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Ingeniería ambiental

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Tratamiento de aguas residuales, efluentes y aire al servicio del Medio Ambiente

Tratamiento de emisiones, aguas y efluentes en centrales termosolares

termosolares1Tratamiento de aguas y efluentes

La centrales termosolares consumen una elevada cantidad de agua, normalmente proveniente de ríos y pozos, destinada a la generación de vapor.

Este vapor es generado en unas turbinas, que necesitan agua ultrapura para obtener vapor de calidad. Por este motivo el agua que llega a la central ha de ser tratada en una Planta de Tratamiento de Aguas (PTA) antes de poder ser utilizada.

Estas plantas de tratamiento acostumbran a contar con un primer tratamiento mediante osmosis inversa y una segunda fase o post tratamiento con resinas o CEDI.

Una vez se ha obtenido el agua ultrapura, esta se envía en su mayor parte a la turbina de generación de vapor, reservando una pequeña cantidad para la limpieza de los paneles solares.

Por otra parte, también obtenemos un efluente que contiene todos los rechazos de la PTA (tierra y arena, bacterias y distintos tipos de sales), y que ha de ser tratado para poder ser vertido en lo que se conoce como Planta de Tratamiento de Efluentes (PTE).

En una PTE encontramos diferentes tecnologías a través de las cuales se trata el efluente hasta cristalizar las sales. Los principales procesos a los que se somete el efluente son el pretratamiento químico, las membranas, la evaporación al vacío y la cristalización.

Podéis encontrar más información sobre estos procesos en este post que publicamos hace unas semanas.

Tratamiento de emisiones

El calor captado por los colectores solares de una central termosolar es conducido hasta el bloque de potencia utilizando un fluido caloportador orgánico. Este fluido contiene moléculas derivadas del benceno, y sufre degradaciones que pueden tener un fuerte impacto en términos de seguridad, ya que algunos de los subproductos de esta degradación son potencialmente peligrosos.

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Los mecanismos de degradación del fluido térmico son la contaminación, con restos de residuos de tuberías y con agua proveniente del ciclo agua-vapor, la oxidación, por reacción del aceite con el oxígeno ambiental, y el cracking, que se produce en los tubos absorbedores y en la caldera auxiliar al elevarse puntualmente la temperatura del fluido térmico.

Los productos obtenidos tras esta degradación son tres:

1. Sólidos, principalmente ácidos carboxílicos, carbón y carbonillas. Productos altamente inflamables y que también provocan corrosión debido a sus características ácidas.

2. Hidrocarburos de cadena corta provenientes de la ruptura de las moléculas de bifenilo y óxido de difenilo. Estos hidrocarburos de cadena corta tienen puntos de ebullición bajos. Modifican la viscosidad y el punto de inflamación.

3. Hidrocarburos de cadena larga, provenientes de la unión de muchos restos de cadena corta. Estos hidrocarburos modifican la viscosidad y las propiedades térmicas.

Para eliminarlos, las centrales solares están equipadas con tres tecnologías: el filtro principal, el sistema ullage y el sistema reclamation.

Llegados a este punto cabe destacar que los vapores emitidos en el sistema ullage contienen benceno, que ha de ser eliminado ya que es cancerigeno y sus límites de emisión son muy estrictos.

La tecnología adecuada para reducir estas emisiones de benceno son los filtros de carbón activo, que contienen material inerte que retienen los compuestos orgánicos volátiles y expulsan el aire depurado.

Tratamiento de aguas y tratamiento de efluentes con vertido cero en el sector de energía

DropsLa 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:

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:

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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.

Tratamiento de aguas residuales en la industria agroalimentaria: producción de zumos

Oranges, Juice and Leafs

La producción de zumos conlleva la generación de aguas residuales, que pueden aparecer en diferentes momentos del proceso de producción. Principalmente se trata de los reboses de las maquinas de llenado, o de las aguas resultantes tras las distintas operaciones de lavado, tanto de la fruta como de la maquinaria utilizada.

Para el vertido de estas aguas residuales es necesario separar los contaminantes tóxicos de aquellas aguas no contaminadas, de forma que se obtenga una calidad final del agua apta para vertido a cauce público, que cumpla con los niveles de DQO exigidos por la legislación en la materia.

A continuación os detallamos la solución instalada para un fabricante de zumos (manzana, pera, nectarina y melocotón) que genera un caudal de aguas residuales de 50 m3/h. La producción en la fábrica no es constante ya que existen dos épocas de producción diferenciadas en la fábrica: de Junio a Octubre se trabaja durante 24 h/día de modo que el caudal de aguas a tratar es de 1200 m3/día, mientras que de Noviembre a Mayo se trabaja durante 8 h/día de modo que el caudal de aguas a tratar es de 400 m3/día

1. Etapa de pretratamiento. El primer paso consiste en eliminar los residuos sólidos y las partículas procedentes del lavado de la fruta. Tras ello, el efluente se bombea hasta un tanque de homogenización que servirá para almacenar y a la vez mezclar los efluentes procedentes del proceso de producción de los distintos zumos para obtener un único efluente que pueda ser enviado a la segunda etapa de depuración de aguas residuales. Las tecnologías utilizadas en esta primera etapa son:

  • Desbaste de finos (filtro rotativo) para la eliminación de los residuos sólidos y particulas.
  • Pozo de bombeo.
  • Tanque de homogenización del efluente.

2. Etapa de tratamiento mediante depuración anaerobia. Esta es la etapa principal y tiene como objetivo degradar la materia orgánica disuelta en el efluente homogeneizado. Es la etapa en la que vamos a eliminar la mayor parte de la carga contaminante del efluente y se realiza en ausencia de aire, con lo cual se obtiene como subproducto de la depuración biogás. Tras llevarla a cabo se habrá de comprobar si el efluente obtenido ya cumple con los límites de vertido, o si se ha de someter a una tercera fase de tratamiento. Esta etapa se compone de dos subetapas:

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  • Tanque de neutralización: para el ajuste del pH del efluente y para la dosificación de producto floculante y antiespumante
  • Reactor ECSB (External Circulation Sludge Bed), para la degradación de la materia orgánica y obtención de biogás (combustible). Este proceso de tratamiento biológico, permite trabajar tanto en los meses de producción alta (24 h/día) como en los meses de producción baja (8 h/día)

3. Etapa de post-tratamiento biológico. Tras el proceso anterior no siempre se llega a los límites de vertido adecuados, por lo cual el efluente obtenido todavía ha de ser sometido a un último proceso de depuración biológica, que acabe de eliminar la materia orgánica, y a su posterior ajuste para poder ser vertido. Las tecnologías utilizadas en esta etapa son:

  • Reactor biológico aerobio MBBR (moving bed birreactor), para ajuste de los parámetros del efluente a límites de vertido.
  • Clarificación del efluente mediante sistema de floculación + clarificación por flotación tipo DAF con lamelas.
  • Tratamiento de la purga de lodos mediante decantador troncocónico y centrífuga.

Tras todo el proceso de tratamiento se obtiene un efluente final de calidad apta para vertido a cauce público y, como único residuo, un fango biológico que ha de ser enviado a un gestor de residuos. El biogás obtenido en el mismo proceso puede ser aprovechado como combustible.

Subproductos del alperujo y su obtención mediante evaporadores al vacío

subproductos del alperujoEl alperujo es un concentrado que se obtiene en el proceso de producción del aceite de oliva, y está compuesto por los distintos restos que quedan de la aceituna tras haberle extraído el aceite, es decir, las partes sólidas, el alpechín y los restos de aceite que no se han podido extraer después del proceso de centrifugación.

Este alperujo, antaño considerado como un residuo, debe ser considerado a día de hoy como un subproducto, ya que puede ser valorizado y reutilizado para los siguientes usos:

Aceite de orujo. Se realiza con la grasa que queda adherida a los restos de la extracción del aceite de oliva extra y refinado. Se trata de un aceite de calidad inferior y que ha presentado problemas de toxicidad en diversas ocasiones.

Combustible para la generación de energía eléctrica y térmica. El único inconveniente es la gran producción de cenizas que se obtiene al quemar el alperujo.

Gracias a su alto contenido de materia orgánica y micronutrientes puede ser utilizado también como abono biológico. La aplicación del compost de alperujo en el olivar permite retornar al suelo los nutrientes extraídos con la cosecha. Hoy en día existen diversas empresas que se dedican a recoger el alperujo de las almazaras para obtener el concentrado de materia orgánica y volver a venderlo a las mismas almazaras como abono.

Asimismo, el alperujo también contiene componentes antioxidantes, de interés para la industria farmacéutica, y puede ser utilizado para la producción de pectinas, compuesto utilizado en la industria alimentaria.

Para poder obtener estos subproductos del alperujo ha de ser tratado, de forma que podamos separar lo que es el concentrado de materia de las aguas depuradas. Existen diferentes alternativas para el tratamiento del alperujo como residuo, pero la que permite obtener un concentrado de mayor calidad para su posterior reutilización como subproducto es la evaporación al vacío.

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Los lodos obtenidos mediante los tratamientos biológicos y los tratamientos físico-químicos no son tan ricos en materia orgánica, ya que lo que estos métodos pretenden es precisamente eliminar esa materia y obtener un fango que se habrá de enviar a un gestor de residuos. Así pues nos encontramos con un fango que contiene un concentrado de muy baja calidad y que además contendrá restos de los productos y bacterías utilizados para eliminar el alperujo, lo que desaconseja todavía más su uso si lo que se pretende es obtener un subproducto que pueda ser reutilizado como abono.

Con un evaporador al vacío por bomba de calor se consigue concentrar la materia orgánica pura, separándola del agua y el alcohol que contiene el alperujo. Este concentrado ya puede ser aplicado a los distintos usos que se han comentado anteriormente.

Para almazaras con niveles de producción medios y altos, que generan una alta cantidad de alperujo, la evaporación al vacío constituye una solución muy interesante, ya que puede ser rentabilizada en un plazo razonable de tiempo y ofrece unos resultados excelentes desde la óptica de la gestión de residuos.

A nivel económico, los resultados obtenidos con el evaporador al vacío nos permiten generar ciertos ahorros en costes variables, ya que se eliminan los fangos que periódicamente se han de enviar al gestor de residuos, y a la vez se obtiene abono para la plantación de nuevos olivos sin necesidad de comprarlo a los proveedores.

…la evaporación al vacío constituye una solución muy interesante, ya que puede ser rentabilizada en un plazo razonable de tiempo y ofrece unos resultados excelentes desde la óptica de la gestión de residuos