Introducción
Un sistema de lavado para reciclaje plástico es, en esencia, un proceso de separación impulsado por agua. Cada kilogramo de virutas de botellas PET, virutas de botellas HDPE, bolsas de PP tejidas, film LDPE agrícola, film personalizado, residuos electrónicos ABS-PS que pasa por un módulo de pre-lavado, un tanque de flotación, una lavadora de fricción, una lavadora caliente y un tanque de enjuague deja tras de sí un cóctel complejo de sólidos en suspensión, aceites emulsionados, tensoactivos, tintas, componentes orgánicos disueltos y, en ocasiones, metales pesados. La pregunta de cómo elegir un sistema de tratamiento de agua para un sistema de lavado plástico, por lo tanto, no es una consideración secundaria. Es una decisión de ingeniería central que determina si una planta de reciclaje puede operar de manera legal, económica y continua.
Esta guía está dirigida a los ingenieros de plantas, los gerentes de proyectos y los inversores que están especificando, actualizando o realizando troubleshooting del circuito de agua de una línea de lavado y pelletizado de reciclaje de plástico. Polyretec, una fábrica Wanplas especializada en líneas de lavado y pelletizado de reciclaje de plásticos, se encuentra con el mismo patrón en decenas de instalaciones cada año: la línea de lavado se selecciona con mucho cuidado, pero el sistema de tratamiento del agua se trata como un complemento genérico, se especifica en un estado tardío y está dimensionado de manera insuficiente. El resultado es un descarga que no cumple los requisitos, una entrada de agua dulce en aumento, costos de transporte de lodos en aumento o una etapa biológica que se detiene en la primera campaña de funcionamiento.
En los siguientes apartados construimos una metodología de selección completa. Comenzamos con el perfil de las aguas residuales en cada estación y para cada materia prima, ya que la respuesta correcta para una línea de bolsas de PP tejidas cargada con arena es totalmente diferente de la respuesta correcta para una línea de botellas de shampoo de HDPE cargada con surfactantes y espuma. Luego recorremos cada unidad de tratamiento como un bloque discreto, comparamos las decisiones clave, como el clarificador de lamellas frente a la flotación de aire disuelto, presentamos tres niveles de solución prácticos, desde un descarga conforme a los requisitos hasta una casi nula, ofrecemos un flujo de decisión de seis pasos, mapamos los principales estándares internacionales de descarga y finalmente presentamos una matriz de troubleshooting. Al final, deberás ser capaz de dar detalles a un proveedor, plantear una propuesta y dimensionar un sistema con confianza en lugar de con intuición.
A. Profundizar en el agua: de dónde viene y dónde se ensucia.
La causa más frecuente de un fracaso de una inversión en tratamiento de aguas es especificar la planta antes de comprender el agua. Una línea de lavado de plástico no produce una única agua residual uniforme; produce varias corrientes con perfiles de carga muy diferentes. Tratar todas ellas como una media única es la forma más rápida de lograr un sistema sobredimensionado y aún fallido. El enfoque correcto es caracterizar cada punto de descarga, a continuación, decidir si se deben segregar, mezclar o tratar secuencialmente.
Características de la descarga por planta.
Limpieza previa y depósito flotante.El primer contacto entre la materia prima sucia y el agua libera la mayor parte de la carga inerte. La arena, la grava, el suelo, los fragmentos de etiquetas y las fibras dominan. Los sólidos en suspensión aquí suelen estar en el intervalo de 2,000 a 15,000 mg/l, con el límite superior alcanzado en el film agrícola muy sucia y los bales mixtos de posconsumo. La carga orgánica es moderada, el pH suele estar cerca de neutro y el flujo es el menos químicamente complejo de la línea. Este es el flujo en donde la separación mecánica justifica su costo.
Dispositivo de fricción y jet de agua caliente.Una vez que el material entra en la arandela de fricción y el tambor caliente, el agua se vuelve químicamente agresiva. Los detergentes, tensioactivos, aceites emulsionados y tintes liberados incrementan la demanda de oxígeno químico hasta 1.500 a 8.000 mg/l. Las temperaturas están elevadas, lo que ayuda a disolver los compuestos orgánicos pero también acelera la formación de burbujas y el riesgo microbial en el ciclo. Este flujo es el principal impulsor de la demanda biológica y de las quejas relacionadas con la formación de burbujas en las etapas de igualación y flotación.
Tanque de caustico caliente.Cuando se debe eliminar la cola de etiqueta, el EVA, el adhesivo termosoldable o los organismos persistentes, se utiliza un lavado alcalino en caliente. Las aguas residuales salen con un pH de 11 a 13, un alto requisito de oxígeno químico, grasas saponificadas y residuos de cola coloidal. La neutralización es imprescindible antes de cualquier etapa biológica o de membrana posterior, y la alta carga de sales y de alcalinidad debe tenerse en cuenta en el balance de agua.
Tanque de aclarado.El enjuague final produce el flujo más limpio: bajo contenido de sólidos suspendidos, bajo consumo de oxígeno químico y pH casi neutro. El diseño contra las corrientes permite que este agua sea el candidato más adecuado para el reutilización directa y para la supresión de los circuitos de fricción y de prelavado. En una línea bien secuenciada, el tanque de enjuague es el corazón del circuito de reutilización, no un desagüe.
Perfil de la calidad del agua según la materia prima (tabla 1 principal)
El espectro de contaminantes cambia radicalmente según el polímero y su historia de servicio. La tabla a continuación es la referencia básica para este artículo. Trata los números como rangos de planificación derivados de la experiencia operativa típica, que deben confirmarse mediante muestreo en el sitio; nunca como sustituto de un ensayo en jarrón y un análisis compuesto de tu propia materia prima.
| Material de alimentación/línea. | Contaminantes dominantes | SS típico (mg/L) | COD típico (mg/l) | pH típico | Característica destacada |
|---|---|---|---|---|---|
| Fragmento de botellas PET | Pegamento de etiquetas (EVA / fundente), residuos de azúcar, adhesivo AD | 000 horas de funcionamiento | 500 kg/h | Neutro a ligeramente alcalino. | Alto BOD procedente de azúcares; los coloides de pegamento resisten la simple sedimentación |
| Piedras de botella de HDPE (shampoo / detergente) | Surfactantes, grasas y producto residual. | 1.500 a | 000 horas de funcionamiento | Neutro a alcalino | Espuma extrema; los sólidos suspendidos livianos favorecen la flotación. |
| Bolsas tejidas/jumbo | Arena, suelo, fertilizante/ residuos de cemento, nitrógeno y fósforo. | Hasta 20.000 | 1,000 a 3,500 | Neutro a alcalino | Grit muy pesado; el alto SS es el elemento determinante del diseño |
| Film LDPE agrícola | Suelo (5 a 15 por ciento de ceniza), residuos de pesticidas, materiales orgánicos. | 5,000 a 15,000 | 1,500 a 5,000 | Neutro a ligeramente alcalino. | Alto contenido de cenizas y contaminantes de residuos de pesticidas |
| Líneas de película impresas. | Tinta (solvente de NC / PU, base de agua) | 000 kg/hora, con | 000 horas | Neutro a alcalino | Muy alta coloridad, de 500 a |
| Desecho electrónico / líneas de ABS-PS | Metales pesados (Pb, Cd, Cr), retardantes de llama | 1.000 a 6.000 | 1,500 a 5,000 | Neutro a alcalino | La fracción tóxica requiere un camino de manejo peligroso. |
Indicadores clave de la calidad del agua y su significado
Antes de seleccionar cualquier equipo, el equipo de proyecto debe hablar un idioma de medidas común. Los indicadores que figuran a continuación son el vocabulario del diseño de aguas residuales de lavado de plástico.
- SS (Sólidos en suspensión):la masa de partículas retenidas en un filtro, expresada en mg/l. Eso determina los tamaños de las bateadoras, clarificadores y volumen de lodos.
- COD (Demanda por oxígeno químico):el equivalente de oxígeno necesario para oxidar químicamente los compuestos orgánicos, mg/L. Cubre tanto los compuestos orgánicos biodegradables como refractarios y es la carga principal para calcular el tamaño del tratamiento.
- BOD5 (demanda biológica de oxígeno durante cinco días):el oxígeno consumido por los microorganismos en cinco días, mg/L. Representa la fracción fácilmente biodegradable.
- La relación BOD/COD (biodegradabilidad):un valor superior a aproximadamente 0,3 indica que el tratamiento biológico es digno de consideración. Por debajo de eso, el agua es demasiado refractaria y es necesario recurrir al oxígeno avanzado o a la separación física.
- pH:acidez o alcalinidad. Las corrientes de lavado cáustico suelen superar el pH 12 y deben neutralizarse.
- 000 dólares son adecuados para el control de calidad de rutina, los colorímetros de mesa deintensidad del color visible, a menudo medida en multiplicaciones (veces). Las líneas de película impresas alcanzan un valor de 500 a
- Aceite y grasa:aceite emulsionado y libre, mg/L, que ensucia las membranas y envenena los sistemas biológicos si no se elimina con suficiente antelación.
- TDS (Sólidos Disueltos Totales):deshidrata la slurry para que la fracción recuperable se extraiga en lugar de ser tierrafirmada con los rechazos.
- Dureza:calcio y magnesio, que ensucian las membranas y los intercambiadores de calor.
- Nitrógeno amónico y fósforo total:Los nutrientes que impulsan los límites de eutrofización y, en las líneas de PP contaminadas por fertilizantes, pueden ser sorprendentemente altos.
- SDI (Índice de densidad del suelo):una medida del potencial de obstrucción coloidal, obligatorio antes de cualquier membrana de ultrafiltración o ósmosis inversa. El SDI inferior a 5 es el requisito habitual.
Regla general: si no puedes declarar el SS, el COD, el BOD5, el pH y el SDI de tu corriente mezclada basándote en una muestra, no estás listo para comprar un sistema de tratamiento. Mida primero y especifica después.
B. Unidades de proceso de tratamiento explicadas una a una.
Un sistema de tratamiento de agua es un conjunto de operaciones unitarias standardizadas. Elegir el sistema significa elegir qué unidades incluir, en qué orden y con qué tamaño. Las secciones siguientes describen cada uno de los componentes básicos, su envoltura de funcionamiento y los errores que desperdician dinero. Utilizelos como una biblioteca de piezas: cada planta es un subconjunto de esta lista, nunca la lista completa.
1. Apertura de manojos, transportador, plataforma de clasificación
El primer obstáculo elimina los desechos gruesos: fragmentos de película, colas de etiquetas, rafia y grano. Una pantalla de tambor giratorio con aberturas de 0,5 a 3 mm es el motor de las líneas de lavado de plástico. Protege las bombas, las boquillas y las membranas de la abrasión y la obstrucción. Este equipo es obligatorio en básicamente cualquier configuración, incluidas las líneas más pequeñas, ya que el costo de omitirlo se paga en la parte posterior de la línea en formaciones de la bomba y barras de chorro bloqueadas. Las pantallas de tambor de autocuración, con lavado en contra corriente, reducen la atención del operador.
2. Cámara de grano y desarenador hidrocilíndrico
Las partículas de arena y gravilla superiores a unos 75 micrones deben eliminarse antes de que erosionen las bombas y las membranas. Una cámara de lodo proporciona un proceso de sedimentación en reposo, mientras que un desmontador hidrociclónico emplea la fuerza de centrifugación en un espacio reducido para concentrar y eliminar los sólidos abrasivos. En las líneas que utilizan bolsas tejidas de PP y film agrícola, donde la carga de arena es extrema, el desmontador no es un elemento decorativo opcional; es la diferencia entre una línea que funciona durante años y una que devora sus propias bombas.
3. Tanque de igualación
El tanque de igualación es el componente más menos valorado y más frecuentemente eliminado en el tratamiento del agua de lavado de plástico. Su función consiste en mantener la corriente mezclada durante 4 a 8 horas, suavizando los picos de flujo y concentración y amortiguando las fluctuaciones del pH a causa de las descargas de causticante de los lote. Casi todos los casos de fallo documentados que investigan los ingenieros de campo de Polyretec se deben a un tanque de igualación olvidado o con capacidad insuficiente. Sin él, las etapas de coagulación, biológica y de membrana posteriores reciben sobrecargas que nunca fueron diseñadas para absorber, y el rendimiento colapsa intermitentemente de formas que los operadores luchan por diagnosticar.
Ajuste del pH y neutralización.
El agua de lavado cáustico debe neutralizarse antes de llegar a las etapas biológicas o de membrana. El ácido sulfúrico o el ácido clorhídrico son comunes, pero la opción preferida para muchas plantas es el dióxido de carbono, que neutraliza suavemente y evita la adición de sales disueltas extrañas que, de lo contrario, acelerarían el acumulo de calcificación de las membranas y el TDS. La neutralización debe dirigirse a la banda exigida por la etapa siguiente y por el permiso local de descarga, generalmente cerca del neutro, y debe instrumentarse con control del pH en línea en lugar de dosificación por lotes a ojo.
5. Coagulación y floculación
La coagulación colapsa la estabilidad coloidal para que se puedan eliminar las partículas finas y las emulsiones. El coagulante suele ser cloruro de polialuminio (PAC) dosificado en el intervalo de 50 a 300 mg/l, aunque el cloruro férrico y el sulfato férrico polimérico son alternativas según el contaminante. El floculante es poliacrilamida (PAM), aniónica, catiónica o no iónica, dosificada a 1 a 5 mg/l. En el caso de las aguas residuales de película impresa, la PAM catiónica ofrece una decoloración y deshidratación notablemente mejores. La disciplina de mezcla importa tanto como el químico: una mezcla rápida a un valor G de 300 a 600 por segundo durante 30 a 60 segundos, seguida de una mezcla de floculación lenta a 30 a 60 por segundo durante 15 a 20 minutos. La única manera confiable de ajustar la química es un ensayo de jaula a escala reducida en una muestra representativa. Los números de dosificación de un folleto son una estimación inicial, no una especificación.
6. Sedimentación versus flotación de aire disuelto
Esta es la bifurcación de selección clave. Ambos separan los sólidos del agua, pero aprovechan la física opuesta y son adecuados para aguas opuestas.
Clarificador de lamela (sedimentación con placa inclinada).Con una carga superficial de 4 a 10 metros cúbicos por metro cuadrado por hora, el diseño de lamela compacta una gran zona de sedimentación en una superficie pequeña y destaca por sus suspensiones de polvo con alta densidad. Para las líneas de sacos tejidos de PP que transportan arena con un SS de hasta 20,000 mg/L, el clarificador de lamela suele ser el separador primario de elección porque el grosor grueso se sedimenta con rapidez y a bajo costo.
Flotación de aire disuelto (DAF).Al saturar una corriente lateral con aire al 15-30 por ciento de saturación y reciclar el 20-30 por ciento del flujo, el DAF libera microburbujas de 20 a 50 micrometros que se adhieren a flóculos ligeros y los flotan a la superficie para su decantación. Es la herramienta adecuada para el aceite, los tensoactivos, las finas de plástico ligeras y el agua con partículas de botella de HDPE espumosa, en los que la sedimentación por gravedad es lenta e incompleta. El gasto es mayor en energía y la operación requiere más experiencia que en un clarificador.
| Criterio | Clarificador de lamela (sedimentación). | Flotación de aire disuelto (DAF). |
|---|---|---|
| El mejor agua para | Arena rica en partículas, líneas PP tejidas densas | Grasa, tensioactivos, finos ligeros, flaquitas de la botella HDPE |
| Eliminación del SS | Alta en sólidos densos. | Alta en sólidos livianos y emulsionados. |
| Eliminación de COD: | Moderado. | Moderado a buen nivel de coagulación. |
| Espacio ocupado | Pequeño (zona de empacado de lamelas) | Moderado. |
| Demanda de energía | Bajo. | Mediano (saturación, bomba de reciclaje) |
| 040 por año. | Bajo a moderado. | Moderado (coagulante + floculante). |
| Dificultad de mantenimiento | Bajo. | Mediano (boquillas, saturador) |
| Nivel relativo de costo | Bajo a medio. | De media a alta |
7. Tratamiento biológico para un alto contenido en COD y en elementos biodegradables.
Cuando la COD es alta y la relación BOD5 / COD supera el umbral de 0,3, el tratamiento biológico se convierte en rentable. Las configuraciones habituales incluyen acidificación por hidrólisis seguida de A / O aeróbica, reactores de biofilm de lecho móvil (MBBR), que utilizan medios de oxidación por contacto, reactores en secuencia (SBR) y reactores biológicos de membrana (MBR). Los ámbitos de diseño típicos son una carga de lodos de 0,1 a 0,3 kg COD por kg de MLSS al día, un tiempo de retención hidráulico de 8 a 24 horas y una MLSS de 3.000 a 8.000 mg/L, con MBR que llega a 8.000 a 12.000 mg/L gracias a la separación sólido- líquido mediante membrana en lugar por sedimentación.
La advertencia crítica: las aguas residuales de lavado de plástico suelen contener surfactantes y biocidas que suprime o mata la biomasa. Un sistema biológico diseñado en papel, pero alimentado con dosis de agentes sanitizantes o causticos, morirá silenciosamente, después de lo cual el COD del efluente aumentará y los operadores culparán a la unidad equivocada. Antes de comprometer capital en cualquier etapa biológica, es indispensable llevar a cabo una prueba formal de biodegradabilidad e inhibición sobre la corriente real.
8-10 personas
Para los orgánicos refractarios y los colores persistentes, los procesos de oxidación avanzados (AOP), tales como Fenton (hidrógeno peróxido más hierro ferroso a un pH de 3 a 4), ozono y UV/hidrógeno peróxido, descomponen las moléculas a las que la biología no puede acceder. Son efectivos para descolorar los efluentes de películas impresas y para oxidar los tensioactivos persistentes. El precio es real: los AOP generan una gran cantidad de lodo debido a los precipitados de hierro en los sistemas Fenton y tienen un alto costo de operación, por lo que deben reservarse para aquellos cursos de agua en los que se han agotado las vías físicas y biológicas, y no deben utilizarse como solución uniforme por defecto.
9. Filtración para el pulido
Después de la separación primaria, la filtración de pulido acondiciona el agua para su reutilización. La filtración con arena funciona a una tasa de filtración de 8 a 12 metros por hora y elimina partículas finas. Los filtros multiaménicos añaden una cama escalonada para una mejor retención de suciedad. La adsorción de carbono activado remove el color, el olor y los compuestos orgánicos residuales; especifique carbono granulado basado en cáscara de coco o carbón de hulla con un valor de yodo de al menos 900 mg/g para una capacidad significativa. La filtración de precisión en cápsulas a 5 micrómetros es la última defensa antes de las boquillas de nebulización sensibles y antes de los sistemas de membrana.
10. Sistemas de membranas: UF, NF y RO.
La ultrafiltrado (UF) con un rango de poros de 0,01 a 0,1 micrómetro produce agua lo suficientemente limpia como para reutilizarse directamente en el prelavado y el lavado por fricción, lo que cierra gran parte del circuito a un costo moderado. La nanofiltración (NF) y la ósmosis inversa (RO) avanzan en la eliminación de la sal disuelta. La RO es la vía hacia la reutilización de alta pureza, pero su recuperación está limitada aproximadamente al 60-75 %, y el flujo de salmuera concentrada es el problema más difícil de todo el sistema: eliminar o evaporarlo conlleva un alto coste, y descuidarlo crea una responsabilidad reglamentaria. El ensuciamiento de las membranas es inevitable sin un tratamiento previo disciplinado; es necesario programar ciclos de limpieza-in-situ (CIP) y el alimentación debe cumplir con el requisito SDI por debajo de 5; de lo contrario, las membranas se obstruyen en cuestión de semanas.
11. Manipulación de lodos y eliminación en condiciones compatibles.
Cada fase de separación produce lodos, y los lodos son donde muchas plantas descubren riesgos ocultos de costos y cumplimiento de las normas. El proceso es el de espesar y luego deshidratar. Una prensa de filtros de placas y marcos alcanza un contenido de humedad del 60 al 75 %; una prensa de filtros de bandas llega al 78 al 85 %; una centrifugadora al 75 al 80 %. Un secado de cociente más alto significa menor volumen de transporte y menor costo de eliminación. De forma crítica, el lodo debe ser caracterizado y enviado a un destino que cumpla las normas. Contaminantes como metales pesados provenientes de líneas de residuos electrónicos pueden clasificar el lodo como peligroso, y esta ruta debe diseñarse y autorizarse desde el primer día en lugar de descubrirlas posteriormente en las puertas del vertedero.
Pasos del proceso
| Unidad | Función principal | Parámetro clave | Eliminación típica |
|---|---|---|---|
| Pantallata del tambor | Eliminación de sólidos gruesos. | Abriruras de 0,5 a 3 mm. | 000 y |
| desarenador de hidrocilindro | Eliminación de la arena. | Cortes de más de 75 micrómetros | Sólidos abrasivos. |
| Tanque de equilibración. | Cadena de regulación de flujo y carga | Retención de 4 a 8 h | Atenuación del pico, suavización del pH |
| ajuste del pH | Neutralización. | Banda neutra objetivo | Corrección del pH |
| Coagulación- floculación. | Desestabilización de coloides. | PAC de 50 a 300, PAM de 1 a 5 mg/L | S.S. fina, algo de COD, color |
| Clarificador de lamela. | Aglomeración sólida densa | 4 a 10 m3/(m2.h) | SS alto (líneas de arena). |
| Flotación de aire disuelto. | Eliminación de residuos sólidos y grasa. | 15 a 30 por ciento de saturación | Hidrocarburos, finos y tensioactivos. |
| Biológicos (MBR, etc.) | Eliminación biodegradable de COD. | HRT de 8 a 24 h; MLSS entre 3 k y 12 k | Alto COD cuando BOD/COD > 0,3 |
| Oxidación avanzada | COD resistente y color | Fenton, pH de 3 a 4 | Organismos y color persistentes |
| Filtro de arena/carbón. | Pulido. | De 8 a 12 m/h, yodo ≥ 900 | S.S. fina, color, olor |
| Membrana UF/RO | Separación de calidad de reutilización. | Recuperación del RO del 60 al 75% | Material en suspensión disuelta, SDI < 5 de alimentación. |
| Desagüe de lodos. | Producción de torta. | 60 a 85 por ciento de humedad. | Reducción del volumen, cumplimiento |
C. Flujo de caja anual neto (B – A)
En lugar de diseñar desde cero en cada caso, la mayoría de las líneas de lavado de plástico se engloban en uno de los tres niveles de solución definidos por el objetivo de reutilización. Este nivel se establece mediante la autorización local para el descarga, el precio y la escasez del agua dulce, y la tolerancia del operador en cuanto a la complejidad. Por lo general, Polyretec define estos tres niveles con los clientes al principio de un proyecto para que la línea de lavado y el circuito de agua se especifiquen juntos en lugar de en conflicto.
Solución A — descarga conforme a las normas municipales hacia la red de alcantarillado
La cadena incluye una pantalla de barra, igualación, neutralización, coagulación, clarificador de lamelas o DAF, y filtración con arena antes del descargue. Es adecuada para plantas con buenas condiciones de sustitución por parte de los organismos municipales y con baja sensibilidad al costo del agua. La reutilización es mínima, de 0 a 30%, porque el caso empresarial no justifica las etapas de membrana. La ventaja es la simplicidad y la menor carga de capital y operación; la desventaja es la compra continua de agua dulce y los costos de descarga continuos.
Solución B: reutilización parcial (la recomendación general)
Este programa se basa en la solución A, añadiendo carbón activado y ultrafiltración para que el agua tratada vuelva a los circuitos de lavado previo y de lavado mediante fricción. La cantidad de agua de relleno se reduce a solo del 10 al 20 por ciento del volumen utilizado, y el volumen de reutilización alcanza entre el 70 y el 85 por ciento. Para la gran mayoría de los recicladores independientes e integrados, este nivel ofrece el mejor equilibrio entre el costo de capital, los costos operativos y la resiliencia ante la volatilidad de los precios del agua. Es la configuración que Polyretec recomienda más a menudo como opción predeterminada.
Solución C: descarga casi nula (ZLD)
La solución B se completa mediante ósmosis inversa y evaporación o cristalización de la salmuera. La reutilización supera el 95 por ciento, y la planta se aproxima a la independencia de los recursos de agua dulce y la capacidad de alcantarillado. El coste es un perfil de energía y capital muy elevado, con la gestión de la salmuera como principal carga recurrente. La ZLD se justifica solo en regiones en las que se escasea el agua o bajo los regímenes de descarga más estrictos, en los que el coste alternativo de no cumplir o la escasez de agua sobrepasa el gasto.
| Criterio | A. Descarga compatible. | B. Reutilización parcial. | C. CAJA FÁCIL DE LIMPIAR |
|---|---|---|---|
| Destino del efluente. | Ebullición municipal | Red de alcantarillado + reutilización | Buen ciclo + manipulación de salmuera |
| Tasa de reutilización. | 0 a 30 por ciento | 70 a 85 por ciento. | 95 por ciento más |
| Espacio ocupado | Bajo. | Medio | Alto |
| Demanda de energía | Bajo. | Medio | Muy alta |
| 040 por año. | Bajo. | Medio | De media a alta |
| Dificultades de funcionamiento | Bajo. | Medio | Alto |
| Inversión relativa | Bajo. | Medio | Premium, |
D. Un flujo de trabajo de selección en seis pasos
La selección es un proceso, no una compra. El siguiente método de seis pasos transforma una especificación abrumadora en una secuencia de decisiones limitadas, cada una con un resultado claro que alimenta al siguiente.
Paso 1 — caracterizar el agua con el muestreo adecuado
Recopile muestras compuestas (mezcladas durante un turno para representar la carga media) y muestras grabadas o instantáneas (para capturar los picos). La muestra compuesta te indica el promedio de diseño; la muestra grabada te indica el peor caso que el sistema debe soportar. Siempre mida al menos los ocho parámetros fundamentales: SS, COD, BOD5, pH, aceite y grasas, coloribilidad, nitrógeno amoniacal y fósforo total. Añade TDS, dureza y SDI cuando se consideren membranas. Realice las muestras en cada estación, no solo en la salida mezclada, para poder decidir qué elementos separar.
Paso 2 — Confirmar el estándar de descarga aplicable
Identificar la regulación local que rige su salida: un límite de pretrattamiento municipal, un estándar nacional de efluentes industriales o un régimen combinado. El permiso establece los números que debe alcanzar la planta de tratamiento y, por lo tanto, limita las opciones de tecnología. Trate el permiso como una entrada fija, no como una consideración negociable de último momento, porque retroficarlo para un límite más estricto más adelante es mucho más caro que diseñarlo inicialmente.
Paso 3 — calcular el volumen de agua
Convertir la capacidad de línea en demanda de agua utilizando factores de consumo establecidos por cada tonelada de materia prima. Estos factores varían ampliamente, por lo que deben tabularse en lugar de considerarse como valores definitivos.
| Material de alimentación. | Uso del agua (m3 por tonelada) | Tasa de mezcla recomendada | Notas |
|---|---|---|---|
| Fragmento de botellas PET | De 3 a 6 | 10 a 20 por ciento | Alto BOD procedente de azúcares |
| Chip de botella de HDPE | 2 a 4 | 10 a 20 por ciento | Es necesario manejar la espuma |
| Película agrícola (LDPE) | 5 a 10 | 15 a 30 por ciento | Carga pesada de suelo. |
| Bolsas tejidas/jumbo | 4 a 8 | 15 a 30 por ciento | Carga de arena extrema. |
Estos intervalos reflejan un consumo típico con un solo paso; un ciclo de reutilización bien diseñado reduce la fracción de elaboración a las tasas indicadas. Lo relevante es calcular el tamaño de la ecuatorización, las bombas y las membranas en función de un caudal defendible, en lugar de utilizar un número optimista de ventas.
Paso 4 — Definir el objetivo de reutilización
Elegir el nivel A, B o C de la sección C en función del precio del agua, la escasez y las restricciones de descarga. Esta única decisión fija la presencia o ausencia de ultrafiltración y ósmosis inversa, y por lo tanto, la mayoría del perfil de inversión y operación.
Paso 5: Realizar pruebas de laboratorio y con simulación.
Antes de finalizar la selección de coagulante y floculante, realice pruebas de tazónes. Antes de comprometerse con una etapa biológica o de membrana, ejecute un ensayo piloto en el flujo real, ya que el rendimiento descrito en la descripción rara vez sobrevive al contacto con agua de lavado de plásticos real, contaminada con tensioactivo y biocidas. Un pequeño ensayo piloto reduce las mayores fuentes de decepciones posteriores a la puesta en marcha.
Paso 6: cuantificar la carga de funcionamiento
Expresar el costo continuo no en moneda absoluta sino en términos relativos: nivel de demanda de productos químicos, nivel de demanda de energía, volumen de lodo y nivel de mano de obra, además del restitución continua requerida del 5 al 15%. El indexar contra una línea base de 100 puntos de índice permite comparar los niveles de manera transparente sin tener que cotizar precios que varían según la región y el año.
E. Estándares de eliminación y conformidad internacional
Las líneas de lavado de plástico se construyen y operan en todo el mundo, y el límite de efluente aplicable depende del país anfitrión. El siguiente cuadro relaciona los regímenes principales y las bandas de límites típicas que imponen. Siempre confirme los valores locales actuales con la autoridad competente, ya que los límites se revisan y que las interpretaciones locales y los parámetros adicionales se aplican.
| Región / estándar | Instrumento regulador. | Límite de COD (mg/l) | Límite de SS típico (mg/L) | Rango de pH típico |
|---|---|---|---|---|
| China | GB 8978-1996; GB/T 31962-2015 para la entrada de alcantarillados. | 100 a 150 (primera clase) | 70 a 150 | 6 a 9 |
| Unión Europea | Directiva 91/271/CEE relativa al tratamiento de aguas residuales urbanas; IED 2010/75/UE. | basado en permisos, suele ser de 125 a 150 | De 35 a | 6 a 9 |
| Estados Unidos | Permiso CWA / NPDES; pretratamiento de conformidad con la parte 403 del código federal de reglamentos (40 CFR) | basado en permisos, suele ser de 100 a 250 | basado en permisos, suele ser de 100 a 150 | 6 a 9 |
| India. | CONAGUA, concesión y registro de descarga | 100 a 250 | 100 a 150 | 5,5 a |
| Vietnam | 000 y 2 millones de yuanes. | 50 a 150 (columna A/B). | 50 a | 5,5 a |
| Indonesia | PermenLHK (reglamento del Ministerio de Medio Ambiente) | De 100 a | 100 a 150 | 6 a 9 |
| México | NOM-001-SEMARNAT-2021.. | 200 a 250 (varía según el receptor) | 9. 150 a | 5 a 10 |
| Malasia | Normas de calidad ambiental (aguas residuales y efluentes industriales) | 50 a 200 (según la corriente) | 50 a | 5,5 a |
El patrón es coherente: el pH es casi neutro, el SS está estrechamente enlazado y el COD se sitúa en unos pocos cientos de mg/l para la descarga directa al medio ambiente, con límites de pretratamiento de alcantarillado generalmente más permisivos. La consecuencia práctica es que las etapas de separación y coagulación primarias son inevitables en todas partes, mientras que las etapas biológicas y de membrana están determinadas por el objetivo de reutilización y por lo estrictos que sean los límites COD locales.
F. Errores comunes y solución de problemas
Los mismos fracasos se repiten en plantas de diferentes continentes. Reconocerlos con antelación ahorra meses de operación insatisfactoria. La matriz que aparece a continuación relaciona cada síntoma con su causa habitual y la acción correctiva adecuada.
| Problema | Síntoma. | Causa principal | Remedio |
|---|---|---|---|
| Equilibrio omitido | Violaciones de permisos intermitentes | 000 y | Agregar o ampliar la etapa de igualación a 4 a 8 h. |
| Químicos adivinados. | Malo floculado, alto contenido de sólidos en efluente. | No hay prueba de llenado, el PAC/PAM incorrecto. | Ejecute pruebas de recipiente; ajuste la dosis y el tipo. |
| Saturación DAF débil | Baja flotación, efluente grasiento | Boquillas atasadas, presión baja. | Servicio, restaure el saturador del 15 al 30 por ciento |
| Envenenamiento de la biomasa. | Alza del COD, muerte de las eslingas | Susto de agente tensioactivo/biocida | Segregar, equilibrar, probar la inhibición. |
| Aftas de membrana | Aumento de presión, disminución del flujo | SDI > 5, tratamiento previo débil | Fortalecer la filtración y programar el CIP |
| Zona ciega del lodo | Costo de eliminación imprevista. | Sin plan adecuado, posible peligro. | Caracterizar, permitir, deshidratar al 60 al 75 por ciento |
| Acumulación de sal | La calidad del lavado disminuye con el tiempo | No se produce soplado, aumenta el contenido de TDS | Establecer un valor continuo de vaciado del 5 al 15 %. |
| Peor separación en invierno | Menor eliminación biológica del COD. | Baja temperatura del agua. | Aislar, calentar o prolongar el HRV durante los meses fríos. |
Predominan dos temas. Primero, el tanque de igualación y la prueba del jarro son un seguro barato que las plantas omiten repetidamente y después lamentan. En segundo lugar, un circuito cerrado de agua que nunca descarga una corriente de aclarado concentra silenciosamente sales y tensioactivos hasta que la calidad del lavado disminuye; el aclarado del 5 al 15 por ciento no es residuo, es el precio de la estabilidad del circuito.
Preguntas frecuentes
¿Puedo reutilizar el 100 % del agua de una línea de lavado de plástico?
No. Se requiere un bajado continuo del 5 al 15 por ciento para evitar la acumulación de sales y dureza que degrade la calidad del lavado. Un bajado casi nulo puede superar el 95 por ciento de reutilización, pero requiere tratamiento de ósmosis inversa y gestión de la salmuera, lo que conlleva un alto carga de funcionamiento y se justifica solo en presencia de escasez de agua o límites estrictos de descarga.
¿Es un cribado centrifugal mejor que una rejilla vibratoria para la eliminación de los residuos?
No. La flotación con aire disuelto funciona muy bien con suspensiones ligeras, grasas y cargadas de tensioactivos, como las líneas de granos de plástico HDPE, mientras que los clarificadores de láminas son más económicos para cargas pesadas de arena, como las líneas de bolsas teñidas de PP en las que la arena se deposita rápidamente bajo la fuerza de gravedad.
¿Necesito siempre un tratamiento biológico para las aguas residuales procedentes del lavado de plásticos?
Solo cuando el COD es alto y la relación bioquímica BOD5 a COD supera aproximadamente 0,3. Los surfactantes y biocidas en la entrada pueden envenenar la biomasa, por lo que es obligatoria una prueba de tratabilidad e inhibición antes de comprometerse con una etapa biológica, como una MBR o un MBBR.
¿Por qué es tan importante un tanque de igualación?
Es una solución que amortigua los picos de flujo y concentración durante 4 a 8 horas, estabiliza el pH y protege todas las unidades intermedias de las cargas bruscas. La mayoría de las instalaciones fallidas saltaron esta etapa para ahorrar espacio, y las etapas posteriores sufrieron intermitentes perturbaciones difíciles de diagnosticar.
¿Cuál es la forma más fiable de seleccionar coagulantes y floculantes?
La prueba en tarro a escala de banco sobre una muestra representativa es el único método fiable. Los niveles de dosificación de PAC entre 50 y 300 mg por litro y de PAM entre 1 y 5 mg por litro son puntos de partida, no ajustes finales, y las aguas residuales de películas impresas suelen beneficiarse del PAM catiónico para la descoloración.
¿Cuánto agua consume una línea de lavado de plástico por tonelada de materia prima?
Varía según la materia prima: lechada de botellas de PET de aproximadamente 3 a 6 metros cúbicos por tonelada, lechada de botellas de HDPE de 2 a 4, film agrícola de 5 a 10 y bolsas PP tejidas o jumbo de 4 a
¿Qué ocurre con la solución bruta concentrada procedente de la ósmosis inversa?
La corriente de descartes RO, usualmente del 25 al 40 % de la materia prima, es el problema de eliminación más difícil en un sistema de reutilización. Las opciones incluyen mayor evaporación o cristalización, lo que tiene un costo muy alto, o una descarga controlada cuando el permiso lo permite; debe planificarse, no descubrirse después de la puesta en marcha.
¿Cómo cambia la selección de la materia prima el diseño del tratamiento del agua?
Pesado: una línea de Bolsas PP es un problema de eliminación de arena resuelto por productos desarrancadores y clarificadores de lamellas, mientras que una línea de botellas HDPE es un problema de espuma y grasa resuelto mediante flotación de aire disuelto, y una línea de película impresa es un problema de colorido resuelto mediante floculación catalítica y carbón activo. El perfil del agua, no la marca de la línea de lavado, debe determinar la selección del tratamiento.
Conclusión
Seleccionar un sistema de tratamiento de agua para una línea de lavado de plásticos es fundamentalmente un ejercicio de perfilado antes de especificar. Comience por el agua: muestre cada estación, caracterice cada materia prima y traduzca los valores de SS, COD, BOD5, pH, color y SDI en una secuencia de unidades. Construya esa secuencia desde la biblioteca de piezas de la Sección B, tome la decisión de sedimentación frente a flotación con aire disuelto en función de la densidad de los sólidos y la carga de grasa, y nunca omita el tanque de igualación ni el ensayo en jarrón. Elija un nivel de reutilización de la Sección C que se adapte a sus necesidades económicas del agua, siga el flujo de trabajo de seis pasos de la Sección D y confirme el límite local en el mapa de cumplimiento de la Sección E antes de comprar.
Para la mayoría de los operadores, la solución B – la reutilización parcial con carbón activado y ultrafiltrado que devuelve al 70 al 85 % del agua al lavado previo y al lavado por fricción – es el punto dulce pragmático, que equilibra el capital, la carga de operación y la resiliencia. Reserva el descargamiento casi cero para los sitios con escases graves o estrictamente regulados. Polyretec, una fábrica de Wanplas con una amplia experiencia en líneas de lavado y granulación de reciclaje plástico, diseña el circuito de agua y la línea de lavado como un sistema integrado, de modo que el tratamiento acceda al perfil de contaminantes reales en lugar de asumir uno genérico. Cuando especifiques tu próxima línea, enséñale los requisitos de tratamiento del agua junto con los volúmenes, y notarás la diferencia en las facturas de agua dulce más bajas, los permisos establecidos y años de operación ininterrumpida.
