DEPURADORA

Una empresa deBayer y LANXESS

Las depuradoras del área de Medio Ambiente de CURRENTA están especializadas en la depuración de aguas residuales con componentes orgánicos.

IntRODUccIón

DEPURADORA: introducción

El agua limpia es nuestro alimento más vital. Por eso somos especialmente cuidadosos con el agua. Minimiza-mos constantemente su uso optimizando los procesos; evi-tamos siempre que sea posible la contaminación del agua que utilizamos y aplicamos métodos altamente eficaces –en parte desarrollados por nosotros mismos– para depu-rar las aguas contaminadas. La gestión responsable de los recursos hídricos cuenta con una larga tradición en el CHEMPARK. Ya en 1901, una «Comisión de Aguas Residuales» se ocupaba de este elemento tan importante para la producción. Aunque en la actualidad utilizamos los sistemas de depuración más efi-caces del mundo, no nos damos por satisfechos, sino que seguimos investigando para optimizar la preservación de este preciado líquido.

El agua: imprescindible para la química

En la química, el agua es imprescindible: como ingrediente de productos, disolvente, limpiador y refrigerante, portador de energía en forma de vapor y, naturalmente, para el uso cotidiano de las personas que trabajan con nosotros.El CHEMPARK de Leverkusen consume unos 240 millo-

nes de metros cúbicos de agua anuales. El 95% de esa cantidad se extrae directa o indirectamente del Rin. En los últimos 10 años, el consumo de agua se ha reducido signifi-cativamente, manteniéndose la producción prácticamente igual.

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Depuración moderna de aguas en el área de Medio Ambiente de CURRENTA

Tres cuartas partes de esa agua se utiliza con fines de refrigeración en nuestras instalaciones de producción. El agua de refrigeración no entra en contacto con ningún producto. Por eso estamos autorizados a verterla direc-tamente al Rin después de su uso a través de un sistema de canalización separado, tras el correspondiente control independiente. También se derivan directamente al Rin las aguas residuales que contengan sustancias inorgánicas con pocas o ninguna impureza orgánica y que no deban ser tratadas, así como las aguas pluviales no contaminadas. Sólo en torno al 10% del agua empleada entra en contacto con productos y debe ser depurada. Este volumen incluye las aguas residuales ácidas, alcalinas y con sustancias orgánicas procedentes de las instalaciones de producción, laboratorios y plantas piloto, así como también las aguas residuales de las instalaciones sanitarias y las cocinas.

Esta aguas residuales se depuran exhaustivamente en la depuradora biológica propia de Leverkusen-Bürrig. Antes se efectúan tratamientos fisicoquímicos previos en el punto de generación. Ya en la misma planta se eliminan las sustancias que no puedan eliminarse biológicamente o en-torpezcan el proceso de depuración biológica. Finalmente, las aguas depuradas se emiten al Rin.

El proceso de depuración de aguas residuales

Las aguas residuales industriales y las procedentes del al-cantarillado público pueden depurarse conjuntamente de forma óptima. La depuración de aguas moderna se realiza en varias etapas, orientadas a las diferentes sustancias presentes en el agua:• Eliminación mecánica de sustancias macroscópicas y arena (reja, filtro de arena)

• Neutralización (las aguas residuales ácidas y alcalinas se neutralizan para no alterar el posterior proceso de depu-ración biológica)

• Sedimentación previa para separar al mismo tiempo las sustancias no disueltas y las precipitadas durante la neutralización

• Homogeneización de las calidades de las aguas residuales• Depuración biológica, en la que las sustancias biodegra-dables son «devoradas» por bacterias. En este proceso se genera una masa adicional de bacterias.

• Sedimentación final para separar los lodos biológicos del agua depurada. Una parte de estos lodos se devuelve a la etapa biológica para mantener una concentración de lodo constante. El resto se deriva a las instalaciones de tratamiento de lodos.

03

Historia de la depuración de aguas residuales

Los primeros principios mecánicos y biológicos para la depura-ción de las aguas del alcantarillado público se establecieron ya a finales del siglo XIX. El tratamiento mecánico, biológico y quí-mico de las aguas residuales industriales comenzó aproximada-mente a mediados de la década de 1950. Anteriormente se partía en general de la base de que las aguas residuales químicas no podían depurarse biológicamente.

1901

1909

1928

1954

1958

1966

1971

1975

1978

1980

2002

2007

Bayer crea una «Comisión de Aguas Residuales» en el centro de producción de Leverkusen.

Las aguas residuales emitidas por la fábrica se regis-tran mensualmente.

Se analizan periódicamente determinados parámetros (29 componentes) de las aguas residuales.

Se crea un laboratorio para el análisis de aguas residuales y emisiones de gases (conocido como laboratorio AWALU).

Se construye la primera depuradora de Bayer AG en la factoría de Dormagen de forma conjunta con EC (Erdölchemie GmbH).

Una depuradora mecánico-biológica en la zona de Flittard de la factoría de Leverkusen sucede al proyecto precursor del año 1958. La experiencia obtenida con esta planta se utiliza posteriormente en la construcción de la depuradora común de Leverkusen. En esta depuradora común se de-puran las aguas residuales del CHEMPARK y de la cuenca inferior del Wupper (Confederación del Wupper).

Se pone en marcha la primera fase de ampliación (ac-tualmente segunda etapa de depuración).

Comienza a funcionar la depuradora biológica del CHEMPARK de Uerdingen.

Creación de la segunda depuradora mecánico-biológica en el CHEMPARK de Dormagen.

Segunda fase de la planta de Leverkusen, con incorpo-ración de una biocolumna de Bayer.

El acuerdo de cooperación existente entre Bayer Indus-try Services (actualmente CURRENTA) y la Confedera-ción del Wupper para la depuración de las aguas del alcantarillado público se prorroga hasta el año 2011.

Concluye con éxito la primera fase de construcción de la nueva biocolumna. El proyecto «Biología de cascada» deberá concluir en 2010 y reducir el contenido de nitró-geno de las aguas residuales en más del 40%.

Cifras y hechos

Puesta en marcha

Función

Módulos principales

Capacidad

Volúmenes de aguas residuales

Rendimiento de degradación

Eliminación de nitrógeno

Eliminación de fosfatos

Tiempos de permanencia

1971 Estanque biológico

1980 Biocolumna

2005–2010: Nueva construcción del estanque biológico

Depuración de aguas residuales con

componentes orgánicos

Neutralización, sedimentación previa,

depuración biológica, sedimentación final

Equivalente a 1,7 millones de habitantes, con la

siguiente distribución: CHEMPARK: 1,4 mill. hab.

Confederación del Wupper: 0,3 mill. hab.

CHEMPARK: 40.000 m3/d

Confederación del Wupper: 60.000 m3/d

con lluvia hasta 195.000 m3/d

Bürrig: (instalaciones sanitarias, prensado de lodos,

aguas de lavado de la incineradora, aguas de

filtración): ca. 10.000 m3/d aprox.

95 % (del restante 5% se encarga la

capacidad de depuración natural del Rin)

Mediante la desnitrificación y nitrificación, desde

1995 se eliminan 800 t/a más de nitrógeno de las

aguas residuales que antes. Reducción adicional de

compuestos nitrogenados orgánicos en > 40%

(véase nueva construcción del estanque biológico)

Concentración de salida asegurada < 0,6 mg/l gracias

a la precipitación simultánea

Entrada (conducción Gisela): 1,5 h aprox.

Neutralización: 0,5 h aprox.

Sedimentación previa: de 3 a 5 h aprox.

Acumulación: de 15 a 20 h aprox.

Biocolumna: de 18 a 22 h aprox.

Estanque biológico I y II: de 5 a 8 h aprox.

Estanques de sedimentación final: de 6 a 8 h aprox.

Pozos de Dortmund: de 8 a 10 h aprox.

Permanencia total de las aguas residuales en la

depuradora: de 2 a 3 días aprox.

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DEPURADORA: la depuradora de Leverkusen-Bürrig

Filtración mecánica gruesa

Las aguas residuales biodegradables del CHEMPARK de Leverkusen fluyen a través de una conducción de doce metros de profundidad y dos kilómetros de longitud hasta la depuradora de Bürrig. Este recorrido les lleva dos horas. En la depuradora, una reja retiene los componentes de mayor tamaño.

Neutralización

Generalmente, debido a los procesos de producción el agua es fuertemente ácida (pH 1,5 aprox.). A fin de proteger a las bacterias de la depuradora se añade al agua lechada de cal. Esto provoca la precipitación de sustancias inorgá-nicas (entre otros, compuestos de calcio, aluminio y hierro) y también algunas sustancias orgánicas.

Sedimentación previa

En la siguiente etapa, la sedimentación previa, los pro-ductos de precipitación del proceso de neutralización, así como otros sólidos, descienden al fondo y son separados mecánicamente. Los lodos generados se recogen junto

con lodos procedentes de las otras etapas de depuración (véase más adelante) y se envían a las instalaciones de tratamiento de lodos de depuradora.

Acumulación

Las aguas residuales neutralizadas y sometidas a una limpieza mecánica previa se acumulan provisionalmente en depósitos intermedios donde se homogeneizan las concentraciones y volúmenes del flujo de aguas residua-les. Esto mejora la biodegradación en la etapa posterior de tratamiento biológico.

Depuración en la biocolumna

Estructura. Los procesos de la depuración biológica de aguas residuales son comparables con la depuración na-tural que tiene lugar en ríos y lagos: las bacterias metabo-lizan los componentes de las aguas residuales y, utilizando el oxígeno disuelto en el agua, los transforman en dióxido de carbono, agua y biomasa.

En las depuradoras biológicas, este proceso tiene lugar en muy poco espacio y de forma mucho más rápida que en la naturaleza.

Paso a paso: Vista general de los componentes de la instalación y procesos del ciclo de las aguas residuales

LA DEPURADORA DE LEVERKUSEn-BÜRRIG

La capacidad de biodegradación de las bacterias depende de su especialización, que desarrollan al cabo de algún tiempo en función de los componentes del agua. Ade-más, las bacterias deben recibir un suministro óptimo de oxígeno. Esto tiene lugar de modo especialmente eficaz en la biocolumna. Los expertos en tecnología de procesos del área de Medio Ambiente de CURRENTA han conseguido in-yectar en la mezcla de aguas residuales y lodo bacteriano el oxígeno del aire necesario para la biodegradación con un consumo de energía especialmente bajo. Los inyecto-res, que funcionan según el principio de las bombas de chorro de agua, inyectan aire a presión en las columnas de depuración.

Estos inyectores son un componente importante de las biocolumnas. Los estanques de depuración abiertos habi-tuales, de gran superficie y tres a siete metros de profun-didad, con diferentes sistemas de aireación, se sustituyen por columnas cubiertas de 30 metros de altura. Como, gracias a la elevada columna de líquido, el oxígeno del aire puede aprovecharse mucho mejor, se despren-den muchos menos gases. Los gases desprendidos, que también contienen sustancias orgánicas expulsadas, se acumulan y se incineran en una planta de tratamiento térmico de gases residuales. Esto hace que no se liberen malos olores al entorno.

Sedimentación intermedia. Las aguas residuales tratadas en las biocolumnas pasan a través de ciclones que elimi-nan los gases de la mezcla de agua y lodo para llegar a la zona elevada suspendida de sedimentación intermedia, donde se separa el lodo biológico del agua. La mayor parte del lodo biológico se devuelve a las biocolumnas mediante bombas centrífugas; el pequeño exceso de lodo adicional generado se retira y se lleva a la planta de tratamiento de lodos de depuradora.

Nitrificación, desnitrificación. Para la degradación de moléculas nitrogenadas, p.ej. compuestos de amonio, se necesitan cepas de bacterias adicionales además de las bacterias ya existentes que degradan los enlaces de car-bono. En un primer paso, las bacterias nitrificantes trans-forman los compuestos de amonio y el oxígeno del aire en nitratos, a temperaturas superiores a los 10 grados. Estos nitratos se transforman en un proceso previo en nitrógeno molecular, que se libera al aire circundante.Como este proceso sólo tiene lugar en ausencia de oxí-geno y en presencia de compuestos de carbono, el 80% de las aguas residuales que salen de las columnas se bom-bean a un depósito aparte. Dicho depósito contiene muy poco oxígeno y una cantidad suficiente de compuestos de carbono procedentes de las aguas residuales de produc-ción que atraviesan dicho depósito antes de ser llevadas

El ciclo de las aguas residuales de la depuradora de Leverkusen-Bürrig.

Estanques de sedimentación previa

Silo de cal

Depósito de acumulación

Aguas residuales de la fábrica Neutralización

Desnitrificación

BiocolumnaEstanques de sedi-mentación final

Aire

Estanque biológico abierto

Aguas del alcantarillado público

Salida

Flotación

Pozos de Dortmund

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Reja

Incineración de gases residuales

Tratamiento de los lodos de depuradora

a las columnas. Este proceso se conoce como desnitrifica-ción previa.

De este modo, anualmente se eliminan de las aguas resi-duales más de 800 toneladas de emisiones de nitrógeno, a las que se añaden importantes cantidades que se retiran con los lodos sobrantes.

Eliminación de fosfatos. La neutralización con lechada de cal provoca la precipitación de una gran parte de los fosfatos, que se separan junto con los lodos de la sedi-mentación previa. Además, en las etapas de tratamiento biológico se precipitan fosfatos mediante la adición de aluminio y sales de hierro.

Ventajas de la biocolumna. La biocolumna ofrece una se-rie de ventajas frente a los estanques biológicos abiertos de tipo plano:• El inyector permite aprovechar de forma óptima el oxíge-no del aire introducido.

• La menor cantidad de gases generada disminuye los costos de incineración de gases residuales.

• La construcción cerrada y el tratamiento de los gases residuales evitan malos olores en las proximidades.

• El sistema de inyectores ahorra hasta un 70% de energía.• La mezcla total de las aguas residuales y el lodo biológico está garantizada sin necesidad de mezcladores mecáni-cos adicionales.

• En la biocolumna no existen piezas móviles, por lo que la instalación resulta fácil de mantener y presenta una gran seguridad operativa.

• La construcción en altura permite una comprobación segura y sencilla de posibles fugas. No es posible que se produzcan filtraciones no detectadas de aguas residuales al subsuelo.

• Las biocolumnas necesitan entre un 50 y un 70% menos de espacio que las depuradoras biológicas convenciona-les.

Flotación

La flotación es una etapa de tratamiento adicional de las aguas residuales. En este proceso se depositan burbujas de gas sobre los copos de lodo situados en las aguas residuales. Debido a su menor densidad con respecto al medio circundante, ascienden a la superficie del líquido y forman una capa de espuma que posteriormente se retira.

Depuración en el estanque biológico

El agua que sale de las instalaciones de sedimentación intermedia de los depósitos de la biocolumna sigue tra-tándose junto con las aguas residuales del alcantarillado

La galería transitable «Gisela», por la que pasan las aguas residuales del CHEMPARK hasta Leverkusen-Bürrig.

público de Leverkusen y los municipios circundantes. Esto sucede en estanques biológicos abiertos, como segunda etapa biológica. Aquí, la inyección de oxígeno y el mezcla-do corre a cargo de aireadores de superficie. Las aguas del alcantarillado público son depuradas mecánicamente antes de llegar a los estanques en una planta propia de limpieza previa de la Confederación del Wupper, mediante reja, filtro de arena y estanque de sedimentación.

Sedimentación final

Finalmente, en los tres estanques de sedimentación final y los diez pozos de Dortmund se separan los lodos biológi-cos y se derivan al Rin las aguas depuradas, con vigilancia en tiempo real de los parámetros. El lodo sobrante de la sedimentación final se lleva a la planta de tratamiento de lodos de depuradora.

Tratamiento de los lodos de depuradora

Los lodos generados en la depuradora de Bürrig (lodos de sedimentación previa de las aguas residuales industria-les y de alcantarillado público, así como lodos biológicos sobrantes) se concentran, homogeneizan y deshidratan mediante filtros de presión de membrana. A continuación, las tortas de filtración se eliminan en la incineradora propia de residuos de depuradora. Las cenizas resultantes de la incineración se depositan en el vertedero propio.

Mediante amplios estudios el área de Medio Ambiente de CURRENTA garantiza permanente-mente que se cumplan las complejas exigencias de una eliminación de desechos sostenible.

cOntROL Y VIGILAncIA

06

DEPURADORA: control y vigilancia

07

Periódicamente, las aguas residuales sin tratar, el agua procedente de las distintas etapas de depuración y el agua depurada de la última etapa de tratamiento se someten a análisis biológicos y químicos para garantizar el correc-to funcionamiento de la depuradora. El agua depurada se controla continuamente para asegurarse de que se respetan los valores autorizados. Además, el rendimiento de depuración se comprueba de forma continua mediante otros parámetros.

Los datos analíticos del agua de entrada y de salida, junto con el volumen de agua tratado, permite conocer las can-tidades y composición de las impurezas presentes en el agua y el rendimiento de la depuradora. Entre otras cosas se miden las materias sedimentables, parámetros globales como la demanda química y bioquímica de oxígeno, com-ponentes inorgánicos y orgánicos importantes y contenido en sales. Además, se comprueba constantemente si las aguas residuales contienen sustancias que puedan perju-dicar la actividad de degradación del lodo bacteriano.

Para las autoridades de supervisión se ha establecido un punto de control accesible en todo momento para las aguas tratadas biológicamente que salen de la depura-dora. En el marco del deber de vigilancia de las autorida-des, periódicamente se extraen muestras a la salida de la depuradora y se comprueba que cumplan los límites establecidos en la autorización. La toma de muestras por representantes oficiales se realiza en cualquier momento (también en fines de semana y en horario nocturno) sin previo aviso.

La calidad de las aguas residuales tratadas se controla continuamente.

Editado por

Currenta GmbH & Co. OHG

51368 Leverkusen

Alemania

www.currenta.de

Fecha: marzo de 2010