Metales Pesados En Aguas Residuales

Como constituyentes importantes de muchas aguas podemos encontrar un número importante de metales pesados aunque su cuantificación sea a niveles de traza. Cualquier catión que tenga un peso atómico superior a 23 (que corresponde al peso atómico del sodio) se considera un metal pesado; así, las aguas residuales contienen gran número de metales pesados diferentes. Entre ellos se puede destacar níquel, manganeso, plomo, cromo, cadmio, zinc, cobre, hierro y mercurio, entre otros. Todos ellos se encuentran catalogados en la Directiva Europea 96/61/CE IPPC (Ley 16/2002) como sustancias contaminantes que deben tenerse obligatoriamente en consideración para fijar valores límites de emisiones, aunque algunos de ellos son imprescindibles para el normal desarrollo de la vida biológica, y la ausencia de cantidades suficientes de ellos podría limitar, por ejemplo, el crecimiento de las algas.

Las fuentes habituales de aguas residuales que contienen grandes cantidades de metales como el cromo, cadmio, cobre, mercurio, plomo y zinc proceden, principalmente, de limpieza de metales, recubrimientos, curados, refino de fosfato y bauxita, generación de cloro, fabricación de baterías y teñidos. Los efectos que provocan sobre el medio ambiente son los siguientes: mortalidad de los peces, envenenamiento de ganado, mortalidad de plancton, acumulaciones en el sedimento de peces y moluscos.

Otra serie metales como el hierro, calcio, magnesio o manganeso también están presentes en aguas residuales de las industrias de metalúrgica, fabricación de cemento, cerámicas y bombeos de gasolina. Sus efectos, menos peligrosos que los anteriores, principalmente son el cambio en las características del agua: color, dureza, salinidad e incrustaciones.

Debido a su toxicidad, la presencia de cualquiera de ellos en cantidades excesivas interferirá en gran número de los usos del agua. El BOCM nº269 (1993) sobre vertidos líquidos industriales al Sistema Integral de Saneamiento establece los valores límites de los siguientes metales:

Cromo Total : 5 mg/L Cromo Hexavalente: 3 mg/L

Bario: 20 mg/L Cadmio: 0,5 mg/L

Cobre: 3mg/L Hierro: 10 mg/L

Manganeso: 2 mg/L Mercurio: 0,1 mg/L

Níquel: 10 mg/L Plomo: 1 mg/L

Zinc: 5 mg/L

En la siguiente tabla se recogen las EC50 de algunos de los anteriores metales obtenida mediante diferentes ensayos

de Ecotoxidad con microorganismos de referencia:

Metal Organismo EC50 (mg/L) Referencia

Cadmio P.subcapitata

V.fisheri 65-74

17-452

7965

16500 Guéguen y col.,2004

USEPA,2001

Guéguen y col.,2004

Blaise y col.,1994

Cromo IV P.subcapitata

V.fisheri 40-900

13756

16000 Guéguen y col.,2004

Guéguen y col.,2004

Blaise y col.,1994

Cobre P.subcapitata

V.fisheri 12-19

12-917

580

150

500 Guéguen y col.,2004

USEPA,2001

Guéguen y col.,2004

Blaise y col.,1994

Utgikar y col.,2004

Plomo P.subcapitata

V.fisheri 1900-4600

122

160 USEPA,2001

Guéguen y col.,2004

Blaise y col.,1994

Zinc P.subcapitata

V.fisheri 55-79

45-2600

488

1200

1480 Guéguen y col.,2004

USEPA,2001

Guéguen y col.,2004

Blaise y col.,1994

Utgikar y col.,2004

Debido a esta naturaleza tóxica, algunos metales pesados causan impacto negativo sobre los tratamientos biológicos convencionales, así como sobre los ecosistemas receptores. En la siguiente tabla se muestran los límites de concentración de algunos metales que inhiben el tratamiento biológico:

Sustancia Concentración de inhibición (mg/L)

Cadmio (Cd2+) 2-5

Bicromato (CrO42-) 3-10

Cobre (Cu2+) 1-5

Niquel (Ni2+) 2-10

Zinc (Zn2+) 5-20

Es por ello que a menudo resulta conveniente medir y controlar las concentraciones de estas substancias. Las cantidades de muchos de estos metales pueden determinarse, a concentraciones muy bajas, empleando métodos instrumentales entre los que destacan la espectroscopía de emisión de plasma con detención óptica o con detención de masas y la espectroscopía de absorción atómica.

A continuación se comentan las técnicas generales para retirar metales pesados de las aguas residuales.

Precipitación química

Las operaciones de precipitación y sedimentación química, llevadas a cabo de manera independiente o en combinación con reacciones de oxidación-reducción, se utilizan ampliamente para la eliminación de metales.

Los agentes de precipitación habitual son: cal, sosa cáustica y sulfuros. En la siguiente tabla se recogen sus características:

Cal, Ca(OH)2 Sosa Cáustica, NaOH Sulfuros, NaSH y FeS

Reactivo más barato Más cara que la cal Tratamiento eficaz a bajas concentraciones

Genera grandes volúmenes de lodos Genera menos volúmenes de lodos básicos Lodo aplicable a la recuperación de suelos

Los lodos normalmente son aplicables a la recuperación de suelos Lodo aplicable a la recuperación de suelos

También se emplean carbonatos de sodio y de calcio para metales cuando su solubilidad correspondiente, dentro de un intervalo de pH, no es la suficiente para acudir a este tratamiento.

La siguiente figura muestra la solubilidad de varios hidróxidos y sulfuros metálicos en diferentes condiciones de pH.

Una variante de la operación de precipitación es la precipitación electrostática, la cual se encuentra

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