Sistemas DAF para el tratamiento de aguas residuales de refinerías de petróleo

• 1. ¿Porqué los sistemas DAF son tan ampliamente utilizados para el tratamiento de las aguas residuales de refinerías de petróleo?
  • 1.1 Composición de las aguas residuales de refinerías de petróleo
• 2. Planta de tratamiento de aguas residuales de refinerías de petróleo
• 3. Flotación por aire disuelto para el tratamiento de aguas residuales de refinerías de petróleo
• 4. Tipos de sistemas DAF

Las refinerías de petróleo producen cantidades significativas de aguas residuales durante sus operaciones. Las aguas residuales pueden contener diversos contaminantes, incluidos los compuestos orgánicos, metales pesados y otras sustancias tóxicas.

Las fuentes de aguas residuales en las refinerías de petróleo son las siguientes:

• Refrigeración de equipos y maquinaria.
• Lavado de depósitos y otros equipos.
• Procesamiento de petróleo crudo y otros materiales.
• Las aguas residuales también pueden contener subproductos del proceso de refinado, como los lodos, que requieren tratamiento y eliminación posteriores.

Las refinerías de petróleo suelen disponer de plantas de tratamiento de aguas in situ para mitigar el impacto ambiental de sus efluentes residuales. Estas plantas utilizan diversos procesos físicos, químicos y biológicos para eliminar los contaminantes de las aguas residuales antes de verterlas a las vías fluviales o reutilizarlas en otras partes de la refinería.

Composición de las aguas residuales de refinerías de petróleo

Los contaminantes más comunes en las aguas residuales generadas en las refinerías de petróleo, incluyendo una breve descripción de su procedencia y sus posibles efectos dañinos, son:

• Aceites y grasas: son compuestos orgánicos que se encuentran en las aguas residuales procedentes de la limpieza de equipos, el lavado de depósitos y los derrames. Pueden dañar la vida acuática al reducir los niveles de oxígeno en el agua, obstruir las branquias de los peces y alterar las cadenas alimentarias.
• El benceno, el tolueno y el xileno son compuestos orgánicos volátiles (COV) que se utilizan en los procesos de refinado y que pueden encontrarse en las aguas residuales procedentes de los equipos de refrigeración y procesamiento. Estos compuestos son cancerígenos y pueden causar problemas respiratorios y otros problemas de salud en los seres humanos.
• Los hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) son compuestos orgánicos que se forman durante el proceso de refinado y que se encuentran en las aguas residuales procedentes de los equipos de refrigeración y procesamiento. Son cancerígenos y pueden dañar la vida acuática al alterar los sistemas reproductivo e inmunitario de los peces y otros organismos.
• Metales pesados como el plomo, el mercurio, el cadmio y el cromo, que se encuentran en las aguas residuales procedentes de la limpieza de equipos y del agua de proceso. Se pueden acumular en los organismos acuáticos y causar problemas neurológicos y de desarrollo en los seres humanos.
• Amoníaco y compuestos nitrogenados, que se encuentran presentes en las aguas residuales de los equipos de refrigeración y procesamiento y pueden dañar la vida acuática al reducir los niveles de oxígeno en el agua.
• Sulfuros, que se encuentran en las aguas residuales de los procesos de refinado y pueden ser tóxicos para la vida acuática, causando la muerte y reduciendo las tasas de crecimiento.
• Compuestos clorados como los bifenilos policlorados (PCB), las dioxinas y los furanos, que están presentes en las aguas residuales de los equipos de refrigeración y procesamiento. Son muy tóxicos y pueden provocar cáncer y otros problemas de salud en los seres humanos y los animales.

Para mitigar los riesgos asociados a estos contaminantes, las refinerías de petróleo utilizan generalmente diversos procesos de tratamiento de aguas residuales, como el tratamiento biológico, la precipitación química o la filtración por membrana, los cuales ayudan a adaptar los efluentes a los límites de vertido o a reutilizar el agua, en caso de así ser deseado por la refinería.

Planta de tratamiento de aguas residuales de refinerías de petróleo

Una planta completa para el tratamiento de aguas residuales de refinería es un sistema que generalmente requiere de varios procesos de tratamiento que permitan eliminar la amplia gama de contaminantes presentes en las aguas residuales.

Por norma general, estas son las diferentes fases de tratamiento que se acostumbran a encontrar en una planta común de tratamiento de aguas residuales de refinería:

• Tratamiento preliminar: en esta fase se eliminan los sólidos y residuos de gran tamaño de las aguas residuales, como rocas, grava y grandes piezas de equipos. Para ello se suelen utilizar tamices, desarenadores y depósitos de sedimentación.
• Tratamiento primario: esta fase consiste en eliminar los sólidos en suspensión y parte de la materia orgánica de las aguas residuales. Para ello se suelen utilizar sistemas de flotación por aire disuelto, o depósitos de sedimentación, donde los sólidos flotan a la superficie para ser separados como lodos.
• Tratamiento secundario: esta fase consiste en eliminar la materia orgánica disuelta y otros contaminantes de las aguas residuales. Para ello se llevan a cabo generalmente procesos de tratamiento biológico, como los lodos activados, los filtros percoladores, o los sistemas MBR, que utilizan microorganismos para descomponer los contaminantes.
• Tratamiento terciario: en esta fase se realiza un nuevo barrido de las aguas residuales para eliminar los contaminantes restantes. Para ello se pueden aplicar procesos físicos o químicos, como la filtración, la desinfección o la precipitación química.
• Tratamiento de lodos: los lodos que se generan en las fases de tratamiento preliminar y primario se tratan generalmente por separado de las aguas residuales. En este caso se pueden espesar y deshidratar los lodos y, a continuación, se realiza un tratamiento posterior, como la digestión, el compostaje o la incineración.
• Vertido de efluentes: una vez que las aguas residuales han sido tratadas conforme a las normas exigidas, se pueden verter a las vías fluviales o reutilizar en otras partes de la refinería.

Algunas refinerías también pueden utilizar tecnologías avanzadas de tratamiento, como la filtración por membrana, la ósmosis inversa o la desinfección ultravioleta, para limpiar aún más las aguas residuales y eliminar los contaminantes restantes.

Flotación por aire disuelto para el tratamiento de aguas residuales de refinerías de petróleo

Los sistemas de flotación por aire disuelto (DAF) se utilizan generalmente en las plantas de tratamiento de aguas residuales de las refinerías para eliminar los sólidos en suspensión, las grasas, los aceites y lubricantes (FOG), así como otros contaminantes presentes en las aguas residuales. Se utilizan ampliamente en combinación con otras tecnologías de tratamiento para alcanzar el nivel deseado de calidad del agua para su vertido o reutilización.

Como unidad de clarificación primaria, los sistemas DAF logran una eficiencia de eliminación del 90% al 95 % en TSS y del 95% al 99 % en aceites. También ofrecen excelentes resultados en la reducción de la Demanda Química de Oxígeno (DQO), presente en la grasa, aceite, lodos biológicos, materia orgánica coloreada y material coloidal.

En algunas refinerías se utiliza como clarificador secundario para sistemas de lodos activados y como espesante de lodos. Cuando se utiliza un equipo DAF como unidad de clarificación secundaria, se diseña y opera con un caudal de recirculación de 150% a 200 % y puede lograr una eficiencia de eliminación de TSS (lodos activados) de +98 %.

Para que las unidades DAF funcionen de manera eficiente, el agua residual debe someterse a un proceso de coagulación-floculación antes de ingresar en el sistema DAF. La falta o un mal diseño de este paso físico-químico previo deteriorará el desempeño de la unidad DAF.

El proceso de tratamiento de las aguas residuales de una refinería de petróleo mediante flotación por aire disuelto sigue los siguientes pasos:

• Pretratamiento: las aguas residuales de la refinería se someten primero a fases de tratamiento preliminar para eliminar los sólidos de gran tamaño. A continuación, se criban las aguas residuales para eliminar cualquier resto de partículas grandes.
• Operación DAF: Posteriormente, las aguas residuales son sometidas a un proceso de coagulación-floculación para generar flóculos de mayor tamaño que se bombean a un depósito DAF, donde se mezclan con aguas residuales recicladas. Luego, se inyecta aire comprimido en el depósito, lo que provoca la formación de micro-burbujas que se adhieren a las partículas floculadas, las cuales flotan en la superficie y forman una capa de lodo.
• Eliminación de lodos: la capa de lodo de la superficie del depósito DAF se raspa mediante un mecanismo de espumado y se recoge en un depósito de lodo separado para su posterior tratamiento. Seguidamente, el agua clarificada se vierte a la siguiente fase del proceso de tratamiento.
• Dosificación química: para mejorar el rendimiento del sistema DAF, se puede utilizar la dosificación química con el fin de optimizar los niveles de pH y la coagulación/floculación de las aguas residuales. Dependiendo de la naturaleza de los contaminantes presentes en las aguas residuales, se pueden utilizar diversos productos químicos, como el cloruro férrico, el sulfato de aluminio y polímeros.
• Tratamiento final: el efluente del sistema DAF se somete generalmente a fases de tratamiento adicionales, como la filtración con arena, la absorción con carbón activo, tratamiento biológico, o la desinfección, para eliminar aún más los contaminantes y patógenos restantes. Finalmente, el agua tratada se puede verter o reutilizar en los procesos de la refinería.

Los sistemas DAF se pueden utilizar como clarificación primaria, o como clarificación secundaria en una planta de tratamiento de aguas residuales de refinería, según la aplicación específica, los objetivos del tratamiento, la naturaleza de los contaminantes presentes en las aguas residuales y los requisitos normativos de vertido o reutilización.

• Como tratamiento primario, los sistemas DAF se utilizan para eliminar los sólidos en suspensión, las grasas, los aceites y lubricantes (FOG), así como otros contaminantes de las aguas residuales antes de someterlas a un tratamiento posterior. En este caso, el sistema DAF es normalmente la primera fase de tratamiento tras las fases iniciales de cribado y desarenado.
• Como tratamiento secundario, los sistemas DAF se utilizan para limpiar aún más las aguas residuales después de haber sido sometidas a un tratamiento biológico primario. En este caso, el sistema DAF se utiliza para eliminar cualquier resto de sólidos o aceites y grasas (FOG) que no se hayan eliminado en las fases de tratamiento primario, o como clarificador para las aguas provenientes del tratamiento biológico.

Tipos de sistemas DAF

Sigmadaf ofrece varios tipos de sistemas de flotación por aire disuelto para el sector petrolero. Nuestro catálogo de modelos ha sido diseñado para cubrir los distintos objetivos y requerimientos que puede tener una refinería de petróleo.

Los modelos FPHF y FPBC pueden operar como una unidad de alta carga hidráulica e incluye un paquete de lamelas para mejorar el proceso de separación con un área de superficie de flotación más baja. El FPBC compacto es para pequeña capacidad, en el rango de 10 a 250 m3/h, mientras que el FPHF compacto es una unidad de mayor capacidad en el rango de 300 a 1000 m3/h y se fabrica en tanque de acero.

El modelo FPAC es una unidad de alta carga de sólidos sin lamelas, que es ideal para tratar aguas con alta concentración de sólidos. Estos modelos pueden construirse en tanques de hormigón si la capacidad de tratamiento supera los límites que se pueden tratar con las unidades compactas construidas en tanque de acero.