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propuesta para aguas residuales
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SISTEMA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES GENERADAS POR
EL POZO LANGUR.
Carlos Ernesto Cotamo Rivera.
Ángel Antonio Castro Sotaquira.
Renato Parra Gómez.
Javier Mauricio Manrique Duarte
Fundación Universitaria de San Gil – UNISANGIL
Facultad de ciencias e ingeniería.
Yopal – Casanare.
2015
SISTEMA DE TRATAMIENTO PARA AGUAS RESIDUALES GENERADAS POR
EL POZO LANGUR.
Carlos Ernesto Cotamo Rivera.
Ángel Antonio Castro Sotaquira.
Renato Parra Gómez.
Javier Mauricio Manrique Duarte
Ing. Marcela Siabato.
Fundación Universitaria de San Gil – UNISANGIL
Facultad de ciencias e ingeniería.
Yopal – Casanare.
2015
TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIÓN.....................................................................................................5
JUSTIFICACIÓN......................................................................................................6
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA..........................................................................7
OBJETIVOS.............................................................................................................8
GENERAL:............................................................................................................8
ESPECÍFICOS:.....................................................................................................8
METAS.....................................................................................................................9
Meta 1:..................................................................................................................9
Meta 2:..................................................................................................................9
Meta 3:..................................................................................................................9
INDICADORES......................................................................................................10
Indicadores ambientales:....................................................................................10
Indicadores socio-culturales:..............................................................................10
Indicadores económicos:....................................................................................10
MARCO LEGAL.....................................................................................................11
MARCO TÉCNICO.................................................................................................16
EXPLOTACION PETROLERA EN COLOMBIA....................................................16
ACTIVIDADES DE EXPLORACION Y PRODUCCION PETROLERA...................17
Etapa de exploración..........................................................................................17
Estudio del área..............................................................................................18
Perforación exploratoria..................................................................................18
Etapa de explotación..........................................................................................19
Producción petrolera.......................................................................................19
METODOLOGIA.....................................................................................................20
LOCALIZACION.....................................................................................................20
DETERMINACION DE DBO, DQO, SOLIDOS TOTALES, GRASAS Y ACEITES PARA LA MUESTRA..............................................................................................20
SISTEMA PLANTEADO PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES CONSTA DE:..............................................................................22
Tratamiento Primario..........................................................................................22
Tratamiento secundario......................................................................................23
Tratamiento terciario...........................................................................................24
POSIBLES MODIFICACIONES DEL SISTEMA EN EL TRATAMIENTO SECUNDARIO....................................................................................................26
Osmosis inversa.................................................................................................26
Intercambio iónico...............................................................................................27
El intercambio iónico...........................................................................................27
COCLUSIONES.....................................................................................................29
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.......................................................................30
INTRODUCCIÓN
Dentro de las actividades de un pozo petrolero, la actividad de perforación es la
que más genera e involucra gran cantidad de tareas que poseen un alto riesgo
para las personas así como para el medio ambiente. Por estos motivos es que en
la actualidad la industria petrolera ha invertido tiempo en la investigación de
mejoras que garanticen un manejo medioambiental más eficaz con el fin de así
poder proteger el agua, el suelo y el aire. La correcta gestión y manejo de los
residuos generados representa para la industria petrolera una reducción de costos
ya que para la industria es más provechoso buscar soluciones para evitar los
impactos que se generan, que pagar las multas y sanciones por no haber dado
una gestión más eficiente para sus impactos y residuos generados.
La industria petrolera genera gran cantidad de aguas residuales durante el
desarrollo de sus actividades, estas presentan altos grados de contaminación y
cantidades excesivas de grasas y aceites, y es por estos motivos que para la
industria petrolera es recomendable el diseño y ejecución de un proceso de
tratamiento de aguas residuales eficiente, ya que si estas no se tratan pueden ser
generadoras de impactos desfavorables a los componentes del medio natural y a
su llegar a afectar la salud de una comunidad que se vea expuesta a esta, como
causa de una contaminación por vertimientos o derrames sobre las fuentes
hídricas.
JUSTIFICACIÓN.
Las aguas residuales generadas por la industria petrolera poseen grandes
cantidades de contaminantes que son los causantes de afectaciones al medio
ambiente. Es importante realizar los correctos procedimientos para el tratamiento
de estos desechos ya que estos pueden generar afectaciones a las fuentes
hídricas y a su vez se pueden llegar a causar consecuencias desfavorables a los
componentes suelo, aire, fauna y flora. El correcto tratamiento y disposición del
agua residual es de vital importancia para poder garantizar un equilibrio integro
entre las actividades antrópicas y los componentes de la naturaleza. El pozo
Langurth en la actualidad implementa actividades almacenamiento de las aguas
residuales generadas, pero este no posee un sistema de tratamiento inmediato
para residuos líquidos; por ende el planteamiento de un sistema de tratamiento
para estos susodichos contaminantes representaría un beneficio para el pozo y
actuaría como un método preventivo de los impactos generados por estos
subproductos.
FORMULACIÓN DEL PROBLEMA.
En el pozo Langurth ubicado en la vereda Punto Nuevo del municipio de Yopal, se
generan gran cantidad de aguas residuales industriales producto de las
actividades de perforación, producción y lavado de maquinarias, donde no se está
presentado problemas ambientales actualmente, pero existe un riesgo inminente
de presentarse, debido a la inexistente infraestructura para el tratamiento de estas
aguas residuales industriales. En el pozo petrolero se están aplicando sistemas de
acopio y la problemática que se puede llegar a presentar es la colmatación o
rebose de la infraestructura existente del pozo o plataforma Langurth, ocasionando
una contaminación en fuentes hídricas superficiales como subterráneas y
adicionalmente a las áreas aledañas no inundables.
OBJETIVOS.
GENERAL:
Proponer un sistema de tratamiento de aguas residuales para el pozo
petrolero Langurth ubicado en la vereda Punto Nuevo en el municipio de
Yopal – Casanare.
ESPECÍFICOS:
Reconocer los parámetros estudiados durante las prácticas de laboratorio
agua residual generada por las actividades del pozo petrolero.
Identificar los impactos que pueden provocar las aguas residuales del pozo
Langurth a los diferentes componentes del medio natural y así poder
identificar las medidas para prevenirlos.
Exponer las posibles soluciones y procesos para tratar los contaminantes
presentes en el agua residual del pozo petrolero.
METAS.
Meta 1:
No exceder los valores máximos permisibles establecidos por la normatividad
colombiana para el agua residual generada por el pozo petrolero Langurth.
Meta 2:
Exponer las soluciones aplicables y más eficaces para garantizar la reducción y
disminución de los impactos ambientales generados por la industria petrolera.
Meta 3:
Reducir en 20% las cargas contaminantes presentes en el agua residual
generadas por el desarrollo de las actividades del pozo Langurth.
INDICADORES.
Indicadores ambientales:
Pérdida de biodiversidad de la zona.
Presencia de contaminantes en fuentes hídricas superficiales y
subterráneas circundantes.
Derrames accidentales de aguas residuales en suelos.
Alteración de los ciclos biológicos de la zona.
Indicadores socio-culturales:
Aumento de enfermedades causadas por la ingesta de aguas
contaminadas.
Desplazamientos forzosos a causas de la contaminación de la zona.
Indicadores económicos:
Afectación de la economía local.
Aumento o reducción de costos a causa de la implementación de un
sistema de tratamiento para aguas residuales.
MARCO LEGAL.
Para el manejo de las aguas residuales, el país cuenta con una amplia
normatividad que permite regular y ordenar las actuaciones de los actores
institucionales que participan en la aplicación de los mecanismos económicos
como la Tasa Retributiva, y de planeación como el PSMV (Plan de Saneamiento y
Manejo de. Vertimientos).
Constitución Política Nacional: En los artículos 78, 79 y 80 establece que el Estado
tiene, entre otros deberes, los de proteger la diversidad e integridad del ambiente;
fomentar la educación ambiental; prevenir y controlar los factores de deterioro
ambiental; imponer las sanciones legales y exigir la reparación de los daños
causados al ambiente.
Decreto - Ley 2811 de 1974: Denominado Código Nacional de los Recursos
Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente. Contiene las acciones
de prevención y control de la contaminación del recurso hídrico, para garantizar la
calidad del agua para su uso posterior.
Ley 9 de 1979: Conocida como Código Sanitario Nacional. Establece los
procedimientos y las medidas para llevar a cabo la regulación y control de los
vertimientos.
Decreto 1594 de 1984: Norma reglamentaria del Código Nacional de los Recursos
Naturales y de la ley 9 de 1979, desarrolla los aspectos relacionados con el uso
del agua y los residuos líquidos. En cuanto a aguas residuales, define los límites
de vertimiento de las sustancias de interés sanitario y ambiental, permisos de
vertimientos, tasas retributivas, métodos de análisis de laboratorio y estudios de
impacto ambiental.
Ley 99 de 1993: Reordena el sector público encargado de la gestión y
conservación del medio ambiente y los recursos naturales renovables. otorga a las
autoridades ambientales Regionales, en su calidad de máxima autoridad
ambiental en el área de su jurisdicción, la facultad de ejercer las funciones de
evaluación, control y seguimiento ambiental del uso del agua, el suelo, el aire y los
demás recursos naturales renovables, las cuales comprenderán el vertimiento,
emisión o incorporación de sustancias o residuos líquidos, sólidos o gaseosos, en
cualquiera de sus formas, a las aguas en cualquiera de sus formas, al aire, o a los
suelos, así como los vertimientos que puedan causar daño o poner en peligro el
normal desarrollo sostenible de los recursos naturales renovables o impedir u
obstaculizar su empleo para otros usos. Entre otras, encarga a los municipios la
función específica de ejecutar obras o proyectos de descontaminación de
corrientes o depósitos de agua afectados por los vertimientos municipales.
Además, crea la tasa retributiva por vertimientos líquidos puntuales a los cuerpos
de agua y establece los lineamientos para su implementación.
Ley 142 de 1994: Régimen de los servicios públicos domiciliarios. Establece la
competencia de los municipios para asegurar la prestación eficiente del servicio
domiciliario de alcantarillado, que incluye el tratamiento y disposición final de las
aguas residuales. Además, define que las entidades prestadoras de servicios
públicos domiciliarios deben proteger el ambiente cuando sus actividades lo afecte
(cumplir con una función ecológica).
Decreto 1600 de 1994: Reglamenta parcialmente el Sistema Nacional Ambiental –
SINA, en cuanto a los Sistemas Nacionales de investigación Ambiental y de
Información Ambiental. Define en el IDEAM el manejo de la información ambiental
nacional, y la normalización de los procedimientos relacionados con la información
ambiental.
Ley 373 de 1997: Uso Eficiente y Ahorro del agua. Contribuye a la disminución de
aguas residuales, y fomenta el desarrollo del reusó de las aguas residuales como
una alternativa de bajo costo que debe ser valorada.
Resolución 372 de 1998: Por la cual se actualizan las tarifas mínimas de las tasa
retributivas por vertimientos líquidos, estableciendo los valores para DBO5, y SST,
los cuales se incrementarán anualmente conforme le IPC.
Resolución 1096 de 2000 - Reglamento técnico del sector de agua potable y
saneamiento básico RAS: El RAS es el documento técnico que fija los criterios
básicos y requisitos mínimos que deben reunir los proyectos del sector de agua
potable y saneamiento básico. En el caso de sistemas de tratamiento de aguas
residuales, el RAS título E, tratamiento de aguas residuales, tiene en cuenta los
procesos involucrados en la conceptualización, diseño, construcción, supervisión
técnica, puesta en marcha, operación y mantenimiento.
Ley 715 de 2001: Establece el Sistema General de Participaciones constituido por
los recursos que la Nación transfiere a las entidades territoriales. En el rubro
Participación de propósito general se destinan recursos para agua potable y
saneamiento básico, con los cuales al municipio le corresponde promover,
financiar o cofinanciar proyectos de descontaminación de corrientes afectados por
vertimientos, así como programas de disposición, eliminación y reciclaje de
residuos líquidos y sólidos, entre otros programas.
Resolución 081 de 2001: Por la cual se adopta un formulario para la información
relacionada con el cobro de la tasa retributiva y el estado de los recursos
naturales.
CONPES 3177 de 2002 - Acciones Prioritarias y Lineamientos para la Formulación
del Plan Nacional de Manejo de Aguas Residuales (PMAR): Define las acciones
prioritarias y los lineamientos para la formulación del Plan Nacional de Manejo de
Aguas Residuales (PMAR) con el fin de promover el mejoramiento de la calidad
del recurso hídrico de la Nación. Este documento establece cinco acciones
prioritarias enmarcadas en la necesidad de priorizar la gestión, desarrollar
estrategias de gestión regional, revisar y actualizar la normatividad del sector,
articular las fuentes de financiación y fortalecer una estrategia institucional para la
implementación del Plan Nacional de Manejo de aguas Residuales.
Decreto 1729 de 2002: Por el cual se reglamenta la ordenación de las cuencas
hidrográficas bajo liderazgo de la Autoridad Ambiental competente, como un
instrumento de planeación del uso y manejo sostenible de los recursos naturales,
buscando un adecuado equilibrio entre el aprovechamiento económico y social de
los recurso naturales renovables y la conservación de la estructura físico biótica de
las cuencas hidrográficas, particularmente del recurso hídrico.
Ley 812 de 2003 - Ley del Plan Nacional de Desarrollo 2002 –2006 Hacia un
Estado Comunitario: Establece en el objetivo de impulsar el crecimiento
económico sostenible, estrategia de sostenibilidad ambiental, y como acción
prioritaria del programa Manejo Integral del Agua, la prevención y control de la
contaminación a través de la formulación e implementación del Plan de manejo de
aguas residuales, según los lineamientos del CONPES 3177.
Decreto 3100 de 2003: Reglamenta los artículos 42 y 43 de la Ley 99 de 1993,
respecto a la implementación de tasas retributivas por vertimientos líquidos
puntuales a un cuerpo de agua. La tasa retributiva consiste en un cobro por la
utilización directa o indirecta de las fuentes de agua como receptoras de
vertimientos puntuales y por sus consecuencias nocivas para el medio ambiente.
El Decreto establece el Plan de Saneamiento y Manejo de Vertimientos. La
resolución 372 de 1998 establece el monto de las tasas mínimas para Demanda
Biológica de Oxígeno (DBO) y Sólidos Suspendidos Totales (SST).
Decreto 1200 de 2004: Determina los instrumentos de planificación ambiental que
deberán implementar las Autoridades Ambientales Regionales en el largo,
mediano y corto plazo: Plan de Gestión Ambiental Regional (PGAR), Plan de
Acción Trienal (PAT), y Presupuesto anual de rentas y gastos. Establece la
necesidad de realizar un Diagnóstico Ambiental que corresponde al análisis
integral de los componentes sociales, económicos, culturales y biofísicos que
determinan el estado de los recursos naturales renovables y del ambiente, como
punto de partida del PGAR. Así mismo, la articulación del PAT con las Políticas
Nacionales, el Plan de Gestión Ambiental Regional, el Plan de Desarrollo
Departamental, los Planes de Ordenamiento Territorial y de Desarrollo
municipales, los Planes de Ordenamiento y Manejo de Territorios Étnicos y/o de
cuencas hidrográficas, los Planes de Saneamiento y Manejo de Vertimientos, los
Planes de Gestión Integral de Residuos Sólidos y de Desarrollo Forestal.
Decreto 3930 de 2010: Por el cual se reglamenta parcialmente el Título I de la Ley
9ª de 1979, así como el Capítulo II del Título VI -Parte III- Libro II del Decreto-ley
2811 de 1974 en cuanto a usos del agua y residuos líquidos y se dictan otras
disposiciones. El Estado deberá garantizar la calidad del agua para consumo
humano y, en general, para las demás actividades en que su uso es necesario.
Así mismo, regular entre otros aspectos, la clasificación de las aguas, señalar las
que deben ser objeto de protección y control especial, fijar su destinación y
posibilidades de aprovechamiento, estableciendo la calidad de las mismas y
ejerciendo control sobre los vertimientos que se introduzcan en las aguas
superficiales o subterráneas, interiores o marinas, a fin de que estas no se
conviertan en focos de contaminación que pongan en riesgo los ciclos biológicos,
el normal desarrollo de las especies y la capacidad oxigenante y reguladora de los
cuerpos de agua.
Decreto 4728 de 2010: Por el cual se modifica parcialmente el Decreto 3930 de
2010. En ejercicio de sus atribuciones constitucionales y legales, en especial las
conferidas en el numeral 11 del artículo 189 de la Constitución Política , el artículo
134 del Decreto-ley 2811 de 1974, el artículo 2°, los numerales 2, 10, 11 y 24 del
artículo 5° y el parágrafo 3° del artículo 33 de la Ley 99 de 1993,
Decreto 631 de 2015: Por el cual se establecen los parámetros y los valores
limites máximos permisibles en los vertimientos puntuales a cuerpos de agua
superficiales y a los sistemas de alcantarillado público y se dictan otras
disposiciones. Esta resolución modifica el sistema de medición de los factores
contaminantes que pueden presentarse en las aguas residuales; ahora se definen
unos límites máximos de las concentraciones de cada uno de los parámetros
contaminantes, clasificándolos por las diversas actividades
económicas desarrolladas por las empresas, lo cual vuelve más exigente los
requerimientos para obtener los permisos de vertimientos.
MARCO TÉCNICO.
EXPLOTACION PETROLERA EN COLOMBIA
La explotación petrolera en Colombia trae cuantiosos beneficios económicos para
el país, pero también tiene un fuerte impacto en el medio ambiente, no sólo por la
actividad de las empresas sino también por las acciones delictivas de grupos
armados ilegales que atentan contra esta industria y causan desastres.
En Colombia, según la Agencia Nacional de Hidrocarburos, se obtuvieron
$51.303.077.160 en regalías por explotación petrolera, sólo en el año 2011. En
ese mismo año, se intervinieron 25.570.130 hectáreas para exploración y
2.090.941 en producción.
Sin embargo, la explotación petrolera tiene un alto impacto ambiental en sus
diferentes etapas (exploración sísmica, perforación exploratoria, producción,
transporte y refinación), siendo el recurso hídrico el que más se ve afectado
debido a su utilización en la explotación petrolera. El agua contaminada y
resultante de la explotación del petróleo no es apta para el consumo humano
debido a la alta carga mineral y residuos de hidrocarburos, según el ministerio de
medio ambiente y desarrollo sostenible esta agua residual puede llegar a generar
afectaciones significativas a la biodiversidad y al recurso hídrico de la zona donde
se desarrolla la actividad petrolera.
A pesar de esto, otros expertos señalan que el agua encontrada durante la
exploración petrolera no es apta para el uso humano por su alta carga mineral y
otros factores.
No obstante, los efectos ambientales van más allá de la actividad de explotación
en sí misma. El conflicto colombiano hace que la actividad petrolera sea un blanco
de los grupos armados, que atentan contra los oleoductos e interceptan el petróleo
durante su transporte y ocasionan a su derrame.
Frente a este panorama, es necesario aclarar que no se trata de satanizar la
explotación petrolera en Colombia, que tantos beneficios tiene para el país. Es
necesario mejorar las condiciones tecnológicas, protocolarias y de seguridad para
mejorar sus procesos industriales y disminuir su impacto ecológico.
ACTIVIDADES DE EXPLORACION Y PRODUCCION PETROLERA.
Etapa de exploración.
Exploración es el término usado en la industria petrolera para designar la
búsqueda de petróleo o gas. Es la fase anterior al descubrimiento.
En la exploración petrolera participan geólogos, geofísicos y especialistas en
ciencias de la tierra. Los métodos que emplean son muy variados: desde el
estudio geológico de las formaciones rocosas que están aflorando en superficie
hasta la observación indirecta, a través de diversos instrumentos y técnicas de
exploración. Dentro de la etapa de exploración se llevan a cabo procesos de:
estudio del área, interpretación geocientifica (geofísica – geología) y perforación
exploratoria.
Estudio del área.
Para realizar un estudio de área que será utilizada para la explotación de
hidrocarburos se utilizan diferentes métodos que permitirán la realización de una
prospectiva geofísica, la cual se realiza con el fin de identificar los recursos
naturales presentes en la zona (hidrocarburos) entre las metodologías se
encuentran:
NOMBRE DEL MÉTODO DE PROSPECCIÓN
ANOMALÍAS A MEDIR AMBIENTE DE MEDICIÓN(PRINCIPALES)
Sísmica Reflexión y refracción de ondas sísmicas. Terrestre, marino, fluvial, lacustre.Gravimetría Variaciones de las componentes de la
Gravedad.Terrestre, aéreo, marino, fluvial,
lacustre.Magnetometría Variaciones del campo Magnético Terrestre. Terrestre, aéreo, marino, fluvial,
lacustre.Magnetotelúrica (Electromagnetismo
terrestre pasivo)Resistividades del suelo a partir de campos
eléctricos y magnéticos naturales.Terrestre
Geoquímica Presencia de elementos orgánicos o inorgánicos (sólidos, líquidos o gaseosos) que delaten presencia de hidrocarburos.
Terrestre, marino, fluvial, lacustre.
Tabla 1: metodología de estudio de área petrolera. Fuente: organismo supervisor de la inversión en minería y energía.
Perforación exploratoria.
La única forma de verificar la existencia de petróleo en el subsuelo, aún después
de explorar su probable ubicación, es perforar un pozo en el lugar. A partir de
1901 se comenzó a utilizar el sistema de rotación, método con el que se pasa de
la percusión a cable a la rotación del trépano (broca) por medio de una columna
de tubos. Este cambio de tecnología generó nuevas prácticas, como por ejemplo
el empleo de la circulación de fluidos para la limpieza del hueco, el desarrollo de
trépanos de conos, etc., lo que permitió grandes avances reduciendo tiempos de
perforación, los costos y alcanzar mayores profundidades.
Etapa de explotación.
Una vez se haya identificado o comprobado la existencia de hidrocarburos se
procede a ejecutar procesos de: perforación de desarrollo, completación del pozo,
producción y recolección.
Producción petrolera.
Terminada la perforación, el pozo está listo para empezar a producir. Una muy
compleja gama de circunstancias –la profundidad del yacimiento, su presión, la
permeabilidad de la roca reservorio, las pérdidas de presión en los punzados o en
la tubería, etc. – hace que el fluido llegue a la superficie con caudales
satisfactorios o no satisfactorios.
Dentro de los métodos más utilizados para la producción petrolera se encuentran
la inyección de gas y la inyección de agua.
La inyección de agua en los yacimientos de hidrocarburos es muy común debido a
que es uno de los métodos más simple, de menor costo cuando hablamos de
métodos de recuperación de hidrocarburo.
En principio los pozos de hidrocarburos producen de manera natural gracias a la
energía interna del yacimiento hasta llegar a un punto en el que la energía
presente en el yacimiento es menor a la necesaria para llevar el crudo hasta la
superficie, por lo que es necesario implementar métodos secundarios de
producción o recuperación con el fin de mantener el pozo produciendo a una tasa
fija y aumentando el factor de recobro del yacimiento. El método de recuperación
por bombeo de agua es uno de estos métodos y por lo general la inyección de
agua se realiza por medio de pozos llamados inyectores que se pueden encontrar
en medio de varios pozos productores o alrededor de ellos con el fin de facilitar el
desplazamiento de crudo por el medio poroso hasta el pozo y posteriormente
hasta la superficie.
METODOLOGIA.
LOCALIZACION.
El pozo petrolero Langur se encuentra ubicado en el municipio de Yopal – Casanare, en cercanías del corregimiento Cantarrana, específicamente en las coordenadas 5°12'42.4"N y 72°10'38.0"W, aproximadamente a 35 km del barrio Las Américas
Figura 1: Ubicación Pozo Langur. Fuente: Serpetjr.
DETERMINACION DE DBO, DQO, SOLIDOS TOTALES, GRASAS Y ACEITES
PARA LA MUESTRA.
Según las características de la zona y de las aguas residuales industriales
generadas de las actividades de perforación, producción y lavado de maquinarias
del pozo petrolero LANGURT, se realizaran prácticas de laboratorio con
muestras tomadas del mismo, determinando los posibles tratamientos físicos,
químicos y biológicos con el fin mitigar y controlar la generación de posibles
impactos ambientales.
Los resultados obtenidos en el laboratorio estarán consignados en la siguiente
tabla:
Demanda biológica de oxigeno (DBO):
Concentración DBO1 (mg/L) DBO5 (mg/L)
0.5% 5.90 6.50
1% 7.64 7.71
Tabla 2: Valores de DBO para la muestra del pozo Langur. Fuente: Elaborada por el grupo de trabajo.
Demanda química de oxigeno (DQO):
Por medio de la aplicación de la metodología para la determinación de DQO por
espectrofotómetro, este nos arrojó un resultado de:
Parámetro. Valor. (mg/L)
DQO >1500
Tabla 3: Valor de DQO para la muestra del pozo Langur. Fuente: Elaborada por el grupo de trabajo.
Figura 2: Valor de DQO arrojado por el espectrofotómetro, Fuente: Tomada por el grupo de trabajo
Sólidos en suspensión y solidos totales.
Teniendo en cuenta los resultados que genero el laboratorio se determinó que el agua residual del pozo petrolero Langur presenta baja cantidad de solidos sedimentables y presento cantidades muy bajas de sólidos en suspensión dando una cantidad de 1.1g.
Figura 3: Cono inhoff Fuente: Tomada por el grupo de trabajo
Figura 4: Pesaje de crisol Fuente: Tomada por el grupo de trabajo
Grasas y aceites.
CÁLCULOS DE GRASA TOTAL.P1= Peso bruto del matraz de extracción.
P1= 172,20 mg.
P2= Tara del matraz de extracción.
P2= 160.589 mg.
VMuestra = Volumen de la muestra seleccionada.
VMuestra = 250 L
GRASATOTAL=(P1−P2 )×1000
V Muestra
GRASATOTAL=(172,20mg−160,589mg )×1000
250L
GRASATOTAL=46.52mg /L
SISTEMA PLANTEADO PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES CONSTA DE:
Tratamiento Primario.
Las aguas residuales industriales serán tratadas inicialmente en Catch Tank
Skimmer (Tanque desnatador); en estas cámaras de skimmer se da un tiempo
de retención hidráulica (TRH) de seis horas, con la finalidad de desarrollar dos
procesos:
Sedimentación de partículas discretas y flotación de compuestos insolubles
(grasas y aceites). Esto posibilita que se genere en la parte superior del
fluido una película de aceite, la cual será retirada periódicamente mediante
la evacuación de aguas en tratamiento del primer compartimiento del Catch
Tank, en donde se queda la mayor parte del fluido aceitoso.
La parte inferior de la estructura cuenta con una válvula para la descarga
por gravedad del fluido a un tanque. Posteriormente, el agua (con reducido
contenido de aceites), pasa por un proceso de filtración en la descarga por
gravedad hacia una piscina identificada con el N° 1, regulada por válvulas
graduadas.
Figura 5: Tanque desnatador (catch tank Skimmer) Fuente: Ecopetrol S.A
Tratamiento secundario.
Posteriormente las aguas son conducidas a dos piscinas aireadas
configuradas para operar en serie. Dicho proceso se realiza con
compresores de 185 pie3/min por medio de flautas debidamente instaladas.
Figura 6: Cañones de aireación y recirculación. Fuente: Serpetjr.
La aireación del agua residual es de importancia para eliminar sustancias
volátiles tales como CO2, H2S, CH4, N2 entre otros, además que permite el
desarrollo de comunidades bacterianas que se encargan de realizar un
proceso de biodegradación de TPH´s, sólidos en suspensión y fracciones
orgánicas del efluente, reduciendo la demanda química y biológica de
oxígeno (DQO Y DBO).
Figura 7: Unidades de aireación. Fuente: Serpetjr.
Tratamiento terciario.
En la actualidad el tratamiento biológico aeróbico ha resultado ser eficiente para
aguas residuales e industriales especialmente para la degradación de compuestos
químicos con resistencia a la biodegradabilidad, tales como hidrocarburos y
fenoles.
Cañones de aireación y recirculación
Unidad de aireación
El tratamiento terciario se basa en la implementación de este tipo de
sistema donde las aguas de la piscina No. 2 serán bombeadas a unidades
Red Fox adecuadas específicamente para el tratamiento de aguas
residuales industriales. Las unidades están configuradas en paralelo, por lo
cual las aguas pasan a una de las unidades para su tratamiento.
Cada unidad opera de manera análoga a un Reactor secuencial de flujo
discontinuo (SBR). La operación de cada reactor se basa en el principio de
llenado-descarga, el cual contempla los procesos unitarios de Llenado,
Reacción por aireación, Sedimentación y Descarga; estas etapas tienen
lugar en un tanque reactor único.
Figura 8: Reactor secuencial. Fuente: Serpetjr.
Llenado. El primer compartimiento en el reactor corresponde al contenedor
en el cual se realiza el proceso llenado con aireación. En esta etapa se
llevan a cabo dos procesos: En primer lugar, la generación de burbujas por
medio de difusores situados en la parte inferior del tanque permite que
componentes inmiscibles, tales como aceites y grasas remanentes, floten y
sean removidos posteriormente por medios mecánicos. En segundo lugar,
la aireación es fundamental para el desarrollo de comunidades bacterianas
asociadas a este tipo de efluentes, las cuales ejercen un proceso de
biodegradación de agentes que persisten en las aguas en esta etapa. El
Reactor provee condiciones de aireación más homogénea que las piscinas
y por tanto, se da inicio a reacciones aeróbicas que se completan en el
paso de Reacción.
Reacción por aireación. En esta etapa se completan las reacciones
aeróbicas iniciadas durante llenado aireado. La finalidad es que se realice
mezcla de lodos con el agua dispuesta en el contenedor. El sistema
permite realizar un procedimiento de recirculación de los lodos generados
en el compartimiento de sedimentación al compartimiento de aireación. El
propósito de esta etapa es poner en contacto el material generado el cual
contiene altas concentraciones de comunidades bacterianas asociadas al
efluente, con la finalidad de degradar los constituyentes persistentes en
esta etapa del proceso. Fundamentalmente, se busca la remoción en esta
fase de Reacción de la DBO, DQO, SST, Grasas y Aceites, Hidrocarburos
Totales y Fenoles.
Sedimentación. El segundo compartimiento presente en el Reactor es el
tanque de sedimentación. Dado que en esta etapa el contenido de grasas y
aceites del efluente es mínimo, el mismo es sometido, de ser requerido, a
un proceso de precipitación química por medio de agentes coagulantes y
floculantes. Seguidamente, las aguas clarificadas ingresan al
compartimiento final donde son bombeadas a catch tanks dispuestos a la
salida de cada contenedor.
En este fase ocurre un mezclado suave, que permite que el floculo
bacteriano se forme en partículas más grandes, dando como resultado una
mejor sedimentación y por lo tanto una excelente clarificación. Los sólidos
se sedimentan en la zona de colección (en el fondo) y el licor clarificado
permanece arriba. El agua clara pasa a través de un orificio con el que
cuenta el tanque clarificador y que está justo por encima de la superficie
del agua.
POSIBLES MODIFICACIONES DEL SISTEMA EN EL TRATAMIENTO
SECUNDARIO.
Osmosis inversa.
La osmosis inversa es el proceso en el cual se aplica una presión mayor a la
presión osmótica, esta presión es ejercida en el compartimiento que contiene la
más alta concentración de sólidos disueltos. Esta presión obliga al agua a pasar
por la membrana semi-permeable en dirección contraria al del proceso natural de
osmosis.
Para poder purificar el agua necesitamos llevar a cabo el proceso contrario al de
ósmosis convencional, es lo que se conoce como Ósmosis Inversa. Se trata de un
proceso con membranas, en el cual se aplica una presión mayor a la presión
osmótica, esta presión es ejercida en el compartimiento que contiene la más alta
concentración de sólidos disueltos. Esta presión obliga al agua a pasar por la
membrana semi-permeable en dirección contraria al del proceso natural de
osmosis, dejando las impurezas detrás. La permeabilidad de la membrana puede
ser tan pequeña, que prácticamente todas las impurezas, moléculas de la sal,
bacterias y los virus, son separados del agua.
Figura 8: Equipo de osmosis inversa. Fuente: www.Aqcuabio.com
Intercambio iónico.
El intercambio iónico Es una operación en la que se utiliza un material,
habitualmente denominado resinas de intercambio iónico, que es capaz de retener
selectivamente sobre su superficie los iones disueltos en el agua, los mantiene
temporalmente unidos a la superficie, y los cede frente a una disolución con un
fuerte regenerante.
La aplicación habitual de estos sistemas, es por ejemplo, la eliminación de sales
cuando se encuentran en bajas concentraciones, siendo típica la aplicación para la
desmineralización y el ablandamiento de aguas, así como la retención de ciertos
productos químicos y la desmineralización de jarabes de azúcar..
Hay sustancia naturales (zeolitas) que tienen capacidad de intercambio, pero en
las industrias se utilizan resinas poliméricas de fabricación sintética con muy
claras ventajas de uso.
Entre las ventajas del proceso iónico en el tratamiento de aguas cabe destacar:
Son equipos muy versátiles siempre que se trabaje con relativas bajas
concentraciones de sales.
Actualmente las resinas tienen altas capacidades de tratamiento, resultando
compactas y económicas.
Las resinas son muy estables químicamente, de larga duración y fácil
regeneración.
Existe cierta facilidad de automatización y adaptación a situaciones
específicas.
COCLUSIONES.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos por las prácticas de laboratorio
a las que se sometió la muestra del pozo se determinó que los parámetros
más críticos que presenta la muestra son la demanda biológica de oxígeno y
la demanda química de oxígeno, por este motivo el sistema de tratamiento se
deberá plantear para dar solución a estos parámetros.
La muestra presento bajos niveles de sólidos en suspensión y
sedimentables, pero esto no significa que no se deban tratar ya pueden llegar
a generar consecuencias ambientales y a la salud humana debido a que están
mezclados con hidrocarburos los cuales son altamente contaminantes
La muestra para el pozo Langur presento niveles de grasas y aceites altos
era de esperarse debido a la presencia de contaminación por hidrocarburos,
es por esto que el sistema se planteó de tal manera que se un tratamiento
optimo y eficaz a la hora de eliminar las grasas y aceites presente en la
muestra.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.
Decreto 4728 de 2010. Código Nacional de Recursos Naturales Renovables y de Protección al Medio Ambiente. Fijación de normas de vertimientos. Recuperado de https://www.minambiente.gov.co/images/normativa/decretos/2010/dec_4728_2010.pdf
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P. Reinaldo. Procesos de tratamiento de aguas residuales (2015). Guía útil para tratamiento de aguas residuales industriales. Recuperado de http://www.serpetjr.com/servicios-ambientales.html
