Tratamiento de agua residual procedente del lodo de perforación del pozo petrolero Bretaña Norte 95-2-1XD mediante el proceso electroquímico de electrocoagulación usando electrodos de aluminio

Abstract

Los fluidos de perforación están considerados como uno de los principales problemas ambientales de mayor impacto, generando una gran variedad de efluentes y residuos sólidos para ser tratados. Esta investigación, que parte de la importancia de mejorar el tratamiento de efluentes, se realiza para poder atender los requerimientos medioambientales y cumplir la legislación vigente del decreto supremo N° 037-2008-PCM. La aplicación del tratamiento a través de la Electrocoagulación es de suma importancia para la industria de perforación, que tiene por prioridad el cuidado del medio ambiente. El efluente que se ha utilizado para las pruebas de tratamiento electroquímico de electrocoagulación proviene del proceso de deshidratación o separación sólido - líquido (Dewatering) del lodo de perforación correspondiente a la sección 8 % del pozo Bretaña Norte 95-2-1XD, ubicado en el distrito de Puinahua, provincia de Requena, departamento de Loreto. En un sentido general la electrocoagulación es una tecnología basada en los conceptos de celdas electroquímicas. Las aplicaciones pueden ser hechas en procesos por lotes y continuo. El aluminio es disuelto del ánodo generando iones que inmediatamente se hidrolizan a hidróxidos poliméricos de hidróxido de aluminio, estos hidróxidos poliméricos son excelentes agentes coagulantes. Los iones Al3+ se combinan con los iones OH- para formar especies monoméricas y poliméricas que por procesos de precipitación forman el Al (OH)3(s). El hidróxido de aluminio es una sustancia amorfa de carácter gelatinoso, que expone una gran área superficial con propiedades adsorbentes y que es propicia para los procesos de adsorción y atracción de las partículas contaminantes. El pH de la solución tiene un rol importante en el proceso electroquímico y químico de coagulación. El ánodo (Al) metálico consumible es usado para producir continuamente hidróxidos poliméricos en la vecindad del ánodo. La coagulación ocurre cuando estos complejos metálicos se combinan con las partículas negativas llevadas hacia el ánodo por movimiento electroforético. La presente Tesis que tiene por título “Tratamiento de agua residual procedente del Lodo de Perforación del pozo petrolero Bretaña Norte 95-2-1XD mediante el proceso electroquímico de electrocoagulación usando electrodos de aluminio” se centra en la posibilidad de reducir la concentración del aluminio, bario, turbidez, SST y conductividad del efluente mediante el proceso de electrocoagulación. El objetivo fundamental es estudiar, de forma detallada los parámetros que influyen en el proceso de remoción de los contaminantes antes mencionados mediante la técnica de electrocoagulación (EC) con ánodos de aluminio. En concreto se estudió el efecto de la densidad de corriente y caudal aplicado. El estudio de viabilidad se realizó a escala laboratorio, desarrollándose en sistema por lotes y flujo continuo, con el fin de saber si la tecnología de electrocoagulación es válida para el agua residual estudiada, determinando las condiciones óptimas de operación para obtener una primera aproximación y determinar los parámetros de eficacia. En este estudio se obtuvieron las condiciones de operación como densidad de corriente, tiempo de operación y caudal para la electrocoagulación, considerando para ello los mejores porcentajes de remoción logrados al variar la intensidad de corriente y el tiempo de operación para el sistema por lotes y adicionalmente el caudal para el caso del sistema continuo, manteniendo constante el volumen y la distancia entre electrodos. Además se compararon las remociones logradas entre la electrocoagulación en sistema por lotes y en flujo continuo para las mejores condiciones de operación, para densidades de corriente de 1.11, 2.22, 3.33 A/dm2. El proceso por lotes y flujo continuo se realizó en reactores de plexiglás de 2L y 4L de capacidad respectivamente. Los electrodos de aluminio fueron ubicados en posición vertical con una separación de 3cm. La remoción de los contaminantes aumentó a medida que se incrementó la densidad de corriente, debido a la mayor dosificación del aluminio y a que el efluente se encontró mayor tiempo sometido al proceso de electrocoagulación. El Aluminio, procedente de los electrodos, fue un excelente agente coagulante para las necesidades de remoción del efluente proveniente del fluido de perforación. Por último se evaluaron los costos del tratamiento electrolítico teniendo en cuenta la corriente y caudal utilizando los valores correspondientes al mejor porcentaje de remoción obtenida.