¿Qué Causa la Espumación en las Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales?

Durante el proceso de tratamiento de aguas residuales, siempre se produce espuma blanca y espuma marrón. ¿Cómo se originan estas espumas? Hoy, Isabel, ingeniera química de Yuanwang™, explicará en detalle las causas de la formación de espuma en las plantas de tratamiento de aguas residuales.

1. Causas de la formación de espuma en el tratamiento de aguas residuales

1.1 Causas y tipos de espuma

Durante el proceso de tratamiento de aguas residuales mediante el método de lodos activados, las espumas producidas generalmente se pueden clasificar en los siguientes cuatro tipos:

Espuma durante el período de puesta en marcha

En la fase inicial de puesta en marcha del tanque de aireación, el lodo aún no se ha adaptado al entorno de las aguas residuales y crece lentamente. Por lo tanto, el contenido de lodo en el tanque es bajo, mientras que el volumen de aguas residuales a tratar es grande. Esto da como resultado una alta carga de lodo y la fácil formación de espuma. Sin embargo, esta formación disminuirá gradualmente a medida que aumente el contenido de lodo.

espuma de desnitrificación

En un ambiente sin oxígeno o completamente desprovisto de él, las aguas residuales se desnitrifican para eliminar el nitrógeno. Las bacterias desnitrificantes convierten dos sustancias —el nitrógeno nítrico y el nitrógeno nitroso presentes en el agua— en nitrógeno gaseoso. Las burbujas que se forman con este gas transportan parte del lodo a la superficie, creando así espuma.

Espuma tensioactiva

Este tipo de espuma generalmente proviene de las aguas residuales de la lavandería y las actividades de la cocina. Estas aguas residuales suelen contener tensioactivos de ácido sulfónico y ácido graso. Estas sustancias poseen un grupo polar hidrófilo en un extremo y un grupo no polar hidrófobo en el otro.

Bajo la acción de la aireación, los grupos no polares hidrofóbicos se insertan en las burbujas de aireación, mientras que los grupos polares hidrofílicos se adsorben en la superficie de las sustancias hidrofílicas, convirtiendo así la superficie de estas últimas en hidrofóbica.

Al mismo tiempo, se adsorben en la superficie de la película de agua de las burbujas de aireación. Junto con el lodo, gracias al efecto de flotación de las burbujas, ascienden a la superficie formando espuma. Esta espuma se denomina espuma tensioactiva. Este tipo de sustancia puede hacer que la espuma sea más estable y más difícil de eliminar.

Espuma biológica

Este es el tipo más común. El lodo contiene microorganismos lipídicos, algunos filamentosos y otros ramificados. Aproximadamente el 12% de estos microorganismos son lípidos. Estos lípidos tienen una densidad menor que el agua y son insolubles en ella, por lo que flotan fácilmente en la superficie.

Los estudios han demostrado que los actinomicetos y las bacterias filamentosas son las principales especies que producen espuma blanca. Cuando estos dos tipos de bacterias crecen más rápido que los flóculos bacterianos comunes, sus estructuras filamentosas se entrelazan formando una red que envuelve la superficie de las burbujas, protegiéndolas de romperse y formando así una espuma blanca estable.

1.2 Condiciones para la formación de espuma

El tratamiento de aguas residuales produce formación de espuma. ¿Por qué? Esto se relaciona con el proceso, la calidad del agua de entrada y las condiciones ambientales. Existen 7 factores principales que influyen en este fenómeno, como se detalla a continuación:

1. Temperatura del agua

Cuando la temperatura del agua es la adecuada, los microorganismos presentes en la espuma se multiplican rápidamente, dando lugar a la formación de espuma biológica. Las temperaturas óptimas varían según la cepa bacteriana.

Por ejemplo, los actinomicetos crecen más rápido entre 20 °C y 30 °C. Por lo tanto, en verano, cuando la temperatura es alta, los actinomicetos son la principal causa de la formación de espuma. En cambio, cierta bacteria filamentosa crece mejor entre 12 °C y 15 °C. Así pues, en invierno, cuando la temperatura es inferior a 15 °C, esta bacteria es la principal causa de la formación de espuma.

2. Valor de pH de las aguas residuales

Las bacterias filamentosas y los actinomicetos crecen rápidamente a un pH de 7 a 9, lo que facilita la formación de espuma biológica. Sin embargo, si el pH es inferior a 6, estas especies bacterianas no pueden sobrevivir y la espuma disminuirá considerablemente.

Por lo tanto, ajustar el valor de pH de las aguas residuales puede reducir eficazmente la formación de espuma.

3. Oxígeno disuelto en el agua

Las bacterias aerobias, como los actinomicetos, pueden multiplicarse rápidamente y formar espuma cuando hay mucho oxígeno en el tanque de aireación. Por otro lado, algunas bacterias filamentosas utilizan el nitrato presente en el agua para multiplicarse en condiciones anóxicas o anaeróbicas, creando también las condiciones propicias para la formación de espuma.

4. Tiempo de retención de lodos

Estos microorganismos que provocan la formación de espuma crecen lentamente y tienen ciclos de vida prolongados. Cuanto más tiempo permanezca el lodo en el tanque bioquímico, más tiempo tendrán para multiplicarse y mayor será la cantidad de espuma producida. Muchas plantas de tratamiento de aguas residuales han observado que, al prolongar el tiempo de aireación, aumenta la cantidad de espuma.

Además, una vez que se forma una gran cantidad de espuma, el tiempo de retención de lodos no puede controlar estos microorganismos, y la espuma se acumulará y permanecerá en el tanque, por lo que controlar el tiempo de retención de lodos es particularmente crucial.

5. Método de aireación

Los equipos de aireación generan microburbujas, burbujas pequeñas y burbujas grandes. Las investigaciones han demostrado que cuanto más pequeñas son las burbujas, mayor es la probabilidad de que se forme espuma. Asimismo, en zonas con baja intensidad de aireación, se produce más espuma.

6. Carga de entrada

Las bacterias filamentosas se desarrollan bien a bajas temperaturas y pueden multiplicarse independientemente de la carga contaminante, siempre que la temperatura sea baja. En cambio, los actinomicetos solo se multiplican rápidamente y forman espuma cuando la carga de entrada es alta.

Las investigaciones demuestran que, en las plantas de tratamiento de aguas residuales con altas cargas de entrada, la probabilidad de que se produzca espuma es el doble que en aquellas con baja carga.

7. Velocidad de operación del proceso

Si la velocidad de tratamiento de las aguas residuales es lenta, el lodo se multiplicará y formará grumos. Asimismo, si el caudal de entrada es bajo, se favorece el crecimiento de actinomicetos y bacterias filamentosas, lo que provocará la formación de espuma. Por lo tanto, controlar el caudal de entrada y la velocidad de tratamiento es fundamental para suprimir la formación de espuma.

2. La espuma representa un peligro en el tratamiento de aguas residuales.

La espuma en el tratamiento de aguas residuales presenta principalmente los siguientes 3 riesgos:

En primer lugar, la espuma es perjudicial para el equipo. Puede provocar que el sistema emita instrucciones incorrectas y que el equipo no pueda utilizarse con normalidad.

En segundo lugar, la espuma puede dañar el medio ambiente. En verano, con las altas temperaturas, parte de la espuma emite un olor penetrante que perjudica gravemente el entorno. En invierno, la espuma biológica tiende a congelarse, y su eliminación resulta extremadamente difícil.

En tercer lugar, la espuma puede afectar la eficacia de la eliminación de contaminantes en las aguas residuales. Al utilizar equipos de aireación, la viscosidad de la espuma reduce la tasa de transferencia de masa y el contenido de oxígeno en el tanque bioquímico, lo que disminuye la eficacia del tratamiento de contaminantes.

3. Cómo controlar la formación de espuma en un tanque de aireación

3.1 Rociar agua para romper las burbujas

Este es el método físico más sencillo. Consiste en usar agua a alta presión para romper las burbujas de la superficie. Esto provoca que el lodo adherido a las burbujas se disperse y vuelva al tanque bioquímico. Este método puede eliminar parte de la espuma.

Colocar el dispositivo de rociado de agua en el tanque aeróbico también permite eliminar la espuma de forma continua. Si bien este método no resuelve el problema de la espuma de raíz, es sencillo de usar y de bajo costo. Las plantas de tratamiento de aguas residuales lo utilizan con frecuencia.

3.2 Reducción del tiempo de residencia del lodo

Los actinomicetos y las bacterias filamentosas presentes en el lodo crecen lentamente y tienen ciclos prolongados. Se recomienda adoptar un método de cribado biológico para reducir el tiempo de permanencia del lodo en el tanque bioquímico.

De esta forma, antes de que estas bacterias productoras de espuma se multipliquen en grandes cantidades, serán eliminadas del tanque. Este método puede inhibir eficazmente la generación de espuma biológica en su origen.

3.3 Adición de portadores al reactor de aireación

Coloque rellenos suspendidos o fijos en el tanque de aireación. Esto permite que el lodo activado se adhiera a los rellenos y crezca. Esto no solo inhibe eficazmente la formación de espuma, sino que también evita la acumulación de lodo, aumentando su volumen en el tanque. A su vez, mejora la eficiencia del tratamiento de aguas residuales.

3.4 Dispositivo antiespumante integrado

El dispositivo consta de un sistema de admisión, un tanque de almacenamiento de espuma, un dispositivo de adición de fármacos y un dispositivo de deshidratación. Durante el funcionamiento, el sistema de admisión se mantiene suspendido sobre la espuma mediante un flotador. Una bomba aspira la espuma hacia el tanque de almacenamiento. Allí, se mezcla con el agente químico PAM para su coagulación y sedimentación. Posteriormente, se envía al equipo de deshidratación. Finalmente, se forma una torta de lodo y se retira la espuma.

Tras ajustar los parámetros, se observó que con una dosificación de PAM del 0,6 %, el contenido de humedad de la torta de lodo deshidratado se puede controlar dentro del 80 %. Estas tortas de lodo pueden tratarse posteriormente de la forma habitual.

Este dispositivo es económico y eficaz. El ahorro anual para la planta de tratamiento de aguas residuales, gracias a él, asciende a 200 000 RMB. Es adecuado para el tratamiento regular y a gran escala de la espuma. Para lograr un doble efecto de rápida eliminación de la espuma y un tratamiento completo, los expertos de Yuanwang™ recomiendan utilizar un antiespumante de alto rendimiento .

3.5 Adición de un agente antiespumante especial

Agregar agentes antiespumantes especiales es una forma eficaz de tratar las aguas residuales industriales. Como expertos en la industria antiespumante durante 11 años, Yuanwang™ comprende profundamente sus problemas, como la formación recurrente de espuma, la emulsificación deficiente y la obstrucción de los equipos.

Tras muchos años de colaboración con plantas de tratamiento de aguas residuales y empresas papeleras, Yuanwang™ ha llegado a la clara conclusión de que el antiespumante de silicona de alto rendimiento es altamente fiable para eliminar diversos tipos de espuma.

Uno de nuestros clientes de Rusia lo ha demostrado. Se trata de una fábrica de papel. Tenían un problema: la concentración residual de la pulpa era alta y se producía una espuma intensa y continua en el tanque de aguas residuales. Además, la espuma se desbordaba con frecuencia, lo que provocaba interrupciones en la producción y aumentaba los riesgos operativos. El antiespumante que utilizaban entonces reaccionaba lentamente y no podía evitar la formación de espuma secundaria.

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Posteriormente, contactaron con los profesionales de Yuanwang™. Nuestro equipo les proporcionó un antiespumante de silicona de alta eficacia, especialmente diseñado para aguas residuales con alto contenido de pulpa . Las pruebas realizadas con sus muestras arrojaron excelentes resultados. La espuma se deshizo a los pocos minutos de aplicar el antiespumante y no volvió a formarse durante horas. Hasta la fecha, han estado utilizando nuestros productos de forma continua y nunca han experimentado desbordamientos de espuma. Desde entonces, su producción se ha desarrollado sin problemas ni interrupciones.

No dude en contactarnos para obtener un plan personalizado o un antiespumante eficaz para su planta de tratamiento de aguas residuales. También ofrecemos muestras gratuitas y asistencia técnica profesional para resolver con precisión sus problemas de espuma.

(👉 Si te interesa saber cómo funciona nuestro antiespumante, lee este artículo sobre el mecanismo antiespumante para obtener más información).

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Conclusión

Para solucionar por completo el problema de la espuma y reducir su volumen, primero es necesario identificar las causas de su formación. Luego, analizar los factores que influyen en ella. Finalmente, determinar las soluciones y medidas de control adecuadas.

Por ejemplo, si el tiempo de retención de lodos es demasiado largo, lo que provoca la formación de espuma biológica, conviene acortar dicho tiempo e inhibir el crecimiento de microorganismos en la espuma. De esta forma, se generará mucha menos espuma.

Si tiene problemas persistentes de formación de espuma en su planta de tratamiento de aguas residuales o fábrica de papel, póngase en contacto con Yuanwang™ hoy mismo. Escríbanos a [email protected] y nuestro ingeniero químico le brindará asesoramiento personalizado de forma oportuna.