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1. LAS AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
En concreto, las aguas residuales industriales son las que proceden de
cualquier actividad industrial en cuyo proceso de producción, transformación o
manipulación se utilice el agua, incluyéndose los líquidos residuales, aguas de
proceso y aguas de drenaje.
Los efluentes que, aun procediendo de establecimientos industriales, cumplan
con los requisitos de calidad fijados para las aguas residuales domésticas, se
considerarán asimilables a las mismas.
El agua en la industria es utilizada como materia prima, ya sea como un
medio de producción o para propósito de enfriamiento.
El agua dulce es sacada de la misma empresa si es que posee sus
propias instalaciones de abastecimiento o directamente de aguas superficiales
o subterráneas. Al final el agua eliminada se descargara en forma de agua
residual.
Además de alteraciones cuantitativas, el agua también posee o sufre de
alteraciones cualitativas. La mayoría de veces, durante el procesamiento de
materias primas, se separa el agua en demasía que pasa a ser eliminada.
2. CANTIDADES DE AGUAS RESIDUALES COMERCIALES E INDUSTRIALES
El agua en la industria es utilizada como materia prima, ya sea como un
medio de producción o para propósito de enfriamiento.
El agua dulce es sacada de la misma empresa si es que posee sus
propias instalaciones de abastecimiento o directamente de aguas superficiales
o subterráneas. Al final el agua eliminada se descargara en forma de agua
residual.
Además de alteraciones cuantitativas, el agua también posee o sufre de
alteraciones cualitativas. La mayoría de veces, durante el procesamiento de
materias primas, se separa el agua en demasía que pasa a ser eliminada.
Las aguas residuales descargadas contienen una gran diversidad de
sustancias. Se realizan análisis locales para determinar su composición y
cantidad.
Las diferencias en la cantidad de aguas residuales que producen las
diferentes industrias, se basan en las siguientes causas:
- Diferencias según el tipo de industria: para una buena
producción de materia prima se necesitan diferentes cantidades de
agua.
- Diferentes materiales básicos: depende mucho de la
materia prima pura o contaminada para conocer que cantidad de aguas
residuales se obtiene.
- Diferentes procesos de fabricación: hay 2 tipos de procesos
los secos y los húmedos, depende de esto para conocer el real
abastecimiento de agua que se necesita.
- El tamaño de la planta
- Modo de operación: depende del tiempo o turnos en los
cuales se trabaje.
- Actividades temporales: las refinerías de azúcar, fábricas
de mermelada, las fabricas de conserva o cualquier otra fábrica que
trabajan temporalmente.
- Variación de la producción: muy pocas industrias de
procesamiento se conforman con solo fabricar un producto.
Generalmente es imposible establecer la cantidad de agua utilizable en
estas empresas.
3. TIPOS DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
3.1Aguas residuales industriales inorgánicas
Estas se originan principalmente en la industria del carbón y del acero.
La industria de minerales no metálicos y en industrias y empresas comerciales
dedicadas al procesamiento de superficies metálicas.
Las aguas residuales contienen una gran proporción de de materia
orgánica suspendida que puede ser eliminada a través de la sedimentación, la
que suele ir acompañada de un proceso de floculación química mediante ala
adición de sales de hierro o aluminio y agentes floculantes.
También se puede extraer aguas residuales del resultado de la
purificación posterior de los gases calientes y cargados de polvo, provenientes
de altos hornos, convertidores, hornos de manga., plantas de incineración de
desechos y lodos; y fabricas de aluminio.
En la separación de carbón en de la roca bruta, el mecanismos normal
de transporte y separación es el agua, que pasa entonces a contener grandes
cantidades de carbón y partículas rocosas y recibe el nombre de agua de
lavado de carbón, esta agua pasa a ser reciclada de haber pasado por todos
estos procesos.
Otras aguas residuales, como las de las plantas de laminado, contienen
aceite mineral y requieren de otro tipo de instalaciones, como deflector de
naftas y dispositivos desatadores para la retención y remoción de aceites
minerales. Los residuos de aceites no removidos en el agua también necesitan
de una floculación química.
No solo en las aguas residuales se encuentran sustancias sólidas y
aceites minerales, si no también contienen determinadas sustancias disueltas,
extremadamente dañinas. Entre estas tenemos las aguas de lavado de gases,
que contienen cianuro; residuos de empresas metalúrgicas que contienen
ácidos o soluciones alcalinas y residuos de plantas de electrogalvación y del
proceso de purificaron de gases en plantas de aluminio.
3.1.1 Aguas residuales en industrias de minerales no metálicos.
En la fabricación de aglomerantes para argamasa y vidrio, así como
de bloques de concreto y concreto premezclado, las aguas residuales se
originan del lavado de arena, grava y piedras trituradas de los procesos de
trabajo respectivos, como remoción de polvo, o como la molienda y el pulido.
Al fabricar bloques de concreto, piezas de concreto y concreto
premezclado, los residuos se originan en el lavado de moldes, maquinas y
vehículos de transporte.
En las fábricas de cemento, se elaboran diferentes tipos de cemento y
materia de construcción, mediante la molienda, el mezclado y el calentamiento
de materiales que contienen arcilla y piedra caliza. Las aguas residuales se
originan principalmente de la remoción, mediante procedimientos húmedos, del
polvo causado por las diferentes partes del proceso.
Para las fábricas de porcelana se utiliza el caolín, el feldespato y el
cuarzo. Los residuos de estas industrias se dividen en 4 partes: residuos
domésticos, precipitaciones, los residuos con fenol y los llamados residuos
“blancos”. Estos últimos contienen principalmente, sólidos inorgánicos
suspendidos que provienen de las materias primas usadas. Sus aguas son
turbias y los contaminantes se sedimentan muy lentamente tamaño de los
sólidos es de aproximadamente 10 um y 1m o menos
3.1.2 Aguas residuales de la industria de procesamiento de metales.
La industria automotriz y de aeronaves, la de construcción naval,
fabricación de joyas, herramientas y artefactos domésticos, y la industria óptica
utilizan metales tratados con numerosos y diversos productos químicos con el
fin de enfriarlos, eliminar grasas y óxidos, prepararlos para el pintado o
barnizado y volver sus superficies lisas y resistentes a la corrosión. Estos
productos son sometidos a diversas secuencias de baños químicos.
Normalmente después de cada baño, se practica un enjuague con agua para
poder eliminar los residuos de las sustancias químicas que aún quedan sobre
la superficie del metal.
Por su grado d concentración de sustancias dañinas el agua se divide
de la siguiente manera:
Aguas residuales que provienen del enjuague de productos
y contienen emulsiones.
Concentrados que son desechados después de la
descomposición de las sustancias activas (ácidos, metales, bases) y del
enriquecimiento con sustancias ajenas a los materiales básicos.
Semiconcentrados de estos comprenden los baños de
enjuague que se aplican después a los baños químicos. Algunas veces
también son desechados ya que se reducen por la evaporación y se
derrama fuera del lugar exacto.
Aguas regeneradas provenientes de los intercambiadores
iónicos, por razones técnicas y económica, las plantas de intercambio
iónico mayormente son operadas con un sistema de recirculación paras
las aguas de enjuague.
3.1.2.1 Aguas residuales de fundiciones de hierro
Se distinguen 2 tipos de fundiciones de hierro: húmedas y secas. Para la
fabricación de hiero fundido, se necesitan grandes cantidades de agua de
refrigeración, requiriéndose hasta 40-50 m de agua/t de hierro fundido. El agua
de granulación del hierro fundido contiene, entre otros, 700=11000 mg/l de
sólidos suspendidos, 0-1,6 mg/l de cianuro, 18, 8-1400 mg/l de H2S Y 3, 0-4, 8
mg/l de amoniaco. Además, el agua proveniente del lavado de la mina es
purificada y reciclada continuamente. ROELEN/ 158 / señala la demanda de
agua de una planta de fundición de hierro donde se usa extensivamente, la
recirculación del agua:
Lavado de gases 7%
Generación de electricidad 14%
Sistema de circulación 19%
Altos hornos 14%
Plantas siderurgias 21%
Laminadoras 22%
Otros usos 3%
Los gases de los altos hornos contienen 45-135 Kg. de polvo por
tonelada de hierro fundido. El polvo se separa mediante procesos de lavado en
seco o con agua. El proceso de lavado con agua produce mas de 20m de agua
por tonelada de hierro fundido; sin embargo, con la introducción de sistemas de
reciclaje del agua, se ha reducido el consumo de agua a 5=6 m=t. el agua de
lavado del sistema recirculación de gases de los altos hornos contiene coque,
amoniaco, cianuro, tiocianatos, fenoles, naftalina y trazas metálicas (Zn, Pb).
3.1.2.2 Aguas residuales de plantas siderurgias y de laminado
El hierro bruto que se obtiene en los altos hornos pasa a ser procesado
en hornos especiales (convertidores) con diferentes aditivos y utilizando
diversos métodos, para obtener hierro fundido y acero (hierro forjado)/ hiero
forjable. Para ello es necesario contar con grandes cantidades de agua de
refrigeración ejemplo.
Las aguas de lavado provenientes de los sistemas de recirculación de
gases del convertidor, pueden contener fluoruros.
El hierro y otros metales pueden ser procesados mecánicamente para la
fabricación de láminas, planchas, tiras, alambres, etc., mediante el laminado;
dos o más cilindros, junto con los motores impulsores, forman un tren de
laminación.
Los trenes de laminación producen aguas residuales que contienen,
además de costras de laminado, finas partículas de polvo, aceite y grasa. Las
costras tienen una elevada gravedad específica y en términos de peso, peden
llegar hasta 1 g/l de las aguas residuales. En las descargas purificadas de
laminadores de cobre, se han encontrado óxidos metálicos (como óxido de
cobre) en cantidades que incluso sobrepasan los 100 mg/l. las aguas
residuales de laminadoras de aluminio contienen pequeñas cantidades de
compuestos de aluminio generalmente menos de 1 mg/l). Como en alguna
medida, estas sustancias se encuentran muy finamente distribuidas y cubiertas
con trazas de grasa y aceite, su sedimentación se torna difícil y aun imposible.
Las descargas de laminadoras en frío contienen:
Residuos ácidos en el agua de enjuague provenientes del
licor e los baños químicos: acido sulfúrico, acido clorhídrico o acido
nítrico; los tratamientos utilizados son: neutralización, oxidación por aire
y precipitación de hierro.
Aguas residuales provenientes de la recuperación de
cromo, que algunas veces se presentan mezcladas con las aguas
residuales mencionadas en el punto anterior; las mismas son
acondicionadas mediante un intercambio iónico.
Residuos provenientes del desengrasado electrolítico, con
valores elevados de DQO.
Residuos de lubricantes provenientes de los trenes de
laminación y que forman emulsiones.
Aceites de refrigeración solubles, los que deben
desecharse y reemplazarse cada cierto tiempo.
Otras descargas que provienen de los baños de descincado y de baños
concentrados, también tienen que ser regeneradas.
Existe un proceso mas reciente de laminación en frío, mediante el cual,
los cilindros de laminación son refrigerados utilizando en vez de agua, una
emulsión que contiene aproximadamente 10% de aceite, agentes
emulsificantes y agentes estabilizantes para prevenir la descomposición
bacteriana.
3.1.2.3 aguas residuales de la producción de maquinarias y talleres mecánicos
Se utilizan refrigerantes, lubricantes o abrasivos en el proceso de
cortado del metal; especialmente en el torneado, fresado taladrado, acanalado,
aserrado y esmerilado.
Estos aditivos son principalmente emulsificantes (como jabones,
naftenatos, naftenosulfonatos y otros compuestos aniónicos) y posiblemente
también catiónicos (detergentes, resinas, etc.), a los que se denomina
frecuentemente aceites solubles. A estos aceites solubles se les agrega,
además, agentes anticorrosivos, como por ejemplo, nitrito, compuestos de
cromo o fosfatos.
Los aceites solubles que se pueden adquirir comercialmente, están
mezclados con un cierto porcentaje de agua, según sea el uso que se les de, y
pueden ser reciclados durante varios meses. Después de este tiempo, la
emulsión usada pasa a ser drenada y reemplazada por emulsión fresca. La
emulsión usada forma el agua residual de este proceso.
La cantidad que se descarga generalmente es pequeña y equivale
apenas a unos cuantos m3, pero la demanda bioquímica de oxigeno puede
alcanzar valores superiores a los 7500 mg. /l
3.2Aguas residuales industriales orgánicas
Las aguas residuales orgánicas que provienen de la industria y están
contaminadas, provienen principalmente de industrias químicas y de plantas
químicas de gran escala que utilizan, sobre todo, ácidos orgánicos para las
reacciones químico- técnicas.
Los efluentes contienen sustancias orgánicas de diferente procedencia y
propiedades. Estas solo pueden ser removidas mediante un tratamiento previo
especial de las aguas residuales, seguido de un tratamiento biológico.
En esta categoría se encuentran los efluentes de las siguientes
industrias y plantas:
Fábricas de elaboración de productos farmacéuticos, cosméticos,
tintes orgánicos, goma y adhesivos, jabones, detergentes sintéticos y
biocida (plaguicidas y herbicidas).
o Plantas de destilación de madera y plantas de incineración
de desechos.
o Curtiembre y fábricas de cuero.
o Fabricas textiles
o Plantas de fabricación de celulosa y papel
o Plantas de la industria de refinación de petróleo
o Plantas de lavado de contenedores y vehículos cisternas
o La industria de procesamiento de metales
o Hospitales
3.2.1 Aguas residuales de la industria de productos farmacéuticos y cosméticos
3.2.1.1 Aguas residuales de la industria farmacéutica
La calidad de los residuos provenientes de la producción de fármacos
muestra una gran variación, debido a la diversidad de la materia prima básica
utilizada, los procesos de fabricación y los productos residuales. Es
característica de la industria farmacéutica que muchos productos finales e
intermedios sean fabricados en una misma planta. De esta manera, son
diferentes los tipos de efluentes que fluyen desde las diversas áreas de
producción.
También es usual que las industrias químicas de gran escala fabriquen
productos farmacéuticos junto con otros productos químicos.
Los medicamentos generalmente se clasifican según sus efectos
terapéuticos.
Las materias residuales incluyen residuos de extracción de origen
natural y sintético, soluciones nutrientes utilizadas, sustancias venenosas
específicas y muchos otros productos.
Por ejemplo, en la fabricación de antibióticos existen los siguientes
productos residuales:
Soluciones nutrientes (líquidos de fermentación, agua
derramada); con una DBO5 de 4000 a 8000 mg /l contaminadas entre
otros por ácidos orgánicos, proteínas y residuos de los agentes de
extracción, carbohidratos y sales nutrientes, pH 2-3.
Lodos de micelión; impregnados con diatomita como
residuo de filtrado con más de 100 g /l de DBO5. El lodo contiene
remanentes de agentes de extracción, como acetona, amil acetato,
dicloroetileno, y es posible que estos estén también presentes en las
aguas residuales en grandes cantidades. Estos lodos también forman
una masa susceptible a la descomposición.
Aguas de purificación, con una CBO5 de 600ab 2500 mg /l
y un elevado porcentaje de materia sólida (8000 mg /l). la cantidad de
esta agua llega aproximadamente a 1,7 m3/ m3 de solución nutriente
procesada.
Aguas de lavado, contaminadas por productos químicos
(ácidos, bases) y solventes (acetona).
Descargas de condensadores de inyección. Las mismas
contienen sustancias volátiles que representan hasta un 25% de la DBO
del liquido a evaporarse; su DBO5 es 60-120 mg /l.
La cantidad total de agua llega a niveles por encima de los 2000 m3
diarios.
3.2.1.2 Aguas residuales de la industria de cosméticos
Las materias primas que se usan en la industria de cosméticos son
aceites vegetales, grasas, frutas y otros extractos; también lo son las grasas
animales, componentes y extractos de compuestos químicos como alcoholes,
bactericidas, medicinas, detergentes, entre otros. Existen industrias de
cosméticos a gran escala; pero también empresas muy pequeñas. La calidad
de las aguas residuales de estas industrias esta determinada por la gama de
productos procesados.
Por lo tanto, es importante precisar si los residuos provienen de una
pequeña empresa con una variedad limitada de productos o si provienen de
una división de producción dentro de una planta química de gran escala.
Las aguas residuales de las pequeñas empresas comerciales
normalmente se descargan, después de un tratamiento adecuado, en el
sistema público e alcantarillado. Por otro lado, las grandes industrias de
cosméticos tienen sus propias plantas de tratamiento.
3.2.2 Aguas residuales de la fabricación de tintes
Son muchos los procesos que existen en la fabricación de tintes.
Además, la producción rara vez se limita a fabricar un solo tinte. Normalmente,
en una fábrica se elabora una variedad de productos, en algunos casos hasta
12000.
Compuestos, con una gran diversidad de composiciones químicas. Por
esta razón, es imposible describir la composición y el tratamiento de las
diferentes aguas residuales. La cantidad y composición de esta agua
residuales deberá medirse, caso por caso, en las plantas de producción
existentes.
3.2.2.1 Aguas residuales de tintes inorgánicos
Los tintes inorgánicos que contienen principalmente contaminantes
disueltos y no disueltos, no generan efluentes susceptibles a la
descomposición. Uno de los principales tintes inorgánicos con las aguas
residuales que produce es:
Azul de Prusia (ferrocianuro, ferrico), fabricado mediante la precipitación
del ferrocianuro potásico (prusiato amarillo de la potasa).
4. COMPUESTOS ORGÁNICOS VOLATILES (COV)
4.1 Concepto de VOC's:
Los compuestos orgánicos volátiles también conocidos como Volatile
Organic Compounds (VOC's).
Son sustancias químicas orgánicas cuya base es el carbono y se
evaporan a temperatura y presión ambiental generando vapores, que pueden
transformarse en ozono en la atmósfera. Además del carbono es posible hallar
en su composición hidrógeno, flúor, oxígeno, cloro, bromo, nitrógeno o azufre.
Poseen propiedades volátiles, liposolubles, tóxicas e inflamables (en sus
acepciones de riesgos). Por otra parte son muy buenos disolventes y muy
eficaces para la disolución de pinturas, y para el desengrase de materiales.
Un compuesto orgánico volátil (COV) es todo compuesto orgánico que
tenga a 293,15 K una presión de vapor de 0.01 ka o más, o que tenga una
volatilidad equivalente en las condiciones particulares de uso"*
Algunos de estos COV's son:
Propano
Butano
Xileno Alcohol etílico
Metiletilcetona
Acetona
Etilenglicol
Tricloroetileno
Clorobenceno
Limoneno
4.2 Propiedades de Compuestos orgánicos volátiles
Los compuestos orgánicos volátiles presentan propiedades
características responsables de sus efectos sobre la salud y el medio ambiente.
Son compuestos volátiles, liposolubles, tóxicos e inflamables.
- Volatilidad: Son compuestos orgánicos que se evaporan rápidamente a
la atmósfera. Esta propiedad da lugar tanto a contaminación atmosférica como
a importantes riesgos para la salud. La vía de entrada más peligrosa al
organismo es la inhalación.
- Liposolubilidad: Son moléculas orgánicas y por lo tanto son
liposolubles, presentan afinidad por las grasas y se acumulan en los tejidos
grasos del cuerpo humano. Productos resultantes de su metabolismo dentro
del organismo si presentan hidrosolubilidad.
- Inflamabilidad: Generalmente son compuestos inflamables, es decir
que arden con facilidad en contacto con el aire.
- Toxicidad: Las propiedades tóxicas van a depender de cada compuesto
y de las condiciones de exposición. A corto plazo pueden causar reacciones
alérgicas o mareos y en exposiciones más prolongadas se relacionan con
lesiones neurológicas y otros efectos psiquiátricos como irritabilidad, falta de
memoria, dificultad de concentración.
4.3 fuentes de los cov
La fuente de los COVs puede ser natural o artificial. La fuente natural
más común es el metano, un gas de efecto invernadero, generado por la
descomposición de la materia orgánica, por la quema de biomasa o por
animales rumiantes como las vacas. Otros COVs de origen natural son los
aceites esenciales constituidos por terpenos.
Las fuentes artificiales de compuestos orgánicos volátiles tienen su
origen principalmente en actividades industriales como la industria de pinturas,
del calzado o siderúrgica, los disolventes de la industria de lavado en seco, la
evaporación de disolventes orgánicos, los automóviles e incluso el humo del
tabaco. Dentro del hogar podemos encontrar numerosas fuentes de COVs,
como en los productos de limpieza, productos de higiene personal, cosméticos,
pinturas, plásticos.
4.4 VOC de origen natural:
Una gran parte de los compuestos orgánicos volátiles presentes en la
atmósfera proceden de un origen natural tanto de la descomposición de la
materia orgánica (como el metano), por los rumiantes (el metano también), y de
origen vegetal como los aceites esenciales y las saponinas constituidas por
terpenos.
Otro de los compuestos de origen natural más abundantes en la
atmósfera, es el isopreno, molécula que se origina en las plantas y cuya
función es alterar la floración de las especies vecinas. Los terpenos también
son producidos por las plantas con este fin.
Los compuestos orgánicos volátiles de origen biogénico (COVB's) se
producen en grandes cantidades y la función que poseen no está muy clara.
Por un lado se piensa que se producen al aumentar la temperatura externa de
manera que serían una respuesta al incremento de la temperatura ambiental
para proteger las membranas vegetales. De este modo, el aumento de los
COVB's se vería influido por el cambio climático global, y también por el
incremento de la concentración de CO2 al incrementar éstas su biomasa.
Al parecer otro de los efectos de los COVB's es la modificación del clima
a nivel local y regional. Existen datos que apuntan hacia los dos sentidos, por
un lado contribuyen a enfriar la atmósfera local gracias a la formación de
núcleos de condensación que enfriarían la atmósfera circundante; pero por otro
lado existen estudios que indican que pueden generar efecto invernadero a la
misma escala. Deben realizarse más estudios orientados a determinar esta
influencia.
4.5 Actividades en las cuales se pueden encontrar los voc
Pinturas y barnices
Industria del calzado (por las pinturas, disolventes y
pegamentos)
Industria siderúrgica (desengrasado de piezas utilizando
disolventes)
Industria de la madera (disolvente de lacas y barnices:
trementina, tolueno)
Industria cosmética (como dispersante)
Industria farmacéutica
Industria de la limpieza en seco
Artes gráficas
4.6 Efectos sobre la salud
Los efectos sobre la salud son variados, dependen del compuesto y del
periodo al que se ha estado expuesto. Los compuestos orgánicos volátiles son
liposolubles, y gracias a su afinidad por las grasas se acumulan en diversas
partes del cuerpo humano. A corto plazo pueden causar:
o irritación de ojos y garganta,
o náuseas,
o dolor de cabeza,
o reacciones alérgicas,
o mareos,
o fatiga.
Y a largo plazo pueden dañar el hígado, los riñones o el sistema
nervioso central. También pueden ser carcinógenos, como por ejemplo el
benceno.
Los COVs se pueden clasificar según su peligrosidad en 3 grupos:
Compuestos extremadamente peligrosos para la salud:
Benceno, cloruro de vinilo y 1,2 dicloroetano.
Compuestos de clase A: Son compuestos que pueden
causar daños significativos al medio ambiente, como Acetaldehído,
anilina, tetracloruro de carbono, 1, 1,1-tricloroetano, tricloroetileno,
triclorotolueno etc.
Compuestos de clase B: con menor impacto en el medio
ambiente como Acetona y etanol.
CONCLUSION
Las aguas residuales provenientes de las industrias son las más
perjudiciales para la salud humana por su alto grado de contaminación ya que
los principales componentes de estas aguas son los VOC (compuestos
orgánicos volátiles) en sus 3 niveles de peligrosidad.
Los COV son dañinos gracias a sus distintas propiedades como
volátilidad, liposolubilidad, toxicidad e inflamabilidad. Dando lugar no solo a la
contaminación atmosférica, generada por la descomposición de la materia
orgánica, por la quema de biomasa o por animales rumiantes; sino también a
los efectos nocivos que se producen en los hombres como irritación de ojos y
garganta, náuseas, dolor de cabeza o reacciones. Por lo dicho se debería
seguir investigando para poder lograr mejores tratamientos y soluciones a este
problema.
