Estudio de las posibles alternativas para la estabilización de lodos con altas concentraciones de zinc

Transcripción

1 Estudio de las posibles alternativas para la estabilización de lodos con altas concentraciones de zinc MÁSTER EN GESTIÓN Y TRATAMIENTO DE RESIDUOS UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID Realizado por: MARTA GARCÍA GARCÍA Tutora: Isabel Herráez

2 ÍNDICE 1. Introducción y Antecedentes 2.Objetivos 3.Metodología 4.Aspectos técnicos del proyecto 5.Alternativas de estabilización 6.Fases de ejecución de la obra 7.Estudio económico 8.Conclusiones

3 1. Introducción y Antecedentes Sistema de depuración: Proceso de filtración por lagunaje natural Figura 1. Diagrama de flujos de las lagunas de depuración (Arcas, J., Rodríguez, D., 2015).

4 PROBLEMA: Gestión de los lodos ESTABILIZACIÓN Análisis de la composición físico-químico Altas concentraciones de COT Y ZINC, las cuales superaban las establecidas Anexo II de la Orden AAA/661/2013

5 2. Objetivos General: Estudio de las diferentes alternativas de aglomerantes Específico: A. Examinar las diferentes alternativas estudiadas B. Describir y analizar diferentes alternativas a las ya estudiadas C. Analizar la alternativa seleccionada D. Describir una posible obra de ejecución de la obra de estabilización.

6 3. Metodología Revisión de la legislación vigente Recopilación y análisis de los proyectos básicos requeridos. Revisión bibliográfica y recopilación de información. Descripción y valoración de las alternativas y soluciones planteadas. Contacto con el Dr. Josep María Chimenos, Departamento de Ciencias de Materiales y Química- Física. Universidad de Barcelona. Análisis y evaluación de las alternativas. Cálculos y puesta en contacto con diferentes empresas privadas Conclusiones.

7 4. Aspectos técnicos del Proyecto Orden AAA/661/2013 Tabla 1. Admisión de lodos en vertedero. (ENVIROSOIL, S.L, 2015). Parámetro Unidad U(%) Vertedero Residuos Inertes Vertedero de Residuos No peligrosos Vertedero de Residuos Peligrosos Laguna 1-A Laguna 1-B Zinc mg/kgms ±

8 4.1 Metales pesados QUÉ ES UN METAL PESADO? 5 g/cm -3 Larga durabilidad No degradables Bioacumulables Toxicidad Enfermedades crónicas

9 5. Alternativas de estabilización Estabilización o Inertización: 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. Figura 2. Solubilidad de los metales pesados

10 Alternativa 1: Cemento Ventajas Tolerantes a variaciones químicas del residuo Inconvenientes Vulnerables a lixiviados ácidos La tecnología del cemento es bien conocida. Aumento de volumen excesivo El coste del material relativamente bajo Fácil disposición del equipo y material Baja eficacia para determinados residuos

11 Tabla 2. Efectos de los diversos compuestos en la hidratación del cemento. Compuestos Sales de Mg, Sn, Zn, Cu y Pb Efectos Reducen la resistencia Zinc Orgánicos Retardador Alteran el fraguado y las reacciones. Retardan y forman enlaces más débiles. Sulfatos de Zinc Puede acelerar o retardar el fraguado en función de la concentración, e incluso puede inhibirse la hidratación del cemento

12 Alternativa 1: Cemento Ventajas Tolerantes a variaciones químicas del residuo Inconvenientes Vulnerables a lixiviados ácidos La tecnología del cemento es bien conocida. Aumento de volumen excesivo El coste del material relativamente bajo Fácil disposición del equipo y material Baja eficacia para Baja eficacia para determinados determinados residuos residuos

13 Alternativa 2: Cal Ventajas La tecnología de la cal es bien conocida. Inconvenientes Aumento de volumen Problemas de fraguado y curado. El coste es relativamente bajo. Muy exotérmico, peligro de incendio. Química conocida. Aumento del ph ph Resistencia mecánica pobre.

14 Alternativa 3: Puzolanas Ventajas Bajo coste Inconvenientes Difícil obtener materiales con una composición y rendimiento constantes Para orgánicos Necesidad de adición de adición de la cal de para la tener cal para tener capacidad capacidad cementante. cementante Poco poroso Poca información de sus mecanismos y reacciones

15 Alternativa 4: Fosfatos Ventajas Proceso relativamente barato Inconveniente Bajo volumen No es válido para orgánicos. Fácil aplicación

16 Alternativa 5: Silicatos Solubles Ventajas Proceso barato y sencillo Se ha mostrado la eficacia para suelos contaminados con metales pesados Inconveniente ph final de la mezcla se encuentra a ph final de la mezcla se encuentra a un ph 12 y un ph 12 y puede producir la puede producir la redisolución. redisolución. Se conoce bien el desarrollo del proceso

17 Alternativa 6: Magnesita Ventajas Efecto tampón Bajo coste Inconveniente Es una tecnología poco conocida Fácil manipulación Capacidad cementante Menor volumen final de lodos en relación con otros álcalis.

18 Tipos de Magnesita Magnesitas Navarras S.A., en colaboración con el Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia de la Universidad de Barcelona. Origen: 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. Tabla 3. 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 2 O 3 1,5 3,0

19 TIPOS DE MAGNESITA LIXIMAG 65-70% Polvo blanquecino Tiene cal libre 65 /tn Suelos ácidos INERTIMAG 40-45% Porducto humectado La cal se carbonata 45 /tn Suelos neutros o básicos Lodos de la laguna ph= 6.3

20 6.

21 7. Estudio económico Tabla 4. Parte del estudio económico de la obra de estabilización Fases Coste ( ) 1. Coste del aglomerante Transporte de la magnesita Preparación de suelos Mezcla en la planta de amasado Costes indirectos TOTAL ( Sin IVA)

22 8. Conclusiones Para la estabilización de los metales pesados es necesario la adición de un aglomerante cuyo ph este comprendido en un intervalo entre 9 y La mejor opción para la estabilización de lodos con altas concentraciones de zinc es la alternativa 6: Magnesita. El uso de la magnesita para la estabilización de suelos contaminados con metales pesados muestra, independientemente de la cantidad de estabilizante empleado, un ph cercano a 9,2, controlado por la solubilidad del hidróxido de magnesio. Además de ser una alternativa económicamente viable y se obtiene un volumen final de lodos bajo en relación con otros álcalis.

23 Entre los dos tipos de magnesita, se ha seleccionado el producto INERTIMAG. Se ha demostrado que el uso de un porcentaje cercano al 10% del INERTIMAG, es suficiente para disminuir la liberación de metales pesados y metaloides. El proceso de estabilización de los lodos con altas concentraciones de zinc se puede dividir en 6 fases. Por falta de información sólo se ha podido realizar el estudio económico de ciertas fases en la tabla 6, 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.

24 Estudio de las posibles alternativas para la estabilización de lodos con altas concentraciones de zinc MÁSTER EN GESTIÓN Y TRATAMIENTO DE RESIDUOS UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE MADRID Realizado por: MARTA GARCÍA GARCÍA