Técnicas novedosas (y disponibles) en tratamiento de aguas industriales en el Sector Químico:...

Técnicas novedosas y

disponibles en el sector químico.

(análisis práctico

del BREF CWW)

CWW COMMON WASTE WATER AND WASTE GAS TREATMENT/MANAGEMENT SYSTEMS IN THE CHEMICAL

SECTOR

La comisión Europea tiene una página con todos los BREF

http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/

Y una en concreto sobre el BREF que nos ocupa.

http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/cww.html

Con el último BREF CWW publicado 2003 y un borrador antiguo de 2011.

Se comenta un borrador posterior de Noviembre de 2013.






PERO HAY MÁS BREF

BREF CWW

Y EN EL SECTOR QUÍMICO VARIOS

Hay 32 BREFs y 2 REFs

Hay 8 (25 %) directamente relacionados• CWW Common Waste water and Waste Gas

Treatment/Management Systems in the Chemical Sector

• LVIC-AAF Large Volume Inorganic Chemicals - Ammonia, Acids and Fertilisers Industries

• LVIC-S Large Volume Inorganic Chemicals- Solids and Others Industry• LVOC Large Volume Organic Chemical Industry• OFC Manufacture of Organic Fine Industries• CAK Production of Chlor-alkali• POL Production of Polymers• SIC Production of Speciallity Inorganic Chemicals

7 (22%) más relacionados por procesos productivos

• EFS Emissions from Storage• ENE Energy Efficiency• ICS Industrial Cooling Systems• STM Surface Treatment of Metals and Plastics• STS Surface Treatment Using Organic Solvents• WPC Wood and Wood Products Preservation with Chemicals• TAN Tanning of Hides and Skins

El 47% tiene o puede tener algo que ver con la industria química

BREF QUIMICO RELACIONADOS BREF METAL OTROS

El sector químico es el 7º consumidor de energía (junto al petroquímico).

Emisiones al aire: • Compuestos orgánicos (sin metano) 2º 20% (1º refino de aceite y gas)• Amonio 2º 10% (1º ganadería intensiva)• Óxidos de nitrógeno 4º 5%• Óxidos de azufre 5º 4%Emisiones al agua (siempre delante están las EDAR urbanas)• Mercurio 2º 24%• Cromo 2º 22%• Fósforo 2º 18%• Compuestos halogenados 3º 9% (1º Papel )• Níquel 3º 8%(2º Centrales térmicas)• Nitrógeno 3º 6%(2º Acuicultura)• Compuestos orgánicos 4º 4%• Plomo 5º 7%• Cadmio 6º 5%• Zinc 7º 6%• Cobre 7º 3%

ALGUNOS DATOS

PERO SE HA HECHO UN ESFUERZO GRANDE EN EL SECTOR

ALGUNOS DATOS

FEIQUE Actividades y servicios

http://www.feique.org/myarticles/122-feique-actividades-y-servicios.html

PESE O GRACIAS AL SOBREESFUERZO PEDIDO

ALGUNOS DATOS

FEIQUE Actividades y servicios

http://www.feique.org/myarticles/122-feique-actividades-y-servicios.html

EL QUE NOS OCUPA

http://eippcb.jrc.ec.europa.eu/reference/BREF/cww_bref_0203.pdf





EL QUE NOS OCUPA

Borrador Nov 2013 CWW

http://www.feique.org/dp/131121CWWrevisedD2.pdf

NOMENCLATURA

BAT : Best Available TechniquesMTD: Mejores Técnicas DisponiblesBREF: BAT REFerence documentAEL: Associated Emission LevelsVLE: Valores Límite de EmisiónVOC: Volatile Organic CompoundsAOX: Adsorbable Organically-bound halogens

• Las actividades cubiertas por otros BREFo CAK Cloro álcalio LVIC-AAFGrandes productores de inorgánicos NH4, ácidos

e industrias fertilizanteso LVIC-S Grandes productores de inorgánicos sólidos o SIC Inorgánicos especializadoso LVOC Grandes productores de orgánicos o OFC Productores de orgánicos delicadoso POL Productores de polímeros

• Tratamientos de agua fuera de este BREF, cubierto por WT• Incineración de fangos de depuradoras cubierto por WI• Otros residuos que no sean agua residual cubierto por WT• Materias relativas a seguridad en el trabajo o de los productos

De qué no habla

Capítulo 1 Información general sobre agua residual y gas.

Capítulo 2 Información y datos sobre EDARS centrales en instalaciones químicas (emisiones, consumos de materia prima agua, energía y generación de residuos.

Capítulo 3 Técnicas consideradas para determinar MTD BAT

(costes y resultados de aplicar los MTD BAT).

Capítulo 4 Conclusiones MTD BAT para agua y gas.

Capítulo 5 Técnicas emergentes.

Capítulo 6 Recomendaciones para futuros trabajos.

Anejos

Resumen del Documento

Capítulo 1 Capítulo 2 Capítulo 3 Capítulo 4 Capítulo 5

Capítulo 6 Anejos

Descripción de las técnicas (de las que luego salen las BAT MTD)En todas se presentan los siguientes datos:

Descripción Descripción técnica Principales beneficios medioambientales conseguidos Actuaciones medioambientales y datos de operación Efectos cruzados Consideraciones técnicas relevantes para su aplicación Datos económicos Fuerza impulsora para implementarlas Ejemplo de instalaciones Referencias

Capítulo 3: De qué habla

Capítulo 3: De qué habla

T de gestión13%

T para tratamiento de aguas31%

T para residuos

T para gases37%

T combinadas

T para reducir VOC

T de gestión de olores

T de gestión de residuos

T de gestión de energía

Otras

Capítulo 3 Técnicas

BEST AVAILABLE TECHNIQUES

MEJORES TÉCNICAS DISPONIBLES

BAT MTD

Capítulo 4: Resumen y conclusiones del 3

Conclusiones BAT MTDLa directiva 2010/75/EU define Técnica BAT MTD tanto la tecnología usada como también la forma en que se ha diseñado, construido, mantenido, operado y desmantelado una instalación.

NO son PRESCRIPTIVAS NI EXHAUSTIVAS Se pueden usar otras que consigan lo mismo No hay BAT-AEL para emisiones al aire CONCLUSIONES BAT:

BAT de Gestión (1) BAT de Monitorización (4) Emisiones al agua

Recogida y segregación de corrientes (4) Tratamiento de aguas (3) Lista BAT-AEL

Residuos (2), Emisiones al aire y olores (9) y ruido (2)

Capítulo 4: Resumen y conclusiones del 3

mailto:http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2010:334:0017:0119:en:PDF

Capítulo 4: Oportunidad de mejora gestión

Gestión BAT 1: Mejora continuaDebe ser un compromiso de la dirección

MonitorizaciónBAT 2 Medida continua en el efluente de:

• Caudal• pH• Temperatura


BAT 3: frecuencia de las muestras

INFLUENTE EFLUENTECaudal C CpH C C/D/OTemperatura C CTSS D /O C/D/S/M/OTOC C/D/S/O D/ODBO5 D/S/M D/S/MDQO C/D/S/M D/S/M/OAOX D/S/M D/S/M/OMetales D/S/M/O D/S/M/ON total C/D/S/M D/S/OAmoniaco D/S/O D/S/ONO2 D/S/O D/S/ONO3 D/S/O D/S/OP total C/D/S/M/O D/S/M/OCloruros D/S/M D/S/M/OSulfatos D/S/M D/S/M/OFenoles D/S/M D/S/M/OToxicidad D/M M/OFosfatos D/S D/OCianuros M/O

Las empresas indican que controlan cap2

En amarillo >50% encuestados

MEDIDA EMISION BAT-AEL

BAT-AEL

Caudal C

pH CTemperatura CTSS D 2,5 Tn/y 2-25TOC D 2,0 Tn/y 7-20 7-80 DBO5 S

DQO D 6,0 Tn/y 20-60 20-240AOX M 100 Kg/y 0,2-1,0Metales M Kg/y micro g/lN total D 2,5 Tn/y 5-25 5-40N inorg D 2,0 Tn/y 5-20 5-35P total D 150 Kg/y 0,5-1,5Cloruros

Sulfatos

Fenoles

Toxicidad 4 meses Q> 1M m3/y

FosfatosCianuros

Se propone


BAT 3: Monitorización de las muestras

MEDIDA EMISION BAT- AEL

Cr Mensual 2,0 Kg/y 5-20 ug/l

Cu Mensual 5,0 Kg/y 5-50 ug/l

Ni Mensual 5,0 Kg/y 5-50 ug/l

Zn Mensual 30,0 Kg/y 20-300 ug/l

Para metales

BAT 4: Monitorización de las emisiones al aire de VOC

BAT 5: Monitorización de olores

Comparativa

Valores mg/l Directiva 91/271 ARU

BREF CWW (pag 293)

Borrador BREF CWW (pag 661)

DBO5 25

DQO 125 250 60 /240 si DBO<20 R>90%

TSS 35 20 25

NT 15 / 10 ZONA SENSIBLE >100K hab-eq

25 / 40 si R>70%

N inorgánico 25 20 / 35 si R>70%

PT 2 / 1 ZONA SENSIBLE >100K hab -eq

1,5 1,5

4º


BAT 6: Hacer inventario de las corrientes de aguaCon información de procesos de producciónCon información de las corrientes individuales

• Q, pH, Tempe, Conductividad• Concentraciones medias• Datos de bioeliminación DBO, ratio DBO/DQO, inhibidores

BAT 7: Reducir contaminación por agua de lluvia• Instalar tejados• Evitar descargas de válvulas (alivio/seguridad) bajo techado

BAT 8: Segregar corrientes que no necesiten tratamiento (refrigeración /lluvia)

BAT 9: Disponer de volumen para usarlo en caso de situaciones no comunes “other than normal”

• que no cumplan con el vertido, • agua de incendios, • lluvia contaminada, • etc)


RESIDUOSBAT 13: Disponer planes de gestión para que por orden de prioridad de los fangos

• Se eliminen o prevengan• Se preparen para su reutilización o reciclado o cualquier otra

recuperación

BAT 14: Para reducir la cantidad de residuos usar una o más de las siguientes técnicas

• Acondicionamiento (químico o térmico) No es de aplicación en inorgánicos

• Estabilización de fangos (los anteriores + digestión (aerobia o anaerobia)). No para inorgánicos.

• Espesamiento que se puede llevar a cabo porSedimentación, Centrifugación, Flotación, Tambores rotativos.Deshidratación por filtros prensa

tratamientos de agua:

técnicas novedosas y

disponibles en

el sector químico

BAT 10: Reducción de emisiones por gestión integrada y estrategias de tratamiento que incluye combinación de técnicas. Punto 3.2.3.

Capítulo 3 y 4: Técnicas Tratamiento Aguas

Integradas en proceso Reducen generación contaminantes 3.2.3.1.

Tratamientos en origen Reducen o recuperan antes del vertido

Pretratamientos Reducen antes del tratamiento BAT11

Tratamiento final Antes de la descarga al cuerpo receptor BAT 12

Objetivo claro: que haya menos que tratar, intentar reducir cuanto antes mejor.

No es más limpio el que más limpia sino el que menos mancha

INTEGRADAS EN PROCESO: 3.2.3.1.


Extracción en contracorrienteReducción el agua de aporteReducción del agua residualMejor tratamiento de contaminantes y posible reciclaje

Extracción reactiva: extracción selectiva de ácidos orgánicos después del ajuste del pH con bases orgánicas disueltas en hidrocarburos.

Recuperación de materia prima o producto valiosoReducción de carga orgánica en el vertido

Uso múltiple y recirculaciones.Agua de lluvia para limpiezasRecirculación de condensados

Reducción del consumo de aguaReducción de la cantidad de agua tratadaReutilización



Enfriamiento indirecto del vapor. Se usan 27 m3 /Tn para reducir a 35ºC Reducción el agua de aporte

Reducción del agua residual

Generación de vacío sin agua (por bombeo en circuito cerrado)Evita la contaminación de agua en la generación de vapor.

Bombas de vacío de anillo líquidoEn circuito cerradoUsando el solvente como cierre

Se evita contaminación yconsumo de liquido de sellado

Procesos sin agua para el tratamiento de gases



Optimizar procesos para recuperar sustancias (en concentrados >10g/l)Reuso de materiales, productos, disolventes o catalizadoresRecuperación de sustancias Reducción de agua residual

Cambio y mejora de materias primasMateria primas menos contaminadasMP más purasMP sustituidas por otras menos tóxicas, menos solubles y

menos volátilesInstalación de purificadores

Se reduce el caudal de agua residual generadaReducción de gases emitidosReducción de contaminantes al agua

Uso de tanques para homogeneizar caudales y cargasPara tratamientos biológicos. C/N/Pcarga/ sales/ N / Neutralización/

BAT 11: Pretratamientos se usan para evitar lo que no va a ser adecuadamente tratado con posterioridad.

PARA: Proteger el biológico posterior (tóxicos e inhibidores)Eliminar compuestos que no se tratan bien (metales, compuestos poco biodegradables, con altas concentraciones, etc.)Eliminar compuestos que se escapan al aireEliminar compuestos con efectos secundarios como corrosión, reacciones no buscadas, contaminación de los lodos, etc.

Es parte del tratamiento integrado y de la estrategia de tratamientoSe procura instarlo lo más cerca posible de la fuente de contaminación.


BAT 11: Pretratamientos


Adsorción Tóxicos o poco/ no biodegradables: Me, Halogenados orgánicos

Aplicación general

Anaerobio Biodegradables Para DQO > 2g/l sin tóxicos

Hidrólisis química Tóxicos o poco/no biodegradables: CN

Para Contaminantes con baja solubilidad en agua

Oxidación química Tóxicos o poco/no biodegradables: CN, NO2, Sulfuro, sulfitos

Aplicación general

Precipitación química

Compuestos inorgánicos: Me

Restringido por sustancias complejas

Reducción química Compuesto inorgánicos reducibles: Me, H2O2, Cl, Cr

Para compuestos inorgánicos reducibles



Cristalización Compuestos inorgánicos: Me

Inorgánicos cristalizables

Destilación Tóxicos y poco/ no biodegradables

(halogenados orgánicos)

En alta concen. y con diferencias en Temp. ebullición frente a agua

Extracción Tóxicos y poco/no biodegradables


Aplicación general

Intercambio iónico Compuestos ionizables: Me

Aplicación general

Nanofiltración y ósmosis inversa

Tóxicos y poco/no biodegradables

(halogenados orgánicos) e inorgánicos

Aplicación general

Separación aceite-agua

Aceite Aplicación general



Stripping(arrastre)

Compuestos volátiles orgánicos (VOC halogenados) e

inorgánicos (NH4,H2S)

Aplicación general

Incineración de residuos

Tóxicos y poco/no biodegradables


Cuando hay alta concentración de orgánicos

Oxidación húmeda Tóxicos y poco/no biodegradables (halogenados

orgánicos), compuestos inorgánicos oxidables

CN, NO2, Sulfitos, sulfuros

Aplicación restringida por corrosión de los inorgánicos

BAT 12: Combinación de técnicas según contaminantes


Homogeneización Aplicación general

Neutralización Ácidos, bases Aplicación general

Separación física SS y aceites y grasas Aplicación general

Tratamiento primario

Fangos activos (MBR en concreto)

Compuestos orgánicos biodegradables

Aplicación generalTratamiento biológico secundario

Nitrificación/ desnitrificación

Nt , amonio No aplica si Cl>10 g/l o no hay tratamiento biológico

Eliminación de P por precipitación

Fósforo Aplicación general

BAT 12: Combinación de técnicas según contaminantes


Coagulación y floculación

TSS Aplicación general

Sedimentación TSS Aplicación general

Filtración (arena, micro, ultra)

TSS Aplicación general

Flotación TSS Aplicación general

Eliminación final de sólidos

Técnicas tratamiento de aguas

bat - mtd en el sector químico.

(del BREF CWW)

Capítulo 3 y 4: técnicas de tratamiento

Tratamientos preliminares

Técnicas basadas en biologíaContaminantes solubles biodegradables

Separación mecánica. Contaminantes insolubles

Tratamiento físico-químicoContaminantes Solubles no-biodegradables o inhibidores

Homogeneización NeutralizaciónSeparación física (rejas, tamices. Etc)

Fangos activos Nitrificación / DesnitrificaciónTratamiento Anaerobio MBR Precipitación química del fósforo

Coagulación / Floculación SedimentaciónFlotación FiltraciónSeparación agua-aceite

Precipitación química CristalizaciónOxidación química /aire húmedoReducción química Hidrólisis químicaÓsmosis NanofiltraciónAdsorción Intercambio iónicoExtracción Destilación / rectificaciónStrippingIncineración

Tecnologías Limpias del GV/ EJ


Técnicas basadas en biologíaContaminantes solubles biodegradables

Separación mecánica. Contaminantes insolubles

Tratamiento físico-químicoContaminantes Solubles no-biodegradables o inhibidores

NO BAT MTDTécnicas emergentes

MBR

Filtración con carbón

CristalizaciónÓsmosisAdsorciónIntercambio iónicoIncineración (quemadores)

UltrafiltraciónLimpieza por ultrasonidos

ElectrodiálisisElectrocoagulación

http://www.lehendakaritza.ejgv.euskadi.net/r48-bopv2/es/bopv2/datos/2012/10/1204822a.pdf


tratamientos preliminares



Homogeneización de caudales / Homogeneización de cargasCaudales: el caudal de entrada al tratamiento lo más estable posible con las mínimas variaciones. También se regulan las variaciones de carga . Regulación por un tanque en línea o en derivación o alternativo. Requiere de bombeo.

VENTAJASMejora el biológico porque reduce cargas de choque. Ratio C/N/P. sal.Mejora calidad efluente y rendimiento decantación secundariaMejora la dosis de químicos, neutralización y resultados del proceso.

Se bombea todo. Regula mejor.Para cargas.Más caro.

Hay un tanque de rebose.Solo bombea el exceso.

Los tanques se pueden usar para emergenciasHay posibilidad de tanques buffer dobles no BAT



Neutralización: para ácidos y bases

Es necesario para biología (pH 7) y para vertido.No viene en los valores AEL del BREF, pero hay que neutralizar.La composición (si es un agua tampón) y el pH de entrada determina la cantidad a dosificar.Se dosifica por precio NaOH, y Ca(OH)2 / CO2 HCl y H2SO4. Puede hacer falta 2 etapas. Se puede aprovechar para precipitar por exceso Me (OH)y luego bajar pH y neutralizar



Neutralización



Separación física: Rejas, tamices, separadores de grasas, Decantadores primarios. Para SS, aceites y grasas. En el capitulo 3 solo habla de separación de arenas.

Pueden ser de Obra Civil o equipos compactos.Se eliminan grasas, arenas y Sólidos con todo lo que llevan asociado. Se elimina también parte de la DBO DQO (dec 1ª hasta un 35% DBO y un 65% de SS)Un exceso de eliminación de DBO en Dec 1ª puede ser perjudicial para el biológico según los casos (ratio DBO/N/P). Pero puede ser hasta un tratamiento completo.Las arenas mayores de 0,2 mm se eliminan al 98% .Las grasas se eliminan en función del tipo de grasa. Son recuperables.En las EDARs urbanas las grasas se considera residuo peligroso pero no tiene por qué ser el caso de las EDARIs. Hay que estudiar cada caso.Los equipos compactos llegan a caudales hasta 160 l/s por cada equipoLos equipos compactos incluyen, tamizado, desarenado, desengrase (no para todos los casos).Hay multitud de equipos de extracción, hay que buscar el más adecuado no solo en función de lo que entra sino en función de las siguientes fases.



Separación física: Rejas, tamices,



Separación física: desarenadores, desengrasadores



Separación física: Equipos compactos, buen aprovechamiento del espacio. Entra y sale por tubería



Separación física: Decantación primaria

Reducciones importantes Gravedad SS > 65% Floc DBO 50-60% SS 65-75% Coag DBO65-75% SS 85-95%

Los lamelares disminuyen el espacio necesario. Mejoran la decantación por efecto pared

Los sistemas estáticos solo se usan para caudales muy pequeños

tratamientos de agua: técnicas

basadas en procesos biológicos

contaminantes solubles biodegradables

Fangos activos: elimina compuestos orgánicos biodegradables


Tratamiento convencional para ARUsHay muchísimos tipos.Puede incluir nitrificación/desnitrificación , anaerobiosis con eliminación biológica de fósforo (no BAT).MBR es una aplicación.

EDAR de la Cuenca Media del río Guadarrama (120.000 h-e), canales de oxidación en forma de herradura

EDAR Orihuela. Aireación Prolongada 90.000 hab-eq.

Fangos activos


Los procesos más habituales son MC y APPara eliminar sólidos se instalan decantadores, flotadores o MBR, UF

PARÁMETROSMEDIA CARGA

CONVENCIONALAIREACIÓN

PROLONGADABIOLÓGICO RANGO RANGO

Carga másica Kg DBO5/Kg Mssd 0,2-0,4 <0,07Edad del fango (d) de 4 a 10 20-30

X concentración en cuba Kg MLSS g/l 2,5-3,5 3,0-5,0HRT tiempo de reteción hidraulica (h) 3,0-8,0 18-36Demanda teórica de O2 (Kg Os/Kg DBO elimin 0,8-1,0 2,0-2,4Velocidad horizontal en canal m/s 0,25-0,35 0,25-0,35Rendimiento eliminación DBO5 85-92% 85-95%Rendimiento eliminación SS 85-95% 85-95%Energía consumida Kwh/DBO5 elimin 1,0-1,2 1,8-2,4

FANGOSDigestión Hay que digerirlos Ya digeridosOlor Mucho olor Poco OlorEstabilidad Sin estabilizar Estabilizados

Hay una tabla 3.126. comparando pero a partir de referencias

Fangos activos


Se inhiben por sustancias tóxicas

a partir de las siguientes concentraciones

Cd 2+ 2-5 mg/l

CrO42- 3-10 mg/l

Cu 2+ 1-5 mg/l

Ni 2+ 2-10 mg/l

Zn 2+ 5-20 mg/l

Cl2 0,2-1 mg/l

CN- 0,3-2 mg/l

Aceites minerales

>25 mg/l

Fenoles 200-1000 mg/l

H2S, S2- 5-30 mg/l

Sal > 30g/l

Temp > 35ºC

Fangos activos


Fangos activos: la separación de los sólidos se realiza por sedimentación o flotación, son técnicas aparte.


Otro Fango activo: lecho bacteriano

Fangos activos:


Otro Fango activo: Biofiltros ( para alta C/N/P)

Nitrificación / Desnitrificación (típico ARUs): elimina NT y NH4


Proceso típico de todas las EDARs de ARUs actualesHay varios procesos.Para el cálculo se usa la norma ATV A131 alemanaEs necesaria una relación correcta DBO/N/P 100/5/1Necesita recirculación de aguaEs una ayuda al aerobio normal para eliminación de nitrógenoEl nitrógeno sale como N2 atmosférico no contaminante

EDAR de Galindo.

EDAR de Cardiff (880.000 h.e). Proceso ICEAS, aireación prolongada. Detalle de un decantador y vista general

Nitrificación / Desnitrificación (típico ARUs)


EDAR JACAcon el sistema Orbal con eliminación de N y P. 50.000 hab-eq

EDAR de Cuenca. Proceso Biodenitro-Biodenifo 136.000 hab-eq

Comparativas Aerobio / Anaerobio


Comparativa Fango activo Anaerobio

Arranque + LentoCrecimiento Rápido LentoOperación Sencilla Compleja por

metanogénicos

Rendimiento 85-95% 80-90%HRT (Tiempo de retención =volumen) 3-5 h 2 díasSobrecarga Si Acepta Generalmente noOxigeno Coste alto No hay. Coste nulo.Temperatura Ambiente 35ºCNutrientes 100/5/1 100/0.5/0.1

Fangos producidos 0.5 KgSSV/Kg el 0.05 Kg SSV/Kg el

SSLM (SS en el reactor) 4 g/l 10 g/l

Anaerobio indican 4 procesos. Elimina compuestos biodegradables ACR /UASB/ Lecho fijo/ Lecho expandido


Anaerobio: No tienen aire ni oxígeno. Ausencia estricta de oxigeno.Se usan principalmente para industrias con alta carga biológica. Necesitan temperaturas moderadas-altas para funcionar adecuadamente. Necesita una buena homogeneización.Descompone la carga de entrada en Biogas (utilizable para energía) + materia orgánica degradada + nuevos microorganismos.Producen pocos fangos. Barato de operar (sin oxigeno solo agitación).Arranque lento y delicado. Pequeña necesidad de nutrientes 100/0.5/0.1Intervienen varios tipos de bacterias (metanogénicas, acidogénicas, etc)

DQO g/l in HRT h Kg/(m3 d) % Elimin

ACR 1,5-5 2-10 0,48-2,40 75-90%

UASB 5-15 4-12 4-12 75-85%

Lecho fijo 10-20 24-48 0,96-4,81 75-85%

Lecho expandido

5-10 5-10 4,81-9,62 80-85%

Seguido de un aerobioElimina>99% DBO95-97% DQO

Comparativas Anaerobios


Comparativa UASB BF LFPuesta en marcha Mala Mala MalaAcumulación de biomasa ++ + ++Mezcla fase líquida + + ++Sobrecargas hidráulicas No ++ ++Sobrecargas de carga orgánica + + +Admisión de SS No + ++Riesgo de oclusiones ++ Alto ++Riesgo de flotación de biomasa Alto ++ ++Necesidad de control + + Alto

Anaerobio indican 4 procesos ACR /UASB/ Lecho fijo/ Lecho expandido


Reactor de contacto ACR: proceso habitual especial para lentamente biodegradablesAnálogo a fango activo.Para residuos de conservas

Reactor UASBNo salen los SSAbierto / Muy altoRecupera biogasSe usa en Industrias Químicas, Papeleras y alimentarias

Anaerobio indican 4 procesos ACR /UASB/ Lecho fijo/ Lecho expandido


Biofiltro ascendente (como aerobio) Muy usado. Buena retención SSBiofiltro descendente (SS se acumulan en superficie)

Lecho fluidizado (Mayor eficacia) /Lecho expandido (mejor captura SS, menor velocidad) Difícil que se adhiera bien la BP (biopelícula)

Fangos activos MBR: elimina DBO


VENTAJAS• Efluente sin SS ni bacterias (ni casi virus).•Efluente permite reutilización y vertido a cauce sensible•No hay problemas de bulking o subida fangos•Es posible Osmosis directa posterior•Se reduce espacio: reactor más pequeño y no hay decantadores.• Puede ir en edificio.•Coste de obra civil se reduce.

INCONVENIENTES• Costes de energía mucho mayores. +Oxig.•Elim biológica de P problemática. No Anaer.

• Membranas tienen duración• Membranas se pueden atascar.

•Si el Q determina el diseño y no la carga no hay reducción de volumen reactor.

• Hace falta gran pretratamiento <0.5mm•Sistema sofisticado aumenta coste equipos.

• Más sensible a cargas puntuales.• Membranas se limpian con químicos

• Costos de reparación y reposición mayores

Las principales características de las membranas son:• Permiten mayor X concentración en el reactor (disminuye el tamaño del reactor)•Los SS de salida son insignificantes si se quiere alta calidad son insuperables

• Necesitan oxigenación y limpiezas continuas• Son muy caras y además necesitan reposición.

•Tecnología que sigue en expansión y en desarrollo.

Fangos activos : MBR Elimina orgánicos biodegradables


Pueden ser externas o sumergidas. Las más comunes son las sumergidas.

Dentro del reactor : internas En tanque aparte: externas(iniciales)

Dentro de las sumergidas hay también varios tipos o modelos:

Planas De fibra hueca

Fangos activos : Precipitación química del fósforo. Elimina fósforo


0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.20

0.51

1.52

2.53

3.54

b

b

La extra asimilación biológica del P no está considerada BAT MTDEs mucho más fácil de operar la precipitación química.Es automatizable en función de P de salida.Se puede conseguir la salida que se desee en mg/l aumentando la dosis.El crecimiento de dosis es exponencial en el último tramo.

tratamientos de agua: Separación

mecánicaContaminantes

insolubles

Coagulación -Floculación: elimina SS


El primer paso es la coagulación (se neutralizan cargas) y el segundo la floculación (aumenta tamaño de partícula). Hay que hacer pruebas. Jar-test.

COAGULANTEEstabiliza y homogeneíza la carga del flóculo.Son compuestos trivalentesAl3+ - Fe3+ pequeños.PEGAMENTO

Alta velocidadPoco tiempo 1min

FLOCULANTECompuestos creados. Polímeros, acrilamidas, con numerosas cargas para atraer los flóculos.RASPA ESPINA

Velocidad lentaTiempo de agregación

10-15 min

Coagulación -Floculación: elimina SS


Contaminante % eliminación (según circunstancias)

Hg inorgánico 70%

Cd y compuestos 98%

DDT 75-80%

HCB (Hexaclorobenceno) 59%

Aldrin 100%

Dieldrin 50%

Endrín 43%

PCBs (Bifenilpoliclorados) 30-40%

Compuestos tributienil >90%

Tricloroetileno 36%

Percloroeteno 30%

Sedimentación: elimina SS


Sedimenta por diferencia de peso (gravedad) . Cuando no hay diferencia suficiente se ayuda con reactivos (Al2(SO4)3 , FeCl3, Polímeros, etc. pero no siempre es necesaria la dosificación.

Es igual que la decantación primaria ya vista.Los fangos biológicos puedendar problemas en decantación lamelar por colapso de las lamelas.Estáticos y de rasquetas

Contaminante Eficiencia

TSS 60-99%

S sedimentables 90-95%

Flotación: elimina SS, (también puede con aceites y grasas no BAT)


Las partículas se eliminan al asociarse a las burbujas que suben.Importante el control del tamaño de las burbujas.Puede mezclarse con aire todo el caudal o solo una parte. Necesita menos superficie pero más mantenimiento.Se consigue mayor sequedad del sólido (menos cantidad).


TSS 85-98%

Sulfuros metálicos 95%

Necesita reactivos casi siempre.Cuidado con la temperatura.

Filtración: elimina SS,



TSS 50-99,9%

Las partículas se eliminan al pasar por un medio poroso.Mucha eficacia.Hay diferentes tipos (arena, tambor, rotativos, membrana, prensa).Necesitan contralavados (por tiempo o por pérdida de carga). Puede ser importante 4-7% cuando se eliminan aceites.No funciona con coloides ni emulsiones.Diferentes capas de materiales dentroen función del tipo de contaminante.

Separación agua-aceite: elimina aceites,



Sólidos 90-95%

Aceite 80-95%

Las partículas se eliminan al pasar por un medio poroso.Se puede recuperar y reusar el aceite.No puede con sustancias solubles.Indican 3 tipos principales API,PPI (parallel plate) y CPI (corrugated plate interceptor)Eficacia API<PPI<CPIPPI y CPI pueden colapsarAPI puede con grandes volúmenes.

API Galindo

CPI

PPI

tratamientos de agua: tratamiento

físico-químicoContaminantes

solubles no bio-degradables

O inhibidores

Adsorción: elimina Sustancias solubles tóxicos o no biodegradables, Me, halogenados orgánicos.Generalmente se realiza con carbón activo (P o G), Lignito, Óxidos de aluminio, Resinas adsorbentes.


VENTAJASTiene altos rendimientos según compuestos y concentraciones (el lignito no)Capaz de eliminar compuestos orgánicos tóxicos y refractariosNecesita poco espacioAutomatizadoEs posible recuperar compuestos adsorbidos (especialmente con zeolitas)

DESVENTAJASLa Mezcla de compuestos orgánicos puede reducir la capacidad de adsorciónAlto contenido en macromoleculas bajan eficiencia y pueden colapsar el filtroEl adsorbente gastado debe ser regenerado (alto coste energético)

o eliminado (incineración) y luego repuesto.Coste económico alto pero puede compensarse en equipos grandesLa regeneración o la destrucción del adsorbente es muy cara, más que el tratamientoNo es válido para corrientes muy contaminadas por su coste

Adsorción:


Contaminante 1000 mg/l

% Reducción con GAC

Benceno 95%

Etilbenceno 84%

Butilacetato 84%

Etil acetato 51%

Fenol 81%

Metil etil cetona 47%

Acetona 22%

Piridina 47%

Dietanol amina 28%

Isopropil alcohol 22%

Acetaldehido 12%

Formaldehido 9%

Monoetanol amina 7%

Precipitación química: para eliminar inorgánicos, Me


Se puede conseguir la eliminación con variaciones de pH o con precipitantes.Agentes precipitantes como Cal, dolomita, Sal, sales férricas o ferrosas, sulfato ferroso, sSulfato de aluminio, polímeros, etc.Con cal aumentan fangos hasta +50%Algunos precipitantes son corrosivos.

Parámetro Inlet ug/l Outlet ug/l Eficacia %

Hg 680 <5 99%

Cd 36 <15 58%

Cu 6160 <50 99%

Ni 1070 <50 95%

Pb 710 <25 97%

Datos reportados por una instalación

Cristalización: Elimina compuestos inorgánicos, Me


Relacionado con la precipitación se produce sobre arena o minerales que funcionan como lecho fluidizado.Unidades compactas y flexibles. Sin fango. Pellets reutilizables. Casi sin residuoSolo vale para componentes iónicos que formen sales insolubles.Para conseguir buenos resultados debe sobredosificarse.

Oxidación química: Elimina CN, NO2, S, SO3, tóxicos o no biodegradables (fenoles, clorofenoles, BTEX (hidrocarburos aromáticos monociclicos), PAH (policiclicos),


Consiste en oxidar compuestos tóxicos para convertirlos en compuestos menos peligrosos o más fácilmente biodegradables.Queda excluido al aire y las bacterias como oxidantes.Compuestos Hipoclorito de Ca /NaClODióxido de Cloro ClO2 , MnO4, O3, H2O2Reactivo Fenton, Ultravioleta, P y Temp.

Se pueden tratar cargas variables g/l a ug/lNecesita poco volumenCombinable con otros procesosConsume mucha energía (UV, O3).Hay compuestos no deseados según reactivos (cloraminas)

Oxidación WAO (Wet Air Oxidation) Elimina CN, NO2, S, SO3, tóxicos o no biodegradables (fenoles, clorofenoles, BTEX (hidrocarburos aromáticos monociclicos), PAH (policiclicos),


Consiste en oxidar con oxigeno en fase acuosa a alta presión y temperatura compuestos tóxicos para convertirlos en compuestos menos peligrosos o más fácilmente biodegradables.

Se pueden tratar alta DQOCombinable con otros procesosSe pueden generar dioxinasHay de alta y baja presión. HRT 0,5-3 h

BAJA PRESION ALTA PRESION

Temperatura 30-200 150-340

Presión Pa 0,5-2 >2

Elim DQO 60-90% 99%

Elim AOX 60- >90% 80%

Reducción química: Elimina inorgánicos reducibles, Me, H2O2, ClO, Cr(VII), NO2


Consiste en reducir con reactivos químicos contaminantes en compuestos menos peligrosos.Como reactivos SO2, FeSO4,,Na2S, NaHS, NaHSO3 (bisulfito), metabisulfito

Se pueden tratar rangos distintos g/l a <1mg/lInconveniente: se pueden generar gases H2SSolo funciona con algunas sustanciasDepende mucho del pH y Redox (hay que controlarlos bien)Hace falta buena mezcla.

Hidrólisis química: Elimina tóxicos CN o poco biodegradables


Consiste en una reacción química donde orgánicos e inorgánicos reaccionan con agua rompiéndose en compuestos más pequeños y fácilmente biodegradables.

Es crucial pH, Temp, P y HRT. Mejor alta t y pH depende esteres y cloruros orgánicos pH alto el resto a pH bajo.Se eliminan, cianuros orgánicos, pesticidas, organofosfatos, ésteres, amidas, Se pueden tratar aguas con alto rango de DQO no degradablesSe puede combinar con otros tratamientos

Se pueden formar gases.Necesita P y Temp con altos consumos.

Ósmosis y Nanofiltración: Elimina tóxicos o poco biodegradables (halogenados orgánicos) e inorgánicos


Consiste en una separación o filtración por una membrana (nanoF 0,01 a 0,001 um) y OI (<0,002 um). El paso del agua se consigue por presión.Alta eficiencia >90%.NF elimina iones multivalentesOI elimina todos los ionesPuede ser modular y automatizar.El permeado se puede reciclarPero : Se colmata y necesita reactivos de limpieza.Necesita altas presiones.Es caro.

Intercambio iónico: Elimina compuestos ionizables y metales


Consiste en sustituir unos iones por otros que sean aceptables.

Se puede eliminar cualquier ionSe pueden conseguir altos rendimientosSe pueden recuperar los ionesHay gran cantidad de resinas de intercambio disponibles

Pero necesita prefiltraciónLas resinas se pueden contaminar con bacterias u otros compuestos orgánicosLos ácidos pueden dañar las resinas.Las resinas se regeneran. El liquido de la regeneración tiene gran concentración del iones y debe ser tratado

Extracción: Elimina tóxicos y no biodegradables


Consiste en transferir unos contaminantes solubles en agua a un solvente.

La extracción se realiza en columnas: contracorriente, mezcladores, torres de spray, contactores rotativos, contactores centrifugos.

Se eliminan hasta e 99% de los fenoles.Se usa mucho en plantas de orgánicos que se estudian en los BREF de LVOC (Large Volumen Organic Compunds) y OFC (Organic Fine Compounds).

Mejor si el agua no tienen SSHay que estudiar los solventes y qué hacer luego con ellosLos solventes pueden ser muy caros y difíciles de regenerar.Generalmente los solventes se llevan a incineración

Destilación /rectificación: Elimina tóxicos y no biodegradables


Consiste en eliminar contaminantes llevándolos a la fase vapor que posteriormente una vez enriquecida la fase vapor se condensa.

Necesita el consumo de energía.Se puede rebajar la temperatura de extracción creando vacío.Se pueden recuperar los contaminantes.Los residuos generalmente se incineran.Más fácil cuanto más lejos del punto de ebullición del agua.

Parametro % reducción

Fenoles 96%

Metanol 97,5%

Anilina 97,5%

Clorobenceno 90%

Epiclorhidrina 90%

Stripping: Elimina volátiles orgánicos (VOC, halogenados) e inorgánicos


Consiste en hacer pasar el agua por un volumen muy grande de gas (o vapor) para pasar los contaminantes de la fase gas a líquido.

Necesita un tanque y una regulación de pHGran eficaciaSe puede recuperar el contaminanteBaja caída de presión => bajo consumo energíaPuede colapsarse y hay que limpiarEl gas se debe tratarRequiere limpieza frecuente de la columna.

Parametro % red gas % red vapor

Amoniaco 92% 99%

VOC 99%

Metanol 97%

Diclorometano 99%

Tetraclorometano 90-98%

Incineración: Elimina tóxicos y poco degradables


Consiste en la oxidación con aire de los contaminantes orgánicos e inorgánicos y la evaporación simultánea del agua a temperaturas entre 730 y 1200 ºC.

Se puede eliminar casi completamente el contenido orgánico.Incluso con altos contenidos en sales.El combustible es el TOCEl calor residual se puede usarSi tiene bajas concentraciones necesita aporte extra de fuelLas cenizas se deben gestionarLa incineración de sulfuros y compuestos halogenados demanda tratamiento de gases.Se usa mucho en OFCLos residuos de EDARS se incineran (Galindo)

Parametro % reducción

TOC 99%

VOC 92%


Técnicas emergentes

Técnicas para aguas

Capítulo 5: técnicas emergentes

• Eliminación de sulfatos y otros contaminantes con ultrasonidos

• Oxidación fotocatalítica con TiO2• Microorganismos mejorados para tratar DBO/DQO

refractaria• Oxidación electroquímica combinada• Oxidación supercrítica• Destilación con membrana

Electro oxidación: por ejemplo Aqualogy (convenio Feique)


Técnica que se basan en la aplicación de un campo eléctrico entre ánodos y cátodos, de material específico según el objetivo a alcanzar. Lacorriente eléctrica aplicada, proporciona la fuerza electromotriz que provoca una serie de reacciones químicas dando lugar a:

Rotura molecularOxidación – reducciónAbsorción química y electro-química Separación y rotura de emulsiones y aceites

Estas reacciones en definitiva contribuyen a la desestabilización de las moléculas contaminantes, precipitándolas, oxidándolas y/o haciéndolas más biodegradables. Un sistema de Electrocoagulación y Electroxidación puede sustituir a un tratamiento primario, secundario y terciario.

Ventajas:NO necesidad de obra civil, posibilidad de recuperación de efluentes, fácil mantenimiento y posibilidad de tratamientos en línea

Oxidación electroquímica: por ejemplo Aqualogy (convenio Feique)


Oxidación electroquímica: por ejemplo Aqualogy (convenio Feique)


Plantas piloto semi-industriales para 1m3/h y otra de 4m3/h, garantiza el correcto funcionamiento del proceso diseñado previamente en los ensayos de laboratorio, así como encontrar los parámetros óptimos de diseño y ajustar el CAPEX y el OPEX de la planta industrial futura. En el laboratorio se selecciona el material de los ánodos utilizados así como el amperaje que se necesita aplicar para conseguir el rendimiento deseado de la instalación. La planta piloto de 4m3/h dispone de las tres tecnologías y el sistema de separación.

Análisis multicriterio.

Aspectos a considerar para la

toma de decisiones

Análisis Multicriterio: Mejora gestión y ahorro

“El gran peligro”Como no tengo dominio técnico del tema, y la inversión

es lo suficientemente importante como para que el suministrador se interese, que me haga él el análisis del

problema y la propuesta de soluciones porque:

“La ingeniería/asesoramiento/comercial es gratis, yo solo pago la instalación”

“Lo único importante es que la propuesta proporcione solución técnica a mi problema de vertido/reciclado “

“Si tengo dudas, las resuelvo al final comparando varias ofertas”


Análisis multicriterio Aspectos a considerar .

Antes de lanzar una petición de ofertas hay que tener claro:

•Requerimientos técnicos de depuración/reciclado de la instalación (criterios técnicos de diseño)

Capacidad de reducción de la contaminación y o reciclaje de líquido (agua, aceite, taladrina,…) hasta:• Los requerimientos normativos que actualmente no estemos cumpliendo• Los objetivos que nos hayamos puesto nosotros mismos• Adecuación a los contaminantes concretos y a los líquidos a tratar• Adecuación al volumen de líquido a tratar• …

•Requerimientos energéticos (eléctricos)

•Disponibilidad de potencia eléctrica y otros servicios



•Obra civil necesaria (Cimentaciones)

•Requerimientos de espacio y proyecto de acceso a la instalación

•Otros requerimientos a los suministradores: Gastos de consumiblesPersonal necesario en operaciónFlexibilidad en la operación (funcionamiento continuo/discontinuo, con diferentes grados de carga,…)Necesidades de mantenimiento especializado externo, necesidades de repuestos, compatibilidad con otras instalaciones de la empresaGarantías de asistencia/servicio técnicoGarantías de experiencia en instalaciones similares



Búsqueda y definición de una situación homogénea de comparación para las diferentes alternativas

Crítico en los requerimientos técnicosMuy útil en el resto de requerimientos

Búsqueda de posibles suministradores para la instalaciónCompleta por un único suministrador “llave en mano”

Por partes con una dirección de obra (interna/independiente) y distintos suministradores individuales

Comparativa de las ofertasSiempre que sea posible hay que traducir a euros los requisitos definidos en la situación de comparación


Análisis multicriterio Ejemplo UV.Suministrador W Suministrador L Suministrador T

Precio igual (€) Precio igual (€) Precio igual (€)

Coste energía intermedio (en situación provisional 2 años) (€)

Coste energía mayor (en situación provisional 2 años) (€)

Coste energía menor (en situación provisional 2 años) (€)

Coste energía menor (en situación definitiva 20 años) (€)

Coste energía intermedio (en situación definitiva 20 años) (€)

Coste energía mayor (en situación definitiva 20 años) (€)

Coste consumibles y operación mayor (Prov.) (€)

Coste consumibles y operación medio (Prov.) (€)

Coste consumibles y operación menor (Prov.) (€)

Coste consumibles y operación menor (Def.) (€)

Coste consumibles y operación mayor (Def.) (€)

Coste consumibles y operación medio (Def.) (€)

Cumple condiciones de diseño y no acredita proceso crítico con certificados

Cumple condiciones de diseño pero la acreditación disponible para proceso crítico es en otras condiciones distintas

Cumple condiciones de diseño y acredita proceso crítico con certificados en las mismas condiciones


Análisis multicriterio Ejemplo UV.Suministrador W Suministrador L Suministrador T

Necesidad de potencia eléctrica intermedia

Necesidad de potencia eléctrica alta

Necesidad de potencia eléctrica baja

Instalaciones similares colocadas intermedio

Menor numero de instalaciones similares realizadas

Mayor numero de instalaciones similares realizadas

Operación y mantenimiento requiere actuación

Operación y mantenimiento requiere actuación

Operación y mantenimiento automatizado

Menor flexibilidad en operación

Menor flexibilidad en operación

Mayor flexibilidad en operación

Compatibilidad repuestos (€) Compatibilidad repuestos (€) Compatibilidad repuestos (€)

Servicio técnico nacional Servicio técnico regional Servicio técnico regional

Coste final 4,5 M Euros Coste final 4,6 M Euros Coste final 5,4 M Euros

Muchas gracias por su atención

Técnicas novedosas (y disponibles) en tratamiento de aguas industriales en el Sector Químico:...

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