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Este documento ofrece una guía detallada sobre el tratamiento de aguas residuales en la industria de acabados metálicos. Aborda temas como el origen de las aguas residuales, la teoría de tratamiento, la optimización de enjuague, la separación de flujos, el tratamiento para desengases y activadores, la precipitación de metales, el tratamiento para cromo y cianuros, y los límites permisibles. Además, se incluyen referencias.
Tipo: Esquemas y mapas conceptuales
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TEMARIO ORÍGENES DE LAS AGUAS RESIDUALES TEORÍA DE TRATAMIENTO DE LAS AGUAS RESIDUALES OPTIMIZACIÓN DE ENJUAGUE SEPARACIÓN DE FLUJOS TRATAMIENTO PARA DESENGRASES Y ACTIVADORES PRECIPITACIÓN DE METALES TRATAMIENTO PARA CROMO TRATAMIENTO PARA CIANUROS LÍMITES PERMISIBLES REACCIONES DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES CONCLUSIÓN REFERENCIAS
Las aguas residuales industriales se generan como consecuencia de la actividad industrial. La diversidad de las aguas residuales industriales puede ser muy grande (aguas de proceso, limpieza, etc.), ya que pueden contener contaminantes de naturaleza muy diferente. La mayor parte de los procesos industriales utilizan el agua de una u otra manera. Esta agua, una vez ha sido utilizada, debe ser tratada antes de ser vertida con independencia de si se devuelve al medio natural o de si se vierte a la red de saneamiento. En el primer caso, el tratamiento debe ser el suficiente para que el vertido no cause ningún impacto ambiental en el medio receptor; y, si se vierte a la red pública de saneamiento, la composición de las aguas residuales debe cumplir con todos los parámetros físicos y químicos de la normativa vigente. Existe una tercera opción para las aguas residuales industriales ya depuradas: la reutilización. Puesto que el agua es un recurso natural que no debe ser malgastado, la alternativa más sostenible consiste en el tratamiento del agua residual hasta conseguir que su calidad sea compatible con su reutilización en el proceso. La normativa en materia ambiental, cada vez más exigente, lleva a que en muchos casos la reutilización sea la opción más competitiva. Cuando un vertido cero no es posible, aplicamos los tratamientos necesarios para su adecuación a los límites de vertido establecidos por ley con el fin de evitar sanciones
2 NaCN + 10 NaOH + 5 Cl → 2 NaHCO 3 + N 2 + 10 NaCl + 4 H 2 O 2 cianuro sodico + 10 sosa + 5 cloro → 2 bicarbonato sodico + nitrogeno + 10 cloruro sodico + 4 agua En realidad, la reacción se descompone en dos tiempos: en primer lugar, hay formación de cloruro de cianógeno, que es casi instantánea, mientras que la transformación de cloruro de cianógeno en cianato puede llevar varias horas, especialmente en los casos de cianuros complejos de metales pesados, como el cobre, cadmio, zinc, níquel y hierro. Con el hipoclorito de sodio la reacción de oxidación total tiene como fórmula 2 NaCn + 5 NaOCL + 2 NaOH → 2 Na 2 CO 2 + N 2 + 5 NaCl + H 2 O 2 cianuro sodico + 5 hipoclorito sodico + 2 sosa→ 2 carbonato sodico + nitrogeno + 5 cloruro sodico + agua Como en el caso de cloro gaseoso, esta reacción se efectúa en 2 etapas, el cianato que se forma en la segunda fase de oxidación de un cianuro es poco toxico y puede ser vertido en la mayor parte de los casos. Sin embargo, es preferible proseguir la reacción y descomponer el cianato en anhídrido carbónico y nitrógeno. Las aguas tratadas que se encuentran fuertemente alcalinas han de ser neutralizadas y vertidas a un pH 7. La reacción de oxidación de los cianuros se efectúa generalmente en dos etapas, en dos fosas diferentes, en una primera fosa tiene lugar la alcalinización y la oxidación, en la segunda la transformación de los cianatos en anhídrido carbónico y nitrógeno que pueden proseguir en la cuba de decantación.
En el caso que se empleé el hipoclorito sódico; al ser este último igualmente muy toxico, se ha se cuidar que no quede un exceso de la reacción, si no será necesario tratar el oxidante en exceso con sulfato ferroso.
Agregar tensoactivos al enjuague. Poner tres tinas consecutivas de enjuague a contraflujo o combinar con uno por aspersión. Para disminuir las perdidas por arrastre se recomienda: Dejar las piezas escurriendo sobre el baño de recubrimiento por el mayor tiempo posible. Colgar las piezas en los racks de tal modo que no almacenen líquido. Instalar un tanque de enjuague de recuperación para reponer con esta solución las perdidas por evaporación. Recuerde que el arrastre representa la principal perdida de sus baños de recubrimiento. D) SEPARACIÓN DE FLUJOS Es muy importante que no se mezclen corrientes procedentes de diferentes soluciones de recubrimiento antes de tratar, ya que esto complicaría el tratamiento. Sobre todo, nunca se deben mezclar baños cianurados con soluciones acidad, puesto que se desprenden vapores mortales de ácido Cianhídrico. Por otro lado, los flujos que si pueden mezclarse entre sí son por ejemplo los de cobre alcalino con los de latón y los de zinc porque todos son cianurados y contienen algún meta y sosa. También es posible mezclar los desengrases alcalinos, sin cianuros, con los procedentes del ácido para decapado. Esto se explica en el tratamiento para desengrases y activadores.
Una vez que ha concluido el tratamiento por separado de los flujos podrán mezclarse para su desecho. Muchas veces este efecto de diluir ayuda a alcanzar los límites permisibles, sobre todo cuando el tratamiento es muy sencillo y no es suficiente para disminuir lo necesario el compuesto deseado. Se recomienda que, en los enjuagues de metales preciosos, se busque un método de recuperación más que de tratamiento, como lo es la electrolisis o intercambio iónico. En el intercambio iónico una resina cambia sus cationes dejándolas en el enjuague y tomando selectivamente los del metal precioso. El principio de la recuperación por electrolisis es similar a la deposición usual del metal por electrolisis. E) TRATAMIENTO PARA DESENGRASES Y ACTIVADORES Los desengrasantes son soluciones alcalinas con un pH entre 7.0 y 14.0, y bastara en la mayoría con ajustar el pH con algún acido antes de desecharlo. Contrariamente las soluciones para activar y/o decapar contienen únicamente ácido y para tirarlos solo es necesario ajustar el pH con algún alcalino. (cuando alguna de estas soluciones contiene cianuros debe seguirse otro método de tratamiento y no este). Entonces es de gran ayuda mezclar en un mismo tanque de tratamiento los enjuagues de desengrasantes con los de activadores. Luego tomar la lectura del pH, y ajustar si es necesario entre 6.0 y 9.0.
pH. El pH óptimo de precipitación dependerá de la sal formada, concentración del metal, los agentes complejantes presentes y de otros metales presentes en el mismo baño o enjuague. La reacción que ocurre es básicamente la siguiente: ion metalico + ionhidr ó xido→ hidr ó xido metalico En las soluciones de baños ácidos se puede agregar directamente el hidróxido a la tina de tratamiento y mezclar hasta obtener el pH deseado, un ejemplo de hidróxido a utilizar puede ser el hidróxido de calcio. Este pH normalmente varía de 7.5 a 10.0. Posteriormente la solución se pasa a un tanque de asentamiento de acero y se deja cuatro horas; una vez que el hidróxido metálico a precipitado se pasa por un filtro de arena. El agua resultante de la filtración puede tirarse y el lodo debe disponerse en un lugar especialmente destinado a este propósito. En las soluciones cianuradas es IMPORTANTE tratar primero el complejo cianurado para poder precipitar el metal presente. Esto se presenta en el tratamiento para cianurados. En los procesos de níquel y de zinc con este método, el agua obtenida difícilmente alcanza la calidad deseada por lo cual es recomendable tirar el agua con otros flujos tratados. El tratamiento químico para aguas residuales de acabados metálicos nos proporciona agua de buena calidad por lo cual el enjuague tratado no puede usarse de nuevo, sin embargo, la ventaja de este tratamiento es lo económico del equipo y reactivos necesarios.
Existen otros tratamientos donde el agua si puede recircularse, tal es el caso del intercambio iónico y la osmosis inversa, en donde además el baño ya concentrado puede regresarse a la tina original. G) TRATAMIENTO PARA CROMO El siguiente tratamiento es aplicable a enjuagues de baños de cormo trivalente y soluciones con cromatos, como los sellos después del zincado. El cromo Trivalente puede ser precipitado con hidróxido de sodio para producir hidróxido de cromo. Es importante retirar inicialmente el cromo trivalente para desechar por que puede ser fácilmente oxidado y regresado al estado hexavalente cuando es expuesto a desinfectantes u otros agentes oxidantes. La solución a tratar se transporta a una tina de tratamiento.
Los métodos de determinación de los contaminantes están contenidos en las normas oficiales mexicanas. Las descargas de aguas residuales así analizadas antes de tirarse deben cumplir con los límites permisibles establecidos en México. I) LÍMITES PERMISIBLES. Los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales, provenientes de la industria de acabados metálicos, son los dados por las Normas Oficiales Mexicanas. NOM-001-SEMARNAT-1996: Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales en aguas y bienes nacionales. NOM-002-SEMARNAT-1996: Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de aguas residuales a los sistemas de alcantarillado”. NOM-003-SEMARNAT-1997: Que establece los límites máximos permisibles de contaminantes para las aguas residuales tratadas que se reúsen en servicios al público”. NOM-004-SEMARNAT-2002: Protección ambiental; Lodos y bio-sólidos: Especificaciones y límites máximos permisibles de contaminantes para su aprovechamiento y disposición final.
Los límites máximos permisibles de contaminantes en las descargas de agua, provenientes de la industria de acabados metálicos, son los dados en la siguiente tabla. Fuente: http://dof.gob.mx/nota_detalle.php? codigo=4780729&fecha=19/10/1988&print=true J) REACCIONES Tratamiento batch
A través de la bomba se agrega sosa hasta que el pH sea de 10.5, checando cada 10 minutos con papel pH. Se toma muestra para ver el nivel de cianuro del tanque 1 y de acuerdo a esto se agrega suficiente hipoclorito de sodio. Se toma muestra a los 45 minutos para ver si hay cianuro residual o cloro residual. Si aún hay cianuro se continua el tratamiento hasta que desaparezca probando cada 15 minutos. El agua tratada se pasa por un filtro para quitar las sales metálicas que se precipitaron y el agua clara se descarga al drenaje. Efluentes de cromo Todas las soluciones que contengan cromo, se envían a un tanque suficientemente grande para almacenar lo que se genere en un turno más la cantidad de reactivos químicos con los que se va a tratar. Se debe tener dos tanques pues en uno se estarán tratando las soluciones y en el otro se almacena lo del turno. Estos tanques deben de tener agitación y deflectores para tener un buen mezclado. Durante todo el tratamiento las soluciones se recirculan y/o agitan. El tratamiento consiste en elevar el pH de la solución con sosa caustica para precipitar el cromo trivalente, hasta que este sea de 8.0 que es donde el cromo trivalente se precipita de la solución.
El agua tratada se pasa por un filtro para quitar las sales metálicas que precipitaron y el agua clara se descarga al drenaje. El diagrama siguiente de la planta. Efluentes de Níquel Todas las soluciones que contengan níquel, se envían a un tanque suficientemente grande para almacenar lo que se genere en un turno más la cantidad de reactivos químicos con los que se va a tratar. Se debe tener dos tanques pues en uno se estarán tratando las soluciones y en el otro se almacena lo del turno. Estos tanques deben de tener agitación y deflectores para tener un buen mezclado. Durante todo el tratamiento las soluciones se recirculan y/o agitan.
El efluente se llevará a una temperatura igual o inferior a 30°C Están prohibidos todos los vertidos de compuestos cíclicos hidroxidados y de sus derivados halogenados: ejemplos: derivados de fenol, clorobenceno Están prohibidos todos los vertidos de sustancias que favorezcan la manifestación de olores, de sabor o de coloración en las aguas
naturales, cuando se utilizan para la alimentación humana, como soluciones de ácido crómico. 2) En el caso de vertido del efluente a una red pública de saneamiento provista a su extremo de una instalación colectora. El efluente no contendrá ningún producto capaz de desprender vapores o gases tóxicos o inflamables, por ejemplo: los cianuros. El efluente deberá presentar un contenido de materias en suspensión inferior o igual a 1 g/lt, una demanda bioquímica de oxigeno (D.B.O) inferior o igual a 500 mg/lt, un contenido de nitrógeno inferior o igual a 200 mg/lt. 3) En el caso de un vertido a un medio natural directamente o por mediación de una red de saneamiento, no prevista de una estación colectora. Si la carga de polución industrial del medio receptor es relativamente débil, el efluente deberá presentar: El efluente deberá presentar un contenido de materias en suspensión de toda clase, inferior o igual a 100 mg/lt., una D.B.O inferior o igual a 200 mg/lt, un contenido en nitrógeno inferior a 80 mg/lt. Si la carga de polución industrial es importante pero no preponderante el efluente deberá presentar: Un contenido en materias en suspensión de cualquier clase, inferior o igual a 50 mg/lt., un D.B.O inferior o igual a 100 mg/lt y un
