Sistemas DAF para el tratamiento de aguas residuales generadas por el fracking

• 1. Función de los sistemas DAF en el tratamiento de aguas residuales de fracking
• 2. Composición de las aguas residuales generadas por el fracking
• 3. Planta de tratamiento de aguas residuales de fracking
• 4. Flotación por aire disuelto en el tratamiento de aguas residuales generadas por el fracking
• 5. Funcionamiento del equipo de flotación por aire disuelto
• 6. Reutilización de las aguas residuales generadas por el fracking

El fracking, también conocido como fracturación hidráulica, genera aguas residuales con unos altos niveles de contaminación. Durante el fracking, se inyecta una mezcla de agua, productos químicos y arena en formaciones de roca de esquisto a alta presión para liberar el petróleo y el gas atrapados en la roca. Cuando esta mezcla vuelve a la superficie, trae consigo no solo el petróleo y el gas, sino también el agua que estaba originalmente presente en la formación, junto con algunos de los productos químicos utilizados en el proceso de fracking.

Estas aguas residuales resultantes pueden contener diversos contaminantes, como sales, metales pesados y materiales radiactivos. Las aguas residuales generadas por el fracking se almacenan normalmente en depósitos o fosos antes de ser tratadas y eliminadas o reutilizadas para futuras operaciones de fracking.

Composición de las aguas residuales generadas por el fracking

La composición de las aguas residuales generadas por en la extracción de gas y petróleo mediante fracking puede variar según la geología de la zona, los productos químicos utilizados en el proceso y la calidad del agua empleada. Los contaminantes más comunes son:

• El agua utilizada en el fracking contiene a menudo altos niveles de sales y minerales como calcio, magnesio y sodio. Por tanto, el agua producida puede tener altos niveles de sólidos disueltos totales (SDT), lo que puede dificultar su tratamiento y eliminación.
• Las aguas residuales generadas por el fracking pueden contener hidrocarburos como benceno, tolueno, etilbenceno y xileno (BTEX), que son tóxicos y cancerígenos. Estos compuestos pueden filtrarse en las aguas subterráneas o superficiales y contaminar las fuentes de agua potable.
• Metales pesados como arsénico, cadmio, cromo, plomo y mercurio también pueden encontrarse en niveles elevados. Estos metales son tóxicos para el ser humano y pueden tener graves consecuencias para la salud, como daños neurológicos, renales y cáncer.
• Las aguas residuales generadas por el fracking también pueden contener materiales radiactivos de origen natural como radio, uranio y torio, que se liberan de las formaciones de esquisto durante el proceso de fracking.
• Como hemos mencionado anteriormente, el fracking emplea diversos productos químicos como tensoactivos, biocidas, inhibidores de la corrosión y reductores de la fricción, que también pueden permanecer presentes en las aguas residuales. Algunas de estas sustancias químicas son tóxicas y pueden afectar a la salud si se ingieren o inhalan.

Planta de tratamiento de aguas residuales de fracking

El agua de fracking generada durante la producción de petróleo crudo está altamente contaminada con metales pesados, toxinas e hidrocarburos. Se trata de un agua residual que es difícil de gestionar, cuyo tratamiento involucra múltiples etapas en las que se emplean diferentes tecnologías para eliminar los contaminantes y adecuar el agua a los límites de vertido.

Un proceso que ha demostrado su efectividad para el tratamiento de las aguas de fracking es la combinación de la electrocoagulación, la oxidación química y la oxidación UV, que permiten romper los compuestos en formas que puedan eliminarse fácilmente en procesos físicos, biológicos y químicos.

La electrocoagulación ofrece una alta efectividad en el tratamiento del agua de fracking debido a la alta salinidad que resulta en una alta conductividad.

Estas son las diferentes etapas:

1. Neutralización química y coagulación.
2. Separador de aceite libre / Precipitador
3. electrocoagulación
4. Coagulación/floculación secundaria
5. Flotación por aire disuelto
6. Rayado biológico y clarificación
7. Múltiples procesos de filtración
8. Oxidación UV avanzada
9. Ultrafiltración

Flotación por aire disuelto en el tratamiento de aguas residuales generadas por el fracking

La clarificación mediante flotación por aire disuelto (DAF) es un proceso que consiste en la introducción de micro-burbujas de aire en las aguas residuales, las cuales se adhieren a los sólidos en suspensión y los hacen flotar a la superficie para su eliminación.

En el tratamiento de aguas residuales generadas por el fracking, los sistemas DAF se pueden utilizar para la eliminación de diversos contaminantes, como los sólidos en suspensión, aceites, grasas y lubricantes, así como algunos metales e hidrocarburos disueltos.

Sin embargo, la clarificación por aire disuelto no es suficiente para eliminar todos los contaminantes que se encuentran presentes en las aguas residuales generadas por el fracking, y puedan ser necesarios otras tecnologías para el tratamiento de aguas residuales como la ósmosis inversa u otros procesos de filtración por membrana, la absorción por carbón activo, e incluso tecnologías de concentración como los evaporadores y cristalizadores al vacío.

Una planta para la gestión y reutilización de las aguas residuales generadas por el fracking combina diversos procesos de tratamiento, que permiten la eliminación efectiva de los diversos contaminantes presentes en el agua. La combinación de tecnologías y el diseño de la planta de tratamiento varían en función de aspectos como la composición de las aguas residuales y de los requisitos normativos de la zona.

Algunos procesos de tratamiento comunes utilizados en las plantas de tratamiento de aguas residuales generadas por el fracking incluyen:

• El proceso de pre-tratamiento implica el cribado de las aguas residuales para eliminar los residuos y sólidos de gran tamaño que podrían dañar los equipos auxiliares. Durante esta etapa también se puede llevar a cabo un tratamiento químico que permita ajustar el pH o eliminar contaminantes específicos.
• La flotación por aire disuelto también se puede emplear en esta fase de pre-tratamiento, o como tratamiento primario. La función de los sistemas DAF es la eliminación de sólidos en suspensión, aceites y grasas presentes en las aguas residuales.
• Existen otros procesos para la separación física de sólidos y líquidos, entre los que destacan la decantación, la centrifugación o la filtración.
• La selección del tratamiento avanzado más adecuado depende de los objetivos establecidos por el cliente y por las normativas vigentes en el territorio donde se lleva a cabo la extracción de petróleo y/o gas. Si se desea reutilizar el agua o se quieren recuperar materias primas y subproductos presentes en el agua residual se debe recurrir a tecnologías como la evaporación al vacío, la cristalización, la ósmosis inversa, la filtración por membrana, la absorción por carbón activo o el intercambio iónico.
• Procesos adicionales como la desinfección pueden formar parte de la planta de tratamiento de aguas residuales para la eliminación de los microorganismos que puedan quedar en el agua antes de verterla o reutilizarla. Este proceso conlleva el uso de productos químicos u otros métodos, como los rayos UV o el ozono.

Funcionamiento del equipo de flotación por aire disuelto

Los sistemas DAF se utilizan generalmente en las plantas de tratamiento de aguas residuales generadas por el fracking como tratamiento preliminar para la eliminación de los sólidos en suspensión, los aceites y las grasas de las aguas residuales. La tecnología DAF se combina con un proceso físico-químico que consiste en añadir un coagulante y floculante a las aguas residuales para formar partículas más grandes que puedan separarse con más facilidad del agua.

Las aguas residuales se introducen luego en un depósito donde se libera la presión, provocando así la disolución de aire en el agua. Con ello se forman pequeñas burbujas que se adhieren a las partículas más grandes, haciéndolas flotar hasta la superficie del depósito, desde donde pueden eliminarse mediante espumado.

El agua clarificada puede seguir tratándose mediante otros procesos, como el tratamiento biológico o la ósmosis inversa.

En una planta común de tratamiento de aguas residuales generadas por el fracking, el sistema DAF se utiliza a menudo como primer paso en el proceso de tratamiento, lo que ayuda a mejorar la eficacia de los procesos de tratamiento posteriores y a reducir la carga de estos sistemas.

La selección de otros procesos dependerá de los contaminantes específicos presentes en las aguas residuales y de los requisitos normativos para el vertido o la reutilización del agua tratada. Las opciones más comunes son el tratamiento biológico, las tecnologías de filtración, como la ósmosis inversa, u otras tecnologías avanzadas de tratamiento, que incluyen procesos de concentración y evaporación.

Reutilización de las aguas residuales generadas por el fracking

La reutilización de las aguas residuales generadas por el fracking puede aportar importantes beneficios, como la reducción del consumo de agua, la disminución de los costes derivados del envío de aguas residuales a un gestor de residuos, así como un menor impacto ambiental de las operaciones de fracking. Es importante garantizar que el agua tratada cumple los requisitos normativos para su reutilización y que no presenta ningún riesgo para la salud humana o el medio ambiente.

Las aguas residuales generadas por el fracking se pueden reutilizar en distintos ámbitos:

• Un proceso de reciclaje consiste en tratar el agua producida en una operación de fracking para que se pueda reutilizar como fluido de base en una operación de fracking posterior. El agua reciclada se trata normalmente mediante procesos como la sedimentación, la filtración y la desinfección para eliminar los contaminantes restantes.
• Las aguas residuales generadas por el fracking se pueden utilizar para regar cultivos y vegetación una vez que han sido adecuadamente tratadas. Para ello, se puede aplicar el agua tratada directamente al suelo o utilizarla para el riego por aspersión. Sin embargo, es importante asegurarse de que el agua tratada cumple los requisitos normativos de calidad del agua de riego y no contiene contaminantes que puedan dañar los cultivos o el suelo.
• Las aguas tratadas también se pueden utilizar con fines industriales, como agua de refrigeración para centrales eléctricas o como fuente de agua de proceso para operaciones de fabricación.
• En algunos casos, las aguas residuales generadas por el fracking se pueden reutilizar para recargar acuíferos subterráneos si han sido adecuadamente tratadas y depuradas. Para ello, se inyecta el agua tratada en el subsuelo con el fin de reponer los acuíferos agotados. Sin embargo, este uso requiere un control minucioso para garantizar que el agua tratada no contenga contaminantes que puedan dañar el acuífero o las fuentes de agua subterránea cercanas.