Presentación 6. Sistemas de control de contaminación ambiental

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Transcript Presentación 6. Sistemas de control de contaminación ambiental

Gestión ambiental
sistemas de control de emisión de
contaminantes en la industria
JHON VICTOR VIDAL DURANGO
ING. QUÍMICO, MsC CIENCIAS
AMBIENTALES
CONTAMINACIÓN DEL AIRE
Básicamente es la remoción o el control del contaminantes
tales como: CO2, NOx, SO2, CO, HC, COV, COSV y otros.
Atrapamiento de CO2
CaSiO3 + CO2 + H2O → Si(OH)4 + CaCO3 : Enterramiento
• Inyección de CO2 en los océanos.
Dióxido de azufre SO2
• Colocar chimeneas a gran altura: dispersión.
• Desulfuración de Carbones: FeS2 (trituración y flotación) y
Sorg (Pulverización + CaCO3).
Atrapamiento Químico
CaCO3 + SO2 → CaSO3 + CO2 : Rx en suspensión.
Inyección Seca del Sorbente: Mas reactiva.
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3 + H2O
Se recoge en filtros convencionales.
• ATRAPAMIENTO CON SAL AMINADA: Se recupera despues
con calentamiento y el SO2 se convierte a H2SO4.
• Amoniaco + SO2 → Sulfato de Amonio: Fertilizante.
• Atrapamiento con agua de mar.
Se devuelve nuevamente al mar con SO4
NOx, CO e Hidrocarburos
Motores de carga estratificada:
Combustión en dos etapas
Composición de los gases de escape en
función
de la relación aire-combustible
HC + H2O → H2 + CO
(a) Convertidor catalítico de tres vías para la eliminación de hidrocarburos (HC),
monóxido de carbono (CO) y óxido nítrico (NO) de los gases de escape de automóviles.
(b) Métodos avanzados que emplean absorbentes de zeolitas para la eliminación de
hidrocarburos de los gases producidos durante el encendido. (c) Procedimientos de
reducción de NO a N2 empleando platino embebido en carbonato de bario.
OTROS PROCEDIMIENTOS
• 6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O
• 2CO(NH2)2 + 6NOx → 5N2 + 2CO2 + 4H2O
Las condiciones deben controlarse cuidadosamente
para evitar la oxidación, por parte del O2 residual, del
NH3 o Urea a NO y NO2.
TRATAMIENTOS BIOLOGICOS
• Biolavadores: se realiza en dos etapas, esta limitado a los
compuestos solubles en aguas.
• Columnas empacadas o filtros percoladores: absorción y
degradación en una sola etapa, formando una biopelicula.
• Biofiltros: pueden ser cerrados o abiertos, su capacidad
depende toxicidad del compuesto. Exclusivo: contaminantes
oxidables, orgánicos parcialmente oxidados y minerales
reducidos. No para NOx, SOx y CO2.
• Se han utilizado remoción de compuestos minerales y
orgánicos (aromáticos, alifáticos, halogenados, etc).
BIOFILTROS
Utilizado para COV, COSV, H2S, entre otros.
Ventajas: Sencillez y bajo costo operación.
Desventajas: Área ocupada y cambio del soporte.
Precipitadores electroestáticos
Un PE es un dispositivo de filtración de partículas que utiliza
fuerzas eléctricas para mover las partículas fuera de la corriente
de gas y sobre las placas del colector. Todo precipitador está
constituido de un electrodo emisor y un electrodo o placa
recolectora.
Hasta ahora, este sistema de precipitadores electrostáticos ha
demostrado ser el medio más eficiente para extraer las cenizas
volantes que arrastran los humos de escape producto de la
combustión del carbón o en plantas refinadoras de metales,
cementeras, etc.
CLASES DE PRECIPITADORES SECOS
Sedimentador de gases
Lavador de gases venturi
Lavador tipo Venturi
Ciclones
Filtros de manga o
bolsillo
Contaminación del agua y procesos de tratamiento
La calidad del agua es objeto de constante preocupación desde el
punto de vista: Salud publica y calidad de vida, y Salud de los
ecosistemas acuáticos. La calidad del agua es tan importante
como la cantidad.
Efectos del uso del agua sobre su calidad
Cantidades vertidas a las aguas superficiales
por las industrias
Sustancias químicas vertidas a
las aguas superficiales
Fuentes de contaminación no puntuales en áreas agrícolas y
urbanas
Tratamiento de aguas residuales
Las poblaciones tratan los suministros de agua que van a
utilizarse para uso domestico y comercial con el fin de asegurar
la salud publica. También es su competencia el tratamiento de
aguas residuales para prevenir la contaminación del agua y la
eutrofización.
Los objetivos de las plantas de tratamiento de aguas residuales
(Domesticas e industriales) es eliminar o remover al máximo los
contaminantes presentes en aguas (SS, nutrientes, metales,
contaminantes refractarios, temperatura, etc). Representada
ppalmente en la disminución de la DBO, para asegurar la
capacidad oxidativa del cuerpo receptor.
ESQUEMA GENERAL DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE AGUAS
RESIDUALES
ETAPAS DEL TRATAMIENTO
• Tratamiento preliminar.
• Tratamiento primario.
• Tratamiento secundario.
• Cloración / Oxidación.
• Tratamiento de lodos.
• Tratamiento terciario.
Tratamiento preliminar
Proteger el equipo de bombeo y hacer más fáciles las
operaciones siguientes.
Elimina sólidos mayores o flotantes, sólidos inorgánicos
pesados y eliminar cantidades excesivas de aceites y grasas.
Se utilizan: Rejas (barras) o
mallas,
desmenuzadores,
desarenadores, tanques de
preaireación.
Trampa de grasas
Tratamiento primario
Eliminar la mayoría de los SS por sedimentación (40 a 60%), con
productos químicos hasta el 90% (sedimentables y coloidales).
Se utilizan: Tanques sépticos, Tanques Imhoff u otras unidades
patentadas, Tanques de sedimentación simple con eliminación
mecánica de lodos, lagunas de sedimentación, Clarificadores de
flujo ascendente con eliminación mecánica lodos.
Con productos químicos: floculadores.
Tanque de Imhoff
Tratamiento primario
Tratamiento secundario
Se hace cuando las aguas todavía tienen más SS orgánicos o
disueltos que los que pueden ser asimilados por las aguas
receptoras sin oponerse a su uso normal adecuado.
Es la etapa aerobia del proceso, buscando transformar los sólidos
en inorgánicos u orgánicos estables.
• Biofiltros o filtro de goteo con tanques de sed. secund.
• Tanques de aireación con lodos activados.
• Estanques de estabilización (lagunas de oxidación).
AEROBIOS:
MO + O2 → CO2 + H2O
ANAEROBIO:
MO → CH4+ CO2+ H2O + H2S
En el proceso con lodos
activados el mayor
problema es el manejo
de los lodos
Fauna microbiana en los
procesos de aguas residuales
Cloración / oxidación
Generalmente la cloración se puede utilizar en cualquier parte
del proceso, se aplica con el siguiente propósito:
• Desinfección o destrucción de organismos patógenos.
• Prevención en la descomposición de las aguas negras
(controlar olor o proteger infraestructura).
• Como auxiliar en la operación de la planta (sedimentación,
biofiltros, abultamiento lodos).
• Ajuste o abatimiento de la DBO.
• Auxiliar en degradación anaerobia de los lodos.
Tratamiento terciario
Para eliminar nutrientes que pueden eutrofizar los cuerpos de
aguas receptores. Los humedales pueden servir con este fin
reteniendo los nitratos y fosfatos.
Las reacciones químicas
es el método más
utilizado
como
tratamiento terciario
Tratamiento de lodos
Aunque en algunos casos se disponen sin tratamiento, es
aconsejable hacerles un tratamiento para evitar
inconvenientes (ej. cargas toxicas).
Objetivos: eliminación parcial o total del agua y
Descomponer todos los sólidos orgánicos putrescibles
transformándolos en sólidos minerales u orgánicos
relativamente estables.
Procesos: Espesamiento, Digestión (con o sin calor), Secado
(lechos o calor), Acondicionamiento Químico, Elutriación,
Filtración al vacío, Incineración, Oxidación húmeda y
Centrifugación.
Tratamiento primario y secundario de una planta municipal de
tratamiento de aguas residuales
Hidroxiapatita
Tratamiento terciario de una planta residual municipal
Tratamiento de aguas residuales
TECNICAS MODERNAS DE PURIFICACIÒN DE AGUAS RESIDUALES
Y AIRE
• Destrucción de
COVs
Son eliminados por arrastre por aire (air stripping). No
conveniente para compuestos muy solubles en agua (fenoles).
Los contaminantes son destruidos por Oxidación Catalítica a
300-500 ºC sobre Pt/alumina.
Si el contaminante contiene cloro es necesario un lavado antes
de emitir los residuos a la atmósfera.
• Óxidos de U son más eficientes que el Pt como catalizador.
Remueven hasta 99.9% COVs
Adsorción
Carbón activado y adsorbentes sintéticos: ideal para bajas
concentraciones en flujos de líquidos y vapor.
Es utilizado para orgánicos NO VOLATILES.
Los adsorbentes son regenerados con vapor o calor.
Adsorbentes sintéticos: hidrofóbicos (eliminar hidrocarburos
clorados especialmente con vapor desde el suelo) e
hidrofílicos.
Procesos avanzados de oxidación (PAOs)
Algunos organoclorados son muy resistentes a los tratamientos
convencionales.
Mineralizan los contaminantes convirtiéndolos en CO2, H2O y
ácidos minerales (HCl). Mediante OH., los cuales son muy
reactivos en disolución acuosa.
OH. + H- C- → H2O + radical C → ……CO2
• H2O2 (100 ppm) + UV (200-300 nm) → 2 OH·
• O3 + UV → O2 + O ; O + H2O + UV → H2O2 → 2 OH·
• O* + H2O → 2 OH·
• H2O2 + 2O3 → 2 OH· + 3O2 (Sin UV).
• Fotocatalítico (TiO2) a 385 nm
h+ + OH- → OH· y h+ + H2O → OH·
h+ + contaminante → catión radical…….
Todos estos procesos son económicos y ocurren a T
ambiente.
Tratamiento de cianuros y metales en aguas residuales
Cianuro: especie muy toxica y estable medio ambiente. Base del
HCN. Se recomienda no acidular.
2 CN- + O2 + 4H2O → 2HCO3- (o CO2) + 2NH3
Se consigue con O2 a altas P y T.
2CN- + 5Cl2 + 8OH- → 2CO2 + N2 + 10Cl- + 4H2O
Otros agentes oxidantes: peroxido en presencia de Cu como
catalizador.
Los metales de transición (pesados) pueden eliminarse por
precipitación con sulfuros e hidróxidos, y por reducción.
Hidróxidos: lodos voluminosos, disposición apropiada.
La deposición electrolítica conduce su deposición sobre el cátodo.
Si se desea una sln concentrada puede reoxidarse químicamente
por H2O2 , electroquímicamente invirtiendo la polaridad de la
celda.
Gracias