Intorducion A La Ingeneria Ambiental

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CAPÍTULO 5

TRATAMIENTO DE RESIDUOS

El primer objetivo de una estrategia de control ambiental en la industria de procesos

es prevenir o reducir la generación de los contaminantes en su fuente, tal como se

detalla en el Capítulo 6. Sin embargo, en la práctica, las limitaciones tecnológicas y

las restricciones impuestas por los procesos mismos hace casi inevitable la

generación de residuos de producción, los cuales deben ser tratados antes de su

descarga a los medios receptores.

Las tecnologías de tratamiento de residuos tienen como objetivo disminuir el impacto

ambiental de dichas descargas, y generar residuos finales que cumplan con los flujos

y concentraciones de contaminantes estipulados en la legislación vigente, o en las

políticas de la empresa. En este capítulo, se revisará en forma general los principales

procesos de tratamiento de los residuos líquidos, sólidos y gaseosos. En primer

lugar, se describe los mecanismos generales presentes en los sistemas de

tratamiento de residuos y las consideraciones que se debe tener presentes en la

selección de las operaciones unitarias.

5.1) MECANISMOS PRESENTES EN LOS TRATAMIENTOS DE RESIDUOS

En general, los tratamientos de residuos se basan en alguno(s) de los siguientes

mecanismos:



Eliminación física del contaminante

A través de operaciones de separación, tales como: filtración, sedimentación,

Adsorción, absorción, extracción, etc..



Destrucción o transformación química/biológica del contaminante

Transformando el contaminante a una forma menos contaminante y/o eliminable de la

corriente de descarga. Por ejemplo, a través de un tratamiento aeróbico, combustión

del material orgánico, transformación de óxido de azufre a sulfato, etc..



Consumo del material contaminante

Ya sea recuperando y reciclando compuestos reutilizables o generando nuevos sub-

productos (ej.: digestión anaeróbica (metano), fertilizantes, combustibles (sólidos),

etc.).

Muchas veces los procesos de tratamiento, simplemente cambian la fase en la que se

encuentra presente el contaminante, con lo que el problema ambiental puede persistir

(ej.: la adsorción de fenoles en carbón activado; en este caso se traslada el

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problema, a uno de contaminación en fase sólida). A veces, dicho cambio de fase

permite un mejor manejo del material contaminante, disminuyendo su impacto final.

Tal es el caso de los tratamientos aeróbicos, donde los compuestos orgánicos

disueltos en el efluente son utilizados en los procesos de metabolismo celular e

incorporados a la biomasa, la cual puede ser separada y desechada con mayor

facilidad. De este modo, el tratamiento sirve como una etapa de concentración de los

residuos.



Criterios de Selección de Operaciones Unitarias para el Tratamiento de

Residuos

Existe una amplísima gama de tecnologías que sirven para la remoción, destrucción,

transformación o utilización de residuos. La Tabla 5.1 muestra una lista de procesos

disponibles para la remoción de contaminantes específicos. Casi todas estas

operaciones son operaciones unitarias, que están establecidas en la industria de

procesos.

La selección de las operaciones unitarias que se requiere incluir en un sistema de

tratamiento depende de factores tanto técnicos como económicos. A continuación, se

enumera algunos aspectos que deben ser tomados en consideración:



Tipo de contaminante a eliminar.



Características del medio receptor (alcantarillado público, aguas superficiales,

aguas subterráneas, características de ventilación atmosférica, etc.).



Normativa legal aplicable.



Eficiencia de depuración requerida.



Presencia de otros contaminantes que puedan afectar el tratamiento (ej.: efectos

inhibitorios debido a compuestos tóxicos).



Generación de residuos secundarios; por ejemplo: lodos de tratamiento

primario y secundario.



Requerimientos de tratamiento para los residuos secundarios.



Cambio de fase de contaminantes peligrosos (ej.: adsorción de metales

pesados a los lodos biológicos en el tratamiento secundario).



Características ambientales del área de la planta (es decir, cercanía de

poblaciones, dirección de los vientos predominantes, características climáticas).



Datos sobre la cinética de los procesos: si no se cuenta con datos propios, se

debe utilizar información de literatura o de otras plantas industriales similares.



Requerimientos energéticos y aditivos químicos.



Requerimientos de terreno para la instalación de las unidades de tratamiento.



Complejidad y confiabilidad del sistema de tratamiento.



Requerimientos de monitoreo y control automático.



Cantidad y tipo de personal.



Estabilidad operacional frente a cambios de caudal y concentración.



Requerimientos de mantención periódica.



Respuesta frente a parada de planta.



Tiempo y recursos requeridos para la puesta en marcha (importante para el caso

de los sistemas de tratamiento biológicos, donde se necesita generar una gran

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cantidad de biomasa activa).

La mayoría de las operaciones unitarias utilizadas en el tratamiento de residuos se

encuentra ampliamente documentada en la literatura técnica especializada, y se

sugiere consultar los textos de Metcalf-Eddy (1991), Ramalho (1983), Kelly (1998),

Perry & Green (1998), entre otros, citados en lista de referencias recomendadas.

Generalmente, los diseños se basan en las condiciones de operación promedio,

correspondientes a un día típico. Sin embargo, es importante tomar en consideración

las variaciones horarias de flujo, particularmente para diseñar los sistemas de

impulsión y cañerías, y las operaciones que requieren cortos tiempos de residencia.

En el caso de plantas que presenten variaciones estacionales en sus características

de producción, y que generen residuos con diferencias muy significativas de flujo y

cargas contaminantes, se deberá evaluar la factibilidad de que los requerimientos de

depuración puedan ser cubiertos por un sistema de tratamiento único o,

alternativamente, incorporar unidades adicionales para cubrir aquellas condiciones de

operación extremas.

Una buena base de información sobre las características de los residuos a tratar,

debería incluir las proyecciones de aumento (o disminución) de flujo y carga

contaminante, debido a posibles ampliaciones de la planta, o modificaciones

importantes en los procesos. Cuando se trate de diseñar sistemas de tratamiento

para plantas industriales que aún no están en operación, se debe contar con

información histórica sobre instalaciones similares. Mientras más completa sea la

información con que se cuenta para el diseño del sistema de tratamiento, más

acertado será el dimensionamiento de las unidades.

Finalmente, se debe enfatizar que la segregación racional de las distintas líneas

residuales facilita el diseño de sistemas de tratamiento de mayor eficiencia y menor

costo. Para ello, se debe contar con una completa caracterización de cada línea.

A continuación, se entrega antecedentes

generales, con vistas a apoyar el

dimensionamiento preliminar de los diferentes sistemas.

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TABLA 5.1: OPERACIONES PARA LA ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES

Contaminante: Grasas y Aceites Libres y Emulsificados:

Separación por Gravedad

Filtración

Flotación

Contaminante: Sólidos Suspendidos:

Sedimentación

Coagulación y Sedimentación

Flotación

Filtración

Contaminante: Materia Orgánica Disuelta:

Tratamiento Biológico Aeróbico

Tratamiento Biológico Anaeróbico

Adsorción

Oxidación Química

Contaminante: Sólidos Inorgánicos Disueltos:

Evaporación

Intercambio Iónico

Osmósis Reversa

Electrodiálisis

Contaminante: Ácidos y Álcalis:

Neutralización

Contaminante: Gases y Material Particulado:

Incineración

Absorción

Ciclones

Precipitación Electrostática

Contaminante: Residuos Sólidos y Lodos de Tratamientos:

Tratamiento biológico

Incineración

Vertederos controlados

Compostado/ Fertilizante/ Forraje

Utilización Termoquímica (Carbón Activado, Licuefacción, Gasificación)

INTRODUCCIÓN

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