Conserving Water in the Wastewater Treatment Process

Conservación del Agua en los Procesos de Aguas Residuales

New Wastewater Treatment Processes for Plant Makeup Changes

Ya sea por decisión propia o por mandato, los propietarios e ingenieros de diseño de varias plantas generadoras de energía e industriales nuevas están eligiendo alternativas al agua fresca como aporte de planta. Effluent from a publicly owned treatment works (POTW, i.e., municipal wastewater treatment plant) has become an increasingly common alternative. These waters typically contain elevated concentrations of ammonia, nitrite/nitrate, organics, phosphate, surfactants, and suspended solids, all of which, if left untreated, can lead to serious microbiological fouling issues in cooling towers and cooling systems. This has led facilities to exploring new approaches to their wastewater treatment process.

Relleno de película de torre de enfriamiento sucia

With proper pretreatment and cooling water chemical treatment, such supplies can successfully be utilized. 

En la tabla siguiente se describen los principales componentes de diversas fuentes de agua en los Estados Unidos.

Tabla 1. Comparison of Several U.S. Waters
(Los valores aparte del pH y la conductividad se expresan en unidades de mg/l)

Grey water (also known as treated wastewater effluent or reclaim water) contains higher concentrations of many impurities.

Approaches to the Wastewater Treatment Process

A common technique for initial wastewater treatment, basic clarification only removes suspended solids and some large organics. Aluminum- or iron-based coagulants precipitate phosphate, and can therefore be a useful form of basic clarification. Al igual que otras tecnologías, el diseño de los clarificadores ha mejorado notablemente con respecto a los grandes clarificadores circulares de bajo caudal que eran comunes el siglo pasado. In systems such as the ballast type (typically micro-sand or magnetite), flow rates per clarifier capacity may be 10–20 times greater than in the old styles.

Sin embargo, la clarificación no hace nada para eliminar las impurezas de nitrógeno soluble, en particular el amoníaco y los nitritos y nitratos. Muchos compuestos orgánicos también pasan a través de un clarificador. Por lo tanto, incluso con la clarificación de sólidos suspendidos y la eliminación de fosfato, aún pueden ingresar muchos alimentos y nutrientes en la planta. Selecting biological processes for pretreatment as part of your wastewater treatment process may mitigate these issues.

Biological Methods for Wastewater Treatment

Facilities have utilized biological methods in wastewater treatment processes for many years. One very common approach is the activated sludge process, in which the waste stream flows into a large basin or basins filled with beneficial microorganisms that consume the organics and nitrogen/phosphorus nutrients. The term “activated” refers to the air injected into pond volume, often at numerous locations, to provide an aerobic environment for the microbes. This transforms the soluble material in new cells that can be removed as suspended solids. Una variante común de esta tecnología es el filtro de goteo, en el cual las aguas residuales fluyen sobre el medio fijo al que están unidos los organismos, formando una base estable para que los microbios eliminen los residuos.

Una dificultad con estas tecnologías es que los procesos de tratamiento son lentos y requieren estanques de gran volumen o una extensa superficie del medio. Han surgido otras dos tecnologías como alternativas líderes: biorreactores de membrana (membrane bioreactors, MBR) y biorreactores de lecho móvil (moving-bed bioreactors, MBBR). The schematic below outlines the MBR setup.

The Benefits of Membrane and Moving-Bed Bioreactors

Essentially an enhanced activated sludge process, MBR consists of beneficial microorganisms consuming the food and nutrients that enter the main vessel via the mixing zone. Un flujo de reciclaje ayuda a llevar organismos activos, bien establecidos, a la entrada de la zona de mezclado. Unlike conventional activated sludge, MBR uses ultrafilter membranes rather than a traditional clarifier to separate solids from the effluent.

El proceso de microfiltración produce un flujo muy claro, en esencia libre de sólidos suspendidos. Una deficiencia de este proceso más básico de biorreactor de membrana es que el amoníaco en el flujo se convierte en nitrito o nitrato, pero el nitrógeno permanece. Por lo tanto, el nitrógeno aún puede servir de nutriente en el sistema de agua de enfriamiento de la planta. Expanding the MBR system to include anoxic reaction chambers may solve this problem, as this will promote denitrification, where microorganisms can convert nitrite/nitrate to elemental nitrogen.

Con los MBBR, la unidad de reacción principal incluye un medio de plástico móvil que sirve como sitio al que pueden unirse los microorganismos benéficos para consumir los nutrientes y el alimento del afluente. Dado que el contenedor de reacción se agita con agitadores mecánicos, el asentamiento, la flotación o la filtración deben efectuarse fuera del contenedor.

Cómo puede ayudar ChemTreat

ChemTreat representatives can help plant personnel evaluate chemical requirements for the wastewater treatment process options outlined above. They can also recommend programs for the cooling and process systems fed with the resultant makeup water. En futuras publicaciones del blog se analizarán métodos para tratar los flujos de aguas residuales generados en la planta.

Comuníquese con ChemTreat si requiere asistencia para diseñar un programa de tratamiento personalizado para su aplicación. As with all other technologies, due diligence is necessary to determine the feasibility for utilizing these methods. Siempre consulte los manuales y las guías de su equipo.