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INDUSTRIAINDUSTRIAQUQUÍÍMICA Y AFMICA Y AFÍÍN N
Prof. Dr. D. A. Aznar JimProf. Dr. D. A. Aznar JimééneznezDpto. C. Materiales e I.QuDpto. C. Materiales e I.Quíímicamica
UNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRIDUNIVERSIDAD CARLOS III DE MADRID
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•Producción de energía: vaporización•Transporte de calor•Transporte de materias primas•Transporte de desechos•Acción mecánica•Fabricación de productos•Transporte de iones•Aclarado o lavado de piezas•Extinción de productos incandescentes•Lavado de gases•Preparación de baños•Acondicionamiento de aire•Mantenimiento de la presión•.....
FUNCIÓN DEL AGUA
EL AGUA EN LA INDUSTRIA
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Ind. Química30%
Alimentación11%
Papel28%
Refino petróleo6%
Curtidos4%
Mat.Construc.4%
Transf. caucho3%
Textil4%
Otras1%
Dotaciones de agua por sectores industriales
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PROCESOEntrada
de agua
Efluente (95%)
Producto (5%)
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Procesos empleados en la industria
• Reactores químicos• Cambiadores de calor• Evaporación/Secado• Cristalización• Destilación• Absorción• Extracción• Adsorción• Otras operaciones
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Soluciones paliativas:
CONTAMINAR-DESCONTAMINAR
Destruir: incineración, biodegradación, ...
Concentrar: lodos, precipitados, disoluciones, …
Diluir: emisarios, balsas, …
ProcesoAgua ¿Propiedades? VertidoSi
Depuración
No
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Soluciones preventivas:
DESCONTAMINAR≡NO-CONTAMINAR
No producir efluentes o minimizar su producción.
Reutilizar el efluente, disminuyendo el consumo de
materias primas, energía e instalaciones.
Sustituir la materia prima, produciendo menos efluentes.
Segregar ciertos efluentes para su tratamiento por
separado debido a sus características especiales.
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Proceso1Agua ¿Reciclar?No
CONCEPCIÓN ALTERNATIVA (R3)
Si
¿Propiedades? Proceso2Si
Depuración
No
¿Propiedades?
Si
Depuración
No
Residuos
¿Reutilizar?
Depuración
Vertido
No
Si¿Reducir?
No
Modificar elproceso
Si
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META DE LA MINIMIZACIÓNVertido cero
• La mayor parte de la generación de residuos en un proceso se elimina mediante cambios en el proceso.
• La mayor parte posible de los residuos generados se reutilizan, reciclan o valorizan.
•El residuo final se elimina.
• Como no toda la generación de residuos puede prevenirse, debe lograrse que el volumen que se elimina sea lo suficientemente pequeño para que pueda realizarse de forma segura.
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ORGANIZACIÓN1. Orientación y preparación de la auditoria
INDUSTRIAProceso de fabricación
ENTRADAS AL PROCESO4. Determinación entradas5. Registro de aguas y entradas6. Medición niveles de reciclaje
DESCARGAS LÍQUIDAS
7. Normas ambientales8. Medición de flujos9. Caracterización de efluentes
BALACE DE MASAS10. Estructuración información y descargas11. Desarrollo de balance de masas
DIAGRAMAS DE FLUJO2. División del proceso en operaciones unitarias3. Elaboración de diagramas de flujo
IDENTIFICACIÓN MEDIDAS REDUCCIÓN
DE EFLUENTES12.Identificación opciones de reducción de efluentes13.Identificación efluentes problema14.Opciones de reducción a largo plazo
EVALUACIÓN OPCIONES REDUCCIÓN
DE EFLUENTES15. Evaluación de opciones16. Priorización de opciones
MONITOREO•Control y seguimiento del Plan•Cumplimiento estándares, decretos y normas
EVALUACIÓN DE ALTERNATIVAS
•Costes de capital, mantenimiento, operación y otros•Análisis de viabilidad
PLAN DE ACCIÓN17. Diseño y puesta en marcha de medidas de prevención y alternativas de tratamiento
IDENTIFICACIÓN ALTERNATIVAS DE
TRATAMIENTO•Pretratamiento en planta•Descarga a curso de agua•Descarga a alcantarillado•Tratamiento fuera de industria
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JERARQUÍA DE PREVENCIÓN DE LA CONTAMINACIÓN
Eliminación
Reducción en la fuente
Tratamiento
Reciclado
Reutilizar
Vertido cero
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Origen de los efluentes.
Volumen
Caudal a tratar (promedio, mínimo máximo)
Características del efluente
Posibilidad de reutilización del agua tratada así como de los demás
subproductos (lodos, biogás, etc.)
Superficie disponible para la ubicación de la depuradora, y
diferencia de cota entre el colector de entrada y el desagüe.
Situación de la depuradora con respecto a zonas urbanas, acuíferos,
etc.
Problemas sanitarios que pueda crear.
Coste estimado de la depuradora y de su mantenimiento.
Necesidades energéticas.
Disponibilidad de agua, precio y posibilidad de reutilización.
Limites de vertido del efluente.
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INDUSTRIA LACTEA
1200 l/lav11 lav/día, 50 ºC ACLARADO
AGUA 80 ºC400 l/lav Recuperación
Materias grasas
350 l/lav
P = 460 kWh/día
DBO5 = 2000 mg/lQ1 = 12,65 m3/día
PROCESO ORIGINAL1ª ETAPA
800 l/lav
<1,8 mS
Si
PROCESO MODIFICADO1ª ETAPA
50 l/lav11 lav/día, 40 ºC ACLARADO
AGUA 80 ºC
P = 24,4 kWh/día
DBO5 = 200 mg/lQ1 ≈ 0,55 m3/día
No
RecuperaciónMaterias grasasP = 24,4 kWh/día
REDUCIR EN LA FUENTE
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Estearato Na150 kg/día
Agua10 m3/día
Mezcla de arcillas4t/día
Mezcladora/amasadora
Espesador
20% SS
Efluente (7,3 m3/´día)estearato Na 12,3 g/LSS 10 g/L (Øpartícula = 0,1-1 μm)
RECICLARRECICLAR
Cocción(1.100 ºC)
60% SS
Procesadodel verde
agua vapor(2,6 m3/día)
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Agua10 m3/día
Estearato Na150 kg/día
Mezcla de arcillas4t/día
Mezcladora/amasadora
Espesador
20% SS
Efluente (7,3 m3/´día)estearato Na 12,3 g/LSS 10 g/L (Øpartícula = 0,1-1 μm)
agua vapor(2,6 m3/día)
Cocción(1.100 ºC)
60% SS
Procesadodel verde
Lavadode gases
Agua2,7 m3/día
Agua0,1 m3/día
Intercambiadorde calor
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REUTILIZARREUTILIZAR
⎯⎯ ⎯ ⎯
⎯
⎯ ⎯ ⎯ ⎯⎯⎯⎯
Lavado 1º Lavado 2º Lavado 3ero
UltrafiltraciónPermeado
Retenido
Tanque deelectrorrecubrimiento
++
+
+
++
++
+
+ + ++ ++
+ ++
+ ++
+ ++
⎯⎯ ⎯ ⎯
⎯
⎯ ⎯ ⎯ ⎯⎯⎯⎯
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10 m3/h> 5% Disolventes
recuperación
Flotación
DQO8000 / DBO5 2000
Efluente biodegradable 400 m3/h DQO 1200 / DBO5 700
40 m3/h DQO 1800/ DBO5 200 DQO 450 / DBO5 200Precipitación/
Floculación
20 m3/h DQO30000 / DBO5 1000
30 m3/h DQO 6000 / DBO5 3500Oxidación
Húmeda
475 m3/h DQO 1450 / DBO5 840
475 m3/h DQO 3700 / DBO5 690
COMPLEJO COMPLEJO QUQUÍÍMICOMICO
4 m3/h DQO 3000 / DBO5 1200
5 m3/h DQO > 100000 > 10% sales
Incineración 0,8 m3/h 60-70 % sales
Evaporación
SEGREGARSEGREGAR
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HF/HNO3HF/HNO3HF/HNO3
[HNO3] = 6-10% [HF ] = 2-3,5%
DECAPADO DE ACEROS
Limpiezamecánica
acero500 ton/día
60 - 320 m3 /día[Me ] ≈ 50/60 g/l
CaOH2O Ca(NO3)2 (aq)
ALCANTARILLADO
CaF2, Fe(OH)3, Ni(OH)2, Cr(OH)3, As(OH)3
VERTEDERO CONTROLADO
H2OH2OH2O
H2o
TRATARTRATAR
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HF/HNO3HF/HNO3HF/HNO3
[HNO3] = 6-10% [HF ] = 2-3,5%
Limpiezamecánica
acero500 ton/día
60 - 320 m3 /día[Me ] ≈ 50/60 g/l
H2OH2OH2O
H2o
pH = 9-11Filtración Microfiltración
SALIDA DELCONCENTRADOSALIDA DEL
DILUIDO
K
A
MB
KF/KNO3
HF/HNO3
K+
…………
F-/NO3-
ÁNODO
CÁTODO
KOH
OH-H+ H2O
KF/KNO3
1,8N KOH/ 0,5N KF
Hornodefundición
Fe(OH)3, Ni(OH)3,Cr(OH)3
NO3-
ÁNODO CÁTODO
F- NO3- F-
K+ K+ K+
K+
F- NO3- F-
K+ K+
A A A AK K K K
K+
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FARMACOQUÍMICA: PROCESOS
RECEPCIÓN DE
MATERIAS PRIMAS
PalletsPlásticos
PapelBidones
CARGA DEL
REACTOR
Matérias prímasEnergía
Agua
BidonesBotellas
PROCESO DE
REACCIÓN
Energía
Vapor-aguaVacío-energía
Frío-salmuera/hieloAgua refrigeración
Nitrógeno
Agua de procesoEmisión de gases
Aceite compresorAceite bomba
Colas destilación
Agua refrigeraciónVapor-aguaSalmuera
DECANTACIÓN/
EXTRACCIÓN
EnergíaAgua
Disolvente
Agua de procesoEmisión de gases
Disolventes recuperadosAceite compresor
Aceite bomba
SEPARACIÓN
DE FASES
Energía
Vapor-aguaVacío-energía
Frío-salmuera/hieloAgua refrigeración
Nitrógeno
Aceite bombaAguas ácidasFase acuosa
Aceite compresor
Agua refrigeraciónVapor-aguaSalmuera
Agua de procesoEmisión de gases
CENTRIFUGADO/
FILTRADO
Coadyuvantes filtraciónPapel filtro
Energía Nitrógeno
Agua de procesoEmisión de gasesAguas residuales
Aceite compresorAceite bomba
Energía
Vapor-aguaVacío-energía
Nitrógeno
SECADO
Agua de procesoEmisión de gases
Aceite compresorAceite bomba
Vapor-agua
PRODUCTO
TERMINADO
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LAVADO
DE GASES
SISTEMA
CRIOGÉNICO
Emisión de gases
EDARI
Aguade proceso
Agua deneutralización
Agua tratada Lodos
TORRES DE
DESTILACIÓN
Fase acuosa Aguas residuales
Aguas de procesoAgua refrigeraciónVapor-agua
Colas de destilaciónCabeza de destilación
RTP’s
Gestor autorizado
CoagulanteFloculanteFosfatos
Urea
Emisión de gases Nitrógeno líquido
Disolventes Nitrógeno
Aguas delavado de gases
Aguas ácidasAguas básicas
Vapor-aguaVacío-energía
Agua refrigeración
Colas de destilaciónCabezas de destilación
Aceite compresorAceite bomba
DisolventeLodos
Disolventes
DEPOSITO DE
NEUTRALIZACIÓN
Aguas ácidas Aguas básicas
Aguas de neutralización
Disolventes recuperados
FARMACOQUÍMICA: TRATAMIENTOS
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Prevención de la contaminaciónDefinición
• El empleo de materiales, procesos o prácticas que reduzcan o eliminen la generación de contaminantes o residuos en la fuente.
• Prácticas que reduzcan el empleo de materiales peligrosos, energía, agua y otros recursos.
• Prácticas que protejan los recursos naturales mediante su conservación o un uso más eficiente.
(Environmental Protection Agency)
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COSTE DE INVERSIÓN
AC
CIÓ
N M
ED
IOA
MB
IEN
TA
L
25
Procesos de fabricación• La producción es sólo una etapa del proceso de fabricación.
Otras etapas son:– Diseño– Desarrollo del producto– Control de calidad– Gestión
• Las etapas implicadas en el diseño de un nuevo producto pueden dividirse en:– Planificación del producto. Identificación de áreas de
interés– Desarrollo del producto. – Diseño del producto.
• Existen muchas áreas en que el diseño del producto puede influir en la generación de residuos
26
Min Min
Max Max
Pre
ven
ció
n d
e la c
on
tam
inaci
ón
po
ten
cial
Info
rmació
n so
bre
el p
roce
so
I+D básica Definición Diseño conceptual
Diseño preliminar
Diseño de detalle
Construcción y puesta en
marcha
Prevención de la contaminación en el diseño
Información sobre el proceso
Prevención de la contaminación potencial a corto plazo
Prevención de la contaminación potencial a largo plazo
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Modificaciones en los procesos
• La mejora de la eficacia de los procesos productivos minimiza la generación de residuos.
• Esta modificaciones pueden incluir– Tecnologías más avanzadas– Cambio a reactivos menos contaminantes– Cambio en los procesos de limpieza– Empleo de catalizadores– Segregación de residuos– Mejorar la operación y el mantenimiento
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Enfoque integrado
CONSIDERAR todas y cada una de las fases del proceso productivo.
DETERMINAR una adecuada relación entre la cuantía de las emisiones contaminantes producidas y las características del medio ambiente receptor.
TENER EN CUENTA la posible transferencia de la contaminación desde un medio receptor de la polución a otro.
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MTDMTD AAIAAI VLEVLE
IPPCIPPC
30
Aplicación practica de un mecanismo de permiso
único e integrado
¿Que es?
¿Que contiene?
Informe urbanísticoProyecto básicoDocumentación licencia de
actividadDatos confidencialesDocumentación de vertidos
a cuenca o costasMemoria resumenEstudio impacto ambiental y
accidentes graves
Instalación: ubicación, tipo y alcance de sus actividades.
Sustancias y energía empleadas o generadas.
Fuentes de emisión. Medios receptores y efectos previsibles.
Tecnologías previstas para evitar o, en su defecto, reducir emisiones.
Prevención y valorización de residuos.
Resumen comprensible para el profano con todas las indicaciones especificadas en los puntos anteriores.
¿Que se aporta?
Proyecto Básico
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¿Que son?
¿En que se apoyan?
BREF (Documentos de referencia sobre MTD’s)
Introducción sobre la industria y/o actividades de referencia
Explicación del procesoPrescripciones consideradas para determinar
las MTD’s para la industria o actividad de referencia.
Técnicas existentes que se pueden considerar como MTD y valores de emisión asociados a las mismas (BATAEV).
Técnicas que se encuentran actualmente en proceso de desarrollo y que podrían llegar a MTD
Autocrítica del documentoPlazo recomendable para la revisión del
documento
¿Cóm
o se determinan?
Mejores: más eficaces medioambientalmenteTécnicas: Tecnología, diseño y uso
Disponibles: viables técnica y económicamente
Generación de pocos residuos.Uso de sustancias menos peligrosas.Desarrollo de técnicas de recuperación y
reciclado.Procesos, instalaciones o métodos probados
positivamente a escala industrial.Incorporar avances técnicos y científicos.Carácter, efectos y volumen de las emisiones.Fecha de entrada en funcionamiento de las
instalaciones.Plazo que requiere la instalación de una MTD.Reducción del consumo de materias primas.Aumento de la eficacia del consumo energético.Prevenir o reducir el impacto de las emisiones.Reducción de riesgo de accidentes.Información publicada por la UE u organismos
internacionales.
NO SE IMPONDR
NO SE IMPONDRÁÁ LA UTILIZACI
LA UTILIZACIÓÓN DE UNA T
N DE UNA TÉÉCNICA ESPEC
CNICA ESPECÍÍFICAFICA
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¿QUÉ ES UN BREF?
•Documentos de referencia para cada uno de los sectores representativos del contexto técnico europeo
•Redactados en función de la información disponible. Vigencia temporal limitada.
•Información de referencia para un debate específico a nivel local
¿QUÉ NO ES UN BREF?
•Interpretación de la Directiva
•Definición de las obligaciones legales
•Consideraciones locales de implantación
•Indicación de los VLE
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¿Que son?
¿En que se apoyan?
Información sobre MTD’s y guias del MIMAM
Características técnicas de la instalaciónImplantación geográficaCondiciones localesNaturaleza de las emisiones y potencial
transferenciaPlanes nacionales: Kyoto, política
REACH, …Incidencia en la saludValores límite de la legislación vigente.
¿Cóm
o se determinan?
Valores Limite exigibles basados en consideraciones tecnológicas productivas de
cada sector
Para cada actividad productiva afectada.Basados en las MTD’s para dicha actividad. Variables en el tiempo, reduciéndose a
medida que mejoren las técnicas. Además de las MTD´s se considerarán:
Las características técnicas de la instalación. La implantación geográfica. Las condiciones locales del medio
ambiente
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36
ACTIVIDADES INDUSTRIALES AFECTADAS
1. Instalaciones de combustión
2. Producción y transformación de metales
3. Industrias minerales
4. Industria química
5. Gestión de residuos
6. Pasta y papel
7. Fibras textiles
8. Curtidos
9. Industria agroalimentaria
10.Consumo de disolventes orgánicos
11.Industria del carbono
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