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Sistemas de Tratamiento de Residuos Sólidos y Gaseosos, Esquemas y mapas conceptuales de Ciencias Ambientales

tratamiento de ressiduos sistema de tratamiento de residuos confinamiento de los residuos

Tipo: Esquemas y mapas conceptuales

2020/2021

Subido el 26/08/2021

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ESTUDIANTES:
BORJA QUISPE ALVARO JAVIER
CHOQUE HINOJOSA IRAN
MIRANDA COLQUE JUAN CARLOS
LOPEZ CARMONA ALEX
VILLAFUERTE CHUMACERO LUIS
POTOSI - BOLIVIA
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¡Descarga Sistemas de Tratamiento de Residuos Sólidos y Gaseosos y más Esquemas y mapas conceptuales en PDF de Ciencias Ambientales solo en Docsity!

ESTUDIANTES: BORJA QUISPE ALVARO JAVIER CHOQUE HINOJOSA IRAN MIRANDA COLQUE JUAN CARLOS LOPEZ CARMONA ALEX VILLAFUERTE CHUMACERO LUIS 5.3) SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS 5.4) SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS GASEOSOS POTOSI - BOLIVIA

5.3) SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS

Los residuos sólidos ofrecen una gran oportunidad para implementar una gestión adecuada, con vistas a recuperar recursos materiales. A continuación, se describen brevemente las principales opciones para la gestión y el tratamiento de los residuos sólidos industriales. 5.3.1) CONFINAMIENTO DE LOS RESIDUOS SÓLIDOS INDUSTRIALES es una de las medidas más comunes a nivel mundial. Los residuos no peligrosos, inertes y asimilables a residuos sólidos urbanos (RSU) generalmente se almacenan en vertederos controlados. Estos son lugares donde los residuos se almacenan, se compactan y se cubren con una capa de material de relleno, Debido a las inadecuadas prácticas que por muchas décadas se han llevado a cabo en nuestro país, existe una desfavorable percepción pública que motiva resistencia de la comunidad local a la instalación de vertederos. En el caso del confinamiento de residuos sólidos peligrosos, se debe seleccionar un lugar que garantice una barrera entre dichos residuos. Como ser en minas subterráneas 5.3.2) TRATAMIENTO BIOLÓGICO DE RESIDUOS BIODEGRADABLES Si el contenido de materia orgánica biodegradable de los residuos sólidos es significativo, se puede aprovechar la acción de microorganismos para reducir el volumen y estabilizar el residuo final. De este modo, se utiliza la materia orgánica presente como fuente de carbono para el crecimiento de microorganismos.

- Biodegradación anaeróbica: se realiza en ausencia de oxígeno, para promover la acción de bacterias anaeróbicas. Estos procesos ocurren naturalmente en los vertederos donde se deposita residuos sólidos biodegradables, de tipo húmico. Además, se genera residuos secundarios, gaseosos y líquidos. Los líquidos secundarios se tratan en sistemas de tratamiento de residuos líquidos diseñados adecuadamente. - Degradación aeróbica : Este proceso consiste en promover la biodegradación bajo condiciones aeróbicas a temperaturas en el rango 40-65ºC, lo que permite transformar el residuo biodegradable en un sólido húmico de alto poder nutritivo para uso agrícola, Sin embargo, debe estar libre de metales pesados u otros compuestos que puedan afectar la calidad del suelo. Es muy utilizado para revalorizar los lodos obtenidos del tratamiento biológico de efluentes sanitarios. 5.3.3) Destrucción Térmica de los Residuos Sólidos Aquellos residuos sólidos que son inestables a altas temperaturas pueden ser destruidos mediante tratamiento térmico. Dicho tratamiento térmico puede ser efectuado en ausencia o en presencia de aire.

5.3.4) Tratamiento Físico-Químico de Residuos Peligrosos Algunos residuos sólidos peligrosos que presentan características de toxicidad, corrosión o reactividad pueden ser neutralizados mediante reacciones químicas. Los residuos peligrosos que generalmente se tratan mediante este tipo de procesos son: residuos ácidos o alcalínos, aceites gastados, residuos orgánicos aromáticos emulsionados, lodos metálicos, lodos sulfúricos y clorhídricos, lodos cianurados, lodos con cromato, entre otros.

• Neutralización Química : Aquellos residuos peligrosos que presentan niveles de pH extremos (ej. H 2 SO 4 , HCl, HNO 3 , NaOH) deben ser

neutralizados mediante adición de álcalis o ácidos, según corresponda.

• Oxidación Química: Se utiliza cuando los componentes peligrosos orgánicos e inorgánicos presentes en el residuo son oxidables a

formas inocuas o más susceptibles de ser separadas y destruidas posteriormente. Como agente oxidante se utiliza cloro molecular, hipoclorito, permanganato de potasio, peróxido de hidrógeno, ozono u oxígeno. Por ejemplo:

  • Eliminación de cianuro, mediante la oxidación con Cl 2 para formar CO 2 y N 2.

• Reducción Química: En muchos casos, los compuestos peligrosos se pueden transformar en moléculas inocuas mediante reducción

química. Por ejemplo, el cromato (Cr+6) puede ser reducido a Cr+3, que es mucho menos tóxico e insoluble en medio alcalino. Dada las características no selectivas de muchos agentes químicos, se debe prevenir la formación de compuestos secundarios tóxicos. En algunos casos, se genera un residuo sólido secundario que debe ser manejado adecuadamente (ej. precipitación de óxidos metálicos). 5.3.5) Estabilización y Solidificación de Residuos Peligrosos Aquellos residuos sólidos peligrosos que tienen tendencia a disolverse en agua o a volatilizarse (ej. metales pesados solubles en agua, solventes orgánicos volátiles) deben ser estabilizados adecuadamente.

• Estabilización

Se utiliza aditivos para reducir la movilidad y la toxicidad del residuo. En muchos casos, se utiliza aditivos para reducir la solubilidad o la volatilidad de los compuestos tóxicos.

• Solidificación

Se utiliza agentes solidificantes que se mezclan con el residuo sólido peligrosos en cantidades suficientes como para formar una matriz sólida estable e inerte, que reduce la permeabilidad del residuo. Las matrices sólidas más utilizadas son: cemento, asfalto, vidrio y polímeros plásticos. La inmovilización permite incrementar los niveles de seguridad ya que reduce sustancialmente la capacidad de transporte de los contaminantes fuera del lugar de confinamiento.

5.4) SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE RESIDUOS GASEOSOS

En la industria, los contaminantes atmosféricos se generan a partir de los procesos de combustión, procesamiento químico o biológico, o durante la transformación de las materias primas. Existen dos mecanismos generales para abatir la carga contaminante de las emisiones gaseosas, a saber:

**- Separar los contaminantes de aquellos gases inofensivos y transferirlos a fase líquida o sólida

  • Convertir los contaminantes en productos inocuos que puedan descargarse en la atmósfera con mínimo impacto ambiental** En el primer caso, se retira el contaminante de la fase gaseosa, mediante procesos físicos y físico-químicos tales como absorción, adsorción, precipitación o sedimentación. Por otra parte, los sistemas de depuración basados en procesos químicos incluyen reacciones de oxidación y reducción para transformar el contaminante original en un compuesto inocuo. El sistema más utilizado se basa en la oxidación del contaminante utilizando aire. En la práctica, los sistemas de depuración de gases presentan una combinación de operaciones unitarias destinadas a eliminar los diferentes contaminantes de la corriente residual, en forma secuencial. Por ejemplo: **1. Eliminación de material particulado de mayor tamaño, mediante ciclones.
  1. Eliminación de material particulado fino, mediante filtros de alta eficiencia o precipitadores electrostáticos.
  2. Eliminación de SO 2 , mediante absorción alcalina o adsorción con limonita.
  3. Eliminación de compuestos orgánicos volátiles (por ejemplo, compuestos odoriferos), mediante combustión a alta temperatura.** A continuación, se revisa los principales sistemas de tratamiento de residuos gaseosos de origen industrial. 5.4.1) Sistemas Para Remoción de Material Particulado Si la corriente gaseosa residual contiene material particulado, se puede utilizar métodos de separación de sólidos de las corrientes gaseosas, tales como ciclones, filtros, precipitadores electrostáticos y lavadores. a) Ciclones Son ampliamente utilizados para capturar cenizas y polvos. Se basan en la acción de la fuerza centrífuga sobre la partícula. Están formados por un cuerpo principal cilíndrico-cónico, donde los gases son alimentados tangencialmente (Figura 5.8). Al interior del equipo se forman dos vórtices: uno periférico (descendente) y otro central (ascendente). Las partículas más pesadas son lanzadas hacia las paredes, depositándose en la parte inferior del cono. El resto del gas forma un vórtice central, que circula hacia arriba y sale por la parte superior del cilindro.

F = es el flujo volumétrico de gas a través del electro filtro (m3/s). V = es la velocidad de la partícula hacia el electrodo (se debe obtener empíricamente; generalmente, es del orden de 0,1 (m/s) Se puede observar que el área de los colectores es muy sensible a la eficiencia requerida. Así, para aumentar la eficiencia de remoción de 90 a 99 % se debe duplicar el área de electrodos colectores, mientras que para aumentar de 90 a 99,9%, se requiere triplicar dicha área. Si la cantidad de finos es muy grande, es conveniente instalar primero un ciclón antes del precipitador electrostático, para reducir la acumulación de material particulado al interior del equipo. Lavadores con líquido (scrubbers) Aquí se incluyen diversos equipos basados en la eliminación del material particulado, mediante el uso de un líquido absorbente. Cualquier compuesto gaseoso que sea soluble en dicho líquido, también puede ser removido de la corriente gaseosa principal. Ello representa una ventaja sobre los sistemas de depuración secos, descritos en secciones anteriores. Además, no presentan limitaciones debido a la presencia de compuestos combustibles y explosivos, y tienen mayor tolerancia a variaciones de la temperatura del gas Los diferentes diseños varían de acuerdo a la forma como se efectúa el contacto entre la corriente gaseosa que contiene el material particulado y el líquido lavador. Entre estos se destacan:

  • Torres de aspersión: El líquido se alimenta en la parte superior en forma de lluvia, el que entra en contacto en contracorriente con el gas que circula hacia arriba. Generalmente, gran parte del líquido se recircula. Mientras menor sea el tamaño de las gotas de líquidos, mayor es el área de contacto, con una mayor eficiencia de remoción de partículas sólidas. Se puede remover eficientemente partículas de pequeño tamaño, en el rango 1-2 μm. - Lavadores ciclónicos: El gas se alimenta en forma tangencial, en forma similar a los ciclones secos. El agua de lavado se alimenta en forma de pequeñas gotas desde la parte superior del equipo (o desde los lados hacia el centro). De este modo, se combina el efecto de la fuerza centrífuga y el impacto entre el sólido y el líquido. Sistemas para la Remoción de Compuestos Gaseosos .- Los compuestos gaseosos contenidos en el gas residual, tales como óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, compuestos orgánicos volátiles, ácido sulfídico, amoniaco y compuestos odoríferos (mercaptanos y aminas volátiles), pueden ser eliminados en base a diferentes tipos de procesos físicos y químicos. Las principales son : a) Procesos Basados en Absorción (scrubbers ) Si el compuesto gaseoso es soluble en un líquido, se puede absorber y retirarlo en solución líquida. El agua es el medio absorbente más utilizado a escala industrial. En muchos casos, se agrega solutos al medio acuoso, tales como hidróxido de sodio o aminas, para incrementar la solubilidad del gas que se requiere absorber. Generalmente, se utiliza columnas de relleno para aumentar el área de contacto gas-líquido. Alternativamente, se pueden utilizar columnas de platos. El gas se hace circular en contracorriente con el líquido absorbente

b) Procesos basados en Adsorción Como agentes adsorbentes se utilizan solidos con alta superficie específica, como, por ejemplo, carbón activado. Los sistemas basados en adsorción varían de acuerdo al tipo de contacto existente entre la fase gaseosa y la fase líquida.

  • Sistemas de Lecho Fijo: Se utilizan columnas rellenas con adsorbente y el gas circula continuamente a través del lecho, cuando la eficiencia de depuración alcanza un nivel muy bajo el adsorbente debe ser cambiado por uno fresco o reconstituído.
  • Sistema de Lecho Fluidizado: Permite un contacto íntimo entre el sólido adsorbente y el gas, se utiliza un sistema de separación sólido-gas para recuperar las partículas de material adsorbente arrastradas por el gas. c) Sistemas Basados en Oxidación Se utilizan para destruir compuestos susceptibles a ser oxidados a formas químicas de menor impacto ambiental, generalmente el agente oxidante el 𝑂 2 del aire. La combustión es uno de los métodos más utilizados para eliminar compuestos orgánicos volátiles presentes en el gas, en este sentido, se debe prevenir la formación de compuestos nocivos. Por ejemplo, la combustión de compuestos orgánicos clorados puede derivar en la producción de dioxinas, si las condiciones de operación no son controladas cuidadosamente. Generalmente, el poder calorífico del gas no es suficientemente alto como para mantener una combustión autosustentada, por lo que se debe utilizar un combustible adicional (propano, gas natural)
  • Antorchas: Se pueden utilizar cuando los contaminantes a destruir se encuentran en concentraciones que están dentro de los límites de inflamabilidad de la mezcla. Para mantener la temperatura de combustión a niveles 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 calentadas por llama directa, se utiliza para destruir compuestos orgánicos volátiles. Los factores críticos que determinan la eficiencia de los incineradores son:
  • La temperatura de la cámara de combustión.
  • Las características hidrodinámicas del sistema.
  • Oxidación Catalítica: Existen hornos o reactores de oxidación que utilizan catalizadores para acelerar las reacciones de oxidación y mejorar la eficiencia del proceso. Permite eliminar un compuesto orgánico cuando estos se encuentran en pequeña concentración, en aquellos procesos que utilizan combustible que tienen un significativo contenido de azufre, se puede llevar a cabo la combustión en un lecho fluidizado de CaC𝑂 3 , lo que facilita la oxidación del azufre a CaS𝑂 4 (yeso), minimizando así las emisiones de S𝑂 2. d) Sistemas Basados de Reducción Estos se basan en reacciones químicas entre el contaminante y un agente reductor, el gas residual se mezcla con una corriente con el gas reductor en un reactor a alta temperatura, por ejemplo, para eliminar los N𝑂𝑥 se utiliza N𝐻 3 , 𝐻 2 o CO como agentes reductores a temperaturas sobre 900°. Al reducir dicho exceso de aire, se puede reducir la emisión de N𝑂𝑥 , la reducción de la temperatura de combustión tiene un gran efecto en prevenir la formación de N𝑂𝑥. El diseño de los quemadores en las calderas modernas privilegia una menor temperatura