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Definición

La inmensa mayoría de actividades industriales generan efluentes líquidos, en mayor o menor cantidad, que deben ser gestionados correctamente por la carga contaminante que contienen. Estos efluentes se generan cuando se utiliza el agua para refrigerar o calentar, en las limpiezas de los equipos, dentro del propio proceso, etc.

La normativa medioambiental es cada vez más restrictiva y generalmente no permite que los efluentes líquidos puedan ser vertidos sin un tratamiento previo. La solución convencional pasa por instalar una serie de procesos fisicoquímicos y/o biológicos que tratan el agua lo necesario para conseguir cumplir la normativa de vertido.

No obstante, existe un gran n√ļmero de situaciones donde el efluente tratado, o no puede ser vertido por razones geogr√°ficas, o requiere un esfuerzo econ√≥mico elevado conseguir que el efluente sea evacuado. En otras situaciones, cuando se producen efluentes l√≠quidos de naturaleza compleja, los sistemas de tratamiento convencionales necesarios no son competitivos a nivel econ√≥mico.

Ante estos escenarios, el concepto de vertido cero se está forjando como la opción más sostenible a nivel ambiental y, en muchas ocasiones, también a nivel económico.

El concepto de vertido cero se basa en el uso de técnicas y procesos que hacen posible la reutilización de la totalidad de las aguas residuales con un doble objetivo: (1) reducir al máximo el consumo de agua de red, y (2) minimizar la cantidad de residuos que deben ser gestionados externamente.

Las ventajas de la aplicación de esta filosofía, en relación con la solución convencional, son numerosas, destacando especialmente las siguientes:

  • Ahorro en el consumo de agua de red.
  • Reducci√≥n radical de la cantidad de residuos a gestionar externamente.
  • Mejora de la imagen corporativa por la sensibilidad ambiental que demuestra la implantaci√≥n de este sistema.
  • Facilidad para la posterior implantaci√≥n de un sistema de gesti√≥n medioambiental.
  • Ahorro econ√≥mico en la gesti√≥n de residuos externa.
  • Ahorro econ√≥mico en la fiscalidad del vertido.
  • Ahorro econ√≥mico en posibles sanciones administrativas por no adecuaci√≥n del vertido a la normativa.
  • Flexibilidad del sistema en cuanto a cambios en la composici√≥n.
  • Necesidad de poco espacio, pues son sistemas compactos.
  • Simplicidad de explotaci√≥n.
  • Alto grado de automatizaci√≥n.
  • No necesidad de personal t√©cnico especializado.
  • Bajo coste de personal.
  • Ahorro en el consumo de reactivos qu√≠micos.
  • Elevado nivel de autosuficiencia en el consumo de agua.
  • Posibilidad de aprovechar calores residuales de otros procesos, disminuyendo extraordinariamente los costes de explotaci√≥n.

La implantación de un sistema de gestión basado en el concepto de vertido cero supone el tratamiento de todos los efluentes líquidos cuanto sea necesario hasta que su calidad permita su introducción de nuevo en el proceso, de modo que el rechazo final sea mínimo.

El campo de aplicaci√≥n de este sistema de gesti√≥n es tan amplio como el n√ļmero de actividades diferentes que generan efluentes l√≠quidos, con alguna peque√Īa limitaci√≥n. En la tabla se resumen las actividades en las que el sistema de gesti√≥n de vertido cero es especialmente √ļtil y ventajoso.
aguas residuales industriales

Tecnologías utilizadas en un Sistema de Vertido Cero

Las tecnologías utilizadas para concentrar y minimizar el efluente final se pueden clasificar en:

Tecnologías de Membranas

Tecnologías de Separación Térmica

Se centran en concentrar el rechazo de las t√©cnicas de membrana produciendo agua destilada, reutilizable en el proceso, y un residuo s√≥lido seco, haciendo posible el objetivo de no producir finalmente ning√ļn tipo de vertido.

  • Evaporaci√≥n al Vac√≠o: reduce al m√°ximo el vertido, con criterios de eficacia, robustez y sostenibilidad.
  • Cristalizadores: Cuando interesa que el √ļnico residuo sea un s√≥lido seco, la evaporaci√≥n al vac√≠o se utiliza seguido de un cristalizador, el cual cristaliza el residuo del evaporador.

La evaporaci√≥n al vac√≠o es la tecnolog√≠a m√°s √ļtil para obtener un vertido cero. Mediante esta tecnolog√≠a se puede recuperar alrededor del 95% de las aguas residuales, obteniendo un agua destilada que puede ser reutilizada. Los residuos de salmuera restantes pueden ser reducidos a s√≥lido en un cristalizador.

Sin embargo, la evaporaci√≥n por s√≠ sola puede ser una opci√≥n cara cuando los caudales son considerables. Una manera de resolver este problema es la integraci√≥n de las tecnolog√≠as de membrana, especialmente √≥smosis inversa y electrodi√°lisis reversible, con la evaporaci√≥n. Hoy en d√≠a es muy habitual combinar ambas tecnolog√≠as en el dise√Īo de sistemas de vertido cero.

Mediante la combinación de las tecnologías de membranas con la evaporación y la cristalización, los sistemas de vertido cero han resultado más eficientes y menos costosos. La forma en que se combinan dichas tecnologías depende del efluente a tratar.

tecnologías para vertido cero

MF: microfiltración; UF: ultrafiltración; EDR: electrodiálisis reversible.
En el gráfico se observa el ciclo virtuoso que representa el concepto de vertido cero. No en todos los casos son necesarios todos los procesos representados. Los procesos de membrana (MF, UF, EDR y OI) generan una elevada cantidad de agua apta para ser reutilizada. Y los procesos térmicos (evaporación y cristalización) tratan los rechazos producidos en los procesos anteriores, produciendo más agua apta para ser reutilizada y un residuo final sólido y seco.

Dise√Īo de un sistema de vertido cero

La mayoría de las industrias utilizan agua de alguna forma en sus procesos de producción. Esta agua acaba generando unos efluentes que habrán de ser tratados con el objetivo de obtener nuevamente agua limpia, que podrá ser reutilizada mediante un sistema de vertido cero, o vertida a la naturaleza en función de los intereses de la empresa.

Sin embargo, el flujo de efluentes y su composici√≥n resulta muy variable y este es uno de los principales problemas en el dise√Īo de un sistema de vertido cero: entender el efluente a tratar.

Factores esenciales en el dise√Īo:

Debido a que cada efluente es diferente no se puede dise√Īar un sistema de vertido cero que funcione como sistema √ļnico y aplicable de forma general. As√≠, la composici√≥n del efluente es esencial en el dise√Īo de un sistema de vertido cero.

Un efluente mal descrito conducir√° a un dise√Īo que est√° lejos de su nivel √≥ptimo, bien porque sea demasiado grande y caro o demasiado peque√Īo para lograr la separaci√≥n requerida.El caudal acostumbra a determinar el tama√Īo de la instalaci√≥n y, por tanto, el coste inicial de la misma.

Por otra parte, los componentes del efluente también deben ser analizados y preferiblemente en diversas ocasiones para ver si puede haber diferentes composiciones. Dependiendo del proceso que se utilice las composiciones pueden variar ligeramente.

Las medidas más comunes a analizar hoy en día son la demanda química de oxígeno (DQO), demanda bioquímica de oxígeno (DBO), carbono orgánico total (TOC), así como el análisis de inorgánicos (aniones, cationes, sílice).

Pese a la versatilidad en cuanto a la naturaleza de la contaminación de este sistema de gestión, no lo es tanto en relación con la cantidad de caudal a tratar. Para vertidos elevados (caudales superiores a 50 m3/h) no es una tecnología competitiva.

También se debe tener en cuenta que, cuando el efluente es rico en componentes volátiles, el destilado debe ser post-tratado para que pueda ser reutilizado. Y este proceso incrementa sensiblemente la inversión inicial.

Hoy en día la mayor parte de las instalaciones de vertido cero se llevan a cabo en diferentes sectores industriales y en actividades relacionadas con la producción de energía, así como en vertederos de Residuos Sólidos Urbanos.

Descripción general de los componentes principales de un sistema de vertido cero

1. √ďsmosis inversa

La ósmosis inversa es un proceso donde el agua está bajo presión para que pase a través de una membrana semi-permeable, dejando las sales inorgánicas disueltas y sílice atrás.

Hay que tener en cuenta que algunos compuestos org√°nicos y los s√≥lidos en suspensi√≥n pueden da√Īar los sistemas de √≥smosis inversa, por lo que es recomendable llevar a cabo un pretratamiento o filtraci√≥n antes de utilizar esta tecnolog√≠a.

2. Electrodesionización (EDI)

Se trata de un proceso de membranas en el que los electrolitos migran a través de membranas selectivas de carga en respuesta a un campo eléctrico.

Durante el proceso la polaridad de los electrodos se invierte varias veces por hora y el agua dulce y las aguas residuales concentradas se intercambian dentro de la pila de membrana para eliminar suciedad y descamación.

La electrodesionización también requiere la eliminación previa de los sólidos y los compuestos orgánicos para un funcionamiento fiable.

3. Evaporadores al vacío

Los evaporadores al vacío son una de las tecnologías más novedosas y eficaces para la minimización y tratamiento de residuos industriales líquidos en base acuosa. Dicha tecnología es limpia, segura, muy versátil y con un coste de gestión muy bajo.

Encontramos una gran variedad de evaporadores: evaporadores al vac√≠o por bomba de calor , evaporadores al vac√≠o por compresi√≥n mec√°nica del vapor , los evaporadores al vac√≠o para caudales elevados , los de pel√≠cula descendente, circulaci√≥n forzada, con rascador y aquellos que funcionan con agua caliente por m√ļltiple efecto., etc.

La gran ventaja de los evaporadores al vacío es que producen un destilado muy limpio, que por lo general contiene menos de 10 ppm, siendo esta una de las razones principales por las que se utilizan en sistemas de vertido cero.

Normalmente el evaporador se utiliza para tratar los rechazos de las membranas y concentrar los residuos contenidos en el efluente hasta un estado prácticamente sólido.

Destaca su capacidad para concentrar salmueras, un problema muy habitual en muchas industrias.

4. Cristalizadores

Un cristalizador es un tipo de evaporador de circulación forzada, que utiliza un compresor mecánico de vapor como fuente de energía.

El cristalizador consigue reducir a un sólido seco el rechazo de un evaporador para su posterior eliminación. Por otra parte, se obtiene un agua de alta pureza para su reutilización.

5. Balsas de evaporación

El procedimiento de evaporación por balsas se ha utilizado desde hace mucho tiempo para el tratamiento de aguas residuales. La idea consiste en depositar las aguas residuales en una gran balsa abierta, de forma que el agua acabe evaporándose debido a la radiación solar y el viento.

Esto implica una reducción de costos, a la vez que se obtiene un incremento de la concentración de los materiales (o subproductos) que tienen aprovechamiento comercial.

Tambi√©n pueden presentar algunos problemas, sobretodo los relacionados con la generaci√≥n de olores cuando hay cerca un n√ļcleo poblado y se almacenan aguas con elevada carga org√°nica. En estas situaciones se pueden aplicar tecnolog√≠as para el enmascaramiento de olores , que consiste en nebulizar un producto qu√≠mico que neutraliza el olor.

Tambi√©n es frecuente que en √©pocas de lluvia la balsa se llene mucho m√°s que lo que evapora. Para subsanar este problema se requiere de un dise√Īo adecuado de la balsa y de la ayuda de un sistema de nebulizaci√≥n de agua (evaporaci√≥n forzada), que permiten incrementar la velocidad de evaporaci√≥n m√°s de 20 veces que con la evaporaci√≥n natural.

A pesar de su sencillez, las balsas de evaporaci√≥n pueden resultar muy √ļtiles para el cometido de obtener el vertido cero en rechazos salinos y otros efluentes de componente mineral, ya que ning√ļn efluente es vertido directamente en el entorno natural.