Gestión de Aguas y Gases Residuales en el Sector Químico en Ecoinnovación en procesos industriales
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Sección 2
Los vertidos en la atmósfera y en el agua constituyen el principal impacto ambiental causado por las emisiones de las plantas químicas.
Las principales fuentes de agua residual en la industria química provienen de los procesos siguientes:
En lo que respecta a su impacto, se caracterizan por:
Las emisiones de gases residuales aparecen en forma de:
Los principales contaminantes atmosféricos presentes en ellos son:
La gestión ambiental es una estrategia para tratar (o prevenir) los vertidos de residuos procedentes de actividades de la industria (química), teniendo en cuenta las condiciones locales y mejorando de este modo el rendimiento integral de la planta química. La gestión ambiental permite a la empresa conocer mejor los mecanismos contaminantes del proceso de producción, tomar decisiones equilibradas sobre medidas ambientales a acometer, evitar soluciones temporales e inversiones no recuperables, y actuar de forma adecuada y tomando la iniciativa sobre los nuevos desarrollos medioambientales. Normalmente un sistema de gestión ambiental sigue un proceso cíclico y continuo de varios pasos que se sirve de diversas herramientas de gestión y de ingeniería divididas en las siguientes categorías básicas:
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Técnicas y procesosLas técnicas descritas para el tratamiento del agua residual son:
Las técnicas descritas para el tratamiento de lodos de agua residual pueden considerarse opciones distintas o una combinación de opciones entre sí. Las técnicas descritas para el tratamiento de lodos de agua residual son: operaciones preliminares de espesamiento del lodo, estabilización del lodo, acondicionamiento del lodo, técnicas de deshidratación del lodo, operaciones de secado, oxidación térmica del lodo, vertido controlado del lodo en la propia planta. Las técnicas descritas de tratamiento del gas residual no se pueden clasificar simplemente como técnicas de recuperación o de atenuación. La recuperación de los contaminantes depende de si se aplican etapas de separación adicionales. Algunas de las técnicas pueden utilizarse como operaciones finales, y otras tan solo como fase de pre-tratamiento o de depuración final. La mayoría de las técnicas de control del gas residual exigen un tratamiento ulterior del agua residual o del gas residual generado durante el proceso de tratamiento. Las técnicas son:
La industria química comprende una amplia gama de empresas: en un extremo, las pequeñas empresas que tienen un solo proceso y pocos productos, con una o pocas fuentes generadoras de residuos, y, en el otro, las empresas multiproducto con muchos efluentes de residuos complejos. Aunque probablemente no existan dos plantas químicas totalmente iguales en cuanto a su gama de productos, situación ambiental y cantidad y calidad de las emisiones de residuos, es posible mencionar técnicas sobre el tratamiento del agua residual y del gas residual para el sector en su conjunto. |
GestiónEl requisito previo para un buen resultado medioambiental es un sistema de gestión medioambiental (SGM). A fin de cuentas, la ejecución correcta y coherente de un SGM reconocido conducirá a un resultado medioambiental óptimo de la planta química. Este sistema debe incluir:
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Agua residualUn sistema adecuado de recogida de agua residual desempeña un papel fundamental en la reducción o el tratamiento eficaz de las aguas residuales. Dicho sistema canaliza los flujos de agua residual hasta los dispositivos de tratamiento apropiados e impide que se mezcle el agua residual contaminada y la no contaminada. Por lo tanto, los procesos deben:
El tratamiento de aguas residuales en el sector químico tiene al menos cuatro opciones distintas para su desarrollo, o bien se realiza el tratamiento final centralizado en una planta de tratamiento biológico ubicada en el propio emplazamiento industrial, o en una planta de tratamiento municipal, o el tratamiento final centralizado de agua residual inorgánica se realiza en una planta de tratamiento químico-mecánico, o es un tratamiento descentralizado. Ninguna de estas opciones es preferible a las demás, siempre que se garantice una protección del medio ambiente en su conjunto. Para el agua pluvial, se utilizan los procesos de canalizar directamente el agua pluvial no contaminada hasta un acuífero receptor, rodeando la red de alcantarillado de agua residual, y de tratar el agua pluvial de zonas contaminadas antes de conducirla a un acuífero receptor. En algunos casos el empleo de agua pluvial como agua de proceso para reducir el consumo de agua fresca puede ser beneficiosa para el medio ambiente, y se utilizan plantas de tratamiento como desarenador, balsas de retención, depósitos de sedimentación, o filtro de arena. Para eliminar el aceite o los hidrocarburos, con la finalidad de maximizar la recuperación, cuando aparecen en forma de grandes masas alargadas o cuando son incompatibles con otros sistemas, aplicando para ello una combinación de las técnicas:
En cuanto a los sólidos en suspensión (TSS) se deben eliminar en el caudal de agua residual cuando podrían dañar o estropear las instalaciones montadas a continuación o antes de verterlos en un acuífero receptor. Las técnicas habituales para ello son la sedimentación/flotación por aire para capturar la carga TSS principal, la filtración mecánica para reducir aún más el contenido de sólidos, la microfiltración o ultrafiltración cuando es preciso eliminar por completo los sólidos del agua residual, el control de los olores y del ruido cubriendo o encerrando los equipos y canalizando el aire de escape a una planta de tratamiento de gases residuales si es preciso, y deshacerse de los lodos en la propia planta o a través de un gestor. Como los metales pesados son elementos químicos imposibles de destruir, la recuperación y reutilización son las únicas maneras de evitar su liberación en el entorno. Cualquier otra opción provoca su transferencia entre los distintos medios: agua residual, aire residual y vertido controlado. Por lo tanto, en estos casos se debe separar el agua residual que contenga compuestos metálicos pesados y tratar en origen los caudales de agua residual segregada, antes de que se mezclen con otros caudales, se deben emplear técnicas que permitan la recuperación y facilitar la posterior eliminación de metales pesados en una planta final de tratamiento como etapa de depuración, con el tratamiento subsiguiente de los lodos, si es necesario (empleando técnicas como precipitación/sedimentación (o en su lugar flotación por aire)/filtración (o en su lugar microfiltración o ultrafiltración), cristalización, intercambio iónico, nanofiltración u ósmosis inversa). El contenido de sales inorgánicas (o ácidos) del agua residual puede influir tanto en la biosfera del acuífero receptor (por ejemplo un río pequeño enfrentado a una elevada concentración de sal), como en el funcionamiento de los sistemas de desagüe (por ejemplo por corrosión de tuberías, válvulas y bombas o por mal funcionamiento del tratamiento biológico posterior). En este case se debe controlar el contenido de sales inorgánicas, preferiblemente en origen, y empleando técnicas de control que permitan la recuperación. Son técnicas de tratamiento apropiadas la evaporación, el intercambio iónico, la ósmosis inversa, y la eliminación biológica de sulfato (se emplea exclusivamente para el sulfato, pero cuando hay presentes metales pesados, también se eliminan). Son contaminantes no aptos para el tratamiento biológico, por ejemplo, la materia orgánica recalcitrante o las sustancias tóxicas que inhiben el proceso biológico. Es necesario impedir el vertido de dichos contaminantes en una planta de tratamiento biológico. Es imposible predecir qué contaminantes inhiben los procesos biológicos en una planta de tratamiento de aguas residuales, ya que ello depende de la adaptación a los contaminantes especiales de los microorganismos que trabajan en esa planta. Por consiguiente, hay que tratar de evitar la introducción de componentes de agua residual en sistemas de tratamiento biológico cuando podrían causar fallos de funcionamiento de dichos sistemas, así como tratar mediante técnicas adecuadas los caudales tributarios de agua residual que tengan una parte no biodegradable relevante. Dentro de las técnicas que se pueden emplear para la recuperación de sustancias están la nano-filtración u ósmosis inversa, la adsorción, la extracción, la destilación/rectificación, la evaporación y la separación. Entre las técnicas adecuadas para la atenuación sin necesidad de combustible adicional cuando la recuperación es inviable están la oxidación química (aunque hay que tener cuidado con los agentes que contienen cloro), la reducción química, y la hidrólisis química. Entre las técnicas de atenuación que conllevan un consumo energético considerable, cuando no existe otro modo de atenuar la toxicidad o los efectos inhibidores o cuando el proceso puede funcionar de forma autosostenible, se encuentran la oxidación en aire húmedo (variante de alta o baja presión), y la incineración del agua residual.
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Lodos de agua residualCuando los lodos de agua residual se manipulan en el propio emplazamiento industrial, las técnicas que se emplean son las descritas al inicio como operaciones preliminares de espesamiento del lodo, estabilización del lodo, acondicionamiento del lodo, técnicas de deshidratación del lodo, operaciones de secado, oxidación térmica del lodo, o vertido controlado del lodo en la propia planta. |
Gas residualLos sistemas de recogida de gas residual se instalan para canalizar las emisiones gaseosas hasta los lugares de tratamiento. Dichos sistemas se componen de un cerramiento del foco de emisión, unos orificios de ventilación y los conductos. Las técnicas que se utilizan para reducir las emisiones se basan en:
En los procesos industriales aparecen dos tipos de fuentes de gas residual, fuentes de baja temperatura (procesos de producción, manipulación de productos químicos, elaboración de productos), y fuentes de alta temperatura (procesos de combustión, que incluyen instalaciones como calderas, plantas generadoras, incineradores de proceso y unidades de oxidación térmica/catalítica).
Los contaminantes que es preciso controlar en los gases residuales procedentes de fuentes de baja temperatura (gases de procesos de producción) son polvo (partículas), COV y compuestos inorgánicos (HCl, SO2, NOx etc.). Para eliminar el polvo/partículas de los caudales de gas residual, ya sea como tratamiento final o como pre-tratamiento para proteger las instalaciones montadas a continuación, es necesario tener siempre presente el consumo de agua y energía de las técnicas de tratamiento. Son técnicas de control adecuadas las técnicas de pre-tratamiento con recuperación potencial (separador, ciclón, filtro nebulizador (también como filtro depurador para aerosoles y gotículas) y las técnicas de tratamiento final depurador por vía húmeda (precipitador electrostático, filtro textil, diversos filtros de alta eficacia en función del tipo de partículas) Para eliminar los COV de los caudales de gas residual, la técnica de control que se aplique depende en gran medida del proceso del que procedan los gases residuales y del nivel de peligro que supongan dichos gases. Hay tres posibilidades:
Para otros compuestos que no sean COV, la mejor es eliminar dichos contaminantes empleando la técnica apropiada:
Cuando sea posible, se emplearán técnicas de recuperación antes que técnicas de atenuación, como por ejemplo la recuperación del cloruro de hidrógeno cuando se utilice agua como medio depurador en la primera etapa de depuración para obtener una solución de ácido hidroclórico, o la recuperación de NH3.
Los contaminantes que es preciso controlar en los gases residuales procedentes de procesos de alta temperatura (gases de combustión) son polvo (partículas), compuestos halogenados, monóxidos de carbono, óxidos de azufre, NOx y posiblemente dioxinas. Para eliminar el polvo/partículas se utilizan las técnicas siguientes:
Para el NOx, lo mejor es efectuar la SCR en lugar de la SCNR más para instalaciones pequeñas), ya que es más eficaz y más respetuosa con el medio ambiente. Para las instalaciones ya existentes que utilicen dispositivos SNCR, el momento de plantearse un cambio será cuando se planeen cambios importantes en la planta incineradora. |
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