Control d'escuma en el tractament d'aigües residuals: per què la tria adequada de l'agent desescumant realment importa a l'obra

Després de més de vint anys treballant amb plantes depuradores d'aigües residuals industrials i municipals, he après que l'escuma és un d'aquells problemes que semblen senzills sobre el paper però que poden arruïnar silenciosament les operacions si no es gestionen correctament. Una capa espessa d'escuma en un tanc d'aeració o en un clarificador secundari no només sembla desordenada. Redueix l'eficiència de transferència d'oxigen, augmenta el risc de desbordaments durant les tempestes, crea perills relliscosos per a la seguretat i fins i tot pot empènyer sòlids per sobre dels llindars cap al efluent final. En molts casos, la diferència entre una planta que funciona de manera estable i una que lluita contra problemes constants es redueix a seleccionar i aplicar l'antiespumant adequat per a la química i la biologia del tractament d'aigües residuals implicades.

L'escuma en el tractament d'aigües residuals sol formar-se quan compostos tensioactius estabilitzen bombolles d'aire. Aquests compostos provenen dels detergents i dels tensioactius de les aigües residuals domèstiques, però sovint són molt pitjors en els corrents industrials — proteïnes i greixos de la indústria alimentària, lignins i resines de les fàbriques de pasta i paper, o olis i greixos de les refineries i de la indústria metal·lúrgica. En els sistemes de fang activat, la combinació de bombolles fines de l'aeració i les substàncies polimèriques extracel·lulars produïdes per la biomassa pot crear una escuma molt estable i persistent que no es trenca per si sola. Un cop aquesta capa d'escuma s'espesseix, aïlla la superfície del líquid, redueix la dissolució d'oxigen i fins i tot pot afavorir el creixement de filaments que provoquen escuma, com ara Nocardia o Microthrix.

Un antiespumant actua trencant la pel·lícula superficial que manté la bombolla unida. Els bons antiespumants per a aigües residuals estan formulats per estendre's ràpidament per la interfície aire-líquid, desplaçar els tensioactius estabilitzadors i provocar que les parets de la bombolla s'aprimin i es trenquin. Com que les aigües residuals rarament són netes, l'antiespumant també ha de funcionar en presència d'altes concentracions de sòlids en suspensió, de pH variables i, de vegades, de temperatures o salinitat elevades. Ho ha de fer sense perjudicar el procés de tractament biològic ni crear nous problemes en les etapes posteriors.

No tots els antiespumants són adequats per a sistemes de depuració biològica d'aigües residuals. Els productes a base de silicona són ràpids i eficaços a dosis baixes, però alguns poden recobrir la biomassa o reduir la transferència d'oxigen si se'n fa un sobredosi, i poden persistir a través de la planta fins a l'aigua receptora. Els desespumants a base d'oli mineral o d'hidrocarburs són més barats i s'utilitzen àmpliament, però poden augmentar la demanda química d'oxigen de l'efluent i, de vegades, interferir en l'espessiment del fang. En els darrers anys, cada vegada més plantes han optat per desemulsionants a base d'alcohol gras, oli vegetal o polímer, que ofereixen un millor perfil mediambiental i una menor toxicitat per a la vida aquàtica. Aquestes opcions solen ser més compatibles amb els processos biològics sensibles, tot i que poden requerir dosis lleugerament més altes o punts d'aplicació més curosos.

En la pràctica, els millors resultats s'obtenen en ajustar l'antiespumant a l'origen de l'escuma i a l'etapa de tractament. Als bassals d'aeració, la dosificació contínua a baix nivell sovint funciona millor que les aportacions d'impacte. Moltes plantes aboquen l'antiespumant directament al tanc d'aeració o just abans mitjançant una bomba de dosificació connectada a sensors de nivell d'escuma o a temporitzadors senzills. En el tractament de fangs o en digestors anaeròbics pot ser necessari un producte diferent o una dosi més alta perquè la química de l'escuma és diferent. He vist casos en què un desespumant únic funcionava bé als tancs d'aeració, però causava problemes als clarificadors finals perquè afectava les característiques de decantació. Per això, les proves de laboratori i els assajos a petita escala amb l'aigua real de la planta són essencials abans de comprometre's a un ús a gran escala.

Les dosis habitualment oscil·len entre 5 i 50 mg/L segons la gravetat de l'escuma i la concentració del producte, però la clau real és una aplicació constant en lloc de perseguir pics amb grans dosis puntuals. La sobredosi és un error comú: malgasta diners i de vegades pot empitjorar l'escuma o crear altres mals de cap operatius, com un augment del volum de fang o problemes amb la desinfecció posterior. La subdosificació deixa el problema de l'escuma només a mitges. Els bons operadors també presten atenció a com l'agent desespumant per al tractament d'aigües residuals afecta altres parts de la planta. Alguns productes poden reduir l'eficàcia de la desinfecció per UV o causar un trasllat a l'efluent que incompleix els límits locals de descàrrega d'olis o tensioactius.

Segons l'experiència, les plantes que consideren la selecció del desemulsionant com a part del seu control global del procés, en lloc de com una ocurrència tardana, obtenen els millors resultats. Fan un seguiment dels nivells d'escuma juntament amb l'oxigen dissolt, l'índex de volum de fangs i la qualitat de l'aigua sortint abans i després dels canvis. També treballen amb proveïdors que entenen tant la química com la biologia del tractament d'aigües residuals, no només aquells que venen desescumants industrials genèrics. En una planta municipal amb la qual vaig treballar, el canvi d'una emulsió de silicona estàndard per un producte més específic a base d'àcids grassos va reduir els problemes relacionats amb l'escuma en més de la meitat i va millorar la transferència d'oxigen prou com per reduir notablement el consum d'energia d'aeració.

Hi ha límits, és clar. Cap agent antiespumant no resol els problemes subjacents, com el mal control de l'edat del fang o la càrrega excessiva de tensioactius procedents de les indústries a munt. Els trencadors d'escuma mecànics, els sistemes de polvorització o els canvis en el disseny dels difusors d'aeració poden, de vegades, reduir la dependència dels productes químics. La pressió reguladora també està impulsant les plantes cap a opcions menys tòxiques i més biodegradables, la qual cosa significa que els productes més antics a base d'oli mineral s'estan eliminant gradualment en moltes regions.

Al capdavall, el control eficaç de l'escuma en el tractament d'aigües residuals es redueix a entendre la química específica de l'escuma, triar desescumants que treballin amb la vostra biologia en lloc de fer-hi front i aplicar-los de manera consistent als punts adequats. Quan aquesta combinació és encertada, la planta funciona més fluidament, la seguretat millora i eviteu l'extinció constant d'incendis que normalment provoquen els problemes d'escuma. Si us enfronteu a una escuma persistent, el primer pas continua sent el mateix que he recomanat durant anys: dedicar temps a caracteritzar l'escuma i a fer proves de compatibilitat adequades abans de triar un producte. Aquest esforç inicial gairebé sempre es tradueix en un funcionament diari més estable.