Tratamiento y Monitoreo de Efluentes Líquidos Industriales

Se debe caracterizar un efluente líquido generado en una planta de filtrado, identificando los contaminantes en suspensión, coloidales, disueltos y reactivos químicos orgánicos. Teniendo en consideración el tipo de contaminante que contiene el efluente y la forma en que es transportado, se solicita:

A) Medición en Línea del Flujo

Recomendar un dispositivo para medir el flujo en línea, explicando en qué punto del tubo es más factible instalarlo, considerando aspectos técnicos y económicos.

Respuesta: Se debe utilizar un tubo Venturi, ya que es el que menos pérdida de carga genera. Este debe ser instalado en la bajada del flujo (salida de la planta de filtrado), ya que se requiere un flujo turbulento en lugar de un flujo laminar para realizar una medición más exacta.

B) Colecta de Muestras Representativas

Explicar qué tipo de dispositivo se debe instalar en la tubería para colectar muestras representativas en línea.

Respuesta: La mejor recomendación para tomar una muestra del flujo es donde este está en su estado turbulento, ya que un flujo laminar propicia una dispersión de los tipos de flujos (calientes-fríos, con sólidos que flotan o no, dulce-salado, etc.).

C) Análisis Químico del Efluente

Explicar qué tipo de análisis químico general y/o específico se debe realizar al efluente para cuantificar los contaminantes.

Respuesta: Se debe hacer un análisis químico general de pH, conductividad, alcalinidad y dureza, debido a que aún presenta partículas en suspensión, coloidales y disueltas. Además, se deben analizar parámetros como DQO (Demanda Química de Oxígeno) y COT (Carbono Orgánico Total), ya que está contaminado con reactivos de origen orgánico.

Efecto del pH en la Solubilidad de Iones

Explicar el efecto del pH en la solubilidad de los iones y por qué se precipita carbonato de calcio cuando aumenta la temperatura.

Respuesta: Al aumentar el pH, disminuye la solubilidad de los iones. Por ejemplo, a pH 5…

Generación de Aguas Ácidas en Tranques de Relave

Explicar cómo prevenir la generación de aguas ácidas en un tranque de relave.

Respuesta: Al relave se puede agregar material neutralizante, como piedra caliza o carbonatos. También se puede cubrir el relave con agua o una capa impermeable, dejándolo sin exposición al oxígeno. De forma paralela a cualquiera de las dos metodologías, la base del tranque de relave debe cubrirse con material impermeable: arcillas compactadas, cemento o HDPE.

Eficiencia de la Coagulación/Floculación

Teniendo en consideración que la etapa de coagulación y/o floculación se realiza para agregar las partículas coloidales, explicar, fundamentando la respuesta, por qué se reduce la eficiencia de separación sólido/líquido cuando ocurre un aumento… es 7.2.

Respuesta: Se reduce la eficiencia debido a que la concentración de reactivos está calculada para un cierto flujo de alimentación. Por lo tanto, se necesitará mayor concentración de ellos al haber mayor caudal de alimentación a la planta de tratamiento. Además, el sulfato de aluminio es dependiente de su concentración y del pH del efluente; ante variaciones de ellos, puede volverse ineficiente.

Partículas Coloidales y su Estabilización

Explicar, fundamentando la respuesta:

a) ¿Por qué las partículas coloidales forman suspensiones estabilizadas?

Respuesta: Las partículas coloidales de un efluente líquido adquieren carga eléctrica, lo que genera un potencial superficial. El potencial superficial y la distribución de iones en el efluente líquido, junto con los efectos térmicos, llevan a la formación de la doble capa eléctrica. La doble capa eléctrica es una fuerza repulsiva que genera la repulsión entre partículas, por esta razón las partículas coloidales forman suspensiones estabilizadas.

b) ¿Cuál es el mecanismo de desestabilización de sistemas coloidales con sales metálicas hidrolizables?

Respuesta: El mecanismo de desestabilización de sistemas coloidales con sales metálicas hidrolizables es la coagulación por barrido de las partículas coloidales atrapadas en los coágulos precipitados deformados a partir de sales de aluminio o hierro.

c) ¿Cuál es el mecanismo de desestabilización de sistemas coloidales con electrolitos inorgánicos?

Respuesta: El mecanismo de desestabilización de sistemas coloidales con electrolitos inorgánicos es la compresión o anulación de la doble capa eléctrica originada por la adición de coagulantes electrolitos inorgánicos tales como Ca(OH)2 o Na(OH), etc.

Muestreo en Canal Abierto con Flujo Laminar

Un efluente contaminado con sólidos en suspensión y aceite fluye en un canal abierto con régimen de flujo laminar. ¿Qué medidas se deben considerar para colectar una muestra representativa?

Respuesta: Cuando un flujo fluye en régimen de flujo laminar, los sólidos tienden a viajar por el fondo y el aceite por la parte superior del canal. Por lo tanto, para colectar una muestra representativa, se deben generar turbulencias aguas arriba del punto de muestreo para asegurar una mezcla homogénea del flujo a muestrear.

Información del Proceso para Análisis Químico

¿Qué tipo de información del proceso debe ser utilizada para orientar el análisis químico específico que se debe realizar a un efluente de residuos industriales?

Respuesta: Identificar todos los elementos que entran en contacto con el agua (materias primas e insumos). Considerar parámetros como turbidez, sólidos en suspensión, color, sólidos disueltos, alcalinidad (iones carbonatos, bicarbonatos e hidroxilo), dureza (iones Ca+2 y Mg+2), conductividad (iones o sales disueltas), DBO y DQO.

Factores Bioquímicos y Geoquímicos en Tranques de Relave

Explicar cuáles son los factores bioquímicos y geoquímicos que deben cumplirse para que se generen aguas ácidas en un tranque de relave.

Respuesta:

• Factores Bioquímicos: Presencia de la bacteria Thiobacillus ferrooxidans.
• Factores Geoquímicos: Mineral sulfurado, aire húmedo y seco (CO2 y agua), sal. Temperatura de 28-30°C, ausencia de minerales alcalinos y toxinas para las bacterias (Hg, C2, H2, Cu).

Impacto Ambiental y Cubiertas en Tranques de Relave

Explicar qué impactos ambientales son minimizados al cubrir un tranque de relaves con un sello o cubierta de baja permeabilidad, además de indicar cuáles son los materiales utilizados.

Respuesta: Se minimiza la contaminación del aire (arrastre de material particulado) y la contaminación de napas subterráneas (infiltración de aguas contaminadas con metales pesados). Los materiales utilizados como sellos o cubiertas son arcilla compactada, concreto, asfalto y HDPE.

Ensayos PNN y Potencial Ácido

Indicar qué se mide con el ensayo que determina el PNN (Potencial de Neutralización Neto) y qué se mide con el ensayo que determina el potencial ácido.

Respuesta: Mediante el ensayo para determinar el PNN se mide la capacidad del material para consumir ácido (presencia de minerales carbonatados, aluminosilicatos y, en general, minerales que consumen ácido). Mediante el ensayo que determina el potencial ácido se mide la capacidad de un mineral para generar acidez, la que está estrechamente relacionada con el contenido de azufre sulfuro; se determina el contenido de azufre.

Monitoreo de Descarga de Residuos

Para monitorear la descarga de residuos por un tubo, ¿cómo se define la frecuencia?

Respuesta: Muestreando automática o manualmente cada 1 hora y midiendo el parámetro de interés, como temperatura, conductividad o pH. Dependiendo del comportamiento del parámetro de interés, se puede aumentar la frecuencia de muestreo para un intervalo de tiempo determinado y luego disminuirlo.

Pregunta: Si el efluente contiene sólidos en suspensión…

Respuesta: Se tomarán las muestras cortando hacia el flujo, debido a que puede existir segregación de los contaminantes.

Pregunta: Para determinar el caudal, ¿qué tipo de medidor de flujo utilizará?

Respuesta: Tubo Venturi, ya que tiene precisión en la medida de caudal, baja pérdida de carga (10-15%), y es adecuado para medir caudal en líquidos con alta concentración de sólidos.

Carga Eléctrica de las Partículas

Explicar:

a) ¿Cuál es el origen de la carga eléctrica de la partícula?

Respuesta: La carga eléctrica de las partículas se origina por la interacción de la partícula con el agua, donde hay tres mecanismos: por los grupos presentes en la superficie de las partículas, el cual puede interactuar con el agua y obtener una carga dependiendo si dona o recibe protones; por la adsorción específica de iones, donde la partícula reacciona específicamente con otro ion, quedando cargada positiva o negativa; y por las imperfecciones de la estructura cristalina, luego de destruir la partícula en la conminución, donde los enlaces destruidos pueden reaccionar con el agua, quedando la partícula cargada.

b) ¿Por qué las partículas en los efluentes líquidos generalmente presentan carga eléctrica negativa?

Respuesta: Dado que el agua es una partícula con dipolo, el anión es más pequeño y se deposita en la superficie de la partícula, cargando la partícula negativamente por los aniones.

c) ¿Por qué se forma la doble capa eléctrica?

Respuesta: La doble capa eléctrica se forma dada una capa compacta de cierta carga que está en la superficie de una partícula, y además de esta capa, mientras más iones se acercan a la partícula, se forma otra capa más difusa, formándose entre ambas capas mencionadas la doble capa eléctrica, produciendo que las partículas se repelen.

d) Explicar por qué la cal reduce el espesor de la doble capa eléctrica.

Respuesta: La cal elimina o reduce la doble capa eléctrica, ya que en el agua se disuelve, y el contraión de la superficie de la partícula se adhiere a la partícula, disminuyendo de esta manera la doble capa eléctrica.

*Se requiere preparar solución

*Caudal de 1500m3/d de Ril