DEPURADORA. Una empresa de Bayer y LANXESS

Transcripción

1 DEPURADORA Una empresa de Bayer y LANXESS

2 DEPURADORA: introducción Introducción Las depuradoras del área de Medio Ambiente de CURRENTA están especializadas en la depuración de aguas residuales con componentes orgánicos. El agua limpia es nuestro alimento más vital. Por eso somos especialmente cuidadosos con el agua. Minimizamos constantemente su uso optimizando los procesos; evitamos siempre que sea posible la contaminación del agua que utilizamos y aplicamos métodos altamente eficaces en parte desarrollados por nosotros mismos para depurar las aguas contaminadas. En la química, el agua es imprescindible: como ingrediente de productos, disolvente, limpiador y refrigerante, portador de energía en forma de vapor y, naturalmente, para el uso cotidiano de las personas que trabajan con nosotros. El CHEMPARK de Leverkusen consume unos 240 millones de metros cúbicos de agua anuales. El 95% de esa cantidad se extrae directa o indirectamente del Rin. En los últimos 10 años, el consumo de agua se ha reducido significativamente, manteniéndose la producción prácticamente igual. La gestión responsable de los recursos hídricos cuenta con una larga tradición en el CHEMPARK. Ya en 1901, una «Comisión de Aguas Residuales» se ocupaba de este elemento tan importante para la producción. Aunque en la actualidad utilizamos los sistemas de depuración más eficaces del mundo, no nos damos por satisfechos, sino que seguimos investigando para optimizar la preservación de este preciado líquido. El agua: imprescindible para la química Depuración moderna de aguas en el área de Medio Ambiente de CURRENTA 02

3 Tres cuartas partes de esa agua se utiliza con fines de refrigeración en nuestras instalaciones de producción. El agua de refrigeración no entra en contacto con ningún producto. Por eso estamos autorizados a verterla directamente al Rin después de su uso a través de un sistema de canalización separado, tras el correspondiente control independiente. También se derivan directamente al Rin las aguas residuales que contengan sustancias inorgánicas con pocas o ninguna impureza orgánica y que no deban ser tratadas, así como las aguas pluviales no contaminadas. Sólo en torno al 10% del agua empleada entra en contacto con productos y debe ser depurada. Este volumen incluye las aguas residuales ácidas, alcalinas y con sustancias orgánicas procedentes de las instalaciones de producción, laboratorios y plantas piloto, así como también las aguas residuales de las instalaciones sanitarias y las cocinas. Esta aguas residuales se depuran exhaustivamente en la depuradora biológica propia de Leverkusen-Bürrig. Antes se efectúan tratamientos fisicoquímicos previos en el punto de generación. Ya en la misma planta se eliminan las sustancias que no puedan eliminarse biológicamente o entorpezcan el proceso de depuración biológica. Finalmente, las aguas depuradas se emiten al Rin. El proceso de depuración de aguas residuales Las aguas residuales industriales y las procedentes del alcantarillado público pueden depurarse conjuntamente de forma óptima. La depuración de aguas moderna se realiza en varias etapas, orientadas a las diferentes sustancias presentes en el agua: Eliminación mecánica de sustancias macroscópicas y arena (reja, filtro de arena) Neutralización (las aguas residuales ácidas y alcalinas se neutralizan para no alterar el posterior proceso de depuración biológica) Sedimentación previa para separar al mismo tiempo las sustancias no disueltas y las precipitadas durante la neutralización Homogeneización de las calidades de las aguas residuales Depuración biológica, en la que las sustancias biodegradables son «devoradas» por bacterias. En este proceso se genera una masa adicional de bacterias. Sedimentación final para separar los lodos biológicos del agua depurada. Una parte de estos lodos se devuelve a la etapa biológica para mantener una concentración de lodo constante. El resto se deriva a las instalaciones de tratamiento de lodos. 03

4 Historia de la depuración de aguas residuales Cifras y hechos Los primeros principios mecánicos y biológicos para la depuración de las aguas del alcantarillado público se establecieron ya a finales del siglo XIX. El tratamiento mecánico, biológico y químico de las aguas residuales industriales comenzó aproximadamente a mediados de la década de Anteriormente se partía en general de la base de que las aguas residuales químicas no podían depurarse biológicamente Bayer crea una «Comisión de Aguas Residuales» en el centro de producción de Leverkusen. Las aguas residuales emitidas por la fábrica se registran mensualmente. Puesta en marcha 1971 Estanque biológico 1980 Biocolumna : Nueva construcción del estanque biológico 1928 Se analizan periódicamente determinados parámetros (29 componentes) de las aguas residuales. Función Depuración de aguas residuales con componentes orgánicos 1954 Se crea un laboratorio para el análisis de aguas residuales y emisiones de gases (conocido como laboratorio AWALU). Módulos principales Neutralización, sedimentación previa, depuración biológica, sedimentación final 1958 Se construye la primera depuradora de Bayer AG en la factoría de Dormagen de forma conjunta con EC (Erdölchemie GmbH). Capacidad Equivalente a 1,7 millones de habitantes, con la siguiente distribución: CHEMPARK: 1,4 mill. hab. Confederación del Wupper: 0,3 mill. hab Una depuradora mecánico-biológica en la zona de Flittard de la factoría de Leverkusen sucede al proyecto precursor del año La experiencia obtenida con esta planta se utiliza posteriormente en la construcción de la depuradora común de Leverkusen. En esta depuradora común se depuran las aguas residuales del CHEMPARK y de la cuenca inferior del Wupper (Confederación del Wupper). Volúmenes de aguas residuales CHEMPARK: m 3 /d Confederación del Wupper: m 3 /d con lluvia hasta m 3 /d Bürrig: (instalaciones sanitarias, prensado de lodos, aguas de lavado de la incineradora, aguas de filtración): ca m 3 /d aprox Se pone en marcha la primera fase de ampliación (actualmente segunda etapa de depuración). Rendimiento de degradación 95 % (del restante 5% se encarga la capacidad de depuración natural del Rin) 1975 Comienza a funcionar la depuradora biológica del CHEMPARK de Uerdingen. Eliminación de nitrógeno Mediante la desnitrificación y nitrificación, desde 1995 se eliminan 800 t/a más de nitrógeno de las aguas residuales que antes. Reducción adicional de 1978 Creación de la segunda depuradora mecánico-biológica en el CHEMPARK de Dormagen. compuestos nitrogenados orgánicos en > 40% (véase nueva construcción del estanque biológico) 1980 Segunda fase de la planta de Leverkusen, con incorporación de una biocolumna de Bayer. Eliminación de fosfatos Concentración de salida asegurada < 0,6 mg/l gracias a la precipitación simultánea 2002 El acuerdo de cooperación existente entre Bayer Industry Services (actualmente CURRENTA) y la Confederación del Wupper para la depuración de las aguas del alcantarillado público se prorroga hasta el año Tiempos de permanencia Entrada (conducción Gisela): 1,5 h aprox. Neutralización: 0,5 h aprox. Sedimentación previa: de 3 a 5 h aprox. Acumulación: de 15 a 20 h aprox. Biocolumna: de 18 a 22 h aprox Concluye con éxito la primera fase de construcción de la nueva biocolumna. El proyecto «Biología de cascada» deberá concluir en 2010 y reducir el contenido de nitrógeno de las aguas residuales en más del 40%. Estanque biológico I y II: de 5 a 8 h aprox. Estanques de sedimentación final: de 6 a 8 h aprox. Pozos de Dortmund: de 8 a 10 h aprox. Permanencia total de las aguas residuales en la depuradora: de 2 a 3 días aprox.

5 DEPURADORA: la depuradora de Leverkusen-Bürrig LA DEPURADORA DE LEVERKUSEN-BÜRRIG Paso a paso: Vista general de los componentes de la instalación y procesos del ciclo de las aguas residuales Filtración mecánica gruesa Las aguas residuales biodegradables del CHEMPARK de Leverkusen fluyen a través de una conducción de doce metros de profundidad y dos kilómetros de longitud hasta la depuradora de Bürrig. Este recorrido les lleva dos horas. En la depuradora, una reja retiene los componentes de mayor tamaño. Neutralización Generalmente, debido a los procesos de producción el agua es fuertemente ácida (ph 1,5 aprox.). A fin de proteger a las bacterias de la depuradora se añade al agua lechada de cal. Esto provoca la precipitación de sustancias inorgánicas (entre otros, compuestos de calcio, aluminio y hierro) y también algunas sustancias orgánicas. Sedimentación previa En la siguiente etapa, la sedimentación previa, los productos de precipitación del proceso de neutralización, así como otros sólidos, descienden al fondo y son separados mecánicamente. Los lodos generados se recogen junto con lodos procedentes de las otras etapas de depuración (véase más adelante) y se envían a las instalaciones de tratamiento de lodos de depuradora. Acumulación Las aguas residuales neutralizadas y sometidas a una limpieza mecánica previa se acumulan provisionalmente en depósitos intermedios donde se homogeneizan las concentraciones y volúmenes del flujo de aguas residuales. Esto mejora la biodegradación en la etapa posterior de tratamiento biológico. Depuración en la biocolumna Estructura. Los procesos de la depuración biológica de aguas residuales son comparables con la depuración natural que tiene lugar en ríos y lagos: las bacterias metabolizan los componentes de las aguas residuales y, utilizando el oxígeno disuelto en el agua, los transforman en dióxido de carbono, agua y biomasa. En las depuradoras biológicas, este proceso tiene lugar en muy poco espacio y de forma mucho más rápida que en la naturaleza. 04

6 Silo de cal Estanques de sedimentación previa Aguas residuales de la fábrica Reja Neutralización Depósito de acumulación Tratamiento de los lodos de depuradora Flotación Incineración de gases residuales Desnitrificación Pozos de Dortmund Salida Estanque biológico abierto Estanques de sedimentación final Biocolumna Aguas del alcantarillado público Aire El ciclo de las aguas residuales de la depuradora de Leverkusen-Bürrig. La capacidad de biodegradación de las bacterias depende de su especialización, que desarrollan al cabo de algún tiempo en función de los componentes del agua. Además, las bacterias deben recibir un suministro óptimo de oxígeno. Esto tiene lugar de modo especialmente eficaz en la biocolumna. Los expertos en tecnología de procesos del área de Medio Ambiente de CURRENTA han conseguido inyectar en la mezcla de aguas residuales y lodo bacteriano el oxígeno del aire necesario para la biodegradación con un consumo de energía especialmente bajo. Los inyectores, que funcionan según el principio de las bombas de chorro de agua, inyectan aire a presión en las columnas de depuración. Estos inyectores son un componente importante de las biocolumnas. Los estanques de depuración abiertos habituales, de gran superficie y tres a siete metros de profundidad, con diferentes sistemas de aireación, se sustituyen por columnas cubiertas de 30 metros de altura. Como, gracias a la elevada columna de líquido, el oxígeno del aire puede aprovecharse mucho mejor, se desprenden muchos menos gases. Los gases desprendidos, que también contienen sustancias orgánicas expulsadas, se acumulan y se incineran en una planta de tratamiento térmico de gases residuales. Esto hace que no se liberen malos olores al entorno. Sedimentación intermedia. Las aguas residuales tratadas en las biocolumnas pasan a través de ciclones que eliminan los gases de la mezcla de agua y lodo para llegar a la zona elevada suspendida de sedimentación intermedia, donde se separa el lodo biológico del agua. La mayor parte del lodo biológico se devuelve a las biocolumnas mediante bombas centrífugas; el pequeño exceso de lodo adicional generado se retira y se lleva a la planta de tratamiento de lodos de depuradora. Nitrificación, desnitrificación. Para la degradación de moléculas nitrogenadas, p.ej. compuestos de amonio, se necesitan cepas de bacterias adicionales además de las bacterias ya existentes que degradan los enlaces de carbono. En un primer paso, las bacterias nitrificantes transforman los compuestos de amonio y el oxígeno del aire en nitratos, a temperaturas superiores a los 10 grados. Estos nitratos se transforman en un proceso previo en nitrógeno molecular, que se libera al aire circundante. Como este proceso sólo tiene lugar en ausencia de oxígeno y en presencia de compuestos de carbono, el 80% de las aguas residuales que salen de las columnas se bombean a un depósito aparte. Dicho depósito contiene muy poco oxígeno y una cantidad suficiente de compuestos de carbono procedentes de las aguas residuales de producción que atraviesan dicho depósito antes de ser llevadas 05

7 a las columnas. Este proceso se conoce como desnitrificación previa. De este modo, anualmente se eliminan de las aguas residuales más de 800 toneladas de emisiones de nitrógeno, a las que se añaden importantes cantidades que se retiran con los lodos sobrantes. Eliminación de fosfatos. La neutralización con lechada de cal provoca la precipitación de una gran parte de los fosfatos, que se separan junto con los lodos de la sedimentación previa. Además, en las etapas de tratamiento biológico se precipitan fosfatos mediante la adición de aluminio y sales de hierro. Ventajas de la biocolumna. La biocolumna ofrece una serie de ventajas frente a los estanques biológicos abiertos de tipo plano: El inyector permite aprovechar de forma óptima el oxígeno del aire introducido. La menor cantidad de gases generada disminuye los costos de incineración de gases residuales. La construcción cerrada y el tratamiento de los gases residuales evitan malos olores en las proximidades. El sistema de inyectores ahorra hasta un 70% de energía. La mezcla total de las aguas residuales y el lodo biológico está garantizada sin necesidad de mezcladores mecánicos adicionales. En la biocolumna no existen piezas móviles, por lo que la instalación resulta fácil de mantener y presenta una gran seguridad operativa. La construcción en altura permite una comprobación segura y sencilla de posibles fugas. No es posible que se produzcan filtraciones no detectadas de aguas residuales al subsuelo. Las biocolumnas necesitan entre un 50 y un 70% menos de espacio que las depuradoras biológicas convencionales. público de Leverkusen y los municipios circundantes. Esto sucede en estanques biológicos abiertos, como segunda etapa biológica. Aquí, la inyección de oxígeno y el mezclado corre a cargo de aireadores de superficie. Las aguas del alcantarillado público son depuradas mecánicamente antes de llegar a los estanques en una planta propia de limpieza previa de la Confederación del Wupper, mediante reja, filtro de arena y estanque de sedimentación. Sedimentación final Finalmente, en los tres estanques de sedimentación final y los diez pozos de Dortmund se separan los lodos biológicos y se derivan al Rin las aguas depuradas, con vigilancia en tiempo real de los parámetros. El lodo sobrante de la sedimentación final se lleva a la planta de tratamiento de lodos de depuradora. Tratamiento de los lodos de depuradora Los lodos generados en la depuradora de Bürrig (lodos de sedimentación previa de las aguas residuales industriales y de alcantarillado público, así como lodos biológicos sobrantes) se concentran, homogeneizan y deshidratan mediante filtros de presión de membrana. A continuación, las tortas de filtración se eliminan en la incineradora propia de residuos de depuradora. Las cenizas resultantes de la incineración se depositan en el vertedero propio. Flotación La flotación es una etapa de tratamiento adicional de las aguas residuales. En este proceso se depositan burbujas de gas sobre los copos de lodo situados en las aguas residuales. Debido a su menor densidad con respecto al medio circundante, ascienden a la superficie del líquido y forman una capa de espuma que posteriormente se retira. Depuración en el estanque biológico La galería transitable «Gisela», por la que pasan las aguas residuales del CHEMPARK hasta Leverkusen-Bürrig. El agua que sale de las instalaciones de sedimentación intermedia de los depósitos de la biocolumna sigue tratándose junto con las aguas residuales del alcantarillado

8 DEPURADORA: control y vigilancia CONTROL Y VIGILANCIA Mediante amplios estudios el área de Medio Ambiente de CURRENTA garantiza permanentemente que se cumplan las complejas exigencias de una eliminación de desechos sostenible. 06

9 Periódicamente, las aguas residuales sin tratar, el agua procedente de las distintas etapas de depuración y el agua depurada de la última etapa de tratamiento se someten a análisis biológicos y químicos para garantizar el correcto funcionamiento de la depuradora. El agua depurada se controla continuamente para asegurarse de que se respetan los valores autorizados. Además, el rendimiento de depuración se comprueba de forma continua mediante otros parámetros. Los datos analíticos del agua de entrada y de salida, junto con el volumen de agua tratado, permite conocer las cantidades y composición de las impurezas presentes en el agua y el rendimiento de la depuradora. Entre otras cosas se miden las materias sedimentables, parámetros globales como la demanda química y bioquímica de oxígeno, componentes inorgánicos y orgánicos importantes y contenido en sales. Además, se comprueba constantemente si las aguas residuales contienen sustancias que puedan perjudicar la actividad de degradación del lodo bacteriano. Para las autoridades de supervisión se ha establecido un punto de control accesible en todo momento para las aguas tratadas biológicamente que salen de la depuradora. En el marco del deber de vigilancia de las autoridades, periódicamente se extraen muestras a la salida de la depuradora y se comprueba que cumplan los límites establecidos en la autorización. La toma de muestras por representantes oficiales se realiza en cualquier momento (también en fines de semana y en horario nocturno) sin previo aviso. La calidad de las aguas residuales tratadas se controla continuamente. 07

10 Editado por Currenta GmbH & Co. OHG Leverkusen Alemania Fecha: marzo de 2010