Tema 4 Tratamientos físico-químicos

Tratamiento de Residuos
Tema 4
Tratamientos físico-químicos
EUETI
Escola Universitaria de
Enxeñería Técnica Industrial
Tecnología disponible para el tratamiento de residuos
Técnicas mecánicas
Son aquellas destinadas a operaciones de separación y procesamiento de
residuos, separados y no-seleccionados, con el objetivo de:
- modificar las características física de los residuos
- separar componentes y/o contaminantes
Reducción de tamaño (trituración)
Separación por tamaño (cribado)
Separación por densidad
Separación por campo eléctrico y magnético
Densificación (compactación)
Técnicas físicas
Se usan fundamentalmente en el pretratamiento de residuos y como
complemento a las técnicas químicas y biológicas.
Absorción
Adsorción
Intercambio iónico
Separación de líquidos inmiscibles
Destilación
Técnicas de arrastre
ABSORCIÓN
La absorción es una operación básica en la que se separa uno o más ponentes
de una mezcla gaseosa por medio de un líquido en el que son solubles.
La absorción es, esencialmente, un fenómeno físico aunque, con frecuencia se
involucran reacciones químicas.
La finalidad de un sistema de absorción eficaz es conseguir un contacto lo más
íntimo posible entre el gas y el líquido.
Es un proceso de descontaminación de corrientes gaseosas, donde
el elemento contaminante es transferido al líquido debido a que es más fácil
de transportar y tratar.
El proceso inverso: separar de una mezcla líquida uno de sus componentes
por medio de un gas, recibe el nombre de desorción (o stripping).
ADSORCIÓN
La adsorción es aquella propiedad que poseen algunas sustancias para fijar en su
superficie ciertas moléculas. Los adsorbentes industriales más utilizados son el
carbón activo y las resinas sintéticas.
Además de su aplicación en el tratamiento de aguas potables y residuales, la
adsorción se utiliza para la recuperación de ciertos productos orgánicos (fenoles,
pesticidas, etc.) y metales.
La adsorción es un fenómeno que tiene lugar en la superficie de un cuerpo
(adsorbente) y consiste en separar dos fases: una sólida y una fluida.
Es un proceso muy empleado en depuración de gases donde el elemento
contaminante que se halla suspendido en el gas a depurar es retenido por el
elemento adsorbente.
Adsorción en carbón activo
INTERCAMBIO IÓNICO
Consiste en una reacción reversible en la que los iones metálicos de la disolución
se intercambian por ciertos iones del intercambiador. Cuando éste se satura debe
ser regenerado. Casi todos los metales pueden ser eliminados o recuperados por
este procedimiento.
En esencia, el proceso de cambio de ión consiste en sustituir en una
disolución uno o varios de sus iones (los dañinos para el medio) por otros que
sean inocuos.
Existen numerosas arcillas con capacidad de intercambio iónico como las
montmorillonitas, zeolitas y vermiculitas,
más habituales son las resinas orgánicas de intercambio iónico (poliestireno,
poliacrilamida, poliacrílicas).
Las aplicaciones más habituales son la eliminación de iones de los residuos
líquidos acuosos, con el fin de reutilizar posteriormente esta agua en el proceso.
También puede tratarse de una técnica de valorización de metales a partir de las
aguas de regeneración de la resina.
SEPARACIÓN DE LÍQUIDOS INMISCIBLES
Los hidrociclones son máquinas simples que
permiten, a un coste muy razonable, la
separación de inmiscibles, líquidos insolubles y/o
mezclas de líquidos.
DESTILACIÓN
La destilación consiste en aplicar un proceso térmico, que es empleado para
separar y concentrar un líquido orgánico volátil (COV) de otro componente menos
volátil.
El proceso, con frecuencia, supone una serie de etapas de evaporación /
condensación para recuperar los diversos componentes.
Una de las limitaciones serias de este proceso estriba en que los residuos
sometidos a destilación deben tener una concentración de sólidos baja para
prevenir fallos en el equipo.
Los residuos susceptibles de producir alquitranes al ser calentados van a generar
una serie de complicaciones en el resto de la instalación de tal magnitud que, por
lo general, son rechazados.
Una técnica cercana a la destilación es la evaporación. Consiste en la vaporización
del líquido contenido en una solución (Iodo fango, lechada, etc.) para la
concentración del material sólido, a base de aplicar una potente fuente generadora
de calor. El proceso es válido cuando uno de los componentes es mínimamente
volátil.
TECNICAS DE ARRASTRE
•Stripping por aire: Proceso de transferencia de masa que aumenta la
volatilización de los compuestos presentes en el agua, mediante la inyección de
aire a través del agua, y mejorando así la transferencia entre las fases aire y el
agua. Aplicable a residuos líquidos: extracción de compuestos orgánicos volátiles,
especialmente adecuado para casos de bajas concentraciones.
•Extracción por vapor del suelo (arrastre por vapor): método de depuración
relativamente nuevo, utilizado en la eliminación de COV's. Este proceso consiste
en el paso de una corriente de aire a través del suelo, produciendo así la
transferencia de los contaminantes desde la matriz del suelo al flujo de aire.
•Stripping por vapor: igual que el stripping por aire, está basado en la
transferencia de compuestos orgánicos desde la fase líquida a la gaseosa, si bien
presenta algunas diferencias funcionales.
PROCESOS QUIMICOS
Los tratamiento químicos de residuos consisten en provocar alteraciones en la
naturaleza química de los mismos, mediante el uso de equipos y reactivos, se
provocan reacciones, para convertirlos en otras sustancias que no sean
perjudiciales para el medio ambiente o bien que permitan su reutilización en
algún proceso industrial.
Esta opción es aplicable principalmente a residuos inorgánicos, los cuales pueden
ser sometidos a una gran variedad de procesos, encaminados, a convertir los
componentes tóxicos y solubles en el agua, en otros productos inócuos, insolubles
o inertes; los cuales se puedan separar del medio acuoso por decantación o
filtración.
PRECIPITACIÓN QUÍMICA
La precipitación química consiste en un proceso que permite extraer y concentrar
los compuestos inorgánicos de las corrientes líquidas con bajas concentraciones
de contaminantes. El sólido precipitado puede someterse a un tratamiento
posterior.
El método, básicamente, consiste en insolubilizar los metales pesados presentes
en la corriente residual a base de añadir compuestos químicos que alteren las
condiciones y parámetros químicos, principalmente, el pH, con el fin de provocar la
precipitación.
HIDRÓLISIS
La hidrólisis es la reacción del agua con un compuesto. Por regla general esta
reacción es lenta y se precisa de la activación de otros parámetros como el pH o la
temperatura para que tome unas dimensiones industrialmente interesantes.
Cierto número de álcalis e iones de metales pesados catalizan la hidrólisis de una
variedad de ésteres orgánicos. Esta propiedad se ha utilizado para la aplicación de
esta tecnología a la depuración de ciertas aguas residuales.
OXIDACIÓN HÚMEDA
La oxidación húmeda consiste en destruir compuestos orgánicos de elevada DQO
mediante la acción del oxígeno a elevada presión y temperatura, transformándolos
en dióxido de carbono y otros compuestos biodegradables.
El proceso se realiza a temperaturas comprendidas entre los 175 y 350ºC y a
presiones que oscilan entre las 20 y 100 atmósferas. La reacción es exotérmica y,
una vez iniciada, permite su mantenimiento, reduciéndose considerablemente el
consumo de combustible.
Una de las principales aplicaciones de esta tecnología reside en la gestión de
aguas residuales no biodegradables y de muy elevada DQO.
CERAMIZACIÓN
Dentro del conjunto de tecnologías existentes para conseguir la inertización y
neutralización de los residuos, la ceramización y la encapsulación representan las
dos opciones estratégicas más fundamentales, dado que establecen una frontera
entre los residuos confinados en un medio receptor y su comportamiento futuro.
Si el residuo entra a formar parte íntima, química, del nuevo compuesto su futuro
comportamiento será bueno, pero si el residuo es sólo retenido físicamente, sin
cambio de estructura morfológica y/o química quedará encapsulada y su futura
evolución dependerá mas del medio donde se halle que de su propia estabilidad y
resistencia.
En el primer caso se habla de ceramización (y verdadera inertización) mientras
que en el segundo escenario se deberá hablar de encapsulación
VITRIFICACIÓN
La técnica de la vitrificación consiste en confirmar óxidos metálicos dentro de una
matriz vítrea cuya cantidad no debe ser fija, como acontece en un cristal. Así
muchos minerales naturales como las ferritas, cromitas, espinelas, contienen en su
estructura cristalina una cierta cantidad de elementos metálicos (metales pesados).
El proceso, de forma resumida, consiste en mezclar:
Un formador de vidrio, el cuarzo es el más habitual, aún que puede ser el boro o
el fósforo.
Un modificador del retículo, formado por el flujo fundente, básicamente óxidos de
alcalinotérreos, a los que pueden añadirse los metales pesados que se desea
inertizar.