Estudio experimental a escala de laboratorio del tratamiento de las aguas residuales de una planta de cromado brillante de Lima - Perú

Abstract

La finalidad del presente trabajo ha sido llevar a cabo un estudio de la destoxificación de las aguas residuales que se generan en una planta de Cromado Brillante de la Ciudad de Lima. En Lima hay 1406 establecimientos Galvánicos registrados en el Ministerio de Industria, Turismo, Integración y Negociaciones Comerciales Internacionales, desde febrero de 1990 fecha en que se inicia la reinscripción de toda empresa comercial e industrial, hasta el 15 de octubre de 1997; sin embargo, existen muchos otros sin registrar. Para centrarse en la problemática de la Industria Galvánica, se describe el proceso industrial, las características de las aguas residuales originadas y sus efectos ambientales. El análisis fisicoquímico de las muestras de agua residual y los ensayos experimentales se realizaron en el Laboratorio del Ex-Instituto Nacional de Geología, Minas y Metalurgia (INGEMMET), el Laboratorio de Química del Instituto Peruano de Energía Nuclear (IPEN), el Laboratorio de Química Orgánica de la Facultad de Ingeniería Química y Manufacturera de la U.N.I. y el Laboratorio de Fisicoquímica de la Facultad de Ingeniería Ambiental de la U.N.I. Se midieron los siguientes parámetros fisicoquímicos en las muestras de agua residual: pH, concentración de cianuros, cromo, níquel, cobre, hierro, grasas, sólidos disueltos, sólidos suspendidos totales, sólidos sedimentables y turbidez, antes y después de ser tratadas. El volumen de agua residual es pequeño, aproximadamente 1 m3, el que es eliminado al final del día, sin embargo, la carga contaminante es muy alta: 0,23 kg de cianuro total y 1,00 kg de cromo hexavalente por día. Las líneas de descarga del neutralizado ácido, decapado químico, cromado brillante y desengrase electrolítico son corrosivas. El desarrollo experimental a nivel de laboratorio consistió en las siguientes operaciones y procesos químicos: * Oxidación por clorinación alcalina con hipoclorito de sodio, con el fin de destruir cianuros. En la primera etapa los cianuros fueron oxidados a cianatos en un minuto y en la segunda etapa los cianatos se convierten en dióxido de carbono y nitrógeno en tres días, sin ajuste del pH; y en 25 minutos ajustando el pH entre 8,0 y 8,5 con ácido sulfúrico. La reacción requiere de un 85% de exceso de cloro activo en la primera etapa y de 145% de exceso de cloro activo en la segunda etapa. * Reducción química del cromo hexavalente a trivalente con metabisulfito de sodio. La reacción es instantánea y requiere de un 20% de exceso del agente reductor. * Precipitación química Floculación y Neutralización con hidróxido de sodio, como agente precipitante; al agregar el hidróxido de sodio se forman los microflóculos de hidróxidos metálicos, luego se promueve su crecimiento hasta obtener el tamaño y peso apropiado para facilitar su remoción. En este proceso el agua residual tiene un pH entre 6 y 9. Para las características del agua residual, la precipitación química de las sustancias tóxicas es más eficiente con hidróxido de sodio que con cal, porque se obtiene con esta última una mayor turbidez en el agua tratada y un 260% adicional de cantidad de lodos generados. Los ayudantes de la precipitación química (cloruro férrico sulfato de aluminio y polielectrolitos) no mejoran significativamente los resultados del proceso, por tanto, no es indispensable su uso. El proceso genera flóculos sedimentables si el pH del agua a tratar es mayor que 6.55, en todo caso el pH inicial va a condicionar el pH de operación, el cual debe ser menor que 10,6; así mismo, queda fijada la concentración de hidróxido de sodio en 225 g/L, la velocidad de agitación de mezcla rápida en 100 rpm, el tiempo de mezcla rápida en 7 segundos, la velocidad de floculación en 100 rpm y el tiempo de floculación en 28 minutos. * Sedimentación, para eliminar los flóculos o sólidos suspendidos sedimentables del agua residual. El tiempo de retención en el sedimentador depende del pH del agua residual. El lodo obtenido se deshidrata en el lecho de secado durante 20 días, reduciendo su contenido entre 40 y 55% de humedad de forma que pueda manipularse corno un semisólido y no como un líquido, y tratarlo en la unidad de solidificación /estabilización para su disposición en un relleno industrial. Los resultados experimentales nos permiten diseñar las unidades piloto y determinar que el costo por m3 del agua residual tratada es US $ 49.10.