Biodegradación de lodos aceitosos

SEMINARIO INTERNACIONAL
GESTIÓN INTEGRAL DE RESIDUOS SÓLIDOS Y PELIGROSOS, SIGLO XXI
TENDENCIAS DE BIORREMEDIACIÓN PARA LA INDUSTRIA PETROLERA
Dr. Jorge Luis Grosso Vargas
Jefe División Gestión tecnológica
Instituto Colombiano del Petróleo
GENERACIÓN DE RESIDUOS EN
LA INDUSTRIA PETROLERA
EXPLORACION
Y EXPLOTACION
PRODUCCION
TRANSPORTE
Oleoducto
PERFORACION
- Lodos base agua
- Lodos base aceite
- Ripios de Perforación
- Aguas
EXPLOTACION
- Lodos
- Fluidos de Completamiento
- Residuos de workover
- Areas Afectadas por rotura
de Líneas de Producción
REFINACION
DISTRIBUCION
En la Industria petrolera se generan:
Agua contaminada
Lodos aceitosos
Emisiones gaseosas
Suelos contaminados
Slop oil
•
GRAN RIESGO AL MEDIO
AMBIENTE!!
La ciénaga aceitosa No. 6 del
Complejo Industrial de
Barrancabermeja
La Ciénaga No. 6 en 1984
Proyecto de Recuperación de la
ciénaga aceitosa No. 6
üCompañías Americanas, Canadienses, etc
üCostos del proyecto superiores a US$ 100 millones
üPeríodos de tiempo mayores a 8 años
Necesidad de que el ICP entrara a proponer una
solución
Configuración típica de una fosa de
acumulación de residuos aceitosos
FASE ACEITE (SLOP OIL)
(BSW 0 - 10%)
EMULSION DE AGUA EN
ACEITE (BSW 5-40%)
AGUA ACEITOSA
(0-20% de aceite y sólidos)
AGUA CONTAMINADA
Contenido de Aceite < 1%
SUSPENSION DE LODO
(BOMBEABLE-Contenido de agua
del 50-80%)
SUELO CONTAMINADO
LODO ACEITOSO
(No Bombeable)
PREMISAS PARA LA REALIZACION DE UN
PROYECTO DE ELIMINACION DE FOSAS ACEITOSAS:
ü Máxima recuperación de hidrocarburo sobrenadante
para favorecer la economía del proceso.
ü Máxima recuperación de hidrocarburo en los lodos
aceitosos, para facilitar la remediación del lodo y así
disminuir los costos de tratamiento.
ü Máxima separación de aceite emulsionado y sólidos
suspendidos en el agua contaminada a tratar.
Tecnologías utilizadas por el ICP para el
tratamiento y disposición de residuos aceitosos
FASE ACEITE
FASE ACUOSA
SOLIDOS
Tratamiento y recuperación
de slop oil
Deshidratación
Gravitacional
Esquema General
de la Planta de deshidratación
Proyecto Ciénaga 6
Deshidratación
Térmica
Piscinas de Succión
Deshidratación
Química
Deshidratación
Electrostática
Entrega de producto
a Refinería
Almacenamiento
Tratamiento y Recuperación
de Slop Oil
Planta de tratamiento de slop.
Proyecto Ciénaga 6
Lavado Emulsionado:
Principio del proceso
Sólido
Impregnado
TENSOACTIVO
Aceite
sobrenadante
Micelas
Sólido
despojado
Matriz
Acuosa
El surfactante llega al lodo y
cambia la mojabilidad de las
partículas sólidos
CONTENIDO INICIAL DE
ACEITE EN EL LODO
15-35%
La afinidad del sólido por el aceite disminuye,
por lo que la mayor parte del crudo
se desprende y migra hacia la superficie.
CONTENIDO FINAL DE
ACEITE EN EL LODO
> 10%
Los sólidos despojados de aceite
sedimentan más facilmente. El crudo
se colecta en el sobrenadante.
Lavado Emulsionado:
Esquema de proceso
Lodo
Aceitoso
Aplicación de
Tensoactivos
Solvente
ZARANDA
Crudo
CENTRIFUGA
Lodo despojado
a
biodegradación
Agua Aceitosa
Tanques de
Proceso
A sistema de
Tratamiento de
Aguas
Vapor
Sólidos
gruesos a
biorremediación
A sistema de
Tratamiento de
Crudo
Lodo aceitoso a
biorremediación
Bomba de
Lodos
Aplicación de la tecnología
de lavado emulsionado
Aplicación de la tecnología
de lavado emulsionado
Aplicación de la tecnología
de lavado emulsionado
Tratamiento de lodos aceitosos:
Tecnologías disponibles
Biodegradación de lodos aceitosos:
Principio del proceso
OH
S
C
CO2 + H 2O + Biomasa
O
ORGANISMO AEROBICO
FUENTE
DE
CARBONO
O
2
CO2 + H2O
Biomasa
BIORREMEDIACION
Selección, aislamiento y adaptación
de microorganismos degradadores
de hidrocarburo
A
A
LODO
PROBLEMA
B
B
% de
Remoción
de HC
100
D
C
C
D
D
ECP
C
A
F
E
B
E
F
E
TIEMPO
F
Pool
ECP
BIORREMEDIACION
Selección, aislamiento y adaptación
de microorganismos degradadores
de hidrocarburo
IDENTIFICACIÓN PRIMARIA
DE MICROORGANISMOS
MICROORGANISMOS
AISLADOS Y RECUPERADOS
Selección, aislamiento y adaptación
de microorganismos degradadores
de hidrocarburo
D1
C1
A1
Pool 1
D2
C2
%
Remoción
100
1
A2
2
Pool 2
D3
C3
3
A3
Pool 3
D4
4
C4
5
A4
Pool 4
C5
D5
Pool 5
TE
I MPO
A5
ECP 5
30d
Principales etapas del proceso
de degradación de hidrocarburos
TIEMPO DE PROCESO, DIAS
Evaluación de pooles microbianos
a nivel piloto
Evaluación a nivel piloto:
3 Control de aireación
3 Control de humedad
3 Control de lixiviación
Selección, aislamiento y adaptación de
microorganismos degraddores
de hidrocarburo
Proceso de propagación
del pool microbiano para aplicación
a escala industrial
Material
liofilizado
(1 gr)
Nutrientes
Proceso de
Reactivación
Medio de
crecimiento
Oxígeno
Idenficación
& conteo de
microorganismos
Oxígeno
55Gal
2 Lt
Oxígeno
0.5 Lt
A biorreactores
industriales
Proceso de propagación
del pool microbiano para aplicación
a escala industrial
Planta de preparación de caldos
microbianos. Refinería de
Barrancabermeja
Proceso de biodegradación
de lodos aceitosos
Excavación y remoción E x t e n d i d o e n
área disponible
de lodo aceitoso
Mezclado y
oxigenación de
lodo en proceso
de degradación
Nutrientes
Caldo
Biológico
Lodo aceitoso
Disposición final
de suelo biorremediado
Aplicación de la biodegradación
a escala industrial
Remoción de lodos
Refinería de Cartagena
Aireación de material
en proceso de
biodegradación:
Coveñas
La ciénaga aceitosa No. 6 del
Complejo Industrial de Barranca
La ciénaga aceitosa No. 6 del
Complejo Industrial de Barranca
La ciénaga aceitosa No. 6 del
Complejo Industrial de Barranca
La ciénaga aceitosa No. 6 del
Complejo Industrial de Barranca
La ciénaga aceitosa No. 6 del
Complejo Industrial de Barranca
La ciénaga aceitosa No. 6 del
Complejo Industrial de Barranca
La ciénaga aceitosa No. 6 del
Complejo Industrial de Barranca
La ciénaga aceitosa No. 6 del
Complejo Industrial de Barranca
Aplicación de la biodegradación
a escala industrial
Piscinas de
lastre Refinería de
Cartagena
Aplicación de la biodegradación
a escala industrial
Tratamiento de lodos en la refinería de Pointe-a-Pierre, Trinidad
Aplicación de la biodegradación
a escala industrial
Tratamiento de borras “in situ” de tanque K-710 - Terminal
Coveñas
Tratamiento de
aguas contaminadas
Sedimentación-Floculación-Flotación-Oxigenación-Filtración
Tratamiento secundario-Tratamiento terciario
Tratamiento de
aguas contaminadas
Sistema de piscinas de tratamiento de aguas en
Pointe-a-Pierre (Trinidad), 1.997
Oxigenación mediante
boquillas eyectoras
AIRE
AGUA A
PRESIÓN
Cabeza de presión se
convierte en cabeza de
velocidad
El aire es
succionado y
disuelto en el agua
Se hace transferencia
de oxígeno al agua
en tratamiento
Oxigenación mediante
boquillas eyectoras
Sistema de aireación con boquillas en
Barranca:primer desarrollo
Oxigenación mediante
boquillas eyectoras
Piscinas de tratamiento de aguas mediante oxidación bifásica
inducida - Refinería de Cartagena- 1.999
Tratamiento biológico de aguas
residuales industriales
Biodegradación de Fenoles
PTAR - Refinería de Barrancabermeja
Refinería de Cartagena
Sistema de tratamiento de fenoles en aguas
El skim pond en Diciembre de 1.994
Refinería de Cartagena
Sistema de tratamiento de fenoles en aguas
Nutrientes
Aguas Aceitosas
Cepas biológicas
SEPARADOR
API
Aguas Agrias
desde U-300
Soda
gastada
Planta de producción
de caldos biológicos
Acido
Módulo de
homogenización
Aire
Acido
Caldo Biológico
Módulo de
Neutralización
Módulo de
homogenización
BIOFILTROS
BIOFILTROS
BIORREACTORES DE
DEGRADACION DE
FENOLES
BIOFILTROS
EFLUENTE
SISTEMA FINAL DE
CONTROL DE VERTIMIENTOS
SISTEMAS DE
SUMINISTRO DE
AIRE
Refinería de Cartagena
Sistema de tratamiento de fenoles en aguas
Subestación eléctrica,
cuarto de control y
sistema de alarma biológica
CANAL DE TURBOS
Canal de Distribución
Filtros Biológicos
(Manglares)
Trampas de
aceite
Canal Norte
Canal Sur
SEDIMENTADOR
BIORREACTOR
DE
FENOLES
Sistema de vertimiento de
aguas a la bahía
Planta de producción
de caldos biológicos
Canal de
Neutralización
Refinería de Cartagena
Sistema de tratamiento de fenoles en aguas
El skim pond convertido en un sistema de
degradación de fenoles
biorreactores de
Refinería de Cartagena
Planta de producción de caldos biológicos
Recirculación de caldo biológico
Biorreactor BR-2
pHT
Biorreactor BR-1
pHC
Tanque de
Nutrientes
Acido
Sulfúrico
Soda
Gastada
Aguas Agrias
desde Refinería
Biorreactor BR-3
Caldo biológico
al skim pond
Refinería de Cartagena
Planta de producción de caldos biológicos
Planta de Preparación
de caldos Biológicos
Refinería de Cartagena
Refinería de Cartagena
Planta de producción de caldos biológicos
Preparación de caldos biológicos
Oxigenación bifásica
inducida mediante boquillas inyectoras
TRANSFERENCIA DE MASA
INYECCIÓN DE AIRE
1
2
Mezcla inicial
Aire-Agua
3
Disolución del
O 2 en agua
AGUA SATURADA
DISOLUCIÓN DE O2
Disolución de
agua oxigenada
con agua sin
oxígeno
4
Transferencia de
O2 en el ascenso
de burbujas de
aire
Refinería de Cartagena
Sistema de aireación en biorreactores
Sistema de oxigenación utilizando boquillas inyectoras
.
Refinería de Cartagena
Sistema de aireación en biorreactores
Sistema de oxigenación utilizando boquillas inyectoras
Refinería de Cartagena.
Estación Araguaney
Red para oxigenación inducida de aguas
Estación Araguaney
Red para oxigenación inducida de aguas
Estación Araguaney
Red para oxigenación inducida de aguas
Tratamiento biológico de aguas
residuales industriales
Esquema a implementar PTAR Refinería
Barrancabermeja
Construcción de dos biorreactores rectangulares en
concreto, modificación de los actuales para
biodegradación en serie con canal de distribución central
y sistema de aireación inducido bifásico.
Tratamiento biológico de
corrientes gaseosas
Gas Limpio
AIRE
Biofiltro
Compost
Compost
Humidificadores
de Aire
GAS
SUCIO
Cámara de Mezcla
Biofiltro para tratamiento de gases en plantas
piloto ICP
Tratamiento biológico de
Corrientes gaseosas
Biofiltro para tratamiento de gases en plantas
piloto ICP
Fitorremediación:
Principio de la tecnología
O2
CO2
Capillaridad
Agua libre
Nitrógeno
Potasio
sulfuro
Fitorremediación
utilizando manglar
Recuperación de áreas
afectadas por vertimientos de
aguas de producción
utilizando manglares.
Campo el Llanito
Fitorremediación:
Experiencia de Ecopetrol ICP
Fitorremediación:
Experiencia de Ecopetrol ICP
Fitorremediación:
Experiencia de Ecopetrol ICP
Mangle en canal de vertimiento de aguas residuales
industriales a la bahía de Cartagena
Fitorremediación:
Experiencia de Ecopetrol ICP
• Disminución de residuos en la fuente
• Segregación de corrientes
• Reutilización de corrientes
• Utilización de productos biodegradables
• Combinación de diferentes tecnologías
RESIDUOS ACEITOSOS
SEGREGACION
DE DESECHOS
SEMI - SOLIDOS
LIQUIDOS
PROCESOS DE
DESPOJAMIENTO
Tto.Fisicoquímico
Tto.Electromagnético
TRATAMIENTO DE
AGUAS PARA
REUSO
SOLIDOS/SUELOS
ACEITE RECUPERABLE
A REPROCESO
PROCESOS DE
DESPOJAMIENTO
Desorción Térmica
Lavado Emulsionado
BIORREMEDIACION
Enzimática
Bacteriana
Fitorremediación
Sistema de pretratamiento construido
por Ecopetrol para la refinería de
Pointe-a-Pierre en Trinidad
Sistema de pretratamiento construido
por Ecopetrol para la refinería de
Pointe-a-Pierre en Trinidad
Sistema de pretratamiento construido
por Ecopetrol para la refinería de
Pointe-a-Pierre en Trinidad
Caja de válvulas 1 ó 3
CELDA No. 1 ó 3
CELDA No. 2
Celda Concentradora de líquidos
ACEITE
EMULSION
AGUA
LODOS
CELDA CONCENTRADORA
DE LIQUIDOS
ACEITE
Caja de válvulas No. 2
SEPARADOR API
EXISTENTE
AGUA
Entrada
Caja
de
aceite
• Neutralización
• Separación de fases.
• Extracción líquido-líquido
• Preoxidación química no convencional
• Oxidación biológica final.
Tendencias en la biodegradación
de hidrocarburos
Tecnología a nivel
enzimático de origen
fúngico que permita la
oxidación de compuestos de
alto peso molecular
(recalcitrantes), para su
mayor disponibilidad a
procesos bacterianos.
Tendencias en la biodegradación
de hidrocarburos
P
Oleofílico: Fertilizante afín con la faseoléica.
N2
P
N2
micro y macronutrienes básicos para los
microorganismos, con tropismo hacía el
hidrocarburo .
Granuladosde
micro y macronutrientes,
de liberación lenta y
controlada.