Fenoles en efluentes de refinería: cómo removerlos

La remoción de fenoles en efluentes de refinería es uno de los cuellos de botella clásicos del tratamiento: son compuestos tóxicos para la biomasa del sistema biológico, tienen límites de vertido exigentes y aparecen de manera irregular según qué unidades estén en marcha. El marco general del problema está desarrollado en la guía sobre DQO recalcitrante.

Su tratamiento combina dos mecanismos que se complementan: adsorción sobre un medio con afinidad específica y oxidación avanzada para la carga que la adsorción no puede sostener.

Qué son los fenoles y por qué aparecen en refinerías

Definición y química del problema

Los fenoles son compuestos aromáticos con un grupo hidroxilo unido al anillo. Son solubles en agua, tóxicos para microorganismos a concentraciones relativamente bajas y resistentes a la degradación biológica sin aclimatación. El p-nitrofenol y otros derivados sustituidos son todavía más recalcitrantes. Su presencia aporta DQO y, sobre todo, toxicidad.

Qué medir antes de diseñar

Fenoles totales y, cuando corresponde, compuestos individuales; DQO y COT; pH, alcalinidad, sulfuros, amoníaco, sólidos suspendidos, aceite en agua, salinidad y temperatura; caudal en m³/h y variabilidad de la corriente según el régimen de marcha de las unidades.

Cómo se detecta en planta: análisis e indicadores de campo

• Inhibición del sistema biológico: caída de eficiencia sin cambios de carga orgánica aparente.
• Picos de DQO coincidentes con la marcha de determinadas unidades.
• Olor característico en drenajes y piletas.
• Resultados de vertido fuera de límite en fenoles con el resto de los parámetros en orden.

Causas: de dónde viene el problema

Unidades de craqueo y tratamiento cáustico

Los procesos de craqueo y los tratamientos cáusticos generan corrientes con contenido fenólico. Las sodas gastadas son, típicamente, la corriente más cargada de toda la refinería.

Aguas agrias y drenajes de proceso

Las aguas agrias aportan sulfuros y amoníaco además de fenoles, y esa combinación complica tanto el tratamiento biológico como la oxidación, según se detalla en el artículo sobre DQO en aguas agrias de refinería.

Aditivos y productos de degradación

Antioxidantes, inhibidores y sus productos de degradación aportan compuestos fenólicos adicionales que se suman a la carga del efluente general.

Consecuencias operativas y costos

Impacto sobre equipos, proceso y producto

El efecto más costoso es la inhibición del tratamiento biológico: una corriente fenólica puede desbalancear toda la planta de efluentes y obligar a recircular o a acumular. A eso se suma la generación de olores y el impacto sobre los lodos, tema vinculado al artículo sobre piletas de lodos.

Riesgo normativo y de descarga

Los fenoles figuran entre los parámetros habitualmente regulados en las descargas industriales, y las corrientes concentradas y los lodos asociados quedan alcanzados por la Ley 24.051 de residuos peligrosos y su Decreto 831/93. Los límites de vertido aplicables y el destino del efluente se verifican según la normativa provincial vigente y la autoridad de cuenca que corresponda.

Costo total: OPEX, paradas no programadas y reposición de activos

Un episodio de inhibición del biológico puede costar semanas de recuperación de la biomasa, con acumulación de efluente y riesgo de incumplimiento. Una etapa de pretratamiento específica para la corriente fenólica evita que el problema llegue al reactor.

Remoción de fenoles en efluentes de refinería: soluciones convencionales y sus límites

Tratamiento biológico: inhibición por toxicidad

Con aclimatación y cargas estables, un sistema biológico degrada fenoles. El problema en refinería es la variabilidad: un pico de concentración inhibe la biomasa y el sistema tarda en recuperarse.

Extracción con solvente: complejidad y solvente residual

Es una vía clásica para corrientes muy concentradas y permite recuperar producto, pero agrega complejidad operativa y un solvente residual que hay que manejar.

Carbón convencional: recambio frecuente

Adsorbe bien, pero con cargas altas se satura rápido y, al no ser regenerable in situ, obliga a reemplazar el lecho con el costo y el residuo asociados. La alternativa Watch Water® correspondiente es OXY-X para orgánicos recalcitrantes.

Solución Watch Water: Catalytic Carbon® y RED-OXY®

Catalytic Carbon®: adsorción con regeneración in situ

Catalytic Carbon®, el carbón activado de cáscara de coco con recubrimiento catalítico de oxihidróxido, suma a la adsorción física un mecanismo de remoción catalítica. Entre los contaminantes documentados figuran expresamente fenoles y p-nitrofenol, además de sustancias húmicas, taninos, ligninas, cloraminas y trihalometanos. Su superficie específica es de 2.000 a 2.500 m²/g y su dureza ball-pan supera el 98%.

Su diferencial operativo es la regeneración in situ con OXYDES®-P, el oxidante de radicales sulfato, en un procedimiento de cinco pasos: retrolavar el lecho 5 – 15 minutos, aplicar el oxidante, dejar remojar 30 – 60 minutos, retrolavar 5 minutos y enjuagar. Eso permite una vida útil de 2 a 5 años sin cambiar el medio, y genera mucho menos residuo sólido que alúmina activada, hidróxido férrico o carbón de hueso, que no son regenerables.

RED-OXY®: oxidación avanzada para la carga que la adsorción no sostiene

RED-OXY®, el generador in situ de ferratos (VI), es el complemento para corrientes de carga alta o variable. Combina RED-X® y OXY-X® en solución —típicamente al 5%— para generar ferratos e hidróxidos férricos, ADSORB-X® para elevar el pH y potenciar la adsorción, y dos etapas de filtración: media catalítica y carbón catalítico de pulido. Entre sus contaminantes documentados figuran materia orgánica (DBO, DQO, COT), hidrocarburos y HAP. Los componentes OXY-X® y ADSORB-X® están clasificados como corrosivos y tóxicos para organismos acuáticos: exigen equipo de protección personal y se disuelven en agua desmineralizada u osmótica.

Tren de tratamiento recomendado y orden de las etapas

1. Segregación de la corriente fenólica para no diluirla en el efluente general.
2. Remoción de aceite y de sólidos antes de cualquier lecho adsorbente.
3. Oxidación avanzada cuando la carga supera lo que el lecho puede sostener.
4. Columna de carbón catalítico como etapa de pulido.
5. Regeneración programada del lecho con el oxidante correspondiente.

Qué NO hace el tren

• El carbón no tolera aceite libre ni sólidos altos: requiere pretratamiento.
• La adsorción no es infinita: la capacidad depende de los compuestos competidores presentes.
• La regeneración in situ extiende la vida del lecho, pero no lo vuelve eterno.
• El desempeño del carbón catalítico depende del pH según el contaminante: para arsénico 6,5 – 6,8, para fluoruros 5,5 – 6,5, para boro 7,5 – 9,5.
• Los oxidantes concentrados no son inocuos y requieren equipo de protección personal.

Parámetros de diseño y dosificación

Análisis de agua requerido antes de dimensionar

Fenoles totales y compuestos individuales si el requerimiento los especifica, DQO, COT, pH, sulfuros, amoníaco, aceite en agua, sólidos suspendidos, salinidad, temperatura y caudal en m³/h con su variabilidad.

Puesta en marcha, control analítico y mantenimiento

Se fija el tiempo de contacto según el ensayo, se controla fenoles y DQO en entrada y salida y se registra el volumen tratado. El aumento sostenido del valor de salida indica el momento de regenerar. Cada ciclo de regeneración debe registrarse para seguir la evolución de la capacidad del lecho.

Ejemplo típico de aplicación

Un escenario representativo es el de una corriente fenólica segregada de una planta de proceso de hidrocarburos que desbalancea el tratamiento biológico. El planteo típico es una columna de carbón catalítico con regeneración in situ programada, precedida por remoción de aceite y sólidos, y con una etapa de oxidación avanzada disponible para los picos de carga.

Qué se mide antes y después

• Fenoles totales en entrada y salida de la columna.
• DQO y COT.
• Volumen tratado acumulado entre regeneraciones.
• Estabilidad del tratamiento biológico aguas abajo.
• Aceite en agua y sólidos a la entrada del lecho.

Qué se puede y qué no se puede extrapolar

Se extrapola el esquema y el procedimiento de regeneración, que son datos del fabricante. No se extrapolan la capacidad ni el volumen tratable entre regeneraciones, porque dependen de la concentración, de los compuestos competidores y del pretratamiento, y se estiman con ensayo de columna.

Próximo paso: análisis de agua y cotización

Qué datos enviar a GWC

• Análisis de la corriente con fenoles, DQO, COT, sulfuros y amoníaco.
• Caudal en m³/h y variabilidad según marcha de unidades.
• Aceite en agua y sólidos a la entrada del tratamiento.
• Esquema actual de la planta de efluentes.
• Límite de vertido aplicable según la normativa provincial vigente.

Ensayo de laboratorio y prueba piloto en sitio

Un ensayo de columna sobre la corriente real define el tiempo de contacto y el volumen tratable entre regeneraciones. Con ese dato se dimensiona el lecho y se proyecta el costo operativo real. En la misma familia temática se encuentra derrames de hidrocarburos, remediación por oxidación.

Si los fenoles le están desbalanceando el biológico, la solución empieza por segregar la corriente. Solicite su ensayo y cotización. Si el caso excede este escenario, la referencia general es oxidación avanzada de efluentes industriales.

Solicitar ensayo de columna y cotización