Desafío
El Complejo Cooperativo de Refinería (CRC) de Federated Co-operatives Limited es uno de los mayores consumidores de agua dulce en la ciudad de Regina, Saskatchewan. Con el objetivo de conservar recursos, la refinería de petróleo inició un megaproyecto ambiental de $200 millones -su Proyecto de Mejora de Aguas Residuales- enfocado en la sostenibilidad y liderazgo ambiental.
El proyecto es la culminación de la expansión de producción del establecimiento de 100,000 barriles por día (bpd) a 130,000 bpd, todo usando menos agua potable y descargando menos aguas residuales. Para esta expansión se necesitaba una planta de tratamiento de aguas residuales que fuese capaz de:
- Eliminar sólidos, aceites, fenoles, compuestos de nitrógeno, compuestos orgánicos y otros contaminantes.
- Eliminar la liberación de compuestos orgánicos volátiles de estanques de aguas residuales a la atmósfera.
- Desmineralizar el agua tratada para usarla en la producción de vapor.
- Eliminar el uso de agua tratada municipal y reducir la demanda de agua subterránea.
Solución
Se recurrió a Veolia Water Technologies para que ayudara a diseñar, construir y encargar partes de la solución de tratamiento de aguas residuales exclusiva de CRC. El sistema de cinco etapas, ilustrado en la Figura 1, emplea muchas de las tecnologías avanzadas de tratamiento de agua de Veolia.
Durante la etapa 1, las aguas residuales ingresan a tanques de retención donde la gravedad separa el petróleo del agua. El petróleo se cuela de la superficie a medida que empieza a flotar sobre el agua y se reprocesa dentro de la refinería. Las aguas residuales se pasan a otro tanquue donde los sedimentos y lodo oleóso se hunden hasta el fondo. El petróleo se vuelve a enviar a la refinería para que se vuelva a procesar y el lodo se extrae y desecha de manera segura.
Las aguas residuales restantes pasan a la etapa 2, una unidad de flotación de gas disuelto Poseidon* de Veolia. Se bombean burbujas microscópicas de nitrógeno dentro de la unidad para que se aglutinen con las partículas de petróleo suspendidas. Estas partículas se llevan a la parte superior de la unidad, donde se extraen para volver a procesarlas. En la etapa 2 se utiliza el producto químico AE1701 PolyFloc* de Veolia como floculante.
Después de la separación, las aguas residuales ingresan a la etapa 3, el tratamiento biológico seguido por filtración a través de membranas de fibras huecas de ultrafiltración ZeeWeed* 500 de Veolia. Esta combinación, conocida como biorreactor de membrana, crea el permeado (ver imagen 2). En la etapa 3 se utilizan los productos químicos BioPlus* BA2970 y BioPlus* BA3900 de Veolia para la diseminación biológica y el bioaumento del reactor biológico. También se usa FoamTrol* AF3031 para controlar la espuma en el reactor biológico.
Mayormente libre de compuestos orgánicos, amoniaco, nitritos, nitrato y otras impurezas, el permeado se pasa directamente a la planta de desmineralización (etapa 5) para que se siga tratando y prepararlo para la producción de vapor.
La función principal de la etapa 4 es gestionar el exceso de biomasa del biorreactor. Esta biomasa se envía a una centrifugadora para separar y devolver las bacterias al biorreactor. Se extrae y reprocesa una pequeña cantidad de agua y la biomasa sólida restante se desecha con seguridad. Durante esta etapa, el producto químico Novus* CE2655 de Veolia se utiliza como floculante en la centrífuga.
La etapa 5 es la planta de desmineralización, que finaliza el agua reciclada para la producción de vapor tratando altos niveles de sólidos disueltos. La planta contará con el sistema de ósmosis inversa de pH alto de Veolia, que consta de unidades de intercambio de iones para reducir la dureza y un descarbonatador para eliminar la alcalinidad y el dióxido de carbono. La ósmosis inversa de pH alto es un proceso único en su capacidad de funcionar eficazmente con una recuperación muy alta, con una alta carga orgánica y sin incrustaciones ni la necesidad de limpiezas frecuentes.
Tras la remoción de sólidos disueltos como calcio, magnesio, cloruros y sulfatos, el permeado pasa una segunda vez por el sistema de ósmosis inversa para pulir el agua y se termina con una desmineralización de lecho mixto para producir agua ultrapura (ver imagen 3).
Además de equipos y productos químicos, Veolia ofrece gestión de rendimiento de activos InSight* para las etapas 2, 3 y 4 del proceso del CRC. InSight usa datos y analítica para garantizar que los activos de tratamiento de agua operen con un rendimiento óptimo. Durante la etapa 3, el equipo de equipos de Veolia utiliza InSight para monitorear el rendimiento y la salud a largo plazo de las membranas ZeeWeed. El equipo de Veolia utiliza InSight para enfocarse en la operación, la química y la calidad general del producto entre etapas. Por ejemplo, monitorean la eliminación de sólidos, aceites y grasas en la etapa 2 y observan de cerca la calidad del agua al salir de la etapa 3 para asegurarse de que cumpla con las especificaciones para su reutilización durante la etapa 5. Por último, Veolia utiliza InSight para monitorear el uso de productos químicos y los rangos de dosificación, así como los inventarios de tanques. Esto garantiza que los productos químicos se dosifiquen correctamente, se ordenen cuando sea necesario y estén siempre disponibles.
Figura 1: El Proyecto de Mejora de Aguas Residuales de CRC cuenta con una solución de tratamiento de aguas residuales de cinco etapas que permite el reciclaje y la reutilización de 2 millones de galones de aguas residuales al día.
Figura 2: Durante la etapa 3, las membranas de ultrafiltración ZeeWeed de Veolia filtran las aguas residuales para su reutilización.
Figura 3: Aguas residuales sin tratar de CRC (izquierda) y aguas residuales tratadas con Veolia (derecha)
Resultado
La combinación del biorreactor de membrana ZeeWeed y el sistema de ósmosis inversa de pH alto permitirá a CRC eliminar todos los efluentes de aguas residuales, la mayoría de los cuales se recuperan para su uso en la planta de vapor de la refinería; Sin esta solución, la planta produciría 2 millones de galones de aguas residuales al día. Esta solución integral reducirá el uso de agua cruda de la capa acuífera de la Ciudad de Regina y las necesidades de agua potable de la refinería en un 28 por ciento. Esto equivale a un consumo de unas 3,100 viviendas de Regina al año.
Además, una combinación única de bacterias vivas, unidades de filtración especiales y la tecnología de vanguardia de ósmosis inversa de pH alto de Veolia reducirá significativamente la huella ambiental del complejo. Esto se logra con la reducción de emisiones y olores molestos de productos orgánicos volátiles en los estanques de retención de agua del complejo.
En 2017 Global Water Intelligence (GWI) nombró al Proyecto de Mejora de Aguas Residuales del CRC como el Proyecto de Agua Industrial del Año. El premio reconoció al proyecto de Veolia como el logro técnico o ambiental más impresionante del año en el campo del agua industrial.
Aunque se trata de una enorme inversión, el proyecto multimillonario se un ejemplo destacado de cómo una empresa puede operar -y hasta ampliar sus operaciones- sin dejar de preocuparse por el medioambiente y la escasez de agua.