Acidificación suelos y ca co3
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TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS
CON CARBONATO DE CALCIO
Contaminación de suelos y aguas subterráneas.
EPG – UNPRG.
Lambayeque 2005.
Ing. CIP Pablo A. Molinero Durand.
Introducción
La degradación de la fertilidad es la disminución de la capacidad del suelo para soportar vida. Se producen modificaciones en sus propiedades físicas, químicas, fisicoquímicas y biológicas que conllevan a su deterioro.
Al degradarse el suelo pierde capacidad de producción y cada vez hay que añadirle más cantidad de abonos para producir siempre cosechas muy inferiores a las que produciría el suelo si no se presentase degradado. Puede tratarse de una degradación química, que se puede deber a varias causas: pérdida de nutrientes, acidificación, salinización, sodificación, etc.
Dado que la mayor parte de la actividad económica en nuestro país se desarrolla en base a la minería, primer contribuyente al PBI, se ha dado énfasis en aspectos referentes a este tema, sin descuidar el tratamiento de vertidos agroindustriales, por ser una actividad generadora de acidez y cada vez de mayor importancia para nuestro país ante el incremento de exportaciones no tradicionales. Se ha decidido incluir el problema de acidificación por lluvias ácidas, cuya prevención, si bien es cierto, cae en el campo de la contaminación atmosférica sus efectos se hacen sentir principalmente en el suelo.
Fuentes de acidificación de suelos.
La acidez del suelo: proceso natural, causado por la formación de ácidos orgánicos e inorgánicos, debido a la actividad microbiana y a la pérdida de bases del suelo, por intercambio de iones y lixiviación con el exceso de agua de lluvia.
Para los suelos minerales la acidez está comprendida entre 3.6 y 9.0 aproximadamente. Valores comprendidos entre 5.5 y 7.5 son los más comunes para los terrenos agrícolas. (O. Bockman et al; 1993)
DEGRADACIÓN
QUÍMICA
SI LA SATURACIÓN EN
BASES ES <50%
SI LA SATURACIÓN EN BASES
ES >50%
Clases disminución de la saturación en bases, en % año
Nula o ligera <1,25 <2,5
Moderada 1,25-2,5 2,5-5
Alta 2,5-5 5-10
Muy alta >5 >10
El proyecto internacional "Global Assessmente of Soil Degradation", 1991, (GLASOD)
ha puesto de manifiesto el grave estado de degradación en que se encuentran
actualmente los suelos en todo el mundo. Los resultados referentes a degradación
química se reproducen en la siguiente tabla:
TIPO LEVE
(Mha)
MODERADA
(Mha)
FUERTE
(Mha)
EXTREMA
(Mha)
TOTAL
(Mha)
TOTAL
%
Perdida de nutrientes 52.4 63.1 19.8 - 135.3
Salinización 34.8 20.4 20.3 0.8 76.3
Polución 4.1 17.1 0.5 - 21.8
Acidificación 1.7 2.7 1.3 - 5.7
Total 93.0 103.3 41.9 0.8 239.1 12.2
Fuentes de acidificación de suelos.
Minería
OXIDACION DEL SULFURO DE HIERRO (FeS2): PIRITA O MARCASITA
Oxidacion Directa
2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2Fe2+ + 4SO42- + 4H+
4Fe2+ + 10H2O + O2 = 4Fe(OH)3 + 8H+
2Fe2+ + ½ O2 + 2H+ = 2Fe3+ + H2O
MINERA YANACOCHA.
MINA EN PLAN DE CIERRE
Oxidación Indirecta
FeS2 + 14Fe3+ + 8H2O = 15Fe2+ + 2SO42- + 16H+
OXIDACION DE METALES BASES Y OTROS SULFUROSOS:
GALENA (PbS), ESFALERITA (ZnS)
OXIDACION MICROBIANA: Thiobaccillus ferro-oxidans (T.ferro-oxidans)
MINERA YANACOCHA
PAD DE LIXIVIACIÓN
Agroindustria
Agroindustria
DESTILERIAS CHICLAYO Y BARI
DESCARGA AL DREN 4000
PROCEDENCIA PH
Condensado de alambique
Aguas de lavado de alambique
Condensado de evaporador
Licor espeso a la zona de alimentación
7,2
7,7
4,5
4,3
PROFRUSA - OLMOS
POZA DE VERTDOS
PROCEDENCIA PH
Efluente destilado (alambique)
Efluente de lavado cáscara
Efluente del vaso florentino
Efluente de lavado de equipos
Mezclado de todos los efluentes
2,34
3,34
3,19
6,40
3,20
Lluvia Ácida
SO2 + oxidante → SO3 + H20 → H2SO4
Emisiones de las centrales térmicas y por la combustión de hidrocarburos que
llevan S, N, Cl, etc.
Procesos naturales similares que se producen en las zonas de manglares,
arrozales, volcanes, etc.
Industria, tráfico rodado, abonos nitrogenados que sufren el proceso de
desnitrificación.
Efectos de la acidificación en los
suelos
Reduce los nutrientes al variar su ciclo.
Provoca la movilización de elementos tóxicos como el aluminio (soluble a pH<4.2).
Incrementa de la movilidad de metales pesados.
Provoca variaciones en la composición y estructura de la microflora y microfauna.
Conceptualmente la acidificación equivale a:
Disminución del pH.
Disminución de la saturación en bases.
Aumento en la proporción de H+ y Al+3 en el complejo de cambio.
Tratamiento de la acidificación
Procesos de Consumo de ácido
La formación de Drenaje ácido de Mina puede ser inhibida o retardada por las reacciones con otros componentes presentes en los desechos de mina o en el agua que se infiltra en los desechos de mina. La generación de ácido puede ser afectada por reacciones con: Carbonatos, aluminosilicatos, y otros compuestos
Los carbonatos, como la dolomita y la calcita, son materiales que se encuentran presentes en la mayoría de tipos de roca y pueden estar disponibles, ya sea en solución o como sólido, para consumir ácido. Los minerales de silicatos y silicatos portadores de aluminio (aluminosilicatos) aunque consumidores de ácido menos efectivos que los carbonatos, pueden tener efectos significativos en el proceso de generación de ácido. En contacto con el agua, los silicatos y aluminosilicatos tienden a producir un pH alcalino.
También, cuando están en contacto con los ácidos, tienden a degradarse, consumen iones de hidrógeno y producen minerales de arcilla. En resumen, para sistemas productores de ácido más lentos, la descomposición del silicato y el consumo del ácido pueden representar un control efectivo de generación de ácido
Tratamiento de la acidificación
Neutralización.
Calcita (Caliza: CaCO3)
CaCO3 + H+ → Ca2+ + HCO3- bicarbonato
CaCO3 + 2H+ → Ca2+ + H2CO3 ácido carbónico
Fe2+ + CO32- → FeCO3 siderita
La siderita es menos soluble que la calcita, tendiendo a amortiguar el pH en el rango de 4.5 a 6.0. La calcita tiende a neutralizar soluciones llevándolas a un pH entre 6.0 y 8.0.
Los hidróxidos,
Al(OH)3 + 3H+ → Al3+ + 3H2O
De manera general para el proceso de neutralización por carbonato de calcio se representa por la siguiente ecuación:
Suelo}(H+)2 + CaCO3 → Suelo}Ca2+ + CO2 + H2O
La mayoría de plantas comunes crece mejor en suelos con pH cercano a la neutralidad. Si el suelo se vuelve demasiado ácido para el crecimiento óptimo de las plantas, este puede ser restaurado mediante la adición de carbonato de calcio.
6” a 18”
12” a 24”
0” a 3” AGUA
SUSTRATO
ORGANICO
Tratamientos del DAM
HUMEDAL
ANAEROBICO O
COMPOST
HUMEDAL
AEROBICO
FLUJO ACIDO DE ENTRADA FLUJO NEUTRO DE SALIDA
20 ft
160 ft (1 ft profundidad)
CANAL ABIERTO
DE CALIZA
AGUA DESDE
EL DAM
RETORNO A
LA
CORRIENTE
LECHO
FLUIDO DE
CALIZA
SUPERFICIE
VEGETAL
SUELO
ARCILLOSO
CALIZA DE
ALTA CALIDAD
(90% CaCO3)
POZO
BIFURCADO
DRENAJE ANOXICO
DE CALIZA
NIVEL LIBRE DE
DRENAJE 3 ’ – 6 ‘
COMPOST 18” – 24”
CALIZA CON TUBERIA
DE DRENAJE 18” – 24”
PUNTO DE INOCULACION
LECHO FLUIDO DE CALIZA
HUMEDAL DE
FLUJO
VERTICAL
PROCESO
PYROLUSITE®
Tratamiento para agroindustrias
VERTIDO
TAMIZ
CaCO3 SÓLIDO
EMPACADO
DRENAJE
NEUTRO
PROCESO POR
CARBONATO EN
LECHO FIJO
ENCALADO O ADICION
DE CARBONATO EN
SUSPENSION