Descarga cero de líquidos: eliminando los desechos líquidos para siempre

La descarga cero de líquido (Zero Liquid Discharge - ZLD) es un tratamiento de flujo de residuos líquidos. Implica transformar las corrientes de desechos líquidos de las plantas industriales en agua limpia, que puede reutilizarse en el proceso, con una cantidad mínima de residuos sólidos, que a menudo incluyen subproductos valiosos que pueden venderse o reutilizarse.

Se cree que nuevas propuestas en las regulaciones ambientales en los Estados Unidos en la década de 1970 condujo al desarrollo de las primeras unidades ZLD, que utilizaron varias combinaciones de evaporación y cristalización. Con la implementación de estándares medioambientales cada vez más rigurosos por parte de las compañías, con una regulación a veces onerosa, las técnicas de evaporación y cristalización se están volviendo cada vez más populares en todo el mundo. También puede ayudar a las empresas a superar retos, como el coste creciente de las materias primas y la escasez de agua.

Soluciones a medida

ZLD es adecuado para una amplia gama de industrias, incluida la producción de energía, químicas y combustibles, la minería, la destilación, la producción de alimentos y el tratamiento de desechos; y hay una variedad de equipos disponibles para tratar diferentes flujos y procesos de desechos. Sin embargo, esta diversidad también es uno de los inconvenientes de ZLD, ya que cada sistema debe diseñarse según sus propios requisitos, teniendo en cuenta factores como la contaminación o los productos químicos presentes en el agua, el caudal, la pureza del agua que debe retornar, etc. Esto hace que sea imposible diseñar un sistema ZLD de “solución general”, lo que implica que los procesos personalizados sean más caros.

El diseño efectivo de cualquier sistema ZLD depende del análisis correcto del flujo de agua/desechos. Es esencial contar con estimaciones precisas de la composición, los caudales, la química, etc. Sin esto, cualquier solución diseñada no logrará obtener los resultados requeridos, si es que funciona. Por ejemplo, el calcio, el amonio y algunas sales de metales pesados ??son difíciles de cristalizar por evaporación, por lo que será necesario incorporar otras técnicas de tratamiento en el diseño general del sistema.

Opciones de pretratamiento

Aunque cada sistema ZLD es diferente, la mayoría consta de una fase de pretratamiento, una fase de evaporación para eliminar la mayor parte del agua y una fase adicional de concentración o cristalización para obtener el residuo sólido final. El pretratamiento a menudo se enfoca en eliminar elementos orgánicos y cualquier químico que pueda dañar la evaporación u otro equipo más adelante en el proceso. A medida que ZLD se ha vuelto más utilizado, se han empleado más y más técnicas, con diferentes niveles de éxito. Los tratamientos de agua más comunes, como el ajuste del pH, la floculación, el procesamiento de membranas, la desgasificación, la oxidación, la separación, e incluso la digestión aeróbica y anaeróbica, se han utilizado como pretratamientos para los sistemas ZLD.

Bajo presión

Tradicionalmente, la evaporación por compresión de vapor ha sido el método principal empleado para el procesamiento de ZLD, y la evaporación generalmente recupera alrededor del 95 por ciento de las aguas residuales como destilado. Cualquier concentrado restante se trata adicionalmente física o químicamente para obtener residuos sólidos (como cristales) y agua. Los evaporadores utilizados en los sistemas ZLD normalmente funcionan a presiones más bajas, para reducir el punto de ebullición del líquido que se está tratando.

Trabajar con un punto de ebullición reducido significa que es posible hacer una evaporación de efectos múltiples. En la evaporación de efectos múltiples, el vapor de una etapa de evaporación previa se usa como energía térmica en la siguiente etapa, que funciona en un punto de ebullición más bajo. De esta forma, se combinan varias etapas de evaporación y, como resultado, se obtienen ahorros de energía. Para muchos componentes, la precipitación de cristales se ve favorecida a temperaturas más bajas, por lo tanto, disminuir las temperaturas de evaporación ayuda a aumentar el rendimiento de sólidos.

Independientemente del tipo de evaporador empleado, los intercambiadores de calor desempeñan un papel crucial en la reducción de los costes de funcionamiento de un sistema ZLD, utilizando el calor del agua de proceso y otras fuentes existentes, y también recuperando el calor al final del proceso y reutilizándolo para aumentar la eficiencia energética del sistema general de ZLD.

ZLD en acción

HRS está instalando actualmente un sistema ZLD para un cliente industrial en Europa. El proceso consta de las siguientes fases:

1.Evaporación/concentración: se toma una solución concentrada de un evaporador de efecto múltiple existente a un segundo evaporador (nuevo), lo que da como resultado una solución que contiene niveles elevados de sal muy cerca del punto de saturación.

2.Enfriamiento: la solución se enfría para provocar la formación de cristales de sal.

3.Cristalización: la cristalización adicional se produce en tanques de cristalización especialmente diseñados, con separación de los cristales que se forman. Una capa sobrenadante de solución concentrada permanece después de esta etapa, y se devuelve al segundo evaporador para su reprocesamiento.

Tanto los pasos de evaporación como de enfriamiento dan como resultado un alto grado de ensuciamiento en el interior del equipo, por lo que los evaporadores de superficie rascada Serie HRS Unicus se utilizan para mantener la eficiencia térmica y eliminar el ensuciamiento, a medida que ocurre en el proceso de evaporación. Los enfriadores de superficie rascada Serie HRS R también se utilizan para enfriar la suspensión cargada de cristal, obtenidos en los tanques de cristalización. El resultado es un proceso eficiente, que puede funcionar en continuo, sin requerir tiempo de inactividad programado.

Eliminando desperdicios, reduciendo costes

"El nivel de concentración requerido para los sistemas de descarga de líquido cero de este tipo significa que la concentración del producto tendrá que estar por encima del punto de saturación, por lo que aparecerán cristales sólidos en la solución", dice Arnold Kleijn, Director de Ventas y Desarrollo de Productos de HRS Heat Exchangers. “Las mezclas sólido-líquido son difíciles de tratar en una instalación de proceso; por lo tanto, se realizó un estudio de investigación para evaluar la naturaleza del producto saturado. Se encontró un punto de operación donde se podía evitar la precipitación del sólido en la etapa de evaporación (evaporación justo debajo del punto de saturación) y la formación de cristales se trató enfriando en tanques de cristalización. El evaporador se concentra y elimina el agua pura de la solución, que puede usarse en otros lugares. Los enfriadores y cristalizadores producen cristales sólidos y la solución restante vuelve al proceso de evaporación. No queda flujo de residuos líquidos después del proceso. De esta manera, los costes de gestión de residuos se reducen a un mínimo absoluto ".