Tratamiento de aguas residuales de la industria de curtidos

1 de julio de 2021 (Lectura 21 mins)
Jordi Fabregas

1. Introducción: curtidurías y aguas residuales

La producción y comercio de cuero ha incrementado considerablemente en los últimos años. Este aumento de la actividad comporta un aumento de las aguas residuales producidas por los productores de cuero, lo cual requiere de sistemas más eficientes para el tratamiento de los efluentes generados en este sector.

El CURTIDO es el proceso de tratamiento y transformación de la piel de diversos animales en CUERO. Este proceso permite evitar el deterioro provocado por las condiciones ambientales y la acción degradante de microbios, hongos, insectos y otras formas de vida microscópicas.

El proceso consiste en la adición de una serie de productos curtientes a las pieles, principalmente sales de cromo y/o taninos vegetales. Estos productos penetran en la piel y se fijan en su estructura bloqueando reacciones químicas y biológicas de degradación, que son acrecentadas por la humedad, y obteniendo una estructura inerte y resistente a estos procesos.

Tras el separado de la piel del animal sacrificado, esta se trata generalmente con sal para evitar la putrefacción y conservarse hasta el momento de su procesado. El curtido se lleva a cabo en una secuencia de etapas, en las que el consumo de agua es muy elevado, generándose gases contaminantes, aguas residuales y residuos sólidos.

¿Cuál es el tratamiento más eficaz para los efluentes generados en la producción de curtidos?

Debido a la variedad de contaminantes que se encuentran presentes en las aguas residuales generadas en la producción de curtidos, los procesos para su tratamiento acostumbran a combinar diferentes tecnologías, que pueden variar dependiendo de la caracterización del agua residual y de los objetivos del cliente.

El proceso más común se inicia con una etapa de homogenización, seguida por un pre-tratamiento mediante clarificación con sistemas DAF. El agua clarificada es sometida a un tratamiento biológico para la separación de contaminantes y, finalmente, a un proceso de gestión de lodos para el cuál existen una variedad de alternativas. Adicionalmente, se aplican procesos de membranas cuando se quiere reutilizar el agua tratada para reincorporarla al proceso productivo.

Las cuatro etapas principales del curtido son:

  • Ribera: remojos, separación de pelaje, desencalado y rendido.
  • Curtición: piquelado y curtido al cromo.
  • Post-curtición: repetición de la anterior etapa para mejorar el tratamiento.
  • Acabado: teñido, secado y acondicionamiento.

Los residuos generados en los procesos de curtido son mayoritariamente RESIDUOS SÓLIDOS y AGUAS RESIDUALES.

Residuos sólidos:

Estos residuos consisten en sal, virutas, recortes de piel curtida, fangos no tratados de la planta de tratamiento del agua residual, restos de productos químicos y de envases, etc.

Son productos que NO son valorizables (a excepción de los lodos), y que han de eliminarse en vertederos controlados, los cual supone otro problema ambiental.

Los subproductos no curtidos (recortes de piel cruda, pelos, lanas, grasas y sebos, carnazas, etc.) pueden derivarse a aplicaciones industriales como la fabricación de gelatina, colas y colágeno.

Aguas residuales:

El consumo de agua está entre los 25 – 60 m3 por tonelada de piel fresca, y el rendimiento es de 500 kilogramos de cuero acabado por tonelada de piel. Dependiendo del proceso, que es único en cada industria, pueden llegar a emplearse más de 440 kilogramos de productos químicos por tonelada de piel. Estos productos químicos se disuelven en agua de proceso, lo que genera un efluente con muy alto contenido en carga orgánica y compuestos inorgánicos contaminantes (cromo, cloruros, amonio, sulfuros, sulfatos)

Existen dos opciones de recolección y tratamiento de aguas residuales:

  • Tratamiento por separado del agua residual generada en cada etapa del proceso productivo. Cada planta se diseña especialmente según de donde provenga el agua residual: ribera, curtición o acabado.
  • Mezcla y homogeneización de todos los vertidos generados en cada etapa y tratamiento conjunto del agua residual global. Esta es la opción más habitual, ya que implica la instalación de una sola planta de tratamiento de agua en lugar de una planta por vertido.

2. Caracterización de las aguas residuales de curtidurías

Las aguas residuales típicas de las curtidurías presentan una muy alta concentración en carga orgánica (DQO) biodegradable y alto contenido en nitrógeno, ya que la piel se conforma de proteínas, queratinas, grasas, etc. Además, en el proceso de curtido se aplican compuestos orgánicos (curtientes, sintéticos, grasas, colorantes, etc.).

El agua también contiene compuestos inorgánicos (cromo, cloruros, amonio, sulfuros, sulfatos, etc.), entre los cuales el cromo es el que presenta mayores concentraciones y problemática. También se encuentra un contenido muy alto de sales (en el proceso de curtido se emplean sales para la conservación de la piel, sulfuros, sal de cromo, etc.), lo que deriva en altos niveles de alcalinidad, con un pH alrededor de 10 en el agua residual mezclada y homogeneizada. El contenido en aceites y grasas suele ser depreciable.

La composición característica de un agua residual homogeneizada proveniente de una industria de curtidos es la siguiente:

Tabla 1. Composición de efluentes homogeneizados de la industria de curtidos. Adaptado de Artiga 2005.

Parámetro (mg/L)Efluentes generalesEfluentes previamente sometidos a recuperación de pelo, cromo y desulfuración
DQO7000 – 80005000 – 5500
DBO54000 – 45003000 – 3500
NH3200 – 250<200
SS3500 – 40002500 – 3000
Cr3+200 – 30080 – 100
S2-200 – 250<2
SO42-18001800
Cl5000 – 60005000 – 6000

Las características de los distintos contaminantes presentes en estas aguas residuales pueden resumirse de la siguiente manera:

  • Sales: las sales y la alta conductividad que provocan no son fácilmente eliminables. Además, dificultan el tratamiento biológico cuando están en exceso.
  • Materia orgánica: se encuentra en muy altas concentraciones, siendo mayoritariamente biodegradable. Un tratamiento biológico adecuadamente diseñado, que incluya un pre-tratamiento efectivo, puede lograr la eliminación de hasta un 99% de la DQO.
  • Sulfuros: pueden eliminarse mediante un proceso de oxidación como parte del pre-tratamiento.
  • Nitrógeno total y nitrógeno amoniacal: provienen de la piel y de los productos en base amonio agregados durante el proceso de curtido. Se eliminan en el tratamiento biológico mediante nitrificación-desnitrificación.
  • Cromo: se encuentra mayoritariamente como Cr3+. Generalmente no afecta al tratamiento biológico, pero se recomienda su recuperación en el pre-tratamiento. El principal desafío del diseño del pre-tratamiento es seleccionar una tecnología apropiada para la reducción del cromo en el efluente.

Instalar distintas plantas de tratamiento personalizadas para las aguas de cada etapa de curtido, permite adaptarse mejor a las características típicas de cada efluente, lo que facilita su tratamiento y aumenta el rendimiento de recuperación de componentes de interés y valor como es el cromo. Sin embargo, este método no es frecuente dado su elevado coste de gestión comparado con el de gestionar el agua residual homogeneizada.

Tabla 2. Caracterización de los efluentes de cada etapa del proceso de curtido. Los valores se muestran en base a toneladas de cuero de vacuno crudo. Adaptado de Artiga 2005.

 RiberaCurticiónPost-curticiónAcabadoTotal
Volumen (m3/ton)20-251-33-8124-37
DQO (kg/ton)120-16010-2015-4010145-230
DBO5 (kg/ton)40-603-75-15448-86
SS (kg/ton)70-1205-1010-20585-155
Cr3+ (kg/ton)2-51-23-7
S2- (kg/ton)8-128-12
Nitrógeno (kg/ton)10-201-211-22
Cloruros (kg/ton)120-20050-605-10175-270
Sulfatos (kg/ton)5-2030-5010-4045-110

3.Tratamientos efectivos de aguas residuales de curtidurías

Los procesos más empleados en el tratamiento de aguas de curtidurías son los PROCESOS FÍSICO-QUÍMICOS y los TRATAMIENTOS BIOLÓGICOS. Actualmente también son comunes las TECNOLOGÍAS DE MEMBRANAS, ya que permiten la reutilización en proceso del agua tratada.

Los compuestos inorgánicos presentes en el agua residual pueden tener efectos tóxicos e inhibidores para los microorganismos del tratamiento biológico, por lo cual se efectúa un pre-tratamiento físico-químicos para su eliminación.

Cuando no se separan los efluentes y se ha de tratar el agua residual mezclada y homogeneizada, se han de tener en cuenta los siguientes puntos durante el diseño del proceso de tratamiento:

  • Alto contenido en cromo (mayoritariamente como Cr3+ aunque puede encontrarse ocasionalmente como Cr6+). Esto reduce la posibilidad de reutilizar y revalorizar el lodo generado en el tratamiento biológico.
  • Alta concentración de carga orgánica. Si esta carga es demasiado elevada y el tratamiento biológico no alcanza el rendimiento requerido, se ha de instalar una etapa de post-tratamiento (generalmente se aplican tecnologías de membranas).
  • Alto contenido en sulfatos. Esto hace que la aplicación de un tratamiento biológico anaeróbico no sea recomendada. Una alternativa consiste en la aplicación de tecnologías de desulfuración durante el pre-tratamiento.
  • Alto contenido en sólidos. Un diseño adecuado del pre-tratamiento puede reducir considerablemente los sólidos. Los procesos de coagulación-floculación y clarificación primaria (decantadores o equipos DAF disolved air flotation) son altamente eficaces en la eliminación de sólidos. Un diseño eficiente del pre-tratamiento permite proteger los equipos frente a estos sólidos y reducir considerablemente el volumen de influente al tratamiento biológico, lo que supone un ahorro en equipos, espacio y energía.

Si además de llevar a cabo el tratamiento del agua residual se desea reutilizar el agua tratada, se han de considerar los siguientes puntos:

  • Recuperación del cromo durante el pre-tratamiento. Un pe-tratamiento correctamente diseñado para este objetivo puede eliminar entre un 95 – 100% de cromo del agua. Si el cromo es eliminado, los lodos generados durante el tratamiento biológico pueden ser aplicados como fertilizantes.
  • La instalación de un tratamiento biológico anaeróbico permite la generación de biogás. Si se desea instalar este tipo de tratamiento, los sulfuros y sulfatos han de ser previamente eliminados. Tras el tratamiento anaeróbico, se ha de instalar un tratamiento de aireación para alcanzar una eliminación de carga orgánica que cumpla con los límites de vertido.

El PROCESO FÍSICO-QUÍMICO consiste en el tratamiento del efluente homogeneizado mediante la adición de agentes precipitantes para la eliminación de cromo (hidróxido de sodio NaOH) coagulantes (cloruro de hierro FeCl3 o sales de aluminio) y floculantes (polielectrolitos).

3.1. Tratamientos físico-químicos para el pre-tratamiento

El pre-tratamiento de las aguas residuales provenientes de la industria de curtidos se lleva a cabo mediante procesos físico-químicos, que eliminan sólidos, sulfuros, cromo, etc. y mejoran la eficiencia del subsiguiente tratamiento biológico.

Las operaciones más utilizadas son las siguientes:

3.1.1. Homegeneización

Mezclado uniforme de las distintas corrientes de agua residual generadas en cada etapa del proceso de curtido. Esto permite obtener un caudal y concentraciones constantes del influente al tratamiento.

3.1.2. Desbaste

Separación física de sólidos gruesos de mayor tamaño mediante rejas y tamices.

3.1.3. Eliminación de sulfuros

Se aplica oxidación con aire u otros oxidantes más potentes. La oxidación con aire, que se lleva a cabo a pH alrededor de 11, es lenta y requiere de un catalizador para su aceleración. Pueden alcanzarse eficiencias de eliminación de sulfuros con concentraciones por debajo de 1 mg/L en el efluente. Otros agentes aplicados como oxidantes fuertes son: ácido hipocloroso HClO, cloro Cl2, peróxido de hidrógeno H2O2 y ozono O3.

3.1.4. Coagulación-floculación

Además de partículas sólidas que sedimentan de forma natural, también existen partículas coloidales y partículas que no sedimentan fácilmente, ya que debido a su carga electrostática se repelen entre ellas manteniéndose en suspensión. En estos casos, se aplican coagulantes para desestabilizar esta carga de forma que las partículas en suspensión y coloidales pueden precipitarse.

Ocasionalmente se puede aplicar un polielectrolito como floculante para aglomerar estas partículas precipitadas y formar flóculos de sedimentabilidad o flotabilidad mayor, lo que permitirá la optimización de la posterior etapa de clarificación. Además, esta precipitación permite la reducción de cromo, sulfatos, y de la materia orgánica asociada a los sólidos separados, que es material lentamente biodegradable que dificulta el tratamiento biológico.

Los porcentajes de eliminación que pueden alcanzarse son:

  • >60% de DQO
  • >55% de DBO5
  • >30% de sulfatos
  • >95% de cromo.

Los agentes coagulantes y precipitantes más aplicados son las sales de aluminio y hierro, principalmente cloruro de hierro FeCl3, cloruro de aluminio AlCl3 y sulfato de aluminio Al2(SO4)3, y bases precipitantes como hidróxido de calcio Ca(OH)2 o hidróxido de sodio NaOH. La eliminación de cromo con estos agente precipitantes y coagulantes requiere de un pH controlado alrededor de 7.5.

En algunos procesos de curtido no se aplica cromo, sino que se aplican taninos. Estas sustancias son difícilmente biodegradables y se eliminan en el pre-tratamiento mediante su precipitación con sales de aluminio o de hierro, pudiendo reducirse la DQO en aproximadamente un 50%.

3.1.5. Separación de sólidos mediante flotación

Los sistemas de flotación mediante aire disuelto (DAF) son ampliamente utilizados en el pre-tratamiento de las aguas residuales de la industria de curtidos.

En un equipo DAF se lleva a cabo la flotación y sedimentación conjunta de las partículas y flóculos generados en el proceso de coagulación-floculación.

El agua clarificada se presuriza y satura con aire disuelto. Cuando esta corriente saturada entra en la cámara de flotación, ocurre la despresurización y se generan micro-burbujas de aire que arrastran hasta la superficie las partículas y flóculos que podían sedimentar, ni flotar. Las partículas que tienen sedimentabilidad suficiente son acumuladas en el fondo de la unidad DAF.

Estos equipos permiten extraer lodos flotados y sedimentados de muy alto contenido en sólidos (hasta un 5%) y obtener un clarificado de gran calidad.

Los lodos generados en un equipo DAF se dirigen a un tratamiento de deshidratación para el que existen diversas técnicas: centrifugación, filtración a presión, secado térmico o filtración al vacío.

Existen también unidades de decantación que permiten la separación de sólidos sedimentables, estos equipos no separan sólidos que no puedan sedimentar y ocupan mayor espacio que los clarificadores DAF.

3.1.6. Pre-tratamientos alternativos

Existen otras tecnologías capaces de lograr rendimientos considerables en la eliminación de cromo, sulfuros y sólidos. Sin embargo, son tecnologías menos aplicadas por su alto coste: intercambio iónico, adsorción en carbón activado…

Aplicación combinada de coagulación–floculación y flotación DAF: Tecnología ofrecida por Sigmadaf

Esta secuencia permite la separación de contaminantes mediante coagulación-floculación y la posterior eliminación de los flóculos y sólidos flotables mediante la aplicación de un sistema DAF.

Los flóculos formados en el proceso de coagulación-floculación disponen de un tamaño ideal para ser separados del agua en una unidad de flotación mediante aire disuelto. La tecnología DAF desarrollada por Sigmadaf combina los principios de flotación por aire disuelto y sedimentación con un diseño óptimo del equipo.

SIGMA ofrece diversos diseños para el proceso de coagulación-floculación: un proceso por tanques agitados o el proceso en continuo SIGMA PFL.

La tecnología SIGMA DAF constituye un proceso de separación eficaz y robusto para aceites, grasas, coloides, iones, macromoléculas, microorganismos y fibras.

La secuencia de coagulación-floculación seguida de DAF es un proceso ampliamente utilizado en el tratamiento de las aguas residuales de la industria de curtidos. Esta solución ha demostrado un gran rendimiento y una eficiencia en costes, tanto operacionales, como de consumo de químicos y energía.

En un sistema DAF, se introduce aire comprimido en una corriente de recirculación del clarificado. Dicho aire se disuelve en el medio líquido y, posteriormente, genera burbujas de 30 a 50 µm al liberarse a través de un cabezal de dispersión en la cámara de flotación. Las partículas coaguladas y floculadas se adhieren a las burbujas y flotan en la parte superior de la unidad DAF, donde se eliminan de forma mecánica.

La materia sedimentable desciende hasta el compartimento de sedimentos en el fondo de la unidad DAF y es descargada por un sistema de extracción de lodos, generalmente de tornillo sinfín.

Sigmadaf también ofrecemos equipos para el tratamiento de los lodos recogidos.

El agua clarificada abandona la unidad DAF mediante un sistema ajustable de sobrenadante. Parte de esta corriente de agua clarificada será redireccionada por la bomba de recirculación para entrar en el sistema de compresión y saturación de aire.

Sigmadaf ofrece una amplia gama de equipos de flotación DAF, que se personalizan en función del caudal a tratar y los requerimientos de espacio. Fabricamos equipos que pueden tratar caudales desde 5 m3/h hasta 1.000 m3/h. La capacidad de tratamiento de los equipos Sigmadaf abarca rangos de carga contaminante de hasta 40 kg de sólidos por superficie de flotación. Adicionalmente, fabricamos equipos compactos «plug&play».

Estos son nuestros modelos principales:

  • SIGMA DAF FPAC: caudales entre 5 y 160 m3/h con muy alta carga de sólidos. Es un sistema de flujo transversal y alto rendimiento. 
Figura 1. Equipos SIGMA DAF FPAC.

SIGMA DAF FPBC: caudales entre 10 y 250 m3/h que contienen bajas a medias cargas de sólidos. El equipo aplica flujo en contracorriente y ofrece un alto rendimiento.

Figura 2. Equipos SIGMA DAF FPBC.

SIGMA DAF FPHF: caudales entre 200 y 1000 m3/h con un gran contenido de sólidos en suspensión. Se utiliza una combinación de flujo contracorriente y flujo transversal para ofrecer un rendimiento óptimo.

Figura 3. Equipos SIGMA DAF FPHF.

COMPACT DAF: equipos compactos instalados en skid, que incluyen el sistema de coagulación-floculación y el DAF, permitiendo un ahorro de espacio y consumo energético.

Figura 4. Equipos SIGMA COMPACT DAF.

Las ventajas de los sistemas SIGMA DAF incluyen:

  •  Alta calidad del agua tratada.
  • Rápida puesta en marcha.
  • Operación de alta velocidad.
  • Lodos más espesos (menor producción de volumen lodos).
  • Footprint reducida.
  • Fácil de operar.
  • Tecnología conocida y robusta.
  • Sistemas de control sencillos, adaptables y eficaces.

El análisis del agua residual, aplicando ensayos Jar-Test, es fundamental para decidir cual es la mejor combinación de productos químicos para las etapas de coagulación-floculación y de ajuste de pH.

En Sigmadaf llevamos a cabo estos análisis, como fase previa al diseño de los procesos de coagulación-floculación, ajuste de pH y a la construcción del equipo DAF.

3.2. Tratamiento biológico

Actualmente la mayoría de las plantas tienen como base un TRATAMIENTO BIOLÓGICO, que se lleva a cabo tras la homogeneización y el pre-tratamiento físico-químico. El tratamiento biológico presenta una alta eficiencia, ya que casi la totalidad de la materia orgánica presente en las aguas residuales es biodegradable.

Las aguas residuales provenientes de procesos de curtidos presentan materia orgánica muy fácilmente biodegradable, por lo que el tratamiento biológico será altamente efectivo siempre y cuando el pre-tratamiento haya sido adecuadamente diseñado para la eliminación de los agentes inhibidores descritos anteriormente.

Pueden emplearse tratamientos aeróbicos o anaeróbicos.

3.2.1. Sistemas aeróbicos

El más aplicado es un sistema sencillo de lodos activados, que consiste en una secuencia de reactores anóxico (ausencia de oxígeno) y aeróbico (introducción de oxígeno) que llevan a cabo, mediante reacciones biológicas realizadas por microorganismos, la eliminación de DQO y nitrógeno. Este tratamiento puede diseñarse en continuo en uno o varios reactores, o de forma secuencial como un sistema SBR (‘sequencing batch reactor’).

Figura 6. Etapas de funcionamiento de un reactor biológico SBR para la eliminación de DQO y nitrógeno.

3.2.2. Sistemas anaeróbicos

Los sistemas anaeróbicos soportan muy elevadas concentraciones de DQO y DBO5 y además permiten la generación de biogás, que es un gas de alto valor energético resultante del proceso biológico de eliminación de materia orgánica biodegradable en ausencia de oxígeno.

Los reactores más comúnmente empleados en el tratamiento de aguas residuales de curtidurías son los UASB (‘Upflow anaerobic sludge blanket’ o reactor anaeróbico de flujo ascendente y lecho). Estos reactores son equipos compactos de alto rendimiento donde se lleva a cabo la eliminación de DQO, recogida del biogás y separación de sólidos en una misma unidad.

Las principales desventajas de los sistemas anaeróbicos es su alta sensibilidad a sustancia tóxicas y que la reducción de DQO no supera el 60%, por lo que requiere de un pre-tratamiento muy bien diseñado y de un tratamiento biológico aeróbico posterior.

En la siguiente tabla se muestran los porcentajes de eliminación generales resultantes de la aplicación de diferentes series de tecnologías para el tratamiento de aguas residuales de la industria de curtidos:

Tabla 3. Rendimientos estimados para aguas residuales de la industria de curtidos según el tratamiento aplicado. Adaptado de European IPPC Bureau.

 DQODBO5SSCromoSulfuroNTK
Pre-tratamientos
Flotación de grasas20-40
Oxidación de sulfuro1090
Precipitación de cromo90-99
Combinaciones de pre-tratamientos
Homogeneización + sedimentación25-3525-3550-7020-3025-35
Homog. + físico-químico + sedimentación50-6550-6580-9020-502-1040-50
Homog. + físico-químico + flotación*55-7555-7580-9520-502-540-50
Tratamiento biológico (pre-tratamiento + …)
… aireación85-9590-9790-9850
… anoxia – aireación85-9590-9790-9880-90
… anaeróbico UASB65-7560-7050-8020-30

3.3. Gestión y tratamiento de lodos

Los lodos provenientes de aguas residuales de la industria de curtidos contienen entre un 60 – 70% de materia orgánica y un 3 – 5% de nitrógeno, siendo su contenido en potasio despreciable.

Antes del tratamiento, se ha de someter el lodo a deshidratación para reducir su volumen y facilitar su transporte. Se utilizan generalmente equipos como:

  • Filtros de bandas
  • Filtros prensa
  • Decantadores centrífugos

Donde se aplican sales y/o polielectrolitos para acondicionar el lodo.

Para el tratamiento final de los lodos se utilizan varios procesos:

  • Digestión anaeróbica: permite además la obtención de biogás junto con el lodo digerido.
  • Aplicación en agricultura: se permite su aplicación directa siempre y cuando se cumplan las restricciones legales de contenido en pesticidas, patógenos, metales pesados y otros contaminantes.
  • Compostaje aeróbico: generación de abono orgánico, que también ha de cumplir los requisitos legales.
  • Tratamiento térmico: para ello se puede aplicar incineración, gasificación o pirólisis. Estos métodos permiten la recuperación de energía.

3.4. Tratamientos avanzados con membranas

Los procesos típicos de pre-tratamiento y tratamiento biológico son efectivos en la eliminación de sulfuros, cromo, carga orgánica, nitrógeno y sólidos en suspensión, pero el efluente aún contiene gran cantidad de sales y sólidos disueltos (sodio Na+, cloro Cl, sulfato SO42-, calcio Ca2+, magnesio Mg2+) e impurezas recalcitrantes, por lo que no es posible reutilizar el agua tratada si no se eliminan estos contaminantes.

En industrias que consumen elevados volúmenes de agua, es cada vez más necesaria la implementación de un MODELO CIRCULAR, que permita reutilizar el agua residual tratada en el proceso. Las tecnologías que permiten la eliminación de estos contaminantes y la reutilización del agua son las MEMBRANAS DE FILTRACIÓN.

La tecnología de membranas puede incluirse en el tratamiento de aguas residuales de la industria de curtidos de dos formas diferentes:

  • Aplicando membranas de filtración como post-tratamiento.
  • Aplicando biorreactores de membrana MBR (‘membrane bio-reactor’)

3.4.1. Membranas de filtración como post-tratamiento

Existen cuatro tipos de membranas que, ordenadas en función de su tamaño de poro, son: Microfiltración (MF), Ultrafiltración (UF), Nanofiltración (NF) y Ósmosis Inversa (RO). En la Figura 17 se muestra esta clasificación según el tamaño de poro (en nm) y según los contaminantes que cada tipo es capaz de retener.

  • Microfiltración MF: Las membranas MF eliminan coloides, sólidos en suspensión, bacterias y virus. Se aplican generalmente como pre-tratamiento para otras membranas de UF, NF o RO. Normalmente no se aplican solas, ya que su efectividad es baja para los requerimientos de las aguas residuales de curtidos.
  • Ultrafiltración UF: son un proceso selectivo de filtración mediante la aplicación de presión de hasta 10 bares aproximadamente. Estas membranas eliminan macromoléculas orgánicas de alto peso molecular y partículas, permitiendo el fraccionamiento de la materia orgánica. La efectividad de una membrana de UF depende en gran medida del tipo de material del que se componga la membrana. Las membranas UF se aplican generalmente como filtración previa para optimizar los procesos de RO y prevenir su obstrucción. Son las membranas más comúnmente instaladas en los sistemas MBR.
  • Nanofiltración NF: las membranas de NF se aplican para la eliminación de materia orgánica recalcitrante y metales pesados. Estas membranas generan muy poco volumen de concentrado. Las membranas de NF requieren de un cuidado control para evitar su obstrucción.
  • Ósmosis inversa RO: La RO es una técnica de alta eficacia que aplica presión para la purificación de aguas residuales. Un proceso de RO permite concentrar todos los sólidos disueltos, las trazas de compuestos orgánicos, metales pesados y los iones monovalentes.

Las membranas de ósmosis inversa, en combinación con ultrafiltración o nanofiltración, logran eficiencias de eliminación de alrededor del 95% de sólidos disueltos, 94% de iones Na+ y Cl, 98% de sulfatos, 65% de Mg2+ y 55% de Ca2+.

Las principales desventajas de un sistema de ósmosis inversa son su gran tendencia a la obstrucción, lo que hace necesario un tratamiento previo, y la generación de un gran volumen de concentrado que ha de ser tratado adecuadamente.

El mayor desafío en la aplicación de tecnologías de membrana es lograr un buen equilibrio eficiencia/coste y subsanar los problemas de obstrucción. La selección de productos y métodos de limpieza es muy importante a la hora de diseñar e instalar un sistema de membranas que optimice tanto el coste operacional como el rendimiento.

3.4.2. Biorreactores de membrana MBR

Esta tecnología combina en un única sistema las membranas de ultrafiltración con un tratamiento biológico, que actúa como medio de retención de la biomasa.

Las membranas actúan como separador de los lodos generados en el reactor, lo que implica que no es necesaria la instalación de un clarificador posterior, además previenen la pérdida de biomasa (pérdida de microorganismos nitrificadores y microorganismos capaces de degradar materia orgánica lentamente biodegradable), logrando que se alcancen concentraciones de biomasa muy altas dentro del reactor.

Estos reactores son equipos consiguen una alta concentración de biomasa, una producción de lodos muy baja y un alto rendimiento de eliminación de contaminantes. Además, permiten un diseño y operación flexible. Tras un reactor MBR, es muy común la instalación de unidades de membrana de ósmosis inversa que actuan como post-tratamiento.

La principal desventaja de estos sistemas es el ensuciamiento de las membranas, por lo que es necesario un sistema de limpieza cuidadosamente diseñado.

Figura 9. Configuraciones de MBR: a) módulo de membrana externo y b) módulo de membrana interno o sumergido. Adaptado de Artiga 2005.

Tecnología de membranas ofrecida por SIGMA.

SIGMA ofrece su tecnología de membranas para el diseño e instalación de procesos de Ultrafiltración, Ósmosis Inversa y reactores MBR.

Foto de las membranas MBR (Reactores biológicos de membranas) instaladas por SIGMA para el tratamiento biológico de aguas residuales industriales.
Figura 10. Membranas MBR instaladas por SIGMA.

Los reactores SIGMA DAF SMBR ofrecen las siguientes ventajas:

  • Son una solución PLUG&LAY.
  • Ofrecen la máxima fiabilidad y durabilidad.
  • Permiten obtener una calidad constante del efluente.
  • Es una planta compacta que permite la adición modular de membranas de ultrafiltración.
  • Su operación y control son sencillos y robustos.
  • Presentan una alta resistencia a agentes oxidantes.

Las plantas SIGMA DAF SMBR se diseñan específicamente para cada corriente de agua residual que se va a tratar. El rango de caudales está entre 20 y 100 m3/día.

Figura 11. Equipos compactos SIGMA SMBR.

SIGMA también ofrece equipos de tratamiento de los lodos generados en el reactor.

4. Casos de éxito de SIGMA en el tratamiento de aguas de curtidurías.

Se muestra a continuación un caso de éxito en la instalación de una de nuestras plantas para el pre-tratamiento de aguas residuales de la industria de curtidos.

Origen del aguaAguas residuales mezcladas provenientes del proceso de curtido de calzado
ObjetivoCumplimiento de los límites legales de vertido a red de saneamiento, que se dirigirá a una ETAR y posibilidad de proyectar una reutilización del efluente. Tratamiento integral de los lodos.
Caudal200 m3/día
Características del influente· pH = 3
· SST = 1000 mg/L
· DQO = 3000 mg/L
· DBO5 = 1500 mg/L
· Nitrógeno total = 100 mg/L
· Cromo Cr3+ = 140 mg/L
Equipos instalados· Tamices de desbaste
· Tanque de homogeneización
· Sistema de preparación y dosificación de coagulante (FeCl3), floculante (polielectrolito) y control de pH (NaOH)
· Sistema de tanques de coagulación, floculación y control de pH
· Clarificador SIGMA DAF FPAC-40
· Sistema integral de tratamiento de lodos: adecuación y deshidratación mediante filtro prensa, preparación y dosificación de lechada de cal (Ca(OH)2)
Rendimiento> 90% en SST
> 67% en DQO
> 67% en DBO5
> 50% en Nitrógeno total
> 98% en cromo Cr3+
Materia seca del fango = 35%

5. Referencias

Álvarez S.G., Maldonado M., Gerth A., Kuschk P. Caracterización de Agua Residual de Curtiduría y Estudio del Lirio Acuático en la Recuperación de Cromo. Revistas Cite.

Artiga P. 2005. Contribución a la mejora del tratamiento biológico de aguas residuales de la industria de curtidos. Memoria Tesis Doctoral Universidad de Santiago de Compostela, Departamento de Ingeniería Química.

Bernardino S. 2019. Production of biogas/bioSNG from anaerobic pretreatment of milk-processing wastewater. Chapter in ‘Substitute Natural Gas from Waste. 397 – 424.

Córdova H.M., Vargas R., Cesare M.F., Flores L., Visitación L. 2014. Tratamiento de las aguas residuales del proceso de curtido tradicional y alternativo que utiliza acomplejantes de cromo. Revista de la Sociedad Química del Perú. 80(3), 183-191.

Estudio de Minimización. Sector: Curtidos. Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente. Subdirección General de Resíduos.

European IPPC Bureau.

Song Z., Williams C.J., Edyvean R.G.J. 2003. Treatment of tannery wastewater by chemical coagulation. Desalination. 164, 249-259.

Suárez A.F., Agudelo R.N. 2014. Tratamiento de agua residual procedente de la industria de curtiembres mediante humedales subsuperficiales usando Zantadeschia Aethiopica. Avances Investigación en Ingeniería. 11(1), 121-126.

Suthanthararajan R., Ravindranath E., Chitra K., Umamaheswari B., Ramesh T., Rajamani S. 2003. Membrane application for recovery and reuse of water from treated tannery wastewater. Desalination. 164, 151-156.

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