Els cristalitzadors són una de les principals tecnologies per obtenir un vessament zero en un procés de tractament d’efluents industrials. Això significa que el procés de tractament o depuració no produeix cap vessament líquid i normalment s’obté una aigua de bona qualitat que pot ser reutilitzada en processos de fàbrica, a més d’un residu sòlid que sol ser valoritzable per a la seva comercialització interna/externa o combustible. Quan no pot ser reaprofitat per manca de valor pot ser cedit a dipòsits controlats.
Alguns dels processos que incideixen de forma especial per obtenir el vessament zero són la cristal·lització, l’assecat tèrmic i l’estabilització de líquids.
Per arribar a aquests resultats normalment es precisa d’una etapa prèvia de concentració mitjançant equips d’evaporació al buit d’alta eficiència energètica, per obtenir uns efluents concentrats, que seran els que posteriorment seran minimitzats amb alguna de les tècniques esmentades.
Cristalitzadors
La cristal·lització és una operació de separació en la qual es produeix la transferència d’un solut des de la fase líquida a una fase sòlida cristal·lina, en variar la temperatura o la composició de la solució.
El procés industrial de cristal·lització es basa fonamentalment en obtenir de forma temporal la solució sobresaturada en relació a l’equilibri, aquesta és la autèntica força motriu del procés. La sobresaturació pot assolir-se mitjançant la reconcentració del solut per l’evaporació del dissolvent, el refredament de la solució o l’acció d’un altre producte químic que s’afegeix a la solució per disminuir la solubilitat del solut original, o fins i tot una combinació dels tres processos.
En el procés de cristal·lització existeixen una sèrie de factors, diferents de la sobresaturació, que determinen la cinètica de formació de cristalls i, per tant, la mida d’aquests. Aquests factors són la temperatura, l’agitació i el temps; actuant sobre ells és possible obtenir cristalls molt fins o gruixuts.
Els cristalitzadors per evaporació treballen al buit, així l’aigua s’evapora a temperatures molt més baixes (35-80ºC). L’aigua es condensa i pot ser utilitzada com a aigua destil·lada.
La configuració especial del recipient d’evaporació amb un sistema de calefacció tipus camisa, per on circula el fluid de calefacció (vapor, aigua calenta, fluid tèrmic) permet assolir elevades concentracions a la cambra amb presència de sòlids sense que això representi cap problema per al procés.
A la sortida del cristal·litzador es precisa generalment algun sistema final de deshidratació de les sals, els més eficients són:
- Centrífuga: Aquest equip permet deshidratar per lots grans quantitats de cristalls de tot tipus de sals.
- Filtre deshidratador: Es descarrega el lot de licor mare i sals sobre una malla que drena el líquid que torna a la capçalera de l’evapo-cristal·litzador, mentre que les sals queden retingudes i separades per un rascador al final del recorregut, el qual les descarrega sobre un contenidor.
- Contenidor de drenatge: Segueix el mateix procediment que l’anterior però les seves majors dimensions permeten tractar majors quantitats de sals cristal·litzades.
- Tambor rotatiu: amb camisa de refredament del cilindre exterior i un rascador que extreu els cristalls que es dipositen a la superfície interna. El líquid a cristal·litzar procedeix d’una etapa de concentració per evaporació i per tant està calent. El fluid de refredament pot ser aigua d’un circuit de refrigeració amb torre evaporativa o de fluid refrigerant que es manté a molt baixa temperatura amb equips de fred industrial.
- Reactor decantador: un procés que utilitza l’evaporació prèvia per concentrar el solut, però a la zona d’equilibri, mitjançant la dosificació d’un producte químic específicament estudiat per a cada cas, pot ser una altra sal, un altre dissolvent, un polímer, etc., es produeix un desequilibri en la solució original que condueix a la precipitació de cristalls que són extrets del tanc de reacció per dispositiu dissenyat per a tal fi. Aquest procés permet la cristal·lització fraccionada i l’obtenció separada de diferents cristalls de substàncies d’elevat valor afegit.
Els processos d’evaporació al buit i de cristal·lització han de ser estudiats específicament per a cada cas. Condorchem Envitech disposa d’una llarga experiència en el disseny, fabricació i instal·lació d’aquests equips per a una gran varietat de processos industrials diferents.
Assecat tèrmic (spray drying)
L’assecat tèrmic consisteix a polvoritzar una solució rica en sòlids dissolts, mai en suspensió, en una cambra que es manté calenta per acció dels gasos de combustió d’un cremador o d’aire calent (180 a 400 ºC). En entrar en contacte amb la temperatura el dissolvent s’evapora instantàniament i el sòlid precipita al fons de la cambra. Un sistema de venturi permet extreure el sòlid assecat i es separa del vapor d’aigua i gasos de combustió freds (aprox. 100ºC) que s’emeten a l’exterior. Un procés de filtratge/neteja d’aquests gasos garanteix els límits d’emissió a l’atmosfera.
Degut a que és un procés que consumeix gran quantitat d’energia (kwt/litre evaporat) és preferible utilitzar després d’un procés d’evaporació per reconcentrar el solut i disminuir el volum d’aigua a evaporar. El sòlid obtingut pot ser reutilitzat quan és possible o cedit a dipòsit controlat.
Estabilització / inertització
L’estabilització de líquids és molt recomanable quan la gestió del residu líquid és molt costosa o impossible i quan la cristal·lització o assecat tèrmic no pot aplicar-se per qüestions tècniques o d’inversió.
Consisteix en la mescla del residu líquid o pastós, prèviament concentrat per evaporador, amb un material inert de baix cost. Normalment s’empra per a aquest fi argiles, cal viva, cal apagada, ciment, etc., encara que també solen emprar-se alguns polímers deshidratants com bentonita, sepiolita, etc. En alguns casos pot utilitzar-se un altre residu sòlid (per exemple: fangs depuradora, cendres, escòries, etc.).
El procés de mescla es fa per lots o en continu en un equip denominat BLENDER, que consisteix en un tambor on arriben per separat l’alimentació del líquid o pasta i el producte sòlid estabilitzant, es barregen fins a formar una massa homogènia i es descarrega per la boca frontal cap a un contenidor.
La mescla es cimenta en unes hores i amb el pas del temps perd pràcticament tota la humitat, quedant solidificada i inert. Aquest producte pot portar-se a abocador sense més problema ja que no es tornarà a dissoldre mai més.
La quantitat de producte cimentant estabilitzant per litre de líquid o pasta dependrà del tipus de residu però normalment està entre els 0,8 i 2 litres de cimentant per litre de residu líquid o pasta.En el tractament de vessaments líquids industrials s’aspira a aconseguir el que s’anomena vessament zero, això significa que el procés de tractament o depuració no produeix cap vessament líquid i normalment s’obté una aigua de bona qualitat que pot ser reutilitzada en processos de fàbrica, a més d’un residu sòlid que sol ser valoritzable per a la seva comercialització interna/externa o combustible. Quan no pot ser reaprofitat per manca de valor pot ser cedit a dipòsits controlats.