Introducción

La provincia de Mendoza, donde seencuentra emplazado el ComplejoIndustrial Refinería Luján de Cuyo, estásituada al oeste de la República Argenti-na, cuenta con una superficie de150.839 km2, equivalente al 5,4% delterritorio nacional, y su población es de1,6 millones de habitantes, de los cualesel 80% se concentra en el Oasis Norte.

La actividad económica que másagua consume es la agricultura de fru-tas y hortalizas de clima templado, lascuales son consumidas en el mercadonacional e internacional. La vid ha

sido el principal cultivo por décadas,ocupa la mitad de la superficie aptapara cultivo y aporta el 60% del valorde la producción agrícola. Otros pro-ductos agrícolas relevantes son el ajo,la cebolla, las aceitunas, los duraznos,las ciruelas, manzanas y peras.

Las actividades económicas signi-ficativas son la agroindustria, la gene-ración eléctrica, la extracción y refi-nación de petróleo, la metalmecánicay los servicios ligados a ellas.

En términos generales, las princi-pales exportaciones de la provinciason los derivados del petróleo, ajos,vinos, mostos y frutas.

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Nueva planta de lodos activadospara el tratamiento de los efluentes líquidosdel Complejo Industrial Refinería Luján de CuyoIng. Omar Jorge Ortiz

Ing. Eduardo Enrique de Casas

Complejo Industrial Refinería Luján de Cuyo

Repsol YPF

Trabajos técnicos

Mendoza es una zona semiárida endonde menos del 3% de su superficieestá cultivada, y registra precipitacio-nes promedio inferiores a 200 mmanuales.

Las actividades humanas se hanconcentrado en tres oasis:

• Oasis Norte: Ríos Mendoza yTunuyán Inferior.

• Oasis Valle de Uco: Ríos TunuyánSuperior, Las Tunas, además dearroyos y vertientes.

• Oasis Sur: Ríos Diamante y Atuel. Los ríos nacen en la cordillera de

los Andes y están formados por aguasde origen nival, y sus mayores cauda-les se registran en la época estivaldebido al deshielo.

En los oasis Norte y Valle de Uco seextrae en forma significativa agua sub-terránea, que es utilizada como comple-mento del recurso hídrico superficial.

El 90% del agua disponible en laprovincia se destina al uso agrícola yparticularmente, en el oasis del RíoMendoza, por ser el más poblado, el17% se destina para abastecimientopoblacional.

A continuación se presentan datoscomparativos de la disponibilidad delagua.

ResumenDebido a que el agua es un recurso

natural escaso y valioso en la provin-cia de Mendoza, el Complejo Indus-trial Refinería Luján de Cuyo se impo-ne optimizar los procesos y serviciosen los que la emplea.

Un uso racional del agua implica eltratamiento y reuso de los efluentesindustriales y condensado de vapor, ladisminución de los consumos y laconcientización a personal propio ycontratado sobre la importancia deestas acciones.

La Refinería Luján de Cuyo estásituada en la margen sur del Río Men-doza, del cual se obtiene el agua nece-saria para las diferentes etapas del pro-ceso de refinación del petróleo.

El agua que se toma del Río Men-doza no es de libre disponibilidad y elComplejo Industrial tiene asignadoun cupo otorgado por la ley segúnconcesiones.

Una vez que el agua del río ingresaen la Refinería se trata para darle lossiguientes usos:• Agua potable para 1200 operarios

propios y contratados.• Agua para regar 30 hectáreas del

Complejo Industrial.• Agua desmineralizada para genera-

ción de vapor.• Agua de reserva para afrontar emer-

gencias de incendio y mitigación.• Agua para los sistemas de enfria-

miento de equipos.• Agua para limpieza de equipos y

unidades.En los últimos años se han realiza-

do acciones que permitieron reduciren un 65% el consumo promedio deagua que se tomaba del Río Mendoza(de 4800 a 2200 m3/h), dejándola dis-ponible para consumos vitales de unazona semidesértica, tales como lapotabilización y el riego.

DesarrolloLa Refinería Luján de Cuyo certifi-

có las normas ISO 9001 y 14001 y conello asumió un compromiso adicionalcon el medio ambiente y el uso racio-nal de los recursos. Por lo tanto, seimpone en forma permanente optimi-zar los procesos y servicios en los queemplea el agua, disminuyendo susconsumos y haciendo un reuso parcialde los efluentes industriales y del con-densado de vapor.

Con el propósito de alcanzar unmanejo sustentable del recurso senecesita, además de una firme deci-sión empresaria, de la participación detodos los empleados propios y contra-tados para que se considere el valordel agua, mediante un uso eficientede ésta y el cuidado de no retornarlacontaminada, para preservar la cali-dad de las reservas naturales.

Para asegurar un manejo eficientedel agua, la Refinería elaboró un pro-grama que comprende las accionesnecesarias para desarrollar una políti-ca de conservación de los recursos, deacuerdo con el siguiente principiobásico: la protección de la calidad y can-tidad de los recursos hídricos disponibles,considerando la gestión del agua comoun ciclo integral: captación, tratamiento,distribución y consumo, saneamiento ydepuración, y reutilización o vertidofinal.

Sistema de tratamiento de aguaLa Refinería Luján de Cuyo toma el

agua del Río Mendoza desde el DiqueLas Compuertas, y ésta ingresa hastasu planta de tratamiento por un canalde captación hormigonado en la tota-lidad de su trayecto.

Por resolución del DepartamentoGeneral de Irrigación de la Provinciade Mendoza (DGI), la Refinería tieneasignado un cupo máximo de capta-ción del río de 5080 m3/hora, dividi-dos en 1368 m3/hora para uso con-suntivo del agua y los restantes 3712m3/hora para uso no consuntivo.

Al agua que ingresa se le debe eli-minar todo tipo de material sobrena-dante y arrastrado para adecuarla a lasnecesidades de las plantas de trata-miento de agua, de agua de reposición

Petrotecnia • diciembre, 2006 I 73

Tabla comparativa de disponibilidad de agua por habitante en m3/habitante/año

Disponibilidad promedio mundial 7.400Situación crítica < 1.700

Mendoza Promedio general 3.317

Río Mendoza 1.621

Cuenca Sur 10.740

Argentina Ocupa el puesto 43

a nivel mundial 21.000

Groenlandia Ocupa el puesto 1

a nivel mundial 1.767.857

Chile 5° Reg. y Metropolitana < 1000

2° y 3° Regiones < 500

Israel Franja de Gaza 52

en los sistemas de enfriamiento, aguapotable, agua para riego, agua dereserva para sistemas de incendio ymitigación.

El tratamiento primario consiste enetapas de floculación, sedimentación yfiltración, y posteriores tratamientos laacondicionan según el destino: potable,desmineralizada, enfriamiento, etc.

Composición de los efluentes líquidos de la Refinería

La Refinería tiene dos corrientes deefluentes líquidos, que difieren en supunto de vuelco al Río Mendoza yque tienen distintos orígenes, compo-sición y tratamiento (ver esquema).AA-- VVuueellccoo aagguuaass aarrrriibbaa ddeell DDiiqquuee

CCiippoolleettttii: este efluente está com-puesto por el excedente de aguatomada del río, el rechazo de lasplantas desmineralizadoras y laspurgas y lavados de los equipos dela planta de clarificación y filtrado.Esta corriente no tiene ningún trata-miento, ya que está exenta de todotipo de componentes derivados delcrudo o impurezas.

BB-- VVuueellccoo aagguuaass aabbaajjoo ddeell DDiiqquueeCCiippoolleettttii: formado por efluenteslíquidos provenientes de la unida-des de procesos y de las purgas de

tanques de almacenamiento de cru-dos y productos terminados delComplejo Industrial. La composi-ción de estos efluentes, que contie-nen componentes derivados delproceso de refinación y purgas detanques, recibe un tratamientoespecial a fin de adecuarla a lareglamentación y antes de su vuel-co al río. Las corrientes que inte-gran los efluentes industriales son:• Desagües pluviales.• Agua de lavado de plantas.• Purga de tanques de crudo, pro-

ductos intermedios y productosterminados.

• Purgas de las operaciones: desala-dores, pérdidas de bombas y saca-muestras.

• Aguas de proceso: lavado de gases,

condensado de despojamientocon vapor de HC livianos.

• Purgas de reactores biológicos, deagua de enfriamiento, de calderas.

Los principales componentes de losaportes son:

• Hidrocarburos• Finos de carbón de coque/sólidos• Sulfuros• Fenoles• Nitrógeno amoniacal• DBO• DQOEl DGI realiza controles de los

efluentes líquidos aportados a cauces deagua y es el responsable de hacer cum-plir la legislación vigente: Resolución778/96 y Convenios de aplicación.

A continuación se resumen losvalores máximos de los parámetros

Petrotecnia • diciembre, 200674 I

Características del agua proveniente del RíoMendoza, incluyendo variación estacional

Característica Promedio

Calcio 380 mg/l

Magnesio 20 mg/l

Sodio 61 mg/l

Hierro total 0,3 mg/l

Bicarbonatos 139 mg/l

Sulfatos 284 mg/l

Cloruros 92 mg/l

Sílice 11,1 mg/l

pH 7,8

Conductividad 950Us/cm

Turbiedad 10 NTU

Dureza total 407 ppm

Alcalinidad total 139 mg/l

Temperatura 5-15° C

EspecificaciónpH Fenoles Conduct. DBO DQO N2 Amon. HC Sulfuro

mg/l micS/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

Requerimientos 5.5 - < 0.1 < 2000 < 120 < 250 < 8 < 5 < 1Dpto. General de 9.0Irrigación – Convenio

Vuelco al Río Mendoza 7.8 < 0.05 1200 43 67 4.9 1.37 <0.1promedio año 2005

Circuito del agua

Petrotecnia • diciembre, 200676 I

más importantes del efluente volcadoaguas abajo del Dique Cipoletti.

Tratamiento actual

La corriente de efluentes líquidosque se devuelve al río aguas abajo delDique Cipoletti, ya en especificación,recibe los siguientes tratamientos:A) Despojamiento con vapor de las

aguas de proceso en plantas detratamiento de aguas agrias.

B) Tratamiento primario de separaciónfísica de impurezas ehidrocarburos.

C) Tratamiento secundario biológicode degradación de compuestosbiodegradables.

A) Despojamiento con vaporde aguas de proceso: eliminaciónde la mayor parte de compuestos deazufre y nitrógeno, presentes en elpetróleo crudo y eliminados a travésde aguas de proceso producidas porlavado de gases y vapor utilizado en elfraccionamiento. El sulfuro y amonía-co componentes del agua agria, yaseparados, son posteriormente proce-sados en otra unidad mediante con-versión a azufre, nitrógeno y agua(Planta Claus).

B) Tratamiento primario: losdistintos aportes de la corriente finalde efluentes tienen hidrocarburos,propios de la preparación de tanquesde crudo, de los procesos de elabora-ción y de los sólidos en suspensiónprovenientes de los arrastres de finos

de carbón de las plantas de coque.Estos hidrocarburos y sólidos en

suspensión se separan por diferenciasde densidad mediante dos etapas depiletas separadoras que trabajan enserie; la primera de ellas, compuestapor seis piletas, es antigüa y de bajaeficiencia y será reemplazada por tec-nología de última generación, y elsegundo grupo está ubicado en unaPlanta de Tratamiento de EfluentesIndustriales (PTEI), compuesta por dospiletas API (American Petroleum Insti-tute) y dos piletas DAF (DistributionAir Flotation), que completan el trata-miento físico de los efluentes (veresquema).

La PTEI es un conjunto de instala-ciones diseñadas para separar hidro-carburos y sólidos del efluente líqui-do. Las denominadas piletas API cuen-tan en el ingreso con una reja de des-baste para eliminar sólidos. Cada pile-ta tiene sistemas de arrastradores yskimmers o colectores superficialespara la recuperación de hidrocarburossobrenadantes. Mientras que los sóli-dos precipitados son conducidos porarrastradores de fondo a tolvas derecuperación de barros.

Los hidrocarburos líquidos recu-Planta de tratamiento de efluentes industriales

Piletas API

Petrotecnia • diciembre, 2006 I 77

perados son bombeados a tanques deproducto intermedio para su posteriorreproceso.

Los sólidos separados, mezcladoscon agua e hidrocarburos, se disponenen otras piletas para recuperar elhidrocarburo líquido mediante centri-fugación. El sólido seco producido sedispone en hornos de cementeras y esutilizado como combustible alternati-vo en sus procesos.

Las dos piletas DAF sirven pararecuperar los restos de hidrocarburoque escapan del anterior tratamiento.Estas piletas aprovechan la diferenciade densidades entre el hidrocarburo yel agua, junto con la acción de arras-tre hacia la superficie del aire liberadopor una corriente de recirculación. Elnombre de flotación se debe al princi-pio de funcionamiento, que consisteen recircular una parte del efluente dela salida a través de un tanque presuri-zador en el que se disuelve aire en elagua. Esta disolución ingresa a travésde un tabique perforado en la cabezade la pileta y, al ser liberado en formade burbujas muy finas, se dirige a lasuperficie arrastrando el hidrocarburoque se recupera por medio de arrastra-dores y colectores de superficie.

El caudal de diseño de esta plantaes de 1500 m3/h, mientras que el cau-dal actual es del orden de 550 m3/h,producto de la optimización realizadaen la generación de efluentes en losúltimos años.

C) Tratamiento secundario obiológico: para eliminar los restos demateria orgánica del efluente(hidrocarburo y compuestos fenólicos)se realiza un tratamiento biológico enlagunas de oxidación, donde seproduce su degradación y se obtienecomo producto final CO2 y agua.

El sistema de tratamiento biológicoconsta de dos reactores biológicos yseis lagunas de oxidación. Los reactoresson piletas de gran volumen (4000 m3)con dosificación de oxígeno y agita-ción para lograr la oxigenación y elmezclado de la carga con la masa bac-teriana que produce la biodegradación.

Estos reactores reciben como cargaun efluente proveniente de las plantas

de tratamiento de aguas agrias, com-puesto por agua despojada de sulfu-ros, con bajo contenido en nitrógenoamoniacal pero rica en compuestosfenólicos. Este contenido de fenoles,del orden de 200 a 400 ppm, se apro-vecha como alimento para lograr unimportante crecimiento de bacteriasque luego son el licor de siembra enlas lagunas, para la biodegradación delos compuestos fenólicos presentes en

el efluente de la PTEI.Las bacterias utilizadas para la bio-

degradación de fenoles han sido des-arrolladas específicamente para laRefinería por el Lic. Vicente A. Denita,Bioquímico de la ciudad de Mendoza.

Las lagunas de oxidación reciben lasalida de la PTEI y, además, la corrien-te proveniente de los reactores bioló-gicos. La primera corriente tiene bajoscontenidos de hidrocarburo, fenoles,

Petrotecnia • diciembre, 200678 I

sulfuros y nitrógeno amoniacal, y lasegunda, bajo contenido de compues-tos fenólicos y abundante masa bacte-riana apta para degradar la materiaorgánica. Las lagunas de oxidaciónson seis, tienen una gran extensión yprofundidad, y la mayoría estánimpermeabilizadas. De ellas, tres sonaeróbicas y el resto anaeróbicas. En lastres primeras se produce la degrada-ción deseada, cumpliendo los límitesde hidrocarburos, fenoles, sulfuros,

DQO y DBO, y las restantes confor-man un sistema de aseguramiento dela calidad. La aireación necesaria serealiza mediante aireadores y dosifica-ción de oxígeno líquido.

La biodegradación del nitrógenoamoniacal no es eficiente como el resto de los componentes biodegrada-bles, motivo por el cual se controlaespecialmente en las plantas cualquierposible contingencia en aguas quecontengan este producto.

Con el objeto de mantener elefluente dentro de la especificaciónrequerida, se implementa un rigurosocontrol mediante muestreos periódi-cos durante todo el día a través de: a) un laboratorio que testea los pará-

metros exigidos y b) un control operativo del personal

de planta que realiza controles conkits de determinaciones rápidas porcolorimetría, con el propósito deanticipar y prevenir contingencias.Si bien el sistema descripto de

piletas separadoras y lagunas de oxi-dación es eficaz en el logro del trata-miento acorde a los efluentes genera-dos y a las exigencias establecidas enel convenio con el DGI, se consideranecesaria una actualización de aquélen la cual, y atentos a cambios futu-ros, se eliminen puntos débiles paralograr mayor eficiencia, menor super-ficie dedicada y menores costos:

• El primer sistema de piletas sepa-radoras, de mucha antigüedad, esobsoleto e insuficiente para larecuperación de hidrocarburos.

• El costo de operación y manteni-miento de las piletas es elevado.

• Hay una gran superficie de lagu-nas de oxidación afectadas al tra-tamiento.

• Hay baja degradación de produc-tos nitrogenados.

• Hay bajo nivel de automatizacióny flexibilidad del sistema.

• Existen mayores exigencias establecidas en la legislación parael futuro.

Pileta de flotación

Caracterización del efluente de la PTEI

Componente Contenido normal Contenido máximo

Hidrocarburos mg/l 10 – 25 50

Compuestos fenólicos mg/l 1.0-2.5 7.5

Sulfuros mg/l < 0.5 5.0

Nitrógeno amoniacal mg/l 4.0-5.0 7.5

Petrotecnia • diciembre, 200680 I

Nuevo sistema de tratamiento de efluentes industriales

Con el objetivo de lograr actualiza-ción tecnológica, se ejecutó la ingenie-ría conceptual para la adecuación yoptimización del tratamiento. En estaetapa se priorizaron los siguientesobjetivos:•• Superar las exigencias de calidad de

efluentes con vista a la operación alargo plazo.

• Separar los finos de carbón de coquede ambas plantas de craqueo térmi-co en el lugar de origen.

• Reemplazar las seis piletas recupera-doras de hidrocarburo por nuevosequipos compactos, cerrados y demayor eficiencia para separación deproducto y barros, recuperandosuperficie para nuevas unidades.

• Actualización tecnológica del actualsistema biológico, y reemplazo de lasuperficie de lagunas por otro demenores dimensiones, automatiza-do y de mayor versatilidad.

• Concentrar en un solo reactor bioló-gico todos los efluentes líquidos delComplejo Industrial.

• Incorporar un sistema propio de seca-do de barros biológicos y oleosos.Sobre la base de lo expresado se

definió el nuevo sistema de tratamientode efluentes de la Refinería que incluye:•• Nuevas piletas separadoras de partí-

culas de carbón de coque en origen.• Sistema de segregación de exceso de

pluviales y su almacenaje.• Reemplazo de las seis piletas separado-

ras primarias por unidades compactas.• Construcción de una ppllaannttaa ddee

llooddooss aaccttiivvaaddooss en reemplazo delos actuales reactores biológicos ylas lagunas de oxidación.

• Inclusión de una etapa de secadomecánico de lodos biológicos.

• Inclusión de una etapa de secadomecánico de lodos oleosos.

Descripción de equipos e instalaciones

Piletas separadoras de finos de carbón

Se incorpora un sistema de separa-

ción y recuperación de finos de car-bón, generado en la operación de cor-te hidráulico del carbón producido enlas unidades de craqueo térmico. Lainstalación consta de tres piletas dedecantación de disposición longitudi-nal y adosadas lateralmente, con ram-pa para limpieza en uno de los extre-mos. Éstas serán operadas en paralelo.

El efluente producido de esta ope-ración, decantado y clarificado, serecicla como agua de corte de carbóny en caso de necesidad puede derivar-se por gravedad al tratamiento deefluentes.

En la operación normal estarán enservicio una o dos piletas, y la terceraquedará en proceso de limpieza oreserva. Los sólidos en suspensióndecantan y se acumulan en el fondode las piletas activas. Las sucesivasdescargas van llenando las piletas consólidos hasta que sea necesario vaciar-las y extraer el carbón acumuladomediante máquina.

Diseño:Volumen de agua por operación 200 m3

Superficie 120 m2

Volumen unitario 186 m3

Nº de piletas 3

Volumen total 558 m3

Sistema de segregación de exceso depluviales y almacenaje

El efluente proveniente de las plan-tas de proceso de la Refinería llega a laPTEI por dos líneas principales, yentre sus componentes están las aguaspluviales. Por las características de lazona, las lluvias importantes se danprincipalmente en verano, con unaelevada precipitación que cae en perí-odos de tiempo relativamente cortos.Por lo tanto, para controlar los posi-bles excesos de caudal que se puedenproducir por este efecto y evitar supe-rar la capacidad de diseño de los equi-pos de la PTEI y de la ppllaannttaa ddee llooddoossaaccttiivvaaddooss, se instalarán tres canaletasParshall con vertedero lateral regula-ble, para evacuar el exceso temporalde caudal:• Canaleta Parshall en ingreso a las

unidades separadoras compactas: elexcedente se deriva a la salida dedichas unidades.

•• Canaleta Parshall entre las piletasAPI y DAF: el exceso se deriva a unanueva pileta pulmón.

•• Canaleta Parshall en cámara colec-tora de las plantas de la ObraAumento de Conversión: permitederivar el exceso de caudal a unapileta existente colectora de agua delluvias, actualmente utilizada comoreactor biológico, recuperando asíuna pileta de almacenamiento deagua de lluvia con una capacidadde 9000 m3.Además, se construirá una nueva

pileta pulmón (capacidad: 9000 m3),

que asegurará la captación de cual-quier excedente de agua a la salida delas piletas API, con un sistema derecuperación de hidrocarburos. Poste-riormente, según las posibilidades detratamiento y el caudal de ingreso a lappllaannttaa ddee llooddooss aaccttiivvaaddooss, se reciclael hidrocarburo y el agua acumulada.

Unidades compactas separadoras de placas coalescentes

En el circuito actual de efluentes,para lograr la separación primaria deagua, hidrocarburo y sólidos, se cuen-ta con piletas separadoras de hidrocar-buros y barros de grandes dimensio-nes que, por su antigüedad y baja efi-ciencia, serán reemplazadas por sepa-radores compactos de láminas de altaeficiencia. De este modo, además de larenovación tecnológica, se liberarásuperficie que se destinará a nuevasunidades.

La instalación consistirá en dosequipos separadores compactos, cons-truidos en hormigón, que permitiránseparar el efluente en tres fases: agua,hidrocarburo y barros. El agua seguiráel curso a la PTEI, el hidrocarburorecuperado se enviará a tanques parareproceso y los barros, a la nueva ins-talación de secado de barros oleosos.

Los separadores de placas coalescen-tes refuerzan la separación por grave-dad utilizando la diferencia de densi-dad entre los componentes inmisciblesde las mezclas de líquidos a separar.

La disposición y el espaciado de lasplacas, su diseño sinusoidal para favo-recer el contacto y el material de queestán construidas aumentan la eficien-cia de la separación por gravedad.

Petrotecnia • diciembre, 2006 I 81

Dicha separación comienza con elingreso de la mezcla de agua e hidro-carburos en una cámara de entradapara reposo y distribución, que conti-núa luego a la cámara de placas don-de se profundiza la separación, ya quelas gotas de hidrocarburos de diáme-tro superior a las 20 micras coalesceny se depositan por gravedad en lasuperficie oleofílica de éstas, desdedonde ascienden a la superficie. Así elproducto separado es retirado porcolectores superficiales y enviado a lacámara de hidrocarburos para su recu-peración.

La operación de los equipos será enparalelo con la evacuación de loshidrocarburos y los barros en formaautomática por medio de bombas.

Diseño:

Caudal operativo

y máximo 260 m3/h / 360 m3/h

Hidrocarburos:

entrada/salida 3-5% / 100-300 ppm

Nº de unidades separadoras 2

Caudal nominal unitario 600 m3/h

Slops separados en

régimen nominal 26 a 78 kg/h

Sólidos separados 12 a 60 kg/h

Planta de lodos activadosLa instalación tratará las aguas de

salida de la actual PTEI mediante unproceso biológico por lodos activados.En estos procesos participan una granvariedad de microorganismos queconvierten a los componentes contro-lados en productos ambientalmenteaceptables. La metabolización de estoscomponentes requiere una combina-ción versátil y flexible de una comple-ja mezcla de bacterias.

En general, estos tratamientos bio-lógicos pueden ser aeróbicos o anaeró-bicos. La diferencia consiste en que enel proceso aeróbico el oxígeno necesa-rio para metabolizar los compuestosindeseables se obtiene a partir del oxí-geno disuelto en el efluente, y en losprocesos anaeróbicos/anóxicos seobtiene de las moléculas de los mis-mos compuestos. Los reactores bioló-gicos de la planta a instalar contem-plan la existencia de zonas aeróbicas yanóxicas.

En los procesos aeróbicos los

microorganismos inician la degrada-ción por medio de enzimas extracelu-lares y convierten a los componentesorgánicos, fáciles de degradar, comocarbohidratos, grasas, aceites y proteí-nas, en dióxido de carbono y agua.

El amoníaco, presente en losefluentes provenientes de la descom-posición de proteínas y otros com-puestos orgánicos ricos en nitrógeno,se oxida secuencialmente por dosgéneros de bacterias (Nitrosomonas y

Nitrobacter) a nitritos y nitratos enpresencia de oxígeno; esta reaccióngeneral es conocida como nitrifica-ción. Las bacterias responsables deeste proceso crecen mucho más despa-cio y son bastante más susceptibles alas condiciones ambientales que losmicroorganismos involucrados en ladegradación de la materia carbonácea.

En ausencia de oxígeno, una gran pro-porción de bacterias puede utilizar el oxí-geno de los nitratos y reducirlos a nitróge-

Petrotecnia • diciembre, 200682 I

no gas (Pseudomonas, Micrococcus, etc.).Estas reacciones, conocidas como denitrificación, requieren para su ejecu-ción una fuente de materia carbonáceafácilmente biodegradable.

Estos sistemas biológicos necesitandel cumplimiento de ciertos requisitosbásicos para alcanzar los objetivos deltratamiento, tales como: • Cantidad suficiente de microorga-

nismos para asegurar la eficienciadel reactor.

• Edad del lodo biológico adecuada alos procesos deseados.

• Temperatura controlada del efluente.• Caudal constante.• Dosificación de nutrientes y fuentes

de materia carbonácea acorde a lasnecesidades.

• Ausencia de microorganismos inde-seables y especies filamentosas.Para el crecimiento y metabolismo

de los microorganismos responsablesde estos procesos de degradación decompuestos carbonáceos y amoníaco,es necesaria la presencia de los fosfa-tos como nutrientes.

Al finalizar el tratamiento biológi-co, se encuentran los decantadoressecundarios para separar la masa bio-lógica excedente, con el objeto deobtener un efluente claro y de aspectoadecuado. Por ello los microorganis-mos se deben flocular, separar, estabi-lizar y secar para luego disponerlossegún las normas vigentes.

De acuerdo con el balance demasas, el caudal de la nueva plantaoperará en el rango de 460 y 660 m3/hen tiempo seco y con recuperación depluviales, respectivamente. Dado queel caudal tratado por la PTEI no esrigurosamente constante, se dispondráde un depósito ecualizador, que per-mita mantener uniforme el caudalenviado a la nueva planta y homoge-neizar la calidad del agua a tratar.

La instalación constará de lossiguientes elementos:• Pileta ecualizadora de caudal para

bombeo a caudal constante.• Reactor biológico, que incluye zonas

de aeróbicas y anaeróbicas con recir-culación de licor mixto.

• Dosificación de alcalinizante(NaOH).

• Dosificación de nutrientes fosforadoy nitrogenado.

• Dosificación de carga carbonosa. • Decantador secundario.• Sistema de recirculación de lodos y

evacuación del exceso de biomasaformada.

• Estabilización/digestión de lodos.• Secado de lodos excedentes.

Para mantener una operatividadóptima, la instalación se divide en treslíneas, capaces de funcionar en parale-lo o independientemente. Cada líneaes de 220 m3/h nominales (y máximode 330 m3/h). Se incluyen dispositi-vos de interconexión entre las diferen-tes etapas del tratamiento, de formaque la retirada de servicio de una uni-dad de tratamiento no interfiera enlas demás.

aa.. PPiilleettaa eeccuuaalliizzaaddoorraa El agua tratada por la PTEI se recibe

en una pileta ecualizadora para homo-geneización parcial de carga y lamina-

Petrotecnia • diciembre, 200684 I

ción de puntas de caudal. Dicha piletacuenta con dos agitadores sumergidospara homogeneizar su contenido y ungrupo de bombas centrífugas para ali-mentar los reactores biológicos de laplanta. Para asegurar la flexibilidadtotal entre las bombas y las líneas enservicio, se dispondrá de regulación decaudal mediante variadores de frecuen-cia en los motores de accionamiento.

Este bombeo está controlado enfunción del caudal nominal, nivel enla pileta y concentración de nitrógenoamoniacal.

La descarga de las bombas se hará auna cámara partidora que reparteequitativamente el caudal a los reacto-res biológicos que estén en servicio.Esta cámara recibe además los lodosrecirculados, el álcali para ajuste delpH, la carga carbonosa y los nutrien-tes fosfatados y nitrogenados.

La pileta ecualizadora dispone deuna línea de rebalse que descarga elexcedente a la pileta pulmón. Esterebalse se activará en caso de falla delas bombas de carga o de llegada deagua en cantidad superior a la quepuede procesar la ppllaannttaa ddee llooddoossaaccttiivvaaddooss.

bb.. IInntteerrccaammbbiiaaddoorr ddee ccaalloorrLa temperatura del medio es una

variable importante de control y debemantenerse por debajo de los 40o C;por lo tanto, si el agua bombeadasupera dicha temperatura se hacepasar por un cambiador de calor tubu-lar que emplea agua como fluido refri-gerante.

cc.. RReeaaccttoorr bbiioollóóggiiccooEl agua procedente de la cámara

distribuidora llega a un reactor bioló-gico, conformado por tres líneas enparalelo, cada una diseñada y dimen-sionada para:a) depurar el caudal nominal

(220 m3/h), con carga nominal omáxima,

b) aceptar hidráulicamente un caudalde hasta 330 m3/h (pluviales) y

c) permitir el mantenimiento de unreactor por vez con la planta enservicio. El reactor está dividido en 4 zonas:

• Una primera zona anóxica, donde serecibe el efluente, y una recircula-ción de licor mixto aireado dondeno se aporta aire y hay una elevadaactividad biológica. El oxígeno nece-sario se toma del aportado por ellicor mixto recirculado y, como éstees insuficiente, se toma además delos nitratos presentes que quedanreducidos a nitrógeno elemental.La agitación se asegura mediantedos agitadores sumergidos.

• Una segunda zona aeróbica, donde seaporta la mayor parte del oxígenonecesario para la depuración, produ-ce la oxidación del NH3 presente anitratos (NO3

-), de los S= a sulfatos(SO4

=) y de la materia orgánica(hidrocarburo y compuestos fenóli-cos) a CO2. Al final de esta zona, setoma el licor mixto para la recircula-ción a la entrada mediante dos bom-bas sumergidas.

• Una tercera zona anóxica para refor-zar la eliminación de nitratos.

• Finalmente, una última zona aeróbicapara eliminar el NH3 restante y evitarla posible llegada de licor mixto anó-xico al decantador secundario dondepodría entrar en anaerobiosis.

dd.. DDoossiiffiiccaacciióónn ddee aallccaalliinniizzaannttee Hay un consumo de alcalinidad en

el proceso de nitrificación, por lo quese ha dispuesto un sistema de dosifi-cación de hidróxido sódico al 50%. Elpunto de inyección será la cámara dis-tribuidora del efluente.

ee.. DDoossiiffiiccaacciióónn ddee nnuuttrriieenntteeSe prevé la dosificación de ácido

fosfórico (H3PO4) líquido al 75%como nutriente que aporte fósforo. Elpunto de inyección será la cámara dis-tribuidora del efluente.

ff.. DDoossiiffiiccaacciióónn ddee ccaarrggaa ccaarrbboonnoossaa Cuando el efluente tenga conteni-

dos altos en nitrógeno amoniacal y sucarga orgánica sea insuficiente, paraasegurar su correcta metabolización,se debe dosificar un compuesto queaporte carbono orgánico. Esta dosifi-cación puede no ser continua, y seránecesaria únicamente en caso de altoNH3 en el efluente. Los puntos deinyección podrán ser la cámara distri-buidora o la segunda zona de anoxiade los reactores biológicos.

gg.. DDoossiiffiiccaacciióónn ddee ccaarrggaa nniittrrooggeennaaddaaPara absorber las variaciones de car-

ga nitrogenada está prevista la dosifi-cación de un nutriente con nitrógeno,a fin de mantener constantes las con-

Petrotecnia • diciembre, 200686 I

diciones operativas que acepten la lle-gada brusca de amoníaco.

hh.. DDoossiiffiiccaacciióónn ddee áácciiddoo cclloorrhhííddrriiccoo Se prevé la dosificación de ácido

clorhídrico como agente de limpiezaen las líneas de aire y en particular delos difusores. El punto de inyecciónserá en las líneas de impulsión de lossoplantes.

ii.. DDeeccaannttaaddoorr sseeccuunnddaarriiooLa descarga de los reactores biológi-

cos se lleva a una cámara de reparto,desde donde se distribuye entre losdecantadores secundarios que estén enservicio para la separación de los barrosbiológicos y la obtención de un efluen-te clarificado. Por su diseño, estosdecantadores son de grandes diámetros

y pequeños tiempos de residencia. Losdecantadores poseen barredores defondo que llevan el lodo sedimentadoa la zona central, para luego ser descar-gados en la pileta de lodos biológicos.

Diseño: se disponen tres decantado-res secundarios, operando en paralelo,con capacidad para funcionar a caudalmáximo con dos equipos en servicio.

Diámetro 28 m

Altura lámina (media) 2,5 m

Caudal mínimo 153 m3/h

(sin pluviales, 3 decantadores)

Caudal máximo 330 m3/h

(con pluviales, 2 decantadores)

jj.. CClloorraacciióónn ffiinnaall Se dosifica un agente oxidante y

esterilizante en el agua de salida de

los decantadores secundarios (hipo-clorito sódico), antes de su vertido almedio natural, controlando que semantenga el Cl2 libre en el vertido.

kk.. DDoossiiffiiccaacciióónn ddee ppeerróóxxiiddoo ddeehhiiddrróóggeennoo

Estará previsto, en caso de necesi-dad, dosificar un agente oxidante(peróxido de hidrógeno) en el aguatratada, para asegurar la ausencia demateria orgánica.

ll.. TToommaa ddee mmuueessttrraassEn el canal de cloración se dispone

de bombas para la toma de muestrasdel efluente tratado, y se envía lamuestra a una serie de analizadorescontinuos de hidrocarburos, fenol,NH3 y conductividad.

Petrotecnia • diciembre, 200688 I

mm.. RReecciirrccuullaacciióónn yy eevvaaccuuaacciióónn ddee ffaann--ggooss bbiioollóóggiiccooss

Los fangos biológicos separados enlos tres decantadores se descargan en undepósito, desde donde aspiran variasbombas para la recirculación y evacua-ción del exceso. La descarga de las bom-bas de recirculación se produce en lacámara distribuidora antes de los reacto-res biológicos, y las de exceso descargana un digestor.

El caudal de recirculación de lodos semide y regula, ya que es uno de losparámetros de operación de la planta. Elcaudal de evacuación de lodos permiteregular la biomasa del sistema y, por lotanto, el funcionamiento de las bombasde exceso es otro de los elementos deregulación.

nn.. DDiiggeessttiióónn aaeerroobbiiaa ddee bbaarrrrooss bbiioollóóggiiccooss

Los lodos biológicos en exceso, pro-ducidos en las tres líneas, son enviadosa un solo digestor para reducir su volu-men y asegurar su estabilización evitan-do olores. Por la cantidad de lodos exce-dentes que se producen, se ha elegidoun sistema aerobio, que consiste en unapileta aireada mediante soplantes ydifusores. El funcionamiento del diges-tor está controlado por un analizador deO2 disuelto que regula el aporte de airede los sopladores de tipo volumétrico yde velocidad variable.

Espesamiento y secado mecánico de barros digeridos

Los lodos biológicos digeridos sonbombeados a un sistema de espesamien-to y secado mecánico por centrifuga-ción. Aprovechando la baja densidad dela biomasa generada, el espesamiento delos lodos se logra por flotación median-te un espesador DAF, donde la mezcladel lodo a espesar con un flujo de aguarecirculante y sobresaturado de aire pro-voca la aparición de microburbujas deaire que se adhieren a los flóculos debiomasa provocando su flotabilidad; lamateria sólida presente en el lodo subea la superficie del espesador, desde don-de un conjunto de brazos rascadores ladescargan por una tolva.

El lodo espesado es enviado a losdecantadores centrífugos de dos fases

que separan ambas fases; la fase sólidase descarga sobre un tornillo transporta-dor hasta un contenedor para su eva-cuación, y la fase líquida se envía a lapileta ecualizadora.

Diseño:

Superficie necesaria 10 m2

Diámetro equipo adoptado 4,0 m

Caudal bomba lodo digerido 10 m3/h

Capacidad de la centrífuga 3 m3/h

Secado de lodos oleososLos lodos oleosos producidos en las

diferentes unidades de tratamiento deefluentes deben ser evacuados previareducción del volumen y la recupera-ción del hidrocarburo por medio de sis-temas de secado mecánico. Para ello seinstalará un sistema fijo de secado paratodos los lodos aceitosos generados enla Refinería, en las piletas API y DAF dela PTEI y en las unidades separadorascompactas.

La instalación consta de los siguien-tes elementos:• Depósito de recepción de lodos aceito-

sos para almacenamiento. • Bombeo a caudal constante. • Dosificación de floculante.• Calentamiento con vapor para ajustar

la temperatura de la centrífuga.• Centrifugación sobre centrífuga de tres

fases (sólidos, agua, hidrocarburos).• Recuperación de agua sobre pileta API.• Recuperación de hidrocarburos para

reproceso.Esta instalación no opera en forma

continua; normalmente se espera dispo-ner de lodos acumulados para operar lainstalación en forma de batch. Los equi-pos instalados son de operación auto-mática y requieren de poca atención depersonal. El lodo seco se descarga sobrecontenedores, y la fase hidrocarburo serecibe en una cámara para su bombeo aldepósito de producto recuperado de laPTEI. La fase acuosa se envía por grave-dad a la entrada de las piletas API.

Diseño:

Caudal bomba lodo espesado 2 a 5 m3/h

Concentración lodo espesado 20 a 40 kg/m3

Aporte sólidos a secado 80 a 100 kg/h

Capacidad hidráulica centrífuga 5 m3/h

Sequedad lodo 20%

Conclusiones

El Complejo Industrial Luján deCuyo de Repsol YPF está abocado a laremodelación integral de su sistema detratamiento de efluentes industriales,con el objeto de reafirmar su compro-miso con la preservación del medioambiente y garantizar el cumplimientode las exigencias requeridas por el entede regulación y control de vuelcos deefluentes a los cauces públicos.

Los beneficios más importantes sepueden resumir en:• Retención de sólidos en las plantas de

origen.• Reemplazo de piletas a cielo abierto

por unidades separadoras compactascerradas.

• Eliminación de dos reactoresbiológicos.

• Unificación del tratamiento deefluentes.

• Provisión de piletas para aguaspluviales.

• Planta automatizada de tecnología deúltima generación.

• Menor superficie ocupada, conreducción de evaporación einfiltración.

• Reuso parcial del efluente obtenidopara riego del predio de la Refinería.

• Reaseguro del cumplimiento de lasespecificaciones del efluente final. Es así que el nuevo sistema de trata-

miento incorpora una moderna plantade mayor eficiencia, menor superficie y,contemplando futuras ampliaciones, demayor capacidad que garantizará el tra-tamiento de los efluentes actuales yfuturos.

Bibliografía

Wastewater and sludge treatment processes– WRC plc 1995.

Reed beds & constructed wetlands forwastewater treatment – WRC plc – 1996.

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