5-1 TRATAMIENTO DE RESIDUOS El primer objetivo de una estrategia de control ambiental en la industria de procesos es prevenir o reducir la generacin de los contaminantes en su fuente.Sin embargo, en la prctica, las limitaciones tecnolgicas y las restricciones impuestas por los procesos mismoshacecasiinevitablelageneracinderesiduosdeproduccin,loscuales deben ser tratados antes de su descarga a los medios receptores. Las tecnologas de tratamiento de residuos tienen como objetivo disminuir el impacto ambiental de dichas descargas, y generar residuos finales que cumplan con los flujos y concentracionesdecontaminantesestipuladosenlalegislacinvigente,oenlas polticasdela empresa. A continuacin se revisar en forma general los principales procesos de tratamiento de los residuos lquidos, slidos y gaseosos.En primer lugar, sedescribelosmecanismosgeneralespresentesenlossistemasdetratamientode residuosylasconsideracionesquesedebetenerpresentesenlaseleccindelas operaciones unitarias. 5.1)MECANISMOS PRESENTES EN LOS TRATAMIENTOS DE RESIDUOS Engeneral,lostratamientosderesiduossebasanenalguno(s)delossiguientes mecanismos: -Eliminacin fsica del contaminante Atravsdeoperacionesdeseparacin,talescomo:filtracin,sedimentacin, adsorcin, absorcin, extraccin, etc.. -Destruccin o transformacin qumica/biolgica del contaminante Transformando el contaminante a una forma menos contaminante y/o eliminable de la corriente de descarga.Por ejemplo, a travs de un tratamiento aerbico, combustin del material orgnico, transformacin de xido de azufre a sulfato, etc.. -Consumo del material contaminante Yasearecuperandoyreciclandocompuestosreutilizablesogenerandonuevossub-productos(ej.:digestinanaerbica(metano),fertilizantes,combustibles(slidos), etc.). Muchas veces los procesos de tratamiento, simplemente cambian la fase en la que se encuentra presente el contaminante, con lo que el problema ambiental puede persistir (ej.:la adsorcin de fenoles en carbn activado; en este caso se traslada el problema, aunodecontaminacinenfaseslida).Aveces, dicho cambio de fase permite un mejormanejodelmaterialcontaminante,disminuyendosuimpactofinal.Talesel casodelostratamientosaerbicos,dondeloscompuestosorgnicosdisueltosenel efluentesonutilizadosenlosprocesosdemetabolismocelulareincorporadosala biomasa, la cual puede ser separada y desechada con mayor facilidad.De este modo, el tratamiento sirve como una etapa de concentracin de los residuos. 5-2 -CriteriosdeSeleccindeOperacionesUnitariasparaelTratamientode Residuos Existe una amplsima gama de tecnologas que sirven para la remocin, destruccin, transformacin o utilizacin de residuos.La Tabla 5.1 muestra una lista de procesos disponiblesparalaremocindecontaminantesespecficos.Casitodasestas operacionessonoperacionesunitarias,queestnestablecidasenlaindustriade procesos. Laseleccindelasoperacionesunitariasqueserequiereincluirenunsistemade tratamiento depende de factores tanto tcnicos como econmicos.A continuacin, se enumera algunos aspectos que deben ser tomados en consideracin: -Tipo de contaminante a eliminar. -Caractersticasdelmedioreceptor(alcantarilladopblico,aguassuperficiales, aguas subterrneas, caractersticas de ventilacin atmosfrica, etc.). -Normativa legal aplicable. -Eficiencia de depuracin requerida. -Presencia de otros contaminantes que puedan afectar el tratamiento (ej.:efectos inhibitorios debido a compuestos txicos). -Generacin de residuos secundarios;por ejemplo:lodos de tratamiento primario y secundario. -Requerimientos de tratamiento para los residuos secundarios. -Cambio de fase de contaminantes peligrosos (ej.:adsorcin de metales pesados a los lodos biolgicos en el tratamiento secundario). -Caractersticasambientalesdelreadelaplanta(esdecir,cercanade poblaciones, direccin de los vientos predominantes, caractersticas climticas). -Datossobrelacinticadelosprocesos:sinosecuentacondatospropios,se debe utilizar informacin de literatura o de otras plantas industriales similares. -Requerimientos energticos y aditivos qumicos. -Requerimientos de terreno para la instalacin de las unidades de tratamiento. -Complejidad y confiabilidad del sistema de tratamiento. -Requerimientos de monitoreo y control automtico. -Cantidad y tipo de personal. -Estabilidad operacional frente a cambios de caudal y concentracin. -Requerimientos de mantencin peridica. -Respuesta frente a parada de planta. -Tiempo y recursos requeridos para la puesta en marcha (importante para el caso delossistemasdetratamientobiolgicos,dondesenecesitagenerarunagran cantidad de biomasa activa). Lamayoradelasoperacionesunitariasutilizadaseneltratamientoderesiduosse encuentraampliamentedocumentadaenlaliteraturatcnicaespecializada,yse sugiereconsultarlostextosdeMetcalf-Eddy(1991),Ramalho(1983),Kelly(1998), Perry & Green (1998), entre otros, citados en lista de referencias recomendadas. Generalmente,losdiseossebasanenlascondicionesdeoperacinpromedio, correspondientes a un da tpico.Sin embargo, es importante tomar en consideracin lasvariacioneshorariasdeflujo,particularmenteparadisearlossistemasde impulsinycaeras,ylasoperacionesquerequierencortostiemposderesidencia.En el caso de plantas que presenten variaciones estacionales en sus caractersticas de produccin, y que generen residuos con diferencias muy significativas de flujo y cargas contaminantes,sedeberevaluarlafactibilidaddequelosrequerimientosde 5-3 depuracinpuedansercubiertosporunsistemadetratamientonicoo, alternativamente, incorporar unidades adicionales para cubrir aquellas condiciones de operacin extremas. Unabuenabasedeinformacinsobrelascaractersticasdelosresiduosatratar, deberaincluirlasproyeccionesdeaumento(odisminucin)deflujoycarga contaminante,debidoaposiblesampliacionesdelaplanta,omodificaciones importantes en los procesos.Cuando se trate de disear sistemas de tratamiento para plantasindustrialesqueannoestnenoperacin,sedebecontarconinformacin histrica sobre instalaciones similares.Mientras ms completa sea la informacin con quesecuentaparaeldiseodelsistemadetratamiento,msacertadoserel dimensionamiento de las unidades. Finalmente,sedebeenfatizarquelasegregacinracionaldelasdistintaslneas residualesfacilitaeldiseodesistemasdetratamientodemayoreficienciaymenor costo.Para ello, se debe contar con una completa caracterizacin de cada lnea. Acontinuacin,seentregaantecedentesgenerales,convistasaapoyarel dimensionamiento preliminar de los diferentes sistemas. 5-4 TABLA 5.1:OPERACIONES PARA LA ELIMINACIN DE CONTAMINANTES Contaminante:Grasas y Aceites Libres y Emulsificados: Separacin por Gravedad Filtracin Flotacin Contaminante:Slidos Suspendidos: Sedimentacin Coagulacin y Sedimentacin Flotacin Filtracin Contaminante:Materia Orgnica Disuelta: Tratamiento Biolgico Aerbico Tratamiento Biolgico Anaerbico Adsorcin Oxidacin Qumica Contaminante:Slidos Inorgnicos Disueltos: Evaporacin Intercambio Inico Osmsis Reversa Electrodilisis Contaminante:cidos y lcalis: Neutralizacin Contaminante:Gases y Material Particulado: Incineracin Absorcin Ciclones Precipitacin Electrosttica Contaminante:Residuos Slidos y Lodos de Tratamientos: Tratamiento biolgico Incineracin Vertederos controlados Compostado/ Fertilizante/ Forraje Utilizacin Termoqumica (Carbn Activado, Licuefaccin, Gasificacin) 5-5 TABLA5.2:DATOS BSICOS SOBRE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS LQUIDOS SISTEMAS DE SEPARACION DE SOLIDOS Sedimentacin: Tiempo de Residencia: 2-4 hrsRemocin de Slidos:50-98% Remocin de DBO51:10-30%Flotacin: Tiempo de Residencia: 5-30 min.Remocin de Slidos:75-98% Remocin de DBO5:10-30% SISTEMAS DE TRATAMIENTO BIOLOGICO: Lagunas Facultativas: Tiempo de Residencia: 10-25 dasRemocin de DBO5:60-75% Filtros Biolgicos: Tiempo de Residencia: 0,4-2 dasRemocin de DBO5:60-85% Lagunas de Aireacin: Tiempo de Residencia: 3-7 dasRemocin de DBO5:70-97% Lodos Activados: Tiempo de Residencia: 0,3-2 dasRemocin de DBO5:70-97% Digestin Anaerobia: Tiempo de Residencia: 0,5-3 dasRemocin de DBO5:30-90% OTROS DATOS: SISTEMAS AIREADOS: Requerimientos de Energa1-3 kg O2/ kWh Requerimientos de Oxgeno:1, 1-1,6kg O2 / kg DBO5 removido Generacin de Lodos0,3-0,6 kg lodos / kg DBO5 removido DIGESTION ANAERBICA: Generacin de Metano: 0,35 m3 CH4 / kg DBO5 removido Generacin de Lodos0,05-0,15 kg lodos / kg DBO5 removido

1 DBO5:demanda biolgica de oxgeno en 5 das. 5-6 FIGURA 5.1:SISTEMA TPICO PARA EL TRATAMIENTO DE RESIDUOS LQUIDOS OPERACIONES PRELIMINARES -REGULACIN DE CAUDAL -AJUSTE DE pH -ENFRIAMIENTO -ELIMINACION DE SLIDOS GRUESOS SEPARACION DE SOLIDOS -SEDIMENTACIN -FLOTACIN -CENTRIFUGACIN -FILTRACIN RESIDUOS SLIDOS A TRATAMIENTO Y/O DISPOSICIN FINAL TRATAMIENTO BIOLOGICO -SISTEMAS AERBICOS -SISTEMAS ANAERBICOS TRATAMIENTOS TERCIARIOS -ELIMINACIN DE N -ELIMINACIN DE P -ELIMINACIN DE COLOR -ELIMINACIN DE TOXICOS -ELIMINACIN DE METALES -OTROS EFLUENTE FINAL RESIDUOS LQUIDOS 5-7 5.2)TRATAMIENTO DE RESIDUOS LQUIDOS Los sistemas de tratamiento de uso frecuente para residuos lquidos se presentan en la Tabla5.2,dondeseincluyenalgunascaractersticasoperacionalesydediseo bsicas.La Figura 5.1 presenta esquemticamente la secuencia de tratamientos para un sistema convencional de depuracin de residuos lquidos. 5.2.1)Tratamiento primario Laprimeraetapadeunsistemadetratamientoderesiduoslquidosincluye normalmente,laseparacindeslidosymaterialnodisuelto(ej.:grasas,coloides), neutralizacin de pH, regulacin de caudal y estabilizacin trmica. Lavariedaddesistemasdisponiblescomercialmenteesmuyampliaparauna completarevisinaqu.Losslidosmsgruesosseeliminanatravsdecribaje, mientrasqueaquellosdemenortamaoseeliminanusandomecanismosde sedimentacinoflotacin.Losprincipiosbsicosserevisanacontinuacin.Primeramente,sernecesarioneutralizaryestabilizarelflujoycomposicindel efluente. 5.2.1.1)Neutralizacin y Regulacin de Caudal Neutralizacin de pH SeaplicacuandoelefluentetieneunpHfueradeloslmitesaceptables.Normalmente, se usan cidos (o bases) para llevar el pH a un rango cercano a 7.En aquelloscasosdondeexistanlneascidasybsicasdeconcentracionessimilares, ser posible neutralizarlas mezclndolas con anterioridad al tratamiento primario. En la actualidad, se usa sistemas automticos de control de pH, los que permiten una buena regulacin del pH frente a cambios de carga y flujo. Eldiseodelostanquesdeneutralizacinesmuysencillo,ynopresentamayores problemasdeingeniera,dadoquelareaccindeneutralizacinqumicaesmuy rpida.Normalmente,laneutralizacinylaestabilizacindeflujoseefectanenel mismo tanque. Estabilizacin de Flujo Normalmente,elflujoycomposicindelosresiduoslquidospresentaenormes variacionesdurantelaoperacinrutinariadelaplanta,reflejandodiferentes operacionesquetienenlugarduranteelproceso(ej.:lavado delos reactores).Ello puedepresentarseriosproblemas,particularmenteparalasoperacionesde tratamientosecundario,quesecaracterizanporserprocesosmuylentos,cuya eficiencia es muy sensible a las variaciones de flujo y concentracin. Para garantizar un flujo y carga lo ms constante posibles se puede usar un tanque de almacenamiento(homogeneizador),conuntiempoderesidencialosuficientemente largocomoparaamortiguarlasvariaciones.Eltiempoderesidencia (normalmente, entre 4 y 24 horas) est determinado por las caractersticas de operacin de la planta, la biodegradabilidad del material orgnico y el tipo de tratamiento secundario. Un tiempo de residencia muy largo, implicar un tanque de mayor volumen (es decir, 5-8 mayor costo), y puede dar lugar a crecimiento microbiano, malos olores, etc..Cuando setratedevolmenesdelquidomuygrandes(ej.:milesdem3),sepuedeusar lagunas de estabilizacin. Lasegregacindelaslneasresidualesdemayor contenido orgnico (que requieren de tratamiento secundario) puede resultar en una substancial disminucin del flujo, con la consiguiente reduccin del volumen del tanque de retencin. 5.2.1.2)Eliminacin de Slidos Gruesos Los slidos gruesos flotantes (ej.:astillas, corteza), pueden ser eliminados a travs de cribas o tamices.Se debe especificar la anchura del canal y de las barras de la criba, sobrelabasedelavelocidadrequeridaparaevitarlasedimentacindelosslidos.Dicha velocidad de flujo a travs de la criba debe exceder 0,5 m/s, lo cual requiere de unaadecuadaseleccindelaanchuradelcanal.Losslidossonremovidos mecnicamente (dragas), en forma continua. La ecuacin de diseo es:

H vF bW =donde: W = ancho del canal (m) F = flujo (m3/s) v = velocidad a travs de las barras (m/s) H = profundidad del canal (m) b = factor emprico:2,0 para espaciamientos de 12 mm; 1,7 para espaciamientos de 18 mm;1,5 para espaciamientos de 24 mm. Las arenas y gravas se deben eliminar para evitar la abrasin.Un desarenador bien diseadodeberemoveralmenos95%delaspartculascondimetromayorde0,2 mm.Paraevitarlaeliminacindemateriaorgnica,quepuedeproducir descomposicin posterior, se usa una velocidad de 0,3 (m/s), que permite eliminar los slidos inorgnicos, pero no los orgnicos. Otrosdiseosincluyendesarenadoresaireados,dondeelaireproducecorrientes suaves que impiden la sedimentacin de materia orgnica, pero no de la inorgnica. 5.2.1.3)Sedimentacin Primaria Se debe retirar los slidos suspendidos (0,05-10 mm en dimetro), cuando estos estn presentesengrancantidad.Noesesencialremoverlosantesdeltratamiento biolgico, pero su separacin fsica (primaria), puede conducir a la eliminacin de un 30-40% de DBO (dependiendo de la biodegradabilidad de los slidos). As,sepuedereducirlacargaorgnicaparaeltratamientobiolgico,yreducirla cantidad de lodos biolgicos generados.La sedimentacin es, por lo tanto, el proceso de tratamiento de aguas ms usado. 5-9 Tipos de tanques de sedimentacin Un tanque ideal debe tener 4 caractersticas: -La zona de entrada debe facilitar la reduccin y uniformizacin de la velocidad del efluente. -Un canal de salida, para captar el lquido clarificado, con trampas para el material flotante (ej.:aceites). -Unazonadesedimentacinquerepresentalacapacidaddeltanque.Enesta zonatienelugarlasedimentacin,ynodebepresentarcortocircuitosoreas estancadas. -Una zona de almacenamiento y eliminacin de los sedimentos. Existen 3 tipos de diseos: -Tanques de flujo horizontal:Normalmente son rectangulares (L:A=4:1).Tienen la alimentacin por uno de los extremos y la salida por el extremo opuesto. -Tanquesdeflujoradial:Deformacircular,conalimentacinenelcentro, fluyendo hacia el exterior radialmente.La velocidad es ms alta al centro, y disminuye hacia la periferia. -Tanquesdeflujoascendente:Yaseadeformacircularocuadrada,conun suelo de pendiente fuerte.La alimentacin se hace desde el centro del tanque, bajo la superficie,haciaabajo.Debidoalaconfiguracindelfondo,elflujocambiade direccin bruscamente hacia arriba, y los slidos sedimentan cerca de la periferia. Son muy eficientes. Algunos principios generales La sedimentacin ocurre debido a la accin de la gravedad.El tamao y la densidad delaspartculassonfactoresimportantesenelresultadofinaldelaoperacin.Algunaspartculasmantendrnsuidentidaddurantelasedimentacin(discretas), mientras que otras van a flocular (partculas floculantes).En general, la velocidad de sedimentacin de partculas, es directamente proporcional al cuadrado del radio, y a la diferencia de densidad entre el slido y el lquido. La sedimentacin de partculas, se describe convencionalmente a partir de la ecuacin de Stokes, la que cuantifica los factores que afectan la velocidad de sedimentacin en un lquido quieto: ) (r gQ2 1292 =donde: Q= velocidad de sedimentacin (m/s),r= radio de la partcula (m) = viscosidad del fluido (N s/m2) 1 = densidad del slido (kg/m3) 2 = densidad del fluido (kg/m3) Esta ecuacin no se puede aplicar directamente al diseo de sedimentadores, debido a que ni el dimetro ni la densidad de las partculas se pueden predecir con precisin.Ms an, algunas partculas son irregulares, mientras que otras tienden a aglomerarse oflocular,yasedimentarmsrpidamente,enlamedidaquelasedimentacin 5-10 progresa. Existen diferentes tipos de sedimentacin: -SedimentacinTipo1:partculasdiscretas(ej.:sedimentacindearenasy gravas). -SedimentacinTipo2:partculasfloculantessininteraccin(ej.:sedimentacin primaria). -SedimentacinTipo3:partculasfloculadasqueinteractandebidoalaalta concentracin de flculos. (ej.:sedimentacin de lodos biolgicos). -Sedimentacin Tipo 4:en este caso existe una alta concentracin de partculas, queformanunaestructuraestable.Lasedimentacinocurredebidoala compresinqueejercenlaspartculasqueseagreganalapartesuperiordela estructura. En la sedimentacin tipo I, el rea del tanque de sedimentacin es ms importante que laprofundidad,yaquelavelocidadascendenteestdeterminadaporelreadel tanque y el flujo. La velocidad de sedimentacin Q est dada por: AFQ =donde: Q= es la velocidad de sedimentacin(m3 m2 da1), conocida como la velocidad de carga superficial A= es el rea superficial del tanque (m2). F = es el flujo volumtrico de afluente (m3/da). Para dimensionamiento preliminar se puede usar Q =30-50 (m3 m2 da1). En el caso de lo sedimentadores circulares, el flujo de lquido clarificado por unidad de permetrodelsedimentador,QP,esunparmetroimportante,cuyovalordediseo debera mantenerse inferior a 220 (m3 m1 da1).Las dimensiones del sedimentador deben satisfacer ambos criterios de diseo.Se puede demostrar que el dimetro de sedimentador que satisface ambos criterios es: QQdP4= Paraflujosmayoresde9.000(m3/da),eldimetro(d)delos sedimentadores es del orden de 30-35 m.El nmero de unidades de sedimentacin, N, se estima a partir de: 24d QFNt= Laprofundidaddeltanqueestdeterminadaporeltiempoderesidencianecesario parapermitirlasedimentacindelapartculamspequea.Tpicosvaloresde tiempos de residencia, estn en el rango 1 a 4 horas;mientras mayor la concentracin deslidos,mayoreltiempoderesidencianecesario.Eltiempoderesidencia determinadoenexperimentosdelaboratoriosemultiplica por un factor de seguridad de1,5o2(ysereducelavelocidaddecargasuperficialpor1,25-1,75),para 5-11 compensarporlascorrientesconvectivasdebidasagradientesdetemperatura, composicin variable, efectos hidrulicos, etc. Se pueden generar malos olores debido a la descomposicin anaerbica de los slidos sedimentados si el tiempo de residencia es innecesariamente largo. En el caso de tanques rectangulares, la relacin entre longitud y profundidad es 12:1 (para longitudes menores de 90 m), mientras que la relacin entre longitud y anchura es 4:1. Profundidad mxima = 5 m Tiempo de retencin = 1,5-2 h a flujo max. Nmero mnimo de tanques = 2 (uno se limpia, mientras el otro opera). Lostanquesdeflujoradial(circulares),normalmentetienensistemascontinuosde recoleccin y eliminacin de lodos (ver Figura 5.2). Sepuedeagregar compuestos qumicos que ayuden a la sedimentacin, tales como agentesprecipitantes,coagulantesyfloculantes.Losmsusadosson:FeCl3, Al2(SO4)3, Na2SO4, FeSO4, poliacrilamida, gelatina, almidn.Estos agentes se utilizan en concentraciones en el rango 5-1000 g/m3. 5-12 BARREDOR DE SLIDOS FLOTANTES BARREDOR DE LODOS LODOSALIMENTACIN EFLUENTE CLARIFICADO FIGURA 5.2:TANQUE DE SEDIMENTACIN CIRCULAR, DE FLUJO RADIAL 5-13 5.2.1.4)Flotacin La flotacin se usa para eliminar slidos y material no disuelto agregando burbujas de aireparalograrunadensidadaparente menor que la del lquido.Tambin se utiliza para concentrar los lodos. Flotacin con aire disuelto (FAD) Al agregar aire bajo presin, se forman millones de microburbujas (dimetro 0,02-0,1 mm)quesemetendentrodelosflculos,osenucleanalrededordelosslidos suspendidos, o quedan atrapadas en los flculos durante su formacin (especialmente cuandoseagreganagentescoagulantesofloculantes).Ladensidadaparentedel conglomerado disminuye, y flota en la superficie. Enalgunosdiseos,elairesloseagregaaunapartedelaalimentacin;enotros casos, se recicla parte del efluente clarificado, al que se le agrega el aire comprimido. Lasprincipalesvariablesdediseoson:presin,razndereciclo,tiempode retencin,concentracindeslidosenlaalimentacin.Ya que la flotacin depende deltipodesuperficiedelmaterialparticulado,losparmetrosdediseodebenser obtenidos a partir de datos de laboratorio especficos para el agua residual a tratar.En particular, el volumen de aire por unidad de masa de slidos, debe ser determinada en baseaexperimentos,utilizandounaceldadeflotacin.Larelacinaire:slidosen sistemas sin reciclo se puede determinar a partir de la expresin:

SP sslidos aireA) 1 5 , 0 (:= (m3 aire / kg slidos) donde: sA= solubilidad del aire (a 20C:0,024 (kg aire / m3 agua)) P= presin absoluta del aire (atm) S= concentracin de slidos en el lquido (kg/m3) Una relacin aire:slidos tpica, es del orden de 0,01 (m3 aire / kg slidos).En general, se usan presiones de 5 a 6 atm.En el caso de reciclo, se usa un reciclo del 25-60%. El rea de flotacin se determina en base a la velocidad de ascenso de los slidos: FQFA =donde: A= es el rea superficial del tanque (m2). QF = es la velocidad de flotacin (m3m2da1). F= es el caudal del efluente (m3da-1) Lavelocidaddeflotacinvaraampliamente,dependiendodelaconcentracinde slidos (11 220 (m3m2da1)).Para fines de dimensionamiento preliminar, se puede utilizar un valor de QF de 100 (m3m2da1 ).El tiempo de retencin en la unidad de flotacin est dentro del rango 5 - 30 minutos. La flotacin es muy usada en la separacin y recuperacin de fibra celulsica, grasas, carbohidratos y protenas.Presenta menos riesgo de malos olores, ya que la aireacin evita la descomposicin anaerbica del material biodegradable. 5-14 Electroflotacin El equipo consiste en un tanque (que acta como ctodo) y varios nodos.Se aplica directamenteunacorriente,usandounvoltajede 10-15 volt.Los cationes formados enelctodoneutralizanlascargasnegativasdelaspartculas,lasquecoagulany luegosonflotadasporlasmicroburbujasformadaselectrolticamente.Lacarga elctricadelassubstanciascoloidalesyemulsificadasdeorigenindustriales generalmentenegativa.Elprocesodeelectroflotacinneutralizaelctricamentelas cargasdelaspartculas,lasquepuedenflocularyserllevadasalasuperficiepor microburbujas de oxgeno e hidrgeno que se forman por accin electroltica. Permite tratar aguas con concentraciones de slidos flotantes de 9-12%, comparados con3-5%enelcasodela FAD, sin que se requieren agentes floculantes, ni reciclo. Sin embargo, pueden existir problemas de corrosin en el nodo. Tpicamente, el tiempo de residencia en la electroflotacin est en el rango 7-12 min, conunconsumodeelectricidadestimadoen0.5kWh/m3.Eltamaotpicodeuna unidad de electroflotacin permite tratar un flujo de 3000 m3/da. 5.2.2)Tratamiento secundario Elmaterialorgnicosolubilizadooenestadocoloidal,puedeserutilizadocomo fuentedecarbonoporpartedemicroorganismosexistentesenelmedio, transformndolosensubproductosvoltilesyencomponentescelulares.Asu vez,lasclulasmicroscpicaspuedenserseparadasdelefluente,utilizando tcnicas de separacin slido/lquido. Estosprincipiossonutilizadosenlossistemasdetratamientobiolgicode efluentes contaminados con material orgnico bioutilizable.Las diferencias entre losdiferentesprocesos,semanifiestaneneltipodemicroorganismosutilizados, la configuracin de los biorreactores, su modo de operacin y el tipo de actividad biolgica presente. En estos sistemas, los contaminantes orgnicos son degradados por organismos que lostransformanencompuestosmssencillos, de fcil eliminacin (ej.:CO2, CH4) o incorporados al proceso de sntesis de material celular y, por lo tanto, concentrados en la biomasa.Esta ltima puede entonces ser eliminada con ms facilidad por procesos de separacin slido-lquido. Los microorganismos juegan un papel fundamental en los sistemas de tratamiento de residuoslquidos.Algunosantecedentesbsicossepresentaronenloscaptulos iniciales.En trminos generales, los microorganismos hetertrofos necesitan carbono, nitrgeno, fsforo y trazas de metales para llevar a cabo las reacciones metablicas y reproducirse.Dichos microorganismos se clasifican en aerbicos y anaerobicos: -Organismos Aerbicos:Son aquellos que requieren oxgeno para llevar a cabo sus reacciones metablicas.Generan CO2 como subproducto. -OrganismosAnaerbicos:Sonaquellosquecrecenenausenciadeoxgeno.GeneranCO2,CH4ycompuestosorgnicosdebajopesomolecularcomo subproductos. -Aquellosorganismosaerbicosyanaerbicosqueslopuedensobrevivirensu respectivoambiente(esdecir,enpresenciayausenciadeoxgeno, respectivamente),sedenominanorganismosaerbicosobligadosy 5-15 organismos anaerbicos obligados, respectivamente. -Losorganismosquepuedensobrevivirenambosambientessedenominan organismos facultativos. Antesdeabordarladescripcindelossistemasdetratamientode residuos lquidos, basadosenlaaccindelosmicroorganismos,esconvenienterevisaralgunos conceptosbsicossobreeldimensionamientodereactoresylosmtodosutilizados para determinar la concentracin de material orgnico disuelto en las aguas residuales. a)Dimensionamiento de Biorreactores Elvolumendereactoryeltiempoderesidenciarequeridosparacompletarla degradacinbiolgicadeloscontaminantesorgnicosseestimanapartirdeun balance de masa y de la cintica del proceso.En general, el balance de masa para el componente k en el biorreactor considera los siguientes trminos: En la prctica, existen diferentes modos de operacin, con distintas caractersticas, a saber: Modo de Operacin Discontinuo o por lotes (batch) Enestecaso,secargaelreactorconlosmicroorganismosyellquidoatratar, mantenindoseencontactohastacompletareltiempodereaccinparaalcanzarel grado de depuracin deseado.Al no existir entrada ni salida de biomasa o de lquido, elbalancedemasaresultante,paraelcomponenteC(compuestosorgnicos biodegradables) es: | |dtC drC= donderC= es la velocidad de consumo del contaminante (M L3 T1). [C]= es la concentracin de DBO del efluente en el reactor (M L3). t= tiempo de reaccin (T) Conociendolacinticayla concentracin inicial, [C]O , la ecuacin diferencial puede integrarseparaobtenereltiempodereaccin,tR,necesarioparaalcanzaruna concentracin final [C]F || | |} =FOCCCRrC dt Modo de Operacin Continuo, reactor perfectamente agitado: En este modo de operacin, el lquido a tratar se alimenta constantemente al reactor, cuyo contenido est sometido a vigorosa agitacin, logrndose una homogeneidad de concentracin al interior del reactor.El efluente tratado es retirado continuamente del Flujo de salida del componente k Flujo deentrada del componente k Velocidad de consumo del componente k Acumulacin del componente ken el biorreactor 5-16 reactor.Elsistemasemantieneenestadoestacionario,cuandosecumplenlas siguientes condiciones: -El flujo y las caractersticas qumicas y fsicas de la entrada se mantienen constantes -El flujo volumtrico de salida es igual al de alimentacin -Las caractersticas de la biomasa en el reactor se mantienen constantes -El pH y la temperatura del reactor se mantienen constantes -Laconcentracindeoxgenodisueltoenelreactorsemantieneconstante(para sistemas aerbicos) Bajo tales condiciones, el balance de masa resultante es: | | | | 0 = C F Or V C F C F Por lo tanto, el tiempo de residencia (tR) en el reactor se puede calcular a partir de: | | | |CF ORrC CFVt= = Modo de Operacin Continuo, reactor flujo pistn: Enel caso de reactores tubulares continuos, donde se pueda despreciar el gradiente de velocidad en el sentido radial,se puede suponer que el fluido avanza como un flujo pistn, es decir sin mezcla axial.Bajo condiciones de estado estacionario, se puede demostrarqueeltiempoderesidenciarequeridoestdefinidoporlasiguiente ecuacin: || | |} = = =FOCCCRrC dFVt Lasecuacionesresultantesdelosbalancesdemasapermitendimensionarel biorreactor,deacuerdoalmododeoperacincorrespondiente.Sepuedeobservar que,entodosloscasos,serequiereconocerlavelocidaddeconsumodel contaminantes (rC).Este aspecto se revisa en los prrafos siguientes. b)Cintica de Degradacin Biolgica del Material Orgnico Disuelto La cintica de biodegradacin de un substrato orgnicos se expresa, generalmente, en base al modelo de Monod: | || || | C KX CrSMC+= donde: rC= es la velocidad de consumo del contaminante (M L3 T1). [C]= es la concentracin del contaminante orgnico en elreactor (M L3). [X]= es la concentracin de microorganismos en el reactor(M L3). KS= es la constante de afinidad de Monod (M L3). M= es la velocidad mxima de crecimiento celular (T1). DeacuerdoalmodelocinticodeMonod,lavelocidaddedegradacindel contaminantedependedelaconcentracindelsubstratoydelaconcentracinde biomasaactiva.Losvalorestpicosutilizadosenelmodelamientodebiorreactores 5-17 aerbicos son: M = 11 - 14 (da-1) para residuos industriales. 2,4 - 7,2 (da-1) para residuos domsticos. Ks = 2 - 30 mg/lpara residuos industriales. 50-120 mg/l,para residuos domsticos. Existendiferentesformasdeexpresarlaconcentracindecontaminantesorgnicos biodegradables, como se revisa a continuacin. c)Determinacin de Compuestos Orgnicos en Aguas Residuales Los materiales orgnicos contenidos en las aguas residuales incluyen una amplia mezcladecompuestos,yresultadifcilsudeterminacinindividual.Desdeel puntode vista del control ambiental, interesa la demanda de oxgeno que dichos compuestosimponen,yaqueelloreflejaelefectoquetendrnunavezquese viertanenloscuerposdeaguareceptores.Losmicroorganismosaerbicos consumeneloxgeno(fuentedeelectrones)paralaproduccindeenerga necesaria para el crecimiento.Por ejemplo, en el caso de la glucosa: C6 H12 O6+6 O2 6 CO2+6 H2O Estetipodereaccionesesusadoparamedirla demanda qumica o biolgica de oxgeno.Sonanlisisnoespecficos,ylostomosdecarbonopuedenser oxidadosqumicaobiolgicamenteparaproducirCO2.Acontinuacin,se describebrevementealgunosanlisisutilizadosenelcontrolambientalparala determinacin de compuestos orgnicos disueltos en agua. Demanda Biolgica de Oxgeno (DBO) El anlisis de DBO usa microorganismos para oxidar los componentes orgnicos, utilizandooxgenomolecular,bajocondicionescontroladas.Semideeloxgeno consumido durante un perodo especificado (5 das, 7 das o 30 das).La muestra seponeencontactoconunasolucinsaturadadeoxgeno,yseincubaenun recipiente cerrado, en la oscuridad a 20C.Generalmente, se utiliza un inculo de microorganismos.Paralelamente,sehaceun control como referencia, con agua pura y el inculo.El test de DBO5 (5 das, 20C) ha permanecido inalterado desde 1912.Elconsumodeoxgenopuedeserdescritoenformasimplificadapordos reacciones: degradacin (catabolismo) y sntesis (anabolismo), respectivamente: CN HM NP OQ + x O2 y CO2 + z H2O + molculas pequeas + Energa Molculas pequeas + m O2 + Energap C5H7NO2 (biomasa) +H2O Cuandoelperododeincubacinestapuntodeterminar,debidoalabaja concentracindematerialbiodegradablepresente,losorganismoscomienzana oxidar su propio material celular, para obtener la energa necesaria para mantener su viabilidad.Esto es conocido como metabolismo endgeno: C5H7NO2+5 O2 5 CO2 +NH3 + 2 H2O+Energa Lademandaltimadeoxgenosemidecomoelconsumototaldespusde28 das de incubacin.En el caso de aguas con alto contenido de N, se experimenta unaaltademandadeoxgenoentrelosdas5y12,debidoalaaccinde 5-18 bacterias nitrificantes: NH3+2 O2NO3+ H2O+H+ ParaevitarlaaccindeestasbacteriasdurantelamedicindeDBO,stasse inhiben con aliltiourea (ATU). Cintica del test de DBO A pesar de la complejidad de las reacciones involucradas, la cintica de consumo de oxgeno se puede aproximar a una reaccin de 1er orden: | || |22O kdtO d =

donde[O2]eslaconcentracindeoxgenodisueltoykeslaconstantecintica.Integrando, se obtiene el consumo de oxgeno, es decir, la Demanda Biolgica de Oxgeno:

| | ( )t kte O DBO = 10 2 Losvaloresdekadiferentestemperaturas(k(T))puedensercalculadosapartir del valor a 20C (ko ): k(T)=ko u (T-20) donde u es aproximadamente 1,047, para T>20C y 1,135 para T 99% La principal ventaja de los ciclones radica en su gran sencillez de construccin y bajos costos de instalacin, operacin y mantencin; adems, permiten recuperar los slidos secos.Sinembargo,puedensufrirdeteriorodebidoalacirculacindeslidos abrasivosaaltavelocidad,ypresentanunabajaeficienciaderemocinpara granulometras pequeas (menores de 10 m). b)Filtros Son ampliamente utilizados a escala industrial.El gas se hace circular a travs de la unidadfiltrante,dondelosslidosquedanretenidos.Amedidaquelaoperacin transcurre, se forma una pelcula de slidos que incrementa la capacidad de filtracin, pero que aumenta progresivamente la prdida de carga.Por lo tanto, los filtros deben serlimpiadosperidicamente,yaqueunavezquese colmatan, la prdida de carga puede ser 10 veces mayor que la del filtro limpio. Los sistemas de limpieza incluyen:Sistemas mecnicos por vibracin, uso de aire en contracorriente y choques de aire comprimido.Generalmente, los filtros se disean en mdulos separados, de modo que algunos mantengan su operacin, mientras otros se someten a limpieza.Como medio filtrante, se utilizan filtros de fibras naturales (lana, algodn)yfibrassintticas(polister,polipropileno,poliamida,PVC,fibradevidrio).Losfactoresquedeterminansuseleccinson:costos,permeabilidadalaire, resistencia mecnica, resistencia contra cidos y lcalis, hidrofobicidad y resistencia a altas temperaturas. Se puede lograr altas eficiencias dedepuracin, llegando a removerel 100% de las partculas de 1 m.Adems, se recupera el producto seco y no se generan efluentes lquidos.Sinembargo,suusoestrestringidoporlasaltastemperaturas (generalmente,hastaunmximode250Cparalafibradevidrio)ylospeligrosde explosiones e incendios en el caso de polvos de alta combustibilidad.Son mucho ms caros que los ciclones. c)Precipitacin electrosttica Sebasaenlaaccindeuncampoelctricosobrelaspartculasslidascargadas elctricamente.Las partculas son cargadas mediante una corriente de electrones que circulaentreloselectrodosporefectocorona,graciasalaltovoltajeexistenteentre ellos(delordende60kvoltsDC).Laspartculassonatradashaciaelectrodos colectores,dondesedepositanyseparandelrestodelacorrientegaseosa.Elgas fluye en direccin paralela a los electrodos (Figura 5.9). ALIMENTACIN DE GAS ELECTRODO COLECTOR DE PARTCULAS 5-50 ESQUEMA DE PRECIPITADOR ELECTROSTTICO Sonaltamenteeficientespararemoverpartculasdetamaopequeo,incluso menores de 1 m y presentan mnimas prdidas de carga.Puede recolectar ms del 99% de las cenizas de los gases de combustin. TABLA 5.4:EFECTO DEL TAMAO DEL MATERIAL PARTICULADO SOBRE LA EFICIENCIA DE LOS PRECIPITADORES ELECTROSTTICOS TAMAO DE PARTCULAEFICIENCIA DE REMOCIN < 5 m70-80 % 5-20 m95-99 % 20-40 m100 % > 40 m100 % El rea total de los electrodos colectores, A , se puede estimar a partir de la relacin de Deutsch-Anderson: 5-51 ||.|

\|=q 11lnvFADonde: q= esla eficiencia de remocin (expresada como fraccin en peso deslidos recolectados). F= es el flujo volumtrico de gas a travs del electrofiltro (m3/s). V=eslavelocidaddelapartculahaciaelelectrodo(sedebeobtener empricamente; generalmente, es del orden de 0,1 (m/s) Sepuedeobservarqueelreadeloscolectoresesmuysensiblealaeficiencia requerida.As, para aumentar la eficiencia de remocin de 90 a 99 % se debe duplicar elreadeelectrodoscolectores,mientrasqueparaaumentarde90a99,9%,se requieretriplicardicharea.Elreatransversaldelacarcasadebesertalquela velocidadmediadelgasestdentrodelrango0,72,5(m/s).Lasprincipales desventajas de estos equipos radican en su prdida de eficiencia frente a condiciones variablesdetemperatura,flujoycomposicindelgas.Adems,lapresenciade partculas de alta resistividad afecta negativamente la eficiencia de recoleccin. 5-52 SLIDOS RESIDUALES GASES DEPURADOS ALIMENTACIN DE GAS FIGURA 5.8:CICLN PARA ELIMINACIN DE MATERIAL PARTICULADO EN GASES 5-53

Si la cantidad de finos es muy grande, es conveniente instalar primero un cicln antes delprecipitadorelectrosttico,parareducirlaacumulacindematerialparticuladoal interior del equipo.Los precipitadores electrostticos son muy caros y tienen costos de operacinelevados,debidoalosaltosrequerimientosdeenergaelctrica.Finalmente,estetipodeequiposnoesrecomendablecuandosetienepresenciade compuestos combustibles o explosivos. d)Lavadores con lquido (scrubbers) Aqu se incluyen diversos equipos basados en la eliminacin del material particulado, medianteelusodeunlquidoabsorbente.Cualquiercompuestogaseosoquesea soluble en dicho lquido, tambin puede ser removido de la corriente gaseosa principal.Ellorepresentaunaventajasobrelossistemasdedepuracinsecos,descritosen seccionesanteriores.Adems,nopresentanlimitacionesdebidoalapresenciade compuestos combustibles y explosivos, y tienen mayor tolerancia a variaciones de la temperatura del gas.Sin embargo, la principal desventaja se debe a la generacin de unresiduolquidoquecontieneelcontaminanteremovidodelgas.Engeneral,los costos globales de tratamiento utilizando estos sistemas son altos cuando se requiere una alta eficiencia de depuracin. Los diferentes diseos varan de acuerdo a la forma como se efecta el contacto entre lacorrientegaseosaquecontieneelmaterialparticuladoyellquidolavador.Entre estos se destacan: -Torres de aspersin:El lquido se alimenta en la parte superior en forma de lluvia, elqueentraencontactoencontracorrienteconelgasquecirculahaciaarriba.Generalmente, gran parte del lquido se recircula.Mientras menor sea el tamao de las gotas de lquidos, mayor es el rea de contacto, con una mayor eficiencia de remocindepartculasslidas.Sepuederemovereficientementepartculasde pequeo tamao, en el rango 1-2 m. -Lavadores ciclnicos:El gas se alimenta en forma tangencial, en forma similar a losciclonessecos.Elaguadelavadosealimentaenformadepequeasgotas desdelapartesuperiordelequipo(odesdelosladoshaciaelcentro).Deeste modo, se combina el efecto de la fuerza centrfuga y el impacto entre el slido y el lquido.

5-54 Lavadoresinerciales(Venturi):Elgassehacepasaratravsdeunacontraccin dondeaumentasuvelocidad.Enelpuntodondelavelocidadalcanzaunvalor mximo, se inyecta agua de lavado, la que se dispersa en mltiples gotas de pequeo tamao,generandounagranreadecontacto.Elmaterialparticuladochoca violentamenteconlasgotasdeagua.Laeficienciadedepuracindepende directamentedelavelocidaddelgas,laquesedebemanteneralmximovalor posible.Estetipodelavadorestieneunamayoreficienciaderemocindematerial particulado que los otros diseos, alcanzando valores superiores a 99% para partculas de 1 m y 90-95% para tamaos menores de 1 m.Debido a la gran prdida de carga queseproduce,loscostosdeoperacinsonmsaltosqueparalosotrostiposde lavadores. 5.4.2)Sistemas para la Remocin de Compuestos Gaseosos Los compuestos gaseosos contenidos en el gas residual, tales como xidos de azufre, xidosdenitrgeno,compuestosorgnicosvoltiles,cidosulfdrico,amoniacoy compuestosodorferos(mercaptanosyaminasvoltiles),puedensereliminadosen base a diferentes tipos de procesos fsicos y qumicos.A continuacin, se describen los principios y aplicaciones de tales procesos. a)Procesos Basados en Absorcin (scrubbers) Si el compuesto gaseoso es soluble en un lquido, se puede absorber y retirarlo en solucin lquida.El agua es el medio absorbente ms utilizado a escala industrial.Enmuchoscasos,seagregasolutosalmedioacuoso,talescomohidrxidode sodio o aminas, para incrementar la solubilidad del gas que se requiere absorber.Generalmente,seutilizacolumnasderellenoparaaumentarelrea de contacto gas-lquido.Alternativamente,sepuedenutilizarcolumnasdeplatos.El gas se hace circular en contracorriente con el lquido absorbente (Figura 5.10). ENTRADA DE LQUIDO SALIDA DE GAS 5-55 Estos procesos son utilizados en la eliminacin de SO2, H2S y compuestos orgnicos voltilesdelascorrientesgaseosasresiduales.Yaqueelcontaminantesolamente cambiadefase,enmuchoscasosellquidoresidualdebesertratadoantesdesu vertido final, para cumplir con las normas de control ambiental. Enalgunoscasos,losprocesosbasadosenabsorcinseimplementanconvistasa recuperar el contaminante y reprocesarlo.Por ejemplo, la absorcin selectiva de H2S parasuutilizacinenlaproduccindeazufreysulfidratodesodio.Elloimplica agregar otras unidades para recuperar selectivamente el contaminante de inters. En aquellos sistemas de absorcin para la remocin de SO2 de los gases residuales, se suele agregar CaO al lquido, lo que permite obtener sulfito de calcio de acuerdo a la reaccin: SO2 + CaO + 2 H2OCaSO3 . 2H2O 5-56 Comoalternativa,sepuedeutilizarCaCO3envezdeCaO.Enamboscasos,se obtieneunlodoresidualricoenCaSO3,elcualdebe ser tratado antes de su vertido final.Generalmente,el tratamiento consiste en oxidar el CaSO3 a CaSO4 (yeso), ya questeprecipitaconmayorfacilidadypuedeserseparadocomoresiduoslidoo utilizado como materia prima para construccin. TambinsepuedeutilizarNaSO3comoabsorbente,elcualformaNaHSO3en presenciadeSO2.Estesepuederecuperarenformaconcentrada,aplicandocalor para producir su desorcin, y ser utilizado para producir H2SO4 : SO2 + O2+ H2O H2SO4 Alternativamente, el SO2reacciona con H2S para generar azufre en el proceso Claus: 2 H2S + SO23 S+ 2 H2O Esteprocesoesdemuchointersenlasrefinerasdepetrleoyaqueambos compuestos representan un serio problema ambiental. b)Procesos Basados en Adsorcin Seutilizaunslidoconcapacidadparaadsorberyretenerselectivamentelos compuestos que se desea retirar de la fase gaseosa.Como agentes adsorbentes se utilizan slidos con alta superficie especfica, como por ejemplo, carbn activado (del orden de 1.000 m2/g).Tambin se pueden utilizar zeolitas, que, a pesar de poseer un rea especfica menor (aproximadamente, 200 m2/g), presentan una estructura porosa adecuada.Los sistemas basados en adsorcin varan de acuerdo al tipo de contacto existente entre la fase gaseosa y la fase slida: -SistemasdeLechoFijo:Seutilizacolumnasrellenasconadsorbenteyelgas circulacontinuamenteatravs del lecho.A medida que los slidos adsorben los contaminantes, su capacidad de adsorcin se reduce gradualmente, hasta alcanzar el punto de saturacin.Cuando la eficiencia de depuracin alcanza un nivel muy bajo,el adsorbente debe ser cambiado por adsorbente fresco o reconstitudo.La reconstitucindeladsorbentesaturadoselografrecuentementemediante tratamientotrmicoconvaporsobrecalentado;sinembargo,elcontaminante desorbido se transfiere al vapor de agua, lo que requiere tratamiento posterior (por ejemplo,incineracin). Cuando se requiere mantener una operacin continua, se debe tener una torre de reemplazo, de modo que sta entre en operacin mientras se procede a la reposicin del adsorbente colmatado. -SistemadeLechoFluidizado:Estesistemapermiteuncontactontimoentreel slidoadsorbenteyelgas.Sedebe utilizar un sistema de separacin slido-gas para recuperar las partculas de material adsorbente arrastradas por el gas. 5-57 LQUIDO RESIDUAL ENTRADA DE GAS ENTRADA DE LQUIDO FIGURA 5.10:SISTEMA DE ABSORCIN EN CONTRACORRIENTE SALIDA DE GAS 5-58 c)Sistemas Basados en Oxidacin Estossistemasseutilizanparadestruircompuestossusceptiblesaseroxidadosa formasqumicasdemenorimpactoambiental,mediantereaccionesdeoxidacin.Generalmente, el agente oxidante es el O2 del aire. Lacombustinesunodelosmtodosmsutilizadosparaeliminarcompuestos orgnicos voltiles presentes en el gas.La oxidacin de dichos contaminantes resulta enlaformacindeCO2,vapordeaguayxidosdeotrosprecursoresoxidables presentes en la corriente gaseosa.En este sentido, se debe prevenir la formacin de compuestos nocivos.Por ejemplo, la combustin de compuestos orgnicos clorados puedederivarenlaproduccindedioxinas,silascondicionesdeoperacinnoson controladas cuidadosamente. Generalmente,elpodercalorficodelgasnoessuficientementealtocomopara mantener una combustin autosustentada, por lo que se debe utilizar un combustible adicional (por ejemplo, propano, gas natural).Algunos de los sistemas ms utilizados en la industria incluyen: -Antorchas:Los sistemas de combustin por antorchas se pueden utilizar cuando loscontaminantesadestruir se encuentran en concentraciones que estn dentro deloslmitesdeinflamabilidaddelamezcla.Seutilizaconfrecuenciaenlas refineras de petrleo y en plantas petroqumicas.En esos casos, se requiere un buencontroldelascondicionesdeoperacin,yaquesedebeminimizarla generacin de humos, debido a la polimerizacin de hidrocarburos por craqueo a altatemperatura.Paramantenerlatemperaturadecombustinaniveles inferiores a los de la temperatura de craqueo se puede inyectar vapor de agua, o se agrega aire como diluyente de la mezcla de gases. -Incineradores:Son hornos a elevadas temperaturas generalmente calentados por llamadirectapordondesehacencircularlosgasesatratar.Seutilizapara destruircompuestosorgnicosvoltiles.Losfactorescrticosquedeterminanla eficiencia de los incineradores son: - La temperatura de la cmara de combustin - El tiempo de residencia de los gases en la cmara - Las caractersticas hidrodinmicas del sistema - La cantidad de O2 disponible Estosfactoressondifcilesdecontrolar,sobretodoensituacionesdondela composicin de la carga presenta alta variabilidad. -OxidacinCataltica:Existenhornosoreactoresdeoxidacinqueutilizan catalizadores para acelerar las reacciones de oxidacin y mejorar la eficiencia del proceso.Normalmente,unreactortubularcontieneuncatalizadorslidoque adsorbeelgasyfacilitasuoxidacin,aunatemperaturamsbajaqueenla combustin convencional. Permite eliminar compuestos orgnicos cuando estos se encuentran en pequea concentracin.Un ejemplo de este tipo de procesos es laoxidacindeSO2aSO3utilizandoV2O5comocatalizador.ElSO3puede formarH2SO4 enpresenciadeagua.Enaquellosprocesosqueutilizan combustiblesquetienenunsignificativacontenidodeazufre,sepuedellevara cabo la combustin en un lecho fluidizado de CaCO3, lo que facilita la oxidacin del azufre a CaSO4 (yeso), minimizando as las emisiones de SO2. 5-59 d)Sistemas Basados en Reacciones de Reduccin Estossebasanenreaccionesqumicasentreelcontaminanteyunagentereductor, que lo transforman en una forma qumica de menor impacto ambiental. Elgasresidualsemezclacon una corriente con el gas reductor en un reactor a alta temperatura.Porejemplo,paraeliminarlosNOXseutilizaNH3,H2oCOcomo agentes reductores, a temperaturas sobre 900C, en presencia de catalizadores.Los NOXgeneralmenteseencuentranenbajaconcentracinenlascorrientesdegas residual, lo que dificulta su separacin por absorcin. En el caso de los NOX generados durante los procesos de combustin, la mayora de lastcnicasparasuabatimientosebasanenelcontroldelascondicionesde operacin.En los sistemas de combustin, gran parte de los NOX se forman a partir de la reaccin entre el N2 y el O2 del aire a alta temperatura. Generalmente, se opera con un 10-20% de exceso de aire para asegurar una combustin completa y evitar la formacin de CO e hidrocarburos voltiles;sin embargo, ello permite la oxidacin del N2queresultaenlaformacindeNOX.Alreducirdichoexcesodeaire,sepuede reducirlaemisindeNOX.Lossistemasdecombustinendosetapas(condos cmaras de combustin en serie) tambin son usados con tales fines, ya que se puede usarunamenorcantidaddeaireparacompletarlacombustiny,almismotiempo, mantenerunamenortemperaturadellama.Lareduccindelatemperaturade combustintieneungranefectoenprevenirlaformacindeNOX.Eldiseo de los quemadores en las calderas modernas privilegia una menor temperatura de llama, con tales fines. 5.4.3)Descarga de los Gases Residuales a la Atmsfera Las descargas gaseosas derivadas de la combustin y de los sistemas de depuracin de gases, se hacen a travs de chimeneas, las que no solamente ayudan a mantener elflujodegases,sinoquepermitendispersarlosgasesenlaatmsfera.Tales emisiones deben respetar las normas de calidad de aire, por lo que la altura y dimetro de la chimenea deben ser cuidadosamente diseados, tomando en consideracin los factores meteorolgicos locales.Para tales efectos, se utilizan modelos de dispersin. 5-60 BIBLIOGRAFA Davis M., Cornwell D., Introduction to Environmental Engineering. 2ed. 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