Tema 4 Tratamientos físico-químicos EUETI Escola Universitaria de Enxeñería Técnica Industrial

Transcripción

1 Tratamiento de Residuos Tema 4 Tratamientos físico-químicos EUETI Escola Universitaria de Enxeñería Técnica Industrial

2 Tecnología disponible para el tratamiento de residuos Técnicas mecánicas Son aquellas destinadas a operaciones de separación y procesamiento de residuos, separados y no-seleccionados, con el objetivo de: - modificar las características física de los residuos - separar componentes y/o contaminantes Reducción de tamaño (trituración) Separación por tamaño (cribado) Separación por densidad Separación por campo eléctrico y magnético Densificación (compactación)

3 Técnicas físicas Se usan fundamentalmente en el pretratamiento de residuos y como complemento a las técnicas químicas y biológicas. Absorción Adsorción Intercambio iónico Separación de líquidos inmiscibles Destilación Técnicas de arrastre

4 ABSORCIÓN La absorción es una operación básica en la que se separa uno o más ponentes de una mezcla gaseosa por medio de un líquido en el que son solubles. La absorción es, esencialmente, un fenómeno físico aunque, con frecuencia se involucran reacciones químicas. La finalidad de un sistema de absorción eficaz es conseguir un contacto lo más íntimo posible entre el gas y el líquido. Es un proceso de descontaminación de corrientes gaseosas, donde el elemento contaminante es transferido al líquido debido a que es más fácil de transportar y tratar. El proceso inverso: separar de una mezcla líquida uno de sus componentes por medio de un gas, recibe el nombre de desorción (o stripping).

5 ADSORCIÓN La adsorción es aquella propiedad que poseen algunas sustancias para fijar en su superficie ciertas moléculas. Los adsorbentes industriales más utilizados son el carbón activo y las resinas sintéticas. Además de su aplicación en el tratamiento de aguas potables y residuales, la adsorción se utiliza para la recuperación de ciertos productos orgánicos (fenoles, pesticidas, etc.) y metales. La adsorción es un fenómeno que tiene lugar en la superficie de un cuerpo (adsorbente) y consiste en separar dos fases: una sólida y una fluida. Es un proceso muy empleado en depuración de gases donde el elemento contaminante que se halla suspendido en el gas a depurar es retenido por el elemento adsorbente.

6 Adsorción en carbón activo

7 INTERCAMBIO IÓNICO Consiste en una reacción reversible en la que los iones metálicos de la disolución se intercambian por ciertos iones del intercambiador. Cuando éste se satura debe ser regenerado. Casi todos los metales pueden ser eliminados o recuperados por este procedimiento. En esencia, el proceso de cambio de ión consiste en sustituir en una disolución uno o varios de sus iones (los dañinos para el medio) por otros que sean inocuos. Existen numerosas arcillas con capacidad de intercambio iónico como las montmorillonitas, zeolitas y vermiculitas, más habituales son las resinas orgánicas de intercambio iónico (poliestireno, poliacrilamida, poliacrílicas). Las aplicaciones más habituales son la eliminación de iones de los residuos líquidos acuosos, con el fin de reutilizar posteriormente esta agua en el proceso. También puede tratarse de una técnica de valorización de metales a partir de las aguas de regeneración de la resina.

8 SEPARACIÓN DE LÍQUIDOS INMISCIBLES Los hidrociclones son máquinas simples que permiten, a un coste muy razonable, la separación de inmiscibles, líquidos insolubles y/o mezclas de líquidos.

9 DESTILACIÓN La destilación consiste en aplicar un proceso térmico, que es empleado para separar y concentrar un líquido orgánico volátil (COV) de otro componente menos volátil. El proceso, con frecuencia, supone una serie de etapas de evaporación / condensación para recuperar los diversos componentes. Una de las limitaciones serias de este proceso estriba en que los residuos sometidos a destilación deben tener una concentración de sólidos baja para prevenir fallos en el equipo. Los residuos susceptibles de producir alquitranes al ser calentados van a generar una serie de complicaciones en el resto de la instalación de tal magnitud que, por lo general, son rechazados. Una técnica cercana a la destilación es la evaporación. Consiste en la vaporización del líquido contenido en una solución (Iodo fango, lechada, etc.) para la concentración del material sólido, a base de aplicar una potente fuente generadora de calor. El proceso es válido cuando uno de los componentes es mínimamente volátil.

10 TECNICAS DE ARRASTRE Stripping por aire: Proceso de transferencia de masa que aumenta la volatilización de los compuestos presentes en el agua, mediante la inyección de aire a través del agua, y mejorando así la transferencia entre las fases aire y el agua. Aplicable a residuos líquidos: extracción de compuestos orgánicos volátiles, especialmente adecuado para casos de bajas concentraciones. Extracción por vapor del suelo (arrastre por vapor): método de depuración relativamente nuevo, utilizado en la eliminación de COV's. Este proceso consiste en el paso de una corriente de aire a través del suelo, produciendo así la transferencia de los contaminantes desde la matriz del suelo al flujo de aire. Stripping por vapor: igual que el stripping por aire, está basado en la transferencia de compuestos orgánicos desde la fase líquida a la gaseosa, si bien presenta algunas diferencias funcionales.

11 PROCESOS QUIMICOS Los tratamiento químicos de residuos consisten en provocar alteraciones en la naturaleza química de los mismos, mediante el uso de equipos y reactivos, se provocan reacciones, para convertirlos en otras sustancias que no sean perjudiciales para el medio ambiente o bien que permitan su reutilización en algún proceso industrial. Esta opción es aplicable principalmente a residuos inorgánicos, los cuales pueden ser sometidos a una gran variedad de procesos, encaminados, a convertir los componentes tóxicos y solubles en el agua, en otros productos inócuos, insolubles o inertes; los cuales se puedan separar del medio acuoso por decantación o filtración.

12 PRECIPITACIÓN QUÍMICA La precipitación química consiste en un proceso que permite extraer y concentrar los compuestos inorgánicos de las corrientes líquidas con bajas concentraciones de contaminantes. El sólido precipitado puede someterse a un tratamiento posterior. El método, básicamente, consiste en insolubilizar los metales pesados presentes en la corriente residual a base de añadir compuestos químicos que alteren las condiciones y parámetros químicos, principalmente, el ph, con el fin de provocar la precipitación. HIDRÓLISIS La hidrólisis es la reacción del agua con un compuesto. Por regla general esta reacción es lenta y se precisa de la activación de otros parámetros como el ph o la temperatura para que tome unas dimensiones industrialmente interesantes. Cierto número de álcalis e iones de metales pesados catalizan la hidrólisis de una variedad de ésteres orgánicos. Esta propiedad se ha utilizado para la aplicación de esta tecnología a la depuración de ciertas aguas residuales.

13 OXIDACIÓN HÚMEDA La oxidación húmeda consiste en destruir compuestos orgánicos de elevada DQO mediante la acción del oxígeno a elevada presión y temperatura, transformándolos en dióxido de carbono y otros compuestos biodegradables. El proceso se realiza a temperaturas comprendidas entre los 175 y 350ºC y a presiones que oscilan entre las 20 y 100 atmósferas. La reacción es exotérmica y, una vez iniciada, permite su mantenimiento, reduciéndose considerablemente el consumo de combustible. Una de las principales aplicaciones de esta tecnología reside en la gestión de aguas residuales no biodegradables y de muy elevada DQO.

14 CERAMIZACIÓN Dentro del conjunto de tecnologías existentes para conseguir la inertización y neutralización de los residuos, la ceramización y la encapsulación representan las dos opciones estratégicas más fundamentales, dado que establecen una frontera entre los residuos confinados en un medio receptor y su comportamiento futuro. Si el residuo entra a formar parte íntima, química, del nuevo compuesto su futuro comportamiento será bueno, pero si el residuo es sólo retenido físicamente, sin cambio de estructura morfológica y/o química quedará encapsulada y su futura evolución dependerá mas del medio donde se halle que de su propia estabilidad y resistencia. En el primer caso se habla de ceramización (y verdadera inertización) mientras que en el segundo escenario se deberá hablar de encapsulación

15 VITRIFICACIÓN La técnica de la vitrificación consiste en confirmar óxidos metálicos dentro de una matriz vítrea cuya cantidad no debe ser fija, como acontece en un cristal. Así muchos minerales naturales como las ferritas, cromitas, espinelas, contienen en su estructura cristalina una cierta cantidad de elementos metálicos (metales pesados). El proceso, de forma resumida, consiste en mezclar: Un formador de vidrio, el cuarzo es el más habitual, aún que puede ser el boro o el fósforo. Un modificador del retículo, formado por el flujo fundente, básicamente óxidos de alcalinotérreos, a los que pueden añadirse los metales pesados que se desea inertizar.