Tratamiento de Aguas Residuales en la Industria Petroquímica
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Dedicatoria El presente trabajo está dedicado a mis padres por todo el apoyo que me brinda ndan duran rante mi formación profesional.
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I.
Planteamiento del Problema I. I.1. 1. De Desc scri ripc pció ión n de la la Real Realid idad ad Pro Probl blem emát átic icaa La Industria Petroquímica genera un gran impacto en el medio medio ambient ambiente, e, como consecue consecuencia ncia de las sustanci sustancias as nocivas provenientes del petróleo y gas natural. Uno Uno de los los mayore mayores s riesgo riesgos s ambién ambiénta tales les socia sociale les s y de salu salud d es la cerc cercan anía ía de pobl poblac acio ione nes s a la acti activi vida dade des s petroquímicos, por las enormes cantidades de agua que utilizan, luego convertidas en agua residuales, altamente toxicas toxicas son
liberad liberadas as a drenaes, drenaes, contam contamina inado do aguas aguas
subterr!neas ríos, arroyos, lagos y mares, adem!s de la liberación liberación rutinaria a la atmós"era de compuestos compuestos químicos de todo tipo# la concentración de productos in"lamables la convierten en una actividad peligrosísima. $studios de la %&' dicen que una de cada () personas tienen riesgo de contraer c!ncer. 'e encontró que entre los *(.+)) I-/ y los *)+.(0* I-/ de 1P2s 34idrocarburos arom!ticos policíclicos5, considerados los m!s tóxicos de los 4idro 4idroca carbu rburo ros, s, llega llegan n a la pobla població ción n a travé través s de la in4alación y por contacto dérmico
I. I.2. 2.
Form Formul ulaci ación ón del del Prob Proble lema ma de Inve Invest stig igaci ación ón I.2.1. I.2 .1. Formul Formulaci ación ón del del Proble Problema ma Gener General al 67e qué qué manera manera la Industria Industria Petroquímic Petroquímica a causa impactos ambientales, y de que "orma estos pueden
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ser tratados para no provocar un impacto ambiental negativo8
I.2.2. I.2 .2. Formul Formulaci ación ón de los Problem Problemas as Especí Especíico icoss qué manera la Industria Industria petroquímica petroquímica causa causa 1. 67e qué impactos al medio ambiente8 69ué tratamie tratamientos ntos existen existen para tratar las aguas aguas 2. 69ué residuales de la Industria Petroquímica8 !. 69ué medidas deben eecutarse para evitar da:os al medio medio ambient ambienta a con la puest puesta a en marc4 marc4a a de Proyectos Petroquímicos al sur del País8
I.!.
"b#etivos I. I.!. !.1. 1. "b#e "b#eti tivo vo Ge Gene nera rall ;omprender cu!les son los procesos que implica el
I. I.!. !.2. 2. "b#e "b#eti tivo voss Espe Especí cíi ico coss
Iden Identi" ti"ica icarr los impac impactos tos produ producid cidos os al medio medio
ambiente por la Industria Petroquímica ;onocer el tratamiento que se le da a las 2guas
=esiduales de la Industria Petroquímica. 7eterminar cuales ser!n los impactos que se ocas ocasio iona nara ran n en el medi medio o ambi ambien ente te,, con con la eecución de proyectos Petroquímicos en el 'ur del País.
I.$.
%ustiicación La Industria Petroquímica es una de las m!s importantes 7ebido a la creciente demanda, el presente y el "uturo de la Indu Indust stri ria a Petr Petroq oqui uimi mica ca pasa pasa por por el aume aument nto o de la producción de los derivados de las ole"inas denominadas b!sicas> etileno y propileno.
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un impacto negativo sobre los cuerpos receptores tanto ríos, lagos e inclusive el mar. Las aguas de proceso de este tipo de industria son una impo import rtan ante te "uen "uente te de cont contam amin inac ació ión, n, y por por ello ello es necesario desarrollar una serie de tratamientos sobre las agua aguas s y sobr sobre e los los "ang "angos os prod produc ucid idos os para para redu reduci cirr al mínimo los e"ectos sobre el cauce receptor. La inmensa variedad de productos "inales que se pueden elaborar a través de los petroquímicos se pueden clasi"icar en + grandes grupos> los pl!sticos, las "ibras sintéticas, los cauc4os cauc4os sintétic sintéticos os o elastóme elastómeros, ros, los deterge detergentes ntes y los abonos nitrogenados. ;on el descubrimiento del yacimiento de gas natural en ;amisea,
en
el
País,
en
los
próximos
a:os
se
desarrollar!n proyectos de Industrias Petroquimicas. Por ello es importante poder identi"icar y conocer cuales son los procesos de tratamiento de las aguas residuales de este tipo de industria.
I.&.
'iabilidad 7uran rante
la
pres presen enta taro ron n
rea realiz lización ión
del
inco inconv nven enie ient ntes es,,
pre presen sente ya
que que
traba abao exis existe te
se poc poca
in"ormación in"ormación sobre el tema tratado en el presente presente trabao. $n el aspecto económico, los gastos que se generaron duran durante te la reali realiza zació ción n del del pres present enté, é, "uero "ueron n dividi divididos dos equitativamente entre los dos integrantes del grupo. $l tiempo ugó un papel importante, ya que "ue el adecuado, permitiendo la realización de un trabao mas detallado sobre el tema designado.
I.(.
)imitaciones
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7urante el tiempo de realización del presente trabao se presentaron una serie de problemas que limitaron el desarrollo del presente. 2 continuación se mencionar!n los m!s resaltantes> •
La Industria Petroquímica es una de las industrias m!s
óvenes
a
nivel
investigación sobre la
mundial.
7urante
la
mencionada industria se
pudo comprobar la poca disposición de in"ormación sobre esta industria, debido a que pocos países a nivel mundial 4an desarrollado esta industria, ya que mayoritariamente los países desarrollados cuentan •
con Industria Petroquímica. La Universidad acional @osé Aaustino '!nc4ez ;arrión, en estos momentos no cuenta con una Biblioteca ;entral, razón que limita la investigación de los estudiantes. 'e recurrió a la Biblioteca de la Aacultada de Ingeniería 9uímica, &etalurgia y 2mbiental, en la cual sólo se encuentran libros con in"ormación
b!sica
disponible
también
en
I<$=$<. 2 pesar de estas limitaciones se logró recopilar •
bibliogra"ía
de
I<$=$<,
para
la
realización del Presente. $l presente trabao "ue designado de manera grupal, pero a pesar de ello, los dem!s integrantes del -rupo C /, no mostraron el interés debido para la eecución del presente, razón por la cual, mi persona se vio en la necesidad de realizarlo por cuenta propia, ya que no es correcto que a ?ltima 4ora los dem!s integrantes se preocupen por el trabao. $ste problema también es un "actor
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limitante, pero a pesar de ello mi persona decidió es"orzarse para desarrollar el meor trabao posible.
II.
*arco +eórico La industria petroquímica es una rama de la industria química que obtiene productos químicos partiendo de "racciones petrolí"eras de las re"inerías, o del gas natural. La producción petroquímica encaa tanto en el campo org!nico 3D)E5 como en el inorg!nico 3F)E5.
II.1.
,acimiento de la Industria Petro-uimica. La petroquímica es la m!s oven de las industrias a base de los 4idrocarburos. 'u verdadero surgimiento ocurre en los $stados Unidos en la década de los a:os veinte. 'in embargo, el vocablo petroquímica apareció en las publicaciones técnicas petroleras muc4ísimos a:os después y correspondió la primicia a la revista semanal <4e %il and -as @ournal en su entrega del F+ de unio de /G*F. $ste detalle lexicológico pasó inadvertido, quiz! por la naturaleza misma de su "undamento y por la obvia "amiliaridad de la comunidad petrolera con la terminología geológica y química.
Las raíces de la petroquímica se encuentran en la industria del carbón mineral y en
la industria química cl!sica que se
desarrollaron antes de la Primera -uerra &undial 3/G/*H/G/D5. Los países europeos productores de carbón empezaron casi tres siglos atr!s a utilizarlo como "uente directa de energía y para aplicaciones en la industria sider?rgica. 2l correr de los a:os, la pulverización y la gasi"icación del carbón desembocaron en la extracción de combustibles. Por otra parte, la industria química europea, "uerte en el procesamiento y la re"inación de aceites E.A.P. Ingeniería Ambiental – VIII Ciclo
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animales y vegetales, aportó sus tecnologías y experiencias para la comercialización petroquímica del carbón. $emplo de este desarrollo es el proceso Aisc4erH
contribuyente
al
es"uerzo
bélico
de
los
aliados,
especialmente en los $stados Unidos. 7e entonces ac!, esa contribución 4a adquirido importancia mundial y pr!cticamente casi todos los países poseen plantas petroquímicas en menor o mayor escala.
$n el suplemento del 7iccionario de la Lengua $spa:ola, =eal 2cademia $spa:ola, décimanovena edición, /G), p!gina /.*/), se de"ine petroquímico, ca, así> J7ícese de la industria que utiliza el petróleo y el gas natural como materias primas para la obtención de productos químicosK.
Lo interesante de esta cita es la "ec4a de aceptación del vocablo por la 2cademia. 'in embargo, el vocablo 4abía entrado muc4os a:os antes a la erga petrolera de los países 4ispanos. Por eemplo, los primeros pasos para la creación de la industria petroquímica venezolana se dieron en /G+0. $l $ecutivo acional mediante decretos 0( y 0(D, del FG de unio de /G+(, adscribió el Instituto Menezolano de Petroquímica al entonces &inisterio de &inas e
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1idrocarburos, 4oy &inisterio de $nergía y &inas, y lo dotó del
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$statuto %rg!nico correspondiente.
La primera producción petroquímica "ue el isopropanol, obtenido en /GF) por la 'tandard %il norteamericana. 2 partir de entonces la industria petroquímica 3IP5 inicia un desarrollo progresivo que, después del a:o *F, con motivo de la entrada de los $stados Unidos en la guerra mundial, se 4ace tan extraordinario que constituye un eemplo ?nico en la 9uímica industrial de todos los tiempos. 1acia el a:o +) se extiende también a $uropa y al resto del mundo, donde 4a crecido igualmente a ritmo acelerado. La enorme demanda de productos petroquímicos existente en la década de los ) así como el precio barato del petróleo durante los a:os D), supuso un aumento del sector petroquímico, ya que se llevaron a cabo "uertes inversiones en este tipo de industria en todo el mundo. $n los ?ltimos a:os, y debido a diversos "actores, los m!rgenes de bene"icios de este sector son menores, lo que 4a producido un sustancial descenso de la inversión en esta industria.
;on sus productos, la IP 4a ido sustituyendo en gran parte a la carboquímica y a la quimiurgía 3materias primas del agro5 e incluso 4a creado productos nuevos que no "ueron previstos por estas ramas m!s cl!sicas de la industria química.
La IP se caracteriza por la enorme variedad de especies que las industrias de segunda y tercera generación producen, y por la amplitud del campo de aplicaciones de esas especies, todo ello a causa
del
relativamente
bao
precio
de
sus
productos,
determinado por el costo "avorable de la materia prima, la regularidad de su suministro, el aprovec4amiento completo de
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subproductos y la gran escala con que pueden plantearse las "abricaciones.
$sta variedad y extensión, unto con la baratura e independencia de otras industrias, subraya el papel económico y social conquistado en poco tiempo por la petroquímica.
7ebido a la creciente demanda, el presente y el "uturo de la IP pasa por el aumento de la producción de los derivados de las ole"inas denominadas b!sicas> etileno y propileno.
II.2.
El recimiento de la Industria Petro-uímica La 'egunda -uerra &undial 3/G0GH /G*+5 marcó el crecimiento de la industria petroquímica, especialmente en los $stados Unidos debido a su gran n?mero de plantas de tratamiento y extracción de líquidos del gas natural y a su gran capacidad de re"inación de 4idrocarburos. $l inmenso volumen de producción autóctona de crudos en los estados de ;ali"ornia, Nansas, Louisiana, %Ola4oma y
2segurado el volumen de materias primas requeridas, y dada la capacidad de las instalaciones disponibles sólo 4abía que 4acerles a éstas modi"icaciones yo ampliaciones, pero también se instituyó un programa de construcción de nuevas plantas para satis"acer los suministros exigidos por la guerra, a saber> gasolinas sintéticas para la aviación, cauc4os o gomas sintéticas para una multiplicidad de usos, y una serie de componentes b!sicos para la manu"actura de explosivos.
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Para
responder
a
los
retos
planteados,
los
expertos
estadounidenses en las ciencias y tecnologías de la química del petróleo, de la re"inación de 4idrocarburos, de la petroquímica y de dise:o y manu"actura de todo tipo de equipos requeridos, se volcaron violentamente a dar respuestas a la variedad de problemas planteados, los cuales resolvieron aceleradamente.
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'imult!neamente, para satis"acer exigencias m!s pro"undas y de mayor alcance, se procedió con la investigación para crear nuevos procesos y los respectivos dise:os requeridos para la construcción de nuevas plantas.
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II.!.
Derivados del Gas ,atural
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$l gas natural se 4a convertido en uno de los principales insumos de
la
industria
petroquímica
moderna.
'us
derivados
proporcionan una variada gama de substancias primarias que a través de subsecuentes procesos y tratamientos se van trans"ormando
y
multiplicando
en
otros
semiproductos
o
productos que al "inal todos, en una "orma u otra, son parte esencial de todas las actividades cotidianas de una vida moderna.
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onstrucción de plantas 2l terminar la 'egunda -uerra &undial en /G*+, los países que 4abían estado involucrados directamente en el con"licto comenzaron a dedicar es"uerzos a la expansión de sus actividades petroquímicas y muc4os otros que no contaban antes con instalaciones para estas actividades se iniciaron en el negocio. 7e manera que veinte a:os después 3/G(+5 se 4abían construido y estaban "uncionando en el mundo G*0 plantas de di"erentes capacidades y variedad de operaciones.
II.$.
Procesos Petro-uímicos 2ctualmente existen m!s de F)) procesos petroquímicos, en su mayoría desarrollados y patentados por "irmas alemanas, estadounidenses, "rancesas, inglesas, italianas y aponesas. La dedicación de es"uerzos y recursos para la investigación, experimentación y desarrollo de nuevos procesos no se detiene.
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reuvenecimiento y le 4an dado "lexibilidad para sortear los cambios en las materias primas disponibles, para resistir las arremetidas de la in"lación, para soportar los incrementos de costos y para atender la demanda de una extensa variedad de productos. ;ada
proceso
tiene
sus
características
propias
de
"uncionamiento en lo que se re"iere a la materia prima o semielaborada que constituye el insumo b!sico. La selección de procesos y la manu"actura de productos químicos son casi ilimitadas pero la cadena de procesos, la capacidad y la variedad de productos de un compleo petroquímico est!n en "unción de las condiciones del mercado, de los aspectos económicos y de la rentabilidad de las operaciones.
II.$.1.
Producción de etileno $l etileno es el caballito de batalla de la manu"actura de productos químicos. 'e obtiene de los líquidos del gas natural, de las na"tas, de los gasóleos y del metano. La pre"erencia de una de estas "uentes depende de las posibilidades y con"iabilidad del suministro y del precio. $l aumento de la capacidad mundial de instalaciones de etileno 4a sido sostenido. $ntre las ci"ras de /GD0 y /GG+ destacan en aumento las correspondientes a 2siaPací"ico y orteamérica.
II.$.2.
)os derivados del etileno 7e los derivados del etileno se con"eccionan diariamente una casi inagotable serie de artículos que se utilizan en todas las actividades de la vida moderna. $sta prodigiosidad del etileno
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ayuda a conservar muc4os otros recursos minerales y vegetales que antes constituían las "uentes principales para la obtención de esos artículos. 2dem!s, tanto la abundancia del gas y de los derivados del petróleo como la tecnología moderna de la manu"actura de pl!sticos y otros artículos a partir del etileno, 4an permitido que los precios de todos esos artículos
sean m!s asequibles a la totalidad de la población mundial.
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7erivados b!sicos e intermedios y productos "inales que se obtienen del etileno.
II.$.!. Plantas / procesos para el etileno $l tratamiento de la carga de 4idrocarburos para la obtención de etileno se basa en la pirólisis en presencia de vapor de agua, o sea la descomposición química u otro cambio químico logrado por la acción del calor, sin considerar la temperatura envuelta en el proceso. 'eg?n el tipo de carga y el dise:o y las especi"icaciones de la planta, la temperatura impartida a la carga en el 4orno al comienzo del proceso puede estar en el rango de FF) a GF) ;.
Los 4ornos o calentadores son del tipo de serpentín y la carga conuntamente con el vapor "luye por los tubos. 2l salir la carga del 4orno comienza a ser sometida a los di"erentes pasos requeridos por el determinado proceso seleccionado> en"riamiento, "raccionamiento, cat!lisis, separación, compresión, remoción de sustancias coadyutorias, secamiento, recirculación u otros para obtener por operaciones intermedias coproductos ole"ínicos y arom!ticos conuntamente con el etileno. Para la producción de óxido de etileno y glicoles se emplean, con el etileno, el aire o el oxígeno como agentes oxidantes. La carga primaria para la producción de etileno puede lograrse de los siguientes derivados del petróleo> etano, propano, etanol, na"tas livianas o pesadas, querosén, gasóleo o gasóleos producidos al vacío, líquidos del gas natural y gases producidos en la re"inería.
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9 1 $l etileno tiene las siguientes características>
II.$.$. 'ersatilidad del propileno $l propileno, como coproducto en la producción de etileno o como derivado secundario de las operaciones de re"inación, vía el craqueo térmico y catalítico, es riquísima "uente para la manu"actura de productos que "inalmente se convierten por otros procesos en una in"inidad de artículos utilizados diariamente en muc4as actividades de la vida moderna. Las características del propileno son>
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II.&.
El peril de la
industria
petro-uímica o 4ay nada
m!s
elegante
que un par de medias de nylon. $sta y otras prendas tienen muc4o en com?n con un rudo paragolpes de automóvil, con los neum!ticos que soportan el impacto de un avión de *)) toneladas que aterriza a 0)) Om por 4ora o con el casco de un astronauta.
$l origen de todos estos productos es la petroquímica. $n un 4ogar actual, la mayor parte de su equipamiento son bienes que tuvieron su origen en la petroquímica> los enc4u"es eléctricos, la carcaza de la procesadora, los líquidos para la limpieza de la cocina y del ba:o, el gabinete y el interior de la 4eladera, la mesa y las sillas del ardín, los muebles de cocina, el gabinete de la computadora personal, de la impresora, del telé"ono, del televisor, del radiograbador, el calzado, la vestimenta, los colc4ones y las almo4adas, y 4asta la raqueta de tenis.
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.
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'ariedad de productos con valor agregado $sta industria se caracteriza por la gran variedad de productos que o"rece y, adem!s, por el valor agregado que se va incorporando en cada una de las etapas de sus cadenas productivas.
Por eemplo, del gas natural que sale de un yacimiento se puede extraer el gas etano, que la petroquímica trans"orma luego en etileno y posteriormente en polietilenos de distintos tipos. $stos ?ltimos productos son suministrados a la industria pl!stica, que a su vez los trans"orma en distintos bienes de consumo> bolsas de supermercado, bolsas para basura, mangueras, películas de distinto tipo y aplicaciones, caones de cerveza, envases para detergentes y lubricantes, y una in"inidad de productos m!s.
$n cada una de las di"erentes etapas, el producto "inal tiene mayor valor que el inicial. 7e esta manera, / m0 de gas natural que vale en el yacimiento alrededor de cinco centavos, se trans"orma en bienes de consumo "inal que pueden valer muc4ísimo m!s.
$sta es la misión de la industria petroquímica que se 4a constituido en una de las industrias m!s importantes, dentro del panorama de toda economía moderna, y que no 4a cumplido a?n D) a:os. $n e"ecto, la petroquímica
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nació en $U2 en /GF), con la producción de isopropanol en una re"inería de petróleo. 'u desarrollo reconoce varias etapas.
La evolución de la industria automotriz en los $U2 provocó que las empresas re"inadoras de petróleo buscaran aumentar el volumen y la calidad de las na"tas a partir de la misma cantidad de petróleo. $sto ocasionó la aparición de gases muy reactivos, como subproductos de los procesos de re"inación, que podían ser aprovec4ados para obtener, en "orma competitiva, los productos químicos que el mercado demandaba y que 4asta ese momento se obtenían por otras vías, tales como madera, carbón, etc. Incluso los cientí"icos se animaron a crear nuevas moléculas y "ueron apareciendo al principio lentamente nuevos productos y aplicaciones.
La segunda -uerra &undial "ue el disparador de la petroquímica, ya que esta industria permitió abastecer con materias primas críticas, que reemplazaron a otras de origen natural, tales como el cauc4o. -ran parte de las plantaciones de cauc4o natural estaban en países del sudeste asi!tico, ocupados por @apón.
2dem!s, el transporte marítimo del cauc4o natural 4acia los $U2 estaba bloqueado por la "lota aponesa. La respuesta "ue producir cauc4o sintético, cuya irrupción en $U2 "ue explosiva. $ste producto que no se consumía en /G*/, llegó a representar en /G*( el D+E del consumo total de cauc4o y sólo el resto era cauc4o natural. $l cauc4o sintético 4abía sido inventado por un químico de Bayer, partiendo del carbón como materia prima.
Por otra parte, los motores de los aviones exigían na"tas de mayor potencia, con m!s octanos, para contar con m!s velocidad en los combates aéreos. Para ello, se per"eccionaron aditivos que agregaban poder a las na"tas, y se
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desarrollaron procesos, como el re"orming catalítico, que permitían obtener na"tas de alto rendimiento en las re"inerías de petróleo.
;uando el con"licto terminó muc4as cosas nunca volvieron a ser como antes. $l impacto de la petroquímica en la vida cotidiana era irreversible y su in"luencia, de una u otra "orma, se 4izo sentir sobre casi todas las dem!s industrias.
7esde entonces la petroquímica puso a disposición de los distintos mercados una cantidad muy grande de productos que permitían, a su vez, obtener materiales para sustituir o complementar a materiales tradicionales tales como el algodón, la lana, la madera, los metales o el vidrio. 'in los nuevos materiales sería pr!cticamente imposible satis"acer 4oy las necesidades b!sicas de los seres 4umanos> alimentación, vivienda, vestimenta, sanidad, educación, artículos para el 4ogar, medicina, transporte, comunicaciones.
La industria petroquímica permite obtener pl!sticos, "ibras y cauc4os sintéticos,
solventes,
detergentes,
4erbicidas,
insecticidas,
ad4esivos y una gama muy amplia de productos químicos.
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pinturas,
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0ilos de
plástico
$n especial, la
petroquímica
posibilitó
producción de
la
millones de toneladas de "ertilizantes, como la urea y los "os"atos de amonio, que se convirtieron en los protagonistas mundiales de la Jrevolución
verdeK,
aumentando
los
rendimientos
agrícolas,
y
consecuentemente, la o"erta de trigo, arroz, maíz, soa, girasol.
%bviamente, cuando &alt4us "ormuló su teoría sobre el crecimiento de la población y la "utura escasez de alimentos, no podía siquiera imaginar la capacidad de innovación de la ciencia y de la tecnología, que permitieron el nacimiento y la expansión de la petroquímica.
*a-uinaria -ue propicio el rendimiento agrícola II.(.
Economía de escala / dinamismo
$l consumo mundial de productos petroquímicos es del orden de *)) millones de toneladas anuales, y se ubica detr!s de los consumos de acero
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y de cemento. $n estas industrias, la escala de producción es un "actor competitivo esencial.
La petroquímica se caracteriza especí"icamente por
requerir grandes
inversiones# es una industria de capital intensivo. -eneralmente, utiliza procesos continuos, en plantas que trabaan día y noc4e y que tienen que operar por arriba del )E de su capacidad para ser rentables. 2dem!s, el costo de producción unitario se reduce al incrementar la capacidad de las plantas, 4asta el límite que la tecnología permita.
La escala económica, para que un país desarrolle racionalmente esta industria, depende del tama:o de los mercados, que pueden no sólo ser los del propio país, sino que cada vez m!s incluye a los mercados regionales e internacionales.
Por esa razón, en el dise:o de los negocios petroquímicos se requiere un cuidadoso planeamiento en la selección de las tecnologías y de las materias primas. Los resultados económicos meoran sustancialmente con el grado de integración y el aprovec4amiento de coHproductos y subH productos.
%tra de las características de la industria petroquímica es que las tecnologías son muy din!micas y constantemente son meoradas o reemplazadas, lo que 4ace imprescindible que las empresas se mantengan actualizadas tecnológicamente para competir, no sólo localmente sino también en el exterior.
II.7.
Gran velocidad de epansión
Las empresas petroquímicas, por medio de meoras tecnológicas continuas, reducen los costos de sus productos, disminuyen sus precios y por
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consiguiente los mercados tienden a evolucionar, en general, con mayor rapidez que la propia economía del país. Una vez que una planta petroquímica 4a sido instalada, su ritmo inicial de crecimiento es generalmente mayor que el de la economía global.
$sta expansión se debe en gran parte a los materiales pl!sticos. $stos 4an sustituido a los materiales tradicionales y permiten la "abricación de nuevos artículos, gracias a sus excelentes propiedades y a su constante reducción de precio.
2.. )os productos petro-uímicos básicos3 oleinas4 aromáticos / gas de síntesis $l tama:o del mercado y el grado de industrialización de un país determinan el costo de producción y la competitividad de los productos petroquímicos. Las modernas tecnologías disponibles para los procesos petroquímicos 4acen posible importantes reducciones de costo.
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$sta ventaa se acent?a si el mercado permite integrar los productos petroquímicos b!sicos, intermedios y "inales, concepto que se re"uerza cuando la industria petroquímica est! integrada con la re"inación de petróleo o con el procesamiento de gas natural. -ran parte del volumen de productos
petroquímicos
obtenidos
en
el
mundo
est!
vinculado
estrec4amente con estos conceptos.
Los llamados productos b!sicos, verdaderos pilares de la petroquímica, pueden agruparse en tres "amilias> las ole"inas 3etileno, propileno, butilenos, butadieno5, los arom!ticos 3benceno, tolueno, xilenos5 y los derivados de gas de síntesis 3amoníaco, metanol5. 7e ellos derivan los productos intermedios y "inales.
2.5. )a petro-uímica moderna La industria petroquímica comprende un vasto n?mero de productos> m!s del G)E de los productos químicos org!nicos consumidos actualmente en el mundo reconocen su origen petroquímico.
2mbos, el petróleo y el gas natural, son mezclas de 4idrocarburos. $l gas natural sólo contiene 4idrocarburos livianos> su principal componente es el
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metano, el m!s simple de todos los 4idrocarburos, que tiene un solo !tomo de carbono.
2dem!s, el gas natural contiene etano, propano y butanos. $stos dos ?ltimos componen una "racción que se llama Jgas licuado de petróleoK o LP-. Ainalmente, en menor proporción, contiene 4idrocarburos de cinco, seis y siete !tomos de carbono, que "orman una na"ta liviana denominada Jgasolina naturalK.
$l petróleo, en cambio, contiene una enorme variedad de 4idrocarburos, que van desde los mismos del gas natural 4asta moléculas muc4o m!s compleas, en "orma de cadenas rami"icadas o lineales o con anillos, cada uno con una gran cantidad de !tomos de carbono.
Aig.H ;*1/) $n el procesamiento de gas natural y en la re"inación de petróleo, se obtienen "racciones caracterizadas, en general, por el n?mero de !tomos de carbono que poseen los 4idrocarburos que las integran.
$l procesamiento de gas natural se realiza en cercanías de los yacimientos, como ocurre en ;ampo 7ur!n, en 'alta, Loma La Lata, en euquén, ;erro =edondo, en 'anta ;ruz y 'an 'ebasti!n, en
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Los productos de una planta separadora de gas natural son> etano 3opcional, si existe un consumo petroquímico5, propano, butanos, gasolina natural y Jgas secoK, que es pr!cticamente metano y se reinyecta en los gasoductos.
Las re"inerías de petróleo son m!s compleas que las plantas separadoras de gas natural, y por lo general est!n localizadas cerca de los mercados consumidores. $sto sucede con las principales re"inerías del país tales como> QPA en La Plata y Lu!n de ;uyo, '4ell en 7ocO 'ud y $sso en ;ampana.
2ctualmente, las re"inerías cuentan con unidades de conversión que maximizan la producción de los derivados m!s valiosos 3combustibles livianos y medios5 a expensas de los de menor demanda 3combustibles pesados5.
Los
productos
principales
obtenidos
son>
na"tas
para
automotores 3motona"tas5, combustibles para aviones a reacción 3querosén especial5, gasHoil, "uelHoil, gas licuado 3LP-5, aceites lubricantes, solventes y as"altos.
&!s del G)E de los productos que se obtienen, tanto en las plantas procesadoras de gas natural como en las re"inerías de petróleo, se destinan a
distintos mercados>
domiciliario,
comercial,
industrial,
automotor,
transporte, usinas eléctricas.
&enos del /)E de los derivados del gas natural y del petróleo se emplean como materias primas petroquímicas. Los principales insumos en términos mundiales son> na"ta virgen, gas licuado 3propano y butanos5, etano y metano.
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$l metano se emplea masivamente en los países que disponen de gas natural para la síntesis de amoníaco, "undamental para la producción de "ertilizantes nitrogenados.
La na"ta virgen, que es el insumo m!s di"undido y vers!til, es un corte obtenido por destilación primaria del petróleo, de bao rendimiento como combustible para automotores, pero excelente como materia prima para la producción de 4idrocarburos arom!ticos benceno, tolueno, xilenos por re"orming catalítico, y para la producción de ole"inas etileno, propileno, butilenos, butadieno por steamHcracOing.
Las restantes materias primas petroquímicas el etano y el gas licuado se emplean para la producción de ole"inas por steamHcracOing seg?n su disponibilidad y precio.
Una explicación muy simple de los procesos mencionados es la siguiente>
'teamHcracOin g> consiste en reacciones de ruptura térmica de moléculas de 4idrocarburos en presencia de vapor de agua, para dar moléculas m!s peque:as, con enlaces dobles entre !tomos de carbono vecinos, de gran reactividad, como las ole"inas.
=e"orming catalítico de na"ta virgen> implica una serie de reacciones químicas de trans"ormación de moléculas de 4idrocarburos lineales o rami"icados, con anillos o ciclos de seis !tomos de carbono. $stas estructuras cíclicas,con enlaces carbonoHcarbono especiales, son típicas de los 4idrocarburos arom!ticos y les con"ieren una alta reactividad.
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;abe indicar que un proceso similar es empleado en las re"inerías de petróleo para obtener, a partir de na"tas de baa calidad, motona"tas de alto índice de octano, es decir combustibles con menor tendencia al autoencendido o pistoneo, que son los requeridos por los motores con alta relación de compresión.
'teamHre"orming> consiste en una reacción de moléculas de 4idrocarburos con vapor de agua, para dar 4idrógeno, monóxido y dióxido de carbono# actualmente, por razones económicas, el metano proveniente del gas natural es la materia prima pre"erida en este proceso.
7e esta manera, se explica cómo la industria petroquímica, a través de las materias primas que requiere, se encuentra estrec4amente vinculada con las industrias del petróleo y del gas natural. $stos conceptos con"iguran un "actor determinante en el desarrollo de las empresas petroquímicas, e incluso, son un tema importante cuando se planean expansiones de re"inerías de petróleo yo instalación de nuevas plantas de separación de gas natural. Por eso 4a surgido la tendencia a un maneo integrado de la industria petroquímica con la del petróleo y del gas, idea desarrollada plenamente en las Jre"inerías petroquímicasK.
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Aunque la industria petroquímica 4a traído innumerables bene"icios por la
gran cantidad de productos derivados, también es cierto que durante décadas 4a sido una de las principales responsables por la contaminación a nivel mundial. $n estos artículos se dan a conocer algunos es"uerzos y tecnologías para tratar con los residuos producidos y la obtención de productos ambientalmente m!s benignos.
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2.16. Petro-uímica en Per73 Las ubicación de las plantas de petroquímica b!sica est! condicionada a la disponibilidad de la materia prima que es en este caso el -, cuyo transporte y almacenamiento es compleo constituyendo de por sí una actividad altamente especializada. $n el Per?, se encuentra en desarrollo la implementación de un compleo petroquímico entre Pisco y Paracas por ser un lugar cercano a la planta de licue"acción y al
2.16.1.
Riesgos 8mbientales
Los aspectos ambientales asociados a la producción de compuestos petroquímicos nitrogenados incluyen>
$misiones a la atmós"era
2guas residuales
-eneración de =esiduos sólidos
=uido Las emisiones a la atmós"era y la generación de e"luentes industriales son los principales generadores de contaminantes. 2.10.1.1. Fuentes de Generación de Emisiones a la Atmósfera
Las emisiones a la atmós"era procedentes de las instalaciones en que se producen "ertilizantes nitrogenados suelen consistir
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en gases de e"ecto invernadero 3-$I generalmente, an4ídrido carbónico y óxido nitroso5, otros compuestos inorg!nicos
gaseosos
y
emisiones
de
partículas,
especialmente materia particulada de menos de /) micrones de di!metro aerodin!mico 3P& /)5 derivada de las actividades de perlado. Los procesos de combustión también generan emisiones típicas de contaminantes a la atmós"era que dependen del tipo de combustible utilizado.
2.16.1.2.
Ruido Las "uentes m!s comunes de emisión de ruido incluyen grandes m!quinas giratorias tales como compresores y turbinas, bombas, motores eléctricos, en"riadores de aire, tambores giratorios, granuladores, cintas transportadoras, gr?as,
calentadores
de
aire,
y
de
los
procesos
de
despresurización de emergencia.
2.16.1.!. 8guas Residuales Las "uentes m!s comunes de emisión de ruido incluyen grandes m!quinas giratorias tales como compresores y turbinas, bombas, motores eléctricos, en"riadores de aire, tambores giratorios, granuladores, cintas transportadoras, gr?as,
calentadores
de
aire,
y
de
los
procesos
de
despresurización de emergencia. Los vertidos de aguas de procesos procedentes de las plantas de
producción de "ertilizantes
nitrogenados
se limitan
normalmente a los lavados !cidos empleados en las actividades programadas de limpieza y purga, e"luentes procedentes
de
los
depuradores
4?medos,
escapes
accidentales, "ugas de peque:as cantidades de líquidos de los tanques de almacenamiento del producto, y e"luentes !cidos y
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c!usticos procedentes de la preparación del agua de suministro de las calderas.
2.16.1.$. Residuos 9ólidos 2dem!s de los residuos domésticos, los residuos m!s comunes producidos por las instalaciones de producción de Aertilizantes itrogenados son los catalizadores usados y sustituidos después de las puestas a punto programadas en las plantas de desul"uración de gases, amoniaco y de !cido nítrico. Los residuos no peligrosos m!s "recuentes son las partículas de polvo que contienen nitrógeno provenientes de los sistemas de control de polvo de perlado y granuladores.
!.
+R8+8*IE,+"9 DE) 8G:8 E, )8 P)8,+8 PE+R";:<*I8
$n las industrias petroquímicas, es preciso identi"icar los aspectos ambientales directos e indirectos de las actividades, productos y servicios llevados a cabo en sus instalaciones y que puedan a"ectar al entorno en que opera, incluyendo el aire, el agua, la tierra, los recursos naturales, la "lora, la "auna, los seres 4umanos y sus relaciones, entorno que en este contexto se extiende desde el interior del recinto industrial al sistema global.
;entrando el aspecto del agua, que es el obeto de este proyecto, se puede decir que aunque la planta de
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3$72=I5 tiene una importancia decisiva en el acondicionado "inal de los vertidos,
las actuaciones
no se limitan
a
garantizar su correcto
"uncionamiento. Una gestión apropiada de todas las corrientes de aguas residuales antes de su envío a la depuradora "inal, producir! e"ectos deseables.
'e pueden destacar tres "ormas de actuación en la industria petroquímica>
• • •
'egregación de corrientes
Las aguas residuales producidas como resultado de las actividades propias de la planta Petroquímica se segregan en "unción de su origen y sus propiedades "ísicoHquímicas. 7e "orma general, en esta industria existen varios sistemas de recogida independiente, correspondiente a los cinco tipos de aguas residuales segregadas>
2guas de Proceso 2guas de lluvia de zonas potencialmente contaminadas 2guas de lluvia de zonas limpias 2guas sanitarias 2guas de deslastre
7e esta "orma, y mediante este sistema, se puede dar el tratamiento especí"ico m!s e"iciente a cada uno de los tipos anteriores.
$s importante destacar algunos aspectos sobre las corrientes anteriores>
8guas ácidas $n los procesos de craqueo catalítico e 4idrotratamiento 3A;;5, y siempre que se condensa vapor, aparecen en los gases cantidades variables de sul"uro de 4idrógeno 31F'5 o amoniaco 3105 y "enoles que en su lavado E.A.P. Ingeniería Ambiental – VIII Ciclo
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producen corrientes conocidas como Raguas !cidasR. $stas aguas presentan un elevado caudal y una elevada contaminación. La composición de las mismas, de "orma general, es la mostrada en la tabla siguiente>
",+8*I,8,+E
R8,G" =ppm>
'ul"4ídrico 2moniaco
*)) (+) /+) (.+))
Aenol
/)) G))
p1
,+ G,F+
$l tratamiento de estas aguas, se realiza en re"inería en unidades de proceso. ;onsiste en un proceso de separación por agotamiento con vapor, que separa ambos gases antes de enviarlas a la planta com?n de tratamiento.
$l esquema del 'tripping es el siguiente>
$l agua tratada en el stripping se une al resto de las aguas de proceso y se envía a la $72=I
8guas de deslastre
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$l tratamiento de las aguas de deslastre se realiza de manera independiente, de estas aguas se recupera antes de su tratamiento la mayor parte de los 4idrocarburos presentes por decantación en los tanques que las reciben. Para eliminar los 4idrocarburos no decantados, el agua se somete a un tratamiento "ísicoquímico. $n la mayor parte de los casos, estas instalaciones est!n instaladas de "orma independiente de la $72=I de proceso Los 4idrocarburos se recuperan en los tanques existentes al e"ecto y el agua tratada constituye, unto a las aguas tratadas de proceso, el e"luente "inal.
$n la actualidad los separadores 2PI est!n siendo sustituidos por separadores de placas tipo ;PI y
8guas de lluvia potencialmente contaminadas Las aguas de lluvia que arrastran trazas de contaminantes se incorporan a la carga de las unidades de tratamiento de aguas de proceso por lavado de equipos, calles, terminales de carga, etc.
8guas sanitarias $l diagrama del tratamiento de las 2guas 'anitarias es el siguiente>
)ínea de aguas
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biológicamente
con
concentraciones
de"inidas
de
microorganismos,
nutrientes y oxígeno en =eactores Biológicos. Parte de los lodos obtenidos se recirculan.
)ínea de angos Los distintos "angos generados a lo largo del proceso de la instalación de depuración 3procedentes del 2PI, del "lotador y del biológico5 se tratan con el obetivo de obtener un sólido "inal estable, con un grado de des4idratación adecuado, para que sea "!cilmente evacuable de la planta depuradora mediante el transporte adecuado a destino "inal.
III. PR"E9" DE +R8+8*IE,+" DE 8G:89 RE9ID:8)E93 !.1.
PRE+R8+8*IE,+"
3.1.1. Desbaste: Las reas consisten b!sicamente en un conunto de barras met!licas de sección regular, paralelas y de separación uni"orme entre ellas, situadas en un canal de 4ormigón, en posición transversal al "luo, de tal "orma que el agua residual pase a través de ellas quedando retenidos todos los sólidos presentes con un tama:o superior a la separación entre barrotes.
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$l obetivo del proceso de desbaste
mediante reas es la eliminación de todos los sólidos en suspensión de tama:o superior a la separación entre barrotes 3luz5 con el "in de evitar obstrucciones en líneas o problemas mec!nicos en los equipos din!micos.
$sta es la primera operación que se realiza en todas las plantas depuradoras ya sean urbanas o industriales. La separación de los sólidos de gran tama:o presentes en las aguas residuales en las reas se basa en su tama:o, de tal "orma que quedar!n retenidos todos aquellos que tengan un tama:o superior a la separación "iada entre los barrotes. La primera división de las reas viene establecida por la separación o luz entre los barrotes>
+ipo
)u? =mm>
=eas de gruesos S+) =eas de medios /+ a +) =eas de "inos o reillas D a /F La utilización de uno u otro tipo depende del tama:o de los sólidos a retener. $n estos equipos, cuanto menor sea la separación o luz entre barrotes, mayor ser! el volumen de residuos eliminados. La eliminación de los residuos depositados en las reas pueden ser llevadas a cabo de dos "ormas>
!.1.1.1.
•
Limpieza manual
•
Limpieza autom!tica
Re#as de limpie?a manual3 Las reas de limpieza manual son instaladas en plantas industriales, estando el sistema utilizado basado en el empleo de un rastrillo con
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p?as que se encastran en los espacios abiertos de las reas. $n la $72=I Petroquímica se instalar!n reas manuales, ya que no se esperan llegadas importantes de basuras. ;on el "in de "acilitar el trabao de limpieza, el !ngulo de la rea con el canal suele estar próximo a los *+H()C. $s importante tener una atención "recuente con estos equipos, con el "in de evitar acumulaciones importantes de basuras sobre los barrotes que podrían llegar a producir desbordamientos del agua residual por colmatación de la super"icie de paso del agua.
!.1.1.2.
Re#as de limpie?a automática Las unidades de limpieza autom!tica requieren una menor atención
que
las
manuales,
siendo
per"ectamente austadas y lubricadas.
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preciso
mantenerlas
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$n este tipo de reas la limpieza se lleva a cabo mediante unos rastrillos que encastran entre los barrotes y se deslizan a lo largo de los mismos siendo arrastrados acoplados a cadenas sin"ín, a un brazo basculante, cable de arrastre, etc. $xisten en el mercado reas en las cuales la super"icie de desbaste tiene geometría curva.
!.1.2. 9EP8R8D"R DE) 8EI+E@8G:8 DE) 8PI
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Los compuestos líquidos, insolubles en el agua y de densidad menor que ésta 3grasas y aceites5, llegan en muy di"erente cuantía a las plantas
depuradoras
de
aguas
residuales
de
la
industria
petroquímica.
$n algunas plantas industriales su generación es importante, como por eemplo en re"ino del petróleo, petroquímicas, almacenamiento de combustibles, etc., por lo que se 4an desarrollado técnicas y procesos especí"icos para su eliminación.
$l proceso de separación de grasas y aceites en los separadores tipo 2PI consiste en la eliminación del agua residual de este tipo de contaminantes siempre que se cumplan las siguientes condiciones>
$stén en "ase líquida 'e encuentren en estado libre 3no elimin!ndose en consecuencia aquellas grasas y aceites que se encuentren disueltos o
emulsionados5.
!.1.2.1.
Funciones3 $ntre las "unciones que tiene encomendado el proceso de separación de grasas y aceites, se encuentran>
•
$liminación de la mayor parte de este contaminante del agua residual.
•
Por
tratarse
4idrocarburos
en
un
vol!tiles,
n?mero evitar
atmós"eras tóxicas yo peligrosas.
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importante la
posible
de
casos
de
"ormación
de
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•
7isminuir riesgos de incendios por acumulación de compuestos potencialmente combustibles en las super"icies.
•
$vitar su presencia en los procesos biológicos por la toxicidad de una parte de estos compuestos.
!.1.2.2.
Factores -ue aectan a la separación de grasas / aceites3
$stado en que se encuentra el aceite en el agua residual
$n estos procesos no se eliminan aquellas grasas y aceites que se encuentren emulsionados o bien disueltos.
=égimen de "luo
!.2.
+R8+8*IE,+" PRI*8RI" oagulación A Floculación $n el proceso de "lotación no es posible la separación de los coloides 3partículas cargadas eléctricamente5, ni de aquellas partículas de grasas o aceites que se encuentren en emulsión. ;on "recuencia los procesos de coagulación y "loculación se con"unden,
utiliz!ndose
uno
u
otro
término
de
"orma
indiscriminada, no obstante existe una clara di"erencia entre ellos.
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$l proceso de coagulación es la reacción química que tiene lugar por la adición de determinados productos químicos a una dispersión coloidal, produciendo una desestabilización de las partículas coloidales o emulsionadas, mediante la neutralización de las cargas eléctricas que tienden a mantenerlas separadas. La
"ormación
de
partículas
a
partir
de
las
partículas
desestabilizadas de tama:o submicroscópico por agrupamiento entre ellas y "ormación de otras de mayor tama:o es lo que se denomina "loculación.
&ientras que la coagulación es una reacción de tipo químico, siendo la "uerza primaria de tipo electrost!tico o interiónico, en el proceso de "loculación predominan la "ormación de puentes o enlaces de tipo "ísico. $l obetivo de los procesos de coagulaciónH "loculación es la neutralización de las cargas eléctricas de los coloides y emulsiones presentes en el agua residual, seguido de un reagrupamiento de las partículas, de tal "orma que sea "actible su separación posterior ya sea por decantación o bien por "lotación. $s de indicar que en el proceso de coagulaciónH"loculación, no tiene lugar separación alguna de contaminantes, sino una adecuación de determinadas partículas para que puedan ser separadas "ísicamente a través de otros procesos instalados a continuación, como decantación o "lotación. Las unciones m!s importantes del proceso de coagulaciónH "loculación, son las siguientes>
eutralizar las cargas eléctricas presentes en partículas coloidales o emulsiones, eliminando las "uerzas de repulsión existentes al ser cargas del
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mismo signo y que impedían su decantación o "lotación.
=eagrupación
de
partículas
de
tama:o
muy
peque:o en otras de mayor tama:o.
2lgunos compuestos org!nicos se eliminan en cantidades
variables
por
adsorción
sobre
la
super"icie de los "lóculos.
2decuar determinadas partículas para que sean eliminadas en procesos posteriores de decantación o "lotación.
!.2.1. "8G:)8IB, $l proceso de coagulación, como ya se 4a indicado anteriormente, consiste b!sicamente en la neutralización de las cargas eléctricas de los coloides y emulsiones presentes en el agua residual, y que dan origen a unas "uerzas de repulsión, que impiden su separación a través de los procesos de decantación o "lotación.
$n el proceso de coagulación se consigue la desestabilización o neutralización de las cargas eléctricas presentes en los coloides y emulsiones mediante la dosi"icación de reactivos químicos y agitación vigorosa, para "avorecer la mezcla r!pida e íntima entre el agua residual y el reactivo en el menor tiempo posible y que se lleve a cabo la reacción correspondiente.
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;uando la super"icie de una partícula adquiere carga eléctrica, algunos iones de carga contraria se ad4ieren a la super"icie y quedan allí retenidos gracias a "uerzas electrost!ticas y de Man der Taals. 2lrededor de esta capa "ia de iones, existe otra capa di"usa, que no pueden "ormar capa compacta debido a la agitación térmica. 'i a un agua residual con materia coloidal se le 4ace pasar una corriente eléctrica continua, las partículas cargadas eléctricamente ser!n atraídas 4acia uno u otro electrodo de acuerdo con el signo de su carga. 2l potencial en la super"icie de la nube se le denomina potencial zeta. $l valor de este par!metro es limitado ya que varía seg?n la naturaleza de los componentes de la solución. ;uando se produce la neutralización de las cargas eléctricas por coagulación, el potencial zeta se anula.
$l proceso de coagulación se puede realizar por tres vías di"erentes> •
8dición de iones -ue se adsorban o reaccionen con la supericie del coloide / en consecuencia disminu/an su potencial. La dosi"icación de un electrolito "uerte da lugar a una meor concentración iónica y en consecuencia a una disminución del potencial.
8dición de un polielectrolito. Los polielectrolitos se dividen en dos grandes "amilias, de acuerdo con su origen> /. atural, como pueden ser el almidón, la celulosa y los alginatos, etc.
F. 'intéticos, "ormados por monómeros simples que se polimerizan
"ormando
cadenas
molecular.
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de
muy
alto
peso
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8dición de sales metálicas3 ;uando una sal met!lica, "undamentalmente de aluminio o 4ierro se a:ade al agua, se originan una serie de reacciones de 4idrólisis, "orm!ndose un conunto de sustancias de tipo compleo de cargas multivalentes, que son los responsables del proceso de coagulación.
Los reactivos utilizados generalmente son sales met!licas de cationes con alta carga iónica, de tal "orma que cuanto mayor sea la carga del catión y menor el radio iónico meor ser! el rendimiento de la operación.
Reactor de coaulación Por tratarse de una reacción de tipo químico de primer orden, la misma tiene lugar de "orma pr!cticamente instant!nea, viniendo determinado el tiempo de retención del sistema por el preciso para que el agua residual se mezcle per"ectamente con el reactivo. $L tiempo de retención para una correcta coagulación, cuando se dispone de agitación vigorosa est! comprendido entre F y 0 minutos. Los reactores utilizados para llevar a cabo el proceso de coagulación, pueden ser de dos tipos> •
'ección circular $n este caso el di!metro y altura del reactor tiene aproximadamente la misma dimensión.
•
'ección rectangular
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'iendo los tres lados de las mismas dimensiones.
9 4
!.2.2. F)":)8IB, 7ebido a que las partículas "ormadas en el proceso de coagulación son de un tama:o muy peque:o, es necesaria su reagrupación en otras de mayor tama:o "ormando una especie de pi:a o ristra entre ellas.
2
este proceso de reagrupamiento de las partículas en otras de mayor tama:o se le denomina "loculación. Los 4idróxidos met!licos "ormados en el proceso de coagulación, y con una agitación suave, tienen tendencia a "ormar unos co!gulos que adsorben las partículas en suspensión, "ormando unos "lóculos de tama:o visible. Los mencionados "lóculos son bastante 4igroscópicos, lo que da lugar a retenciones de molécula de agua. Para meorar de "orma notable la "ormación de "lóculos es pr!ctica 4abitual la dosi"icación de polielectrolitos org!nicos, consistentes en polímeros de alto peso molecular y larga cadena que "ian las partículas sólidas, "ormando unas nuevas partículas de mayor tama:o, compactas y "!cilmente decantables.
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La "loculación, al no ser una reacción química, tiene lugar en el seno de una agitación moderada que no destruya los "lóculos ya "ormados pero ponga en contacto las partículas con el reactivo, y mantenga los sólidos en suspensión.
RE8+I'"9 :+I)IC8D"9 Los productos químicos normalmente utilizados para la coagulación son>
'ales de aluminio "undamentalmente el sul"ato de aluminio o policloruro de aluminio.
'ales de 4ierro como el cloruro "érrico, sul"ato "érrico y sul"ato "erroso.
2gente neutralizante. ;on el "in de austar el p1 de la coagulación al valor idóneo, así como neutralizar la acidez que producen las sales met!licas, se utiliza cal o 4idróxido sódico.
F89E9 DE) PR"E9" La eliminación de sólidos en suspensión a través de un proceso de coagulación "loculación se lleva a cabo en tres etapas que son las siguientes> •
7osi"icación al agua residual de determinados productos químicos en un reactor de mezcla vigorosamente agitado donde tiene lugar la neutralización de los coloides y emulsiones a través de una reacción de tipo químico, así como el auste del p1 al valor óptimo del proceso. $n este caso, adem!s precipitar!n los aniones sul"uros presentes en el agua
•
Aormación de partículas o agregados de gran tama:o a partir de las partículas submicroscópicas procedentes de la coagulación, con el
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"in de obtener unas velocidades de decantación o "lotación elevadas, $ste proceso tiene lugar en un segundo reactor o "loculador con tiempos de retención elevados y agitación suave que permita el contacto entre las partículas y el reactivo a la vez que evite la rotura de los "lóculos ya "ormados.
•
7ecantación o "lotación de los "lóculos "ormados en la etapa anterior.
F)":)8D"R Por tratarse de una adsorción de tipo "ísico, y ser precisa una agitación muy suave, el tiempo de retención en el "loculador es superior al caso de la coagulación. $l tiempo de retención para "loculación, cuando se dispone de una agitación suave, est! comprendido entre F) y 0) minutos.
Los "loculadores, al igual que los coaguladores son de dos tipos> •
circular $n este caso el di!metro y altura de las mismas dimensiones.
•
'ección rectangular 'iendo los tres lados de las mismas dimensiones
!.!.
F)"+8IB, $l proceso de "lotación con aire es utilizado en el tratamiento de aguas residuales con el "in de eliminar> •
'ólidos en suspensión de densidad igual o in"erior a la del agua
•
Partículas de grasas y aceites si se encuentran en estado libre.
La separación se lleva a cabo introduciendo o "ormando burbuas de aire de un tama:o muy "ino en el agua residual. $stas burbuas tienden a "iarse en la super"icie de la materia a separar, de tal "orma
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que el peso especí"ico del conunto partículaHaire es menor que el del agua, cre!ndose una velocidad ascensional su"iciente para que la partícul partícula a alcance alcance la super"i super"icie cie del líquido, líquido, consig consiguien uiendo do con este método, que incluso partículas con mayor densidad que el agua, puedan puedan ser separadas separadas por "lotaci "lotación ón en super"i super"icie, cie, de donde donde son retiradas mediante los mecanismos apropiados. $n este tipo de procesos se obtiene adem!s del agua tratada, un residuo de "angos de "lotación o JnatasK que contienen los sólidos en suspensión y las grasas y aceites separados.
!.!.1.. "%E+I'" !.!.1 "%E+I'" DE) PR"E9" PR"E9" DE DE F)"+8IB, F)"+8IB, $l "in "undamental de los procesos de "lotación es eliminar los sólidos en susp suspens ensión ión de menor menor densi densida dad d que que el agua agua,, y por tanto tanto no eliminables a través de los procesos de decantación, la eliminación de aceites y grasas no eliminados en los sistemas de separación espec especí"i í"ico cos s ya comen comentad tados os en los pretra pretrata tamie miento ntos, s, y sólido sólidos s en suspensión incluso con densidad mayor que el agua. 2l igual que en el proceso de decantación, decantación, se evita la presencia presencia de estos contaminantes en tratamientos posteriores o bien en el vertido del agua al cauce receptor.
!.!.2.. PR"E9"9 !.!.2 PR"E9"9 DE F)"+8 F)"+8IB, IB, E*P)E8D E*P)E8D"9 "9 $xisten di"erentes "ormas de llevar a cabo el proceso de "lotación, radica radicand ndo o las di"ere di"erenc ncias ias entre entre ellos ellos,, en la "orma "orma de gene generar rar o introducir las burbuas de aire en el seno del agua. Los tres procesos m!s conocidos en depuración de aguas son>
Introducción Introducción
del aire en el agua residual a presión atmos"érica Alotación por disolución de aire a presión 372A5 Alotación por aire inducido 3I2A5
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$l sist sistem ema a de "lot "lotac ació ión n que que prod produc uce e un meo meorr rend rendim imie ient nto o de separación separación y en consecuencia consecuencia el m!s utilizado, es el de "lotación por aire disuelto aunque también es m!s compleo. $n el dise:o de la planta depuradora de tratamiento de las aguas de proceso proceso de la planta planta petroqu petroquímic ímica a de re"eren re"erencia cia se emplear emplear! ! un
sistema de lotación por disolución de aire3 $n este sistema el aire es disuelto 4asta saturación en el agua residual bao una presión entre cuatro y seis atmós"eras, seguido de una descompresión a presión atmos"érica. ;uando la presión del líquido disminuye, el gas disuelto en exceso es liberado en "orma de "inas burbuas, a lo largo de toda la masa del líquido. Por otra parte, la generación de microburbuas, tiene tendencia a "ormarse en la inter"ase sólidoHlíquido, produciéndose la "iación del aire sobre las partículas partículas y en consecuencia consecuencia "acilitando la "lotación de las mismas. ;omo ya se 4a indicado anteriormente, la "lotación se lleva a cabo sometiendo el agua residual a tratar mezclada con aire a presión, 4asta conseguir su saturación, siendo el tiempo preciso para esta oper operac ació ión n de unos unos poco pocos s min minutos utos.. 2 trav través és de una una v!lv v!lvul ula a despresurizadora, el agua a presión y saturada en aire a esa presión, se introduce en un tanque atmos"érico, "orm!ndose en toda la masa del líquido una gran cantidad de microburbuas 3de 0) a /F) micras de di!metro5 que se "ian a los cuerpos a eliminar y son arrastrados 4acia 4acia la super" super"ic icie, ie, dond donde e unas unas barre barrede deras ras retir retiran an las las espu espumas mas "ormadas. Igualmente que sobre los sólidos en suspensión, las microburbuas se "ia "ian n sobr sobre e las las gota gotas s de gras grasas as y acei aceite tes, s, prov provoc ocan ando do su separ separac ación ión.. $l líqui líquido do clari" clari"ica icado do es retira retirado do por la super super"ic "icie ie,, mediante vertedero protegido por de"lectores que evitan la "uga de "lotables.
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!.!.!. !.! .!. E;:IP" E;:IP"9 9 E*P)E8 E*P)E8D"9 D"9 Las Las part partes es esen esenci cial ales es de un sist sistem ema a de "lot "lotac ació ión n de aire aire con con presurización en la recirculación son las siguientes>
'istema de adición de aire.
;alderín de presurización.
$quipo de bombeo para llevar a cabo la presurización
3.3. 3.3.3. 3.1. 1.
!an"ue n"ue de de Flot Flotac ació ión n
$n estos tanques es donde tiene lugar la despresurización del agua resi residu dual al pres presur uriz izad ada a prev previa iame ment nte e y satu satura rada da en aire aire,, y en conse consecu cuenc encia ia donde donde tiene tiene lugar lugar la "ormac "ormación ión de burbu burbua as s y la "lotación de los contaminantes a eliminar. La construcción de estos tanques puede ser de "orma rectangular o bien circular, estando provisto en el primer caso de unas barrederas super"iciales super"iciales arrastradas por cadenas sin"ín para la extracción de las espumas y en el segundo caso las barrederas son radiales. ;on el "in de poder austar la velocidad de giro o de desplazamiento de las barre barreder deras, as, se debe debe dispo dispone nerr de varia variador dor de la veloc velocida idad d en el mecanismo de arrastre. $xisten en el mercado tanques tanques de "lotación que incorporan incorporan paquetes de placas, similares a los utilizados en separadores de aceites y decantadores de lamelas, lo que lleva consigo el poder trabaar con cargas m!sicas superiores. Los tanques de despresurización deben estar provistos de rasquetas y purga de "angos de "ondo, para la eliminación de aquellos sólidos de densidad superior a la del agua y que no 4ayan sido capturados
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por las microburbuas "ormadas, dependiendo de las cantidades de "angos a purgar de las características de los sólidos en suspensión.
3.3. .3.3.2 3.2.
Adi Adición ión de de air aire e
$l aire utilizado en este proceso, normalmente es tomado de los servicios generales de la industria, o bien se instala un compresor, siendo su"iciente una sobrepresión de dos atmós"eras superior a la de trabao del calderín de presurización. La canti cantida dad d de aire aire neces necesar aria ia va a depe depende nderr de la cant cantida idad d de contaminantes a separar, presión de trabao y temperatura del agua. #alder$n de %resuri&ación $n este este tanq tanque ue tien tiene e lug lugar la disol isoluc ució ión n del aire aire en el agua agua recirculada, siendo el tiempo de retención para saturar el agua en aire del orden de varios minutos. $n estos equipos, es "undamental el mantener constante el nivel de agua en el mismo, con el "in de garantizar el tiempo de contacto, disponiendo para ello el calderín de una v!lvula de "lotador o de cualquier otro sistema. Igualmente el calderín deber! disponer de v!lvula de seguridad 3al ser un tanque a presión5 así como de manómetros, v!lvula de purga, etc. $xisten equipos en el mercado, en los que no se utiliza calderín de presurización. presurización. $n este caso el aire a presión preciso se inyecta en el circuito de recirculación. La línea de la impulsión de la bomba de recirculación se monta en "orma de zigHzag, aument!ndose así la turbulencia y el tiempo de residencia de "orma que se meore la disolución del aire.
!.$. !. $.
+R8+ +R8 +8*IE *IE,+ ,+" " I") I")BG BGI I" " A )"D"9 )"D"9 8+I 8+I'" '"9 9 $l proceso de lodos o "angos activos "ue desarrollado en Inglaterra en /G/* /G/* por 2nder 2ndern n y LocOe LocOett tt y llamad llamado o así así porq porque ue suponí suponía a la produ producc cción ión de una una masa masa activ activa a de micro microor orga ganis nismos mos capa capaz z de E.A.P. Ingeniería Ambiental – VIII Ciclo
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estabilizar la materia org!nica biodegradable de un agua residual por vía aerobia. $n la actualidad se utilizan di"erentes versiones del proceso original, pero todas tienen el mismo "undamento. 7entro de los di"erentes procesos biológicos utilizados en el tratamiento de aguas residuales, el de lodos activos es el generalmente utilizado en todas las plantas depuradoras de aguas residuales
urbanas,
así
como
en
aquellas
industriales
con
contaminación por materia org!nica biodegradable.
!.$.1. "%E+I'"9 $l obetivo "undamental del proceso de "angos o lodos activos es la eliminación de la materia org!nica biodegradable presente en el agua residual. $l vertido de un agua residual con materia org!nica biodegradable, supone que la reacción bioquímica va a tener lugar en el cauce receptor, lo que va a suponer el consumo del oxígeno
disponible,
a"ectando
de "orma
importante al
ecosistema. 7e acuerdo con lo anteriormente indicado, las "unciones m!s importantes asignadas a este proceso, al igual que al resto de los procesos biológicos son>
$liminación
de la materia org!nica biodegradable.
$n determinados procesos especí"icos, la eliminación de compuestos de nitrógeno y "ós"oro vía bioquímica.
;umplir la normativa legal re"erente a la concentración de 7B% y compuestos de itrógeno y Aós"oro.
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$vitar la disminución de la cantidad de oxígeno en el cauce, por el gran impacto que se genera sobre la "auna y "lora en el mismo. $n aquellos procesos que eliminan compuestos de nitrógeno y "ós"oro, evitan la eutro"ización del cauce receptor.
!.$.2. F:,D8*E,+"9 DE) PR"E9" $n el proceso de "angos activos se lleva a cabo la eliminación de la materia org!nica biodegradable presente en el agua residual, de igual "orma que tiene lugar en la naturaleza, a través de una biomasa o conunto de microorganismos que la utilizan
como
sustrato
o
"uente
de
alimentación,
descomponiéndola vía aerobia. La reacción bioquímica que tiene lugar es la siguiente>
&% V &icroorganismos V %F HHHH
;%F V 1F% V........V uevos
&icroorganismos
2 di"erencia de lo que ocurre en la naturaleza, la población de biomasa que se utiliza en este proceso es elevada, lo que conlleva que en unos tiempos reducidos, tenga lugar la eliminación de cantidades importantes de 7B%.
Las unidades b!sicas de que se compone el proceso de lodos activos son>
=eactor o balsa biológica
7ecantador secundario.
=ecirculación del lodo activo
$l proceso de lodos activos que tiene lugar es el siguiente>
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$l agua residual que llega al sistema es introducida de "orma continua en el reactor donde se mantiene una concentración elevada de microorganismos en suspensión. $n esta etapa los microorganismos capturan la materia org!nica biodegradable presente, utiliz!ndola como sustrato o alimentación, provocando su eliminación a través de reacciones bioquímicas de oxidación y síntesis. $l oxígeno preciso para los microorganismos se introduce mediante el empleo de di"usores, aireadores mec!nicos u otros sistemas que aportan el aire para el proceso 3el F0E en peso del aire es oxígeno5, al mismo tiempo que provocan la agitación su"iciente para mantener la biomasa en suspensión y en mezcla íntima con el agua a tratar.
$l agua que llega al reactor provoca el desplazamiento de la mezcla aguaHbiomasa a un decantador instalado a continuación.
$n el decantador, los microorganismos se aglomeran sobre peque:as partículas en suspensión, generando unos "lóculos de varios milímetros "!cilmente decantables, que sedimentan en el "ondo del equipo. $ste "ango decantado est! compuesto "undamentalmente por microorganismos, que 4an escapado del reactor biológico. Para mantener la concentración en el reactor, estos lodos decantados son recirculados de nuevo al reactor y así mantener la población necesaria.
$n el proceso de síntesis que tiene lugar en el reactor, se est!n "ormando continuamente nuevos microorganismos, que es preciso purgar y extraer del sistema para trabaar con una población de microorganismos "ia.
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$l agua que sale por el vertedero del decantador, ya se encuentra tratada y es adecuada para su vertido, en el caso de que no disponga de alg?n otro tipo de contaminación. 7e acuerdo con lo indicado anteriormente, en el proceso de "angos activos es de gran importancia, no solo que los microorganismos asimilen en el menor tiempo posible la materia org!nica, sino que "ormen unos buenos "lóculos "!cilmente decantables. $l nivel de población o concentración de microorganismos que se debe mantener en el reactor va a depender, entre otros "actores de los siguientes>
;oncentración de materia org!nica biodegradable en la
alimentación.
;uando en un proceso de "angos activos, desaparece la materia carbonosa, y se dan las condiciones adecuadas, como temperatura, tiempo de retención, etc., tiene lugar la oxidación por vía bioquímica del nitrógeno amoniacal, trans"orm!ndolo en un primer paso en nitrito y posteriormente a nitratos. $l proceso que tiene lugar en el caso de la $72=I Petroquímica del presente proyecto es el siguiente>
8ER8IB, PR")",G8D8 "ID8IB, +"+8) $n este proceso la aeración se prolonga en el reactor biológico durante al menos F* 4oras 3en aguas residuales urbanas5, trabaando en "ase de respiración endógena y con cargas m!sicas muy baas, obteniéndose en consecuencia rendimientos elevados, produciendo una menor cantidad de "angos muy mineralizados, lo que simpli"ica de "orma importante la línea de tratamiento de lodos.
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La concentración de biomasa en el reactor biológico suele ser elevada. 2l trabaar con cargas m!sicas muy baas en este proceso se va a producir una nitri"icación muy importante del nitrógeno amoniacal presente en el agua residual. ;omo contrapartida, el consumo energético es elevado, al precisar de F a 0 Ng %FNg 7B% eliminada, por lo que este sistema sólo se utiliza en plantas de bao caudal o con requerimientos de elevado rendimiento o necesidad de nitri"icación. 7ebido a que una parte importante de la biomasa entra en respiración endógena se obtienen menores vol?menes de "angos a purgar, y como estos se encuentran muy mineralizados, el tratamiento de lodos se reduce a un mínimo. $ste sistema de tratamiento se conoce también con el nombre de oxidación total.
,itriicación @ Desnitriicación $n el proceso biológico de la $72=I Petroquímica se va a dar el proceso de itri"icación7esnitri"icación que se describe a continuación> La presencia en los vertidos de compuestos de nitrógeno unto con los de "ós"oro, va a originar eutro"ización de los cauces receptores, sobre todo si se realiza en aguas con poca renovación como lagos, pantanos, estuarios, etc. ;omo consecuencia de este problema, las di"erentes legislaciones 4an ido incorporando a su normativa la limitación de estos compuestos en el vertido sobre todo cuando vierten a cauces receptores sensibles de su"rir eutro"ización.
se
limitan
estos
compuestos
cuando
las
características del receptor así lo aconseen. $sto queda re"leado en la 7irectiva F/G/;$$ ya transpuesta a la legislación espa:ola. $n aguas industriales, los límites de vertido de sales de nitrógeno ser!n establecidos por la ;on"ederación correspondiente. Una "orma de eliminar los compuestos de nitrógeno en las depuradoras es mediante el proceso biológico de nitri"icación H desnitri"icación.
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DE8,+8IB, 9E:,D8RI8
1 6
Fundamentos de la decantación secundaria ;omo se 4a comentado anteriormente, en el reactor biológico tiene lugar la eliminación de materia org!nica biodegradable, mediante un proceso de oxidación y un proceso de síntesis, dando lugar este ?ltimo a un incremento de la biomasa presente en el reactor. Una característica "undamental de esta biomasa, es que si se introduce en un
decantador,
se
produce
una
"loculación
o
aglomeración
de
microorganismos sobre partículas sólidas, de un tama:o identi"icable visualmente, y con una densidad que permite su sedimentación. $sta característica de la biomasa es "undamental, ya que el "ango depositado en el "ondo de los decantadores, es extraído y enviado de nuevo al reactor, con el "in de mantener la concentración apropiada o bien es purgado el "ango en exceso. Los equipos de decantación secundaria, se basan en los mismos principios que los decantadores primarios, variando los par!metros de proceso al tratarse de "angos de di"erente naturaleza y características a los sólidos eliminados en los tratamientos primarios. 2l ser la mayor parte de su composición materia org!nica, su densidad va a ser menor y en consecuencia su velocidad de decantación. Por otra parte, el sistema de decantación secundaria, es generalmente el ?ltimo proceso antes del vertido del agua al cauce receptor, lo que lleva consigo que un mal "uncionamiento de esta unidad, deteriore la calidad del e"luente "inal. 'i se produce "uga de sólidos, no sólo se incrementar! este par!metro, sino también la demanda biológica y la demanda química de oxígeno, al tratarse de materiales de naturaleza org!nica.
!.&.
+ratamiento de angos 2 lo largo de algunos de los procesos descritos con anterioridad, se van a producir unos lodos o "angos con unas concentraciones de sólidos en suspensión muy diluidas, que 4ay que concentrar y tratar antes de su evacuación de la planta de tratamiento de aguas
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residuales, dando lugar a una línea de tratamiento especí"ica, que por su compleidad y coste tanto de primera instalación como explotación y mantenimiento van a tener una gran importancia en la depuradora. 2 continuación se detallan los procesos generadores de "angos en esta depuradora de aguas industriales>
!.&.1. Fangos procedentes del 8PI $n estos equipos adem!s de separar grasas y aceites por super"icie, se genera una decantación de lodos por el "ondo que 4ay que purgar y tratar adecuadamente. Una característica de estos "angos es que en su composición se pueden encontrar arenas, sólidos inorg!nicos y org!nicos, así como 4idrocarburos impregnando a los mencionados sólidos.
!.&.2. Fangos del Flotador $stos "angos son separados por super"icie en "orma de espumas y generalmente vienen acompa:ados de cantidades variables de grasas y aceites, así como de los reactivos o sus derivados utilizados en la coagulación y "loculación previas generalmente utilizadas. La concentración de estos "angos est! comprendida entre un 0 y 0,+E.
!.&.!. Fangos de los procesos biológicos $n este tipo de procesos se generan unos "angos compuestos en su mayor parte por la biomasa "ormada en los mismos.
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7ependiendo del tipo de proceso utilizado, así ser! la cantidad de "angos "ormados que es preciso eliminar del sistema. La concentración de estos "angos es muy baa, pues varía desde un ),DE en un proceso de lodos activos convencional 4asta un ),+H),(E para oxidación total, que es el caso de este proyecto. Una característica "undamental de estos "angos es que se trata
en
su
mayoría
de
materia
org!nica
"!cilmente
biodegradable, y en consecuencia presenta unos valores de 7B% muy elevados.
!.&.$. "%E+I'" DE) +R8+8*IE,+" DE F8,G"9 $l obetivo "undamental de los procesos de tratamiento de "angos, es la obtención de un sólido "inal estable, con un grado de des4idratación adecuado,
para que
sea
"!cilmente
evacuable de la planta depuradora mediante camión u otro medio de transporte a destino "inal, a partir de los lodos generados en diversos procesos de la instalación de depuración. B!sicamente, los obetivos que tienen asignados los di"erentes procesos de tratamiento de "angos, son los siguientes> W ;oncentrar los "angos diluidos obtenidos en di"erentes procesos de la planta depuradora, de tal "orma que los tratamientos posteriores de "angos, resulten de menor tama:o, al disponer de menor volumen. W 7estruir o estabilizar la materia org!nica biodegradable presente en los "angos espesados, con el "in de conseguir su estabilidad. $n este proyecto, al utilizar un sistema biológico de oxidación total, los "angos estar!n muy mineralizados y no es preciso su estabilización.
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W 7es4idratar los "angos de tal "orma que se obtenga un sólido, "!cilmente transportable en la caa de un camión a destino "inal.
!.&.&. PR"E9"9 :+I)IC8D"9 E, +R8+8*IE,+" DE F8,G"9 Para llevar a
cabo los
di"erentes
obetivos
indicados
anteriormente, los procesos utilizados 4abitualmente, son los siguientes> 3.'.'.1Es%esado Los lodos o "angos purgados en los di"erentes procesos de la planta depuradora, presentan unas concentraciones muy baas en sólidos en suspensión, siendo preciso aumentar dic4a concentración con el "in de que los equipos de los sucesivos tratamientos de "angos resulten de un menor tama:o. Los procesos utilizados en el espesamiento de "angos son normalmente dos> •
$spesado por gravedad. Los equipos son muy parecidos a los decantadores, variando los par!metros de dise:o.
•
$spesado por "lotación. 'e utilizan unos equipos similares a los sistemas de "lotación utilizados en la eliminación de sólidos en suspensión.
•
%tros. $n el caso de este proyecto los "angos procedentes del "lotador ya se encuentran espesados, por lo que sólo se espesar!n los procedentes del biológico.
3.'.'.2.Estabili&ación del fano
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$n la composición del "ango, una parte importante del mismo puede ser materia org!nica biodegradable, como ocurre con todos los procedentes de los procesos biológicos o bien cuando los sólidos decantados son materia org!nica y en consecuencia no son estables, siendo imprescindible su estabilización antes de su evacuación de la planta depuradora. 'e entiende por estabilización la destrucción de la materia org!nica biodegradable presente en los "angos. 7entro de los sistemas de estabilización utilizados, se encuentran los siguientes> $stabilización química. $n este caso la estabilización del "ango se consigue mediante la
dosi"icación
de
determinados
reactivos
químicos,
"undamentalmente cal. $n este caso no tiene lugar una eliminación de la materia org!nica, sino el crear unas condiciones en el "ango que no permitan el desarrollo de microorganismos capaces de descomponer la materia org!nica. $stabilización biológica. $l mecanismo de destrucción de la materia org!nica en este caso es mediante microorganismos, al igual que en los procesos biológicos utilizados en el tratamiento del agua residual. Los dos sistemas utilizados son por vía aerobia o bien por vía anaerobia.
$n el caso de estabilización biológica de los "angos, se suele denominar digestión. ;omo ya se 4a indicado anteriormente, en esta planta no se estabilizan los "angos, ya que los procedentes del sistema biológico se encuentran muy mineralizados. 3.'.'.3.
Des(idratación
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$l "ango espesado y estabilizado tiene una concentración todavía muy baa, encontr!ndose en "orma liquida y con un volumen importante. ;on el "in de poderlo evacuar de la depuradora y enviarlo a destino "inal, el ?ltimo tratamiento a que se la somete es a un proceso de des4idratación. 7entro de los procesos de des4idratación utilizados se encuentran>
;entri"ugación.
Ailtración.
;omo sistemas de "iltración en general se emplean eras de secado, "iltros a presión y de bandas. $n el caso del re"ino de petróleo, al estar los "agos de los 2PI y "lotador con concentraciones importantes de grasas y aceites, los sistemas de "iltración sobre tele no tienen aplicación. ;on los procesos de des4idratación, se obtiene un sólido, con unos grados de sequedad variables entre el F) y el +)E, dependiendo del tipo de proceso utilizado y del tipo de "angos tratados. $sto 4ace que sean "!cilmente evacuables de la planta depuradora a destino "inal, puesto que se trata de un producto en estado sólido.
3.'.'.).
E9PE98*IE,+" ;omo ya se 4a indicado anteriormente, los sistemas de espesamiento utilizados son por gravedad o por "lotación, dependiendo la utilización de uno u otro seg?n el tipo de "angos de que se trate. 2mbos procesos son próximos a la decantación y "lotación usadas para la eliminación de sólidos
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en suspensión, pero con unos par!metros de dise:o di"erentes. $n las plantas depuradoras industriales el proceso de espesado de "angos a utilizar depender! de la composición y características de los lodos generados. 2l tratarse de cantidades generalmente no demasiado importantes, la "orma de espesado 4abitual es por gravedad. $n el caso de que se traten conuntamente "angos de di"erente naturaleza, es conveniente su 4omogeneización previa, con el "in de que la alimentación al espesador sea lo m!s constante posible. Es%esado %or ra*edad $l espesamiento por gravedad se lleva a cabo en unos tanques
similares
a
los
utilizados
para
decantación,
obteniéndose por el "ondo un "ango espesado y por super"icie un líquido clari"icado que se envía a cabeza de tratamiento. $ste proceso al igual que la decantación, se basa en la di"erencia de densidad entre el agua y sólidos en suspensión a espesar, siendo el proceso m!s utilizado en espesamiento. Los 4ay muy parecidos a los decantadores, disponiendo de un sistema de piquetas instaladas sobre las rasquetas barredoras de "ondo que se desplazan suavemente, generando caminos de salida para el agua que se quede ocluida entre el "ango espesado.
3.'.2. Es%esado %or flotación $n aquellos casos en que la densidad de los sólidos presentes en los "angos a espesar sea baa, como es el caso de los "angos biológicos, se puede utilizar como sistema de
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espesamiento el de "lotación en la modalidad de aire disuelto en la recirculación. 3.'.+. DE90IDR8+8IB, Los "angos una vez espesados y estabilizados deben ser des4idratados
4asta
una
concentración
que
permita
su
evacuación en "ase sólida de la depuradora mediante camión u otro método de transporte. Las concentraciones en materia seca de las tortas deben ser superiores a un F)E para una buena evacuación. $n el caso de lodos procedentes de aguas industriales que tengan en su composición componentes que determinen su clasi"icación como residuos peligrosos, es importante conseguir la mayor des4idratación posible, con el "in de reducir a un mínimo los costes del vertedero de seguridad, así como cumplir la normativa de dic4os vertederos en cuanto a 4umedad mínima admisible en sus instalaciones. $ el caso de $'<$ proyecto, a pesar de que los "angos procedentes de los tratamientos "ísicos se van a clasi"icar como peligrosos, al tener en su composición cantidades importantes de grasas y aceites los sistemas de "iltración no son posibles por la colmatación de las telas. $s pr!ctica 4abitual que los sistemas de des4idratación en las plantas depuradoras no trabaen de "orma continua, llevando a cabo los procesos entre D y /( 4oras diarias y durante + o ( días a la semana, siendo en consecuencia preciso prever alg?n sistema para la acumulación de "angos.
Los
"angos
a
des4idratar
tienen
en
su
composición
4abitualmente un n?mero elevado de partículas coloidales, así como un n?mero importante de "inos, lo que da lugar a una
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mala calidad de las aguas de rec4azo y a un bao porcentae de des4idratación. ;on el "in de meorar el proceso de des4idratación, es "undamental
un
acondicionamiento
químico
previo
que
neutralice los coloides presentes así como llevar a cabo una "loculación de los "inos. $l consumo de reactivos y el tipo de los mismos va a venir condicionado por el tipo de "ango a des4idratar, así como el proceso a utilizar. 7e "orma general, se emplea cal en la des4idratación por "iltros a presión, polielectrolitos en "iltros banda y centrí"ugas y sales met!licas con cal en "iltración a vacío. 3.'.7. #entrifuación 7entro de los di"erentes sistemas de des4idratación, y como ya se 4a comentado anteriormente, el utilizado en este proyecto es la centri"ugación de los lodos de tratamientos "ísicos. Por este motivo, y con el "in de utilizar el mismo tipo de m!quinas, éste ser! también el sistema a emplear en los "angos biológicos. La des4idratación por centri"ugación consiste en la separación de las partículas sólidas de mayor densidad que el agua presentes en el "ango, debido a "uerzas de tipo centrí"ugo, y utilizando una "uerza entre +)) y 0.))) veces la gravedad. 7entro de los tipos de centrí"ugas existentes en el mercado, discos, cesta, camisa maciza, etc. es este ultimo tipo el empleado en des4idratación de "angos en depuración de aguas. 2 este tipo de centri"ugas se las conoce también como centrí"ugas decantadoras o JdecanterK. La velocidad de giro depende del tama:o del rotor del equipo, no sobrepasando las *.))) r.p.m. $n esta planta depuradora la centrí"uga a instalar ser! de baas revoluciones, puesto que
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existen peque:as cantidades de arenas en el "ango que pueden provocar desgastes importantes de la unidad. Por ello tendr!n que ser de aceros duros. Las centrí"ugas son m!quinas que separan las partículas de acuerdo con su densidad y tama:o, de tal "orma que las partículas m!s peque:as se perderían con el e"luente, sin embargo debido a la utilización de polielectrolitos sintéticos, se consigue su "loculación y en consecuencia una mayor retención de partículas así como mayor sequedad en la torta. B!sicamente una centri"uga decantadora consta de un tambor o cuba en posición 4orizontal que gira sobre dos coinetes suetos al bastidor. 'u "orma es cilíndrica "inalizando en "orma troncocónica. &ontado en el mismo ee se encuentra un sin"ín, que gira a menor velocidad para arrastre del "ango, denominada velocidad di"erencial. La velocidad di"erencial, en "unción de las m!quinas puede ser variada mec!nicamente o electrónicamente. 2 medida que aumenta la velocidad di"erencial la clari"icación del e"luente meora, disminuyendo la sequedad de la torta. $l "ango se introduce de "orma continua por uno de los extremos y por la acción de la "uerza centrí"uga los sólidos se concentran en la peri"eria, siendo arrastrados por el tornillo sin"ín 4acia el extremo troncocónico, donde son descargados al exterior. $xisten en el mercado y para tratamiento de "angos aceitosos 3procedentes de separadores 2PI, Alotadores, etc.5 centrí"ugas de tres "ases, de tal "orma que se obtiene la torta, la "ase acuosa y los aceites por separado. Para que la separación de los aceites sea buena se requiere una di"erencia de densidad adecuada.
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$sto puede conseguirse trabaando a alta temperaturas 3G)H G+;5. Las bombas de alimentación al sistema de des4idratación, deben ser de caudal variable, con el "in de poder austarlo a las necesidades operativas de la centrí"uga. $ste sistema de des4idratación trabaa en continuo, es "!cil de operar y las necesidades de mano de obra son mínimas una vez austado el proceso 3velocidad di"erencial, caudal de alimentación, dosi"icación de polielectrolito, etc.5. 'u coste de primera instalación es próximo a los "iltros de bandas e in"erior a la "iltración a presión. 'i no 4ay un buen desarenado y en este 4ay pérdidas de arena, las centrí"ugas van a su"rir unos desgastes muy importantes y en consecuencia una reducción de su vida ?til.
3.+.
DE9+I," FI,8) DE )"9 )"D"9 DE90IDR8+8D"9 Los
"angos des4idratados
en las
plantas
depuradoras
constituyen un residuo que 4ay que evacuar de la depuradora y darle un destino "inal. $n las
plantas
depuradoras
industriales cuyos "angos
des4idratados contengan elementos que les puedan clasi"icar como residuo peligroso, su destino "inal ser! su retirada de la planta a través de gestor autorizado para su envío a vertedero de seguridad.
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Deinición de +rminos ásicos 9tripping.@ $l RstrippingR o desorción es un método de tratamiento de aguas empleable en el caso de que los compuestos a eliminar del agua tengan tendencia a pasar a un gas. $n el caso, y sólo en el caso, que se dé esta condición la técnica del stripping es viable. $l gas puede ser cualquiera, siendo en tratamiento de aguas los m!s comunes vapor o aire.
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8PI3 9eparador del aceite@agua del 8PI es un dispositivo dise:ado para separar importes totales de aceite y suspendió los sólidos del aguas residuales e"luentes de re"inerías de petróleo, plantas petroquímicas, plantas químicas, impianto del gas natural y otras "uentes industriales. $l nombre se deriva del 4ec4o de que tales separadores est!n dise:ados seg?n los est!ndares publicados por Instituto americano del petróleo32PI5.
).
onclusiones / Recomendaciones •
La Industria Petroquímica es una de las industrias m!s contaminantes, razón por la cual las aguas residuales de esta industria debe de ser tratado antes de su vertimiento a los cuerpos receptores para que no causen una serie de impactos al medio ambiente.
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•
Para poder contrarrestar el impacto que produce la industria petroquímica al medio ambiente, esta debe de contar con una
$stación
7epuradora
de
2guas
=esiduales
Industriales 3$72=I5 en la cual se trate las aguas residuales antes de ser vertidas a los cuerpos receptores. •
La industria Petroquímica es una de las m!s contaminantes, la instalación de varias plantas Petroquímicas en la zona sur de país implica que las aguas residuales provenientes de estas industrias, sean tratada antes de ser vertidas para que no causen impactos negativos al medio ambiente.
•
Las empresas que desean instalar Industrias Petroquímicas en el País, deberían de realizar un estudio muy detallado de los impactos ambientales que se produciría con la puesta en "uncionamiento de estas industrias.
I)I"GR8FI8
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4ttp>quimica"acilrumi.blogspot.esimgpetroquimica.pd" 4ttp>XXX.u4u.esquimiorgpetroquimicaYXebquestaadP$<=%9U E;0ED7&I;2EF)QEF)'%;I$727.pd" 4ttp>XXX.energia.mxresD(PetroquimicaY"inal.pd" 4ttp>es.XiOipedia.orgXiOiPetroquE;0E27mica 4ttp>4tml.rincondelvago.competroquimica.4tml 4ttp>XXX.eoi.essaviapubmanitemeoi>(0*>Fcomponenteoi>(0*+$%I YProyecto&PI-&2Yactualidaddelperu.blogspot.comF)))DindustriaHpetroqumicaHenH camino.4tml
I,DIE I.
Planteamiento del Problema I.1. Descripción de la Realidad Problemática I.2. Formulación del Problema General I.!. "b#etivos I.$. %ustiicación I.&. 'iabilidad I.(. )imitaciones
II.
*arco +eórico E.A.P. Ingeniería Ambiental – VIII Ciclo
Pág. 2 Pág. 2 Pág. ! Pág. ! Pág. $ Pág. & Pág. &
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III.
II.1. ,acimiento de la Industria Petro-uímica II.2. recimiento de la Industria Petro-uímica II.!. Derivados del Gas ,atural II.$. Procesos ;uímicos II.&. Peril de la Industria Petro-uímica II.(. Economía a Escala / Dinamismo II.H. Gran 'elocidad de Epansión II.. )os Productos Petro-uímicos ásicos II.5. Petro-uímica *oderna II.16. Petro-uímica en Per7 +ratamiento de las 8guas Residuales en la IP III.1. Retratamiento III.2. +ratamiento Primario III.!. Flotación III.$. +ratamiento iológico III.&. +ratamiento de Fangos III.(. Destino Final de los )odos Desidratados
Pág. ( Pág. 5 Pág. 16 pág. 1! Pág. 1 Pág. 22 Pág. 2! Pág. 2$ Pág. 2& Pág. !6 Pág. !! Pág. !H Pág. $2 Pág. $5 Pág. &! Pág. &5 Pág. (
+rminos ásicos
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onclusiones / Recomendaciones
Pág. H1
ibliograía
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Industria Petroquímica
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