Estudio de las posibles Alternativas para la estabilización de lodos con altas concentraciones de zinc. Realizado por: MARTA GARCÍA GARCÍA

Transcripción

1 Estudio de las posibles Alternativas para la estabilización de lodos con altas concentraciones de zinc. Realizado por: MARTA GARCÍA GARCÍA 1. INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES El antiguo sistema de depuración de una localidad de casi 5000 habitantes consistía en un proceso de filtración por lagunaje. Dicho sistema no era suficiente para alcanzar los niveles de calidad exigidos para el efluente vertido. Por esta razón surgió la necesidad de diseñar un nuevo sistema de depuración, una estación depuradora de aguas residuales (E.D.A.R). Durante el desarrollo de la E.D.A.R se presentaron una serie de problema, de los cuales uno de ellos se debía a la gestión de los lodos procedentes del sistema de depuración por lagunaje. Para poder seguir desarrollando este proyecto primero fue necesario resolver el problema de gestión de los lodos. Para ello, en primer lugar, se realizó un análisis de la composición físico-químico de los lodos. Dicho análisis reveló que estos lodos presentaban altas concentraciones de Carbono orgánico Total (COT), además de altas concentraciones de zinc, y dichas concentraciones superaban las establecidas en el Anexo II de la Orden AAA/661/2013, de 18 de abril, por la que se modifican los anexos I, II y III del Real Decreto 1481/2001, de 27 de diciembre, para admisión de residuos en vertederos. Entre las alternativas barajadas se decidió construir un depósito de seguridad, para lo cual era necesario llevar a cabo una serie de acciones previas, una de las cuales consistía en la estabilización de dichos lodos. En consecuencia, el objetivo de este proyecto es definir, justificar y valorar el uso de un aglomerante capaz de estabilización de los lodos con altas concentraciones de zinc. 1. OBJETIVO El objetivo general del presente proyecto es el estudio de las diferentes alternativas de aglomerantes para la estabilización de lodos con altas concentraciones de zinc, con el fin de almacenarlos posteriormente en un depósito de seguridad. 1

2 2. ASPECTOS TÉCNICOS DEL PROYECTO Los lodos procedentes de la depuradora con altas concentraciones de metales pesados entrarían dentro del código LER: * (lodos de tratamiento in situ de efluentes que contienen sustancias peligrosas). La peligrosidad de los metales pesados reside en la larga durabilidad para reducir su volumen, ya que no pueden ser degradados ni biológica ni químicamente. Dentro de los metales pesados, este informe va a centrar su interés en el zinc, pues es el metal pesado que contienen los lodos a estabilizar. El zinc es un elemento móvil que tiende a permanecer en disolución o formando complejos con materia orgánica, lo cual puede constituir una potencial fuente de contaminación. 3. ALTERNATIVAS DE ESTABILIZANTES Se define estabilización o inertización como el proceso que trata químicamente los contaminantes, formando en el residuo enlaces estables en el tiempo y químicamente resistentes a las agresiones producidas tras su deposición. Tradicionalmente la estabilización de los residuos industriales o suelos contaminados con contenidos elevados de metales pesados se han venido realizando mediante la utilización de cal o mezcla de cemento-cal. Sin embargo, como consecuencia del porcentaje de aplicación (adecuados para cumplir el test estándar de lixiviación) de dichos estabilizantes, se obtenía un ph en solución acuosa del residuo estabilizado superior a 12. En estos valores de ph algunos de los metales pesados, principalmente plomo, zinc, níquel, cobre y cadmio, pueden redisolverse para formar complejos hidroxilados solubles -M(OH)n m. Asimismo, lo conveniente sería usar un producto alcalino con un equilibrio de solubilidad con un ph entre , ya que este es el valor mínimo de solubilidad de los hidróxidos de los metales más comunes, como se muestra en la Figura 1. Figura 1. Solubilidad de los metales pesados 2

3 Los aglomerantes que se van a estudiar y analizar son los siguientes: Cemento, cal, puzolanas, fosfatos, silicatos solubles y magnesita Alternativa 1: Cemento El cemento PORTLAND para la aplicación de la E/S presenta numerosas ventajas, así como una gran cantidad de resultados satisfactorios en casos reales. Sin embargo, el cemento no es del todo eficaz para determinados residuos, como por ejemplo residuos con contenido en zinc, ya que puede acelerar o retardar el fraguado. Además, ensayos realizados en la estabilización de suelos con metales pesados han demostrado que el cemento PORTLAND puede llegar a aumentar el ph a tales rangos que podría provocar la redisolución de determinados metales. Por lo que se descarta la opción del uso del cemento PORTLAND para la técnica de E/S, puesto que los lodos que se quieren estabilizar poseen altas concentraciones de zinc Alternativa 2: Cal El principal inconveniente del uso de la cal para la inertización de determinados residuos con contenidos de metales pesados, como los lodos con zinc a estudiar, es la gran cantidad que hay que adicionarse para que sea eficaz, esto provoca el aumento de ph superiores a 12.2, con lo cual muchos de los hidróxidos metálicos se redisuelven, por lo que no sería una alternativa adecuada para estabilizar el residuo de estudio Alternativa 3: Puzolanas A pesar de que se ha demostrado la eficacia de las puzolanas para la estabilización de lodos con contenidos en metales pesados, este aglomerante para obtener una capacidad cementante necesita de otro producto como la cal, esto se traduce en un aumento considerable del coste final Alternativa 4: Fosfatos A pesar de que hay numerosos estudios que demuestran que los fosfatos reducen la lixiviación del zinc de los residuos, así como sus otras ventajas. Nuestro residuo a estabilizar está compuesto principalmente de contenido orgánico, el cual no es retenido adecuadamente por los fosfatos. De este modo se descarta la alternativa fosfatos Alternativa 5: Silicatos Solubles Los silicatos solubles no son aptos para su utilización como aglomerante en la inertización de los lodos con altas concentraciones de zinc del estudio, ya que durante 3

4 el proceso el ph puede llegar a 12. En este valor de ph, como se comentó con la alternativa de la cal y el cemento, ciertos metales pesados de redisuelven. Por lo que la alternativa de silicatos solubles se descarta Alternativa 6: Magnesita La magnesita es el producto alcalino más adecuado ya que permite obtener soluciones tamponadas a ph 9-10, siendo éstas las condiciones donde los hidróxidos metálicos presentan también su mínima solubilidad. Además, este aglomerante es un producto competente económicamente y presenta una fácil manipulación. Magnesitas Navarras S.A., en colaboración con el Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia de la Universidad de Barcelona, ha desarrollado una serie de productos (INERTIMAG Y LIXIMAG ) en base a (hidr)óxido de magnesio de bajo contenido para su uso en tecnología medioambiental. Ambos productos provienen del mismo origen, de los polvos de ciclón recogidos a la salida de los hornos, en el sistema de depuración de gases, después de la calcinación de la magnesita natural (MgCO 3). Sin embargo, difieren en el porcentaje de sus contenidos, principalmente en el contenido de óxido de magnesio (Tabla 1). Tabla 1.Caracterización físico-químico del Inertimag y Liximag. Parámetro INERTIMAG (%) LIXIMAG (%) MgO 40,0 65,0 CaO 6,0 9,5 SiO 2 2,5 4,0 Fe 2O 3 1,5 3,0 Teniendo en cuenta el análisis realizado por un laboratorio, el cual muestra que los lodos de las lagunas tienen un ph aproximadamente de 6.3. Se puede concluir que lo conveniente sería la utilización de la magnesita de tipo Inertimag, ya que el ph de dichos lodos es neutro y a estos valores de ph es recomendable el uso del Inertimag, ya que no tiene cal libre como el producto Liximag, por lo tanto, el ph no subirá más de Por otro lado, el producto Inertimag es económicamente más viable. 4

5 4. ESTUDIO ECONÓMICO DE LA OBRA DE DESCONTAMINACIÓN A continuación, se muestra en la tabla 2 aquellas fases del proyecto de las que se han podido obtener información para el coste económico (tabla 2). Tabla 2. Resumen de todos los costes implicados que ha tenido en cuenta este proyecto. Fases Coste ( ) Coste del aglomerante Transporte de la magnesita Preparación de suelos Mezcla en la planta de amasado Costes indirectos TOTAL CONCLUSIONES 1. De todas las alternativas estudiadas en este proyecto, se concluye que la mejor opción es la Magnesita. 2. Para la estabilización de los metales pesados es necesario la adición de un álcali cuyo ph está comprendido en un intervalo entre 9 y El uso de la magnesita para la estabilización de suelos contaminados con metales pesados muestra un ph cercano a 9,2, controlado por la solubilidad del hidróxido de magnesio. Además de ser una alternativa económicamente viable. 4. Entre los dos tipos de magnesita, se ha seleccionado el producto INERTIMAG. 5. Se ha demostrado que el uso de un porcentaje cercano al 10% del INERTIMAG antes del depósito de seguridad del suelo contaminado estabilizado, es suficiente para disminuir la liberación de metales pesados y metaloides. 6. Por falta de información sólo se ha podido realizar el estudio económico de ciertas fases, las cuales tienen un coste total de A pesar de haberse demostrado que el Inertimag es eficaz como agente aglomerante para la reducción de metales pesados, se debería realizar ensayos de laboratorio de los lodos de estudio con la alternativa seleccionada, magnesita tipo Inertimag. 5

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