TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

ESTACIÓN ARAGUANEY – ECOPETROL.

KAREN JOHANNA PINZÓN DE LA ROSA

Profesor

NELSON RODRIGUEZ VALENCIA

UNIVERSIDAD DE MANIZALES

FACULTAD DE CIENCIAS CONTABLES, ECONÓMICAS Y ADMINISTRATIVAS

MAESTRÍA EN DESARROLLO SOSTENIBLE Y MEDIO AMBIENTE

MANEJO INTEGRADO DEL AGUA

2015

1. RESUMEN

El tratamiento de las aguas residuales es una práctica que, si bien se lleva

realizando desde la antigüedad, hoy por hoy resulta fundamental para mantener

nuestra calidad de vida. Son muchas las técnicas de tratamiento con larga tradición

y se ha mejorado mucho en el conocimiento y diseño de las mismas a lo largo de

los años.

Los tratamientos a los que se deben someter los efluentes tienen que garantizar la

eliminación o recuperación del compuesto orgánico en el grado requerido por la

normatividad ambiental vigente, que regula el vertimiento del efluente o para

garantizar las condiciones mínimas del proceso en el caso de reutilización o

recirculación de la corriente para uso interno. La aplicación de un método u otro

depende fundamentalmente de la concentración del contaminante y del caudal de

efluente.

Teniendo en cuenta la evolución de la producción de petróleo en Colombia, vemos

como los sistemas de tratamiento de aguas residuales industriales buscan

constantemente especializar sus procesos bajo las exigencias evolutivas de la

industria, esta evolución se enfoca constantemente y cada vez con más fuerza hacia

el cuidado del medio ambiente.

Por lo tanto la importancia de implementar y ejecutar sistemas de tratamiento de

agua residual industrial, que permitan garantizar que el agua residual generada en

la producción de un campo petrolero o una estación, sea tratada y su efluente

garantice el cumplimiento de la normatividad ambiental vigente.

2. INTRODUCCIÓN

El grave deterioro del medio ambiente y sus consecuentes efectos negativos en la

calidad de vida, como producto de la acelerada tasa de crecimiento demográfico,

ha tenido, en los últimos años, un creciente interés por parte de los gobiernos

nacionales y locales, organismos no gubernamentales y de la sociedad civil. Es así

que las actividades de los diferentes sectores industriales se ven en la obligación

de evitar o minimizar los impactos negativos al ambiente, ya sea a través de la

implementación de prácticas de prevención de la contaminación o del tratamiento

de los efluentes antes de ser vertidos al medio ambiente.

El desarrollo tecnológico e industrial, el incremento de la producción industrial y el

crecimiento de las poblaciones ha ocasionado que los contaminantes de los

residuos líquidos se incrementen día a día, en volumen, carga, concentración y

diversidad, que al verterlas sobre los cuerpos receptores pueden generar alto

impactos negativos relacionado con la contaminación hídrica y los efectos nocivos

sobre las distintas formas de vida presentes en estas corrientes, rompiendo el

equilibrio biológico, alterando cada uno de los componentes del ciclo biodinámico.

Teniendo en cuenta el desarrollo industrial, dentro del cual se encuentra el sector

petrolero en Colombia, ubicándose en uno de los primeros lugares de importancia

en las actividades económicas del país, y que a su vez genera grandes impactos

sociales y ambientales por los procesos de extracción de crudo, en el que se utilizan

cantidades importantes de agua, por consiguiente la generación de residuos

líquidos, es necesaria y fundamental la implementación de sistemas de tratamiento

de agua residual industrial con el fin de minimizar los impactos que se pueden

generar.

El presente documento, realiza en análisis y descripción del sistema de tratamiento

de agua residual industrial proyectado para la Estación Araguaney, a cargo de la

empresa Ecopetrol, así como determinar la eficiencia del sistema de tratamiento,

con el fin de evitar que el vertimiento de las aguas resídales industriales genere un

impacto negativo sobre la fuente hídrica.

3. OBJETIVOS

Realizar la descripción y análisis técnico del manejo y tratamiento de aguas

residuales industriales en la Estación Araguaney.

3.1. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Identificar los componentes del sistema de tratamiento de agua residual

industrial, provenientes de la estación Araguaney, a cargo de la empresa

Ecopetrol.

Analizar los resultados de laboratorio, del sistema de agua residual industrial

de la estación Araguaney, a cargo de la empresa Ecopetrol, conforme a la

normatividad ambiental vigente.

Reconocer si existe algún impacto ambiental por la eficiencia del sistema de

tratamiento de agua residual analizado.

4. MARCO TEÓRICO Y DISCUSIÓN

En la estación Araguaney a cargo de la empresa Ecopetrol, se realiza el recibo,

filtración, medición, control de calidad y almacenamiento de crudo, y su posterior

despacho por el oleoducto de 14”-12” Araguaney – El Porvenir.

Dentro de la estación se generan los siguientes tipos de agua:

Agua asociada al hidrocarburo o agua del proceso industrial y

corresponde a una parte del BS&W (Basic sediment and water) que posee el

hidrocarburo al momento de ser recibido en la planta y que varía en su

porcentaje dependiendo del hidrocarburo, en los diferentes tipos de crudo o

del producto refinado. Esta agua es evacuada del producto a través de los

drenajes de los tanques y se incorpora a las aguas residuales industriales de

la planta.

Agua potencialmente aceitosa que ingresa al balance de agua de la planta

por la exposición de áreas NO segregadas y expuestas a la precipitación

natural; entre las cuales se encuentran las zonas de los patines de medición,

raspadores, áreas peatonales, áreas expuestas de los sistemas de

tratamiento de agua residual industrial, algunos diques de tanques no

segregados y los techos de los tanques que poseen techo flotante.

Agua lluvia segregada. En el caso de las áreas segregadas, el agua lluvia

continua su curso natural hacia los bajos topográficos y las fuentes hídricas,

por lo cual no son contabilizadas dentro de los balances de las plantas; sin

embargo, en ciertos casos el agua lluvia es colectada en un Jagüey y se

utiliza como backup del sistema contraincendio, las cuales terminan como

agua residual después de su uso.

A continuación se muestra el sistema de drenaje de aguas – estación Araguaney

Fuente. Corporinoquia – Expediente 97-0053B.2015

Las aguas residuales industriales producidas por la Estación Araguaney, son

aquellas provenientes de las áreas de procesos de los tanques de almacenamiento

de crudo, áreas de recibo y despacho, sala de máquinas, áreas de bombas, de los

tanques diesel, del tanque de relevo, del descargadero y de las aguas lluvias

provenientes de las zonas de los diques de contención. Estas aguas son

transportadas por medio de los canales perimetrales y el sistema de recolección

hacia el separador API.

El sistema de tratamiento de la Estación Araguaney existente está compuesto por

un separador API tipo gravitacional, el cual tiene forma rectangular con 40m de

largo, 4m de ancho y 2,10m de profundidad y una piscina de oxidación con una

longitud de 29m, un ancho de 16m y una profundidad de 2,2m

Foto 1. Separador API

← El separador API tiene

como objetivo principal reducir y

eliminar contaminantes como

grasas y aceites presentes y

partículas sólidas que arrastran

las corrientes residuales, éste

cuenta con flautas ubicadas al

final de la estructura, su función

es recoger el hidrocarburo para

bombearlo posteriormente a los

tanques de almacenamiento.

Se realiza el proceso de separar el agua y el aceite; construido en concreto con

unas dimensiones aproximadas de 70 m de largo por 45 m de ancho, está

conformada por una serie de pantallas deflectoras con las que busca retener el

aceite superficialmente, luego el agua libre de aceite sale ya tratada por un canal en

concreto hasta un pequeño desarenador de 2 m de ancho y 4 m de largo

aproximadamente, localizado en el costado sur occidental de la estación, donde

también llega el agua colectada por el sistema de drenaje superficial, posteriormente

el agua es vertida a un drenaje natural.

Fuente. Corporinoquia – Expediente 97-0053B.2015

Foto 2.Tubo de entrada Aguas aceitosas. Foto 3.Desnatador. Skimmer

La estructura cuenta con dos (2) desnatadores (skimmer) cuyo propósito es separar

el aceite del agua teniendo en cuenta la brisa que puede ocasionar que los glóbulos

se desplacen para un lado o para el otro a lo largo del separador. Los glóbulos de

aceite son removidos del agua y pasan a un pozo de succión en donde el aceite se

almacena y bombea. El agua que queda contenida en el separador libre de aceites

es conducida por medio de un vertedero a la piscina de oxidación.

El agua libre de grasas es conducida a la piscina de oxidación que tiene una

capacidad de 6.375bls, la primera sección de las piscinas está intercomunicada con

la segunda sección mediante siete (7) sifones con una capacidad de

almacenamiento de 24.750 Bbl, la piscina de estabilización está revestida en

concreto y dividida en dos secciones por medio de un lecho filtrante de cascarilla de

arroz, donde es efectuada la remoción de DBO5, DQO y Solidos Suspendidos

Totales.

Las piscinas cuentan con un sistema de aireación, para permitir que el agua se

ponga en contacto con el aire y lograr una reducción de DBO5, disminuir la

temperatura y producir la volatilización de fenoles, los cuales están en el fondo de

cada piscina. Su función principal consiste en proporcionar oxígeno y mezcla en los

procesos de tratamiento biológico aerobio. Las piscinas cuentan con cuatro

difusores de aire que operan cada cuatro (4) horas con una duración de dos (2)

horas.

PISCINAS DE OXIDACIÓN: El sistema cuenta con dos entradas, una que proviene

de la caja de válvulas y la otra del Separador API, en la primera sección se

encuentra el Skimmer con tubería perforada. El agua libre de grasas es conducida

a la piscina de oxidación la que esta comunicada con la piscina de estabilización

mediante siete sifones La piscina de estabilización está dividida en dos secciones

TUBO DE ENTRADA DE

ZONA DE

DESCARGADERO

SKIMMER

Fuente. Corporinoquia – Expediente 97-0053B.2015

por medio de un lecho filtrante de cascarilla de arroz en donde se efectúa la

remoción de DBO, DQO y sólidos suspendidos totales. Las piscinas cuentan con un

sistema de aireación. Su función principal consiste en proporcionar oxígeno y

mezcla en los procesos de tratamiento biológico aerobio. Las piscinas cuentan con

cuatro difusores de aire, los cuales operan cada cuatro horas, con una duración de

operación de dos horas.

Foto 4 y 5.Piscinas de Oxidación

Una vez el agua ha pasado por la piscina de estabilización, es conducida hacia el

caño El Turrón, lugar que en la actualidad se encuentra autorizado por la Autoridad

Ambiental, para efectuar el correspondiente vertimiento mediante la Resolución No.

20015-07-0780 del 4 de septiembre de 2007, de las aguas residuales industriales

generadas en la operación de la Estación Araguaney.

4.1 CARACTERIZACIÓN DEL VERTIMIENTO EXISTENTE CON EL FIN DE EVALUAR EL SISTEMA DE TRATAMIENTO

A continuación se describirá brevemente la caracterización fisicoquímica realizada

a las aguas residuales de la Planta Araguaney, esta caracterización fue realizada

en el mes de noviembre de 2014 por el laboratorio AQUALIM, laboratorio ambiental

acreditado con la norma ISO/IEC17025:2005 en la matriz de agua de acuerdo a la

Resolución 0590 del 19 de marzo de 2010 otorgado por el IDEAM.

El tipo de muestreo realizado para el sistema de tratamiento de aguas residuales

industriales de la Estación Araguaney, fue puntual realizado el día 11 de noviembre

de 2011. A continuación se describe la metodología utilizada:

Fuente. Corporinoquia – Expediente 97-0053B.2015

SIFONES QUE COMUNICAN LAS

PISCINAS

Medición de oxígeno disuelto mediante el Método Electrodo de membrana

Medición in situ de temperatura del agua y temperatura ambiente, pH, mediante electrométrico.

Toma de muestras puntuales para análisis de conductividad, turbiedad, DBO5. DQO, fenoles, grasas y aceites, hidrocarburos no polares, solidos (suspendidos, disueltos y totales), metales, análisis bacteriológicos (coliformes, totales, fecales y mesofilos totales) y cloruros.

Preservación (acidulación) y refrigeración de las muestras que así lo requieren

Tabla 1. Resultados de caracterización fisicoquímica aguas residuales industriales

RESULTADOS DEL ESTUDIO FISICOQUÍMICO PUNTO 1 ENTRADA DEL SEPARADOR

PARÁMETRO UNIDADES RESULTADO TÉCNICA

DBO5 mg O2/L 291 Prueba DBO 5 días

DQO mg O2/L 514.48 Espectrofotométrico

GRASAS Y ACEITES mg/l 15830 Extracción líquido, líquido

gravimétrico

pH unidades 5.64 Electrométrico

OXIGENO DISUELTO mg O2/L 16.0 Gravimétrico

TEMPERATURA ºC 30.2 Directo

MATERIAL FLOTANTE - PRESENCIA Cualitativo

RESULTADOS DEL ESTUDIO FISICOQUÍMICO PUNTO 2 SALIDA PISCINA DE OXIDACIÓN

PARÁMETRO UNIDADES RESULTADO TÉCNICA

ALUMINIO mg Al/L 0.009 Espectrofotométrico

ARSÉNICO mg As/L 0.00039 Espectrometría de absorción atómica

electrotérmica

BARIO mg Ba/L 0.06 Espectrometría de absorción Atómica

CADMIO mg Cd/L <0.005 Espectrometría de absorción Atómica

CLORUROS mg Cl/L 56.7 Titulométrico

COBRE mg Cu/L <0.033 Espectrofotometrico

CROMO Mg Cr+6/L <0.005 Colorimetrico

DBO5 mg O2/L 7.7 Prueba DBO 5 días

DQO mg O2/L 19.0 Espectrofotometrico

FENOLES mg/l 0.108 Espectrofotometrico

GRASAS Y ACEITES mg/l 25.2 Extracción líquido, líquido

gravimétrico

pH unidades 5.64 Electrométrico

HIERRO TOTAL mg Fe/L 0.92 Espectrofotometrico

MERCURIO mg Hg/L <0.001 Absorción atómica-Vapor

Frio

OXIGENO DISUELTO mg O2/L 16.0 Gravimetrico

TEMPERATURA ºC 30.2 Directo

PLOMO mg Pb/L <0.049 Espectrometría de absorción Atómica

MATERIAL FLOTANTE AUSENCIA - Cualitativo

ZINC mg Zn/L 0.006 Espectrometría de aspersión atómica

Fuente. Laboratorio Aqualim.

4.2. NORMATIVIDAD AMBIENTAL VIGENTE

La norma vigente para el control de los vertimientos en Colombia es el Decreto 3930 que en su Artículo 76 dejó vigente en forma transitoria los Artículos 37 a 48, 72 a 79, 115, 156, 158, 160 y 161 del Decreto 1594 de 1984. Los aspectos centrales de la regulación del Decreto 1594 de 1984, que transitoriamente siguen vigentes hasta tanto el Ministerio reglamente el Decreto 3930 son los siguientes:

En todo permiso de vertimiento, el titular del mismo quedará obligado a conservar el régimen de calidad de los cuerpos de agua en los términos que la entidad administradora haya definido y, además, estará obligado a cumplir las normas mínimas indicadas en el art. 72 del Decreto citado.

Las concentraciones para el control de carga están especificadas en el Artículo 74, pero pueden ser más restrictivas, si, según el criterio de la entidad administradora del recurso, exceden los criterios de calidad definidos para el cuerpo receptor. Igualmente están determinadas las normas para el cálculo de las cargas

Tabla 2. Norma de vertimiento a cuerpos de agua

Parámetro Usuario existente * Usuario nuevo *

pH

Temperatura

Materiales flotantes

Grasas y Aceites

Sólidos Suspendidos

DBO Doméstica

DBO Industrial

5-9 unidades

Menor o igual a 40Cº

Ausente

Remoción mayor o igual a 80% en carga

Remoción mayor o igual a 50% en carga

Remoción mayor o igual a 30% en carga

Remoción mayor o igual a 20% en carga

5-9

Menor o igual a 40Cº

Ausente

Remoción mayor igual a 80% en carga

Remoción mayor o igual a 80% en carga

Remoción mayor o igual a 80% en carga

Remoción mayor o igual a 80% en carga

Nuevo: Actividad que se desarrolle posterior a junio 26 de 1984. Fuente: Decreto 1594/84, art 72. Minsalud1984.

Tabla 3.Concentraciones de control de carga de vertimiento en Colombia

Sustancia Concentración

mg/l

Arsénico

Bario

0,5

5,0

Sustancia Concentración

mg/l

Cadmio

Cobre

Cromo

Compuestos Fenólicos

Mercurio

Níquel

Plata

Plomo

Selenio

Cianuro

PCB

Mercurio Orgánico

Tricloroetileno

Cloroformo

Tetracloruro de Carbono

Dicloroetileno

Sulfuro de Carbono

Organoclorados

Organofosforados

Carbamatos

0,1

3,0

0,5

0,2

0,02

2,0

0,5

0,5

0,5

1,0

no detectable

no detectable

1,0

1,0

1,0

1,0

1,0

0,05

0,1

0,1

4.3 EVALUACIÓN Y CÁLCULO CONFORME A LOS RESULTADOS

De acuerdo a los monitoreos realizados en el último semestre, a continuación se

realiza la evaluación de la eficiencia del sistema se soporta en los siguientes datos:

PARÁMETRO UNIDADES ENTRADA

SEPARADOR SALIDA PISCINA DE

OXIDACIÓN

DBO5 mg O2/l 291 7,7

Calculo de la eficiencia del sistema de tratamiento para el Separador API existente

(Q=91,4 L/s)

4.3.1 DBO5

El cálculo de la carga contaminante se realiza a la entrada del Separador API y

salida de la Piscina de Oxidación, las cargas orgánicas corresponden a las cargas

de los residuos líquidos industriales generados en la Estación Araguaney. El cálculo

de la carga contaminante se realiza con la siguiente ecuación:

CS = Q * [ ]X * 0.0864

Entrada

Q= 91.4 L/s ≈ 789696 m3/d

CS= Q* DBO5 * 0,0864

CS= 91.4 l/s * 291 mg O2/l * 0,0864

CS= 2298,01536 Kg/d

Salida

Q= 91,4 L/s ≈ 7.896,96 m3/d

CS= Q* DBO5 * 0,0864

CS= 91.4 l/s * 7.7 mg O2/l * 0,0864

CS= 60,8065 Kg/d

Una vez calculada la carga contaminante a la entrada y a la salida del sistema para

la Fase 1 de la Estación Araguaney, se procede a calcular el % de Remoción.

%Remoción= [ ] Entrada - [ ] Salida * 100

[ ] Entrada

% Remoción= 291 – 7.7 * 100

291

% Remoción= 97.35 %

4.3.2 Grasas y aceites

Como se trata de evaluar la eficiencia de del sistema, se evalúa la eficiencia de las

piscinas en remoción de grasas y aceites, conforme a los resultados de laboratorio

del último semestre:

PARÁMETRO UNIDADES ENTRADA AL SEPARADOR

SALIDA DE LA PISCINA DE OXIDACIÓN

GRASAS Y ACEITES mg/l 15830 25.2

Entrada

Q= 91,4 l/s ≈ 7.896,96 m3/d

CS= Q* DBO5 * 0.0864

CS= 91.4 l/s * 15830 mg O2/l * 0.0864

CS= 92599,168 Kg/d

Salida

Q= 91.4 L/s ≈ 7896.96 m3/d

CS= Q* DBO5 * 0.0864

CS= 91.4l/s * 25.2 mg O2/l * 0.0864

CS= 199 Kg/d

%Remoción= [ ] Entrada - [ ] Salida * 100

[ ] Entrada

%Remoción = 15830 – 25.2 * 100

15830

% Remoción= 99.84%

4.4 ANÁLISIS FINAL DE LOS RESULTADOS

El porcentaje de remoción es de 97,35% para DBO5 y de 99.8% para Grasas y

aceites, comparando con el decreto 1594 de 1984 artículo 72 se observa que se

cumple ampliamente con la norma ya que esta regula un porcentaje de remoción

del 80% por lo que el efluente a verter está libre de grasas y aceites, sin causar

afectaciones a los cuerpos de agua cumpliendo así con la normatividad ambiental

vigente.

En cuanto a DBO5 a la salida de la piscina de oxidación se reporta un valor de 7.7

mg O2/L, se genera una carga contaminante a la salida de 60,80 Kg/d y un

porcentaje de remoción del 97.35%.

Los compuestos grasos a través del sistema de tratamiento de la Planta de

Tratamiento de la Estación Araguaney, disminuyen considerablemente hasta el

punto de alcanzar niveles mínimos de concentración a la salida de la piscina de

oxidación con una carga contaminante de 199 Kg/d, logrando un porcentaje de

remoción del 99.84%

Teniendo en cuenta los resultados de la caracterización realizada a la Estación

Araguaney se puede concluir que el sistema de tratamiento existente cumple con

las exigencias de la Normatividad Ambiental (Decreto 1594 de 1984 de acuerdo a

lo provisto en el Decreto 3930 de 2010).

Cabe resaltar que la Resolución 631 de 2015, en el Artículo 11 se establecen los

Parámetros fisicoquímicos a monitorear y sus valores límites permisibles en los

vertimientos de aguas residuales no domesticas asociadas con hidrocarburos, son

más restrictivos y se presentan a continuación:

Fuente. Resolución 631 de 2015 MADS

5. CONCLUSIONES

La implementación de sistemas de tratamiento de agua residual industrial,

proveniente de la industria petrolera, está encaminada a evitar la disposición

inadecuada y favorecer el reuso de esta agua.

Mediante la aplicación del sistema de tratamiento de lodos aceitosos y aguas

residuales, en la Estación Araguaney, se puede evidenciar el cumplimiento de este

conforme a la normatividad para su momento, Decreto 1594 de 1984, donde se

establecen porcentajes de remoción superior al 80% y según los cálculos realizados

para los parámetros de DBO5 y SST es 97,35% y 99.8%, respectivamente.

Por lo tanto el manejo y tratamiento de aguas residuales generadas por las

operaciones de la industria petrolera, no está generando un impacto negativo sobre

la fuente hídrica autorizada por la autoridad ambiental para el vertimiento del agua

tratada. Sin embargo este análisis se realizó conforme a un Decreto 1594, el cual

se encuentra vigente dentro del tiempo de transición establecido en la Resolución

631 de 2015.

6. BIBLIOGRAFIA

Módulo Manejo Integrado del Agua. Unidad 3: Contaminación de Agua y

Tratamiento. Manizales: Facultad de Ciencias Contables, Económicas y

Administrativas. Universidad de Manizales, CEDUM. [En línea] página web

versión HTML [citado 24 de mayo de 2015]. Disponible en Internet:

http://cedum.umanizales.edu.co/mds/modulo5/unidad3/pdf/Sistemas_tratam

iento.pdf

Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial - MAVDT. (2008).

Informe anual sobre el estado del Medio Ambiente y los Recursos Naturales

Renovables en Colombia.

Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial - MAVDT. (2010)

Política Nacional para la Gestión del Recurso Hídrico.

WEBGRAFIA

http://unesdoc.unesco.org/images/0014/001460/146009e.pdf

http://www.madrimasd.org/informacionidi/biblioteca/publicacion/doc/vt/vt2_tr

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