TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALE DE LA INDUSTRIA DE JABON Y DETERGENTES INTRODUCCIÓN La problemática ambiental mundial de las ciudades y centros poblados en nuestros días está centrada en resolver la contaminación atmosférica, el manejo de los residuos sólidos generados y la escasez de los recursos hídricos, para lo que se vienen haciendo muchas investigaciones con programas y proyectos pilotos impulsados por entidades públicas y privadas con el objeto de contrarrestar el deterioro del ecosistema y el hábitat humano. Es creciente la preocupación y existen iniciativas para el mejor aprovechamiento de las cada vez más escasas fuentes de agua existentes, junto con una equitativa distribución y racional uso de los mismos, así como la búsqueda de fuentes alternativas de agua. La importancia que tiene la conservación de los recursos naturales ha despertado en el hombre la búsqueda de métodos para cuidarlos y recuperarlos; para que pueda ser aprovecho por los seres vivos, de aquí que uno de los recursos de vital importancia para la supervivencia, como lo es el agua. Lo cual hoy en día viene siendo escaseada y contaminada por los vertederos de aguas residuales domésticas e industriales. En el contexto de este presente trabajo se busca saber cómo lo manejan los tratamientos de aguas residuales industrial de detergentes y jabones. En el Primer Capítulo se plantea la problemática que causa las aguas residuales de la industria de detergente y jabones, las normas que establecen límites para emisión de vertimiento de aguas residuales domésticas e industriales sobre los recursos. El Segundo Capitulo trata sobre el Marco Teórico, donde se enfatiza
la producción de
detergentes y jabones y la emisión de sus efluentes. Tercer Capítulo se determinara lo procesos que se tiene en cuenta en aguas residuales industrial de detergentes y jabones.
INDICE
CAPITULO I PROBLEMA La producción industrial
de detergentes y jabones viene generando problemas
ambientales por las emisiones de sus aguas residuales cuando son vertidas sin ningún tratamiento, ya que en los procesos de producción se utiliza como materia prima compuestos químicos como la lejía, poli fosfato + silicato y sulfato sódico. Y estos tipos de producto no pueden ser biodegradadas con el tratamiento biológico lo cual requiere otro tipo de tratamiento para ser reutilizable y sin que produzca efecto negativo en medio ambiente. OBJETIVOS GENERAL Identificación de los principales inconvenientes que se tiene para el tratamiento de agua residual de la industria de detergentes y jabones de acuerdo a la carga de contaminantes que presenta. Identificar los procesos de la elaboración de detergente y jabón en la que utiliza compuestos químico, y que le genera al agua residual que sea más peligroso.
OBJETIVO ESPECIFICO Identificar la etapa del proceso de tratamiento de agua residual industrial de detergentes y jabones. Identificar los volúmenes actuales de los efluentes de la planta de tratamiento de aguas residuales industriales y su carga contaminante.
AGUA LEY DE LOS RECURSOS HIDRICOS LEY N° 29338 El agua es un recurso natural renovable, indispensable para la vida, vulnerable y estratégico para el desarrollo sostenible, el mantenimiento de los sistemas y ciclos naturales que la sustentan, y la seguridad de la Nación. NORMA DE CALIDAD AMBIENTAL Y DE DESCARGA DE EFLUENTES: RECURSO AGUA
Se prohíbe la descarga de efluentes hacia cuerpos de agua severamente contaminados, es decir aquellos cuerpos de agua que presentan una capacidad de dilución o capacidad de carga nula o cercana a cero. LÍMITES DE DESCARGA A UN CUERPO DE AGUA DULCE cuadro N°1
CEPIS: Las principales acciones de uso eficiente en el nivel industrial son la recirculación, el reúso y la reducción del consumo; en los tres casos son necesarias dos actividades básicas: la medición y el monitoreo de la calidad del agua, no todos los procesos industriales ni las áreas anexas a los mismos, requieren de la misma calidad de agua, así para establecer medidas de recirculación, reúso o reducción, es indispensable conocer la calidad del agua en cada parte del proceso industrial. Recirculación. Esta acción consiste en utilizar el agua en el proceso donde inicialmente se usó. En general, la primera vez que el agua ha sido utilizada, cambia sus características físicas y químicas y, por lo tanto, podría requerir de algún tipo de tratamiento. Reúso. En esta situación, el efluente de un proceso (con o sin tratamiento) se utiliza en otro que requiere de diferente calidad del agua. Es necesario determinar la calidad del agua que requiere cada proceso, identificar qué efluentes podrían utilizarse y, cuando corresponda, definir cuál sería el tratamiento mínimo requerido y los mecanismos para transportar el líquido. Reducción del consumo. Otra opción es reducir el consumo. Para ello es posible optimizar los procesos, mejorar la operación o modificar los equipos o la actitud de los usuarios del agua. Aquí es necesario calcular la cantidad de líquido requerida por un proceso dado, comparada con el consumo real y evaluar opciones para disminuir su consumo.
CAPITULO II MARO TEORICO
LA INDUSTRIA DE JABONES Y DETERGENTES Los jabones y detergentes son agentes activadores de superficies modernos. Son una mezcla compleja de muchas sustancias que incrementa el efecto limpiador del agua en los objetos sólidos. Estos varían en su composición, dependiendo del efecto limpiador deseado, como por ejemplo para aseo personal, lavandería, limpieza industrial especializada, etc. Contienen un amplia gama de ingredientes, pero el componentes fundamental es el tensoactivos que reduce la tensión superficial dela agua. Otros tipos de ingredientes utilizados en esta producción son los agentes reforzadores, sales inorgánicas o álcalis que realizan el efecto de limpiador de los surfactantes. Los detergentes también contienen agentes auxiliares que incrementas las características de rendimiento de los materiales. MÉTODOS DE OBTENCIÓN DEL JABÓN Existen varios métodos y variaciones para obtener jabones, pero principalmente pueden resumirse en dos tipos: a) Proceso en frío o CP (Cold Process) b) Proceso en caliente o HP (Hot Process) Ambos procesos usan la saponificación directa como reacción principal, aunque cada uno presenta algunas variantes que se detallan a continuación. El proceso en frío es más común en la elaboración artesanal de jabón por ser más sencillo de realizar, mientras que el proceso en caliente es más complicado y requiere de mayor temperatura, pero en cambio posibilita la recuperación de productos cuya consecución no ha sido exitosa, mediante el fundido y reutilización de los mismos. Por esta razón es más utilizado en la elaboración industrial de jabón natural. a) Proceso En Frío Y Curación Del Jabón Se parte desde los reactivos iniciales, aceites y/o grasas y disolución de álcaliagua, en frío. Se suele hacer con hidróxido sódico y se obtienen jabones duros. El principal inconveniente de esta técnica ocurre cuando partimos de grasas sólidas (sebo). Para solventarlo se calientan y se mezclan con grasas líquidas (aceites) para conseguir una mezcla con un menor punto de fusión y por tanto líquida a temperatura ambiente. Los jabones obtenidos por este proceso se deben someter a un proceso de curado, es decir, hay que dejarlos reposar de 4 a 8 semanas para que la reacción de saponificación se complete, y el jabón vaya adquiriendo un pH menos básico. Este tiempo de curación también permite que el jabón pierda el exceso de agua que tenga y se vaya
endureciendo. La reacción en frío se suele usar más para la elaboración artesanal y casera de jabones (jabón a partir de los aceites usados de uso doméstico). El jabón obtenido suele tener color céreo, no es especialmente duro y se suele emplear rallado en forma de polvo. b) Reacción En Caliente Y Gelificación Consiste en tener el producto durante unas dos o tres horas entre 50 y 80ºC, bien en horno o al baño maría. El jabón permanece en un estado fluido y de mucha viscosidad (de ahí el nombre de gelificación). De esta forma se consigue que la saponificación se complete, por lo que no es necesaria la curación posterior del jabón obtenido. Como ventaja de este método, cabe destacar que se pueden añadir aceites esenciales y colorantes después del proceso de saponificación, siempre y cuando el jabón aún no se haya solidificado. De esta forma preservamos estos componentes del pH básico del proceso de saponificación y que podría alterar su composición
Fabricación industrial de jabón En la industria del jabón el proceso más comúnmente utilizado es el proceso en caliente. Las grasas se saponifican en una solución de hidróxido sódico en una caldera abierta, que tiene en el fondo tubos de vapor cerrados, para el calentamiento indirecto, y otros abiertos para un calentamiento directo, pasando el vapor a una velocidad adecuada para mantener la agitación y la ebullición. Cuando la reacción ha sido completada, se añade sal con lo que precipitan gruesos coágulos de jabón. La capa acuosa, que contiene glicerina, se elimina y se concentra, purificando la glicerina por destilación al vacío. El jabón crudo contiene glicerina, álcali y sal y, para separar estas impurezas, se hierve con suficiente cantidad de agua para que se forme un líquido homogéneo, volviendo a precipitar el jabón por adición de sal. Este proceso puede repetirse, para recuperar totalmente la glicerina y eliminar las impurezas. Finalmente, se hierve con agua suficiente para que se forme una mezcla blanda de la que, dejándola en reposo, se separa arriba una capa. Homogénea del llamado jabón de caldera (o jabón base), producto que contiene un 69- 70% de jabón, 0,2-0,5% de sal y alrededor de un 30% de agua. Parte de este producto se vende como tal, y otra parte tras adicionarse perfume y colorante se destina a usos domésticos. A los jabones para desengrasar se les añade arena, carbonato sódico o productos de carga; a los jabones medicinales,
se les adiciona cresol u otros antisépticos. Los jabones transparentes se preparan disolviendo en alcohol jabón parcialmente desecado.
Proceso De Producción De Detergentes El detergente es una sustancia tensoactiva y anfipática que cuenta con propiedades químicas que se encargan de disolver la suciedad e impurezas de una prenda sin maltratar la superficie que tiene la propiedad química de de disolver la suciedad o las impurezas e un objeto sin corroerlo. Es un agente químico limpiador con suficiente aptitud para actuar bajo condiciones más difíciles de lavado, incluso con agua dura, con alto contenido de sales de calcio y magnesio. Actúa reduciendo la tensión superficial del agua, lo que permite que se moje mejor una superficie, además de coadyuvar en el desprendimiento de la suciedad y evitar que se vuelva a depositar en el área lavada, con lo que se logra una rápida y satisfactoria limpieza a fondo de la prenda, objeto o material, sin que se produzca alteración alguna en su estado físico.
Característica liquidas en producción de detergentes Las principales característica que se encuentra en sus aguas son colores pardos oscuros y mal olientes debido que el proceso de producción de jabones se produce residuos líquido y sólidos. Generación de residuos en los procesos de producción de detergente Residuo peligroso. Loe residuos que se generan son aceite y grasa y residuos sólidos impregnado de aceite y grasas de mantenimiento de equipos, se envían al almacén temporal de residuos peligrosos el cual está debidamente identificado, para el aceite gastado se tiene un tanque y los residuos de aceites y grasas se depositan en tambores metálicos, estos están en una tarima anti derrame para ser recolectada por un prestador de servicio especializado en el tratamiento de los residuos. No se generan residuos sólidos ya que todo el material será utilizado en el proceso.
CAPITULO III
TRATAMIENTO DE AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL Tratamiento primario Trampa de grasas Es utilizada para remover desde el 50% hasta el 70% de las grasas no emulsionadas, en este caso principalmente proveniente de la saponificación. Para ello se utiliza un tanque de remoción de grasa automática. Para esto se utilizara un tanque de remoción de remoción automática de grasa. Homogeneizador: se utiliza un tanque de forma cilíndrica de hierro. El cual se utiliza para amortiguar por laminación las variaciones del caudal, debido al flujo inconstante de los efluentes. Coagulacion-Floculacion: para este proceso se utiliza un tanque de material PVC. Su principal objetivo es eliminar los sólidos suspendidos mediante mezclado rápido y lento respectivamente, haciendo que se adhieran unas con las
otras y puedan decantar por su peso mucho más rápido. Clarificador: se realiza este proceso mediante la utilización de un tanque PVC, donde en el centro contiene un tubo en el cual llega el agua proveniente de la Coagulacion-Floculacion. La función principal del tubo es reducir la turbulencia con que viene el agua. El objetivo de esta es dejar el agua en reposo por cierto tiempo donde los sólidos con mayor peso pueden ser eliminados. Tratamiento secundario Unidad de lodos activados: esta unidad es alimentada con el agua proveniente del clarificador, Contiene bacterias aerobias. Se cuenta con una aireación gradual suministrada por medio de difusores, esto con el fin de mantener la mezcla de agua y lodos biológicos y suministrar el oxígeno necesario para el tratamiento. Se cuenta con un tanque de concreto de forma rectangular para realizar esta actividad. TRATAMIENTO TERCIARIO Filtros: el objetivo es remover los sólidos suspendidos que no hayan sido retenidos anteriormente. Se utilizan filtros de forma cilíndrica a presión baja, de este modo el agua asciende lentamente y se obtiene un mejor filtrado. Cloración: se realiza en un tanque de material PVC. Su función es destruir a los microrganismos que no han sido retenidos en los filtros, se utiliza hipoclorito de sodio sólido, ya que este libera oxígeno y cloro al mezclarse con el agua.
En los tratamiento de agua residual se lleva
CAPITULO IV Evaluación De Impactos Ambientales Producidos Por El Proceso De Producción De Jabones A continuación se presenta la valoración de los impactos ambientales producidos por el desarrollo de proceso (tabla N°1), además de la representación gráfica de los mismo gráficos N°1, donde se establece que este proceso causa impactos negativos por la generación de ruidos y vibraciones( poco significativo), podría afectar la calidad de agua y salud ocupacional y seguridad laboral, los impactos positivos productos de la actividad se generan en los factores actividades comerciales (significativo) y empleo(poco significativo).
Evaluación De Impactos Ambientales Producidos Por El Proceso De Producción De Detergentes
A continuación se presenta la valoración de los impactos ambientales producidos por el desarrollo del proceso de la TablaN°2 y el grafico 3 . Se presenta la evaluación del proceso, donde se estables que pueden generarse impactos negativos generados por el ruido ( material particulado), la calidad de agua, salud ocupacional y seguridad laboral. Los impactos positivos productos de la actividad se generan en los factores significativo).
actividades comerciales (significativo) y empleo(poco
CONCLUSIONES Una de las mayores fuentes receptoras y de dispersión de componentes de los detergentes son las aguas residuales. Las principales contribuciones de los detergentes a las aguas residuales son los tensioactivos, coadyuvantes y los blanqueantes. Además de ello cabe resaltar que hasta la fecha no existe legislación competente alguna que exija evidencias concretas sobre la seguridad e inocuidad ambiental de los detergentes y jabones, a pesar de que a nivel nacional es una problemática que se ve (vertimiento de efluente conteniendo estos productos) En las plantas depuradoras y plantas de tratamiento, los detergentes generan espumas, los tensioactivos promueven la espuma para aumentar la superficie y poder situarse en la interface. Esta espuma es perjudicial en las plantas depuradoras, en los ríos y cuerpos de aguas vertidos. Además q se caracterizan por hacer perder la tensión superficial del agua, y contribuir a la des floculación de los coloides y otros. RECOMENDACIONES
Hoy en día se recomienda el uso de detergentes de carácter biodegradativo, reemplazar el surfactante alquibenceno (ASB) quien tiene la propiedad de desgradarse, si pero muy lentamente, por ello lo ideal sería que se masifique el trabajo con el surfactante Aquil Sulfato (AS) que es un tensioactivo iónico, pero degradable en menos tiempo. Para poder realizar una plata de tratamiento de aguas residuales adecuadas se debe de tener en cuenta las características físicas, químicas, biológicas que contenga este efluente el cual nos vamos a encargar de tratar
BIBLIOGRAFIA -ANA: Calidad de agua. -Estudio De Potenciales Impactos Ambientales Y Vulnerabilidades.pdf-http://www.ambiente.gob.ec/wp-content/uploads/downloads/2013/03/PART3.pdf -Análisis de los factores determinantes de las ventajas competitivas en el sector fabricación de jabones, detergentes, perfumes y artículos de tocador, en Uruguay pdf -GÓMEZ CADENAS. Mirna Concepción. Optimización del tratamiento fisicoquímico de desechos industriales en una empresa manufacturera de jabones, detergentes y desinfectantes. Tesis USAC, Guatemala, 2000. -Procesos de detergentes: https://ppqujap.files.wordpress.com/2016/05/proceso-detergenteen-polvo.pdf -Tratamiento de aguas residuales industria la corona México: http://www.cmic.org.mx/comisiones/sectoriales/infraestructurahidraulica/noticias_principale s/GREENEXPO/Water%20Mex/Miercoles/Eficiencia%20del%20uso%20del%20agua%20en%20i nd/mix2-IngHectorSepulveda.pdf
ANEXOS
AGREGANDO??? PROCESOS DE ELIMINACION DE TENSIOACTIVOS
Los principales métodos que se utilizan para retirarlos del medio ambiente son: Método de eliminación por espumación: agitamos el agua o introducimos aire, generando espuma donde se acumula el tensioactivo o tiende a acumularse en ella, luego se recoge la espuma. Es un método poco usado por su escasa utilidad, además genera problemas en la depuradoras, resulta indeseable.
Eliminación por adición de detergentes cationicos: para eliminar tensioactivos aniónicos añadimos tensioactivos cationicos, produciendo una reacción que tiene como producto una sal insoluble (sin carga) que precipita y se elimina del agua. Es un método caro y además los tensioactivos catiónicos son aún más tóxicos que los anicónicos.
Eliminación por precolación sobre el terreno: hemos visto que los tensioactivos tienen gran capacidad de adsorberse. Existen los llamados filtros verdes, los cuales consisten en regar una superficie donde hay una serie de plantas de crecimiento rápido. La materia orgánica y el tensioactivo se queda retenida en el sedimento, y el agua es utilizada por las plantas. Esto solo es valido para poblaciones pequeñas con mucha superficie de terreno.
Eliminación por adsorción: se utilizan adsorbentes, debido a la tendencia del tensioactivo a adsorberse. Por ejemplo el carbón activo, las arcillas, la sílice, etc. Se añaden estos adsorbentes en pequeñas partículas, que se vinculan al tensioactivo y luego se retira todo una vez haya colmatado, mas tarde se puede quemar, como en el caso del carbón activo que al quemarse combustiona el tensioactivo y el carbón se activa de nuevo.
Eliminación mediante coagulantes: la coagulación es el proceso mediante el cual se pretende que partículas coloidales (menos de 1 micra) se agrupen formando partículas de mayor tamaño, que pueden retirarse por procesos de sedimentación. Como coagulantes se suelen usar: Fe3+ y Al3+, pequeñas moléculas con mucha carga.
Los cationes con mucha carga forman complejos de tensioactivos coagulante, interaccionando con otros, hasta alcanzar la suficiente capacidad como para sedimentar.
Eliminación por oxidación química: el tensioactivo es materia orgánica que se puede oxidar con agua oxigenada (H2O2), con ozono (O3), con oxigeno (O2), o con cualquier otro oxidante. Se hace por vía química no biológica. La reacción se da de la forma:
Oxidante + LAS CO2 + H2O
BIODEGRADACION DE TENSIOACTIVOS: Es el mecanismo más importante de eliminación de tensioactivos, tanto en depuradoras como en medio natural. Distinguimos entre biodegradación primaria y biodegradación total:
Biodegradación primaria: es aquella en que la molécula que se biodegrada pierde alguna de sus propiedades básicas iniciales. En el caso de un tensioactivo es cuando pierde su carácter tensioactivo, la molécula se transforma o lo pierde.
Biodegradación total: cuando la molécula se transforma totalmente en sus constituyentes inorgánicos: CHONS + O2 + células CO2 + H2O + NH4+ +SO4=. Esta biodegradación total es innecesaria ya que la peligrosidad del compuesto radica en su carácter tensioactivo, cuando la eliminamos dejan de ser peligrosos. Se requiere que los tensioactivos que se formulan sean biodegradables pues están destinados a terminar en el medio. Esto se comprueba mediante un test de biodegradación, estos test cumplen:
Deben seleccionar un medio biológico adecuado, que represente al medio natural al que esta destinado el tensioactivo (río, mar, una depuradora). Tendremos que fijar las variables del experimento, del ensayo, la temperatura, la concentración de tensioactivo, la concentración de microorganismos, etc. Exponer el tensioactivo al contacto con los organismos y evaluar la velocidad de degradación.
