TECNOLOGÍAS PARA EL TRATAMIENTODE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

Y DESECHOS PELIGROSOS

Gabriela Moeller Chávez

INSTITUTO MEXICANODE TECNOLOGIA DEL AGUA

Tasa anual de crecimiento = 1.7 %Tasa anual de crecimiento = 1.7 %

250,000 nuevos habitantes por día250,000 nuevos habitantes por día

Países en DESARROLLOPaíses en DESARROLLO

Materia orgánicaPatógenos

Metales

Compuestos tóxicosNutrientes (N y P)

Contaminantes prioritarios

Industria Ciudad

Recursos NaturalesRecursos Naturales

Producción deProducción deenergíaenergía

Elaboración deElaboración deproductosproductos

Bienes deBienes deconsumoconsumo

DesechosDesechosRecicladoReciclado

Descargas alDescargas alaguaagua

Descargas alDescargas alaireaire

Depósitos enDepósitos ensuelosuelo

ContaminaciónContaminación

Desechos y contaminaciónDesechos y contaminación(sistema de producción-consumo)(sistema de producción-consumo)

Medio ambiente Población

Industria

Tratamiento

PRINCIPALES CONTAMINANTES EN AGUASRESIDUALES INDUSTRIALES

• SÓLIDOS SUSPENDIDOS

• SALINIDAD

• VARIACIONES DE pH Y TEMPERATURA

• GRASAS Y ACEITES

• MATERIA ORGÁNICA

• CONTAMINANTES ESPECÍFICOS (alta toxicidad):

Ejemplo:

METALES PESADOS

SOLVENTES

HIDROCARBUROS

CIANUROS

COLORANTES

SULFUROS

HexanoToluenoFenol, etc.

Modificación de las características físicas,químicas o biológicas de cualquierresiduo, de modo tal que se eliminen suspropiedades nocivas, se reduzca suvolumen o simplemente se lo hagasusceptible de recuperación

Tratamiento

Aplicación de los principales procesos deAplicación de los principales procesos detratamientotratamiento

Tamaño de partícula µm

10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 1 10 2 10 3 10 4 10 510

Precipitación

Transferencia degases

Intercambio ionico

Ósmosis inversa

Electrodiálisis

Adsorción

Coagulación química

Oxidación biológica

Suspensionescoloidales

Sólidos en suspensión y flotantes

Filtración / microfiltrado

Sedimentación / flotación

Cribado

Solución verdadera

Tratamiento primarioTratamiento primario( físico )( físico )

Tratamiento secundarioTratamiento secundario(biológico)

Tratamiento TerciarioTratamiento Terciario(Químico y/o físico)

TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE EFLUENTESINDUSTRIALES Y DESECHOS PELIGROSOS

Tratamiento(efluentes líquidos y desechos sólidos)

Reducción de la toxicidad y de los componentes peligrososen el desecho para minimizar los impactos potenciales en la

salud humana y el ambiente

•Tratamiento físico•Tratamiento biológico•Tratamiento químico

•Inmovilización•Solidificación y encapsulación

•Incineración y pirólisis

•Destrucción

Reúso, reciclamiento odescarga y/o disposición

(Relleno sanitario o confinamiento)

Tratamientodesechos peligrosos

•Encapsulación•Incineración y pirólisis•Bio-remediación*•Hidrólisis o neutralización•Microondas•Oxidación convencional•Oxidación supercrítica*•Oxidación con aire húmedo•Plasma*

BIO-REMEDIACIÓNUtilizacitilizacióónn dirigida de bacterias dirigida de bacterias para la

descontaminación de ambientes naturales

Estrategias para ayudar a unecosistema a remediarse:

?Adición de nutrientes paraestimular las poblacionesnaturales y aumentar suactividad

?Introducir microorganismosexógenos dentro delecosistema

IMTA PEMEX 2002

ETAPA 1DEFINICION DE SITIOS CON PROBLEMAS DE CONTAMINACION?Suelo-agua-sedimentos

?Permeabilidad-tipos de contaminantes

?Biodisponibilidad-asociación con nutrientes

ETAPA 2

ESTUDIOS BASICOS DE BIODEGRADACION?Suelo, sedimentos , agua

?”Screening”, selección, caracterización y preservación de cepas

?Busqueda de “microorganismos y/o consorcios bacterianos aclimatados”

?Balance de nutrientes

ETAPA 3

BIO-REMEDIACION

?Pruebas a nivel laboratorio, piloto y a escala real para bio-remediar lossitios seleccionados

OXIDACIÓN SUPERCRÍTICA DEL AGUA

También conocido como oxidación hidrotérmica (HTO), esuna tecnología aplicable para diferentes efluentes

industriales o lodos por medio de la cual los compuestosorgánicos tóxicos y peligrosos se descomponen en

CO2 y H2O (250-300 bar, 500-600oC).Modell et al., 1975

Propiedades del agua supercríticaConforme la densidad y constante dieléctrica disminuye, la

solubilidad de los compuestos orgánicos aumenta y lasolubilidad de las sales disminuye.

Bajo condiciones supercríticas el agua se comporta como unsolvente orgánico y es termodinámicamente estable.

Ventajas: • Completa destrucción de compuestos orgánicos tóxicos• Alto rendimiento (la oxidación ocurre en segundos, reacción en fase homogénea)

• Se produce CO2 y H2O• No hay producción de óxidos de nitrógeno• Los hetero-átomos son mineralizados• Favorecen la transferencia de masa

Esquema

Reactor de SCO: Thomas G. Reactor de SCO: Thomas G. McMc. . GinnesGinnesU.SU.S. Pat. . Pat. NrNr. 5,384,051, 1995. 5,384,051, 1995

Usuarios :Usuarios :U. de Texas,U. de Texas,AustinAustin, Eco, Eco

WasteWasteTechnolgyTechnolgy: 1.1: 1.1

kLkL hora hora((TexacoTexaco))

Houston Houston ModarModarIncInc..

Costo: 120 - 140 Costo: 120 - 140 dllsdlls/ ton seca/ ton seca

Plasma: es un gas que puede conducir la electricidad, laconductividad eléctrica se suministra a través de la ionización del

gas .Se genera al pasar aire u otros gases a través de un arco eléctrico

(iones y electrones)

PLASMAEl plasma se considera “el cuarto estado de la materia”

La materia sujeta a cambios de presión y/o temperatura puedetransformarse de sólidos (hielo) a líquido (agua) y finalmente a gas(vapor de agua). Al aplicar muy altas temperaturas y presiones ese

vapor de agua puede ionizarse o transformarse en un estadodenominado plasma.

(T>20,000 oC).

PCSSISTEMA DE CONVERSIÓN A PLASMA (PCS)

(Startech Env.) Amandla Int.

Tecnología que puede convertir materiales de desecho en un gas rico en energía (plasma), cuyoprincipio es la generación de un campo altamente energético que se utiliza para romper las moléculas

que entran en el campo en sus componentes elementales.Por medio de un reformado controlado, se forma un gas rico en energía.

Los sólidos remanentes se ligan formando un residuo no lixiviable que puede ser dispuestos en unrelleno sanitario.

(Reducción de volumen de 300 : 1) El fundamento del PCS es la generación de un arco continuo (descarga de electricidad) usando una

antorcha de plasma (T>20,000 oC).La temperatura se controla en un espacio confinado, disociando los contaminantes en su átomos,

iones y electrones.

Alimentación Moléculas recalcitrantes

Disociación Productos finales elementales

PCS

Reactor

Bristol, Bristol, ConnecticutConnecticut::Instalación demostrativa 5tpdInstalación demostrativa 5tpd

E.UE.U. Filipinas, Japón, . Filipinas, Japón, SudafricaSudafrica, Europa,, Europa,AustraliaAustralia

Proyectos para PEMEXProyectos para PEMEX(2001 y 2002)(2001 y 2002)

REFINACIREFINACIÓÓNN(Gerencia de Investigaci(Gerencia de Investigacióónn y Desarrollo tecnol y Desarrollo tecnolóógico)gico)

PETROQUPETROQUÍÍMICAMICA(Pajaritos, S.A. de (Pajaritos, S.A. de C.VC.V..

INSTITUTO MEXICANODE TECNOLOGIA DEL AGUA

Para PEMEX REFINACIPara PEMEX REFINACIÓÓN:N:

?Tratamiento primario de las aguas residuales dela Refinería Francisco I. Madero

Para PEMEX PETROQUPara PEMEX PETROQUÍÍMICA:MICA:? Dispersión de componentes organoclorados del agua

residual de Petroquímica Pajaritos S.A. de C.V. en lazona de la descarga al río Coatzacoalcos.

? Estudio de pre-tratabilidad de las aguas residuales dePetroquímica Pajaritos S.A. de C.V. en los complejospetroquímicos de Cangrejera y Morelos.

?Manifestación del impacto ambiental de la planta detratamiento de la Petroquímica Pajaritos S. A.de C.V.

Pruebas a nivel laboratorio

Pruebas a nivel piloto

Construcción a escala real

•Pruebas de tratabilidad• Diseño•Arranque y operación del sistemade tratamiento aerobio

QUEST INTERNATIONAL, S. A. de C.V.

Tratamiento de lodos residuales industriales ypelambre con altos contenido de cloruros, cromo y

sulfuros por composteo

CURTIDOS TEMOLA, S. A. de C.V.

JERARQUÍA EN EL MANEJO DE DESECHOS

1. Producción más limpiaPrevención

minimización

2. ReciclamientoReúso

RecuperaciónComposteo

3. Tratamiento

FísicoQuímicoBiológicoTérmico

4. Disposición RellenoConfinamiento

Industria limpia.

•Reciclado de productos

• Cambio de materiales

•Cambios en el proceso

• Descarga cero.

•Herramientas de manejo•Acuerdos voluntarios•Producción más limpia

•Instrumentos económicos•Mejoramiento continuo•Asociaciones

Desarrollo sustentable