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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
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