Gestión ambiental sistemas de control de emisión de contaminantes en la industria

1. Gestión ambientalsistemas de control de emisión de contaminantes en la industria JHON VICTOR VIDAL DURANGO ING. QUÍMICO, MsC CIENCIAS AMBIENTALES

2. 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.

3. 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.

4. 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

5. 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

6. 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.

8. 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.

9. 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).

10. BIOFILTROS Utilizado para COV, COSV, H2S, entre otros. Ventajas: Sencillez y bajo costo operación. Desventajas: Área ocupada y cambio del soporte.

11. 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.

13. CLASES DE PRECIPITADORES SECOS

14. Sedimentador de gases Lavador de gases venturi Lavador tipo Venturi

15. Ciclones Filtros de manga o bolsillo

17. 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

18. Cantidades vertidas a las aguas superficiales por las industrias

19. Sustancias químicas vertidas a las aguas superficiales

20. Fuentes de contaminación no puntuales en áreas agrícolas y urbanas

21. 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.

22. ESQUEMA GENERAL DE LOS SISTEMAS DE CONTROL DE AGUAS RESIDUALES

24. ETAPAS DEL TRATAMIENTO • Tratamiento preliminar. • Tratamiento primario. • Tratamiento secundario. • Cloración / Oxidación. • Tratamiento de lodos. • Tratamiento terciario.

25. 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

26. 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.

27. Tanque de Imhoff

28. Tratamiento primario

29. 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).

30. AEROBIOS: MO + O2→ CO2 + H2O ANAEROBIO:MO → CH4+ CO2+ H2O + H2S

31. En el proceso con lodos activados el mayor problema es el manejo de los lodos Fauna microbiana en los procesos de aguas residuales

32. 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.

33. 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

34. 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.

36. Tratamiento primario y secundario de una planta municipal de tratamiento de aguas residuales

37. Hidroxiapatita Tratamiento terciario de una planta residual municipal

40. Tratamiento de aguas residuales

41. 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

42. 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.

43. 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·

44. 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.

45. 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.

46. 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 reoxidarsequímicamente por H2O2 , electroquímicamente invirtiendo la polaridad de la celda.

47. Gracias