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Planta Piloto de Oxidación Supercrítica en Agua para Tratamiento de Lodos de Depuradora
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Contenido de la Presentación
Antecedentes
Objetivo
Descripción del proceso
Descripción del proyecto de I+D+i
Conclusiones
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Antecedentes
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• Existe un problema de lodos:– Producción elevada– Tecnologías de reutilización (compostaje) y de destrucción
(incineración) más desarrolladas presentan inconvenientes:• Elevada generación de lodos difícilmente eliminable con las
técnicas actualmente existentes • Frecuente presencia de compuestos tóxicos y
concentraciones de metales pesados en los fangos de depuración, sobretodo por vertidos industriales, que inhabilitan la reutilización
• Limitaciones medioambientales para la utilización de lodos de depuradora cada vez más restrictivos
• La técnica de destrucción más desarrollada (incineración) presenta problemas medioambientales y fuerte oposición social
• Surge la necesidad de encontrar un proceso mejor que evite estos problemas (completa inertización y reducción de volumen)
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Objetivo
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Objetivo: Desarrollar la tecnología de oxidación supercrítica en aguas residuales (OSCAR) para la
oxidación de lodos de depuradora
• Estudio de las diferentes tecnologías de OSCAR.• Optimización del proceso de oxidación y sus parámetros.• Optimización energética: recuperación de energía y
cogeneración• Integración de tecnologías optimizando la eficiencia de toda la planta• Diseño, construcción y puesta en marcha de una planta de 4 m3/h de
lodos de depuradora
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Descripción del Proceso
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• La vía más interesante para conseguir la completa inertización y reducción de volumen es la oxidación de la materia orgánica:
Mat. Orgánica + O2 CO2 + H2O + Otros + Energía• 3 métodos:
– Incineración (oxidación en exceso de O2 a elevada temperatura):• Producto final prácticamente inerte• Gases de escape a elevada temperatura pero con gran cantidad de partículas,
dioxinas y otros contaminantes peligrosos (CO, SO2…)– Oxidación húmeda (oxidación parcial a 150-350 ºC y 20 bar):
• Producto final prácticamente inerte y líquido• No se consigue la eliminación total de la materia orgánica, ácidos grasos,
volátiles y PCB’s y pesticidas – Oxidación supercrítica (oxidación total a 400 ºC y 250 bar):
• 2 corrientes de efluente:– Líquido sin contaminantes– Sólido inerte
• Sin presencia de agentes tóxicos
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SólidoLíquido
Gas
Fluidosupercrítico
Pre
sión
(bar
)
221
374Temperatura (°C)
Diagrama de Fases del Agua
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Solubilidad en Agua frente a Temperatura
0
20
40
60
80
100
0 100 200 300 400 500
Temperatura (°C)
Sol
ubilid
ad e
n ag
ua (%
p/p
)
Solubilidad
SolubilidadCompuestos inorgánicosSolubilidadcompuestos orgánicos
Solubilidad del Oxígeno
En condiciones supercríticas ilimitada
Solubilidad de compuestos orgánicos
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Proceso OSCAR
Alimentación de lodos
Alimentación de oxidante
Separación de fases
Cogeneración
Reactor
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• Lodo de depuradora:Mat. Orgánica (% p/p): 8 (aprox.)Mat. Inorgánica (% p/p): 7 (aprox.)Agua (% p/p): 85 (aprox.)
• Un pretratamiento correcto es de la máxima importancia:
Trituración y homogeneizaciónMáximo 15-30% mat. seca en el lodo
• Acondicionamiento del lodo a condiciones supercríticas
Bombeo a alta presión (250 bar)Precalentamiento (400 ºC)
Línea de Lodos
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ReactorLodo supercrítico
Elevada velocidad de reacción y completa eliminación de la mat. orgánica
Inyección de oxidante (O2 o aire)
Eliminación de contaminantes superior al 99%
•Carbono orgánico a CO2
•Nitrógeno orgánico e inorgánico en N2 (no en NOx)
•Halógenos orgánicos e inorgánicos en H-X
•Sulfuros orgánicos e inorgánicos en H2SO4 (no en SOx)
•Transformación de metales pesados a un estado mayor de oxidación
Separación de inertes no lixiviables
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EfluenteEl efluente se compone de tres fases mezcladas:
•Fase gaseosa: CO2 (85-90%), O2 (5-15%) y N2 (1-3%) . Trazas de N2O (fácilmente tratable es caso que sea necesario). Emisión conforme a legislación
•Fase líquida: Efluente limpio. Posible recirculación a cabecera de la depuradora o vertido a cauce público
•Fase sólida: Totalmente inerte, mayoritariamente sales inorgánicas, SiO2, Fe2O3…. Reducción de volumen de aprox. 95% y posibilidad de reutilización o desecho a vertedero
Las condiciones de salida del reactor son 600 ºC y 250 bar. Esto permite:
•Precalentamiento del lodo de entrada
•Cogeneración
•Aprovechamiento de la energía de presión
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Ventajas de la OSCAR
Tratamiento integrable en una depuradora
Eliminación completa de la materia orgánica y elementos tóxicos
Proceso libre de olores
Costos unitarios competitivos
Buena aceptación pública
Posibilidad de cogeneración
Requerimiento mínimo de espacio
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Descripción del proyecto I+D+i
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Proyecto dividido en dos fases con los siguientes objetivos:
– PRIMERA FASE• Desarrollo de reactores de OSCAR• Pruebas a escala piloto con lodos• Optimización del proceso• Optimización energética
– SEGUNDA FASE• Construcción
de una planta de 4 m3/h de lodos• Puesta en marcha
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Primera fase (I)
Objetivo: Estudio de la tecnología OSCAR
Alcance: • Desarrollo de reactores de OSCAR (tubular y de pared transpirante)• Realización de pruebas a escala piloto con diferentes tecnologías OSCAR• Elección de una tecnología para la fase industrial• Realización de la ingeniería básica de la planta de OSCAR (4 m3/h)• Estimación del coste de dicha planta• Realización de la ingeniería de detalle de la planta de OSCAR (4 m3/h)
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Segunda fase
Objetivo: Aplicación de los conocimientos adquiridos a escala industrial
Alcance: Construcción y puesta en marcha de la planta de OSCAR de 4 m3/h de lodo
Descripción: • Construcción de dicha planta • Puesta en marcha de la planta
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Conclusión
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Conclusiones
• Encontrar una solución tecnológica al problema del excedente de lodos de depuradora
• Solución sostenible: Eliminación de dichos lodos minimizando contaminantes y obteniendo energía de los propios lodos
• Alcanzar el liderazgo tecnológico en la eliminación de lodos de depuradora
• Fomentar la investigación, desarrollo e innovación