Tratamiento físico-químico de las aguas ácidas vertidas tras la rotura de la balsa minera de Aznalcollar (Sevilla)

En es e abajo se p esen an los esul a- dos expe imen ales de Ios ensayos de a a- mien o isicoquímico ile ados a cabo en el G upo de T a amien o de Aguas Residuales de la Uni e sidad de Se illa, con el agua e ida as la o u a de la balsa mine a de Aznalcólla elpasado 25 de ab il de 1998.E1 obje o de los ensayos e a neu aliza¡ la aci- dez inicial del agua y disminui las ele adas concen aciones de me aies pesados en solu" ción. En e los a amien os empleados. la combinaciónde hid óxido cálcico y policlo- u o de aluminio p opo cionó el mejo en- dimien o en é minos dé e icacia en la ele a- ción del pH de1 agua y en Ia eliminación de me ales pesados en solución. Los esul ados ob enidos sugie en que una es ¡a egia de [a- amien o basada en e uso combinado de agen es co ec o es de pH y coagulan es quí- micos, con ibuye e icazmen e a ompe ia es abilidad de las panículas me lilicas en di- solución y a log a su eliminación del agua po sedimen ación. TaIes p ocedimien os pod ían esul a de g aí uülidad en el a a- mien o de aguas supe iciales con aminadas po me ales. Guadiama , agua ácida, coagulación, me a- Ies pesados, hid óxido cálcico, policlo u ó aluminio. Physical and chemical ea men o he acid was eh,a e pou ed o ¡, Az- nalc olla qua nx (S e illa-Spain). In his wo¡k, labo a o y esul s o phy- sical and chemical ea men o he acid was ewa e pou ed om Aznalcóila qua y (Se i1la, Spain) he las ap il 25, 1998, a e p esen ed. Expe imen s we e ca ied ou in he acili ies o he Was ewa e T ea men Resea ch G oup, Uni e si y o Se illa. Objec i es e e o adjus pH and o emo e hea y me als om he wa e . Compa a i e esul s showed applica- ion o calcium hyd oxide and aluminium polychlo ide as he mos e ec i e physi- cal and chemical ea men o he wa e , in e ms o pH adjus men and hea y me- a1 emo al. Da a sugges ha ea men sys ems including p elimina y adjus men o wa e pH ollowed by addi ion o chemical coagulan s, signi ican ly al e he physical s a e o dissol ed hea y me- als and acili a e hei emo al by sedi- men a ion. Such p ocedu es migh be use- ul o he ea men o su ace wa e s po- llu ed wi h high concen a ions o hea y me als. Keywo ds: Guadiama , acid was ewa e , coagula ion, hea ¡y me als, calcium hydloxide, alumi- nium po1¡,chlo ide. 3. ¡ ' odu¡ce ié ' Fl I25 de ab il de 1998 u o lu- i1, F gu en eI en o no del Pa que L-J Nacional de Doñana una ce- ás o e ecoló,sica que. un año des- pués, oda ía con inua amenazando al medio ambien e de la zona y a 1a si uación socioeconómica de sus habi an es " La o u a de una balsa de decan- ación, p opiedad de la emp esa sue- ca Boliden Api sa, S. L.. si uada en la zona mine a de Aznalcó11a (Se- i11a) y u ilizada pa a el almacena- mien o de esiduos p oceden es de las labo es de a amien o de pi i as, p o ocó el e ido de unos cinco hec óme os cúbicos de lodos óxi- cos y agua ácida al cauce dei ío Guadiama . De ellos. casi 3 millo- nes de me os cúbicos de agua pe - manecie on e enidos du an e me- ses en ia zona conocida como En e- mu os de1 Guadiama , sección del cauce si uada jun o a los lími es del Pa que y que ue acondicionada de mane a imp o isada pa a ena la a alancha de agua y lodo óxico que bajaba po el ío. Los análisis iniciales lle ados a cabo en En emu os po el Minis e- io de Medio Ambien e y la Conse- je ía de Medio Ambien e de la Jun a de Andalucía, mos aban una ele a- daacidezen eI agua acumulada y la p esencia de al as concen aciones de oda una gama de me ales pesa- dos (Fe, Mn,Zn,Cd, Pb, Hg, As...) gene ados en las eacciones de oxi- dación, p ecipi ación, e c., que ie- nen luga en las dis in as ases del a amien o de la pi i a (Conseje ía de Medio Ambien e, 1998). Tales alo es de con aminación se halla- ban muy po encima de los lími es pa a e idos a cauces ecogidos en el Anexo IV del Reglamen o del Dominio Público Hid áulico (Ley 2911985,de 2 de agos o, de Aguas). Las al e na i as de a amien o p opues as se basaban en la adición al agua de algún eac i o químico inespecí ico, del ipo del óxido o hi- d óxido cálcico, capaz de ele a á- pidamen e el pH del agua y de eli. mina po decan ación la mayo pa - e de los me ales pesados en disolu- ción. Tal eac i o debía se sencillo ART CU 0§ TEC&s§C&5 T uÉns anes?É, isncmquaÉ i? iem eBe Hms igel i§ áeld, s .e iHdes§ Ú i§ ,m ,máua a ele Éa haXsa nine l exe ¡ znaleól a (§e pEln) Po¡: Bea iz Ga cía Nledia illa, J. Nliguel lledialdea, lVIo Angeles Nlon es, Isabel Ga cía Nla ínez de Simón, Celia NI" López,NI'José Mo ón, Enca nación Esco , )I'Ca men A náiz y Julián Leb a o G upo de T a amien o de Aguas Residuales, Escuela Uni e si a ia poli écnica, Uni e¡sidad de Se illa. C/ Vi gen de Á ica 7. 41011 Se .i11a. Te1 954 552 8.+8 Fax: 95.1 282117 e-mail: leb a o @cica.es G o 3 (, z G TECNOLOGIA DEL AGUA i G 3 C Z G @ en su manejo y económicamen e en able (muy eac i o a bajas dosis y no gene ado de esiduos secunda- ios en can idades signi ica i as). S in emba go, dada la nalu aleza coloidal y, po lo an o, la ex ao di- na ia es abilidad que p esen an los me ales pesados en disolución acuosa, pa ecía necesa io comple- men a es e a amien o de choque con la u ilización de p oduc os quí- micos coagulan es que al e asen la es abilidad ísica de las pa ículas me álicas coloidales y con ibuye- sen e icazmen e a su sepa ación po sedimen ación. De o o modo, ales elemen os me álicos pod ían pe - manece disuel os en el agua po iempo inde inido. En el p esen e abajo se mues- an los esul ados, a ni el de labo- a o io, de los ensayos de a amien- o isicoquímico que ue on lle a- TECNOLOGIA DEL AGUA ARTI€U O5 TECNICOS dos a cabo en las ins alaciones del G upo de T a amien o de Aguas Re- siduales de la Uni e sidad de Se i- lla con el agua ácida p oceden e del e ido de Aznalcólla . Los endi- mien os de los di e en es a amien- os empleados son compa ados en é minos de e icacia en el inc emen- o del pH del agua y en la educción de la concen ación de me ales pe- sados en solución. Es os ensayos o ma on pa e del conjun o de es udios ealiza- dos después del acciden e po di- e en es ins i uciones de in es i- gación y adminis aciones públi- cas, con el doble obje o de p opo- ne medidas pa a la minimización de los e ec os inmedia os del e - ido y de apo a conocimien os que pudie an esul a de u ilidad en la p e ención de u u os desas- es del mismo ipo. 2. Mo e ioly mé odos El agua u ilizada en los ensayos p ocedía de a ios pun os de mues- eo si uados en el amo inal de En emu os del Guadiama , jun o al dique de ie a cons uido pa a e- na el a ance del e ido y muy p ó- ximo a los lími es del pa que Na- cional de Doñana (Fig.I). Las azo- nes de es a elección ue on dos: po una pa e, los da os de análisis de aguas y lodos suminis ados po el Minis e io de Medio Ambien e y la Conseje ía de Medio Ambien e de laJun a de Andalucía indicaban una mayo acumulación de con aminan- es en es e sec o en elación con o as zonas de En emu os. Po o o lado, una ez se comple ase Ia depu- ación del agua e iniciase su desem- balse, el agua acumulada jun o al mu o de de ensa se ía la p ime a en abandona el encauzamien o, po 10 que esul aba esencial conoce su espues a al a amien o p opues o con ca ác e p io i a io en e a mues as ecogidas aguas a iba. EI análisis del es ado y calidad del agua ue ealizado in si u u ili- zando un Sis ema de Moni o i- zación Medioambien al yellow Sp ing YSI600XL. El600XL es un sis ema mul ipa amé ico de oma de da os, ideal pa a aniálisis pun ua- les o en con inuo de las condiciones del agua en e luen es de aguas esi- duales domés icas e indus iales, lagos, íos, ma ismas, es ua ios, aguas cos e as y aguas sub e áneas. Los egis os ue on ealizados sus- pendiendo la sonda a 15 cm bajo la El anhli,sis del es ado y calidad del agua ue ealizado in si u Fig. 1 .- A eo de es udio y locolizoción de los punics de mues eo. I',,'¡.'l ...ol ;jj ARTI€ULO§ TECNICO§ Anólisis isicoquímico del oguo e enido en o zono de Eni emu os Pun o de T muesl eo (.C) D] l7,B D2 17,ó Ml 20,4 MIA 20,2 Ml B 20,3 MlC 20,3 M2A I B,B M2B 18,7 M2C 1B,B lz1 i 8,5 z2 B supe icie, siendo 1a p o undidad media de la liámina de agua enla zo_ na de mues eo de 55 cm. Los pa á_ me os mues eados ue on: em_ pe a u a, pH, oxígeno disuel o (OD), sólidos o ales disuel os (STD), po encial de óxido/ educ- ción (REDOX), conduc i idad (CND) y sa inidad (SAL). .Mues as de agua ecogidas en la mlsma zonay a igual p o undidad ue on anspo adas ai labo a o io y some idas a ensayos de ,Ja es s,, (APHA-AWWA_WPCF, 7O S Z¡ "" usó un co ec o de pH seguido de un agen e coagulan e. El p on ua io consis ió en Ia adición del co ec o de pH elegido has a alcanza alo_ es de en e 8,0 y I I ,0 (po encima de 11 ,0 la mayo ía de los me ales p ecipi ados se edisuel en, Bu iel e al., 1998), seguida de adición de coagulan e y agi ación ápida de Ia mues a (150 .p.m.) du an e l0 mi_ nu os. Las mues as ue on pos e_ io men e il adas a a és dápapel de il o Wha man-42 y analiiaáas en elación a su con enido en me a_ les pesados. La elección del co ec o de pH más adecuado pa a los ensayos isi_ coquímicos ue ealizada compa_ ando los compo amien os obse _ ados en el pH de di e en es mues_ TECNOLOGIADELAGUA pH 3,3 2,5 2,8 3,,I 3 2,g 2,5 z,o 3,4 ' 21 6,3 6,8 6,8 6,9 6,8 6,7 6,3 o ó 6,3 6,3 (mg/ll bl l 2,5 6,3 REDOX MV i5 ,ao 23,7 I 8,1 20,5 23,1 28 29,ó 27 19,7 21 CND (mS/cm) 8,3 8,3 9,5 9,6 9,5 o2 8,5 8,6 8,6 8,5 8,5 5A b/ l <( 5,4 §o 6 6 5,8 5,5 5,5 5,5 5,5 5,5 os el día 5 de mayo de 199g, menos de un mes después de Ia o u a de la balsa. Como puede obse a se en la a_ bla, el g ado de acidez del agua e a muy al o du an e los días poi e io_ es al acciden e, man eniéndose en odos los pun os de mues eo po debajo de 3,4. Ello con as a con el alo de pH p opio de las aguas su_ pe iciales en condicion", d" o _ malidad, gene almen e si uado en el ango 6-8 (Bu iel e al,, 199g). La salinidad p esen aba alo es po en_ cima de lo habi ual aun a ándose de un agua e enida en una zona de ma isma y, po lo an o, na u almen_ e salob e. Po el con a io, los bajos ni eles_de oxígeno disuel o o p* _ cían indica la p esencia d" ,nu .on_ cen ación ele ada de ma e ia o gá_ nica en el agua. Finalmen e, llama_ ban la a ención las con inuas emi_ siones de gas, ue emen e i i an es pa ana iz y ojos, y el desag adable olo mos ado po el agua (obs. pe s.). Las concen aciones de me ales pesados en disolución, pa icula _ men e Mny Zn, se mos aban muy supe io es a los lími es pa a e i_ dos que se es ablecen en el Regla_ men o del Dominiopúblico Hidiáu_ lico (Anexo al í ulo IV). En la Fig. OD STD G G I C Z _) = i M 1,9 4,ó 4,2 4,2 4,3 3 3,5 2,2 5,8 6,5 as de agua b u a, as la adición de disoluciones a lOVo de los eac i_ os: hid óxido sódico _NaOH-, óxi_ do cálcico -CaO-, hid óxido cálcico -Ca(OH),- y ca bona o c¿ílcico _Ca- Co -' Los coagulan es u ilizados en las p uebas de'Ja es ,, ue on: sul a o de alúmina -Al,(SO 3-, policlo u o básico de aluminio -póBA_, clo u o de aluminio -AICL- y clo u o é i_ co -FeCl - en disoluciones come _ ciales de 109/1. Las concen aciones de Fe, Mn, Zn,Cd y Pb en disolución ue on analizadas po la emp esa Geslab, S. Coop. And. median e espec o o_ ome ía de abso ción a ómica, u i_ lizando un Espec o o óme o de Abso ción A ómica Va ian Espec a i00 de llama de ai e+ace ilenó. Los ni eles de Hg y As ue on de e mi_ nados en las mismas ins alaciones po gene ación de hid u os median_ e un Gene ado de Hid u os Va_ ian-VGA. 3. Res¡¡ ocios y diseusión En la Tabla I se ecogen algunas ca ac e ís icas ísicas y químicas del agua e enida en En emu os del Guadiama . Los alo es co espon_ den a los mues eos ealizados en los úl imos 200 me os de En emu_ I i I i I I i (]ON(:ENTR C:IÓN EN IET.' .LES DE LAS.{GT . S ÁCID. S RETENID. S EN ENTREIII,TROS OD 300 250 200 ppm 150 100 E Ci - ediil¡ ECle . 50 0 Fio 2.-Conceni ocionesdeMn.Zny.emedidoseneloguodeE keml os(5/05/9g).en'eloc,ó con os ím: es ,"l" i¿", "" "i o""^. "l ii " l ¿j Reglomen o del Doiinio Piblico l-io óulico (Ley 29l 1 985 de 2 de ogos o. den-guos) (Do os suminiskodos po Geslob. S Coop And ) 2 se compa an 1os alo es de Mn, Zn y Fe ob enidos en el labo a o io as e1 aná1isis de mues as de agua ob enidas el 5 de mayo de 1998 con los máxi.mos admi idos po el ci ado eglamen o. A1 a a di e en es mues as de agua b u a con 1as disoluciones de los dis in os agen es co ec o es de pH, se obse ó que el hid óxido cá1- cico -Ca(OH)Z- e a el eac i o más idóneo en é minos de pode neu a- iizan e, apidez de eacción Y mi- Ail'§!€ULO§ T§C$ ¡lC&§ nimización en lap oducción de esi- duos. El CaCO, no inc emen aba de o ma signi ica i a eI PH del agua, p oduciéndose la sa u ación an es de alcanza el alo deseado. El em- pleo de CaO, aun cuando e icaz en la ele ación de pH, enía el incon e- nien e de desp ende calo como e- sul ado de una eacción exo é mica. El NaOH mos ó igualmen e un en- dimien o in e io al hid óxido cálci- co . Se p ocedió, po 1o an o, a u ili- za Ca(OH), como co ec o de PH en los ensayos pos e io es de "ja es ". En las Fig.3 y 4 se ecogen los esul ados de a ios ensayos de a- amien o isicoquímico del agua de En emu os ealizados aPlicando Ca(OH), al agua, seguido de coagu- 1an e. De odos los a amien os u iliza- dos, el que combinaba el uso de Ca(OH), con el coagulan e PCBA ( a amien o T5) p opo cionó los mejo es endimien os en cuan o a neu alización del agua y elimina- ción de me ales pesados en solu- ción, siendo ambién signi ica i a- men e supe io es a 1os ob enidos u ilizando sólo el co ec o de pH. Aunque los meno es olúmenes de ango se ob u ie on emPleando FeCl, (FiS.5),la decan abilidad Y consis encia de los angos gene a- dos u ilizando PCBA lo con ie en de nue o en el coagulan e más idó- neo. Po o o lado, el emPleo de FeCl, con ibuía a inc emen a los ni eles de Fe en disolución. Aunque 1a e icacia del a amien- o con Ca(OH), y PCBA se aP ecia con mayo ni idez en la disminución de las concen aciones de Mn, Zn Y Fe (Fig.3),los me ales p esen es en meno can idad en el agua (As, Cd Y Hg) en igualmen e educida su p esencia en disolución de o ma signi ica i a (Fig. a). La excepción es el Pb, elemen o que se mos ó pa icula men e e ac a io a cual- quie a amien o. 4. Conclusio¡'¡es En ensayos de labo a o io, la u i- lización de un a amien o isicoquí- mico basado en la combinación del hid óxido cálcico como agen e co- ec o de pH y policlo u o de alu- minio como coagulan e, Pa a la de- pu ación del agua ácida e enida en En emu os del Guadiama , consi- guió ele a ápidamen e el PH dei agua y educi d ás icamen e la con- cen ación de me ales Pesados en disolución. T,os alo es esiduales ob enidos as el a amien o con Ca(OH), Y PCBA se hallaban Po debajo de los o. o- I C Z l o. = Fio.3.-Conceni ocionesdeMn ZnyFemedidos ossome e o iosmues osdeloguodeEni emu os,odiue sos "* ",ü;;;;""". ii c",,".1.¿" j" u .o" Co(oH)-.,seguido de odicion de alCl,'T2: Co(oH), + FeCl,; i:, pnl, + Al {SO,),; T4: Co{OH), * pig¡,; S, Solo ádi.ián de Co(OH), (según do os suminis odos po Geslqb, S. Coop. And.) CONCENTRACTON EN METALES ( U) (5/0s/e8) J.C J 2.5 2 '1 .5 1 u.c 0 Mn EZn Fe TECNOLOGIA DEL AGUA l l I l l l I l! I G G 3 c Z l o = lími es pa a e idos a cauces eco- gidos en 1a eglamen ación écnico- sani a ia i_een e. De es os esul ados se concluye que los a amien os isicoquí- micos, y en especial aquellos basa- dos en e1 uso de hid óxido cálcico y policlo u o de aluminio a di e en es concen aciones y iempos de con- ac o, pueden se u ilizados con e i- cacia en 1a depu ación de aguas na- u ales que han su ido un p oceso asudo de acidi icación con ami- nación con me ales pesados p oce- &RYECTJLO§ TEC§S§{*§ den es de a1gún ipo de ac i idad in- dus ial. En 1a depu ación de ales c!uá:. el objc i o p ioli a io es p o- oca 1a p ecipi ación de los me ales ), su inmo ilización en e1 sedimen- o. Es o puede }og a se ele ando iniciaimen e e1 pH del agua median- e un p ocedimien o químico, que mplique ei uso de eac i os del ipo del Ca(OH)., y complemen ando el a amien o con 1a u ilización de un p oduc o coagulan e (pa icuia - men e PCBA), capaz de ompe 1a es abilidad de las pa ículas me á1i- El obje i o p io i a io es p o oca la p ecipi ación de los me ales cas coloidales y asegu a su sepa a- ción po decan ación. Ag "odecin ien os Los au o es desean exp esa su a-e adecimien o a 1as au o idades del Pa que Na u al de Doñana po oda la ayuda o ecida du an e la e- co-gida de mues as en E,n emu os. Así mismo, ag adecen a 1a emp esa Geslab, S . Coop. And. los se ,icios p es ados en elación a los análisis de las concen aciones de me ales pesados en el agua an es y después de cada a amien o. ^,. b,Ibi 166i'oliiLo - APHi-AwwA-wpcF. ( 9s2). Mé odos no malizados pa a el aná1isis de aguas po ables y esi- duales. EdDíaz de San os. S.A. Mad id. - Bu iel N{a í, F.; Lucena Conde, F.; A ibas Jimeno. S.; He nán- dez Méndez, J. (1998). Química analí ica cuali a i a. Ed. Pa anin- o. Mad id. - Cen o de Análisis de Agua (i991). Reglamen o de la ley de Aguas. Mu cia. - Conseje ía de medio Ambien e, Jun a de Andalucía. 1998. h p://www.cma.es. - To a, A.; Vale o, F.; Bisbal, J.L.: Tous, J.F. (1998). Policlo u o de aluminio en e1 p oceso de po abi- lízación de aguas supe iciales. Tecnología del Agua, N"117, págs 58-67. il l ll : Fig. 5.- Volúmenes de [ongo gene odos os Io oplicoción de los di e sos oiomien os isicoquímicos oi oguo de En emu os. TECNOLOGIA DEL AGUA CONCENTRACION EN METALES (II) (5/05/98) 0,1 0.08 0,06 0,04 0,02 0 URs lnco iu -ls I in po Fig. 4.- Concenl ociones de As, Cd, Hg y Pb medidos i os someie c ios muesi os del oguo de En emu os o di- e sos ensoyos de i o omien o. T l : Co ección de pH con Co{Ol-l)., seguido de odición de AlCl,; T2: Co{OH), + FeCl,; T3: Co(OH), + Al (SOo),; T4: Co(OH), + PCBA; T5: Sólo odición de Co(oH), (según do os suminisi odos po Geslob, S. Coop. And.). u u E cl3_ l Cl.Fe Sbl ¿ o de ,{liuuu a Policl. Ide ,{huninio '.. .c TRATAMT ENTO CON COAGULANTES I o ó.2 pH salida 70 l l 7^ 60 (n q o.^ o4u (§"n -20 10 0 7.8 8,4 8,6 View publica ion s a sView publica ion s a s