MX2009001680A - Metodo para eliminar sulfato y metales pesados de aguas residuales. - Google Patents

Abstract

La presente invención hace referencia a un método para eliminar sulfato y metales pesados de aguas residuales, con los siguientes pasos: a) en un primer nivel de tratamiento (I) es conducido sulfuro de hidrógeno a través de las aguas residuales, con lo que los metales pesados existentes en las aguas residuales se precipitan como sulfuros y son eliminados de las aguas residuales, b) en un segundo nivel de tratamiento (II) se precipita sulfato de calcio de las aguas residuales y para ello se añade un precipitante, c) el sulfato de calcio es eliminado del segundo nivel de tratamiento (II) y una parte de este es conducido a un tercer nivel de tratamiento (III) en la que, con ayuda de bacterias que reducen el sulfato, el sulfato es transformado en sulfuro de hidrógeno, d) el sulfuro de hidrógeno formado en el tercer nivel de tratamiento (III) es conducido al primer nivel de tratamiento (I).

Description

MÉTODO PARA ELIMINAR SULFATO Y METALES PESADOS DE AGUAS RESIDUALES CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención hace referencia a un método para el tratamiento de aguas residuales que contienen sulfato y metales pesados .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Las aguas residuales se generan en grandes cantidades especialmente en la minería, durante el transporte, el refinamiento y la extracción de minerales metalíferos . Generalmente en las aguas residuales de este tipo se precipita sulfato en forma de sulfato de calcio a través de la reducción del pH* y de la adición de un precipitante como lechada de cal, y con ayuda de piscinas de sedimentación o sistemas de filtrado se elimina de las aguas residuales. Debido al contenido de metales pesados de las aguas residuales los lodos de sulfato deben ser tratados como desechos peligrosos y almacenados en vertederos especiales, lo que implica un alto costo. En la patente US 5,587,079 hay un método en el que se precipitan y eliminan los metales pesados agregando sulfuro de hidrógeno. Una parte del agua que contiene sulfato es conducida a un biorreactor, en el que con ayuda de bacterias que reducen el sulfato el mismo es transformado en H2S, que es utilizado para la precipitación de los metales pesados. El sulfato excedente es transformado en ¾S en el biorreactor, con lo que este es convertido en sulfuros metálicos . La desventaja de este método es, sobre todo, que la cantidad total de agua residual se debe hacer pasar por el biorreactor para separar todo el sulfato contenido. Esto no sólo requiere un biorreactor muy grande, con el correspondiente costo de funcionamiento y de servicio de mantenimiento, sino que adicionalmente requiere otros pasos de proceso y los aparatos correspondientes para la trasformación del sulfuro de hidrógeno generado en sulfuros metálicos. Otra desventaja es además, que en el caso de grandes cantidades de sulfato se forma una cantidad correspondientemente grande de sulfuros metálicos, que se suman a los sulfuros metálicos que son precipitados de las aguas residuales que contienen metales pesados . Con ello se genera, en total, una gran cantidad de sulfuros metálicos, lo que conduce a considerables problemas de eliminación y almacenamiento debido ' a la falta de posibilidades de aprovechamiento. De esta manera existe el peligro, por ejemplo, de que en el caso de un contacto con agua ácida los sulfuros desprendan sulfuro de hidrógeno.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN Es por ello, el objetivo de la invención, es proponer un método para el tratamiento de aguas residuales que contengan sulfato y metales pesados con el que se eviten especialmente las desventajas antes mencionadas. Conforme a la reivindicación 1 este objetivo es alcanzado por un método en el que en un primer nivel de tratamiento se hace pasar sulfuro de hidrógeno a través de las aguas residuales. Debido a ello los metales pesados existentes en las aguas residuales, como por ejemplo cobre, hierro o manganeso, son precipitados como sulf ros y eliminados de las aguas residuales antes de que en un segundo nivel de tratamiento se precipite sulfato de calcio de las aguas residuales a través de la adición de un precipitante. Este modo de procedimiento presenta la ventaja de que la separación del sulfato de las aguas residuales esencialmente puede realizarse en un único paso, eventualmente con la conexión posterior de un filtro para la separación de agua sobrante . En cambio la separación de sulfato en el método conocido exige al menos dos pasos, a saber: la conducción de prácticamente toda la cantidad de agua residual a través del biorreactor y a continuación una trasformación en sulfuros metálicos, lo que naturalmente requiere la utilización de las sales correspondientes, es decir, un gasto adicional en productos químicos. Contrariamente a los sulfuros metálicos, el sulfato de calcio (yeso) precipitado puede ser utilizado en la industria de la construcción como aditivo para la fabricación de piedras de construcción o como aglutinante . Otra ventaja es, además, que en el método propuesto sólo se necesita un biorreactor relativamente pequeño, ya que sirve únicamente para la generación de las cantidades de sulfuro de hidrógeno necesarias para la precipitación de los metales pesados contenidos en las aguas residuales. La cantidad necesaria en cada caso de sulfuro de hidrógeno se puede controlar fácilmente a través de la cantidad de sulfato de calcio conducida al tercer nivel de tratamiento, precisamente de manera que existan proporciones estequiométricas de sulfuros e iones de metales pesados. Para reducir el costo del análisis en el caso de contenidos oscilantes de metales pesados, por ejemplo, se puede trabaj r con un excedente de sulfuro de hidrógeno, especialmente de un 20 % de moles frente a la cantidad estequiométrica . En el caso de contenidos menores de metales pesados se púede almacenar de manera intermedia el sulfuro de hidrógeno no utilizado para volver a utilizarlo de ser necesario. Como precipitante se utiliza preferentemente aluminato de calcio. Se puede pensar también en el uso de aluminato de sodio .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA La figura 1 muestra un diagrama de flujo del método para eliminar sulfato y metales pesados de aguas residuales .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN A continuación se explica más detalladamente la invención haciendo referencia a la figura 1, que muestra un diagrama de flujo del método conforme a la invención. Para el proceso de tratamiento de aguas residuales en cuestión se requieren esencialmente tres niveles de tratamiento, que en la figura 1 se identifican con I-III. Las aguas residuales que se van a depurar se conducen primero al nivel de tratamiento I. Este comprende un reactor 1 para el tratamiento con sulfuro de hidrógeno de las aguas residuales. A través de un conducto 2 el reactor 1 es alimentado con aguas residuales . A través de un conducto 3 se conduce sulfuro de hidrógeno a un lugar que se encuentra en el área del fondo del reactor 1. Para, en lo posible, distribuir el sulfuro de hidrógeno de manera fina en las aguas residuales donde existe un dispositivo de circulación. Este abarca un conducto de circulación 5, que se deriva en el área de la tapa del reactor y que desemboca en un lugar más bajo en el reactor 1 y en el que se encuentra dispuesta una bomba 6. Con esto, las aguas residuales son conducidas con ¦ mayor velocidad en el circuito, con lo que dentro del reactor 1 se generan turbulencias fuertes que fomentan la mezcla de los reactivos . Los sulfuros de metales pesados formados por la introducción de sulfuro de hidrógeno son conducidos hacia arriba con la circulación de las aguas residuales y a través de una salida 7 dispuesta en el área cercana a la tapa ingresando a una unidad de filtrado 8 subordinada al reactor 1. Aquí se extraen por filtrado los sulfuros de metales pesados de' las aguas residuales. En el área del fondo de la unidad de filtrado 8 se extrae, a través de un conducto 9, un lodo primario que contiene sulfuro de metales pesados y, por ejemplo con ayuda de un filtro prensa 10, se lo somete a un filtrado. A través de un conducto 12 se extrae materia filtrada o aguas residuales depuradas de sulfuros de metales pesados de la unidad de filtrado 8 y se le conduce al nivel de tratamiento II . El nivel de tratamiento II comprende un depósito de sedimentación 13 con un piso en forma de embudo o cuña 1 . En una posición cercana al lado superior 15 del depósito de sedimentación 13 , el conducto 12 que proviene de la unidad de filtrado 8 desemboca en el depósito de sedimentación 13. Desde un contenedor de reserva 16 se introduce aluminato de calcio como precipitante en el depósito de sedimentación 13. Para acelerar el procedimiento de precipitación en el depósito de sedimentación 13 existe un dispositivo agitador 17 que es accionado por un motor 18. El sulfato de calcio precipitado se agrupa, al detenerse el dispositivo agitador 17, en el fondo 14 del depósito de sedimentación 13 y a través de un conducto 19 es extraído como lodo secundario, mientras que el agua residual liberada considerablemente del sulfato es extraída por un conducto 20 dispuesto cerca del lado superior 15. A través de un conducto 22, que se deriva del conducto 19, una parte del lodo secundario es conducido al nivel de tratamiento III . El nivel de tratamiento III se encuentra conformado esencialmente por un biorreactor 23, en el que con ayuda de bacterias que reducen el sulfato, dicho sulfato es transformado de manera conocida en sulfuro de hidrógeno. Para que esta trasformación pueda tener lugar, en el biorreactor 23 se mantienen condiciones anóxicas . La transformación del sulfato en sulfuro de hidrógeno requiere de un donador de electrones o de una fuente de carbono. Esta es conducida al biorreactor 23 a través de un depósito de reserva 25 y de un conducto 26 en forma de aguas residuales contaminadas orgánicamente 24. Como productos de reacción de los procesos de metabolismo microbiológico se generan sulfuro ¦ de hidrógeno y dióxido de carbono. El reactor 1 del nivel de tratamiento I es alimentado con esta mezcla de gases a través del conducto 3. Mediante las transformaciones en el biorreactor 23 se forman, sobre todo, sustancias sólidas de naturaleza orgánica, que a través de un conducto 27 que desemboca en un área cercana al fondo del biorreactor 23 son conducidas a una unidad de filtrado, que también puede ser una placa de filtro 10. Eventualmente la materia filtrada puede ser conducida nuevamente al biorreactor 23.

Claims (4)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes reivindicaciones. REIVINDICACIONES

1. Método para eliminar sulfato y metales pesados de aguas residuales, caracterizado porque comprende los siguientes pasos : a) en un primer nivel de tratamiento (I) es conducido sulfuro de hidrógeno a través de las aguas residuales, con lo que los metales pesados existentes en las aguas residuales se precipitan como sulfuros y son eliminados de las aguas residuales, b) en un segundo nivel' de tratamiento (II) se precipita sulfato de calcio de las aguas residuales y para ello se añade un precipitante, c) el sulfato de calcio es eliminado del segundo nivel de tratamiento (II) y una parte de éste es conducido a un tercer nivel de tratamiento (III) en el que, con ayuda de bacterias que reducen el sulfato, dicho sulfato es transformado en sulfuro de hidrógeno, d) el sulfuro de hidrógeno formado en el tercer nivel de tratamiento (III) es conducido al primer nivel de tratamiento (I) .

2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza aluminato de calcio como precipitante .

3. Método de conformidad con la reivindicación 1 ó 2 , caracterizado porque en el tercer nivel de tratamiento (III) se conduce tanto sulfato de calcio, que se forma al menos la cantidad de sulfuro de hidrógeno necesaria para la conversión estequiométrica de los metales pesados contenidos en las aguas residuales.

4. Método de conformidad con la reivindicación 3 , en el que se trabaja con un excedente de sulfuro de hidrógeno de un 20 % de moles.