¿Sabes qué tipos de residuos pueden ser tratados con los diferentes métodos de tratamiento de aguas residuales petroquímicas?
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La última edición de este post fue realizada por 我夲善良 el 13-6-2016 a las 08:33.I. Origen y características de las aguas residuales petroquímicas
1. Características de las aguas residuales petroquímicas
2. Clasificación y origen de las aguas residuales petroquímicas
1. Aguas residuales grasosas: Este es el tipo de aguas residuales más abundante en la industria petrolera. Estas aguas contienen principalmente crudo, productos petrolíferos refinados, lubricantes, además de pequeñas cantidades de solventes orgánicos y catalizadores. El aceite en el agua se encuentra en los efluentes en forma de aceite flotante, aceite disperso, aceite emulsionado y aceite disuelto. Las aguas residuales grasosas provienen principalmente del agua de condensación en las instalaciones, del agua de condensación de petróleo y gas, del agua utilizada para el lavado por aspiración de los productos petrolíferos, y del agua utilizada para limpiar el equipo. 2. Aguas residuales con azufre: provienen principalmente de los dispositivos de procesamiento secundario en las refinerías, como los separadores de aceite y agua en la parte superior de las torres, los sistemas de lavado del gas rico en hidrógeno, los sistemas de lavado de los hidrocarburos líquidos, los sistemas de eliminación de agua de los tanques de almacenamiento de hidrocarburos líquidos, así como los sistemas de lavado de la gasolina. Su desplazamiento no es grande, pero la concentración de contaminantes es alta. Además de contener grandes cantidades de sulfuro de hidrógeno, amoníaco y nitrógeno, las aguas residuales también contienen fenoles, ** y contaminantes aceitosos. Además, tienen un olor muy desagradable y son corrosivas para los equipos. Cuando el valor de pH es bajo, los sulfuros se descomponen fácilmente, liberando gas de hidrógeno sulfuroso que contamina el medio ambiente. Estas aguas residuales no deben vertirse directamente en las plantas de tratamiento centralizado, sino que deben someterse a un pretratamiento por destilación. 3. Aguas residuales alcalinas: Se trata de las aguas resultantes del lavado con álcalis del diésel, el queroseno de aviación y la gasolina en instalaciones como las de destilación a presión y baja presión, así como las aguas resultantes del lavado con álcalis de los hidrocarburos líquidos. Las aguas residuales contienen causticidad en estado libre, petróleos, y pequeñas cantidades de fenoles y azufre, entre otros. 4. Aguas residuales salinas. Proviene principalmente de las aguas residuales de los tanques de desalación y deshidratación del petróleo crudo, así como de las aguas residuales generadas en la producción de naftenatos. Dichos efluentes tienen un alto contenido de sales, una gran cantidad de aceite y otras impurezas; además, están fuertemente emulsionados, lo que dificulta su tratamiento. Los efluentes que contienen fenoles provienen principalmente de instalaciones como las de destilación a presión y baja presión, craqueo catalítico, cokerización diferida, refinación eléctrica y procesos de combinación. De ellos, aparte de las aguas residuales que salen del separador de agua y aceite en la cima de la torre de destilación de los equipos de craqueo catalítico, las cuales contienen altos niveles de fenoles —y representan más de la mitad del total de fenoles presentes en las aguas residuales que se descargan de la refinería—, las aguas residuales provenientes de los demás equipos tienen concentraciones de fenoles más bajas, pero una mayor cantidad de agua. Si estos efluentes no se tratan, su peligrosidad es considerable; causan una amplia contaminación y tienen efectos graves en los seres humanos, los cultivos y los cuerpos de agua naturales. 6. Aguas residuales de producción: provienen principalmente del agua de circulación, las aguas residuales provenientes del sistema de enfriamiento, las aguas residuales de las calderas, el agua utilizada para el enfriamiento de los tanques de aceite, así como las aguas superficiales no contaminadas. Estos tipos de aguas residuales están poco contaminados; por lo general, su valor de COD es inferior a 60 mg/l, lo que cumple con los requisitos de las normas nacionales o locales de emisión. II. Proceso de tratamiento de las aguas residuales petroquímicas. Las aguas residuales provenientes de la refinería contienen aceites flotantes, aceites emulsionados y otras sustancias derivadas del petróleo, además de contaminantes orgánicos en altas concentraciones como el COD y los fenoles. Por lo tanto, es difícil tratarlas mediante métodos bioquímicos. Es necesario realizar un tratamiento de separación de aceites y flotación para eliminar la mayor parte del aceite flotante, los sólidos en suspensión y algunos contaminantes orgánicos. Luego, se debe llevar a cabo un tratamiento biológico para eliminar el nitrógeno amónico, el fósforo y sulfuro, así como el BOD y el COD, con el fin de que las aguas cumplan con los estándares de calidad antes de ser vertidas. III. Métodos de tratamiento de las aguas residuales petroquímicas. La tecnología de tratamiento de aguas residuales en las refinerías se divide, según el grado de tratamiento, en tratamiento primario, tratamiento secundario y tratamiento terciario. Los métodos utilizados en el tratamiento primario incluyen rejillas, sedimentación de sedimentos, ajuste del pH, desemulsificación, separación de aceites, flotación y granulación gruesa. Los métodos de tratamiento secundario son principalmente de tipo biológico, como el lodo activo, los tanques de aireación bioquímica, el método de membranas biológicas, los filtros biológicos, la oxidación por contacto y los estanques de oxidación. Los métodos de tratamiento de tercer nivel incluyen el método de adsorción, el método de consumo químico de oxígeno y el método de membranas. Las aguas residuales de las refinerías suelen poder ser tratadas en dos etapas para cumplir con los estándares de emisión; son pocas las empresas en el país que utilizan un tratamiento en tres etapas. Según el principio de tratamiento, todos los métodos de tratamiento pueden clasificarse en tres categorías: tratamiento físico, tratamiento químico y tratamiento bioquímico. 1 Tratamiento físico 1 Tanque de separación de aceites – Método por gravedad. El tanque de separación de aceites es un dispositivo de tratamiento común en los procesos de tratamiento de aguas residuales de la industria petroquímica. Se eliminan las sustancias en suspensión aprovechando la diferencia en densidad relativa entre estas y el agua. Este método solo puede eliminar gotas de agua o aceite de gran tamaño; como tratamiento preliminar, tiene un costo bajo, pero su eficiencia es media. Los tanques de separación de aceites más utilizados a nivel nacional son los tanques de separación por flujo horizontal y los tanques de separación por placas inclinadas. 2. Método de flotación por burbujas: Su principio consiste en utilizar las burbujas presentes en el agua para que se adhieran a las partículas finas en suspensión, formando así un conjunto que flota en la superficie del agua. De esta manera, se crean espumas o residuos que pueden ser eliminados. Se utiliza con frecuencia para separar aquellas partículas finas cuya densidad es similar o menor que la del agua. Como tratamiento preliminar en los procesos de mezclado, permite eliminar de manera eficaz el aceite flotante, el aceite emulsionado y los sólidos en suspensión presentes en las aguas residuales de la refinación de petróleo. 3. Filtración: Este método es adecuado para eliminar las partículas pequeñas presentes en suspensiones con concentraciones relativamente bajas. En el tratamiento de aguas residuales, el filtrado se utiliza a menudo como paso previo a procesos como la adsorción, el intercambio iónico y el análisis por membranas; también sirve como tratamiento avanzado después del tratamiento biológico. Filtración con materiales porosos (1) Tamices para eliminar las partículas en suspensión de mayor tamaño. Equipos típicos como rejillas, tamices y máquinas para retirar pelusas, etc. (2) Materiales de filtración por microporos, excepto aquellos con partículas de tamaño muy pequeño. (3) Equipos que utilizan membranas semipermeables especiales como medio de filtración, como la ósmosis inversa, la ultrafiltración, la nanofiltración y la electrodiálisis. Filtración de materiales granulares: se aprovechan los espacios entre las partículas del material filtrante para que el agua pase a través, mientras que las sustancias en suspensión quedan retenidas. Se utiliza con frecuencia para que la turbidez del agua tratada cumpla con los requisitos de uso. 4. Destilación por arrastre y stripping: Al introducir un gas portador en las aguas residuales, se logra un contacto adecuado entre las dos fases. Los gases disueltos y los solutos volátiles presentes en las aguas residuales pasan de la fase líquida a la fase gaseosa, lo que permite eliminar las sustancias contaminantes. Los dos principales contaminantes que requieren tratamiento por destilación y stripping en las aguas residuales petroquímicas son el H2S y el amoníaco. Estos provienen principalmente de los componentes de nitrógeno y azufre orgánicos que se destruyen durante los procesos de desulfuración, desnitrificación e hidrogenación. El fenol también puede eliminarse por este método, pero su eficiencia es menor que la del azufre y el nitrógeno. 2 Tratamiento químico 1 Método de coagulación química: Se utiliza para eliminar los pequeños sólidos en suspensión y las partículas coloidales que son difíciles de eliminar mediante el método de sedimentación natural. Por lo general, se combina este método con la flotación y el filtrado. Para mejorar aún más la eficacia del tratamiento por flotación, en el proceso de flotación con aire sobrepresurizado se añade al agua residual un tipo de agente coagulante. Esto hace que las partículas coloidales o los contaminantes emulsionados, que son difíciles de precipitar, pierdan su estabilidad. Bajo la acción de las colisiones entre estas partículas, estas se agrupan y forman partículas o masas más grandes, lo que permite que los contaminantes se depositen o floten hacia la superficie, facilitando así su eliminación. 2. Método de electrólisis: Se aplica una corriente continua de voltaje determinado en el electrolizador, permitiendo que las aguas residuales pasen a través de él. De esta manera, los aniones de los electrolitos presentes en las aguas residuales se desplazan hacia el ánodo, donde pierden electrones y son oxidados ； Los cationes se dirigen hacia el cátodo, donde reciben electrones y son reducidos. Se utiliza esta reacción para hacer que los componentes contaminantes formen precipitados insolubles en agua, o bien para generar gases que salgan del agua, de modo que las aguas residuales se purifiquen. 3. Método de neutralización: El valor de pH en los sistemas de tratamiento biológico debe mantenerse entre 6.5 y 8.5, a fin de garantizar la óptima actividad de los microorganismos. Por lo tanto, antes de realizar el tratamiento biológico, es necesario neutralizar las aguas residuales derivadas de la industria petroquímica que presentan un nivel de acidez o alcalinidad excesivo. Los métodos de neutralización incluyen la neutralización de aguas residuales ácidas y alcalinas, el método de neutralización con agentes químicos para aguas residuales ácidas, y el método de neutralización por filtración para aguas residuales ácidas. Entre ellos, la neutralización mutua de las aguas residuales ácidas y alcalinas es un método de tratamiento simple y económico. Este método permite tratar simultáneamente las aguas residuales ácidas y las alcalinas. No obstante, requiere que ambas tipos de aguas residuales estén presentes durante el proceso de producción, además de contar con una capacidad adecuada de ajuste. El método de neutralización con reactivos químicos es adecuado para todo tipo de aguas residuales ácidas, y tiene una gran capacidad de adaptación a las fluctuaciones en la calidad y cantidad del agua. El más utilizado es la cal, que se encuentra fácilmente y tiene un precio bajo. 3 Tratamiento biológico 1 Método de lodo activo. El objetivo del método de lodo activo es eliminar las sustancias orgánicas disueltas y no disueltas presentes en las aguas residuales, y transformar estas sustancias orgánicas en suspensiones microbianas en forma de floculados, lo cual permite utilizar técnicas de separación sólido-líquido para separarlas. El método de lodo activo incluye el método de lodo activo con flujo forzado, el método de lodo activo completamente mezclado, el método de aireación diferida y los sistemas de canal de oxidación. Proceso básico del método de lodo activo: Proceso de tratamiento biológico anaeróbico-anaeróbico. El proceso de tratamiento biológico anaeróbico-anaeróbico es un método de tratamiento de aguas residuales que combina el proceso anaeróbico con el proceso aeróbico. Además de permitir la eliminación de los contaminantes orgánicos presentes en las aguas residuales, también permite eliminar el amoníaco y el nitrógeno. Por ello, este método se utiliza ampliamente. Proceso de tratamiento biológico hipóxico-aeróbico: Proceso IMBR-A/O. El proceso IMBR-A/O consiste en que las aguas residuales pasan primero por una rejilla para eliminar las partículas sólidas grandes, y luego se dejan sedimentar. Después, son bombeadas hacia el tanque de agua bruta; a continuación, pasan por un tanque de sedimentación con placas inclinadas y llegan al sector de denitrificación previa (tanque anaeróbico). Luego, el fluido fluye hacia la sección O del reactor aeróbico (tanque aeróbico). Bajo la acción de la bomba que extrae el agua, se obtiene agua filtrada a través de la membrana. El tanque aeróbico permanece constantemente sometido a aireación. El método de membrana biológica (filtro biológico con aireación) funciona principalmente gracias a la oxidación y descomposición de los microorganismos que se encuentran en la membrana biológica presente en los materiales rellenos dentro del reactor; también depende de la capacidad de adsorción y retención de esos materiales y de la membrana biológica, así como de la cadena alimentaria que se forma a lo largo de la dirección del flujo del agua. Además, su funcionamiento también se debe a los procesos de denitrificación que ocurren en el microambiente interior de la membrana biológica y en las zonas anaeróbicas. Presenta ventajas como una gran capacidad para resistir cargas de impacto, un buen rendimiento en la sedimentación de lodos, la posibilidad de tratar aguas residuales de baja concentración y una fácil mantenimiento. Los filtros biológicos de aireación pueden eliminar las sustancias orgánicas contenidas en carbono y retener los sólidos en suspensión. Según la forma en que la membrana biológica entra en contacto con las aguas residuales, se pueden dividir en dos categorías: de tipo relleno y de tipo sumergido. Proceso de tratamiento biológico por hidrólisis-acidificación y microorganismos aeróbicos: las aguas residuales de la refinería son aguas orgánicas de alta concentración, con baja biodegradabilidad. Además, el proceso de refinación es complejo, lo que hace que la calidad del agua residual sea inestable. El proceso de acidificación hidrolítica, como método de pretratamiento de aguas residuales de refinería, puede mejorar de manera significativa la biodegradabilidad de dichas aguas, lo que a su vez proporciona una garantía fiable para los procesos de tratamiento aeróbico posteriores.