Remoción de Metales Pesados en Aguas Residuales Industriales por la

Técnica de Precipitación Alcalina

María Fernanda Padilla Stevenel

AGENDA

IntroducciónObjetivosRevisión bibliográficaMetodologíaResultadosAnálisis EconómicoConclusiones

INTRODUCCIÓN

Problemática de las aguas residuales industriales: metales disueltos.Toxicidad de metales.Problemática de los lodos de plantas de tratamiento de agua.Posibles soluciones a estos problemas.

OBJETIVO GENERAL

Remover metales pesados disueltos en aguas residuales por el método de precipitación alcalina con hidróxidos de sodio, calcio y magnesio; y estabilizar el lodo generado

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar la concentración de metales disueltos en aguas residuales de distintos giros industriales

Determinar las curvas de neutralización para metales disueltos por medio de la precipitación alcalina, usando diferentes agentes precipitantes (NaOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, dolomitas)

Determinar las eficiencias de remoción de metales en muestras sintéticas emulando aguas residuales industriales

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar mediante la prueba PECT (prueba de extracción para constituyentes tóxicos) si el lodo obtenido de la precipitación de metales es un material peligroso o no

Presentar un análisis económico de los resultados de las alternativas de tratamiento experimentadas para definir la mejor opción de tratamiento a menor costo

Presentar algunas alternativas de usos posteriores a las aguas residuales tratadas y los lodos obtenidos

REVISIÓN BIBLIOGRÁFICA

Principios y ventajas de la precipitación alcalinaCaracterísticas de los hidróxidos a utilizarAlternativa de materia primaTécnicas de solidificación y estabilización de lodosUsos de lodos con contenido metálico como materia prima

METODOLOGÍA

PREPARACIÓNDE

SOLUCIONES

FILTRADODECANTADO

SECADODE

LODOS

AJUSTE DE pH

PRUEBA DE JARRAS

TIEMPODE

SEDIMENTACIÓN

ABSORCIÓN ATÓMICAAL SOBRENADANTE

PRUEBA PECTA LOS LODOS

ABSORCIÓN ATÓMICAAL LIXIVIADO

INICIOFIN

RESULTADOS

Concentraciones de metales que se utilizan en los experimentos

MetalMetal ConcentraConcentra--cicióónn [ppm][ppm]

CobreCobre 8080

CromoCromo 100100

NNííquelquel 120120

ZincZinc 5050

RESULTADOS

Pruebas de absorción atómicaConcentracion metales vs pH

Ca(OH)2

0

1

2

3

4

5

8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12

pH

Con

cent

raci

on p

pm

CobreNiquelZincCromo

Concentracion metales vs pHNaOH

0

1

2

3

4

5

8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12

pH

Con

cent

raci

on p

pm

CobreNiquelZincCromo

RESULTADOS

Eficiencia de remoción de metalesEficiencia de remocion de metales

Ca(OH)2

85

90

95

100

8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12

pH

% d

e re

moc

ion

CobreNiquelZincCromo

Eficiencia de remocion de metalesNaOH

85

90

95

100

8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12

pH

% d

e re

moc

ion

CobreNiquelZincCromo

RESULTADOS

Contenido metálico en los lodos

Cantidad de metal por kg de lodoCa(OH)2

0

200

400

600

800

1000

8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12

pH

g m

etal

/kg

lodo Cobre

NiquelZincCromo

Cantidad de metal por kg de lodoNaOH

0

500

1000

1500

2000

8.5 9 9.5 10 10.5 11 11.5 12

pH

g m

etal

/kg

lodo Cobre

NiquelZincCromo

RESULTADOS

Comparación de la eficiencia de remoción de metales

90

92

94

96

98

100

Porcentaje %

1 2

Hidróxidos

Eficiencia de remoción de metales con diferentes hidróxidos

Cobre Cromo Niquel Zinc

NaOH Ca(OH)2

99.96 99.88 98.9999.9999.99

98.27

99.78 98.55

RESULTADOS

Comparación de las eficiencias de remoción entre las pruebas individuales de metales y en mezcla

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

remoción [%]

1 2 3 4

Metales

Porcentajes de remoción de los metales con NaOH

Mezcla Individual

Cu

99.9199.96 97.7798.27

99.96

98.99

99.0999.88

Cr Ni Zn

90

91

92

93

94

95

96

97

98

99

100

remoción [%]

1 2 3 4

Metales

Porcentaje de Remoción de metales con Ca(OH)2

Mezcla Individual

99.96

99.99 98.07

98.55 99.78

99.75 99.95

99.99

ZnNiCu Cr

RESULTADOSConcentración de metales en el lixiviadoPorcentajes de retención de metales en el lodo

90%

92%

94%

96%

98%

100%

Porcentaje de retención de metales con NaOH

Cromo 0.9999

Cobre 1.0000

Zinc 0.9996

Niquel 0.9999

Metal90%

92%

94%

96%

98%

100%

Pocentaje de retención de metales con Ca(OH)2

Cromo 0.9999

Cobre 0.9999

Zinc 0.9999

Niquel 1.0000

Metales

RESULTADOSConcentración de metales en el lixiviado (mezcla)Porcentajes de retención de metales en el lodo (mezcla)

90

92

94

96

98

100

Porcentaje de retencion de los metales en la mezcla con NaOH

Cobre 99.99455555

Zinc 99.99474658

Niquel 99.98922768

Cromo 99.99113636

Metales90

92

94

96

98

100

Porcentaje de retencion de metales en la mezcla con Ca(OH)2

Cobre 99.99569328

Zinc 99.9916175

Niquel 99.98568894

Cromo 99.98164653

Metales

DIAGRAMA DE PLANTA DE TRATAMIENTO

Agua residual

Particulas grandes Particulas medianas

Agua

Lodos

Hidroxido

Agua

Agua

Aire

LodosAire

Agua limpia

Lodos

Agua

Agua

Controlador de nivel

Medidor de pH

ANÁLISIS ECONÓMICO

Consideraciones y supuestos hechos en el análisis económico

Tasa de inflación: 3.45%Tasa de impuesto sobre la renta: 30%Tasa de interés: 8.76%Tasa de cambio (peso a dólar): $10.7209

ANÁLISIS ECONÓMICO

Vida útil de la planta: 10 añosDepreciación constante a 10 añosCaudales diferentes constantes al añoPrecio de agua a tratar $ 6.87 / m3

Precio de agua a vender $ 6.35 / m3

Precio de lodos $ 6.2 / kg lodo

Análisis Económico

Escenarios1. Se cobra por el agua a tratar, se descarga el

agua tratada al drenaje y se mandan los lodos a relleno de residuos peligrosos

2. Se cobra por el agua a tratar, se vende el agua tratada y se mandan los lodos a relleno de residuos peligrosos

3. Se cobra por el agua a tratar, se vende el agua tratada y se venden los lodos como materia prima

Análisis Económico

0

10

20

30

40

años

1 2 3 4 5

caudal [m3/día]

Comparación de tiempos de recuperación a diferentes caudales y los diferentes escenarios

escenario 1escenario 2escenario 3

10 25 50 100 150

CONCLUSIONESMateriales

Ca(OH)2

MetodologíaAgitación al hidróxido de calcio

Condiciones de operaciónMejores pH de remoción entre 10.0 y 11.0

Remoción metalesCumplimiento de la norma NOM-001-SEMARNAT-1996, NOM-002-SEMARNAT-1996

Retención metalesCumplimiento de la norma NOM-052-SEMARNAT-1993

Análisis económicoFalta sensibilidad a los preciosBuen desempeño cuando se trabajan caudales mayoresTendencia a la venta de residuos para ser materia prima para otros

Propuesta venta de lodosConstrucciónPigmentosFabricación de muebles-decoración

GRACIAS POR SU

ATENCIÓN