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INSTITUTO MEXICANO
DE TECNOLOGIA DEL AGUA
TECNOLOGÍAS PARA EL TRATAMIENTO
DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
Y DESECHOS PELIGROSOS
Gabriela Moeller Chávez
Tasa anual de crecimiento = 1.7 %
250,000 nuevos habitantes por día
Países en DESARROLLO
Industria
Ciudad
Materia orgánica
Patógenos
Metales
Nutrientes (N y P)
Compuestos tóxicos
Contaminantes prioritarios
Desechos y contaminación
(sistema de producción-consumo)
Recursos Naturales
Producción de
energía
Elaboración de
productos
Bienes de
consumo
Industria
Reciclado
Desechos
Descargas al
agua
Descargas al
aire
Depósitos en
suelo
Contaminación
Medio ambiente
Tratamiento
Población
PRINCIPALES CONTAMINANTES EN AGUAS
RESIDUALES 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
Hexano
Tolueno
Fenol, etc.
Tratamiento
Modificación de las características físicas,
químicas o biológicas de cualquier
residuo, de modo tal que se eliminen sus
propiedades nocivas, se reduzca su
volumen o simplemente se lo haga
susceptible de recuperación
Aplicación de los principales procesos de
tratamiento
Tamaño de partícula
10-5
10-4
10-3
Solución verdadera
10-2
10-1
1
Suspensiones
coloidales
10
µm
10 2
10 3
10 4
10 5
Sólidos en suspensión y flotantes
Precipitación
Cribado
Transferencia de
gases
Sedimentación / flotación
Filtración / microfiltrado
Intercambio ionico
Ósmosis inversa
Coagulación química
Electrodiálisis
Adsorción
Oxidación biológica
Tratamiento Terciario
(Químico y/o físico)
Tratamiento secundario
Tratamiento primario
(biológico)
( físico )
TRATAMIENTO Y DISPOSICIÓN DE EFLUENTES
INDUSTRIALES Y DESECHOS PELIGROSOS
Tratamiento
(efluentes líquidos y desechos sólidos)
Reducción de la toxicidad y de los componentes peligrosos
en el desecho para minimizar los impactos potenciales en la
salud humana y el ambiente
•Tratamiento físico
•Tratamiento biológico
•Tratamiento químico
Reúso, reciclamiento o
descarga y/o disposición
(Relleno sanitario o confinamiento)
•Inmovilización
•Solidificación y encapsulación
•Incineración y pirólisis
•Destrucción
Tratamiento
desechos peligrosos
•Encapsulación
•Incineración y pirólisis
•Bio-remediación*
•Hidrólisis o neutralización
•Microondas
•Oxidación convencional
•Oxidación supercrítica*
•Oxidación con aire húmedo
•Plasma*
BIO-REMEDIACIÓN
Utilización dirigida de bacterias para la
descontaminación de ambientes naturales
Estrategias para ayudar a un
ecosistema a remediarse:
?Adición de nutrientes para
estimular
las
poblaciones
naturales y aumentar su
actividad
IMTA PEMEX
2002
?Introducir microorganismos
exógenos
dentro
del
ecosistema
ETAPA 1
DEFINICION 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 los
sitios seleccionados
OXIDACIÓN SUPERCRÍTICA DEL AGUA
También conocido como oxidación hidrotérmica (HTO), es
una tecnología aplicable para diferentes efluentes
industriales o lodos por medio de la cual los compuestos
orgánicos tóxicos y peligrosos se descomponen en
CO2 y H2O (250-300 bar, 500-600 oC).
Modell et al., 1975
Propiedades del agua supercrítica
Conforme la densidad y constante dieléctrica disminuye, la
solubilidad de los compuestos orgánicos aumenta y la
solubilidad de las sales disminuye.
Bajo condiciones supercríticas el agua se comporta como un
solvente orgánico y es termodinámicamente estable.
Ventajas:
• Completa destrucción de compuestos orgánicos tóxicos
• Alto rendimiento
(la oxidación ocurre en segundos, reacción en fase homogénea)
•
•
•
•
Usuarios :
U. de Texas,
Austin,, Eco
Austin
Waste
Technolgy:: 1.1
Technolgy
kL hora
(Texaco
Texaco))
Houston Modar
Inc.
Se produce CO2 y H2O
No hay producción de óxidos de nitrógeno
Los hetero-átomos son mineralizados
Favorecen la transferencia de masa
Esquema
Costo: 120 - 140 dlls
dlls// ton seca
Reactor de SCO: Thomas G. Mc
Mc.. Ginnes
U.S.. Pat. Nr
U.S
Nr.. 5,384,051, 1995
PLASMA
El plasma se considera “el cuarto estado de la materia”
La materia sujeta a cambios de presión y/o temperatura puede
transformarse 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 estado
denominado plasma.
(T>20,000 oC).
Plasma: es un gas que puede conducir la electricidad, la
conductividad 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)
PCS
SISTEMA DE CONVERSIÓN A PLASMA (PCS)
(Startech Env.)
Amandla Int.
Tecnología que puede convertir materiales de desecho en un gas rico en energía (plasma), cuyo
principio 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 un
relleno 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
Reactor
PCS
Bristol, Connecticut:
Instalación demostrativa 5tpd
E.U.. Filipinas, Japón, Sudafrica
E.U
Sudafrica,, Europa,
Australia
INSTITUTO MEXICANO
DE TECNOLOGIA DEL AGUA
REFINACIÓN
(Gerencia de Investigaci ón
y Desarrollo tecnológico)
Proyectos para PEMEX
(2001 y 2002)
PETROQUÍMICA
(Pajaritos, S.A. de C.V.
Para PEMEX REFINACIÓN:
?Tratamiento primario de las aguas residuales de
la Refinería Francisco I. Madero
Para PEMEX PETROQUÍMICA:
? Dispersión de componentes organoclorados del agua
residual de Petroquímica Pajaritos S.A. de C.V. en la
zona de la descarga al río Coatzacoalcos.
? Estudio de pre-tratabilidad de las aguas residuales de
Petroquímica Pajaritos S.A. de C.V. en los complejos
petroquímicos de Cangrejera y Morelos.
? Manifestación del impacto ambiental de la planta de
tratamiento de la Petroquímica Pajaritos S. A.de C.V.
QUEST INTERNATIONAL, S. A. de C.V.
•Pruebas de tratabilidad
• Diseño
•Arranque y operación del sistema
de tratamiento aerobio
Pruebas a nivel
laboratorio
Pruebas a nivel piloto
Construcción a escala real
CURTIDOS TEMOLA, S. A. de C.V.
Tratamiento de lodos residuales industriales y
pelambre con altos contenido de cloruros, cromo y
sulfuros por composteo
JERARQUÍA EN EL MANEJO DE DESECHOS
1. Producción más limpia
Prevención
minimización
2. Reciclamiento
Reúso
Recuperación
Composteo
3. Tratamiento
Físico
Químico
Biológico
Térmico
4. Disposición
Relleno
Confinamiento
Industria limpia.
•Reciclado de productos
• Cambio de materiales
•Cambios en el proceso
• Descarga cero.
Desarrollo sustentable
•Herramientas de manejo
•Acuerdos voluntarios
•Producción más limpia
•Instrumentos económicos
•Mejoramiento continuo
•Asociaciones