Los desafíos
Las balsas de tratamiento de aguas residuales representan un gran desafío a nivel ambiental, ya que emiten Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) y generan olores, debido a la degradación de la materia orgánica, que afectan tanto a las personas que trabajan en la planta, como a las comunidades cercanas y al medioambiente.
Siempre que las balsas de aguas residuales están abiertas a la atmósfera, se producen emisiones olorosas de estos compuestos VOC. La aireación de los tanques de tratamiento biológico de aguas residuales, las operaciones de agitación, los tanques intermedios abiertos, los tanques de sedimentación, los equipos de floculación, los separadores API y las instalaciones de extracción de aguas residuales son actividades que requieren atención especial. En todos estos casos, la emisión de contaminantes puede desplazarse del agua a la atmósfera. Y para remediar esta problemática, se vuelve vital un equipo de tratamiento de gases.
Sectores afectados
Las refinerías y plantas petroquímicas necesitan tratar las aguas residuales que utilizan para sus actividades diarias de producción. Otros sectores principales afectados por las emisiones de aguas residuales industriales son actualmente las plantas químicas, las plantas de producción farmacéutica, etc.
Con el aumento de la actividad industrial, se necesitan mayores niveles de tratamiento antes de descargar las aguas residuales industriales.
Efectos de las aguas residuales industriales
Algunos de los efectos potenciales de las aguas residuales industriales en la atmósfera son los siguientes:
- Emisiones de COVs (incluidos los compuestos halogenados), que se evaporan del agua
- Evaporación/formación de olores (por ejemplo: H2S, NH3)
- Formación de aerosoles
- Deriva de microorganismos potencialmente peligrosos de la planta de tratamiento
- Si se genera biogás y no se utiliza como combustible para el suministro de energía, normalmente se quema en antorcha, provocando emisiones a la atmósfera
Los compuestos contaminantes
Las balsas de tratamiento de aguas residuales son el origen de emisiones contaminantes de gases de efecto invernadero, como por ejemplo benceno, tolueno, compuestos alifáticos, metano (CH4) y otras sustancias orgánicas volátiles que aumentan enormemente la reducción de la capa de ozono en comparación con el dióxido de carbono (CO2). Además de estos, los compuestos volátiles inorgánicos también están presentes en las aguas residuales. Los componentes más comunes emitidos en aguas superficiales son benceno, tolueno, xileno, metano, benzoapireno, pireno, hidrocarburos alifáticos, hidrocarburos pesados, etc.
La mayoría de las emisiones de compuestos orgánicos volátiles distintos del metano (COVDM) que se producen en el sector químico o petroquímico son emisiones difusas o fugitivas o se producen durante el almacenamiento, y este tipo de fuentes son muy difíciles de cuantificar y medir.
Es importante tratar las aguas residuales industriales de manera adecuada y eficaz, pero también se vuelve crucial el tratamiento de las emisiones volátiles de las aguas superficiales, para que los contaminantes potencialmente nocivos en todas sus fases (líquido y gas) no se liberen al medio ambiente.
La tecnología más adecuada
Las emisiones generadas en las balsas de tratamiento de aguas residuales industriales de la petroquímica y refinería deben ser eliminadas con tecnología específica, cuyo objetivo sea transformar los compuestos gaseosos contaminantes en H2O y cantidades aceptables de CO2, lo que redundará en una gran reducción del impacto ambiental incluso en la población circundante. Dicha tecnología son los Oxidadores Térmicos Regenerativos, también conocidos como sistemas RTO, por sus siglas en inglés.
Oxidación Térmica Regenerativa (RTO)
¿Qué es un RTO?
Un RTO es un equipo dedicado a la eliminación de compuestos orgánicos volátiles. Está formado básicamente por 3 torres de lecho cerámico donde se recupera la energía y una cámara de combustión en la que se mantiene la temperatura para la oxidación. Estos compuestos orgánicos están compuestos principalmente por carbono e hidrógeno, por lo que al reaccionar con oxígeno, forman dióxido de carbono y agua. En la cámara de combustión se dispone de un quemador que habitualmente usa gas natural para elevar la temperatura en la cámara, aunque se pueden utilizar otros gases combustibles (fuel oil, diésel oil, etc.).
Cómo funciona un RTO
El funcionamiento de una instalación de Oxidación Térmica Regenerativa consiste en que el aire contaminado de proceso se succiona mediante el ventilador principal situado habitualmente aguas arriba del oxidador (aunque para procesos donde existen altas concentraciones de partículas en suspensión, el ventilador suele ir aguas abajo del oxidador).
Posteriormente, el ventilador impulsa el aire de proceso a través de la primera torre cerámica. En la primera torre, el aire de proceso se va calentando con la cerámica. Cuando el aire ha pasado a través del lecho cerámico llega a la cámara de combustión donde se realiza la oxidación. Para gases sin compuestos halogenados la temperatura suele estar alrededor de los 800 ºC – 900 ºC; en los gases donde existen halogenados, la temperatura deberá ser de 1100 ºC para asegurar una completa oxidación. Dependerá, en cualquier caso, de los compuestos a tratar.
Paralelamente, a la entrada de aire de proceso por la primera cámara, el aire ya oxidado pasa a través de la segunda torre cerámica para intercambiar el calor del aire a la torre. De este modo se enfría el gas y se calienta el lecho cerámico. Después de pasar por la segunda torre, el aire se envía a la chimenea con los contaminantes ya eliminados.
La tercera torre cerámica se usa para recircular la purga, ya que en la secuencia de válvulas se debe asegurar que se oxida todo el aire.
Esta secuencia se va repitiendo cada cierto tiempo, entre 45 s y 90 s, para asegurar que cada torre funciona del mismo modo.
Este sistema de 3 torres cerámicas es el más usado, aunque si bien es cierto que existen RTOs con 2 torres e incluso con 5 torres.
Las ventajas de instalar un RTO
La ventaja de instalar un RTO reside en que se puede conseguir un aprovechamiento de la energía muy elevado manteniendo la misma eficiencia de eliminación de COVs. Este aprovechamiento se debe a que las torres cerámicas almacenan gran cantidad de energía en cada secuencia, hecho que hace calentar el aire o gas de proceso. De este modo, existen eficiencias térmicas de alrededor de 90 a 95 %.
Esto implica que en condiciones normales de operación, no se consume gas combustible ya que el proceso es autotérmico. Un proceso autotérmico significa que, sin el aporte de energía exterior en forma de combustible en el quemador, la cámara de combustión mantiene la temperatura de operación. Esto es debido a que la energía que liberan los COVs al oxidarse es suficiente para mantener la cámara a alta temperatura.
Las ventajas específicas de un sistema RTO de Tecam
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Conclusión
Podemos decir que en la crítica situación medioambiental actual, es más importante que nunca tratar de forma adecuada y eficaz todo tipo de residuos, incluidas las aguas residuales industriales. Es vital evitar que se liberen a la atmósfera contaminantes potencialmente dañinos que causen daños a las personas y al medio ambiente. En ese sentido, la Oxidación Térmica Regenerativa (RTO) se erige como la solución técnica más adecuada y eficiente para eliminar las emisiones de COV de las aguas residuales industriales, para un entorno limpio y seguro.
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