Eliminación y neutralización de metales pesados en aguas residuales

«Eliminación de metales pesados» y «neutralización de metales pesados» son familiares para todos los ecologistas y responsables del tratamiento de aguas residuales en las empresas industriales. En este artículo, analizaremos los métodos existentes de eliminación y neutralización de metales pesados, analizaremos sus ventajas y desventajas y sugerimos formas de mejorar la eficiencia de los procesos de tratamiento de aguas residuales.

¿Qué son los metales pesados?

Los metales pesados son los elementos químicos del sistema periódico de D.I. Mendeleev, cuya masa molecular excede 40 unidades; elementos químicos que tienen las propiedades de los metales, así como un gran peso o densidad atómica. Elementos químicos tales como plomo, mercurio, cadmio, cobre, arsénico, níquel, zinc, cromo, estaño, hierro, níquel, aluminio, etc. son adecuados para esta descripción.

Beneficios y daños de los metales pesados

Parte de los metales pesados en pequeñas concentraciones es necesaria para el funcionamiento normal de los representantes de la vida vegetal y animal. El hierro y el zinc en cierta cantidad son útiles para el cuerpo humano. Pero otros metales pesados, que se acumulan en los tejidos, con el tiempo crean concentraciones que son suficientes para la aparición de enfermedades graves.

Existe una subclase de metales pesados: metales tóxicos. No realizan funciones útiles en procesos biológicos (por ejemplo, mercurio y plomo). También hay elementos químicos, cuya influencia en algunas especies de animales es tóxica, y en otras especies se evalúa positivamente (cadmio, vanadio). El ingreso de metales pesados en el medio ambiente se debe principalmente a las actividades humanas: el trabajo de los vehículos, las estaciones de energía y las empresas industriales. Consideremos cómo se lleva a cabo la eliminación y neutralización de metales pesados para el caso de ingreso en el suelo y cuerpos de agua junto con las aguas residuales.

Eliminación de metales pesados de aguas residuales

La eliminación de los metales pesados de las aguas residuales se lleva a cabo transfiriendose a compuestos insolubles, que pueden tratarse más mediante filtración, sedimentación u otro método para separar las fases sólida y líquida. Existen los siguientes métodos que se utilizan en el tratamiento de aguas residuales de metales pesados:

• neutralización;
• oxidación y recuperación;
• sedimentación;
• deshidratación del sedimento.

Las sales de metales pesados están contenidas en la mayoría de los casos en las aguas residuales ácidas. Primero deben ser neutralizados, es decir para llevar a cabo una reacción entre un ácido y un álcali, como resultado de lo cual se pierden las propiedades indeseables de ambos compuestos. La neutralización se puede llevar a cabo por varios métodos:

• mezclando el flujo de ácido y el flujo de aguas residuales alcalinas;
• adicionando los reactivos;
• pasando efluentes que contienen ácido a través de una barrera neutralizante, etc.

La oxidación es una reacción química, como resultado de la cual los electrones se separan de átomos (iones). En la práctica, el oxidante interactúa con contaminantes. La contaminación se vuelve menos tóxica y puede eliminarse del agua. En sí mismo, este método está asociado a un gran consumo de reactivos, por lo que se usa cuando otros métodos no encajan por algún motivo.

La sedimentación y deshidratación de sedimento y lodo se utiliza en la etapa final del proceso de eliminación y neutralización de metales pesados en las aguas residuales.

A pesar de su prevalencia y relevancia, los métodos de reactivos tienen una serie de desventajas que requieren la mejora de los sistemas de purificación existentes. Esta es una gran cantidad de reactivos que se deben gastar para llevar la concentración de metales pesados hasta MPC, el consumo de energía y grandes volúmenes de áreas de producción ocupadas.

Aparatos de la capa vórtex en sistemas para la eliminación y neutralización de metales pesados en aguas residuales

El problema de mejorar los sistemas de reactivos existentes para la eliminación y neutralización de las aguas residuales de metales pesados no es nuevo. En los años 60 del siglo pasado D. Logvinenko propuso una solución, que incluso después de casi 70 años puede traer un gran beneficio a cualquier empresa industrial para la que el tema del tratamiento de aguas residuales sea relevante.

La idea principal de esta solución es que la eliminación de metales pesados se lleva a cabo sobre la base de un esquema tradicional ligeramente modificado, que incluye un dispositivo adicional: el aparato de la capa vórtex.

El aparato de la capa vórtex es un motor asíncrono con un rotor extraído que tiene una cámara de trabajo en lugar del rotor fabricado de un material no magnético. Las partículas cilíndricas ferromagnéticas (agujas) se colocan en la cámara de trabajo. Cuando la tensión se aplica al devanado del estator, estas partículas comienzan a moverse a lo largo de trayectorias complejas, colisionando entre sí y con las paredes de la cámara. Al mismo tiempo, muchos factores influyen en las sustancias en la cámara de trabajo: un campo magnético rotativo, interacción de contacto con partículas, cavitación, magnetostricción, etc.

Su efecto combinado garantiza un flujo de procesos muy rápido en la cámara de trabajo (dura segundos y fracciones de segundos). Al mismo tiempo, el consumo de energía del aparato es significativamente menor que el de los mezcladores mecánicos tradicionales. Si hablar en cifras, es una disminución en el consumo de reactivos en 1.5-2 veces y la electricidad en 2-2.5 veces por 1 m3 de aguas residuales.

En consiguiente, la eliminación y neutralización de metales pesados en aguas residuales puede ser más efectiva si se introducen los aparatos de la capa vórtex en el sistema de purificación existente.