Blog de ingeniería aplicada al medio ambiente

El sector de tratamiento de superficies metálicas comprende una gran variedad de actividades cuya finalidad es tratar las superficies metálicas para protegerlas de la corrosión, mejorar su resistencia al desgaste y erosión, o mejorar su aspecto mediante recubrimientos metálicos.

Estas actividades o tratamiento se pueden agrupar en dos grandes bloques:

1. Procesos de limpieza y preparado de superficies (desengrase, decapado,…).
2. Recubrimientos metálicos y obtención de acabados superficiales (electrodeposición, anodizado, inmersión,…).

Durante estos procesos de tratamiento se generan una gran cantidad de aguas residuales o efluentes de diversa composición, según haya sido el tratamiento al que se han sometido las superficies metálicas.

Existen diferentes tecnologías de tratamiento de aguas residuales y tratamiento de efluentes generados en el sector de tratamiento de superficies metálicas, cuya elección dependerá de la composición de los efluentes y de los objetivos  y necesidades medioambientales de la empresa: vertido cero, reutilización de agua, ajuste a los límites de vertido, obtención de subproductos, etc.

La evaporación al vacío es ideal para la obtención de un vertido cero y puede aplicarse de forma independiente o en combinación con tecnologías de membranas.

Los sistemas por evaporación permiten, entre otras aplicaciones, concentrar las aguas de en¬juague de un lavado estático haciendo posible, por un lado, la recuperación del arrastre de forma “concentrada” y, por otro, obtener un 95% de agua que puede reutilizarse en operaciones de enjuague. Si no fuera mediante este sistema, sería muy limitada la utilización de los enjuagues estáticos como recuperaciones, siendo necesario su vaciado periódico y consecuente tratamiento del vertido.

Los procesos de cristalización y precipitación se aplican para la obtención de un vertido cero (tratamiento del rechazo del evaporador), para recuperar materias valorizables y para regenerar soluciones de proceso, mediante la eliminación de impurezas. Es aplicable a cualquier baño que presente algún tipo de contaminación de una sal con un metal, siempre y cuando las sales contaminantes presenten una solubilidad limitada.

La electrodiálisis es un sistema de filtración con un reducido coste de operación, que permite recuperar entre un 80% y un 90% de sales. Se puede aplicar para la recuperación de materias primas de los baños de proceso y para la regeneración de baños de trabajo libres de iones.

La ósmosis inversa produce un agua que puede retornarse en circuito cerrado al proceso de enjuague y, por el otro, un concentrado de sales de níquel que puede retornarse a los baños de proceso (90%-97%). De esta manera, se consigue el ahorro de sales de níquel y de otros componentes del baño, así como del agua de enjuague. Se puede aplicar sobre otros procesos tales como el latonado, cobreado, plateado, zincado, etc.

También se aplica para la regeneración del agua de enjuague. En función del caudal de rechazo, con el sistema de ósmosis inversa puede obtenerse un agua de entre 100-500 μS/cm. La técnica es aplicable sobre el agua diluida de la mayoría de procesos, con excepción de baños muy oxidantes.

Las resinas de intercambio iónico permiten la eliminación de contaminantes metálicos y la regeneración del agua de enjuague, ya que retornan grandes cantidades de agua con una elevada calidad por su bajo contenido en iones. El sistema retorna el agua a la cuba de enjuague puesto que el diseño de la instalación funciona en circuito cerrado. Los enjuagues recirculados con resinas de intercambio iónico, según la operación a la que se destinen, pueden trabajar durante largo tiempo, a conductividades inferiores a 50 μS/cm, en incluso, por debajo de 5 μS/cm si se trata de enjuagues finales.

Os adjuntamos un extenso documento elaborado por el Ministerio de Medio Ambiente en el que se detallan los diferentes procesos y los residuos que se generan en la industria de tratamiento de superficies metálicas, así como las mejores tecnologías disponibles para el tratamiento de los mismos.

MTD en la gestión de residuos procedentes del tratamiento de superficies metálicas

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Estamos a escasos días de despedir al 2.011, un año que ha resultado muy complicado debido a la crisis económica que estamos sufriendo.

A pesar de ello, ahora es momento de hacer balance del año que cerramos y cargar las baterías para el próximo 2012, un ejercicio que se abre lleno de nuevos retos y proyectos.

Desde Condorchem Envitech queremos desearos a todos unas felices fiestas y un prospero 2012, un añó en el que esperamos continuar contando con vuestra compañía y confianza.

Por nuestra parte  hemos preparado una serie de novedades en el blog, que pronto verán la luz,  y que están pensadas para ofreceros un mejor servicio y atención. Como siempre hemos hecho, os animamos a seguir participando con vuestros comentarios y a consultar todas aquellas dudas que tengáis relacionadas con el tratamiento de aguas, efluentes y emisiones en entornos industriales.

Un fuerte abrazo de toda la familia de Condorchem Envitech.

http://www.condorchem.com

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En 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.

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La 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.

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Esta semana hemos querido hacer una pequeña pausa en nuestros habituales contenidos técnicos relacionados con el tratamiento de aguas, efluentes y emisiones, para hacernos eco de una iniciativa solidaria que hemos llevado a cabo desde Condorchem Envitech.

En el año 2009 acordamos colaborar con una iniciativa llevada a cabo por la Fundación Ecoterra, que consistía en la reconstrucción de una masía en ruinas situada en un entorno natural, hasta convertirla en una casa ecológica a la que pudieran acudir diariamente grupos de jovenes para aprender como funciona una casa de estas características. Estas visitas, de caracter lúdico, suponen una oportunidad ideal para formar y sensibilizar a las más jovenes respecto a la importancia de respetar el medioambiente.

Podéis consultar los detalles de nuestra colaboración, que consistió en todo lo relacionado con el uso y reaprovechamiento del agua, en el siguiente enlace: http://www.ecoterra.org/articulos138es.html

Desde Condorchem Envitech consideramos que es parte de nuestro trabajo, como profesionales del sector del medio ambiente, participar en la medida de lo posible en la divulgación y concienciación social del respeto hacia nuestro entorno natural y en la preservación de la calidad de vida en nuestro planeta.

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Una 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.

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La mayoría de empresas del sector de generación de energía, tanto convencionales como renovables, han de producir y utilizar grandes cantidades de vapor, lo que conlleva un elevadísimo consumo de agua.

Por ello, las Plantas de Tratamiento de Aguas y las Plantas de Tratamiento de Efluentes (en diferentes combinaciones) son muy comunes en las empresas de generación de energía.

Las Plantas de Tratamiento de Agua tienen la función de transformar el agua recogida para la producción de vapor (raw water) en agua pura y de gran calidad (agua de aportación) que será incorporada a los procesos de producción (principalmente las calderas destinadas a producir vapor). Estas plantas de tratamiento pueden contar con diversas tecnologías, que se combinan según la calidad del agua recogida, entre las que destacan:

• Depuración físico-química
• Osmosis inversa
• Resinas o CEDI

La osmosis inversa y las resinas generan unos efluentes al destilar el agua, que en la mayoría de casos obligarán a contar además con una Planta de Tratamiento de Efluentes. Estas plantas también pueden ser utilizadas para tratar los efluentes generados en las torres de refrigeración, que se acostumbran a instalar para enfriar el vapor residual proveniente de las calderas para su reutilización. También pueden existir otros efluentes provenientes de derrames y otros rechazos de aguas que se dan de forma accidental.

Todos estos efluentes son enviados normalmente a una balsa para su posterior gestión en la Planta de Tratamiento de Efluentes. Tras el tratamiento de los efluentes hay con dos opciones:

1. Verter el efluente obtenido, que no es la mejor opción, salvo en los casos en que el agua obtenida al final no tenga suficiente calidad como para ser reutilizada en los procesos de producción.

2. No verter el efluente obtenido y reaprovechar el agua, incorporándola de nuevo en los procesos de producción.

La decisión depende únicamente de la empresa pero, sea cual sea la opción escogida, los efluentes se habrán de tratar con el objetivo de obtener un efluente válido para vertido cero, o Zero Liquid Discharge.

En los procesos de vertido cero el efluente puede sufrir diferentes etapas, dependiendo de la calidad del efluente a tratar, entre las que encontramos:

• Pretratamiento químico para eliminar elementos que puedan generar incrustaciones en las tecnologías a utilizar posteriormente.
• Membranas para llevar a cabo la primera concentración. Como el concentrado de sales es todavía muy líquido ha de ser enviado a un evaporador al vacío.
• Evaporación al vacío para llevar a cabo una segunda concentración. Aquí obtenemos un efluente de sales mucho más concentrado pero que todavía es acuoso, por lo que ha de ser enviado a un cristalizador.
• Cristalización para tratar el concentrado de sales obtenido tras la evaporación. El concentrado obtenido tras la cristalización ya puede ser enviado al gestor de residuos, aunque es posible que todavía se le pueda aplicar un proceso de secado.

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