ELIMINACIÓN DE CIANUROS TÉCNICAS DE OXIDACIÓN AVANZADA H2O2/UV FRENTE A TÉCNICAS DE OXIDACIÓN CONVENCIONAL CON HIPOCLORITO SÓDICO

Transcripción

1 ELIMINACIÓN DE CIANUROS TÉCNICAS DE OXIDACIÓN AVANZADA H2O2/UV FRENTE A TÉCNICAS DE OXIDACIÓN CONVENCIONAL CON HIPOCLORITO SÓDICO ESTUDIO TÉCNICO-ECONÓMICO Septiembre 2008

2 Indice 1) Introducción 2) Descripción del efluente a tratar 3) Concentraciones iniciales 4) Características del proceso 5) Comparación de las técnicas 6) Costes de explotación 7) Beneficios medioambientales 8) Conclusiones

3 1) INTRODUCCIÓN En el sector de tratamiento de superficies es habitual encontrar procesos que debido a su naturaleza utilicen compuestos cianurados en la composición de sus baños. Estos compuestos cianurados suelen encontrarse formando complejos con distintos metales pesados haciendo necesaria su oxidación previa antes de la eliminación de dichos metales pesados en los procesos de depuración. En este trabajo se ha realizado la comparación en términos tanto técnicos, medioambientales y económicos, de la tecnología de oxidación avanzada con peróxido de hidrógeno y radiación ultravioleta frente al tratamiento convencional de oxidación con hipoclorito sódico de los enjuagues cianurados de la industria de tratamiento de superficies. 2) DESCRIPCIÓN DEL EFLUENTE A TRATAR El efluente a tratar es un vertido con restos de cianuros que actúan de acomplejantes de metales y el punto de muestreo en la empresa es la cuba de recogida de los vertidos cianurados situada en la estación físico-química. Las aguas cianuradas tras ser homogeneizadas, se bombean al módulo de oxidación con el fin de eliminar el cianuro mediante la adición de hipoclorito sódico y sosa. Una vez oxidados, son conducidos a la cuba de neutralización junto con el resto de las aguas no cianuradas. 3) CONCENTRACIONES INICIALES La muestra tratada en la comparación de ambas técnicas tiene la siguiente composición química: Tabla 1. Muestra inicial ensayo oxidación avanzada Parámetro Valor Unidad ph 8 U ph rh -286 mv Cianuro total 26,69 mg/l Níquel 0,15 mg/l Cobre 15,9 mg/l Zinc 0.86 mg/l Toxicidad <2 u.t.

4 4) CARACTERÍSTICAS DEL PROCESO Tabla 2. Características procesos H 2 O 2 /UV Oxidación Convencional V muestra: 8 L V muestra: 1 L Dosis de NaOH 10%: 8 ml Dosis de NaOH (10%): 0,93 ml Dosis de H 2 O 2 30%: 3xestequimétrica (4,2 ml) ph de ensayo: 10,28 Dosificación: 0.5 ml cada 30 segundos Dosis de NaClO 2 : 8,23 ml Relación másica g reactivo/g CN - : 4.92 Relación másica g reactivo/g CN - : 25,08 Relación molar mol reactivo/mol CN - : 3,77 Relación molar mol reactivo/mol CN - : 8,76 Dosis de coagulante (40 gr/l): 3,75 ml/l Dosis de coagulante (40 gr/l): 3,75 ml/l Dosis de floculante (1% o ): 1 ml/l Dosis de floculante (1% o ): 1 ml/l Potencia suministrada: 2700 w min Tiempo de conexión de la lámpara: 6,3 min Figura 1. Montaje oxidación avanzada de cianuros mediante H 2 O 2 /UV 5) COMPARACIÓN DE LAS TÉCNICAS En la tabla siguiente se muestra los rendimientos finales de eliminación de cianuro y las relaciones másicas y molares para el consumo de reactivos en ambos tratamientos de depuración utilizados partiendo de la misma agua industrial y en las mejores condiciones de ensayo, tres veces la cantidad estequiométrica de agua oxigenada.

5 Tabla 3. Comparación de tratamiento convencional frente a la oxidación avanzada Nº Ensayo Tipo de muestra Rend depuración (%) Relación másica g react oxid/g CN Relación molar moles react ox/moles CN 2 H 2 O 2 /UV Industrial 96,60 6,27 4,80 5 Convencional Industrial 98,46 39,15 13,69 El rendimiento de depuración es superior en el ensayo convencional que en el de oxidación avanzada empleando agua oxigenada y ultravioleta. La concentración máxima residual que se ha observado con los ensayos de H 2 O 2 /UV tratando muestra industrial ha sido de 0,9 ppm de CN total. La relación másica necesaria para el empleo es de 3 veces la estequiométrica es de aproximadamente 4,03 veces superior en la oxidación con hipoclorito que con H 2 O 2 /U.V. En términos generales, se observa un menor consumo de reactivo con la oxidación mediante H 2 O 2 que con la técnica convencional, obteniendo unos rendimientos de depuración bastante próximos. 6) COSTES DE EXPLOTACIÓN Tabla 4. Costes de explotación H 2 O 2 /UV Oxidación Convencional Concentraciones finales CN - total: 0,91 ppm CN - total: 0,41 ppm Cu: 0,26 ppm Cu: 0,25 ppm Zn : 0,10ppm Zn : 0,43 ppm V lodos : 18 ml/l V lodos: 30 ml/l Costes de reactivos H 2 O 2 : 0,07 euros/m 3 vertido NaOH: 0,32 euros/m 3 vertido NaOH: 0,29 euros/m 3 vertido NaClO 2 : 2,98 euros/m 3 vertido Coagulante: 0,67 euros/m 3 vertido Coagulante: 0,67 euros/m 3 vertido Floculante: 0,0035 euros/m 3 vertido Floculante: 0,0035 euros/m 3 vertido Otros costes Energía eléctrica: 149 euros/m 3 vertido Gestión de lodos: 1,16 euros/m 3 vertido Gestión de lodos: 0,70 euros/m 3 vertido Coste total 150,73 euros/m 3 vertido 5,12 euros/m 3 vertido 1,73 euros/m 3 vertido (*)

6 6,01 euros/g CN - eliminado 0,07 euros/ g CN - eliminado (*) 0,12 euros/g CN - eliminado (*): Sin tener en cuenta el coste energético. Placas solares. 7) BENEFICIOS MEDIOAMBIENTALES El principal beneficio medioambiental de la oxidación avanzada frente a una depuración convencional radica en que no aparecen subproductos tóxicos, ni se añade salinidad al efluente depurado, se reducen los consumos de reactivos, además elimina otros contaminantes orgánicos que pueden no ser oxidados mediante la tecnología convencional y por último, se generan menos lodos por lo que se minimiza el impacto medioambiental de los residuos generados. En contra, existe un gran consumo eléctrico en dicho proceso, por lo que para minimizar el impacto producido por este consumo de recursos energéticos se debería utilizar una energía alternativa como es la energía solar. 8) CONCLUSIONES El sistema de H 2 O 2 /U.V permite obtener rendimientos de destrucción de CN - similares al tratamiento convencional, superiores al 96%. El consumo de reactivo se reduce a la mitad en proporción molar y más de 4 veces en relación másica respecto al sistema convencional. Nula salinización del efluente a tratar, permitiendo incrementar las posibilidades de reutilización del agua tratada. Esto contrasta con el incremento en un factor >3 para el sistema convencional cuando la conductividad de partida es de 2 (ms/cm). El proceso puede ser controlado de forma sencilla por una sonda redox, equivalente a la empleada en el sistema convencional y con tiempos de reacción similares, en torno a los 30 min. La tecnología de oxidación avanzada ha demostrado ser viable tanto técnica como medioambientalmente. Para que dicho proceso sea considerado económicamente viable se deben utilizar energías alternativas como son las placas solares como fuente de energía frente a la energía eléctrica.