<\/p>\n

1.2 Aguas residuales de producci\u00f3n industrial<\/p>\n

Algunas industrias, como la de impresi\u00f3n y te\u00f1ido, la de fabricaci\u00f3n de papel, la de productos qu\u00edmicos y bienes de consumo, generan aguas residuales org\u00e1nicas con alto contenido de sal en su producci\u00f3n.<\/p>\n

1.3 Otras aguas residuales con alto contenido de sal<\/p>\n

Agua de lastre del buque<\/p>\n

Minimizaci\u00f3n de aguas residuales Aguas residuales generadas en la producci\u00f3n<\/p>\n

Aguas residuales dom\u00e9sticas generadas en grandes buques<\/p>\n

\"Equipos<\/p>\n

2. El principio de inhibici\u00f3n de las sales inorg\u00e1nicas sobre los microorganismos<\/h2>\n

2.1 Principio de inhibici\u00f3n<\/p>\n

El principal veneno en las aguas residuales saladas es el veneno inorg\u00e1nico, es decir, alta concentraci\u00f3n de sales inorg\u00e1nicas.<\/p>\n

El efecto de las sustancias t\u00f3xicas en el tratamiento biol\u00f3gico de aguas residuales est\u00e1 relacionado con el tipo y la concentraci\u00f3n del veneno. En general, a medida que aumenta la concentraci\u00f3n, se puede dividir en tres categor\u00edas: estimulaci\u00f3n, inhibici\u00f3n y toxicidad.<\/p>\n

El efecto t\u00f3xico de las sales inorg\u00e1nicas de alta concentraci\u00f3n en el tratamiento biol\u00f3gico de aguas residuales es principalmente destruir la membrana celular de los microorganismos y las enzimas de las bacterias a trav\u00e9s del aumento de la presi\u00f3n osm\u00f3tica ambiental, destruyendo as\u00ed las actividades fisiol\u00f3gicas de los microorganismos.<\/p>\n

\u2460 Los microorganismos crecen bien bajo presi\u00f3n isot\u00f3nica. Los microorganismos en soluciones de NaCl con una masa de 5~8,5 g\/L, y los gl\u00f3bulos rojos en soluciones de NaCl con una masa de 9 g\/L no cambian de forma ni de tama\u00f1o, y crecen bien; \u2461 Bajo baja presi\u00f3n osm\u00f3tica (\u03c1(NaCl)=0,1 g\/L), una gran cantidad de mol\u00e9culas de agua en la soluci\u00f3n penetran en los microorganismos, provocando que las c\u00e9lulas microbianas se hinchen y, en casos graves, se rompan, lo que lleva a la muerte de los microorganismos; \u2462 Bajo alta presi\u00f3n osm\u00f3tica (\u03c1(NaCl)=200 g\/L), una gran cantidad de mol\u00e9culas de agua en los microorganismos penetran en el cuerpo, provocando que las c\u00e9lulas sufran plasm\u00f3lisis.<\/p>\n

2.2 Tasa de supervivencia de microorganismos de agua dulce bajo diferentes salinidades<\/p>\n

Cuando diferentes microorganismos que viven en ambientes de agua dulce o estructuras de tratamiento de agua dulce se inoculan en ambientes de alta salinidad, solo algunos de ellos sobreviven. Se trata de una especie de selecci\u00f3n de salinidad para los microorganismos. La tasa de supervivencia de los microorganismos de agua dulce se define como 100%. Cuando la salinidad supera los 20 g\/L, su tasa de supervivencia es inferior a 40%. Por lo tanto, cuando la salinidad supera los 20 g\/:L, generalmente se cree que no se puede tratar con diferentes microorganismos de agua dulce.<\/p>\n

3. Clasificaci\u00f3n y utilizaci\u00f3n de microorganismos adaptados a la sal<\/h2>\n

Microorganismos hal\u00f3filos: pueden tolerar una determinada concentraci\u00f3n de soluci\u00f3n salina, pero crecen en condiciones libres de sal y su crecimiento no requiere una gran cantidad de sales inorg\u00e1nicas.<\/p>\n

Microorganismos hal\u00f3filos: se refiere a bacterias que pueden crecer en condiciones de alta salinidad y su crecimiento es inseparable del ambiente de alta salinidad. Seg\u00fan el rango de salinidad adecuado para el crecimiento, se pueden dividir en tres categor\u00edas.<\/p>\n

Bacterias marinas: Buen crecimiento salinidad 1-3%<\/p>\n

Bacterias hal\u00f3filas moderadas: Buen crecimiento, salinidad 3-15%<\/p>\n

Bacterias hal\u00f3filas extremas: Buen crecimiento, salinidad 15-30%<\/p>\n

4. Problemas encontrados en el tratamiento biol\u00f3gico de aguas residuales de alta salinidad<\/h2>\n

Mala adaptaci\u00f3n a la salinidad<\/p>\n

El m\u00e9todo tradicional de lodos activados se utiliza para tratar aguas residuales salinas con una salinidad inferior a 2%.<\/p>\n

Cuando el ambiente de salinidad cambia a un ambiente de agua dulce, la adaptabilidad de los lodos desaparecer\u00e1 r\u00e1pidamente.<\/p>\n

Gran impacto de los cambios de salinidad<\/p>\n

Los cambios de salinidad de 0,5-2% suelen causar interferencias graves en el sistema de tratamiento.<\/p>\n

Los cambios repentinos de salinidad interfieren en el sistema m\u00e1s que los cambios graduales de salinidad. El impacto de cambiar de un ambiente con mucha sal a uno sin sal es mayor que el impacto de cambiar de un ambiente con poca sal a uno con mucha sal.<\/p>\n

Tasa de degradaci\u00f3n lenta<\/p>\n

A medida que aumenta la salinidad, la tasa de degradaci\u00f3n de la materia org\u00e1nica disminuye, por lo que una relaci\u00f3n F\/M baja es m\u00e1s adecuada para el tratamiento de aguas residuales salinas.<\/p>\n

\"Equipos<\/p>\n

5. Contramedidas para el tratamiento biol\u00f3gico de aguas residuales de alta salinidad<\/h2>\n

5.1 Domesticaci\u00f3n de microorganismos de agua dulce<\/p>\n

Cuando los microorganismos adaptados a vivir en instalaciones de tratamiento biol\u00f3gico de agua dulce entran en un ambiente salino de una determinada concentraci\u00f3n, equilibrar\u00e1n la presi\u00f3n osm\u00f3tica en la c\u00e9lula o proteger\u00e1n el protoplasma en la c\u00e9lula mediante su propio mecanismo de regulaci\u00f3n de la presi\u00f3n osm\u00f3tica. Estos mecanismos de regulaci\u00f3n incluyen la agregaci\u00f3n de sustancias de bajo peso molecular para formar una nueva capa protectora extracelular, la regulaci\u00f3n de sus propias v\u00edas metab\u00f3licas, el cambio de la composici\u00f3n gen\u00e9tica, etc. Por lo tanto, los lodos activados normales pueden tratar aguas residuales salinas dentro de un cierto rango de salinidad mediante la domesticaci\u00f3n durante un cierto per\u00edodo de tiempo.<\/p>\n

Aunque los lodos pueden mejorar el rango de tolerancia a la sal del sistema y mejorar la eficiencia del tratamiento del sistema a trav\u00e9s de la domesticaci\u00f3n, los microorganismos en los lodos domesticados tienen un rango de tolerancia limitado a la salinidad y son sensibles a los cambios ambientales. Cuando el entorno de salinidad cambia, la adaptabilidad de los microorganismos desaparecer\u00e1 inmediatamente. La domesticaci\u00f3n es solo un ajuste fisiol\u00f3gico temporal para que los microorganismos se adapten al medio ambiente y no tiene caracter\u00edsticas gen\u00e9ticas. Esta sensibilidad adaptativa es muy desfavorable para la implementaci\u00f3n de proyectos de tratamiento de aguas residuales.<\/p>\n

Los estudios han demostrado que la domesticaci\u00f3n de la salinidad se puede utilizar para tratar aguas residuales salinas en condiciones de salinidad inferior a 20 g\/L. Sin embargo, la concentraci\u00f3n de salinidad de domesticaci\u00f3n debe aumentarse gradualmente y el sistema debe domesticarse hasta el nivel de salinidad requerido en etapas. Un entorno de alta salinidad repentina provocar\u00e1 un fracaso de la aclimataci\u00f3n y un retraso en la puesta en marcha.<\/p>\n

5.2 Diluir la salinidad del afluente<\/p>\n

Dado que el alto contenido de sal se convierte en un inhibidor y veneno para los microorganismos, el afluente debe diluirse para que la salinidad sea inferior al valor umbral t\u00f3xico, y el tratamiento biol\u00f3gico no se ver\u00e1 inhibido. Este m\u00e9todo es simple, f\u00e1cil de operar y gestionar; sus desventajas son el aumento de la escala de tratamiento, el aumento de la inversi\u00f3n en infraestructura, el aumento de los costos operativos y el desperdicio de recursos h\u00eddricos.<\/p>\n

5.3 Uso de microorganismos adaptados a la sal<\/p>\n

La inoculaci\u00f3n o inmovilizaci\u00f3n gen\u00e9tica de microorganismos adaptados a la sal para tratar aguas residuales de alta salinidad es un m\u00e9todo de tratamiento eficaz. Este m\u00e9todo puede tratar m\u00e1s de 3% de aguas residuales de alta salinidad, lo que es imposible de lograr con diferentes m\u00e9todos de aclimataci\u00f3n. Algunas de las bacterias adaptadas a la sal seleccionadas para la eliminaci\u00f3n de contaminantes espec\u00edficos pueden tener una alta capacidad de degradaci\u00f3n espec\u00edfica, lo que mejora en gran medida el efecto del tratamiento. El in\u00f3culo de detecci\u00f3n proviene de las sustancias activas en el sedimento del oc\u00e9ano o del estuario, el sustrato del campo de sal y otros entornos de alta salinidad. La detecci\u00f3n a menudo tiene ciertos procedimientos y medidas gen\u00e9ticas.<\/p>\n

Las desventajas de este m\u00e9todo son el largo tiempo de puesta en marcha y los altos costes iniciales de puesta en marcha. Sin embargo, es un m\u00e9todo viable para el tratamiento biol\u00f3gico de aguas residuales de alta salinidad. 5.4 Adici\u00f3n de antagonistas El antagonismo se refiere a la situaci\u00f3n en la que el efecto t\u00f3xico de un veneno se reduce por la presencia o el aumento de otra sustancia. Se puede ver en la figura que el efecto t\u00f3xico de un veneno disminuye con el aumento de la baja concentraci\u00f3n de otra sustancia, y despu\u00e9s del buen estado, la velocidad de reacci\u00f3n disminuye con el aumento adicional de la concentraci\u00f3n del antagonista. La investigaci\u00f3n actual ha encontrado que K tendr\u00e1 un efecto antag\u00f3nico sobre Na, reduciendo el efecto t\u00f3xico de la sal de Na sobre los microorganismos. Efecto de absorci\u00f3n de potasio y excreci\u00f3n de sodio El principio principal puede ser la funci\u00f3n de transporte inverso Na+\/K+. Aunque las bacterias necesitan un entorno con alto contenido de sodio para crecer, la concentraci\u00f3n de Na en la c\u00e9lula no es alta. Por ejemplo, la bomba de protones H+ mediada por luz de Halobacterium tiene la funci\u00f3n de transporte inverso de Na+\/K+, es decir, tiene la capacidad de absorber y concentrar K+ y descargar Na+ al espacio extracelular. K+, como soluto compatible, puede ajustar la presi\u00f3n osm\u00f3tica para lograr un equilibrio entre el interior y el exterior de la c\u00e9lula. Su concentraci\u00f3n es tan alta como 7 mol\/L para mantener la misma actividad de agua dentro y fuera. Por ejemplo, las bacterias anaer\u00f3bicas hal\u00f3filas, las bacterias hal\u00f3filas reductoras de azufre y las arqueas hal\u00f3filas acumulan altas concentraciones de K+ en la c\u00e9lula para resistir el ambiente hipert\u00f3nico fuera de la c\u00e9lula. Por ejemplo, el transportador inverso Na+\/K+ en la levadura puede excretar el exceso de sal del cuerpo y mejorar la tolerancia a la sal de la levadura.<\/p>\n

5.5 Selecci\u00f3n de un proceso de tratamiento adecuado<\/p>\n

Los distintos procesos de tratamiento afectan el rango de tolerancia a la sal de los microorganismos. A continuaci\u00f3n, se indican las cantidades l\u00edmite de concentraci\u00f3n de NaCl en varios m\u00e9todos de tratamiento biol\u00f3gico informados.<\/p>\n\n\n\n\n
<\/td>\nTratamiento de lodos<\/td>\nProceso de lodos activados<\/td>\nBiofiltro<\/td>\nAutopurificaci\u00f3n<\/td>\nOxidaci\u00f3n por contacto en dos etapas<\/td>\n<\/tr>\n
NaCl (mg\/L)<\/td>\n5000~10000<\/td>\n8000~9000<\/td>\n10000~40000<\/td>\n10000<\/td>\n25000~35000<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

En general, las investigaciones indican que el proceso de biopel\u00edcula tiene una mayor tolerancia a la sal que el proceso de lodos activados suspendidos. Adem\u00e1s, la adici\u00f3n de una etapa anaer\u00f3bica puede aumentar considerablemente el rango de tolerancia a la sal de la etapa aer\u00f3bica posterior.<\/p>\n

6. Requisitos de dise\u00f1o para el tratamiento biol\u00f3gico de aguas residuales de alta salinidad<\/h2>\n

6.1 A\u00f1adir un tanque regulador de salinidad<\/p>\n

Los cambios de salinidad tienen un gran impacto en la estabilidad del sistema, lo que se manifiesta como una ca\u00edda brusca de la eficiencia del tratamiento y una gran cantidad de p\u00e9rdida de lodos. Durante el dise\u00f1o, se debe instalar un tanque regulador para garantizar la estabilidad relativa de la salinidad. Se pueden instalar dispositivos de monitoreo de conductividad en la entrada y la salida del tanque regulador para fortalecer el control en l\u00ednea y la retroalimentaci\u00f3n de la salinidad para evitar que el choque de salinidad provoque fallas en el sistema de tratamiento.<\/p>\n

6.2 Reducir la carga de lodos<\/p>\n

La salinidad reduce la tasa de biodegradaci\u00f3n, por lo que la carga de dise\u00f1o deber\u00eda ser relativamente reducida. Muchos estudios han demostrado que el \u00edndice de lodos disminuye en un entorno de alta salinidad, por lo que no hay necesidad de preocuparse por la expansi\u00f3n de los lodos causada por una carga demasiado baja.<\/p>\n

6.3 Aumentar la concentraci\u00f3n de lodos<\/p>\n

Los lodos tratados con alto contenido de sal tienen una mala coagulaci\u00f3n y una p\u00e9rdida importante de lodos. Por lo tanto, se debe garantizar una alta concentraci\u00f3n de lodos en el dise\u00f1o. Esto tambi\u00e9n es un medio para mejorar la eficiencia del tratamiento. Tambi\u00e9n es posible garantizar reservas adicionales de lodos al dise\u00f1ar un tanque de espesamiento de lodos y reponerlo r\u00e1pidamente cuando se pierden lodos.<\/p>\n

6.4 Aumentar el tiempo de retenci\u00f3n del clarificador<\/p>\n

Un alto contenido de sal afecta la capacidad de coagulaci\u00f3n, por lo que un tiempo de retenci\u00f3n m\u00e1s largo favorece la sedimentaci\u00f3n de los lodos.<\/p>\n

6.5 Aumentar el volumen de aireaci\u00f3n<\/p>\n

La adaptaci\u00f3n de los microorganismos a ambientes con alto contenido de sal se manifiesta por un aumento en la tasa de respiraci\u00f3n aer\u00f3bica, por lo que la respiraci\u00f3n provocar\u00e1 un consumo adicional de ox\u00edgeno. El aumento de la concentraci\u00f3n de ox\u00edgeno disuelto en el agua es beneficioso para el metabolismo de los microorganismos. Satisfacer sus necesidades fisiol\u00f3gicas para adaptarse a ambientes con alto contenido de sal.<\/p>\n

\"Equipos<\/p>\n

Conclusi\u00f3n<\/h2>\n

El tratamiento de aguas residuales con alta salinidad presenta desaf\u00edos \u00fanicos, pero con los avances en los m\u00e9todos de tratamiento biol\u00f3gico, es posible lograr una gesti\u00f3n eficiente y sostenible de las aguas residuales. Al adoptar estrategias como la domesticaci\u00f3n de microorganismos, el uso de cepas adaptadas a la sal y la optimizaci\u00f3n de los procesos de tratamiento, las industrias pueden reducir el impacto ambiental de sus operaciones y, al mismo tiempo, cumplir con las regulaciones. Con la investigaci\u00f3n y la innovaci\u00f3n constantes en el campo, el tratamiento de aguas residuales con alta salinidad seguir\u00e1 mejorando, brindando soluciones m\u00e1s efectivas tanto para las industrias como para los municipios.<\/p>\n