Resumen
La técnica de evaporación – concentración permite separar la parte acuosa de las sustancias contaminantes de efluentes industriales (disueltas o en suspensión) consiguiendo un destilado totalmente depurado y un concentrado que reduce significativamente los costes de gestión de residuos. El destilado obtenido puede ser incluso reutilizado. El proceso tiene amplio campo de aplicación en la industria farmacéutica, del metal, papelera e industria química entre otros sectores industriales.
1. Introducción
El agua natural dulce es un recurso limitado que nos obliga a llevar a cabo un mejor aprovechamiento del agua disponible y a limitar los vertidos contaminantes al medio natural. Esto conlleva la mejor depuración de las aguas residuales (industriales o no) y la mejor gestión de los residuos producidos.
Los vertidos industriales son vertidos procedentes de la fabricación (contacto del agua con gases, líquidos y sólidos), de efluentes particulares separables por tratamientos específicos (decapado galvanoplastia, condensados de papeleras y aguas madres de la industria agroalimentaria, vertidos tóxicos y concentrados, etc.), de efluentes servicios generales (purgas de calderas, regeneración de resinas de intercambio, fangos de tratamiento de aguas de aporte, purgas de torres de refrigeración) y de efluentes ocasionales, fugas accidentales producto de mantenimiento o de almacenaje, lavados de suelos, etc.
La mayoría de estos vertidos poseen como característica propia una gran dificultad de tratamiento por métodos tradicionales de depuración (procesos físico – químicos y biológicos) propiciando el desarrollo y avance de diferentes tecnologías de tratamiento del agua dirigidas a la eliminación de estas impurezas presentes en el agua.
2. Descripción del proceso de evaporación al vacío
La evaporación es un proceso continuo de producción de agua de alta calidad que ha sido separada de la fase contaminante mediante la aplicación de calor.
Al trabajar al vacío se requiere una menor temperatura de ebullición por ello con menor energía se consigue la misma evaporación. De esta forma incluir condiciones de vacío en la caldera de los sistemas de tratamiento de residuos basados en evaporación permite aumentar el rendimiento termodinámico del proceso: se aplica menos calor y se ahorra energía.
En procesos de destilación, la reducción del punto de ebullición del líquido también permite, entre otras ventajas, destilar líquidos con alto punto de ebullición y evitar la descomposición de sustancias sensibles a la temperatura. Alguna de estas sustancias puede tener valor y es importante su recuperación sin degradación.
Los evaporadores industriales con bomba de vacío permiten recuperar estas sustancias valiosas con un importante ahorro energético.
3. Sistemas de evaporación al vacío
Existen diferentes formas de realizar la evaporación al vacío. Las más comunes y de forma genérica son:
- Evaporación al vacío por agua caliente: estos evaporadores poseen un aporte de agua caliente/fría en circulación forzada e intercambiador de calor de haz de tubos externo a la cámara de ebullición. El calor necesario para la ebullición del agua a tratar proviene del agua caliente que circula por el intercambiador de calor, mientras que la condensación de vapor se consigue gracias al agua fría que circula por el intercambiador de calor que se encuentra encima de la cámara de ebullición.
- Evaporación al vacío por compresión mecánica del vapor: trata de recuperar el calor latente de condensación del destilado como fuente de calentamiento del líquido a evaporar. La temperatura del vapor generado en la evaporación, se incrementa mediante compresión del propio vapor. De esta manera el vapor sobrecalentado puede se reciclado por medio de un intercambiador del propio evaporador consiguiéndose un doble objetivo: Ahorro de energía para la evaporación y Evitar el medio refrigerante para la condensación (torres de refrigeración, etc.).
Existen dos posibilidades, uno que emplea la circulación natural del vapor y otro que mediante un diseño más sofisticado recircula el fluido, creando una película descendente en la zona de evaporación que favorece la destrucción de la espuma y reduce el ensuciamiento.
La evaporación con compresión mecánica del vapor es el sistema de evaporación mediante corriente eléctrica de mayor eficacia energética.
- Evaporación al vacío por bomba de calor: disfruta del ciclo frigorífico del gas freón, mediante la acción de la compresión del gas que se condensa y cede calor al líquido a evaporar mediante intercambio térmico. Posteriormente se procede a la expansión del gas por medio de una válvula termostática y de la acción de un condensador que refrigera el líquido evaporado y extrae el destilado. El freón discurre en circuito cerrado y hermético. Al estar sometido el reactor de evaporación al vacío, permite evaporar a temperaturas sobre los 40 ºC, por lo que no se precisa ninguna otra fuente de calor no refrigeración convirtiéndose en un proceso muy atractivo desde el punto de vista económico y de gestión.
Este sistema de baja temperatura de evaporación permite una ran diversidad de aplicaciones, incluso para líquidos muy corrosivos mediante aleaciones especiales, sistemas de evaporación hasta residuo seco, líquidos fuertemente incrustantes o que cristalizan, etc.
4. Gama de los Equipos EVALED
Veolia Water Solutions & Technologies ha desarrollado una serie de equipos que recogen las distintas formas de funcionamiento mediante evapo-concentración al vacío.
La gama de equipos EVALED™ se compone de tres series:
- EVALED™ AC - Evaporadores al vacío mediante agua caliente/fría, con mínimo consumo eléctrico.
- EVALED™ RV - Evaporadores de compresión mecánica del vapor y circulación forzada, particularmente adecuados para el tratamiento de grandes volúmenes de aguas residuales y con bajo consumo eléctrico.
- EVALED™ PC - Evaporadores al vacío con bomba de calor. Solución muy adecuada al tratamiento de pequeños volúmenes.
Los equipos EVALED™ son sistemas compactos, fabricados con materiales con alta resistencia a la corrosión, que disponen de un PLC que controla el proceso de evaporación, por lo que requieren mínima supervisión y además son de fácil mantenimiento.
5. Aplicaciones
El rango de aplicación de estos equipos es prácticamente ilimitado. Algunas de las aplicaciones más comunes son:
- Emulsiones aceitosas, taladrinas, desmoldeantes.
- Purgas de compresores.
- Aguas de lavado de suelos y escorrentías de vertederos.
- Aguas de lavado de cisternas y reactores (Ind. Química, Farmacéutica, Cosmética, Perfumería)
- Baños de trabajo y aguas de lavado en procesos galvánicos y tratamientos de superficie.
- Líquidos penetrantes.
- Agua procedente de procesos de industrias textiles.
- Recuperación de productos químicos como N-metil-2-pirrolidona (NMP)
- Residuos de Artes Gráficas (aguas de limpieza, tintas, …)
- Residuos de Laboratorios fotográficos.
- Salmueras, jugos de frutas y verduras (Ind. Alimentación)
- Tratamientos de lixiviados y aguas de vertido.
- Productos fermentados.
- Efluentes de matadero.
- Desechos gelatinosos.
- Suero o proteínas de leche.
- Plasma.
6. Conclusiones
La evaporación y concentración al vacío es una de las tecnologías más novedosas y eficaces para la minimización y tratamiento de residuos industriales líquidos en base acuosa. Es una tecnología limpia, segura y con un coste de operación bajo.
En muchos casos se puede obtener un sistema de tratamiento con vertido cero. Esto es muy importante para las empresas con una elevada actividad de impacto ambiental, siendo un paso más hacia la certificación ambiental.
