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Depuración de efluentes en pozos de extracción de gas, o fracking

imagen1En los últimos años han surgido nuevas tecnologías para la obtención de gas natural proveniente desde el subsuelo. Gracias a estas innovaciones, el “fracking” (o fractura hidráulica) ha experimentado un boom y se ha extendido a través de todo el planeta. El debate que se ha generado es si el “fracking” se puede llevar a cabo sin causar daños graves al agua y a la calidad del aire.

Por una parte encontramos los defensores del fracking, que lo contemplan como una tecnología que contribuye a proporcionar nuevas fuentes de energía para los próximos años, así como a la creación de riqueza, y por otra están los detractores que alertan de la amenaza que supone para la salubridad del agua y la calidad del aire.

Los riesgos del fracking no se pueden negar pero un análisis de viabilidad del proyecto, antes de ponerlo en marcha, y un diseño adecuado de los pozos de explotación deben contribuir a eliminar los riesgos medioambientales derivados de esta técnica y permitir sacar provecho de las numerosas y extensas reservas de gas natural que existen en el planeta.

Garantizar la calidad y preservación del agua utilizada en estos pozos de extracción debe ser una de las principales preocupaciones a la hora de llevar a cabo su diseño. Hay que tener en cuenta que el agua actúa como fluido portador primario en el fracking y un pozo puede llegar a utilizar varios millones de litros de agua.

La mayoría del agua utilizada en el fracking proviene de fuentes de agua superficiales como lagos, ríos y fuentes municipales, sin embargo, el agua subterránea también puede ser usada en aquellos lugares en los que esté disponible en cantidades suficientes. Es muy importante garantizar que se cuenta con agua de calidad, ya que las impurezas pueden reducir la eficacia de los aditivos utilizados en la obtención del gas.

Una vez finalizado el proceso, la reutilización del agua es una solución muy inteligente, ya que su disponibilidad en grandes cantidades no está siempre garantizada en los lugares en que se encuentran los pozos de extracción de gas y, de esta forma, también se evita el abuso de este recurso natural. La combinación adecuada y a medida de diferentes tecnologías como las membranas, los evaporadores al vacío, la cristalización, o la depuración físico-químicos constituyen la solución ideal para la depuración y reutilización de las aguas de proceso que se utilizan para la extracción del gas.

Si se opta por su vertido en vez de la reutilización, nos encontraremos igualmente con un problema de tratamiento de efluentes, ya que el agua estará mezclada con los productos químicos que se añaden a los fluidos usados para fracturar la roca y de esta forma no puede ser vertida. El diseño de una Planta de Tratamiento de Efluentes, basada en las diferentes tecnologías mencionadas anteriormente son la mejor alternativa para garantizar que podemos obtener un agua 100% limpia para ser vertida en el entorno.

Vertido cero en la depuración de efluentes

water_drop_1La mayoría de las industrias utilizan agua de alguna forma en sus procesos de producción. Esta agua acaba generando unos efluentes que habrán de ser tratados con el objetivo de obtener nuevamente agua limpia, que podrá ser reutilizada mediante un sistema de vertido cero, o vertida a la naturaleza en función de los intereses de la empresa.

Sin embargo, el flujo de efluentes y su composición resulta muy variable y este es uno de los principales problemas en el diseño de un sistema de vertido cero: entender el efluente a tratar. Su caudal y composición, así como la pureza que queremos obtener tras el proceso de depuración, son  factores esenciales en el diseño de un sistema de vertido cero. Debido a que cada efluente es diferente no se puede diseñar un sistema  de vertido cero que funcione como sistema único y aplicable de forma general.

Hoy en día la mayor parte de las instalaciones de vertido cero se llevan a cabo en diferentes sectores industriales y en actividades relacionadas con la producción de energía, así como en vertederos de Residuos Sólidos Urbanos.

Diferentes sistemas de vertido cero

La evaporación al vacío es la tecnología más útil para obtener un vertido cero. Mediante esta tecnología se puede recuperar alrededor del 95% de las aguas residuales, obteniendo un agua destilada que puede ser reutilizada. Los residuos de salmuera restantes pueden ser reducidos a sólido en un cristalizador.

Sin embargo, la evaporación por sí sola puede ser una opción cara cuando los caudales son considerables. Una manera de resolver este problema es la integración de las tecnologías de membrana, especialmente ósmosis inversa y electrodiálisis reversible, con la evaporación. A día de hoy es muy habitual combinar ambas tecnologías en el diseño de sistemas de vertido cero.

Mediante la combinación de las tecnologías de membranas con la evaporación y la cristalización, los sistemas de vertido cero han resultado más eficientes y menos costosos. La forma en que se combinan dichas tecnologías depende del efluente a tratar.

El diseño de un sistema de vertido cero

Como se mencionó anteriormente, la composición del efluente es esencial en el diseño de un sistema de vertido cero. Un efluente mal descrito conducirá a un diseño que está lejos de su nivel óptimo, bien porque sea demasiado grande y caro o demasiado pequeño para lograr la separación requerida.

El caudal acostumbra a determinar el tamaño de la instalación y, por tanto, el coste inicial de la misma. Por otra parte, los componentes del efluente también deben ser analizados y preferiblemente en diversas ocasiones para ver si puede haber diferentes composiciones. Dependiendo del proceso que se utilice las composiciones pueden variar ligeramente. Las medidas más comunes a analizar hoy en día son la demanda química de oxígeno (DQO), demanda bioquímica de oxígeno (DBO), carbono orgánico total (TOC), así como el análisis de inorgánicos (aniones, cationes, sílice).

Descripción de los componentes

Ósmosis inversa

La ósmosis inversa es un proceso donde el agua está bajo presión para que pase a través de una membrana semi-permeable, dejando las sales inorgánicas disueltas y sílice atrás. Hay que tener en cuenta que algunos compuestos orgánicos y los sólidos en suspensión pueden dañar los sistemas de ósmosis inversa, por lo que es recomendable llevar a cabo un pretratamiento o filtración antes de utilizar esta tecnología.

Electrodesionización (EDI)

Se trata de un proceso de membranas en el que los electrolitos migran a través de membranas selectivas de carga en respuesta a un campo eléctrico. Durante el proceso la polaridad de los electrodos se invierte varias veces por hora y el agua dulce y las aguas residuales concentradas se intercambian dentro de la pila de membrana para eliminar suciedad y descamación. La electrodesionización también requiere la eliminación previa de los sólidos y los compuestos orgánicos para un funcionamiento fiable.

Evaporadores al vacío

Encontramos una gran variedad de evaporadores: bomba de calor, compresión mecánica del vapor, película descendente, circulación forzada, con rascador, etc. La gran ventaja de los evaporadores al vacío es que producen un destilado muy limpio, que por lo general contiene menos de 10 ppm, siendo esta una de las razones principales por las que se utilizan en sistemas de vertido cero. Normalmente el evaporador se utiliza para tratar los rechazos de las membranas y concentrar los residuos contenidos en el efluente hasta un estado prácticamente sólido.

Destaca su capacidad para concentrar salmueras, un problema muy habitual en muchas industrias.

Cristalizadores

Un cristalizador es un tipo de evaporador de circulación forzada, que utiliza un compresor mecánico de vapor como fuente de energía.

El cristalizador consigue reducir a un sólido seco el rechazo de un evaporador para su posterior eliminación. Por otra parte se obtiene un agua de alta pureza para su reutilización.

Tratamiento de efluentes y vertido cero en minería

mineriaUna mina genera una gran cantidad de efluentes de elevada carga debido al contacto del agua con distintos tipos de minerales. El origen de estos efluentes podemos encontrarlo en los distintos procesos que se llevan a cabo en la mina, así como en el drenaje de lluvías que caen sobre el lugar.

 

 

 

Los efluentes de proceso pueden tener su origen en:

•Aguas de lavado

•Flujos ácidos del proceso

•Aguas de Lixiviación, flotación y concentración

•Efluentes de refino y lavadores de gases

Por su parte, las lluvías que se infiltran en las escombreras de la mina también originan procesos de oxidación, hidrolisis, lavado, etc. que tienen como resultado un efluente altamente contaminante.

El contacto entre los minerales y el agua, tanto de proceso como de lluvias, puede originar distintas reacciones, y por lo tanto efluentes de composición muy diversa, que dependerán de la naturaleza de cada mineral, ya que los hay más o menos solubles, hidrolizables y no hidrolizables, así como sorbentes y no sorbentes. Así pues, el vertido de estos efluentes puede provocar gravísimas consecuencias sobre el medio y su entorno, ya que alteran completamente la química del agua.

Tradicionalmente se habían aplicado metodos físico-químicos o biológicos para el tratamiento de estos efluentes, pero a día de hoy el vertido cero ha demostrado ser la opción más inteligente, ya que garantiza la protección del ecosistema, el reuso del agua en lugares donde no es siempre sencillo acceder a ella, y a largo plazo supone la alternativa más económica, una vez se ha amortizado el coste de la instalación.

Las únicas tecnologías que, a día de hoy, pueden garantizarnos el vertido cero son la evaporación al vacío y la cristalización, combinadas o no, según sea la composición del efluente, con otras tecnologías de membranas o procesos de pretratamiento. Gracias a la instalación de estas plantas de tratamiento de efluentes podemos obtener un 95% de agua destilada y lista para ser reutilizada y, por otra parte, un rechazo más o menos sólido para ser enviado al gestor de residuos.

Vertido cero y valorización de residuos en salazón de pescados y cocido de mariscos

pescados-mariscos-a-domicilio1La industria de alimentación marítima genera una gran cantidad de residuos durante sus procesos de producción. Especialmente complicado es el tratamiento de las salmueras que se generan. Veamos en primer lugar, los tipos de residuos más comunes:

1. Residuos líquidos

Los residuos líquidos están compuestos principalmente por materia orgánica con un alto contenido en proteínas, sales, grasas y otros sólidos suspendidos. Los flujos generalmente son altos, debido a la gran cantidad de agua que se requiere en los procesos de producción.

Estos son principalmente: agua con sangre, aguas de lavado provenientes de las etapas de corte, eviscerado y fileteado, prensado de pulpa (en los congelados), envasado y cocción, otros residuos líquidos provenientes del proceso de cocción, aguas de enfriamiento y aguas provenientes de las operaciones de limpieza de la planta

2. Residuos sólidos

También es importante la generación de residuos sólidos. Algunas empresas los entregan para alimentación animal, otras los devuelven al mar y otras lo destinan a plantas de reducción.

Los residuos sólidos que se producen se derivan principalmente de las etapas de corte y eviscerado están constituidos por cabezas, colas y vísceras. Estos son reutilizados como materias primas por las empresas productoras de harina de pescado, por lo que su disposición en vertederos es mínima. En las conservas de mariscos se producen vísceras y conchas, que también pueden ser aprovechadas.

RECICLAJE: REUSO Y RECUPERACIÓN

Antes de pasar a ver que tecnologías son más adecuadas para el tratamiento de los residuos, cabe destacar que algunos de estos residuos pueden ser utilizados con otro fin sin necesidad de ser tratados previamente.

1. Reutilización del agua

• Reutilización de agua de lavado, en lavado secuencial; por ejemplo las aguas residuales menos contaminadas o sucias de la planta pueden reutilizarse para operaciones de limpieza, al inicio del proceso.

• Las aguas provenientes de la operación de enfriamiento de los autoclaves, en los procesos de conservería, pueden emplearse en operaciones de limpieza de equipos y de la planta.

2. Recuperación de desechos como subproductos

• Utilización de residuos de mariscos y pescado en preparación de paté y/o alimento animal.

• Utilización de residuos de mariscos y pescado en preparación de harina de pescado, que se utiliza para alimentación animal.

• Recuperación de sólidos y grasas de los efluentes, mediante centrifugación, separación, o concentración y posterior deshidratación y empleo para formulaciones de alimentación animal, dependiendo del volumen de los efluentes.

• Empleo de las valvas de los mariscos en desarrollo de nuevos productos; por ejemplo harina de calcio.

TRATAMIENTO Y VALORIZACIÓN DE LOS RESIDUOS

Un novedoso proceso de tratamiento consiste en extraer y concentrar las proteínas y grasas ricas en omega 3 para comercializarlas. Esto se produce con la acción combinada de equipos de membranas de ultrafiltración y evaporación al vacío. Finalmente mediante equipos de secado spray (atomizadores) se obtiene harina de proteína y ácidos grasos oleicos, productos con un alto coste en el mercado de alimentación.

El resto de agua que suele contener cantidades elevadas de sal puede ser tratada con equipos de evapo-cristalización, que nos permitirán obtener un efluente limpio que cumple con la normativa y puede ser reutilizado o abocado, según prefiera el fabricante. La cal obtenida tras este proceso puede ser utilizada en deshielo de carreteras así como en usos industriales.

Gracias a estas tecnologías conseguimos valorizar los residuos, convirtiéndolos en productos de alto valor comercial, y obtener un vertido cero.