Purificación de aguas residuales a partir de flúor

Consideramos cómo se lleva a cabo la purificación de aguas residuales a partir de flúor y las formas de mejorar su eficiencia.

Las aguas residuales de empresas químicas, metalúrgicas y de otro tipo que contienen compuestos de flúor se clasifican como nocivas. La purificación de aguas residuales a partir de flúor está asociada con dificultades y requiere gastos importantes y reactivos costosos. Es especialmente difícil purificar el agua a partir de concentraciones menores de flúor. Estas dificultades están asociadas con las propiedades químicas de los compuestos de flúor.

Purificación de aguas residuales a partir de flúor – métodos básicos

La mayoría de las veces, se utilizan dos enfoques para tratar las aguas residuales a partir de flúor:

• método químico (agregando varios reactivos);
• método de sorción.

Para la purificación química de aguas residuales se utilizan reactivos: sales de cal, calcio, magnesio y plomo, cloruro de aluminio básico, etc.

El uso de sales de calcio como reactivos tiene ventajas sobre otras sales, ya que se forman precipitados bien coagulables. El producto de neutralización (fluoruro de calcio) se puede utilizar como producto comercial y es relativamente poco soluble (su solubilidad en agua es de aproximadamente 15,6 mg / dm3). El precipitante más eficaz de iones de flúor es la cal industrial, en la que el contenido de óxido de calcio activo es importante.

Otros precipitantes químicos de flúor dejan una gran cantidad en las aguas residuales tratadas incluso cuando se usan en exceso significativo. En el caso general, la purificación completa de las aguas residuales a partir de flúor es imposible únicamente con la reacción de precipitación química.

El método de sorción de la purificación de aguas residuales implica el uso de las propiedades absorbentes. Pero la sorción de iones es la más completa, los compuestos menos solubles se forman en la raya «sólido-líquido». Por lo tanto, la alta solubilidad de las sales de flúor «poco solubles» y en este caso impide que se complete su eliminación.

Para la neutralización y purificación de aguas residuales a partir de flúor, las empresas utilizan principalmente cal y tiza como reactivos. En este caso, como resultado de transformaciones químicas, se precipitan compuestos «poco solubles» e «insolubles» СаF2, СаНРO4, СаSO4, Са3(РO4)2, SIO2.

La neutralización y purificación de aguas residuales a partir de flúor se lleva a cabo de la siguiente manera. La lechada de cal con un contenido de CaO activo de 1-3% se prepara en el extintor de cal y se alimenta al reactor, donde el efluente entrante se purifica previamente a partir de flúor. Parcialmente, los efluentes desfluorados con pH 10-13 ingresan al tanque intermedio, y luego por gravedad a los reactores conectados entre sí en una cascada, donde se lleva a cabo una mayor desfluoración de los efluentes. Los efluentes neutralizados y defluorados ingresan al iluminador, donde precipitan. El contenido de flúor residual en las aguas residuales desinfectadas es 50-60 mg / dm3, pH 8-12, contenido de calcio 2500-6000 mg / dm3. El tiempo de desinfección en reactores es de 30 minutos. Cuando se usa tiza como reactivo, el contenido de flúor residual en el agua es de 1.5 a 3 veces y los iones de fosfato son de 10 a 20 veces más altos que cuando se usa lechada de cal. Tal eficiencia de tratamiento no permite la descarga de aguas residuales defluoradas a fuentes de suministro de agua, ya que la concentración máxima permisible de flúor no debe exceder 1,5 mg / dm3.

Perspectivas para el uso de aparatos de la capa vórtex para la desfluorización de aguas residuales

La influencia positiva de los procesos en la cámara de trabajo del aparato de la capa vórtex se conoce desde hace mucho tiempo. Recordamos que el aparato de la capa vórtex es un dispositivo que consta de un inductor de un campo electromagnético giratorio, una cámara de trabajo hecha de un material no magnético y partículas ferromagnéticas que se asemejan a una aguja en forma. Después de aplicar voltaje al devanado del inductor, surge un campo electromagnético giratorio en la cámara de trabajo, que pone en movimiento las partículas ferromagnéticas. Las partículas chocan constantemente entre sí y con las paredes de la cámara de trabajo, por lo que se mueven a lo largo de trayectorias complejas, y si consideramos la totalidad de las trayectorias de movimiento de cada partícula, entonces forma la capa vórtex.

Al suministrar agua residual con reactivos a la cámara de trabajo del aparato, surgirán una serie de procesos y fenómenos que tienen un efecto beneficioso sobre el proceso de purificación. Entre ellos:

• campo electromagnético (mezcla de agua con reactivos);
• electrólisis del agua;
• magnetostricción de partículas ferromagnéticas;
• vibraciones acústicas;
• cavitación;
• altas presiones locales, etc.

Pero la confirmación de la hipótesis sobre la influencia favorable de estos factores en el proceso de depuración de aguas residuales a partir de flúor y sus compuestos requiere una verificación experimental.

Figura 1 – Purificación de aguas residuales a partir de flúor en China. Complejo de limpieza móvil de GlobeCore en el aparato de la capa vórtex

Resultados del experimento

La purificación de aguas residuales a partir de flúor en condiciones industriales se llevó a cabo en una planta industrial, en la que las aguas residuales de salida de los talleres de producción se alimentaron al promediador y la lechada de cal preparada en el absorbedor de cal ingresó al tanque de suministro.

El agua residual promediada del homogeneizador se bombeó continuamente al aparato de la capa vórtex, al que también se suministró lechada de cal desde un tanque de suministro mediante una bomba dosificadora. En el aparato AVS se mezclaron intensamente, se dispersaron y se trataron electromagnéticamente, desde donde ingresaron al tanque de clarificación. El consumo de aguas residuales y lechada de cal se controló mediante medidores de flujo y el pH de las aguas residuales se controló mediante medidores de pH. En el proceso de investigación se determinó la eficiencia y las condiciones óptimas para el tratamiento de aguas residuales. Los resultados de la investigación se presentan en la tabla 1.

Influencia del tratamiento en el aparato de la capa vórtex sobre la eficiencia tratamiento de aguas residuales

Valores iniciales				Indicadores de aguas residuales después del tratamiento en AVS
agua residual			lechada de cal
рН	F, mg/dm3	Р2O5, mg/dm3	СаО, %	рН	F, mg/dm3	Р2О5, mg/dm3
3,65	350	2 100	105	7,6	10	32
3,65	700	2 250	105	8,2	7,5	8
5,9	1 100	3 200	105	9,2	5	0
3,0	1 500	6 500	105	11,5	1,2	0
3,0	1 500	5 100	110	11,6	1,15	0
3,95	750	5 000	110	9.3	4,5	0
3,95	750	5 050	110	8,6	7,1	0
3,95	750	5 050	110	10,0	1,4	0

Los estudios realizados para estudiar la desinfección y desfluorización de aguas residuales en el aparato de la capa vórtex han demostrado que estos aparatos son equipos más eficientes en comparación con los equipos que se utilizan en muchas empresas industriales.

La defluoración y conversión de fosfatos en compuestos insolubles en agua se lleva a cabo en una etapa. El contenido de flúor en las aguas residuales tratadas en condiciones óptimas (pH = 10-11) no supera los 1,5 mg / dm3, no hay fosfatos. La duración del tratamiento de aguas residuales en el aparato es de sólo 1-3 segundos. Es racional utilizar cal como reactivo con un consumo del 5-10% del exceso de CaO del teóricamente requerido. El uso de AVS en los procesos de desfluorización de aguas residuales reducirá el consumo de reactivos, electricidad, reducirá las áreas de producción y mejorará la calidad del tratamiento de aguas residuales.