Condorchem Envitech | English

Tag : tratamiento de salmueras

Home/Posts Tagged "tratamiento de salmueras"

Ósmosis forzada para el tratamiento de aguas salinas

Ósmosis forzadaLa ósmosis forzada (en inglés Forward Osmosis, o FO) es una tecnología emergente de membranas que presenta una serie de características ventajosas en relación a la ósmosis inversa. Aunque actualmente se presenta como una tecnología complementaria, tiene proyección suficiente para llegar a ser la opción de referencia en numerosas aplicaciones.

A nivel industrial, la ósmosis forzada se basa en el fenómeno natural en el que un solvente fluye desde una región con una baja presión osmótica, a través de una membrana semipermeable, hasta otra región con una elevada presión osmótica. Este fenómeno ocurre continuamente en la naturaleza, en las plantas, en los árboles, en las bacterias, en las células animales, etc.

La ósmosis forzada es un proceso mediante el cual se produce agua de gran calidad a partir de un efluente acuoso con mayor o menor grado de contaminación, utilizando una membrana semipermeable y una solución con una elevada presión osmótica. En el proceso se consume muy poca energía, puesto que se lleva a cabo a presiones muy bajas y a temperatura ambiental, siendo ésta una de las ventajas más destacadas.

Para la explotación del fenómeno natural en aplicaciones concretas, se pueden utilizar dos fluidos con diferentes presiones osmóticas para que, por ejemplo, agua pura de una solución de agua marina, fluya a través de la membrana para diluir una solución con una presión osmótica aún mayor. Es importante destacar que este fenómeno natural se produce a temperatura ambiente y sin la necesidad de aplicar una presión importante. La única energía necesaria externa es la que se requiere para superar la resistencia a la fricción en ambos lados de la membrana (normalmente, 2-3 bar). La solución de elevada presión osmótica se la conoce como «agente osmótico» (draw solution en inglés) y debe de ser de manipulación sencilla y segura, de preparación sencilla y de separación fácil del producto final (generalmente agua de alta calidad).

En comparación con un sistema de ósmosis inversa convencional, la ósmosis forzada presenta una larga lista de ventajas. La principal reside en el hecho de que la ósmosis forzada se lleva a cabo a presiones reducidas, con el consecuente ahorro energético que ello representa. Asimismo, las membranas de ósmosis forzada son más resistentes al ensuciamiento y toleran mejor el cloro, por lo que las limpiezas son menos necesarias y más efectivas, alargando así la vida útil de las membranas. No obstante, la ósmosis forzada no produce agua de alta calidad apta para su uso en una única etapa, puesto que después de la etapa de ósmosis forzada el agua está mezclada con el agente osmótico y se precisa de una segunda etapa para separar el agente osmótico del agua producida. En la segunda etapa, se regenera el agente osmótico a la vez que se produce el agua de alta calidad (figura 1).

Los dos procesos, el de ósmosis forzada y el de regeneración del agente osmótico, están unidos por la recirculación de la solución del agente osmótico, la cual tiene una presión osmótica superior a la del alimento. El agente osmótico concentrado permite que se produzca el flujo de agua pura desde la solución alimento. Como consecuencia, el agente osmótico se diluye con el flujo de agua pura que atraviesa la membrana. El agente osmótico diluido, posteriormente, se concentra al separarlo del agua pura en el sistema de regeneración. La combinación de la operación de los dos sistemas es un parámetro clave en el diseño del sistema para que la operación del conjunto sea sencilla, robusta y fiable.

esquema ósmosis forzada

Las ventajas más importantes de la ósmosis forzada en relación a la ósmosis inversa convencional son las siguientes:

  • Consumo energético menor, especialmente en el caso de soluciones con presiones osmóticas elevadas.
  • Baja propensión al ensuciamiento de la membrana.
  • Limpieza más fácil y efectiva de la membrana.
  • Mayor vida útil de la membrana.
  • Costes de operación más bajos.

La ósmosis forzada puede ser utilizada en una amplia variedad de aplicaciones posibles, ya que permite el tratamiento de aguas marines y salmueras, de aguas con sales minerales y metales, de efluentes con alta carga orgánica y de efluentes con sílice entre otros tipos de efluentes, siendo las más destacadas las que se relacionan a continuación:

  • Producción de agua en zonas con problemas de escasez.
  • Tratamiento de efluentes cuando la normativa obligue a la reutilización.
  • Implantación de un sistema de vertido cero.
  • Tratamiento de efluentes complejos y difíciles de tratar con tecnologías convencionales.
  • Alternativa viable cuando se requiera reducir el consumo de energía.

Así pues, la ósmosis forzada es una tecnología emergente, totalmente viable y fiable, que se presenta como una clara competidora de la ósmosis inversa convencional y de otras tecnologías de separación. A modo de resumen, la ósmosis forzada:

  • Es un proceso alternativo a la ósmosis inversa, en el que se reduce la energía y se disminuye la proporción de rechazo producido.
  • Es una tecnología que se presenta como una alternativa emergente a los procesos de evaporación térmica convencionales.
  • Permite una amplia variedad de aplicaciones diferentes.
  • Es una tecnología emergente que se seguirá desarrollando y aún se obtendrán mejores rendimientos.
  • Reduce costes de inversión y de operación en las aplicaciones de vertido cero en comparación con otras tecnologías.
  • Las próximas mejoras servirán para reducir las necesidades del pretratamiento e incrementar aún más su eficiencia.

Condorchem Envitech pone al alcance de sus clientes el diseño e implantación de sistemas óptimos de ósmosis forzada. Concretamente, dispone de tres opciones de tratamiento mediante esta tecnología, en las que el agente osmótico es una solución termolítica, capaces de satisfacer las necesidades de muy diversos clientes,. Las opciones tecnológicas son las siguientes:

OPCIÓN 1

  • Solución focalizada en la membrana.
  • Elevada recuperación de agua, incluso en el caso de efluentes que ensucian considerablemente la membrana.
  • Tratamiento para efluentes con sílice, contaminación orgánica y minerales.

OPCIÓN 2

  • Tecnología considerada el buque insignia de la ósmosis forzada.
  • Máxima recuperación de agua de alta calidad.
  • Tratamiento de salmueras de hasta 250.000 ppm de sólidos disueltos totales.

OPCIÓN 3

  • Recuperación completa del agua. Solución de vertido cero.
  • Combina tecnología MBC con cristalizadores.
  • Mejora de la eficiencia en relación a los procesos de evaporación multiefecto.

Nuevo sistema de tratamiento de salmueras para la industria cárnica

El pasado 12 de noviembre Condorchem Envitech asistió a la Jornada sobre el agua en la industria cárnica que se realizó en la Universidad de Vic, donde se presentó un nuevo un nuevo proyecto de I+D desarrollado por la universidad junto a INnovacc, un cluster de empresas del sector cárnico. Este proyecto consiste en una planta piloto de tratamiento y valorización de la salmuera residual propia de la actividad del sector cárnico.

Este proyecto se inició a finales de 2011 con el objetivo de dar una solución a los problemas de aguas residuales con alta salinidad originados en los procesos productivos de la industria cárnica. Además, se pretendía optimizar el proceso del tratamiento de dichas salmueras con el fin de reducir los costes que estas implican a las empresas, ya sea por la reducción de desecho a gestionar o por la ausencia de sanciones medioambientales.

La industria del sector cárnico suele estar concentrada en determinadas zonas, por lo que el tratamiento de las salmueras puede ser clave tanto para la eficiencia productiva del sector, como para la competitividad económica de dicha zona geográficas. Esta innovación también supone una ventaja para las EDAR de estas zonas, ya que suelen estar colapsadas por este tipo de vertidos.

Este proyecto de I+D fue desarrollado por SART Medi Ambient (centro transferencia de conocimiento y tecnología a empresas en el ámbito medioambiental de la Universidad de Vic) a petición de INnovacc, con el fin dar solución a los problemas comunes de las 52 empresas cárnicas que lo componen. Las empresas asociadas al cluster pueden usar dicha planta piloto en sus instalaciones para comprobar la efectividad de este método y las ventajas que obtendrían si aplicaran esta tecnología en su proceso productivo.

La planta piloto recibe la salmuera y hace una triple separación, ya que aisla la materia orgánica, la sal y el agua. El proceso de tratamiento es el siguiente:

  1. La salmuera es neutralizada con un floculante.
  2. La salmuera neutralizada se somete a un proceso de decantación, tras el cual obtenemos unos lodos húmedos y una fracción líquida.
  3. Los lodos húmedos se centrifugan, tras lo cual obtenemos entre un 30% y un 40% de lodos sólidos para ser gestionados. El destilado restante se envía junto a la fracción líquida que se ha obtenido en el anterior proceso de decantación.
  4. Toda la fracción líquida de la salmuera es enviada a un proceso de evaporación parcial, que permite recuperar más de un 75% de las sales. También se obtiene una fracción líquida concentrada para ser enviada a gestor.
  5. Esta última fase podría llevarse a cabo con un evaporador al vacío/cristalizador. Es un proceso más caro que la evaporación parcial, pero permite mejorar los resultados, obteniendo más de un 95% de agua limpia y lista para ser reutilizada o vertida y un gran concentrado de sales, que pueden ser también reutilizadas o vendidas. En muchas ocasiones la mayor inversión inicial se ve justificada por el importante ahorro que se obtiene al no tener que gestionar grandes cantidades de lodos y fracciones líquidas concentradas.

La planta piloto permite evaluar el rendimiento, la calidad del destilado y del concentrado, el coste, el beneficio y el tiempo necesario para el retorno de la inversión inicial. Esta planta piloto tiene una gran flexibilidad que le permite tratar diferentes tipos de efluentes salinos, por lo que también puede resultar interesante para otro tipo de empresas.

Que la planta piloto vaya itinerando por varias empresas del sector ha permitido comprobar el cumplimiento de los objetivos establecidos en el inicio del proyecto:

  • Tanto el impacto ambiental como el coste económico que las empresas han de afrontar han disminuido.
  • Se han obtenido unos costes generales de gestión que representan una disminución en torno al 40%.
  • Se calcula un ahorro que va de los 30.000 a los 50.000 euros anuales.
  • Permite valorizar los residuos resultantes del proceso de tratamiento de la planta.
  • El agua destilada obtenida es apta para ser reutilizada, y por otra parte, las sales y las proteínas extraídas pueden ser vendidas y utilizadas como abono o como alimento para mascotas.

Aquí está el diagrama de la solución propuesta por SART Medi Ambient:

diagrama salmueras

Cristalizadores para el tratamiento de efluentes industriales: vertido cero

Cristalizadores aguas residualesLos cristalizadores son una de las principales tecnologías para obtener un  vertido cero en un proceso de tratamiento de efluentes industriales. Esto significa que el proceso de tratamiento o depuración no produce ningún vertido líquido y normalmente se obtiene un agua de buena calidad que puede ser reutilizada en procesos de fábrica, además de un residuo sólido que suele ser valorizable para su comercialización interna/externa o combustible. Cuando no puede ser reaprovechado por carecer de valor puede ser cedido a depósitos controlados.

Algunos de los procesos que inciden de forma especial para obtener el vertido cero son la cristalización, el secado térmico y la estabilización de líquidos.

Para llegar a estos resultados normalmente se precisa de una etapa previa de concentración mediante equipos de evaporación al vacío de alta eficiencia energética, para obtener unos efluentes concentrados, que serán los que posteriormente serán minimizados con alguna de las mencionadas técnicas.

Cristalizadores

La cristalización es una operación de separación en la que se produce la transferencia de un soluto desde la fase líquida a una fase sólida cristalina, al variar la temperatura o la composición de la solución.

El proceso industrial de cristalización se basa fundamentalmente en obtener de forma temporal la solución sobresaturada en relación al equilibrio, ésta es la autentica fuerza motriz del proceso. La sobresaturación puede alcanzarse mediante la reconcentración del soluto por la evaporación del solvente, el enfriamiento de la solución o la acción de otro producto químico que se adiciona a la solución para disminuir la solubilidad del soluto original, o incluso una combinación de los tres procesos.

En el proceso de cristalización existen una serie de factores, diferentes a la sobresaturación, que determinan la cinética de formación de cristales y, por tanto, el tamaño de éstos. Estos factores son la temperatura, la agitación y el tiempo; actuando sobre ellos es posible obtener cristales muy finos o gruesos.

Los cristalizadores por evaporación trabajan al vacío, así el agua se evapora a temperaturas mucho más bajas (35-80ºC). El agua se condensa y puede ser utilizada como agua destilada.

La especial configuración del recipiente de evaporación con un sistema de calefacción tipo camisa, por donde circula el fluido de calefacción (vapor, agua caliente, fluido térmico) permite alcanzar elevadas concentraciones en la cámara con presencia de sólidos sin que esto represente ningún problema para el proceso.

A la salida del cristalizador se precisa generalmente algún sistema final de deshidratación de las sales, los más eficientes son:

  • Centrífuga: Este equipo permite deshidratar por lotes grandes cantidades de cristales de todo tipo de sales.
  • Filtro deshidratador: Se descarga el lote de licor madre y sales sobre un tapiz que drena el líquido que vuelve a cabecera del evapo-cristalizador, mientras que las sales quedan retenidas y separadas por un rascador al final del recorrido, el cual las descarga sobre un contenedor.
  • Contenedor de drenaje: Sigue el mismo procedimiento que el anterior pero sus mayores dimensiones permite tratar mayores cantidades de sales cristalizadas.
  • Tambor rotativo: con camisa de enfriamiento del cilindro exterior y un rascador que extrae los cristales que se depositan en la superficie interna. El líquido a cristalizar procede de una etapa de concentración por evaporación y por tanto está caliente. El fluido de enfriamiento puede ser agua de un circuito de refrigeración con torre evaporativa o de fluido refrigerante que se mantiene a muy baja temperatura con equipos de frío industrial.
  • Reactor decantador: un proceso que utiliza la evaporación previa para concentrar el soluto, pero en la zona de equilibrio, mediante la dosificación de un producto químico específicamente estudiado para cada caso, puede ser otra sal, otro solvente, un polímero, etc., se produce un desequilibrio en la solución original que conduce a la precipitación de cristales que son extraídos del tanque de reacción por dispositivo diseñado para tal fin. Este proceso permite la cristalización fraccionada y la obtención separa de diferentes cristales de sustancias de elevado valor añadido.

Los procesos de evaporación al vacío y de cristalización deben ser estudiados específicamente para cada caso. Condorchem Envitech dispone de una larga experiencia en el diseño, fabricación e instalación de estos equipos para una gran variedad de procesos industriales diferentes.

Secado térmico (spray drying)

El secado térmico consiste en pulverizar una solución rica en sólidos disueltos, nunca en suspensión, en una cámara que se mantiene caliente por acción de los gases de combustión de un quemador o de aire caliente (180 a 400 ºC). Al entrar en contacto con la temperatura el solvente se evapora instantáneamente y el sólido precipita en el fondo de la cámara. Un sistema de venturi permite extraer el sólido secado y se separa del vapor de agua y gases de combustión fríos (aprox. 100ºC) que se emiten al exterior. Un proceso de filtrado/lavado de estos gases garantiza los límites de emisión a la atmósfera.

Debido a que es un proceso que consume gran cantidad de energía (kwt/litro evaporado) es preferible utilizar después de un proceso de evaporación para reconcentrar el soluto y disminuir el volumen de agua a evaporar. El sólido obtenido puede ser reutilizado cuando es posible o cedido a depósito controlado.

Estabilización / inertizado

La estabilización de líquidos es muy recomendable cuando la gestión del residuo líquido es muy costosa o imposible y cuando la cristalización o secado térmico no puede aplicarse por cuestiones técnicas o de inversión.

Consiste en la mezcla del residuo líquido o pastoso, previamente concentrado por evaporador, con un material inerte de bajo coste. Normalmente se emplea para este fin arcillas, cal viva, cal apagada, cemento, etc., aunque también suelen emplearse algunos polímeros deshidratantes como bentonita, sepiolita, etc. En algunos casos puede utilizarse otro residuo sólido (por ejemplo: fangos depuradora, cenizas, escorias, etc.).

El proceso de mezcla se hace por lotes o en continuo en un equipo denominado BLENDER, que consiste en un tambor donde llegan por separado la alimentación del líquido o pasta y el producto sólido estabilizante, se mezclan hasta formar una masa homogénea y se descarga por la boca frontal hacia un contenedor.

La mezcla se cementa en unas horas y con el paso del tiempo pierde prácticamente toda la humedad, quedando solidificada e inerte. Este producto puede llevarse a vertedero sin más problema ya que no se volverá a disolver nunca más.

La cantidad de producto cementante estabilizante por litro de líquido o pasta dependerá del tipo de residuo pero normalmente esta entre los 0,8 y 2 litros de cementante por litro de residuo líquido o pasta.En el tratamiento de vertidos líquidos industriales se aspira a conseguir el llamado vertido cero, esto significa que el proceso de tratamiento o depuración no produce ningún vertido líquido y normalmente se obtiene un agua de buena calidad que puede ser reutilizada en procesos de fábrica, además de un residuo sólido que suele ser valorizable para su comercialización interna/externa o combustible. Cuando no puede ser reaprovechado por carecer de valor puede ser cedido a depósitos controlados.

Evaporadores al vacío para el tratamiento de salmueras

evaporadores al vacío para tratamiento de salmuerasEl tratamiento de salmueras es una de las mayores preocupaciones medioambientales en las empresas que generan este tipo de residuo, debido a su alta carga contaminante y a las dificultades que supone su tratamiento.

La salmuera es una solución acuosa concentrada con una o más sales, generalmente cloruro de sodio. Las salmueras se generan en múltiples actividades industriales, siendo las más comunes las plantas de generación de energía, la industria del curtido de pieles, la industria que producen alimentos en conserva (olivas y encurtidos, salazones, jamones y embutidos, etc.), las industrias química y farmacéutica, así como todas aquellas que tratan elevados volúmenes de agua (descalcificación, desmineralización, ósmosis inversa, etc.).

Los efluentes salinos, aún al carecer de peligrosidad, deben ser correctamente gestionados, ya que su descarga no controlada puede causar un elevado impacto ambiental. Esta gestión no siempre es sencilla y la opción más idónea depende siempre de una larga lista de factores, como caudal, concentración, situación geográfica, disponibilidad de fuentes residuales de energía, etc. Entre las opciones posibles de gestión de las salmueras, no cabe duda que la más sostenible ambientalmente consiste en abordar su tratamiento.

Las técnicas convencionales (tratamientos fisicoquímico y biológico) no son viables para tratar los efluentes de salmueras. Para garantizar la máxima eficiencia se debe recurrir a técnicas como la ósmosis inversa, la electrodiálisis y la evaporación al vacío. En función de la concentración inicial de sales de la salmuera, puede ser conveniente un primer proceso de concentración del efluente mediante ósmosis inversa. Si la concentración de la salmuera ya es elevada, la etapa de ósmosis inversa es prescindible. A continuación, la salmuera concentrada se somete a un proceso de evaporación al vacío en el que se concentra aún más y se genera una corriente de agua de gran calidad que puede ser mezclada con la producida en la ósmosis inversa. Finalmente, mediante un proceso de cristalización se obtienen las sales en estado sólido, cristalizadas y secas. Las sales pueden ser revalorizadas para su uso en el control de heladas, en la regeneración de resinas, etc.

En la etapa de concentración, el proceso de ósmosis inversa puede ser substituido por un sistema de electrodiálisis, el cual también permitiría concentrar el efluente de salmuera y producir un caudal de agua con una muy baja concentración de sales.

Si se dispone de alguna fuente de energía residual, puede ser ésta aprovechada en el proceso de evaporación al vacío, obteniendo unos resultados excelentes a un precio muy competitivo.

La ósmosis inversa y la electrodiálisis son procesos que pueden optimizar el tratamiento de las salmueras. Pero por sí solos no constituyen una alternativa de tratamiento, puesto que producen un caudal de agua sin sales a cambio de generar siempre un efluente residual, en este caso con una concentración de sales aún más elevada.

La tecnología clave en el tratamiento de las salmueras es la evaporación al vacío, técnica en la cual Condorchem Envitech es una empresa especialista con una amplia experiencia diseñando y construyendo los equipos que mejor se adaptan a las particularidades de cada cliente.

Los evaporadores al vacío han demostrado ser, con diferencia, la tecnología de aplicación más exitosa para este tipo de efluentes residuales. Permiten por un lado obtener el más alto grado de concentración posible, incluso hasta sequedad de la sal, y del otro obtener un efluente depurado que puede cumplir normalmente con los límites de vertido habituales, por su baja conductividad y presencia de contaminación orgánica.

La gestión del concentrado es el punto más comprometido del tratamiento. Debemos intentar minimizarlo todo lo que sea posible y económicamente viable, pues su destino final será gestor de residuos (si es una salmuera muy concentrada) o incluso vertedero, en el caso de poder llegar a precipitar la sal.