Comencemos por definir qué es el concentrado de ósmosis inversa. En pocas palabras, se refiere al agua que no ha pasado por la membrana y ha sido "interceptada" al ser filtrada por el equipo de ósmosis inversa. Esta agua no está limpia, contiene sal, materia orgánica, metales pesados y otras sustancias varias veces más concentradas que el agua original. Si se descarga directamente, ya sea en el río o bajo tierra, causará contaminación, y la protección ambiental definitivamente no estará de acuerdo. Por lo tanto, el tratamiento de esta agua concentrada de ósmosis inversa es un problema que debe resolverse. Hoy, hablemos con todos sobre qué métodos confiables están disponibles para tratar el agua concentrada.
En primer lugar, al tratar el concentrado de ósmosis inversa, no se trata solo de encontrar una solución. Primero debe observar la condición del concentrado en sí. Por ejemplo, ¿qué tan alto es el contenido de sal en su interior? ¿Hay contaminantes particularmente difíciles de manejar? Además, después del procesamiento, ¿cómo quiere usar el agua? ¿Quiere seguir usándola para reciclarla o simplemente descargarla directamente para cumplir con los estándares de emisión? Existen diferencias significativas en los métodos de procesamiento elegidos para diferentes necesidades.
Hablemos primero del tratamiento de "reducción" comúnmente utilizado, que significa reducir la cantidad de agua concentrada para ahorrar esfuerzo en el procesamiento posterior. El método más común es la "reconcentración de agua concentrada de ósmosis inversa", que simplemente significa enviar el agua concentrada de la primera ósmosis inversa a un nuevo conjunto de equipos de ósmosis inversa y filtrarla nuevamente. De esta manera, habrá una cantidad adicional de agua limpia, y el agua concentrada restante tendrá una concentración más alta, pero la cantidad será mucho menor. Sin embargo, aquí hay un problema. Cuando la concentración de agua concentrada es alta, la sal en su interior tiende a cristalizarse y adherirse a la membrana de ósmosis inversa. Con el tiempo, la membrana se volverá inútil. Por lo tanto, generalmente, se debe agregar un pretratamiento de antemano, como agregar inhibidores de incrustaciones para evitar la formación de incrustaciones de sal, y la membrana debe limpiarse regularmente para garantizar que el equipo pueda funcionar normalmente.
También existe un método de reducción llamado "concentración por evaporación", que, como su nombre indica, se basa en el calentamiento para evaporar el agua en el agua concentrada, dejando atrás una salmuera aún más fuerte o residuos sólidos. Este método es adecuado para manejar agua concentrada con un contenido de sal particularmente alto. No importa cuánta sal haya, se puede concentrar en una cantidad muy pequeña. ¡Pero también tiene sus inconvenientes, consume demasiada energía! El calentamiento requiere una gran cantidad de electricidad o vapor, y el costo no es bajo. Y durante la evaporación, algo de materia orgánica en el agua concentrada puede descomponerse, produciendo gases nocivos que deben tratarse, de lo contrario causará contaminación del aire. También existen tecnologías de evaporación mejoradas ahora, como la evaporación de efectos múltiples y la recompresión mecánica de vapor (MVR), que pueden ahorrar mucha energía en comparación con los métodos de evaporación tradicionales. Sin embargo, la inversión en equipos es relativamente grande y debe sopesarse de acuerdo con la situación real.
Después de la reducción, la cantidad de agua concentrada se reduce, pero los contaminantes en su interior aún están presentes. El siguiente paso es el tratamiento "inofensivo", ya sea eliminando los contaminantes o convirtiéndolos en sustancias inofensivas. El método más utilizado es la "tecnología de oxidación avanzada", que se utiliza principalmente para tratar la materia orgánica en el agua concentrada. Su principio es generar algo llamado "radicales hidroxilo", que son particularmente activos y pueden descomponer la materia orgánica en dióxido de carbono y agua, o en moléculas más pequeñas que son más fáciles de manejar. Las tecnologías de oxidación avanzada comunes incluyen la oxidación con ozono, la oxidación de Fenton, la oxidación fotocatalítica, etc. Por ejemplo, la oxidación de Fenton implica agregar sulfato ferroso y peróxido de hidrógeno al agua concentrada para producir radicales hidroxilo en condiciones ácidas, que son particularmente efectivos para tratar compuestos orgánicos difíciles de degradar. Sin embargo, al usar este método, es necesario controlar la dosis de productos químicos y las condiciones de reacción, de lo contrario, el tratamiento no será completo o se desperdiciarán los productos químicos, y también se generará lodo. El tratamiento posterior del lodo es otro asunto.
Si la concentración de metales pesados en el agua concentrada es alta, entonces el "método de precipitación química" es útil. Consiste en agregar agentes químicos como cal, hidróxido de sodio y sulfuro de sodio al agua concentrada, permitiendo que los agentes reaccionen con los iones de metales pesados para formar precipitados insolubles. Luego, los precipitados se pueden separar por precipitación y filtración, reduciendo la cantidad de metales pesados en el agua. Por ejemplo, al tratar agua concentrada que contiene cromo, agregar sulfuro de sodio puede generar precipitado de sulfuro de cromo, y al tratar agua concentrada que contiene plomo, agregar cal puede generar precipitado de hidróxido de plomo. Sin embargo, este método generará mucho lodo, que contiene metales pesados y se clasifica como residuo peligroso. Debe entregarse a unidades calificadas para su tratamiento y no se puede desechar casualmente, de lo contrario, aún causará contaminación secundaria.
Existe otro método para tratar los metales pesados llamado "método de adsorción", que utiliza materiales con capacidad de adsorción, como carbón activado, zeolita, resina de intercambio iónico, nanomateriales, etc., para "absorber" los iones de metales pesados del agua concentrada en la superficie del material, logrando así el objetivo de la eliminación. Por ejemplo, el carbón activado tiene una superficie particularmente grande y una fuerte capacidad de adsorción. Además de adsorber metales pesados, también puede adsorber algo de materia orgánica. La resina de intercambio iónico es más precisa, capaz de adsorber selectivamente ciertos iones de metales pesados, y puede regenerarse y reutilizarse después de la saturación, lo que la hace más económica. Sin embargo, los materiales adsorbentes tienen una cierta capacidad de adsorción. Una vez que están completamente adsorbidos, son inútiles y deben reemplazarse o regenerarse regularmente. Si la concentración de metales pesados en el agua concentrada es demasiado alta, el material adsorbente se saturará rápidamente y el costo de procesamiento aumentará.
Además de la reducción y la inocuidad, ahora abogamos por la "utilización de recursos", lo que significa extraer sustancias útiles del agua concentrada y convertir los residuos en tesoros. Por ejemplo, ¿no hay mucha sal en el agua concentrada? La sal se puede extraer utilizando métodos de separación por membrana o cristalización por evaporación para producir sal industrial. Por ejemplo, utilizando el método de cristalización por evaporación, el agua concentrada se calienta y se evapora para cristalizar la sal, y luego se purifica para obtener cloruro de sodio y cloruro de potasio de grado industrial, que se pueden utilizar en industrias como la química y los materiales de construcción. Sin embargo, al extraer sal, es necesario asegurarse de que no haya sustancias tóxicas o nocivas en el agua concentrada, de lo contrario, la sal extraída no se puede utilizar. Además, el proceso de purificación también requiere tecnología para eliminar las impurezas de la sal, lo que no es de bajo costo. Sin embargo, a largo plazo, puede resolver problemas de contaminación y recuperar recursos, lo que lo hace muy rentable.
Además, el agua tratada se puede reciclar si cumple con los estándares correspondientes. Por ejemplo, el agua tratada se puede utilizar para regar plantas, plantar césped, rociar superficies de carreteras o como agua suplementaria para agua de circulación industrial, como agua de refrigeración para plantas siderúrgicas y plantas de energía. De esta manera, no solo reduce la cantidad de agua dulce utilizada, sino que también reduce la cantidad de aguas residuales descargadas, matando dos pájaros de un tiro. Sin embargo, antes de la reutilización, la calidad del agua debe probarse de acuerdo con su uso previsto para garantizar el cumplimiento de los requisitos. Por ejemplo, cuando se utiliza como agua de refrigeración, la dureza y la concentración de iones cloruro del agua deben controlarse para evitar la corrosión o la formación de incrustaciones en los equipos.
Finalmente, para resumir con todos, no existe una solución única para el tratamiento del agua concentrada de ósmosis inversa. Es necesario combinar varias tecnologías de tratamiento basadas en la calidad del agua, la cantidad, los objetivos de tratamiento y el presupuesto de costos del agua concentrada, conocido como el "proceso de combinación". Por ejemplo, primero pretratar para eliminar algunas impurezas, luego usar ósmosis inversa para concentrar y reducir, luego usar tecnología de oxidación avanzada para eliminar la materia orgánica, usar precipitación química para eliminar los metales pesados y finalmente reciclar el agua tratada para extraer sal para la utilización de recursos. Y en el proceso de manejo, también se debe prestar atención a la conservación de energía y la reducción del consumo, reduciendo la contaminación secundaria, para ser tanto respetuoso con el medio ambiente como económico.
Hoy en día, los requisitos de protección ambiental son cada vez más estrictos, y el tratamiento del agua concentrada de ósmosis inversa también está recibiendo cada vez más atención. Creemos que en el futuro, surgirán tecnologías de tratamiento más eficientes y económicas, lo que permitirá que el agua concentrada se convierta verdaderamente en un "recurso" a partir de "aguas residuales".
