Sistemes de vessament zero per a aigües residuals industrials

A Condorchem Envitech comptem amb una àmplia experiència en el disseny de plantes de vessament zero, també conegut com a descàrrega zero de líquid, per al tractament i reutilització d’aigües residuals industrials. Cada projecte es personalitza per complir amb els objectius i necessitats específiques del client, tenint en compte diferents variables, com la caracterització de l’efluent, el volum d’aigües residuals a tractar, les fonts d’energia disponibles o el ROI del projecte.

Condorchem Envitech compta amb un sòlid equip d’experts, avalat per centenars de projectes executats amb èxit. Hem dut a terme més de 400 projectes d’evaporació i cristal·lització d’aigües residuals a tot el món, alguns dels quals inclouen un sistema de descàrrega de líquid zero.

És important destacar que els evaporadors i cristal·litzadors al buit són actualment les millors tecnologies disponibles per a la implementació efectiva d’un sistema de vessament zero.

Un sistema de vessament zero és la millor manera de garantir que l'activitat realitzada per una empresa no tindrà cap impacte sobre el seu entorn i que es reaprofitaran els recursos naturals consumits, principalment aigua.

Vessament zero també és sinònim d'estalvi econòmic en moltes ocasions, ja que la inversió inicial queda àmpliament amortitzada amb l'estalvi que suposa reduir notablement el consum d'aigua i no necessitar un gestor de residus per al rebuig final d'aigües residuals o efluents.

A Condorchem Envitech som especialistes en el disseny, fabricació i posada en marxa d'evaporadors al buit i cristal·litzadors, les millors tecnologies disponibles avui dia per implementar un sistema de descàrrega líquida zero. Mitjançant un disseny a mida i la combinació adequada de les diferents tecnologies disponibles, especialment membranes de filtració, evaporadors i cristal·litzadors, a Condorchem Envitech ja hem ajudat molts dels nostres clients a assolir aquest objectiu.

Com hem esmentat anteriorment, les tecnologies que s'instal·len amb més freqüència en una planta de descàrrega zero de líquids són:

• Evaporadors al buit.
• Cristal·litzadors.
• Membranes de filtració.

Així, tecnologies com la microfiltració i ultrafiltració són instal·lades freqüentment com a pretractament, mentre que processos com la nanofiltració i l'osmosi inversa actuen com a tractament primari per recuperar al voltant del 80% d'aigua neta, alhora que permeten concentrar els contaminants en un corrent líquid de rebuig. A continuació, aquest rebuig de l'osmosi inversa és sotmès a un posttractament mitjançant tecnologies de separació tèrmica, evaporadors de buit i cristal·litzadors, que es centren a concentrar el rebuig de les tecnologies de membrana i produir aigua destil·lada, que es pot reutilitzar en el procés productiu, i un residu sòlid sec, que freqüentment pot ser també reutilitzat com a matèria primera, subproducte, i fins i tot font d'energia.

L'evaporació al buit és un procés fiable, resistent i eficient que pot produir fins a un 99% d'aigua neta minimitzant la quantitat final de residus gràcies a la seva gran capacitat de concentració. Aquesta és la raó per la qual l'evaporació i la cristal·lització són essencials en tots els sistemes de descàrrega de líquid zero.

DESALT LT DRYCristalitzadors al buit per bomba de calorDESALT LT VRCristalitzadors al buit per bomba de calorDESALT MFECristalitzadors al buit tèrmics mitjançant circulació forçadaDESALT VRCristalitzadors al buit tèrmicsENVIDEST DPM 1Evaporadors al buit tèrmics monoeffecteENVIDEST DPM 2Evaporadors al buit tèrmics doble efecteENVIDEST DPM 3Evaporadors al buit tèrmics triple efecteENVIDEST EAEvaporadors atmosfèricsENVIDEST LT VSEvaporadors al buit per bomba de calor.ENVIDEST MFE 1Evaporadors al buit tèrmics monoeffecte mitjançant circulació forçadaENVIDEST MFE 2Evaporadors al buit tèrmics de doble efecte mitjançant circulació forçadaENVIDEST MFE 3Evaporadors al buit tèrmics triple efecte mitjançant circulació forçadaENVIDEST MVR FFEvaporadors al buit de pel·lícula descendent mitjançant recompressió mecànica de vapor i circulació forçadaENVIDEST MVR FCEvaporadors al buit mitjançant recompressió mecànica de vapor i circulació forçadaDESALT MVR FCCristalitzadors al buit mitjançant recompresió mecànica de vapor i circulació forçadaDESALT DRYCristalitzadors al buit tèrmics

La majoria de les indústries utilitzen aigua d'alguna manera en els seus processos de producció. Aquesta aigua acaba generant uns efluents que hauran de ser tractats amb l'objectiu d'obtenir novament aigua neta, que podrà ser reutilitzada mitjançant un sistema de vessament zero, o vessada a la natura en funció dels interessos de l'empresa.

Tanmateix, el flux d'efluents i la seva composició resulta molt variable i aquest és un dels principals problemes en el disseny d'un sistema de vessament zero: entendre l'efluent a tractar.

Factors essencials en el disseny:

• Cabdal i Composició de l'efluent a tractar
• Puresa de l'aigua tractada després del procés de depuració.

Degut a que cada efluente és diferent no es pot dissenyar un sistema de vessament zero que funcioni com a sistema únic i aplicable de forma general. Així, la composició de l'efluent és essencial en el disseny d'un sistema de vessament zero.

Un efluente mal descrit conduirà a un disseny que està lluny del seu nivell òptim, bé perquè sigui massa gran i car o massa petit per aconseguir la separació requerida. El cabdal acostuma a determinar la mida de la instal·lació i, per tant, el cost inicial de la mateixa.

D'altra banda, els components de l'efluent també han de ser analitzats i preferiblement en diverses ocasions per veure si pot haver-hi diferents composicions. Depenent del procés que s'utilitzi les composicions poden variar lleugerament.

Les mesures més comunes a analitzar avui dia són la demanda química d'oxigen (DQO), demanda bioquímica d'oxigen (DBO), carboni orgànic total (TOC), així com l'anàlisi d'inorgànics (anions, cations, sílice).

Malgrat la versatilitat pel que fa a la naturalesa de la contaminació d'aquest sistema de gestió, no ho és tant en relació amb la quantitat de cabdal a tractar. Per vessaments elevats (cabals superiors a 50 m3/h) no és una tecnologia competitiva.

També s'ha de tenir en compte que, quan l'efluent és ric en components volàtils, el destil·lat ha de ser posttractat perquè pugui ser reutilitzat. I aquest procés incrementa sensiblement la inversió inicial.

Avui dia la major part de les instal·lacions de vessament zero es duen a terme en diferents sectors industrials i en activitats relacionades amb la producció d'energia, així com en abocadors de Residus Sòlids Urbans.

Les tecnologies utilitzades per concentrar i minimitzar l'efluent final es poden classificar en:

Tecnologies de Membranes

• Microfiltració i ultrafiltració: unitats de pretractament previ
• Nanofiltració i l'òsmosi inversa: recuperen fins a un 80% de l'aigua, permetent concentrar la contaminació en un corrent líquid de rebuig alhora que produeixen una aigua d'elevada qualitat.

Tecnologies de Separació Tèrmica

Se centren a concentrar el rebuig de les tècniques de membrana produint aigua destil·lada, reutilitzable en el procés, i un residu sòlid sec, fent possible l'objectiu de no produir finalment cap tipus de vessament.

• Evaporació al buit: redueix al màxim el vessament, amb criteris d'eficàcia, robustesa i sostenibilitat.
• Cristalitzadors: Quan interessa que l'únic residu sigui un sòlid sec, l'evaporació al buit s'utilitza seguida d'un cristal·litzador, el qual cristal·litza el residu de l'evaporador.

L'evaporació al buit és la tecnologia més útil per obtenir un vessament zero. Mitjançant aquesta tecnologia es pot recuperar al voltant del 95% de les aigües residuals, obtenint una aigua destil·lada que pot ser reutilitzada. Els residus de salmorra restants poden ser reduïts a sòlid en un cristal·litzador.

Tanmateix, l'evaporació per si sola pot ser una opció cara quan els cabals són considerables. Una manera de resoldre aquest problema és la integració de les tecnologies de membrana, especialment òsmosi inversa i electrodílisi reversible, amb l'evaporació. Avui dia és molt habitual combinar ambdues tecnologies en el disseny de sistemes de vessament zero.

Mitjançant la combinació de les tecnologies de membranes amb l'evaporació i la cristal·lització, els sistemes de vessament zero han resultat més eficients i menys costosos. La manera com es combinen aquestes tecnologies depèn de l'efluent a tractar.

No en tots els casos són necessaris tots els processos representats. Els processos de membrana (MF, UF, EDR i OI) generen una elevada quantitat d'aigua apta per ser reutilitzada. I els processos tèrmics (evaporació i cristal·lització) tracten els rebuigs produïts en els processos anteriors, produint més aigua apta per ser reutilitzada i un residu final sòlid i sec.

El vessament zero d’efluents líquids és l’alternativa més sostenible, i en ocasions també la més rendible, que pot adoptar qualsevol indústria en matèria de gestió dels seus residus líquids.

Un sistema de descàrrega zero de líquids implica el disseny d’un procés que combina diferents tecnologies que fan possible la reutilització de l’aigua residual amb una doble finalitat: d’una banda, reduir al màxim el consum d’aigua i, de l’altra, minimitzar, o eliminar completament, el volum de residus sòlids que han de ser gestionats externament.

Així doncs, una planta de vessament zero permet la concentració dels contaminants mitjançant tractaments tèrmics i la producció d’un corrent d’aigua perfectament destil·lada per a la seva reutilització.

Els avantatges principals de la implantació d’un sistema de vessament zero són les següents:

• Reducció de l’impacte ambiental de l’empresa en reduir al màxim la producció de residus líquids.
• Estalvi econòmic en la gestió externa del residu.
• Estalvi en el consum d’aigua de xarxa, en reutilitzar l’aigua produïda en el procés. Aquest avantatge també repercuteix en una reducció encara més gran de l’impacte ambiental de l’empresa.
• Estalvi econòmic en reduir el consum d’aigua de xarxa.
• Reduir la petjada ambiental de l’empresa i millorar el seu compromís amb la sostenibilitat.
• Compliment rigorós de les normatives ambientals més exigents.
• Estalvi econòmic en la fiscalitat del vessament i en possibles sancions administratives per l’incompliment de la normativa ambiental vigent.
• Increment en la flexibilitat en matèria de gestió dels efluents líquids produïts en no dependre de cap agent extern.
• Noves fonts d’ingressos mitjançant la recuperació de subproductes
• Reducció de costos gràcies a la recuperació de matèries primeres.
• Flexibilitat del sistema pel que fa a canvis en la composició de l’efluent.
• Necessitat de poc espai, ja que són sistemes compactes.
• Simplicitat d’explotació.
• Alt grau d’automatització.
• No necessitat de personal tècnic especialitzat.
• Baix cost de personal.
• Estalvi en el consum de reactius químics.
• Elevat nivell d’autosuficiència en el consum d’aigua.
• Possibilitat d’aprofitar calors residuals d’altres processos, disminuint extraordinàriament els costos d’explotació.

A Condorchem Envitech apostem pels processos sostenibles orientats al vessament zero (també conegut com a descàrrega líquida zero). El motiu és doble: intentar recuperar aigua d’excel·lent qualitat i valoritzar o minimitzar la producció de residus.

Mitjançant tècniques de concentració combinades, com les membranes i l’evaporació al buit, es pot assolir una concentració de residus suficient que ens permeti:

• Reutilitzar l’aigua obtinguda després del procés de tractament.
• Comercialitzar els residus per a altres aplicacions.
• Utilitzar-los com a combustible alternatiu mitjançant equips de cogeneració o altres sistemes.

La immensa majoria d’activitats industrials generen efluents líquids, en major o menor quantitat, que han de ser gestionats correctament per la càrrega contaminant que contenen. Aquests efluents es generen quan s’utilitza l’aigua per refrigerar o escalfar, en les neteges dels equips, dins del propi procés, etc.

La normativa mediambiental és cada cop més restrictiva i generalment no permet que els efluents líquids puguin ser vessats sense un tractament previ. La solució convencional passa per instal·lar una sèrie de processos fisicoquímics i/o biològics que tracten l’aigua el necessari per aconseguir complir la normativa de vessament.

No obstant això, existeix un gran nombre de situacions on l’efluent tractat, o no pot ser vessat per raons geogràfiques, o requereix un esforç econòmic elevat aconseguir que l’efluent sigui evacuat. En altres situacions, quan es produeixen efluents líquids de naturalesa complexa, els sistemes de tractament convencionals necessaris no són competitius a nivell econòmic.

Davant aquests escenaris, el concepte de vessament zero s’està forjant com l’opció més sostenible a nivell ambiental i, en moltes ocasions, també a nivell econòmic.

Quan sigui possible, la implementació d’una planta de vessament zero és molt recomanable, ja que és la millor solució per aplicar els principis d’economia circular i ús responsable dels recursos naturals.

Els sistemes de descàrrega zero de líquids són flexibles i escalables, ja que es poden personalitzar per gestionar qualsevol tipus de residu líquid. L’únic cas en què poden presentar certa complexitat en el seu disseny és quan les aigües residuals produeixen compostos orgànics volàtils. Un dels avantatges d’una planta de vessament zero és la seva versatilitat per gestionar una àmplia gamma de contaminants i el seu ampli camp d’aplicacions.

L’obstacle principal a l’hora d’instal·lar un sistema de descàrrega zero de líquids acostuma a ser el seu cost, ja que no sempre és la solució més econòmica. Per comprovar si un sistema de vessament zero és eficient i rendible, cal analitzar el seu CAPEX i OPEX abans de prendre qualsevol decisió.

Tot i que les tecnologies convencionals poden ser tècnicament viables en un gran nombre de casos, hi ha situacions en què aquests sistemes tradicionals no són una opció rendible. Això succeeix quan les aigües residuals a gestionar presenten una caracterització complexa i els contaminants no poden ser eliminats sense tecnologies de concentració al buit, que són el nucli d’una planta de vessament zero.

En altres casos, l’efluent tractat no pot ser vessat per raons geogràfiques (escassetat d’aigua) o perquè requereix una elevada inversió per complir amb la normativa mediambiental cada cop més estricta. En aquestes situacions, s’ha d’avaluar un sistema de descàrrega zero.

El camp d'aplicació d'aquest sistema de gestió és tan ampli com el nombre d'activitats diferents que generen efluents líquids, amb alguna petita limitació.

L'aplicació típica dels sistemes de vessament zero és en aquells casos en què els tractaments convencionals no són viables. Això passa quan els efluents són complexos, salobrosos, amb presència d'emulsions, tòxics, etc., o quan interessa no produir cap vessament líquid. En els següents sectors és freqüent la implantació de sistemes de vessament zero:

• Indústria alimentària
• Indústria metal·lúrgica (emulsions, banys de desengreix, agents desmoldants)
• Indústria farmacèutica
• Indústria química
• Indústria de tractament de superfícies
• Indústria cosmètica
• Indústria de perfumeria
• Indústria d'injecció d'alumini
• Indústria aeronàutica
• Indústria microelectrònica
• Abocadors de residus sòlids urbans
• La elaboració d'escabetxos, conserves i salmorres.
• Les emulsions i banys de desengreix de la indústria metal-mecànica.
• Els rentats dels equips de les indústries química, farmacèutica, cosmètica i de perfumeria.
• Els lixiviats d'abocadors de residus sòlids urbans.
• Els agents desmoldants a la indústria d'injecció de l'alumini.
• Les aigües de rentat en la construcció de plaques i circuits electrònics.

La implantació d'un sistema de gestió basat en el concepte de vessament zero suposa el tractament de tots els efluents líquids quan sigui necessari fins que la seva qualitat permeti la seva introducció de nou en el procés, de manera que el rebuig final sigui mínim.