AGUAS RESIDUALES DE CURTIEMBRES: TRATAMIENTO PRIMARIO Y SECUNDARIO
Alex F. Miguel Chile, Dr. CG. Beuthe (Alemania)

INTRODUCCIÓN

Desarrollo de los efluentes industriales, aquellos provenientes de curtiembres son uno de los más complejos, en lo que se refiere a su tratamiento, principalmente, debido a la composición y origen de los contaminantes. No solo la legislación, tanto en los países desarrollados como también en este último tiempo en Argentina, ha influido en el desarrollo y refinamiento de los procesos relacionados con la disposición de Iodos generados por los sistemas de depuración han impulsado la modernización del tratamiento. En el presente trabajo se presentará el concepto técnico en el que se basa el moderno sistema de tratamiento de efluentes de la industria curtidora. Sobre la base de ejemplos se ilustrará la economía de escala y los costos de este tratamiento.

Disposiciones de las autoridades

El tratamiento de efluentes industriales siempre se lleva a cabo en función de las exigencias y normativas respectivas que establece la ley. Tomando como ejemplo el caso particular de Alemania, país donde las leyes y normativas están sujetas a un constante cambio y adaptación, se ilustrará el efecto que éstas tienen sobre el desarrollo de la tecnología de tratamiento.

En Alemania, el tratamiento de las aguas servidas de curtiembres se hace en función del tipo vertido:

1. descarga de aguas residuales no depuradas al alcantarillado (vertido indirecto).

2. descarga de aguas residuales no depuradas al emisario (vertido directo).

Las autoridades exigen, en primer en primer lugar, que se cumplan dos requisitos básicos:

1. Llevar a cabo la oxidación de sulfuros para evitar, por un lado, que se generen malos olores en el alcantarillado y, por el otro,
   que el H₂SO₄

2. Llevar a cabo la eliminación del cromo, ya que no se desea que las aguas residuales municipales tengan metales pesados.

3. Al tratarse de un vertido directo, de además de la eliminación de sulfuros de cromo es necesario degradar las sustancias orgánicas.

Básicamente en Alemania existen las siguientes exigencias con respecto a aguas residuales provenientes de curtiembres:

*cantidad puede variar según la localidad

En el caso de aguas residuales provenientes de curtiembres, la restricción de DBO5, (demanda biológica de oxígeno 5 días) o DQO (demanda química de oxígeno) significa que se requiere de un tratamiento biológico, el que, generalmente, no es posible llevar a cabo en curtiembres ubicadas en zonas urbanas, debido a la falta de espacio.

Es por esta razón que en Alemania se aplica un costo adicional de aprox. U$S 0,75/kg DQO para el vertido de efluentes que contengan más de 700 mg/I DQO.

Se espera que dentro de pocos años más entren en vigencia nuevos reglamentos, los que demás impondrán exigencias con respecto nitrógeno total y al fosfato.

Esto significará que fuera del tratamiento primario y secundario será necesario el tratamiento terciario.

TECNOLOGÍA PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES

1) Precipitación:

El tratamiento puede realizarse a través de varios procesos:
Hasta hace poco, el tratamiento convencional de efluentes de curtiembres aplicaba una primera etapa de tratamiento en la que se precipitaba la totalidad de los efluentes utilizando sales de hierro, En este proceso el sulfuro se precipita como sulfuro de hierro. Al mismo tiempo, se precipita el cromo y las proteínas. El agua que sale de la sedimentación queda clarificada, mientras que el DQO y el DBO5 se reducen en un 50?60%.
No obstante, este proceso genera una cantidad enorme de Iodos que son muy propensos a la putrefacción y están altamente contaminados por compuestos de cromo (unos 10 a 50 g por kg de materia seca), lo que significa que únicamente pueden depositarse en un relleno sanitario.

Además, la experiencia ha demostrado que no se puede lograr una deshidratación eficaz de estos Iodos, lo que, por lo tanto, encarece su eliminación y causa problemas en el lugar de la disposición.
Precisamente por las grandes cantidades de Iodos producidas y por problemas que generan, es que este proceso suele utilizarse cada vez menos hoy día.

La eliminación de sulfuros suele hacerse mediante la oxidación catalítica, la que, a su vez se lleva a cabo a través del oxígeno presente en el aire ambiental. Este proceso permite alcanzar fácilmente concentraciones de sulfuro inferiores a 1 mg/l. El uso de óxido de manganeso como catalizador ha demostrado ser muy eficaz. La gran ventaja de este sistema es que no produce residuos sólidos que luego deben ser eliminados. En plantas modernas, generalmente, se incorpora esta alternativa de tratamiento, pero solamente en aquellos casos de descarga indirecta.

2) Recuperación de cromo:

El cromo se emplea tanto en el curtido y recurtido, como en el teñido. En las grandes empresas, la recuperación de este cromo ha dado buenos resultados, ya que conlleva una reducción tanto de los gastos para obtener dicha materia, así como de sus efectos contaminantes. Se estima que la reducción de gastos que se logra de este modo equivale en forma aproximada a los costos del proceso de recuperación. La precipitación del cromo se hace mediante soda (óxido de sodio) o cal, sustancias que actúan como agentes neutralizadores. El siguiente paso es la deshidratación mecánica del lodo escamoso que se produce, antes de volver a disolverlo y retornarlo a la producción.
No obstante, la precipitación puede hacerse igualmente con óxido de magnesio. lo que, sin embargo, requiere el empleo de una técnica de precipitación especial, debido a que dicho compuesto no es propenso a disolverse. La ventaja de este proceso consiste en que permite un espesamiento mecánico del lodo, de manera que durante su rediso-Iución se produzca una concentración de cromo suficientemente elevada.

En cualquier proceso de recuperación, sin embargo, habrá que cumplir con ciertos requisitos básicos:

1. enjuagar bien el cuero en tripa antes de añadir el piquelado.

2. añadir curtientes de cromo que no contengan ningún enmascante o aditivo.

3. utilizar bajas cantidades de grasas
   

SEPARACIÓN DE COMPUESTOS DE CROMO DE LAS AGUAS RESIDUALES PROCEDENTES DEL TEÑIDO

1) Precipitación química:

La precipitación química mediante sales de aluminio o hierro permite, según la cantidad de precípitante, eliminar la totalidad de los curtientes que contienen cromo. Sin embargo, en el complejo medio que representa un efluente, no sólo se precipita el cromo, sino que también las grasas, proteínas y otros compuestos. Esto significa que, por un lado, el lodo generado contiene el cromo precipitado, pero, por el otro, también contiene los demás compuestos que hacen que el lodo sea un medio propenso para el desarrollo de procesos de putrefacción.

En este respecto cabe mencionar que, experiencia también ha demostrado que no es posible deshidratar el lodo con facilidad hasta obtener niveles que permitan asegurar una disposición económica y simple.

2) Depuración biológica:

En aquellos casos donde se hace necesaria una depuración biológica (completa o parcial) de los efluentes en efluentes crómicos y no crómicos para su tratamiento por separado. Debido a las grandes cantidades de lodo que hoy en día produce su depuración, las aguas residuales procedentes del teñido se depuran ya sea por separado, o bien mezcladas con las aguas del curtido al cromo. Se trata de una depuración biológica que precipita casi todo el cromo.
Mediante la post-precipitación con sales de hierro y aluminio es posible reducir aun más las cantidades residuales de cromo, lo que permite alcanzar concentraciones en el efluente tratado muy por debajo de 1 mg/l.

DESCARGA A CAUCES NATURALES (VERTIDO DIRECTO)

Procesos tradicionales

Cuando se comenzaron a utilizar. procesos biológicos se pensaba que, antes de ser depurado biológicamente, el efluente necesitaba un pre-tratamiento por precipitación mediante sales de hierro. Esto significaba que habían dos etapas de tratamiento, con dos tipos de residuos. Inicialmente, esto se efectuaba tratando la totalidad de los efluentes producidos en una curtiembre en forma conjunta.
Lo mencionado anteriormente con respecto a los problemas que generan los Iodos producidos en la precipitación del cromo significó un estudio más detallado y sistemático con respecto a
los procesos de tratamiento.
Entretanto está establecido que no es necesario llevar a cabo este pre-tratamiento y que las aguas residuales pueden ser depuradas biológicamente en forma directa.

El tratamiento propiamente tal se lleva a cabo a través de los siguientes procesos:

1. Filtros de malla para finos.

2. Regularización de caudal, combinado con decantación.

3. Depuración biológica a través de Iodos activados.

4. Clarificación.

5. Deshidratación.

Estos procesos permiten depurar las aguas residuales completamente a través de procesos biológicos la concentración de los compuestos de cromo se sitúa por debajo de 1 mg/I. No obstante, hoy en día, dichos procesos presentan una gran desventaja, ya que los lodos contienen 20 a 50 9 de cromo por k 1 de materia seca, lo que impide utilizarlos en la agricultura como a6ono, y obliga a que sean dispuestos en rellenos sanitarios.
Recientemente se han probado sistemas que se 6asan en la separaci6n de efluentes crómicos y no crómicos. Esta separación se puede efectuar en forma muy simple y eficaz. En una primera etapa se captan los efluentes provenientes de todos los procesos hasta el curtido, es decir, del remojo, pelambre, etc. A partir del pelambre, los efluentes son captados en un sistema de desagüe totalmente separado. El único problema lo representan los efluentes del piquelado. Para éstos puede ser estudiada la posibilidad de ser vertidos junto con los efluentes no crómicos, o bien, debido a su pH, vertidos con los efluentes crómicos.

De esta forma se logra separar un efluente que representa aproximadamente un 75% del caudal total que no contiene cromo, tiene un pH alcalino y una concentración de contaminantes orgánicos relativamente alta. El 25% restante corresponde a los efluentes crómicos que prácticamente no contienen sulfuros y tienen un pH ácido.

Este proceso ha sido aplicado y comprobado en varias plantas. Así, por ejemplo, en una gran curtiembre que procesa diariamente unas 90 toneladas de vaqueta se construyó una estación depuradora que funciona mediante el mencionado proceso.

El objetivo del proceso es depurar biológicamente tanto los efluentes crómicos como los desagües de la recuperación del cromo antes de mezclarlos con el caudal principal que contiene aguas residuales alcalinas procedentes del pelambre de la purga. En el pretratamiento biológico de los efluentes de los crómicos se precipita prácticamente la totalidad del contenido de cromo Y. además, se lleva a cabo una depuración parcial de los contaminantes orgánicos. Una vez finalizada esta etapa, el efluente es mezclado con el efluente no crómico para su posterior tratamiento biológico completo.

En este proceso se producen dos tipos de Iodos. Un 75% de la cantidad total no contiene ningún cromo residual, mientras que el 25% restante contiene entre 5 y 30 g de cromo por kg de materia seca. Los Iodos que no contienen cromo son completamente inofensivos y pueden utilizarse perfectamente como abono en la agricultura. Por su contenido de nitrógeno orgánico y de fosfato tienen un efecto fertilizante a largo plazo. No obstante, los Iodos procedentes del teñido que sí contienen cromo tienen que ser depositados en un relleno sanitario.

Las ventajas de este sistema de tratamiento son las siguientes:

1. Gracias a la captación y tratamiento por separado de los efluentes Crómicos y no crómicos se evitan las emisiones de olores y problemas de precipitación que se producen cuando se mezclan los efluentes alcalinos con los acídicos.

2. Se genera una cantidad mínima de los lodos cromados, lo que pueden ser deshidratados como cualquier lodo estabilizado provenientes de procesos de Iodos activados. De esta forma, la disposición de Iodos cromados se hace simple y económica.

3. La oxidación del sulfuro como efecto secundario del tratamiento biológico no produce residuos sólidos algunos.

4. Debido a que el tratamiento se lleva a cabo en dos etapas de características muy similares, la operación de la planta es más simple y se presta para un alto grado de automatización.

NITRIFICACIÓN Y DENITRIFICACIÓN

Para que la nitrifícación sea completa, basta que con la etapa biológica esté asegurado el abastecimiento de oxigeno, sin importar que la concentración de nitrógeno sea casi diez veces superior a la de las aguas residuales municipales.

Bajo ciertas condiciones de funcionamiento es posible nitrificar el nitrógeno orgánico, no obstante, el alto contenido de sulfato y de sulfuros impide que se alcancen los mismos resultados obtenidos en otro tipo de aguas residuales que contienen estos compuestos en menor cantidad. las emisiones de H2S (ácido Sulfhídrico) que suelen producirse en dicha operación pueden evitarse mediante el cierre de los depósitos de regularización y utilizando biofiltros. Además, un ajuste correspondiente en el abastecimiento de oxigeno en ciertas zonas de las piletas de aireación permite llevar a cabo la nitrificación en forma simultánea, alcanzando efectivamente un rendimiento de hasta un 75%.

AGUAS RESIDUALES PROCEDENTES DEL CURTIDO VEGETAL

Las aguas residuales procedentes del curtido vegetal dan al efluente un color pardo al final de la etapa biológica. Este color tiene un origen en ciertos compuestos orgánicos que no pueden ser biodegradados. La precipitación con sales de aluminio o de hierro permite reducir este teñido en 80% y reducir el DQO en aproximadamente 50%. La necesidad de dicha precipitación como, postratamiento depende de la relación del curtido al cromo con el curtido vegetal.

DESHIDRATACIÓN DE IODOS Y DISPOSICIÓN FINAL

La forma más apropiada para el tratamiento de Iodos depende de varias condiciones, tales como el espacio y relieve del terreno, las condiciones climáticas, el uso proyectado del lodo, etc..
Para la etapa de deshidratación se pueden utilizar varios dispositivos como prensas de bandas, filtros de presión, centrifugas y otros. El acondicionamiento se realiza tanto mediante sales de hierro y cal, así como con agentes polielectroliticos. Para el secado mecanizado de los Iodos existen métodos directos e indirectos.
Debido a la formación de dioxinas y cromatos, no se recomienda incinerar los Iodos.

DIMENSIONAMIENTO DE LAS PLANTAS

El tamaño adecuado de las instalaciones en las plantas de tratamiento de aguas residuales cumple un papel muy importante:

1. Grandes depósitos de regularización de caudal garantizan un funcionamiento de la planta en forma continua, incluso durante el período de cierre de la planta durante las vacaciones.

2. Un volumen suficientemente grande de piletas de aireación además de un abastecimiento adecuado de oxígeno evitan que se produzcan olores y al mismo tiempo, reducen la cantidad de todos.

3. Estanques de afinamiento (clarificadores) suficientemente grandes garantizan la seguridad del funcionamiento, incluso cuando hay un mayor índice de Iodos, una fuerte carga de aguas de lluvia, etc.

4. No se recomiendan diseñar las plantas para valores de DQO5 superiores a 25 mg/I en la salida, debido a que cuando el proceso de degradación no se lleva a estas concentraciones de DQO5 se produce una degradación biológica inestable, además de emisiones de olores y una nitrificación insuficiente. Asimismo, se pueden producir lodos excedentes que no están lo suficientemente estabilizados, lo que puede presentar problemas en su posterior deshidratación

5. El tiempo de residencia o edad de los lodos debería ser superior a los 20 días, para asegurar la composición adecuada de bacterias y la estabilidad del lodo excedente.

DESPERDICIOS

En las curtiembres se producen varios tipos de desperdicios. Algunos también repercuten en las aguas residuales.

Se trata principalmente de:

1. desperdicios de cuero para cola

2. trozos de piel

3. virutas de rebajado

Los principales desperdicios corresponden a los de cueros para cola, los que en el pasado fueron utilizados para la producción de cuero de cola en fábricas especiales. Actualmente, las grandes empresas tienden a procesarlos en las mismas curtiembres. Las grasas son el primer producto residual, pero, además, suelen generarse hidrolizados que contienen proteínas. Para el caso de las grasas efectivamente existe un mercado, mientras que los concentrados proteicos se recuperan tan sólo tras haber sido evaporados en la curtiembre y, eventualmente, incluso secados ulteriormente. Si estos permanecen en estado líquido, podrán eliminarse en la planta depuradora o bien ser aprovechados como abono.
Los trozos de piel suelen recuperarse como materia prima para la fabricación de gelatina.

Generalmente, las virutas son aprovechadas por la industria de fibras de cuero. Según las experiencias actuales, se puede afirmar que la descromación es poco prometedora y podría evitarse parcialmente por el rebajado de los cueros en tripa o recurtidos con aldehído de aluminio