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NUEVAS TECNOLOGIASPARA EL TRATAMIENTO DEAGUAS RESIDUALES DE LA
INDUSTRIA PETROLERA
Paulino Betancourt- Figueroa (UCV)Diana Posada (UNEXPO)Keyla Fuentes (ING-UCV)Santiago Marrero (ICT-UCV)Fernando Liendo (PDVSA-Intevep)Joaqun L. Brito (IVIC)
Escuela de Petroleo y Gas: Desarrollo Sustentable
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Qu se entiende por tratamiento de agua?
El tratamiento de aguas (residuales) consisteen una serie de procesos fsicos, qumicos ybiolgicos que tienen como fin eliminar loscontaminantes fsicos, qumicos y biolgicospresentes en el agua efluente de usohumano.
Las aguas residuales son generadas por residencias, instituciones y localescomerciales e industriales.
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Tratamiento de aguas residuales
- Tratamiento preliminar, destinado a la eliminacin deresiduos fcilmente separables y en algunos casos unproceso de pre-aireacin.
- Tratamiento primario, comprende procesos desedimentacin y tamizado.
- Tratamiento secundario, comprende procesosbiolgicos aerobios y anaerobios y fsico-qumicos(floculacin) para reducir la mayor parte de la DBO .
- Tratamiento terciario o Avanzado que est dirigido ala reduccin final de la DBO , metales pesados y/ocontaminantes qumicos especficos y eliminacin depatgenos y parsitos.
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TRATAMIENTO TERCIARIO
El tratamiento terciario se emplea paraseparar la materia residual de losefluentes de procesos de tratamientobiolgico, a fin de prevenir lacontaminacin de los cuerpos de agua
receptores, o bien, obtener la calidadadecuada para el reuso .
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Tratamiento Biolgico
Incineracin
Fotoqumica
Ozonolisis (O 2/H 2O2)
Reactivo de Fenton (Fe 2+ /H 2O2)
Oxidacin con Aire.
Oxidacin Cataltica en va Hmeda con ire
TRATAMIENTOS TERCIARIOS
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Procesos de Oxidacin Avanzada
Los procesos qumicos de
oxidacin avanzada empleanoxidantes (qumicos) para reducir los niveles DQO/DBO , y paraseparar tanto los componentesorgnicos y los componentesinorgnicos oxidables.
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Procesos de Oxidacin Avanzada
Procesos de oxidacin qumica usandoperxido de hidrgeno, ozono, hipoclorito,reactivo de Fenton, etc.
Mejora en la oxidacin ultra violeta tanto comoUV/ozono, UV/Perxido de hidrgeno, UV/aire
Oxidacin con aire en via hmeda y oxidacincataltica con aire en via hmeda (donde elaire es usado como oxidante).
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COT vs. Caudal
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Procesos de Oxidacin Avanzada
Los POA son particularmente apropiadospara aguas residuales que contienenrecalcitrantes, txicos o materiales no-biodegradables.
- operabilidad
- ausencia de residuos secundarios!
- La habilidad para manejar fluctuaciones deflujo y composiciones.
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EN RESUMEN...
El objetivo de los POA es mineralizar contaminantes, convertir a CO 2, H 2O, y cidosminerales como HCl
Algunas son procesos que se llevan a cabo atemperatura ambiente (h/TiO 2, Fotofenton...)
Generacion de cantidades significativas deradicales libres hidroxilo (OH ) solucionacuosa es un efectivo agente oxidante.
Los radicales hidroxilo pueden iniciar la oxidacinde una molcula.
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Sustentabilidad en la Industria delPetroleo y Gas
Cmo producir energa con el fin de
sostener a futuras generaciones denuestra sociedad, al medioambiente y la economa?.
Sustain: "to keep going"
Diccionario Ingls de Oxford
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Casos de estudio
26 ppm 5 ppm
BAHIA DE BERGANTIN RIO BARINASFENOL
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Vulnerabilidad Ambiental FPO
Es la principal fuente y reserva de agua delpas
Mayores reservas de Biodiversidad
Existencia de ecosistemas frgiles de granvalor cientfico y escnicos.
Reservas forestales e hidricas.
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AMENAZAS
Actividad minera (aurifera, diamantifera,coltan, etc.).
Continuacion de los Proyectos deaprovechamiento hidroelctrico del altoCaroni (Tayucay, Eutobarima, Aripichi yCarrao).
Navegacin fluvial eje Apure-Orinoco.
Desarrollo de los Proyectos de la FajaPetrolfera del Orinoco (FPO).
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Por cada barril de crudo se producen 3-11
barriles de agua.
Promedio de los volmenes de agua producidos a nivelmundial aument en un 20% en los ltimos dos aos(DOE J. Vale)
AGUA DE PRODUCCION
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Agua de Produccion Petrolera
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Objetivos
Examinar la factibilidad de la Oxidacin
Cataltica en va Hmeda con Aire de
aguas de produccin petrolera.
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Calidad de las aguas de produccin petroleraMuestra
ParmetroA B
pH 7.3 0.2 7.8 0.2
Temperatura, C 60 2 62 2
Slidos disueltos totales, mg.l1
5560 35 1324 35
Hidrocarburos de petrleo totales, mg.l1
23 3.5 126 30
Aceites y grasas, mg.l1
28 5.5 147 35
COD, mg.l1
470 25 645 25
BOD, mg.l -1 32.1 8.5 35.0 9.3
BTEX, mg.l1
650 25 7.7 2
Fenol, mg.l -1 5.0 0.4 4.2 0.3
TKN, mg.l1
11.6 1.6 8.9 1.2
TP, mg.l1
0.07 0.03 ND
Cl , mg.l1
19150 1780024SO , mg.l
1 0.167 0.0783
S2- , mg.l1
0.14 0.16
Fe, mg.l -1 4.77 4.54
Densidad, 20C 1070 1040
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Espectro GC-MS
0 20 40 60 800
20
40
60
80
100
Tiempo / min
F e n o
l C 1
4
C 3 3
hidrocarburos
fenoles sustituidos
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Sistema de reaccin
HPLC
TOC
REACTOR
T
TEMPERATURE
P
PRESSUREGAUGE
P-1
V-1
V-2
P-2
V-3
P-4
P-6
V-4
P-7
P-8
P-6
P-8
V-5
P-9
P-8
P-9
V-6
P-10
V-7
P-11
P-13
V-8
P-15
thermocouple
SyntheticAir
He
GC-MS
P-17
P-1
V-9
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Caracterizacin textural del catalizador
MuestraSSA
m2.g -1
Volumen de poro
cm 3.g -1
Dimetro de poro
nm
MnO x 34 0.26 31
CeO 2 67 0.13 8.16
CeMnO fresco 46 0.33 9.76
CeMnO gastado 61 0.33 8.17
Cu/CeMnO fresco 22 0.13 7.17
Cu/CeMnO gastado 97 0.36 6.42
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DRX
20 30 40 50 60 70
I n t e n s i
t y / A
. U .
2-Theta
(a)
(b)
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TOC
0 10 20 30 400
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
% T
O C
Tiempo / horas
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XPS
O1s Muestra Cu2p 3/2 Ce3d 5/2 Mn2p 3/2 ICe/IMn
Odef O latt
CeO 2 - 882.7 - 531.7 529.4
CuO 933.9 - - 531.8 529.9
MnO 2 - - 641.5 530.5 529.5
CeMnO fresco - 889.9641.1
643.10.270 533.1 529.3
CeMnO gastado - 891.4
641.2
643.6 0.237 533.5 529.1
Cu/CeMnO fresco 933.3 882.5 641.0 0.556 531.4 529.1
Cu/CeMnO gastado 933.2 882.5 641.2 0.494 533.7 529.3
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H 2O 2 producido
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Inhibicin bacterial
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 1000
20
40
60
80
100
% I
n h i b i c i n
Tiempo / min
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CONCLUSIONES
La industria petrolera produce efluentes que nopueden ser tratados totalmente o econmicamentemediante tecnologas convencionales.
OCHA permite cumplir con las normas ambientalesms estrictas y mejorar la sostenibilidad de lasoperaciones.
OCHA proporciona un alto nivel de tratamiento, quepermite la eliminacin del efluente directamente almedio ambiente, o para el reciclaje (ej, agua deproduccion tratada puede ser usada para el riego).
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Conclusiones
Nuestros resultados indican que elcatalizador de Cu / CeMnO puede contribuir en la reduccin del impacto ambiental de las
aguas de produccin que contengan altoscontenidos de compuestos orgnicos. Estecatalizador presenta alta actividad hacia laoxidacin de fenoles, hidrocarburos, ascomo de sus intermediarios, obtenindose~80 % de reduccin del COT en 90 min.
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GRACIAS!!Dr. Paulino J. Betancourt-FigueroaUniversidad Central de Venezuela [email protected]