Descarga Mínima de Líquidos – MLD
- ZLD vs MLD
Por un largo tiempo la Descarga Cero de Líquidos (ZLD por sus siglas en inglés) ha sido sugerida como una forma amigable con el medio ambiente para ayudar a la industria con los requerimientos de descarga cada vez más estrictos y con el reciclaje de sus corrientes de agua residual. Sin embargo, los procesos ZLD son:
- Complejos técnicamente
- Muy costosos
- No necesariamente amigables con el medio ambiente debido al material adicional y la energía que estos requieren
Así, con el fin de mejorar su huella medio ambiental con el agua, más y más usuarios finales están adoptando una Descarga Mínima de Líquidos (MLD por sus siglas en inglés) enfocándose en el problema de tratamiento de agua residual a través del uso confiable de tecnologías basadas en filtración que pueden alcanzar solo una fracción de los costos de la ZLD.
- ¿Por qué Descarga Mínima de Líquidos (MLD)?
Al optar por la MLD en sus procesos, puede ayudar a los usuarios a minimizar significativamente sus CAPEX y OPEX, ya que eliminar el 5 a 10% de líquido final para lograr la ZLD puede resultar horrendo y costoso. Con el fin de entender esto mejor, tomaremos el Cristalizador-MD-MVC de la página de Lenntech (link a ZLD (MD-MVC-Crystalizer)) pero esta vez empezaremos contando el total de agua recuperada desde un paso simple de SWRO (Ósmosis Inversa de Agua de Mar) con 45% de recuperación.
100 m3 agua de alimentación →Pretratamiento → Paso simple de RO (45% recuperación) → 100 (1-0.45) = 55 m3 de Salmuera → MD (75% recovery) → 55 x (1-0.75) = 13.75 m3 de Samuera → MVC (90% de recuperción) → 13.75 x (1-0.9) = 1,375 m3 de Salmuera → Cristalizador (50% de recuperación) → 1.375 (1-0.5) = 0.68 m3 de Salmuera → Centrifuge de Belt Press.
La energía requerida para este esquema es:
100 m3 x 3.5 KWh/m3 (RO) + 55 x 6.57 KWh/m3 (MD) + 13.75 m3 x 14.86 KWh/m3 (MVC) + 1.375 m3 x 50 KWh/m3 (Cristalizador) = 350 KWh (RO) + 361.35 KWh (MD) + 204.33 KWh + 68.75 KWh = 984.43 KWh/ 100m3 de agua de alimentación.
Entonces, hasta MD, el sistema ha recuperado [100 m3 x 0.45 = 45 m3 (RO)] + [55 m3 x 0.75 = 41.25 m3 (MD)] = 86.25 m3 de permeado a un costo de 350 KWh (RO) + 361.35 KWh (MD) = 711.55 KWh.
Desde el MVC en adelante, el sistema está recuperando [(100 – 86.25 =13.75) m3 x 0.9 = 12.375 m3 (MVC)] + [(13.75 - 12.375 = 1.375) m3 x 0.5 = 0.688 m3 (Cristalizador)] = 13.06 m3 de permeado a un costo de 201.33 KWh (MVC) + 68.75 KWh (Cristalizador) = 270.08 KWh.
Con lo que terminamos es 711.55 KWh for 86.25 m3 de permeado (RO – MD Simple) y 270.08 KWh para 13.06 m3de permeado (MVC – Cristalizador). Esto es decir que, (RO-MD Simple) está produciendo permeado a un costo de 711.55 KWh / 86.25 m3 = 8.25 KWh/m3 y el (Cristalizador-MVC) está produciendo permeado a 270.08 KWh / 13.06 m3 = 20.66 KWh/m3. Echemos un vistazo a este punto en la Tabla 1 y su representación gráfica en la figura 1.
Table 1, Recuperación y valores SEC del esquema del proceso de tratamiento de agua RO-MD-MVC-Cristalizador.
| Recuperación (%) | SEC (kWh/m3) | ||
| RO | 45 | 3.5 | |
| MD | 86.25 | 6.57 | |
| MVC | 98.625 | 14.86 | |
| Cristalizador | 99.313 | 50 |
Figura 1. Agua total recuperada del proceso de RO-MD-MVC-Cristalizador versus sus respectivas SEC. En la gráfica también están los valores de la demanda energética de cada etapa del proceso junto con la demanda energética/m3 de la etapa MLD y ZLD. El proceso alcanza una etapa MLD justo después del MD y una ZLD después del Cristalizador.
Como Podemos ver, la demanda de energía para promover la recuperación después del MD sube por un golpeteo de 20.66 KWh/m3 / 8.25 KWh/m3 = 2.50 or 250%! A este punto cada usuario debe decidir si el paso extra adelante, realmente vale la pena. Especialmente si esta parte del proceso de ZLD va a costar, generalmente, 60-70% del total CAPEX.
La ZLD puede ser útil cuando hay legislaciones estrictas presentes o en regiones del mundo sensibles al agua, cuando cada gota cuenta, pero es económicamente muy desafiante. Los últimos pasos necesarios para alcanzar una completa ZLD pueden casi duplicar los costos.
Un excelente ejemplo de MLD en la vida real se llevó a cabo en las plantas de ensamblaje de vehículos de la General Motors (GM) en San Luis Potosí (México). La planta está localizada en un área remota y árida sin recepción de corrientes o alcantarillado municipal para descarga de agua residual. A través del uso de una combinación de tecnologías, una alta tasa de procesos de ablandamiento químico y otras tecnologías, la planta recupera y reutiliza el 90% de sus aguas residuales terciarias, el 10% restante del líquido residual es descargado en estanques solares adyacentes para evaporación.
Otras opciones tecnológicas tales como HPRO, EDR, FO y MD, sus combinaciones e híbridos pueden también aumentar la recuperación (70-80%) y requieren mucha menos energía que la evaporación térmica, reduciendo el tamaño de este último y consecuentemente el cristalizador (si la ZLD es requerida).
- Costos e Impacto Ambiental Reducidos
El argumento más fuerte en la búsqueda de MLD es la reducción del CAPEX y OPEX cuando se compara con el diseño ZLD. El costo de la membrana y el proceso de filtración son proporcionalmente mínimos en comparación a las tecnologías térmicas ZLD.
Los nuevos avances tecnológicos pueden minimizar el tamaño de los evaporadores y cristalizadores y quizás aun eliminar su uso. Al mismo tiempo estas mismas tecnologías tienen más alta capacidad de recuperación. Especialmente, ya que algunas de estas pueden hacer uso del calor residual, es muy importante considerarlas como ahorro adicional de costos y beneficios un diseño de proceso MLD eficiente.
- Eventuales Necesidades del MLD
Con el fin de entender si un cierto caso es apropiado para la MLD, la primera pregunta es si el agua reutilizada es necesaria. Si es así, entonces el enfoque de la MLD podría ser, cuál es la necesidad. Si las legislaciones locales necesitan ser tenidas en consideración para cumplir con la descarga de efluentes, entonces la MLD puede ser una parte de la solución, la cual podría incluir ZLD / estanques de evaporación / inyección de agua subterránea.
El siguiente paso es identificar sus corrientes residuales en términos de flujo, sus contaminantes y sus respectivas concentraciones. No en todos los casos se requiere el mismo tratamiento. A través del chequeo de las corrientes residuales podemos calcular un método más económico y sostenible para cada caso. Por ejemplo, el concentrado y el agua de lluvia requieren muy poco tratamiento, mientras que es más probable que las corrientes residuales con altas concentraciones de componentes orgánicos, sales, metales y sólidos suspendidos requieran tratamientos más extensos.
De acuerdo con el agua necesaria, las legislaciones y los requerimientos ambientales, así como con el presupuesto CAPEX y OPEX, la MLD puede probar ser una buena opción para un amplio rango de procesos industriales y municipales que quieran mejorar su huella ecológica en el agua de manera costo-efectiva.