Date post: | 02-Jan-2016 |
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Módulo 6:TRATAMIENTO DE EFLUENTES Y
MANEJO DE RESIDUOS
Programa de Movilidad en Educación
Superior para América del Norte
Estructura del módulo
Este módulo está dividido en 3 “tiers”, cada uno con un objetivo específico:
Tier 1.- Introducción básica
Tier 2.- Caso de estudio del sector de pulpa & papel
Tier 3.- Problema propuesto-resuelto (open-ended)
Tier 1. Contenido:
1.1. IntroducciónIntroducción
2.2. Problemas de contaminación industrial.Problemas de contaminación industrial.
Industria del petróleo.Industria del petróleo.
Industria de la pulpa y el papel.Industria de la pulpa y el papel.
3.3. Programas para reducir la contaminación.Programas para reducir la contaminación.
4.4. Procesos de tratamiento. Procesos de tratamiento.
5.5. Selección de procesos.Selección de procesos.
6.6. Reducción de volumen y almacenamiento.Reducción de volumen y almacenamiento.
Tier 1
Tier I:Tier I:Conceptos Conceptos introductoriosintroductorios
Tratamiento de Efluentes y Tratamiento de Efluentes y Manejo de ResiduosManejo de Residuos
Objetivos:
Tier 1
Proveer información acerca de la importancia del
tratamiento de efluentes de la industria u otras fuentes
Extremar la necesidad de minimizar la concentración de
contaminantes en los efluentes y reducir la producción de
desechos, y,
Sugerir estrategias para reducir la producción de desechos
contaminantes y su emisión al ambiente.
¿Qué es contaminación?
Contaminación significa:
…cambios en las características físicas, químicas y biológicas del aire, tierra y agua
…daño al hombre y otras especies vivas, y,
…degradación de los ecosistemas
...el estado indeseable del medio ambiente natural siendo contaminado con substancias dañinas como consecuencia de las actividades humanas
Por ejemplo, Contaminación del Agua se refiere a contaminantesPor ejemplo, Contaminación del Agua se refiere a contaminantes
en ecosistemas acuáticos (corrientes, lagos, etc.) que los hace en ecosistemas acuáticos (corrientes, lagos, etc.) que los hace
inservibles para un uso particular.inservibles para un uso particular.
Tier 1
Lo contaminantes pueden alcanzar:
1. Aire
2. Agua
3. Desecho sólido
Este módulo se enfoca en contaminación del agua de fuentes industriales
Tier 1
Estándares del Agua:
Potable
Recreación: nadar, pescar.
Irrigación
Las impurezas del agua pueden o no ser dañinas; depende de:
• Las cantidades y naturaleza de las impurezas,
• El uso siguiente en que va a ser empleada el agua, y
• La tolerancia de estas impurezas en el uso siguiente.
Tier 1
Tipos y características de aguas de desechos:
ContaminantesContaminantes ImportanciaImportancia
Sólidos suspendidosPueden propiciar el desarrollo de
depósitos de lodos.
Químicos orgánicos biodegradables
Cuando son descargados sin tratamiento al ambiente pueden terminar con las
fuentes naturales de oxígeno.
NutrientesAl ser descargados pueden provocar
contaminación del agua.
Peligrosos
Debido a sus características (e.g.,toxicidad, flamabilidad) son
peligrosos para la salud humana y el medio ambiente.
Metales pesadosPueden impactar negativamente sobre los
procesos biológicos.
Sólidos inorgánicos
disueltos
Son el resultado del uso del agua, y deben ser removidos si el agua de desecho es
reusada.
Patógenos biológicosEnfermedades infecciosas pueden ser
transmitidas por organismos patógenos en aguas de deshecho.
Tier 1
Estándares del Agua
Tier 1
Industrial effluent standardsParámetro México a USA b Canadá c
Sólidos suspendidos totales, (mg/l)
150150 2727 1515
BOD5, (mg/l) 2020 5656 1515
pH 5-105-10 6-96-9 6-10.56-10.5
Tier 1
¿Qué es DBODBO?
Por definición, DBODBO es la cantidad de oxígeno requerida para la
estabilización de la materia orgánica oxidable presente durante 5 días
de incubación a 20 oC; que puede ser explicada como la medida del
oxígeno requerido por los microbios para degradar un efluente muestra.
El contenido orgánico puede ser estimado a través de la DBO.
Tier 1
¿Por qué debemos minimizar el uso del agua?
Tier 1
El agua es una parte importante en la mayoría de los procesos de El agua es una parte importante en la mayoría de los procesos de
manufactura, por lo que debemos de considerar al Tratamiento manufactura, por lo que debemos de considerar al Tratamiento
de Efluentes como parte del proceso principal debido a la gran de Efluentes como parte del proceso principal debido a la gran
cantidad de agua involucrada.cantidad de agua involucrada.
El agua es sustraída de mantos acuíferos y ríos, tratada y El agua es sustraída de mantos acuíferos y ríos, tratada y
suministrada a industrias y casas para diferentes usos; se supone suministrada a industrias y casas para diferentes usos; se supone
que el agua usada debe ser tratada y descargada nuevamente en que el agua usada debe ser tratada y descargada nuevamente en
ríos. La mayoría de las veces, esta agua regresa a su ambiente ríos. La mayoría de las veces, esta agua regresa a su ambiente
natural, pero desafortunadamente, con un mayor contenido de natural, pero desafortunadamente, con un mayor contenido de
calor o con algunas sustancias adicionadas.calor o con algunas sustancias adicionadas.
También es importante minimizar el uso del agua debido a varios
razones:
El agua fresca es escasa. Elevados costos de la operación de El agua fresca es escasa. Elevados costos de la operación de
plantas de tratamiento de efluentes. plantas de tratamiento de efluentes.
La dificultad de separar todos los elementos que contaminan el La dificultad de separar todos los elementos que contaminan el
agua.agua.
Tier 1
¿Por qué debemos minimizar el uso de agua?
Problemas de contaminación industrialProblemas de contaminación industrial
Tier 1
Problemas de contaminación industrial:
Los principales problemas de contaminación están relacionados a:
Aumento en el uso de agua para la agricultura. Aumento de las corrientes de desechos acuosos. Aumento de la población. Productos industriales y servicios. Las barreras mentales, técnicas, financieras, regulatorias e
institucionales para implementar tecnologías preventivas modernas.
RESULTADOS:
Ecosistemas en decadencia.Ecosistemas en decadencia.
Costos sociales de la industrialización.Costos sociales de la industrialización.
Aumento de enfermedades humanasAumento de enfermedades humanas.Tier 1
Tier 1
Industria del PetróleoIndustria del Petróleo
Industria del Petróleo:
Las operaciones de refinado del petróleo crudo involucran la extracción de productos útiles de petróleo a partir del aceite crudo. El aceite crudo contiene fracciones de naftas, gasolina, aceites gaseosos, diesel, asfalto, combustible jet y combustibles lubricantes.
Grandes cantidades de deshecho de producción durante la exploración y producción:
Agua de desecho
Deshechos sólidos
Contaminantes tóxicos.
Tier 1
La generación de desechos en la industria del petróleo puede ser agrupada en 2 grandes clases:
• Desechos relacionados a la perforación incluyendo aditivos
químicos: tratamiento y almacenamiento de los desechos de
perforación ocurren dentro o fuera del sitio de perforación.
• Desechos relacionados a la producción de aceite, produciendo
principalmente agua:
El volumen del agua producida excede el volumen de los deshechos de perforación.
Si los estándares de la calidad ambiental no son excedidos, el residuo puede ser descargado a las aguas superficiales. La mayoría del agua producida es almacenada o “enterrada” a través de pozos de inyección y esto es permitido por los programas de la EPA.
Industria del Petróleo:
Tier 1
¿Qué es efluente de refinería?
Las refinerías de petróleo emplean grandes volúmenes de agua en sus procesos.Las aguas de deshechos contienen químicos peligrosos:
Tier 1
Unidades fraccionadoras
Aceite crudo
Gas petróleo licuado
Nafta
keroseno
Combustible turbina
Aceite diesel
Aceite combustible residual
Proceso Secundario
Cracking catalítico y reformado
Cracking térmico
Otros
Especificaciones de los productos
deseados
Alimentación
Aceites de
lubricación
Betunes
Coke
Desechos de la Refinería:
Las emisiones de las refinerías incluyenLas emisiones de las refinerías incluyen:
Óxidos de azufre
Óxidos de nitrógeno
Benceno, tolueno y xileno
VOC
Agua de desecho con presencia de niveles de DBO
Metales pesados
Tier 1
Contaminación Cantidades AproximadasSistemas de enfriamiento 3.5-5 m3 de agua de deshecho generada por ton de crudo.
Agua de deshecho contaminada
DBO 150-250 mg/l DCO 300-600 mg/lfenol 20-200 mg/laceite 100-300 mg/l (agua no salobre)aceite 5000 mg/l en el fondo del tanquebenceno 1-100 mg/lmetales pesados 0.1-100 mg/l
Deshechos sólidos y lodo
3 a 5 kg por ton de crudo (80 % debería ser considerado como deshecho peligroso debido a la presencia de metales pesados y tóxicos orgánicos).
Emisiones de VOC 0.5 to 6 kg/ton de crudo.
Otras emisionesBTX (Benceno, Tolueno y Xileno) 0.75 to 6 g/ton de crudo Óxidos de azufre 0.2-0.6 kg/ton de crudoÓxidos de nitrógeno 0.006-0.5 kg/ton de crudo
Tier 1
Deshechos generados:
(Pollution Prevention and Abatement Handbook World Bank Group)
Tier 1
Industria de la Pulpa y el PapelIndustria de la Pulpa y el Papel
Cómo se hace el papel:
La mayoría de la materia prima empleada en la manufactura del papel es La mayoría de la materia prima empleada en la manufactura del papel es suministrada por los árboles.suministrada por los árboles.
Los principales pasos en la manufactura del papel son la preparación de la
materia prima, como la “separación” de la madera, y generación de
astillas; manufactura de la pulpa; blanqueaqdo de la pulpa; manufactura
del papel y reciclado de fibras. Las plantas de pulpa y las de papel
pueden existir como procesos separados u operaciones integradas..
Las características del papel (suavidad, lustrocidad) son logradas en un
proceso llamado “calendering”.
El papel enviado a la zona de recubierto, se recubre con una fina capa de
pigmento o relleno en su superficie.
Tier 1
Industria de la Pulpa y el papel:Industria de la Pulpa y el papel:
La industria de la pulpa y el papel ha dado paso significativos hacia la conservación del agua y la energía.
Reducciones significativas del uso del agua han sido logradas a través de mejores métodos de reuso y separando el agua de enfriamiento del agua de proceso.
Las corrientes de desecho generadas por esta industria son mejor clasificadas por sus orígenes, como se muestra en la siguiente diapositiva.
Tier 1
Tipos de productos de desechos en la Tipos de productos de desechos en la industria de la pulpa y papel:industria de la pulpa y papel:
Material originado por materia prima (madera con polvo y
corteza).
Compuestos no fibrosos en la madera.
Contaminantes en los desechos de papel y químicos sintetizados.
Productos de reacción (substancias para disolver la madera
empleados en acciones químicas o mecánicas).
Fragmentos de fibras.
Subproductos de la recuperación química y combustión.
Pérdidas en procesos (fibrosos y no fibrosos) y descargas de
agua, aire y calor.
Tier 1
Industria de la pulpa y el papelIndustria de la pulpa y el papel
Uso del agua y efluentes de descarga:
Las descargas líquidasLas descargas líquidas del proceso contienen sólidos, principalmente fibras, rellenos y material coloidal y disuelto. Las fibras y rellenos son minimizados y reusados. Los materiales coloidales y disueltos son subproductos del refinado de las fibras o arrastrados desde la planta de pulpa.
Las descargas de material disuelto son minimizadas lavando el stock y colocando transportadores en las plantas de pulpa, y empleando buenas estrategias de reuso de agua que reduzcan el volumen y concentración de residuos en las aguas de desecho.
Tier 1
Programas para reducir la contaminaciónProgramas para reducir la contaminación
Tier 1
Programas gubernamentales para la reducción de la contaminación:
Para el desarrollo sostenible, los programas gubernamentales de
prevención de contaminación pueden contrarrestar la presión de
invertir en soluciones de “final de la tubería” demostrando los
beneficios económicos y ambientales del empleo de la
“reducción de la fuente”, generando información técnica
disponible y proveyendo de asistencia técnica.
La EPA ha estado trabajando con la industria y el gobierno,
representando los asuntos ambientales, comunitarios y de
trabajo para prevenir la contaminación desde la fuente, previo al
tratamiento de “final de la tubería”.
Tier 1
Leyes como la NEPA, TCSA, CAAA y PPA permanecen fuera del ámbito de la mayoría de los trabajos de control de la contaminación. Las siguientes opciones fueron propuestas por la USEPA para crear interacciones dentro de US:
1.1. Agregar disposiciones multi-media a las regulaciones existentes.Agregar disposiciones multi-media a las regulaciones existentes.
2.2. Corregir las leyes en otros sectores políticos con medidas ambientales.Corregir las leyes en otros sectores políticos con medidas ambientales.
3.3. Hacer de la NEPA un estatuto más fuerte.Hacer de la NEPA un estatuto más fuerte.
4.4. Hacer de la TSCA una ley que pueda usar los programas de la EPA para Hacer de la TSCA una ley que pueda usar los programas de la EPA para
controlar y reducir las substancias tóxicas.controlar y reducir las substancias tóxicas.
5.5. Establecer enfoques de prevención de la contaminación.Establecer enfoques de prevención de la contaminación.
Tier 1
Programas gubernamentales para la reducción de la contaminación:
Programas para reducir la contaminación:
Los productores pueden implementar una gran variedad de procedimientos de manejomejorados que puede ayudar a la reducciónde la contaminación:
Auditorías ambientales. Identificar (inventario) y corregir los problemas (estrategias para lograr reducciones) que generan desechos.
Mantenimiento preventivo regular. Inspección, mantenimiento y replazo de equipo.
Manejo y almacenamiento de material. Emisiones de material peligroso deben ser evitadas. Todos los contenedores deben tener etiquetas recomendaciones de primeros auxilios.
Trabajadores entrenados. Trabajadores bien informados generan sugerencias para la reducción de desechos.
Manual de operación y registros. Buena información de la planta: procesos procedimientos, parámetros de control, peligros y responsabilidades de operación.
Tier 1
Programas ambientales:Programas ambientales:
Algunas industrias no encuentran la diferencia entre control de contaminación al final de la tubería y control de prevención de contaminación “front end”.
La importancia es que esas industrias no van más allá del primer paso de reducción de desechos.
Conforme la preocupación ambiental crece, las industrias deben moverse más allá de la cadena productiva:
Solución de final de la tubería a desechos y contaminantes; despuésSolución de final de la tubería a desechos y contaminantes; después
Modificaciones internas del proceso para reducir emisiones y desechos, y Modificaciones internas del proceso para reducir emisiones y desechos, y
eventualmenteeventualmente
Rediseño de productos para alcanzar un nivel máximo de reciclaje de materias Rediseño de productos para alcanzar un nivel máximo de reciclaje de materias
primas y minimizar los desechos después de que los productos son usados.primas y minimizar los desechos después de que los productos son usados.
Tier 1
Algunas medidas para salvar el agua:
Mantener los efluentes de agua separados.Mantener los efluentes de agua separados.
Reusar el agua tan cerca de la fuente como sea posible.Reusar el agua tan cerca de la fuente como sea posible.
Reciclar cuando sea posible.Reciclar cuando sea posible.
Mejor control a través de sistemas automatizados.Mejor control a través de sistemas automatizados.
Revisar y controlar fugas.Revisar y controlar fugas.
Al comprar un equipo nuevo, evaluar los modelos de Al comprar un equipo nuevo, evaluar los modelos de
eficiencia de agua incluyendo los accesorios.eficiencia de agua incluyendo los accesorios.
Reducir las cantidades de químicos con el fin de reducir el Reducir las cantidades de químicos con el fin de reducir el
agua para dilución.agua para dilución.
Tier 1
Agua de reuso:
No es sólo posible sino necesario reusar el agua de desecho de una No es sólo posible sino necesario reusar el agua de desecho de una
corriente de proceso antes de que abandone la planta corriente de proceso antes de que abandone la planta
bombeando, diluyendo o tratando algunos de los efluentes antes bombeando, diluyendo o tratando algunos de los efluentes antes
de volver a ser usados..de volver a ser usados..
Algunas plantas están usando sistemas cerrados, de tal manera que Algunas plantas están usando sistemas cerrados, de tal manera que
no hay descargas de agua.no hay descargas de agua.
Cero descargas ha sido implementado en lugares donde el agua es Cero descargas ha sido implementado en lugares donde el agua es
poca, y puede involucrar tecnologías para remover sólidos poca, y puede involucrar tecnologías para remover sólidos
suspendidos y disueltos.suspendidos y disueltos.
La desmineralización completa es relativamente cara, sin embargo, La desmineralización completa es relativamente cara, sin embargo,
en algunos casos las descargas del agua de desecho puede ser en algunos casos las descargas del agua de desecho puede ser
reducido significativamente con otras tecnologías menos costosas.reducido significativamente con otras tecnologías menos costosas.
Tier 1
Procesos de tratamientoProcesos de tratamiento
Tier 1
Expectativas de los programas de tratamiento de agua:
Las expectativas de los programas de tratamiento de agua deben
estar integrados para que se incluyan todos los aspectos del
programa, desde la propuesta hasta las etapas de
implementación.
Tier 1
Programa de Tratamiento
Como se verá a continuación en el siguiente diagrama, las expectativas logradas por un buen programa de tratamiento se listan a continuación:
Visión general del problema.Visión general del problema. Estudio de laboratorio de todo el sistema y de la composición Estudio de laboratorio de todo el sistema y de la composición
del agua.del agua. Presentar una propuesta.Presentar una propuesta. Programa de implementación.Programa de implementación. Monitorear para optimizar.Monitorear para optimizar. Uso de técnicas modernas de tratamiento.Uso de técnicas modernas de tratamiento.
Tier 1
Programa bajo controlPrograma bajo control
Programa de Tratamiento
Sistema Problema
Plantaen
Estudio
Esudio de Lab.
PropuestaImplement.
delPrograma
Seguimiento
Tecnología del
Nevo Producto
Sistema BajoControl
Tier 1
Procesos de tratamiento de agua de desecho:
Los desechos son generados por cada complejo industrial, y estos desechos pueden ser sólidos o líquidos.
El tratamiento del agua de desecho puede ser dividido en tres etapas:
1.1. Tratamiento primarioTratamiento primario que usa operaciones físicas para remover
aceite libre y/o sólidos suspendidos.
2.2. Tratamiento secundarioTratamiento secundario para remover contaminantes disueltos
a través químicas o biológicas, y
3.3. Tratamiento terciaroTratamiento terciaro para remover contaminantes residuales.
Tier 1
Orden de separación
La siguiente lista muestra cómo se realiza la separación:
Tratamiento primario
• Sedimentación
• Aereación
Tratamiento secundario
Tratamiento terciario
Tier 1
Tratamientos…
Tratamiento primario prepara al agua de desecho para un tratamiento biológico. Sólidos grandes son removidos por tamizado. La igualación en un tanque mezclador, nivela las variaciones de flujo y concentración. La neutralización, cuando es requerida, sigue de la igualación. Aceites, grasa y sólidos suspendidos son removidos por flotación, sedimentación o filtración.
Tratamiento secundario es una degradación biológica de compuestos orgánicos solubles de niveles de entrada de 50- 1000 mg/l DBO o mayores a niveles de efluentes bajo 15 mg/l. Se realiza tratamiento aeróbico en tanques abiertos. Después del biotratamiento, los microorganismos y sólidos suspendidos se dejan asentar.
Tier 1
Tratamientos…
Tratamiento terciario remueve residuales específicos. Por filtración, los sólidos coloidales suspendidos pueden ser removidos; la adsorción remueve orgánicos por carbón activado granular (GAC); y la oxidación química remueve también compuestos orgánicos.
Los sistemas terciarios tratan cantidades más grandes de agua de desecho, por lo cual son más caros.
Cuando las corrientes ricas en metales pesados, pesticidas u otras substancias que pueden pasar a través del primer tratamiento e inhiben el tratamiento biológico están presentes, tratamientos en-planta son necesarios.
Precipitación, adsorción de carbón activado, oxidación química, stripping aéreo o de corriente, oxidación de aire húmedo, intercambio iónico y la ósmosis inversa son algunos métodos útiles cuando se emplea el tratamiento en-planta.
Tier 1
El tratamiento terciaro…
El tratamiento terciario es un paso de refinado. Su importancia radica en lugar de encontrar soluciones al final de la tubería, donde el tratamiento primario y secundario son usados, es posible minimizar algunos componentes tóxicos o peligrosos en el proceso antes de que éstos sean combinados con otros menos peligrosos.
El tratamiento biológico un efluente ’30/20’ con no más de 30 mg/l sólidos suspendidos y 20 mg/l DBO.
Tier 1
Tratamiento terciario
Sin embargo, las corrientes de los ríos han decrecido debido condiciones de
sequía. Bajo estas circunstancias, nuevos límites son impuestos sobre la
calidad del efluente final. Los procesos de tratamiento para alcanzar los
límites requeridos en el proceso son bien conocidos como tratamientos
terciarios.
Tier 1
Tratamiento en-planta
Un programa de minimización de residuos debe ser implementado antes del tratamiento de final de la línea.
1.1. RecirculaciónRecirculación. En la industria del papel, el agua blanca proveniente de las máquinas de papel puede ser enviada a los ahorradores para remover la pulpa y la fibra y reciclarlos a varios puntos del proceso.
2.2. SegregaciónSegregación. Las corrientes limpias son separadas para descargas directas
3.3. DisposiciónDisposición. En muchos casos, la descarga total de DBO y sólidos suspendidos puede ser reducida removiendo el residuo en un estado semiseco.
4.4. ReducciónReducción. El uso de “cutoffs” automáticos pueden reducir el volumen de agua de desecho.
5.5. SubstituciónSubstitución. La substitución de aditivos químicos con un menor efecto contaminante en las operaciones de proceso.
Tier 1
.
Tier 1
Procesos de tratamiento de agua de desecho:Procesos de tratamiento de agua de desecho:
Proceso de selecciónProceso de selección
Figura 1. Programa teórico de tratamiento de agua de desecho industrial con compuestos orgánica y tóxicos
Tier 1
Corrientes Orgánicas
Corrientes con metales pesados
Corrientesminerales
Fuente de controlFuente de control
Figura 3.Figura 3.
IgualaciónIgualación
NeutralizaciónNeutralizaciónRemoción aceit/grasaRemoción aceit/grasa
Sólidos suspendidosSólidos suspendidos
Biological treatmentBiological treatment
Disposición final
Biodegradablevolátil Tóxicos y/o
no-biodegradables
Para definir los problemas del tratamiento del agua de desecho, se plantea un análisis preliminar:
Para aguas de desecho que contienen compuestos orgánicos no tóxicos, los criterios del diseño del proceso pueden obtenerse a través de estudios de laboratorio.
(Eckenfelder, 2000)
Tratamiento de la fuente:
Reducción de la fuente es cualquier actividad que reduce o
elimina la generación de desechos peligrosos en la fuente
Su principal objetivo es el de lograr cambios en la
composición, uso y patrones de generación de desecho
asociados con los productos
Tier 1
Tratamiento de la fuente:
El tratamiento de la fuente involucra diferentes de definiciones de
reducción de la fuente, pero el consenso general para ser la
inclusión de acciones en-planta para reducir la cantidad o
toxicidad de las fuentes de desechos.
Los ejemplos incluyen modificaciones de equipamiento, diseño y
cambios de operaciones del proceso y productos y substitución
de materias primas.
Tier 1
Figura 2. Estudios de laboratorio para metales pesados/orgánicos volátiles
Tier 1
Principales contam.scan y
bioassay
Aliment.reactorbatch
Biodegradacióna largo plazo
Principalescontam.scan y
bioassay
MuestraIgualada
Stripping con aire o vapor
Chemical oxidationreduction
Precipitación
Tratamientode la
fuente
Carbónactivadogranular
Carbónactivadoen polvo
Ósmosisinversa
Intercambioiónico
No-degradables/ tóxicos
Degradable
VOC/NH3
Metales pesados
Principales contam/tóxico
SDT/inorgánicos
Inicio
(Eckenfelder, 2000)
Cuando se tienen compuestos orgánicos
e inorgánicos, es necesario evaluar la
presencia de metales pesados o
compuestos orgánicos volátiles.
Figura 3. Tratamiento de agua de desecho tóxica: Tratamiento en-planta
Tier 1
IntercambioIntercambio
iónicoiónico
FiltraciónFiltración
PrecipitaciónPrecipitación
OxidaciónOxidación
reducciónreducción
ResinasResinas
poliméricaspoliméricas
AdsorciónAdsorción
con carbóncon carbón
granulargranular
TratamientoTratamiento
anaeróbicoanaeróbico
OxidaciónOxidación
concon
aire húmedoaire húmedo
OxidaciónOxidación
químicaquímica
ÓsmosisÓsmosis
inversainversa
Stripping Stripping
con aire con aire
o vaporo vapor
Agua de desecoAgua de deseco
del procesodel procesoMetalesMetales
pesadospesadosQuímicos Químicos
orgánicosorgánicos
CompuestosCompuestos
orgánicosorgánicos
volátilesvolátiles
amoniacalesamoniacales
Descarga aDescarga a
reciclaje oreciclaje o
tratamientotratamientoSi el agua de desecho es
no-biodegradable o
tóxica, se debe de
considerar el tratamiento
de la fuente o
modificaciones en-planta.
(Eckenfelder, 2000)
Métodos de remoción de sólidos suspendidos
Sedimentación es la técnica más común en el tratamiento de
desechos acuáticos ya que involucra poco equipo mecánico y es
de operación estable. Sin embrago, hay algunas situaciones en
donde la flotación resulta ser una mejor opción.
Flotación es una buena técnica para la remoción de sólidos
cuando la diferencia de densidades entre el agua y los sólidos es
marginal, o cuando los sólidos tienen mayor contenido de grasa o
aceites.
Tier 1
Métodos para la remoción de sólidos suspendidos
Coagulación es empleada para remover materiales de desecho
en forma suspendida o coloidal. Los coloides son partículas
dentro de un rango de tamaño de 1 nm to 0.1 nm, no sedimentan
en reposo y no pueden ser removidas por tratamientos físicos
convencionales.
Precipitación. en el tratamiento de agua, el proceso de
precipitación es usado para ablandar (remoción de la dureza
causada por el calcio y magnesio) y remoción de fierro y
manganeso.
Tier 1
Sedimentación:Sedimentación:
Reduce los sólidos por al menos 50%, con reducción proporcional de
DBO.
Adición de químicos para ayudar a la sedimentación por coagulación de
partículas o precipitación química.
Puede presentar descargas aceptables por los estándares con remoción
regular de lodo sin tratamiento secundario.
El lodo de los tanques primarios es removido en intervalo de entre 8 y
24 horas.
El asentamiento secundario sigue cualquier forma de aeriación
biológica o filtración para producir un efluente bajo en sólidos.
Particularmente, regulaciones estrictas de descargas sugieren un
tratamiento terciario para remover más del 50% de sólidos y DBO.
Tier 1
Flotación:Flotación:
La filtración con aire disuelto es una técnica común. Esta técnica
consiste básicamente en inyectar una corriente acuosa que
contiene aire disuelto en el agua de desecho. El aire disuelto
forma burbujas cuando abandona la solución y transporta las
partículas suspendidas, las cuales tienden a concentrarse en la
interfase burbuja-agua de desecho, a la superficie, donde
forma una emulsión.
Tier 1
Flotación:Flotación:
Tier 1
Diagrama general del método de flotación:
Agua a ser tratada Aire
Floculador
Agua tratada
Scraper (raspador)
Coagulación:Coagulación:
Los residuos del papel pueden ser efectivamente coagulados con
pequeñas dosis de alúmina. La sílica o el polielectrolito ayudan a
la rápida formación de aglomerados asentados.
Desechos que contienen aceite emulsificado puede ser clarificado
por coagulación.
Para una coagulación efectiva, se deber agregar un álcali. Después
de la adición del álcali y el coagulante, es recomendable realizar
un mezclado rápido.
Tier 1
Precipitación:Precipitación:
La presipitación química en el tratamiento de agua de desecho involucra la adición de químicos para alterar el estado físico y químico del material disuelto y suspendido, y facilitar así su remoción. Usualmente se combina con coagulación, floculación y separación.
Principio: Los compuestos disueltos, por ejemplo iones de metales pesados, son transformados en sus hidróxidos insolubles por aumento del pH por dosificación de limadura de NaOH. Usando técnicas de coagulación y floculación estos pequeños núcleos de hidróxidos se convierten en coágulos para la separación. Con los precipitantes adecuados estos coágulos sirven como trampas para otros compuestos (orgánicos) disueltos; una forma de co-precipitación.
Tier 1
Chemical precipitation
Chemical precipitation in wastewater treatment involves the addition of chemicals to alter the physical and chemical state of dissolved and suspended material and to facilitate their removal. It is usually combined with coagulation – flocculation – separation.
Principle
Dissolved compounds, for instance heavy metal ions, are brought into their insoluble hydroxides by pH increase through dosing of lime or NaOH. Using coagulation, flocculation techniques these small hydroxide nuclei become larger flocs for separation. With proper precipitants these flocs also serve as entrapment for other dissolved (organic) compounds ; a form of co-precipitation.
Chemical precipitation
Chemical precipitation in wastewater treatment involves the addition of chemicals to alter the physical and chemical state of dissolved and suspended material and to facilitate their removal. It is usually combined with coagulation – flocculation – separation.
Principle
Dissolved compounds, for instance heavy metal ions, are brought into their insoluble hydroxides by pH increase through dosing of lime or NaOH. Using coagulation, flocculation techniques these small hydroxide nuclei become larger flocs for separation. With proper precipitants these flocs also serve as entrapment for other dissolved (organic) compounds ; a form of co-precipitation.
Remoción de Metales Pesados:
Tier 1
TÉCNICAS DE REMOCIÓN DE METALES PESADOS
Precipitación convencional
Hidróxido
Sulfuro
Carbonato
Coprecipitación
Precipitación inducida
Dimetil tio carbamato
Dietil tio carbamato
Trimercapto-s-triacina, sal de trisodio
Otros métodos
Intercambio iónico
Adsorción
Oportunidades de recuperación
Intercambio iónico
Membranas
Técnicas electrolíticas
Tratamiento Biológico
Tier 1
InfluenteAcuoso de desecho
Tratamiento físico y químico BiodegradableBiodegradable
Highstrength
Tratamientoanaeróbico
Descarga PACTPACTFracción
Inhibidora no degradable
Efluente pulido
Sistema de Crecimiento
disperso
Sistema de Mezclado total
Listo para degradación
Remoción de nitrógeno
requerida Sistema de crecimiento fijo
Descarga
DescargaDescarga
Proceso intermitente
Sistema de Nitrificación/
Desnitrificación
Sistema “plugflow”
Sistemaselector
Efluentepulido
Alta Alta
resistenciaresistencia
Si Si
Si
Si
Si
SiSi
No
No
No
No No No
No
(Eckenfelder, 2000)
Cuando el Cuando el
tratamiento tratamiento
biológico es biológico es
requerido, se requerido, se
cuenta con cuenta con
varias opciones:varias opciones:
Tratamiento biológicoTratamiento biológico: parámetros y dimensiones típicos de operación
Tier 1
Método de tratamiento
Modo de operaciónGrado de
tratamientoRequerimientos de
superficieEquipo Comentarios
Laguna
Descarga intermitente o continua; facultativa o
anaeróbicaIntermedio
Excavado terrestre; 10-60 días de
retención
Control frecuente de
olores requerido
Lagunas
Activadas
Tanques completamente
mezclados o facultativos
continuos
Alto en verano; bajo en invierno
Pila de tierra, 8-16
ft de profundidad, 8-
16 acres/(millón
gal/d)
Embarcadero
montado o aereadores
de superficie flotante
o difusores de sub-
superficie
Separación de sólidos en laguna; remoción periódica
de agua y lodos
Lodo
Activado
Completamente mezclado o
flujo pistón; reciclaje de lodo
> 90% remoción de orgánicos
Pila de tierra o concreto; 12p20 ft
de profundidad; 75000-350000ft3/(m
illón gal/d)
Aereadores difusos o mecánicos;
clarificador para separación de lodo
y reciclo
Exceso de lodos deshidratados y disposición final
Filtro por
goteo
Aplicación continua; pueden
emplear efluentes de reciclo
Intermedio o alto, depende de la
carga
225-1400 ft /(millón gal/d)
Empacador plástico 20-40 ft de
profundidad
Pretratamiento antes del POTW o de
la planta de lodos activados
CBR Multietapas continuas Intermedio o alto Discos plásticos Separación de
sólidos requerida
Anaeróbico
Mezclado completo con
reciclado; filtro upflow y
downflow, lecho fluidazo;
cama de lodo upflow
Intermedio
Recolección de gas requerida;
pretratamiento antes del POTW o de la planta de lodos
activados
Irrigación
spray
Aplicación intermitente de
desecho
Completo; percolación de agua en agua subterránea y
residuos a corriente
40-300
gal/(min.acre)
Tubería de irrigación de aluminio y
boquillas de rocío; movible para
relocación
Separación
requerida de
sólidos; contenido
limitado de sal en
desechos
(Eckenfelder, 2000)
Tratamientos avanzados de desechos acuosos
El tratamiento avanzado de desechos acuosos es definido como el proceso que remeve El tratamiento avanzado de desechos acuosos es definido como el proceso que remeve mayor cantidad de contaminantes que los tratamientos convencionales. Este mayor cantidad de contaminantes que los tratamientos convencionales. Este término puede ser empleado como el tratamiento terciario, pero la mayoría de sus término puede ser empleado como el tratamiento terciario, pero la mayoría de sus objetivos es la separación de nitrógeno, fosfuros y sólidos suspendidos.objetivos es la separación de nitrógeno, fosfuros y sólidos suspendidos.
Los tratamientos avanzados incluyen:Los tratamientos avanzados incluyen:
Coagulación química de los desechos acuosos
Medios filtrantes granulares
Ultrafiltración
Nanofiltración
Pantallas cuña-cable
Micromonitoreo
Filtros de tierras de diatomeas
Tier 1
Tier 1
Reducción de volumen y disposiciónReducción de volumen y disposición
Reducción de volumen
La reducción del volumen puede ser usada para reducir los costos de
tratamiento y de manejo y disposición de residuos remanentes después
del tratamiento. La reducción del volumen puede ser lograda usando
diferentes métodos:
Reuso de desechos acuosos y residuosReuso de desechos acuosos y residuos
Modificaciones al tratamiento para reducir los residuos sólidosModificaciones al tratamiento para reducir los residuos sólidos
Tratamientos segregados para reducir mezclas de residuos peligrosasTratamientos segregados para reducir mezclas de residuos peligrosas
Incineración para reducir el volumen de desechos y convertir desechos Incineración para reducir el volumen de desechos y convertir desechos
peligrosos en no-peligrosos.peligrosos en no-peligrosos.
Tier 1
Reducción en la producción de desechos y volúmenes de disposición
Deshidratación simple: el lodo es desecado en una serie de tanques y se deja sedimentar. El agua obtenida es decantada. Este método reduce el volumen de lodo depositado.
Composición: el material es revuelto mecánicamente en intervalos, se somete a aereación forzada y se envía a recipientes donde se controla el contenido de olor, pérdida de calor y agua.
Tier 1
Digestión: es la degeneración lenta del contenido orgánico del lodo por bacterias anaeróbicas en compuestos más simples- dióxido de carbono, agua y aniones (nitratos, sulfuros, fosfatos).
La digestión es uno de los pocos tratamientos de lodos en el que se logra una reducción significativa de agentes patógenos.
La producción del digestor de gas es 65-70% metano, 30-34% dióxido de carbono y trazas de compuestos sulfurados. El gas colectado es quemado en un boiler para mantener el digestor caliente y el exceso es usado para calentamientos posteriores o generación de energía.
Tier 1
Reducción en la producción de desechos y volúmenes de disposición
Incineration: its main advantages lie in the complete destruction
of organic compounds, the ash being inert and usually less than
25% of the original sludge volume.
Most incinerators are of the fluidized bed variety.
Tier 1
Reduction of waste production and disposal volumes
Diagrama de manejo de desechos…
Tier 1
Disposición dedesechos
Tratamientode desechos
Reciclaje dedesechos
Operaciones mejoradas
Rediseño delproceso
Materia primasubstituta
Aumento de la Efectividaddel manejo de desechos
Preguntas de opción múltiplePreguntas de opción múltiple
Tier 1
Tier 1: Quiz
1.1. ¿Qué es contaminación?¿Qué es contaminación?
a) Contaminación se refiere a contaminantes dañinos al medio ambiente y al acto o proceso de contaminar el ambiente.
b) Cualquier cambio indeseable en las características del aire, agua, suelo o comida que afectan la salud llamada; llamado contaminación.
c) Químicos indeseables u otros materiales encontrados en el ambiente. Los contaminantes pueden dañar la salud humana y el ambiente.
d) Todas las anteriores.
Tier 1
2.2. ¿Qué es DBO?¿Qué es DBO?
a) La cantidad de oxígeno requerida para la estabilización de materia orgánica oxidable presente por 7 días de incubación a 20 oF.
b) Una prueba empírica usada para la medición de los desechos, evaluando la cantidad de oxígeno requerido por microbios para degradar una muestra de efluente.
c) Una prueba usada para evaluar la cantidad de oxígeno presente en la corriente.
d) La cantidad de oxígeno requerida para desarrollar una prueba bioquímica.
Tier 1: Quiz
Tier 1
3.3. ¿Por qué es importante reducir los contaminantes dañinos?¿Por qué es importante reducir los contaminantes dañinos?
a) Debido a que al ser descargados pueden causar contaminación del agua.
b) Debido a sus características radioactivas que pueden dañar la salud humana y provocar cáncer.
c) Debido a que enfermedades infecciosas pueden ser transmitidas cuando existe contacto con sustancias contaminantes.
d) Debido a sus características dañinas para la salud humana y el medio ambiente.
Tier 1
Tier 1: Quiz
Tier 1
Tier 1: Quiz