análisis de purificación y tratamiento de aguas residuales presentacion final

1

Análisis de purificación y tratamiento de aguas residuales provenientes de pozos petroleros

María Camila Castellanos CallejasMaría Angélica Valderrama Acosta

Departamento Ingeniería QuímicaUniversidad de los Andes

Mayo 25 - 2015

2

•Introducción•Objetivos - Generales

- Específicos•Metodología•Resultados•Conclusiones•Recomendaciones

Contenido

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Introducción

Métodos para la extracción de crudos pesados: inyección de agua.

Periodo de vida útil de los pozos se encuentra avanzada, la cantidad de agua aumenta drásticamente y la producción del crudo es menor.En Colombia: crudos pesados.

4

Introducción

Desafío actual: encontrar métodos sostenibles para el tratamiento de aguas residuales.

Solución: uso de clarificadores para llevar a cabo la purificación del agua.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

5

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Objetivo general

Analizar y comprender el proceso de purificación y tratamiento de aguas residuales provenientes de pozos petroleros por medio de agentes químicos.

6

Objetivos específicos

Identificar los factores y las condiciones del agua residual que influyen sobre los procesos de purificación.

Desarrollar protocolos para el tratamiento y la purificación de aguas residuales provenientes de pozos petroleros por medio de agentes químicos.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

7

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Materiales

Agua residual: pozo petrolero San Fernando en el Campo Rubiales.

Clarificadores de la línea comercial ROMAXTM 6000 Series de la empresa Dow Química.

8

Materiales

NúmeroNombre del

producto Tipo % Activo

1 ROMAX TM 6000 Aniónico 182 ROMAX TM 6001 Aniónico 53 ROMAX TM 6005 Aniónico 114 ROMAX TM 6020 Aniónico 155 ROMAX TM 6023 Aniónico 156 ROMAX TM 6030 Aniónico 147 ROMAX TM 6035 Aniónico 298 ROMAX TM 6080 No iónico 119 ROMAX TM 6082 No iónico 9

10 ROMAX TM 6100 Aniónico 1811 ROMAX TM 6610 Catiónico 212 ROMAX TM 6620 No iónico 213 ROMAX TM 6630 Catiónico 114 ROMAX TM 6640 No iónico 115 ROMAX TM 6650 No iónico 116 ROMAX TM 6660 No iónico 4817 ROMAX TM 6668 No iónico 40

Tabla 1. Clarificadores de la empresa Dow Química.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

9

Caracterización del agua residual

pHConductividad

TurbidezDQO

Sólidos suspendidos

AlcalinidadDureza

Figura 1. Imágenes obtenidas de Google images.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Se realizó una prueba de metales por medio de una espectrofotometría por absorción atómica , en el departamento de Ingeniería Ambiental de la Universidad.

Figura 3. Imagen obtenida de: Google images

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Figura 2. Muestra agua residual para prueba de metales.

11

Proceso de clarificación

Reconocimiento de los clarificadores proveídos por la empresa Dow Química℗.

2ml de agua residual y 100ppm de cada clarificador.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Figura 4. Reconocimiento de los clarificadores de la empresa Dow Química.

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Con la muestra que mejor actuó a las 48 horas, se realizo un curva dosificación.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES Figura 5. Comportamiento curva de dosificación.

http://www.google.com.co/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRw&url=http://www.datuopinion.com/dosis&ei=GqJbVaDnIsuyggTc0YDwAw&bvm=bv.93564037,d.eXY&psig=AFQjCNEh-2Szp5iQkB4yjmin8Jy-pNBWaA&ust=1432155026121713

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Diseño experimental

Se planteó un diseño experimental mediante mezclas en diagramas ternarios.

Clarificador (Concentración)Punto A B C

1 100 0 02 0 100 03 0 0 1004 33,3 33,3 33,35 50 50 06 50 0 507 0 50 508 60 20 209 20 60 20

10 20 20 6011 30 40 3012 30 30 3013 40 30 30

Tabla 2. Concentración de clarificadores en el diagrama

ternario.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES Figura 6. Diagrama ternario con diferentes

mezclas de clarificador.

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Diseño experimental en la herramienta computacional Minitab con las 13 diferentes concentraciones utilizadas de los clarificadores.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES


Característica ValorpH 8.44

Conductividad 1597 μs/cmTurbidez No se puede reportar

DQO 1650 mg/LDureza 138.4 mgCaCO3/L

Alcalinidad 68.21 mgCaCO3/L ] Sólidos suspendidos 1067 mg/L

Tabla 3. Propiedades fisicoquímicas del agua residual.

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Caracterización del Agua Residual

Parámetro Resultado Unidades Parámetro Resultado UnidadesArsénico <0,021 mg/L As Cromo total <0,032 mg/L CrCadmio <0,006 mg/L Cd Estroncio 0,29 mg/L SrCinc 0,01 mg/L Zn Galio <0.010 mg/L GaCobalto "0,009" mg/L Co Hierro "0,039" mg/L FeCobre <0,010 mg/L Cu Indio 0.078 mg/L InNíquel "0,009" mg/L Ni Litio 0,304 mg/L LiPlomo 0,078 mg/L Pb Magnesio 0.966 mg/L MgSelenio <0,010 mg/L Se Manganeso "0,009" mg/L MnAluminio "0,018" mg/L Al Mercurio <0,003 mg/L HgBario 0,318 mg/L Ba Plata <0,006 mg/L AgBismuto <0.016 mg/L Bi Potasio 8.67 mg/L KBoro 0,939 mg/L B Sodio 365 mg/L NaCalcio 4.31 mg/L Ca Talio <0,051 mg/L Ti

Tabla 4. Determinación de metales presentes en el agua residual.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

<XXX: Valor por debajo del limite de detección del método.“XXX”: Valor entre el limite de detección y el limite de cuantificación del método.

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Figura 7a. Muestras de agua residual con cada clarificador a 100pm (t = 0 hrs)

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Figura 7b. Muestras de agua residual con cada clarificador a 100ppm (t = 0 hrs)

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Figura 8a. Muestras de agua residual con cada clarificador a 100pm

(t = 48 hrs)

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Figura 8b. Muestras de agua residual con cada clarificador a 100ppm

(t = 48 hrs)

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Clarificadores con mejores resultados


Figura 9. Muestras de agua residual con los clarificadores que presentaron mejores resultados (ROMAX 6080 y ROMAX 6610)

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Curva de dosificación

Figura 10. Muestras de agua residual con clarificador 11 a diferentes concentraciones (t = 48 hrs)

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Curva de dosificación

Figura 11. Curva de dosificación con el clarificador ROMAX TM 6610.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Pruebas de estabilidad

Figura 12. Resultados pruebas Turbiscan con concentración de clarificador de 5ppm.


INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Clarificador Nombre del producto8 (A) ROMAX TM 60809 (B) ROMAX TM 6082

11 (C) ROMAX TM 6610Tabla 5. Clarificadores que presentaron mejores resultados a una baja

concentración..

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Clarificador (Concentración)Punto A B C

1 100 0 02 0 100 03 0 0 1004 33,3 33,3 33,35 50 50 06 50 0 507 0 50 508 60 20 209 20 60 20

10 20 20 6011 30 40 3012 30 30 3013 40 30 30

Tabla 6. Clarificadores que presentaron mejores resultados a una baja concentración.

.

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Figura 18a. Muestras de agua residual con cada una de las mezclas del diagrama ternario.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Figura 18b. Muestras de agua residual con cada una de las mezclas del diagrama ternario.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Diseño experimentalPrueba de centrifugación

Figura 19a. Muestras de agua residual con cada una de las mezclas del diagrama ternario después de la prueba de

centrifugación.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Figura 19b. Muestras de agua residual con cada una de las mezclas del diagrama ternario después de la prueba de

centrifugación.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Proceso de filtración

Figura 20a. Muestras de agua residual con cada una de las mezclas del diagrama ternario después del proceso de

filtrado.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Figura 20b. Muestras de agua residual con cada una de las mezclas del diagrama ternario después del proceso de

filtrado.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Muestra pH Conductividad [μs / cm]

Turbidez [FAU]

Dureza[mgCaCO3/L ]

Alcalinidad[mgCaCO3/L ]

1 7.968 1741 460 58,9 84,66

2 7.392 1310 583 62,06 72,21

3 7.409 1310 36 112,5 39,84

4 6.925 1299 18 128,5 32,37

5 7.317 1258 94 112,5 29,88

6 7.219 1314 36 120 39,84

7 7.238 1296 173 144,4 27,39

8 7.347 1285 161 130,4 34,86

9 7.426 1298 27 105,9 39,84

10 7.191 1333 191 144,4 32,37

11 7.596 1301 60 85,71 29,88

12 7.585 1261 256 150 27,39

13 7.633 1268 159 75 42,33

Tabla 7. Características del agua residual con cada una de las mezclas del diagrama ternario.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Diseño experimental en Minitab

Figura 21. Gráfica de contorno de pH obtenida en Minitab.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES pH ideal: 6.95 – 7.1

37


Figura 22. Gráfica de contorno de conductividad obtenida en Minitab.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES Conductividad ideal: 1340 – 1370 μs /

cm

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Figura 23. Gráfica de contorno para la dureza obtenida en Minitab.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES Dureza ideal: <75 mgCaCO3/L

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Figura 24. Gráfica de contorno para la turbidez obtenida en Minitab.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES Turbidez ideal: <80FAU

40


Figura 25. Gráfica de contorno para la alcalinidad obtenida en Minitab.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES Alcalinidad ideal: <75 mgCaCO3/L

41

Caracterización final del agua

Figura 26. Muestra de agua residual inicial y muestra de agua residual final.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Característica Valor inicial Valor final Valor deseadopH 8,418 7,323 6,95 – 7,1Conductividad 1579 μs/cm 1343 μs/cm 1340 – 1370 μs/cmDQO 1650 mg/L 43 mg/L -Turbidez Sobre rango 18 FAU < 80 FAUSólidos suspendidos 1067 mg/L 17 mg/L

Remoción en carga > 80%

Alcalinidad 68,21 mg CaCO3/L 43 mg CaCO3/L < 75 mg CaCO3/L Dureza 138,4 mg CaCO3/L 116 mg CaCO3/L < 75 mg CaCO3/L

Tabla 8. Caracterización del agua residual inicial y el agua residual final.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Parámetro Resultado Unidades Parámetro Resultado UnidadesArsénico <0,021 mg/L As Cromo total <0,032 mg/L CrCadmio 0,072 mg/L Cd Estroncio 14,3 mg/L SrCinc 4,86 mg/L Zn Galio <0,010 mg/L GaCobalto <0,008 mg/L Co Hierro <0,014 mg/L FeCobre <0,010 mg/L Cu Indio <0,012 mg/L InNíquel 0,092 mg/L Ni Litio 0,131 mg/L LiPlomo “0,020” mg/L Pb Magnesio 175 mg/L MgSelenio 0,015 mg/L Se Manganeso 6,99 mg/L MnAluminio <0,016 mg/L Al Mercurio <0,070 mg/L HgBario 168 mg/L Ba Plata <0,006 mg/L AgBismuto 3,76 mg/L Bi Potasio 19,6 mg/L KBoro 1,27 mg/L B Sodio 81,8 mg/L NaCalcio 1096 mg/L Ca Talio <0,051 mg/L Ti

Tabla 9. Determinación de metales presentes en el agua residual final.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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Prueba de estabilidad final

Figura 27. Resultados pruebas Turbiscan para la mezcla final.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Conclusiones

Estabilidad en el proceso de clarificación con el aumento de la concentración del clarificador. Concentración equimolar de los clarificadores ROMAXTM 6080 y ROMAXTM 6610 (identificados con los números 8 y 11, respectivamente).

Importante: realizar pruebas de caracterización del agua residual, ya que dependiendo de su lugar de procedencia puede tener características diferentes.

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Conclusiones

El proceso de clarificación fue el deseado. Sin embargo los valores de las características del agua dependen del destino final que se le vaya a dar a la misma.

Buen resultado: pruebas realizadas en el Turbiscan, ya que se evidencia el comportamiento de las partículas. Se determinó el comportamiento de floculación de los sistemas.

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

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INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Recomendaciones

Estudiar y analizar posibles tratamientos adicionales que se le puedan realizar al agua, para obtener mejores resultados.

Análisis con aguas residuales provenientes de diferentes pozos, para así entender que tipos de factores influyen en la clarificación del agua. Reactivo que elimine el proceso de filtración.

48

INTRODUCCIÓN

OBJETIVOS

METODOLOGÍA

RESULTADOS

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES

Recomendaciones

Trabajo futuro: Adicionar un proceso de tratamiento de dureza, metales y alcalinidad.

49

¡Gracias!

50

¿?

¿?

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¿?

¿?

¿?

¿Preguntas?

análisis de purificación y tratamiento de aguas residuales presentacion final

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