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Procesos térmicos para el tratamiento de aguas residuales: tipos de evaporadores al vacío

Los procesos de separación térmica se utilizan principalmente para la desalación, concentración, recuperación y/o eliminación de productos o contaminantes.

El objetivo habitual de la separación térmica es la eliminación de impurezas que se encuentran disueltas en el agua y que hacen que esta no pueda ser reaprovechada o devuelta a un medio natural.

Así, la separación mediante evaporación al vacío tiene la función de separar el agua entrante en dos partes: una parte con un agua con baja concentración de contaminantes en disolución y otra parte con un condensado líquido con un elevado contenido de los mismos contaminantes.

Para ello el agua es transformada en vapor, separándola en ese momento de los materiales contaminantes que se encuentraan disueltos en ella, y se transporta dicho vapor a una camara donde se refrigera para volver a concentrar el agua ya libre de contaminantes.

Este proceso se basa en la relativamente baja volatilidad de las sales frente al agua. Gracias a la evaporación se pueden eliminar sustancias como los sólidos disueltos, pero no sirve para separar del agua otros compuestos que tengan un punto de ebullición similar o cercano al del agua, como podría ser el alcohol.

Los diferentes tipos de evaporación al vacío que podemos encontrar son:

La evaporación multietapa es muy utilizada en el ámbito industrial y consiste en calentar el líquido alimento en un recipiente y acto seguido conducir el agua por un sistema de tuberías de calentamiento en el que parte del agua pasa a ser vapor. Después pasa a otro recipiente en el cual la presión y temperatura son tales que una parte del agua caliente pasa súbitamente a vapor dejando en forma líquida un remanente concentrado que pasa a alimentar la siguiente etapa.

Tras esto se deja enfriar el vapor hasta que vuelve a licuarse y entonces se recoge libre de impurezas. A continuación se repite el proceso en otra etapa. Tras una serie determinada de etapas, se consigue agua que se ha destilado repetidas veces de manera muy rápida y que, por ello, continene muy poca cantidad de contaminantes disueltos.

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Este tipo de evaporación opera a temperaturas entre 90º y 120º.

La evaporación por efectos múltiples consiste en calentar el agua alimento mediante el aprovechamiento del calor residual de aguas ya tratadas y conducirla hasta una serie de tanques a los que llega caliente pero todavía en estado líquido. En estos tanques el agua se distribuye en películas finas a fin de facilitar la evaporación a base de reducir la presión. El fenómeno de reducción progresiva de la presión permite que el agua alimento sufra procesos de licuefacción y evaporación continuamente sin necesidad de ir añadiendo calor al sistema.

Estos procesos trabajan a temperaturas entorno a los 70º.

La evaporación por compresión de vapor consiste en la evaporación del agua a base de suministrarle calor procedente de la compresión de vapor, en vez de transmitir el calor mediante contacto directo con un cuerpo sólido caliente. Este tipo de plantas se diseñan para que funcionen reduciendo el punto de ebullición del agua mediante disminución de la presión.

El compresor crea vacío en un extremo de un recipiente por donde extrae el vapor de agua formado, pero por el otro extremo comprime dicho vapor formado y lo condensa en el interior de unos tubos. El agua cae sobre estos tubos calientes y se evapora. Posteriormente, mediante compresión del vapor y puesta en contacto de este con el agua alimento, se logra la evaporación del agua y la eliminación de las sales en una salmuera muy concentrada.

Eliminación o reducción de emisiones con olores en actividades industriales

oloresLos olores generados en actividades industriales suponen un problema medioambiental y de salubridad, especialmente cuando se dan en lugares cercanos a zonas residenciales. La demanda social de un aire más limpio y libre de olores ha comportado la elaboración de normativas cada vez más restrictivas respecto a la emisión de gases nocivos y molestos a la atmósfera, que obligan a las empresas a buscar soluciones para la depuración de los gases y la reducción de los olores que emiten.

La emisión de olores molestos puede provenir de una gran variedad de actividades industriales, aunque hay algunos sectores que son más propensos a generar malos olores debido a las “materias primas” con las que trabajan, como son los que trabajan con productos de origen animal, alimentación, ganadería, química o los gestores de residuos.

En muchos otros casos los malos olores no se generan debido a la actividad propia de la empresa, sino a los residuos que la misma genera en sus procesos productivos. En este sentido, es habitual encontrarse el problema en las aguas residuales o lodos contaminados que se almacenan para ser enviados a una planta de depuración.
Si bien es cierto que tomar las precauciones necesarias en los procesos puede ayudar a reducir y eliminar los olores, en muchas ocasiones nos encontramos que estas medidas son insuficientes y hay que implementar alguna tecnología de reducción de olores.

Existen diferentes tecnologías de tratamiento de aire para la eliminación de olores y la elección de la más adecuada depende de diversos factores como la naturaleza de los contaminantes, la cantidad o caudal a tratar y la concentración de las emisiones.

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La oxidación térmica regenerativa es una tecnología muy eficiente para eliminar COV’s y disolventes. Dependiendo de las concentraciones de COV’s a eliminar puede tener consumos energéticos algo elevados, pero como contrapartida permite un aprovechamiento del calor generado. Se puede aplicar para caudales muy variados, entre 2.000 y 150.000 Nm3/h, con concentraciones de COV’s que van desde 0,3 a 10 g/Nm3.

El carbón activo es un sistema en seco que tiene una eficacia limitada frente a moléculas pequeñas, como puede ser el amoniaco, pero que funciona muy bien para contaminaciones esporádicas. El lecho de carbón ha de ser repuesto con frecuencia.

Los scrubbers y torres de lavado son una buena elección para caudales elevados. Debido a su mayor complejidad, esta tecnología requiere de un mayor mantenimiento por personal formado.

Otro sistema de depuración a destacar es la depuración biológica, o biofiltros, que aprovecha la capacidad de algunos microorganismos para oxidar bioquímicamente las sustancias orgánicas e inorgánicas que contienen los gases que se deben tratar. En muchos casos, la biofiltración es la opción más económica y puede ser muy efectiva, pero en muchas otras ocasiones resulta insuficiente para alcanzar los límites de emisión permitidos, ya que no todos los contaminantes pueden ser eliminados mediante este tratamiento.

Felices fiestas a todos nuestros lectores

nadal_okEstamos 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.

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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.

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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.

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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.