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Tecnologías para la gestión de vertimientos

¿Qué es un Plan de Reconversión a Tecnologías

Limpias en Gestión de Vertimientos (PRTLGV)?

Mecanismo que promueve la reconversión tecnológica de los procesos productivos de los generadores de vertimientos para: • Cumplir con la norma de vertimientos (Resolución 631 de 2015). • Reducir y minimizar la carga contaminante por unidad de producción, antes del

sistema de tratamiento o antes de ser mezclada con aguas residuales domésticas. • Reutilizar o reciclar subproductos o materias primas, por unidad de producción o

incorporar a los procesos de producción materiales reciclados, relacionados con la generación de vertimientos.

¿Por qué optar por un PRTLGV?

Reducir agua de reposición vs costos de pretratamiento


Disminuir la cantidad de agua vertida Reducir costos de descarga y disposición final


Incrementar la capacidad de la planta Reducir costos de tratamiento Reducir consumo de materias primas

¿Qué debe contener un PRTLGV? 1. Descripción de la actividad industrial, comercial y de servicio.

• Breve descripción de la actividad • Diagrama de flujo para presentar el proceso esquemáticamente.

2. Objetivo general y objetivos específicos y alcances del plan. • Se debe dar claridad en relación a los parámetros a reducir y minimizar,

relacionándolos con los indicadores que medirán los resultados de la tecnología a implementar.

3. Caracterización de las aguas residuales antes del sistema de tratamiento • Volumen vertido durante el tiempo de operación del proceso. • Información de cada uno de los parámetros exigidos por la normatividad.

¿Qué debe contener un PRTLGV?

4. Carga contaminante de las aguas residuales antes del sistema de tratamiento por unidad de producto.

• Medición de caudal (Q)


• Cálculo de la carga

CARGA (Kg/día) = (Q)*(C)*(0,0864)*(t/24) Q: Caudal promedio en L/s C: Concentración del contaminante (mg/L) t : Tiempo de generación de aguas residuales en horas por día (h) Factor de conversión de unidades: 0,0864 • Cálculo de la Carga por Unidad de Producto (CUP)

CUP = (CARGA)/(P) P: Kg de producto por día (Kg/día)


5. Definición precisa de los cambios parciales o totales en los procesos de producción

Para ello resulta pertinente analizar las siguientes alternativas:

• Optimización de procesos

• Fuentes alternas de abastecimiento de agua Por ejemplo aguas lluvias • Efectuar reúso y/o recirculación de agua, siempre que sea viable técnica y

económicamente


6. Definición de los indicadores con base en los cuales se realizará el seguimiento al cumplimiento de los objetivos del Plan Ejemplos: Consumo total de agua (L/h) Cantidad de agua reutilizada (m3/Und)

7. Estimativo de la reducción o minimización de las cargas contaminantes por unidad de producto, antes de ser tratados por los equipos de control y antes de ser mezclados con aguas residuales domésticas.


8. Descripción técnica de los procesos de optimización, recirculación y reúso del agua, así como de las cantidades de los subproductos o materias primas recicladas o reutilizadas, por unidad de producción . • Presentar diseño y planos de los procesos que involucran la gestión integral del agua. • Indicar la carga de cada parámetro a reducir en el proceso, cantidad de materias primas

reutilizadas, cantidad de agua reutilizada, etc.

9. Plazo y cronograma de actividades para el cumplimiento de la norma de vertimientos, y presupuesto del costo total de la reconversión.


¿Qué cambios se deben hacer para mejorar la

gestión de vertimientos? Tecnologías de cambio de proceso: Por lo obsoleto del proceso productivo, se produce una elevada utilización del agua, materias primas y aditivos inadecuados y peligrosos.

Optimización de procesos: Perfeccionar los procesos individuales y los equipos en las principales áreas de

consumo de agua. Cambio de procesos, reemplazando la forma en la que se usa el agua. Cambios tecnológicos: Las mejores técnicas disponibles y tecnologías

desarrolladas, generalmente son más eficientes, con rendimientos óptimos y generan cada vez menos contaminación.

Tecnologías de minimización de los vertimientos: A través de procesos de optimización, modernización y utilización de elementos e instalaciones adicionales, puede llegar a neutralizarse, parcial o totalmente, el potencial contaminante del vertimiento en concentración o volumen, minimizando su peligrosidad. Tecnologías de reciclaje y reutilización: Aumentan el volumen de agua reciclada en el proceso y proporcionan una reutilización de los productos secundarios, con significativo ahorro de agua y materias primas, que implica a su vez un vertimiento menos contaminante.


gestión de vertimientos?


gestión de vertimientos?

El concepto de contaminación está referido, desde un punto de vista práctico, a los usos posteriores del agua.

¿Qué calidad de agua necesito?

Reúso o reutilización

Reúso o reutilización

Utilización en serie, consiste en el empleo del agua en circuito abierto, en dos o más funciones sucesivas y diferentes, con una posible fase intermedia entre ellas de toma o tratamiento. La segunda utilización es menos exigente en cuanto a calidad del agua.

Ley 373, Artículo 5 Reúso obligatorio del agua Establece que las aguas utilizadas, sean éstas de origen superficial, subterráneo o lluvias, en cualquier actividad que genere efluentes líquidos, deberán ser utilizadas en actividades primarias y secundarias cuando el proceso técnico y económico así lo ameriten y aconsejen según el análisis socio económico y las normas de calidad ambiental.

Resolución 1207 de 2014: Por la cual se adoptan disposiciones relacionadas con el uso de aguas residuales tratadas

Parámetros de Calidad de acuerdo al uso

del agua

Razones para llevar a cabo el reúso

La empresa no tiene acceso al alcantarillado público y está retirada de cauces de agua para hacer el vertimiento.

Los límites permisibles de contaminantes en la Resolución 631 de 2015 son muy exigentes. La calidad del agua residual podría ser similar a la del agua cruda.

La disponibilidad del recurso agua es limitado. Tarifas de alcantarillado y tasas retributivas altas vs costos de

reúso.

Reúso de Aguas Residuales

EL REÚSO del agua significa su utilización en otra aplicación diferente a la previa.

Regeneración y Reúso

Recirculación o reciclaje

Utilizar indefinidamente una misma agua para un mismo fin, compensando únicamente las pérdidas por purgas o evaporación. El grado de recirculación puede ser alto y por ende la concentración de sales aumentará

Grados de recirculación

El grado de recirculación se verá afectado por acumulaciones tales como: Sulfatos y carbonatos que precipiten. Sales que incrementan la conductividad. Materia orgánica degradable, sales amoniacales y fosfatos que favorecen

crecimientos bacterianos. Detergentes que generan espumas. Materias en suspensión que puedan causar obstrucciones.

Efectos del Reúso o Recirculación

Corrosión, debido al aumento en la concentración de: Sólidos Disueltos Totales (SDT) Conductividad pH Cloruros Sulfuros Amonio

Incrustación, debido al aumento en la concentración de: Dureza Fosfatos Sílice Alcalinidad pH

Efectos del Reúso o Recirculación

Ensuciamiento (Fouling), debido al aumento en: Sólidos Suspendidos Totales

(SST) Grasas y Aceites Hierro

Deposición microbiana, debido al aumento de la: Carga orgánica Amonio Fosfatos Tiempo de retención

Acciones a seguir

Clasificar las corrientes de agua y sus usos. Adaptar las categorías de aguas con los usos potenciales. Determinar el grado de mejoramiento de las corrientes de agua

seleccionadas.

Segregación de corrientes.

Chequeo de impacto de los proyectos a realizar en el balance global de agua.

Priorización de proyectos.

RECOMENDACIONES TECNOLÓGICAS PARA EL CUMPLIMIENTO DE LA RESOLUCIÓN

631 DE 2015 Y/O EL REÚSO DE AGUA

Las mismas tecnologías que son utilizadas para purificar las fuentes de agua cruda (purificación del agua), pueden ser utilizadas para tratar las aguas residuales para su reúso.

La clave para el reúso del agua es tener una variedad de tecnologías disponibles

para remover de manera eficiente los contaminantes peligrosos o no deseados del suministro de aguas residuales.

No existe ninguna tecnología en particular que pueda eliminar eficientemente

todos los tipos de contaminantes.

Existen tecnologías de tratamiento que pueden, de manera colectiva, reducir eficazmente la concentración de virtualmente cualquier contaminante a niveles aceptables para cualquier uso del agua

RECOMENDACIONES TECNOLÓGICAS PARA EL CUMPLIMIENTO DE LA RESOLUCIÓN

631 DE 2015 Y/O EL REÚSO DE AGUA

Tecnologías de membrana

Las tecnologías de membrana son procesos claves en las aplicaciones de reúso de aguas residuales Las cuatro tecnologías principales de flujo transversal impulsadas por presión utilizadas en la actualidad son: Microfiltración Ultrafiltración Nanofiltración Ósmosis inversa


Microfiltración: Elimina los sólidos en suspensión de tamaño superior a 0,1 – 1,0 µm. Es efectiva eliminando los patógenos de gran tamaño. Se suele emplear la microfiltración cuando la concentración de Sólidos Totales Disueltos no es problemática, ya que los poros de la membrana son comparativamente grandes como para filtrar partículas muy pequeñas. Más usualmente se emplea como pretratamiento de sistemas con las membranas más delicadas, como la ósmosis inversa o la nanofiltración.


Ultrafiltración: Puede emplearse para eliminar esencialmente todas las partículas coloidales y alguno de los contaminantes disueltos más grandes (0,01 µm). Se utiliza la UF cuando deben eliminarse prácticamente todas las partículas coloidales (incluyendo la mayor parte de microorganismos patógenos). Estos sistemas, capaces de eliminar bacterias y virus se suelen utilizar como pretratamiento para sistemas de nanofiltración u ósmosis inversa. Puesto que los coloides se eliminan, el agua tratada debe tener una turbidez prácticamente nula.


Nanofiltración: Elimina los contaminantes de tamaño superior al nanómetro (0.001 µm). Las membranas de NF se emplean cuando se requiere eliminar prácticamente, aunque no todos, los sólidos disueltos. La tecnología se llama también ablandamiento por membrana, ya que se eliminan del agua los iones de la dureza que tienen 2 cargas (calcio y magnesio) mejor que los que solo tienen una (sodio, potasio, cloro, entre otros).

Ósmosis inversa


Ósmosis inversa: Es una tecnología de membrana en la cual el solvente (agua) es transferido a través de una membrana densa diseñada para retener sales y solutos de bajo peso molecular. La OI elimina prácticamente todas las sales y los solutos de bajo peso molecular. Se considera una eliminación prácticamente total de todas las sales disueltas y total de los sólidos en suspensión. Debido a esto, las membranas de OI son la elección cuando se necesita agua muy pura.

Electrocoagulación

En la electrocoagulación los contaminantes de muy diversos efluentes son removidos aplicando el principio de coagulación, pero en este caso no se hace uso de un coagulante químico (cuya función es llevada a cabo por una corriente eléctrica que es aplicada al medio líquido contaminado).

Electrocoagulación

Ventajas de la electrocoagulación

Los costos de operación son menores comparativamente con los de procesos convencionales usando polímeros.

Requiere de equipos simples y de fácil operación. Elimina requerimientos de almacenamiento y uso de productos

químicos. Genera lodos más compactos y en menor cantidad, lo que

involucra menor problemática de disposición de estos lodos. Produce flóculos más grandes que aquellos formados en la

coagulación química y contiene menos agua ligada.

Ventajas de la electrocoagulación

El agua tratada por electrocoagulación contiene menor cantidad de sólidos disueltos que aquellas tratadas con productos químicos, situación que disminuye los costos de tratamiento de estos efluentes en el reúso.

Alta efectividad en la remoción de un amplio rango de contaminantes.

Desventajas de la electrocoagulación

Es necesario reponer los electrodos de sacrificio. Los lodos contienen altas concentraciones de hierro y aluminio,

dependiendo del material del electrodo de sacrificio utilizado. Puede ser un tratamiento costoso en regiones en las cuales el

costo de la energía eléctrica sea alto. El óxido formado en el ánodo puede, en muchos casos, formar

una capa que impide el paso de la corriente eléctrica, disminuyendo de esta forma la eficiencia del proceso.

Intercambio iónico

Existen dos tipos de unidades de intercambio: catiónicos y aniónicos. La unidad catiónica contiene un tipo específica de resina para remover los iones cargados desde la solución. Los cationes son reemplazados por iones hidrógeno que son desplazados desde la resina. Luego de un tiempo la capacidad de la resina decrece, debiendo ser regenerada, por ejemplo con ácido sulfúrico. La unidad aniónica remueve los iones cargados negativamente, que se reemplazan por iones hidroxilo (OH-) desplazados desde la resina, la cual se regenera con una base fuerte como hidróxido de sodio.

Intercambio iónico

Intercambio iónico

Ventajas: Ambos procesos: el de recuperación de materiales y agua conducen a la obtención de agua de alta pureza, siempre que se trate de soluciones diluidas. Desde el punto de vista instrumental se trata de un equipo compacto y automatizado

Desventajas: Alto costo asociado a las resinas de intercambio iónico y a los químicos utilizados para la regeneración de dichas resinas.

Sistemas de tratamiento basados en macrófitas enraizadas emergentes: en suelos anegados permanentemente o temporalmente. Los humedales basados en macrófitas enraizadas emergentes pueden ser de dos tipos, de acuerdo a la circulación del agua que se emplee: Humedales de flujo superficial, si el agua circula en forma superficial

por entre los tallos de las macrófitas. Humedales de flujo subsuperficial, si el agua circula por debajo de la

superficie del estrato del humedal.

Humedales

Humedales en la minería

Tanques de relaves El tipo de proceso más común y más empleado en el tratamiento de aguas efluentes del sector minero es todavía el uso de tanques de relaves. El objetivo básico de estos tanques es la decantación de los sólidos en suspensión (suficiente área superficial, elevados tiempos de retención y ausencia de turbulencia).

Tendencia de las tecnologías en el sector minero

Las investigaciones y las tecnologías existentes y las emergentes en el campo del tratamiento de efluentes líquidos están orientadas en las siguientes áreas: Remoción de iones: metales, aniones, complejos, etc. Control y eliminación de cianuros, derivados de arsénico, mercurio y

sustancias orgánicas. Control de productos de corrosión y recirculación de aguas. Remoción-tratamiento de lodos, coloides y ultra finos. Tratamiento del drenaje ácido de minas.

Algunos de los procesos tecnológicos existentes para el tratamiento de efluentes líquidos son los siguientes: Separación por tamaño de los materiales gruesos: tamices, ciclones,

centrífugas. Sedimentación, decantación, clarificación, espesamiento. Filtración, flotación. Separación por membranas (ultrafiltración, ósmosis inversa) Adsorción en lechos fijos, expandidos o fluidizados. Biodegradación. Oxidación avanzada (ozono, UV, solar, enzimática)

Tendencia de las tecnologías en el sector minero

Tratamiento del Drenaje Ácido de Minas

El Drenaje Ácido de Minas (DAM) es en este momento uno de los problemas ambientales más serios encontrados en la extracción de carbón. Las reacciones de generación de ácido se expresan generalmente como la oxidación de la pirita, uno de los minerales sulfurosos más comunes. Inicialmente los sulfuros reaccionan con el oxígeno y el agua para formar sulfato, hierro ferroso e iones de hidrógeno. Por lo que se encuentran aguas con niveles muy bajos de pH (<3), iones de metales (Fe, Al, y Mn) y elevadas concentraciones de iones sulfato.

Métodos para el control del Drenaje Ácido de Minas Separación de los desechos y mezcla: Se trata de mezclar la roca generadora de

ácido con otro tipo de roca, cuya composición sea neutralizadora, creando un pH neutro.

Aditivos base: Material alcalino, tales como caliza, cal, ceniza de soda, pueden ser agregados a la roca sulfurosa con el fin de amortiguar las reacciones productoras de ácido.

Cubrimientos: Tierra, arcilla y coberturas sintéticas pueden ser puestas sobre la roca generadora de ácido, con el fin de minimizar la infiltración de agua y aire.

Bactericidas: La introducción de componentes que reducen la bacteria thiobacillusferrooxidas que cataliza las reacciones de generación de ácido.


Se distinguen principalmente dos tipos de tratamiento de los DAM: Tratamiento activo: Uso de reactivos sintéticos (álcalis, floculantes) Uso de energía eléctrica (bombeo, mezcla de reactivos con el agua, etc.) Sedimentación intensificada (en un estanque o en una clarificadora) Tratamiento pasivo: Implica tratamiento en sistemas estáticos (sin bombeo), que contiene materias naturales (abono, piedra caliza, etc). Los sistemas pasivos provocan la mejora de la calidad del agua por reacciones biogeoquímicas, sin el uso de reactivos sintéticos y sin la aplicación de energía externa.


Caso de aplicación

El proceso de control y manejo de los DAM se inicia con la mezcla de carbonato de calcio y sulfato de aluminio. En un tanque de 1000L que cuenta con un eje con aspas para la agitación.

Caso de aplicación

Fase 1. La adición de sustancias químicas se hace por medio de un temporizador cada 30 minutos en la zona de mezcla. Posteriormente el agua es conducida a una piscina la cual es recubierta primeramente con una capa geotextil y otra de plástico encima de ésta. Fase 2. El efluente pasa a una segunda piscina a fin de retener los sólidos sedimentables.

Caso de aplicación

Fase 3. El efluente es conducido a un canal con tabiques, logrando un mayor tiempo de residencia y potencializando la sedimentación de sólidos

Caso de aplicación

Fase 4. El efluente pasa a través de dos tanques (T1 y T2) conformados en mampostería impermeabilizada, donde continúa el proceso de sedimentación con un efluente más estabilizado y con menor velocidad de flujo. Fase 5. El efluente pasa por cuatro tanques (T3, T4, T5 y T6) en donde la característica principal es el paso del efluente con flujo ascendente al primer compartimento y con flujo descendente al segundo y siguiendo la secuencia en los otros tanques y en el último compartimento se lleva a cabo un proceso de filtración.

Caso de aplicación

Reutilización de aguas domésticas

Referencias

Departamento Ambiental Ladrillera Helios y Yomasa. La Cima informativo. Edición No.16 septiembre de 2015.

Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Guía Metodológica de Planes de Reconversión a Tecnologías Limpias. Versión preliminar 2011.

Peña J y Pérez W. Manejo de Drenajes Ácidos de Mina. Universidad Industrial de Santander. Bucaramanga 2009.

Santander M. Tratamiento de riles del sector minero – metalúrgico y reutilización de las aguas. Universidad de Acatama, Chile. 2011.

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