TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA

FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL

SECCION DE POSGRADO

TRABAJO GRUPAL

PTAI – DOE RUN

CURSO:

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES

ELABORADO POR: BAZAN AVILA Noemí Yovanna RODRIGUEZ CRISPIN Cesar Augusto

DOCENTE:

PhD Miriam, LÓPEZ PARAGUAY

LIMA – PERU Junio 2015

ÍNDICE

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II. NORMATIVIDAD EN EL PERU...3

III. MARCO TEÓRICO...4

III.1. DIAGRAMA DE FLUJO...4

III.2. DIAGRAMAS DE FLUJO POR CIRCUITOS...6

III.3. IDENTIFICACIÓN DE PUNTOS DE DESCARGA...9

III.4. CARACTERIZACION DEL AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL SALIDA DEL CIRCUITO DE ZINC... 11

III.5. BALANCE DE LAS AGUAS EN EL COMPLEJO METALÚRGICO DE LA OROYA... 13

III.5.1. DIAGRAMA DEL BALANCE DE AGUAS (M3/MIN):...13

III.5.2. HOMOGENIZACIÓN DEL INFLUENTE...16

III.6. PROCESOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS INDUSTRIALES... 16

III.6.1. PRE TRATAMIENTO Y ECUALIZACIÓN...17

III.6.2. TRATAMIENTO PRIMARIO – PROCESO FÍSICO QUÍMICO (Precipitación de metales)...20

III.7. CARACTERIZACIÓN DEL AGUA CLARIFICADA...22

III.7.1. Puntos de Monitoreo...22

III.7.2. Sistema de enfriamiento de agua para granulación de escorias. 26 III.7.3. Planta de Ablandamiento de Agua...26

III.8. TRATAMIENTO DE LODOS...31

III.9. TRATAMIENTO TERCIARIO...31

III.9.1. PROCEDIMIENTOS FISICOQUÍMICOS...31

Proceso de Lodos de Alta Densidad (HDS)...33

Proceso de Neutralización Coagulación Dinámica (NCD)...33

III.9.2. PROCESOS DE FITORREMEDIACIÓN...36

PROCESOS DE RETIRO DE METALES...36

a) La adsorción y el intercambio catiónico...37

b) Procesos Microbiano...37

c) Filtración... 38

RECOMENDACIONES DE DISEÑO...38

VENTAJAS... 39

DESVENTAJAS... 39

III.9.3. PROCEDIMIENTOS AVANZADOS...42

IV. CONCLUSIONES...46

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I. OBJETIVOS General:

 Diseñar una planta de tratamiento para aguas residuales de la Refinería DOE RUN.

Específicos:

 Establecer los parámetros de diseño de una planta para el tratamiento de los efluentes industriales generados en una minería.

 Realizar un análisis investigativo previo al diseño de la planta de tratamiento.

 Plantear un sistema que permita eliminar los contaminantes físicos, químicos y biológicos presentes en el agua residual industrial.

II. NORMATIVIDAD EN EL PERU

CUADRO N° 01: ANEXO 1 DE LA RD 037-2012-OEFA/DFSAI NIVELES MAXIMOS PERMISIBLES DE EMISIONES PARA LAS UNIDADES

METALURGICAS PARAMETRO VALOR EN CUALQUIER MOMENTO VALOR PROMEDIO ANUAL

pH Mayor que 6 y Menor

que 9

Mayor que 6 y Menor que 9 Solidos Suspendidos (mg/l) 50 25 Plomo (mg/l) 0.40 0.20 Cobre (mg/l) 1.00 0.30 Zinc (mg/l) 3.00 1.00 Fierro (mg/l) 2.00 1.00 Arsénico (mg/l) 1.00 0.50 Cianuro Total (mg/l) 1.00 1.0

El Cianuro Total; equivales a 0.10mg/l de Cianuro Libre y 0.20 mg/l de Cianuro fácilmente disociables en acido.

CUADRO N° 02: ANEXO 1 DEL DS N° 010-201-MINAM

LIMITE MAXIMOS PERMISIBLES PARA LA DESCARGA DE EFLUENTES LIQUIDOS DE ACTIVIDADES MINERO METALURGICAS

PARAMETRO VALOR EN CUALQUIER MOMENTO VALOR PROMEDIO ANUAL

pH Mayor que 6 y Menor

que 9

Mayor que 6 y Menor que 9

Solidos totales en suspensión (mg/l) 50 25 Aceites y grasas (mg/l) 20 16 Cianuro total (mg/l) 1.00 0.80 Arsénico total (mg/l) 0.10 0.08 Cadmio total (mg/l) 0.05 0.04 Cromo hexavalente (*)(mg/l) 0.10 0.08 Cobre total (mg/l) 0.50 0.40

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Hierro disuelto (mg/l) 2 1.60

Plomo total (mg/l) 0.20 0.16

Mercurio total (mg/l) 0.002 0.0016

Zinc total (mg/l) 1.50 1.20

III. MARCO TEÓRICO

El estudio que se va a realizar corresponde a un tratamiento físico – químico de los efluentes acidos de la minera DOE RUN, las técnicas y métodos que se utiliza para la remoción de metales. A continuación se van a describir los pasos correspondientes a este proceso, de tal manera que se pueda entender adecuadamente que metdodos se pueden aplicar y así poder explicar porque los efluentes de las mineras se consideran como altamente contaminantes. III.1. DIAGRAMA DE FLUJO

La Fundición del Complejo Metalúrgico de La Oroya está compuesta por los circuitos de cobre, plomo y zinc; en las cuales se producen 9 metales y 11 sub productos.

Las características principales de estos productos se indican en el Cuadro No 3.

CUADRO No 3

METALES PRODUCIDOS EN DOE RUN PERU S.R.L. METAL / SUB

PRODUCTO PUREZA (%) UNIDAD

PRODUCCION ANUAL (*) Zinc Refinado 99.996 TM 43,000 Plomo Refinado 99.997 TM 120,000 Cobre Refinado 99.975 TM 60,000 Plata Refinada 99.996 TM 1,000 Oro Bullón 99.800 Kg 1,800 Bismuto Refinado 99.999 TM 960 Cadmio 99.994 TM 150 Indio 99.991 Kg 6,300 Telurio 99.940 TM 36 Antimonio 97.500 TM 500 Selenio 99.910 TM 24 Polvo de zinc 98.000 TM 5 Ácido Sulfúrico 98.500 TM 160,000 Oleum 105.600 Trióxido de Arsénico 97.000 TM 360 Sulfato de Cobre 24.600 TM 3,000 Sulfato de Zinc 35.000 TM 2,600 Concentrado Zinc-Plata 4,900 g/t TM 1,600

Óxido de Zinc TM Variable

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El diagrama de flujo de los circuitos de cobre, plomo y zinc, y su interrelación entre éstos, se muestra en el Diagrama No 01.

DIAGRAMA N° 01

DIAGRAMA DE FLUJO DE LOS CIRCUITOS DE COBRE, PLOMO Y ZINC

III.2. DIAGRAMAS DE FLUJO POR CIRCUITOS

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Los diagramas de flujo para los circuitos de zinc, cobre y plomo se detallan en los Diagramas No 02, 03 y 04.

DIAGRAMA No 02.

DIAGRAMA DE FLUJO – CIRCUITO DE ZINC

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DIAGRAMA N° 04.

DIAGRAMA DE FLUJO – CIRCUITO DEL PLOMO

III.3. IDENTIFICACIÓN DE PUNTOS DE DESCARGA

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Considerando para el presente trabajo solamente el circuito de Zinc se identifica los puntos de descarga en los procesos.

PROCESOS CONSUMOS CARACTERIZACI

ON OBSERVACIONE S ETAPA DE TOSTACION Materias primas Concentrado de zinc 4-10% de hierro en forma de sulfuro Materias secundarias Aire Agua Se inyecta a través de una placa perforada. -Energía Coque -ETAPA DE LIXIVIACION Materias primas Mineral tostado -Materias secundarias Sulfúrico diluido y electrolito gastado

Energía Calor Para mantener

temperatura de trabajo ETAPA DE PURIFICACI ON Materias primas Disolución ácida de Zn -Energía - -ETAPA DE ELÉTROLISI S Materias primas Solución fértil de sulfato de Zn Alimenta las celdas electrolíticas. Materias secundarias Cátodos de Al y ánodos de Pb-Ag.

-Energía Energía Eléctrica

-PROC ESOS EFECTO S MA ASPECT OS MA CARACTE RISTICAS TRATAMIE NTOS OBSERVACION ES ETAPA DE TOSTA CION Residuos Cenizas Presencia de Zn y otros metales Se reciclan al horno de tostación -C. Atmosféri ca Partícula s ZnO y PbSO4 Captación y depuración Se recupera el S02 para fabricación de sulfúrico Comp. Volátiles Hg,Se y As SO2,HCI, HF Gases de tostación Nieblas De H2SO4 C. Hídrica Aguas de depuraci ón de gases de tostación Aguas ácidas Neutralizaci ón y precipitació n Los efluentes contienen SO2, 2SO4, Sulfatos, HF, HCI,As y Se.

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ETAPA DE LIXIVI ACION Residuos Óxidos metálico s RP autorizadoGestor -C. Atmosféri ca Polvos Zn y ZnO Lavadores -vapores y nieblas H2SO4 y ZnSO4 C. Hídrica Aguas residuale s Aguas ácidas Neutralizaci ón y precipitació n Presencia de H2SO4, sulfa-tos, Zn, Cd, Cu, Co, Ni, Fe, Pb, Mn, As, TI, Sb y amonio ETAPA DE PURIFI CACIO N Residuos Óxidos metálico s RP autorizadoGestor -C. Atmosféri ca

Polvos Óxidos deZn Captación

-C. Hídrica Aguas residuale s Aguas ácidas Neutralizaci ón y precipitació n Presencia de H2SO4 y Fe ETAPA DE ELECT RÓLISI S Residuos Lodos de cubas RP Valorización Presencia de metales potencialmente recuperables Electrod os agotados RI - -C. Atmosféri ca Nieblas ácidas Zn y sulfúrico Captación y filtración -C. Hídrica Aguas residuale s Aguas ácidas Neutralizaci ón y precipitació n Presencia de H2SO4, Zn, Mn y amonio

Materiales de proceso de partida y residuos contaminantes generados en la fundición y afino del zinc.

Proceso Materiales departida Emisiones a laatmósfera del procesoResiduos

Otros residuos

Calcinació

n de zinc Mineral de zinc, coque

Dióxido de azufre, materia particulada conteniendo zinc y plomo. Lodos ácidos de descarga de la planta Lixiviació n de zinc

Calcina de zinc, ácido sulfúrico, caliza, electrolito agotado Aguas residuales conteniendo ácido sulfúrico.

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Depuració n de zinc

Solución de zinc-ácido, polvo de zinc

Aguas residuales conteniendo ácido sulfúrico, hierro. Torta de cobre, cadmio Extracció n electrolíti ca del zinc

Zinc en una solución de ácido sulfúrico/acuosa, ánodos de aleación de plomo y plata, cátodos de aluminio, carbonato de bario o estroncio, aditivos coloidales. Ácido sulfúrico diluido Lodos/fangos de células electrolíticas

III.4. CARACTERIZACION DEL AGUA RESIDUAL INDUSTRIAL SALIDA DEL CIRCUITO DE ZINC

Cuadro No 8.

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AWWA: American Water Works Association / Asociación Americana para trabajos del Agua.

APHA: American Public Health Association / Asociación Americana de Salud Pública

WEF: Water Environment Federation / Federación Ambiental del Agua. EPA: Environmental Protection Agency / Agencia de Protección Ambiental

CASO VOLCAN Estudio de Impacto Ambiental elaborado por CONSULCONT S.A.C

Volcán Compañía Minera S.A.A. (VOLCAN) es una empresa minera privada cuya actividad principal, la minería polimetálica, se desarrolla en la zona de Yauli-Andaychagua, distrito de

Yauli, provincia de Yauli, del departamento de Junín.

Como parte de su actividad minera VOLCAN extrae mineral polimetálico de las labores subterráneas de sus propiedades mineras, y los procesa en sus 03 Planta Concentradoras de Flotación de Andaychagua, Victoria y Mahr Túnel, para obtener concentrados de Plomo y de Zinc como producto final; los otros productos, no comerciales, de esta operación son el relave de relave de flotación.

En la actualidad la Planta Concentradora de Mahr Túnel tiene una capacidad de procesamiento instalada de 2,000 TMPD de mineral y trata un promedio de 1,964 TMPD de un mineral polimetálico cuyos valores principales son cobre, plomo, zinc y plata, como se muestra a continuación:

En la Planta Concentradora el mineral se procesa en las siguientes secciones:

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 Trituración.  Molienda.  Flotación.  Sedimentación.  Filtrado.  Clasificación de Relave.  Despacho de Concentrados  Fundición y Moldeo.

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Efluentes Líquidos Industriales

El efluente que corresponde al efluente conjunto de la Concentradora y Cancha de Relaves N° 3 de Mahr Túnel. Solo el TSS supera su LMP. Los restos de lubricantes e hidrocarburos que se colectan en los Talleres de mantenimiento son entregados a los proveedores, quienes se encargan de disponerlos en incineradores especiales.

Efluentes Líquidos Domésticos

Las aguas servidas procedentes de los campamentos tanto de San Cristóbal como de Mahr Túnel, se descargan sin tratamiento alguno a la cuenca del R. Yauli, como también ocurre en el caso de las poblaciones de Yauli, Pachachaca, Sacco y La Oroya.

III.5. BALANCE DE LAS AGUAS EN EL COMPLEJO METALÚRGICO DE LA OROYA

III.5.1.DIAGRAMA DEL BALANCE DE AGUAS (M3/MIN):

Se estima la culminación de los proyectos PAMA e implementación de proyectos de optimización, basada en una cultura de consumo de agua con sistemas 100% en circuito cerrado.

Es importante resaltar que a pesar de una mayor demanda total de agua para los proyectos y procesos, se proyecta un consumo mínimo de agua fresca de 9.77 m3/min, un efluente con impacto positivo después de su tratamiento de 6.09 m3/min. Ver Diagrama No 05 y

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III.5.2. HOMOGENIZACIÓN DEL INFLUENTE

Considerando las aguas acidas se hace un modelamiento en ocho horas de operación de los circuitos y asumiendo datos se tiene: Horas Caudal lps Acumulad o de alimentac ión Acumul ado extraído Diferencia de alimentació n extraído 1 186 186 127.8 58.2 2 169.5 355.5 255.6 99.9 3 160 515.5 383.4 132.1 4 52 567.5 511.3 56.3 5 70 637.5 639.1 -1.6 6 110 747.5 766.9 -19.4 7 150 897.5 894.7 2.8 8 125 1022.5 1022.5 0.0 Promedi o = 127.81 lps 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -100 100 300 500 700 900 1100

Homogenizacion del Influente.

El caudal promedio es 127.81 lps, y 7.67 m3/min.

III.6. PROCESOS DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS INDUSTRIALES

La capacidad de la planta es de 7.67 m3/min. Y las principales operaciones unitarias que se lleva acabo son:

 Poza de retención aguas arriba.

 Preparación de cal (hidratación, mezcla de pulpa).

 Dos etapas de neutralización por agitación.

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 Separación líquido/sólido.

 Retención de solución del efluente tratado para muestreo previo a la descarga.

 Disposición de residuo.

En la planta de tratamiento se lleva a cabo una secuencia de operaciones y procesos destinados al encuadramiento de los efluentes industriales a los padrones legales de emisión, conforme a lo ilustrado en el diagrama simplificado de flujo del proceso. Ver Diagrama No 06.

Los componentes de la Planta de Tratamiento de Aguas Industriales, son los siguientes:

III.6.1.PRE TRATAMIENTO Y ECUALIZACIÓN DESARENADOR

Como pre-tratamiento que tiene esta refinería para las aguas acidas es un desarenador de placas para remover partículas discretas de diámetro igual o mayor de 0,03 mm y posteriormente acondicionar en el tanque de ecualización para normalizar los flujos que se tratarán.

ECUALIZACIÓN

El tanque de ecualización se calcula para un periodo de retención de dos horas (2 horas o 120 minutos) multiplicando por el caudal promedio 127.81 lps, y/o 7.67 m3/min; se obtiene un Volumen de 900m3.

Las aguas residuales industriales luego del desarenador de placas llegan al tanque de ecualización con un valor de pH de 1,70 aproximadamente. Esto indica un gran potencial de agresividad. En esta etapa la finalidad es elevar el pH a 7,0 mediante la dosificación de suspensión de cal hidratada, utilizándose el tanque de ecualización como tanque de pre-neutralización, ya que el proceso de elevación del pH con la cal (Ca (OH2) es lento (de 30 a

45 min).

Los agentes de neutralización más comunes son:

 caliza (CaCO3)

 cal viva (CaO)

 cal hidratada (Ca(OH)2) Reacción de neutralizaciónOH¿

¿

H2SO4+Ca¿

CAMARA DE AJUSTE DE pH

En esta etapa se recepciona y se eleva el pH del efluente industriales, (preajustado en la etapa anterior del proceso alrededor

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del valor 7,0) hasta valores cercanos a 11; este pH se consigue con una dosificación de lechada de cal a través de una canaleta conectada al tanque ecualizador.

DOSIFICACION DE Ca(OH)2 DE pH

La disolución de la cal es el primer paso del proceso de neutralización. La cal debe ser hidratada y es normalmente alimentada al proceso como una pasta. La cal hidratada diluida entonces incrementará el pH. Las dos siguientes ecuaciones ilustran esas reacciones:OH ¿ ¿ CaO+H2O→ Ca¿ OH ¿ ¿ −¿ Ca¿

El incremento del pH entonces promueve la generación de iones hidroxilo (OH-) los cuales precipitan los metales. La siguiente reacción muestra la reacción de precipitación del Zn por ejemplo:OH¿

¿

−¿→ Zn¿

Zn+2+2 OH¿

Para elevar el pH de 1.7 a 7 se dosifica Ca(OH)2

Para elevar el pH de 7 a 11 se dosifica Ca(OH)2; también se puede aplicar en esta segunda etapa:

 Soda cáustica

 Ceniza de soda

 Hidrosulfuro de sodio

 Otros desechos con exceso de alcalinidad, incluyendo ceniza fina o relaves de molino.

En efecto la bibliografía hace mención que para subir de 3 a 6 se requiere de 0,20 g/L, de cal como Ca(OH)2, equivale a un consumo de 0,15 g/l como CaO (cal viva) considerando la calidad de 85%.

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Fuente: ESTUDIO PARA EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS ÁCIDAS POR NEUTRALIZACIÓN-PRECIPITACION EN INTERIOR DE LA MINA SANTA FÉ, BOLIVIA.

Tabla 3.4. Resultados de las pruebas estáticas de Neutralización – Precipitación utilizando cal en polvo.

Fuente: ESTUDIO PARA EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS ÁCIDAS POR NEUTRALIZACIÓN-PRECIPITACION EN INTERIOR DE LA MINA SANTA FÉ, BOLIVIA.

Tabla 3.4. Resultados de las pruebas estáticas de Neutralización – Precipitación utilizando cal en polvo.

t (s) mL Fondo mL Medio pH pH 0 0 3.24 0 3.39 30 25 3.30 10 3.35 60 50 3.40 50 3.49 90 75 3.45 70 3.52 120 100 3.65 100 3.60 150 100 3.69 140 3.61 180 110 3.69 170 4.00 210 150 4.15 200 4.66 240 170 4.86 230 4.76 270 180 5.40 260 4.58 300 200 5.37 290 4.57 330 210 5.13 320 4.64 360 220 5.03 350 5.50 390 250 4.88 380 5.74 420 260 4.72 410 6.00

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450 270 5.32 480 280 5.60 510 290 5.79 540 300 5.89 570 310 5.96 600 320 6.02

Fuente: ESTUDIO PARA EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS ÁCIDAS POR NEUTRALIZACIÓN-PRECIPITACION EN INTERIOR DE LA MINA SANTA FÉ, BOLIVIA.

III.6.2. TRATAMIENTO PRIMARIO – PROCESO FÍSICO QUÍMICO (Precipitación de metales)

FLOCULADOR

En esta etapa del proceso, el efluente regularizado y proveniente del tanque de ecualización y la cámara de ajuste de pH se transfiere por gravedad al floculador donde tendrán las condiciones óptimas para la formación de los floculos de metales.

DECANTACION

En este decantador, los flóculos de hidróxidos metálicos ya acondicionados en la etapa anterior del proceso, se precipitan con la formación de las fases:

(1) Fase líquida – agua clarificada. (2) Fase sólida – lodo precipitado.OH

¿ ¿

Zn SO4+Ca¿

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Fuente: Remoción de metales pesados en ARI por la técnica de precipitación alcalina, Maria Fernanda Padilla Stevenel, UNIVERSITAS AMERICARUM.

DIAGRAMA N° 06.

DIAGRAMA SIMPLIFICADO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS INDUSTRIALES

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III.7. CARACTERIZACIÓN DEL AGUA CLARIFICADA III.7.1. Puntos de Monitoreo

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Para lograr los objetivos de la caracterización de las aguas, se han determinado un aserie de puntos de monitoreo de efluentes para registrar la calidad del agua residual industrial en diferentes puntos de procesos de refinación de minerales, mostrándose en la Cuadro N° 4:

Cuadro N°4. Puntos de monitoreo de efluentes

Los parámetros pH, temperatura, oxígeno disuelto y conductividad eléctrica del agua, son evaluados en campo mediante el empleo de instrumentos portátiles. En general en las muestras colectadas se realiza el análisis químico de los parámetros establecidos en el DECRETO SUPREMO Nº 010-2010-MINAM, cuyos valores se muestran en el cuadro N°5. Los resultados de los análisis se muestran en los Cuadros N°6 y 7. Cuadro N° 5. Límites máximos permisibles para descarga de efluentes líquidos

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Puntos de Monitoreo

Parámetros

Pb disuelto mg/L Zn disuelto mg/L Fe disuelto mg/L As disuelto mg/L 200 6 I 200 6 II 4to. Trim . 200 6 Exame n Especi al 2006 I 200 6 II 4to. Trim . 200 6 Exame n Especi al 200 6 I 200 6 II 4to. Trim . 200 6 Exame n Especi al 200 6 I 200 6 II 4to. Trim . 200 6 Exame n Especi al R - 3 … … … s/m … … … s/m … … … s/m … … … s/m 118 0.13 1.52 3.21 s/m 0.083 1.35 4.19 s/m 0.02 1.97 4.31 s/m 0.995 1.53 1.92 s/m 135 0.05 0.05 1.99 0.17 168.20 18.75 67.10 17.67 0.23 0.27 2.87 2.64 0.197 0.096 0.76 0.69 136 … … … 0.15 … … … 35.70 … … … 0.08 … … … 0.15 S - 4 2.22 0.05 0.36 0.10 1.2 1.88 0.73 0.59 0.64 0.9 0.86 0.07 0.602 0.861 0.23 0.54 P - 2 4.45 0.03 5.00 s/m 7.55 22.29 s/m 1.57 0.07 2.69 s/m 14.47 2.49 5.13 s/m RD 037- 2012-OEFA/DFS AI 0.40 3.00 2.00 1.00 DS N° 010-201-MINAM 0.20 1.50 2.00 0.10

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III.7.2. Sistema de enfriamiento de agua para granulación de escorias

El sistema de granulación de escorias de cobre y plomo consistía en suministrar agua fría de río Mantaro al tanque de recirculación y por rebose botar al drenaje el agua caliente hasta lograr un equilibrio de aproximadamente 45°C. Esta operación se realizaba en forma manual monitoreando la temperatura.

Con el objetivo de disminuir el consumo de agua de río, este proyecto consistió en mejorar el sistema de enfriamiento de aguas de la planta de manejo de escorias, derivando el agua proveniente del tanque de Lamella hacia una torre de enfriamiento y descargarla al tanque de recirculación para mantener la temperatura de 45 °C.

Los parámetros de operación considerados para el diseño del sistema fueron los siguientes:

Temperatura máxima de retorno del agua = 60 ° C Caudal máximo = 24 m3/min.

Temperatura máxima en el tanque de recirculación = 45 ° C Dado que el rebose del tanque Lamella se encuentra a 11.3m de altura, el sistema ha sido diseñado aprovechando las diferencias de altura, por lo que no se necesitaba sistemas de bombeo para la circulación del agua, y está compuesto por 1 torre de enfriamiento marca BALTIMORE AIRCOIL con 2 celdas con bandejas interconectadas y 2 ventiladores; un sistema de filtrado del agua de reposición proveniente del río Tishgo, un sistema de tratamiento del agua y un sistema de control básico.

III.7.3. Planta de Ablandamiento de Agua

La planta de ablandamiento de agua tiene como objetivo filtrar y ablandar el agua dura (Tishgo), para ser utilizada como agua de

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reposición debido a la evaporación y purgas de los sistemas de enfriamiento en circuito cerrado.

La dureza del agua blanda no debe exceder las 50 ppm como CaCO3 a fin de evitar el deterioro de los equipos de refrigeración

y mantener correctamente los parámetros de operación en los diferentes procesos industriales. Asimismo, este valor de dureza es exigido por los fabricantes de equipos de refrigeración (intercambiadores, torres de enfriamiento, condensadores, etc.) para garantizar su calidad y ciclo de vida.

El sistema de ablandamiento de agua, está compuesta por las etapas de alimentación de agua dura, filtración y ablandamiento, tal como se muestra en el diagrama siguiente:

Alimentación de agua dura:

El suministro de agua cruda proviene del sistema de agua de Tishgo a través de una red por gravedad a una presión promedio de 60 psig.

Una válvula de regulación controlada por un flujómetro asegura el caudal de alimentación del tren de filtración.

Del estudio de caracterización de la fuente de agua de Tishgo detallada en el capítulo VII (7.5), la caracterización básica del agua dura es la siguiente:

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Filtración de arena:

La filtración elimina las materias sólidas en suspensión contenidas en el agua fuente. Estas materias sólidas provocan una obstrucción progresiva de los intersticios entre elementos de la materia filtrante que provocan el atascamiento del filtro y aumentan progresivamente la pérdida de carga.

Antes de cualquier entrada de atascamiento, se procede a un lavado de la masa filtrante.

El funcionamiento de los filtros de arena bajo presión, aceptan un funcionamiento completamente automatizado.

Estos filtros están cargados con una película filtrante única soportada por un suelo metálico en el que se adaptan las boquillas.

El lavado se garantiza por retorno de agua filtrada procedente de los filtros en servicio y por inyección de aire comprimido. Esta técnica del "lavado con aire y agua":

 Permite una excelente limpieza del filtro y reduce los riesgos de taponamiento en profundidad de la masa filtrante,

 Reduce la duración del lavado (alrededor de 30 minutos),

 Suprime la necesidad de un depósito de agua de lavado y la instalación de una bomba de lavado (costosos en ingeniería civil).

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Estos filtros tienen las siguientes ventajas:

 Sencillez de maniobra,

 Total seguridad de funcionamiento,

 Bajo flujo instantáneo del agua de lavado,

 Consumo de agua de lavado reducido (economía de agua tratada)

Los equipos necesarios para asegurar el tratamiento son:

 3 filtros horizontales de diámetro 2200 mm y de 9500 mm de longitud cilíndrica.

 Superficie de filtración: 20 m2 por filtro, o sea un total de 60 m2.

 Velocidad de filtración: 8,3 m/h.

Los parámetros de operación para esta etapa son los siguientes: Caudal para 3 filtros : 500 m3/h

Duración de un lavado

(promedio) : 35 minutos por equipo Volumen de desagüe por

lavado : ± 102 m3

Ciclo de producción por filtro : 16,000 m3 (4 días) *

(*) El ciclo de producción puede variar de acuerdo a la cantidad de sólidos suspendidos en el agua dura

Ablandamiento con resinas:

Para cumplir con los requisitos de calidad del agua tratada (Dureza < 50 ppm CaCO3) es suficiente ablandar parcialmente el caudal de agua filtrada (400 m3/h).

El ablandamiento del agua se realiza mediante el proceso de intercambio iónico. Los ablandadores tienen un lecho de resina catiónica, por donde pasa el agua dura. El agua dura atraviesa este lecho de resina, donde los iones de sodio se intercambian con los iones de calcio y de magnesio (la cal del agua). Resultado: el agua que sale de los tanques es agua blanda.

Para tal efecto los ablandadores tienen una carga de las siguientes características:

Resina de ablandamiento:

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Proveedor : ROHM & HAAS Volumen de resina (por

equipo) : 8,050 litros  Capa soporte inferior:

Tipo : Grava

Cantidad : 550 Kg  Capa soporte superior:

Tipo : Resina inerte Lacqtene 1070 MN18C

Cantidad : 1,677 litros

Los equipos necesarios parar asegurar el tratamiento son: 3 intercambiadores catiónicos tipo UFD (Regeneración contra

corriente) de diámetro 2500 mm,

Volumen de resina de 8050 litros por equipo.

Los parámetros de operación para esta etapa son los siguientes: Caudal para 2 ablandadores (El tercero en espera)

: 400 m3/h

Caudal adicional máximo para la regeneración : 100 m3/h

Duración de una regeneración : 72 minutos

Volumen de desagüe por regeneración : ± 53 m3

Ciclo de producción neto por unidad : 1,600 m3

Regeneración de resinas:

Cuando se completa el ciclo de ablandamiento, las resinas se saturan con iones de calcio y magnesio, éstas pasan por un proceso de regeneración para su intercambio con iones de sodio, a través del proceso de inyección de salmuera, quedando nuevamente expeditas para el proceso de ablandamiento del agua dura.

La técnica de regeneración es la de contra-corriente con inyección de salmuera al 20% de concentración; y considerando una batería de 3 ablandadores (2 equipos en funcionamiento, el tercero en espera o en regeneración).

(35)

El consumo de cloruro de sodio (sal industrial) se muestra en el cuadro siguiente:

Por

regeneració producidoPor m3 NaCl al 100% 805 Kg 0.4 Kg

Volumen del desagüe 53 m3 0,26 m

3

III.8. TRATAMIENTO DE LODOS Deshidratación del Lodo

Los lodos extraídos de los decantadores son continuamente transferidos para los tanques metálicos de 100 m3 cada uno, instalados en el área de deshidratación de lodo. Estos tanques tienen por finalidad ecualizar los flujos continuados de lodo provenientes de la planta de tratamiento con la discontinuidad operacional de la deshidratación que se da mediante el filtro prensa. El ciclo completo del proceso, desde la presurización de las placas mediante el dispositivo hidráulico de la prensa, hasta la descarga final de las tortas dura 90 minutos, como mínimo (1,5 horas). Eventualmente, este tiempo podrá ser más largo si no se produce el desplazamiento total de la masa de lodo desaguado, lo que limitará el tiempo de separación de las placas. En cada ciclo será posible retirar 3,20 tn de lodo a 55% de sólidos, lo que corresponde a 2,20 m3 y cuya cantidad (peso y volumen) se podrá reducir, disminuyéndose el número de placas del filtro en operación. Las tortas de lodo se descargan directamente en una tolva, ubicada abajo de cada filtro (por lo tanto, de las unidades) que, a través de un tornillo transportador realiza la descarga de las tortas de lodo en vagones ferroviarios en los cuales se transportarán al área de preparación de camas.

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Luego de realizar el monitoreo de los efluentes tratados en los puntos de descarga al cuerpo receptor, se ha identificado el incumplimiento en los valores máximos permisibles para las concentraciones de zinc en el punto de monitoreo N°135 (descarga al Río Mantaro), en diferentes fechas, por lo que se está proponiendo un tratamiento terciario mejorar la calidad de los efluentes, evaluándose entre las siguientes cuatro tecnologías:

III.9.1. PROCEDIMIENTOS FISICOQUÍMICOS

La planta de tratamiento convencional es una donde el agua ácida es neutralizada en un tanque de mezcla con adición controlada de cal para llegar al pH deseado. El lodo es entonces contactado con un floculante de polímero diluído y se alimenta a un clarificador para la separación de la fase sólida de la líquida, como se muestra en el siguiente esquema:

El principio de la neutralización con cal se basa en la insolubilidad de los metales pesados en condiciones alcalinas. A un pH controlado alrededor de 9.5 precipitan metales tales como hierro (Fe), zinc (Zn) y cobre (Cu). Otros metales tales como el níquel (Ni) y cadmio (Cd) requieren un pH mayor, en el rango de 10.5 a 11 para precipitar los hidróxidos. En el siguiente esquema se muestra la hidrólisis de los metales (Fuente: Aubé & Zinck - 2003):

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Existen modificaciones a este proceso que mejoran la remoción de los metales del efluente ácido, como son: Proceso de Lodos de Alta Densidad (HDS) y Proceso de Neutralización Coagulación Dinámica (NCD).

Proceso de Lodos de Alta Densidad (HDS)

La modificación consta en contactar la cal con el lodo recirculado en lugar de dosificarlo directamente al agua ácida, para optimizar la recuperación y recirculación del efluente como se puede apreciar en el siguiente esquema:

(38)

Con este proceso HDS se logran densidades de 20% de sólidos mediante una gran recirculación y oxidación de los precipitados que demandas tiempos de retención en el orden de 50 a 60 minutos. Como consecuencia las plantas son voluminosas y requieren bastante energía.

Proceso de Neutralización Coagulación Dinámica (NCD)

El proceso NCD emplea un coagulante sólido externo para densificar los precipitados coloidales obtenidos en la neutralización; el mecanismo de adsorción es fundamentalmente electrostático y depende de la carga superficial de los coloides y de las partículas, pudiéndose usar como partículas colectoras el relave, la escoria granulada, caliza fina, sílice, magnetita, dependiendo de su carga superficial, disponibilidad, costo y capacidad para adsorber los precipitados coloidales.

Este proceso de coagulación es rápido, generalmente toma menos de 1 minuto, y la velocidad de sedimentación se incrementa notablemente dependiendo de la densidad y tamaño de la partícula colectora. Como consecuencia de ello el tiempo de tratamiento se reduce al tiempo estrictamente requerido para la neutralización, es decir en el orden de 5 minutos. En el siguiente esquema se muestra este proceso:

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SELECCIÓN DE METODOLOGÍA

Buscando en la bibliografía se encontró el caso de la Planta NCD Victoria, que trata la descarga ácida de la bocamida Túnel Victoria (400l/s), de responsabilidad de Volcán Compañía Minera S.A.A. (VOCAN). Esta planta fue puesta en funcionamiento desde el 2004 y trata el mayor caudal ácido del Perú (350-500L/s) y es la tercera del mundo.

El diagrama de flujo de esta planta se muestra a continuación:

Diagrama de flujo de la Planta de Neutralización con relave fino previamente clasificado (Planta NCD T. Victoria)

(40)

En el siguiente cuadro se muestra una comparación de parámetros entre la planta HDS Quiruvilca y la Planta NCD T. Victoria.

Para el caso de la Planta Piloto NCD instalada en el Túnel Kingsmill, de capacidad de 2 a 4 L/s, utilizó el relave fino de la concentradora M. Túnel como coagulante y obtuvo un efluente que cumplía largamente con el estándar que el MINEM estableció para el Túnel Kingsmill; asimismo la densidad de los lodos alcanzaba 23-30% sólidos en menos de una hora de sedimentación en un Clarificador de 3 pies de diámetro y 3 pies de alto, además de una remoción de zinc del 99.87%, estos datos se complementan el en siguiente cuadro:

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Análisis de productos intermedios y efluentes de la Planta Piloto NCD instalada en el Túnel Kingsmill (julio 2007)

III.9.2. PROCESOS DE FITORREMEDIACIÓN

El término “humedales construidos” se refiere a un área diseñada y construida para contener la planta de humedales a través de la cual, las aguas residuales pasan para ser tratadas. El propósito de los humedales construidos para tratamiento es permitir que ocurra la reacción química y biológica natural en el sistema de tratamiento, y no en el cuerpo de recepción de agua. Las plantas y los microorganismos desempeñan un papel importante. Las plantas proporcionan un área superficial para microbios y para transportar el oxígeno produciendo una zona de oxidación en la rhizosphere donde adicionalmente existen poblaciones microbianas. Este complejo de vegetación y microbios tiene una alta eficiencia en modificar nutrientes, metales y otros compuestos.

PROCESOS DE RETIRO DE METALES

El drenaje de mina principalmente es problemático debido a la alta cantidad de metales disueltos y a la alta acidez en su composición. El tratamiento en humedales construidos está dirigido a la remoción de los metales pesados y al aumento del pH.

La aplicación de los humedales para remover los metales, comenzó en los años 80’s (Campbell, 1999). Sin embargo, actualmente el conocimiento referente a la capacidad de humedales está creciendo y son altamente apreciados por su alta capacidad de acumular los metales de rastro principalmente por la adsorción, la precipitación y

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formaciones complejas, pero siguen buscando los mecanismos exactos y los factores que controlan.

El retiro del metal se asocia altamente a la acción de plantas y de microorganismos. Varios investigadores destacan las capacidades de plantas para contribuir al retiro del metal. Cooper et al. (1996) indica que los macrofitos juegan un papel importante en estos procesos puesto que pueden proveer oxígeno y la materia orgánica a la matriz.

Adicionalmente, Kadlec et al. (2000) menciona que las plantas del humedal pueden potencialmente estimular el crecimiento de bacterias que oxidan el metal por transferencia del oxígeno en la rizosfera. Y de la misma manera Skousen et al. (1994) acentúa la capacidad de las plantas de los humedales de estimular procesos microbianos. Los procesos principales implicados en el retiro del metal se explican como siguen:

a) La adsorción y el intercambio catiónico

Implica la acumulación de sustancias disueltas en la solución ya sea en la planta o la superficie de la matriz. En una reacción del intercambio catiónico, los iones positivamente cargados del metal en la solución se unen a los sitios negativamente cargados en la superficie del material de la adsorción (Kadlec et al., 2000). "las características del intercambio catiónico de los substratos de los humedales se han atribuido a los grupos funcionales del carboxy (-COOH) en los ácidos de los tejidos finos celulares de las plantas " (Kadlec et al., 2000).

Debido a estas características de metales, los materiales orgánicos como setas, abono y aserrín se agregan a los suelos para realzar el retiro del metal. Por ejemplo, Skousen et al. (1994) señala que la absorción sobre turba y aserrín era responsable de quitar el 50% a 80% de los metales en drenajes de minas. Por otra parte, Kent (1994) indica que la presencia en los suelos de la arcilla en un sistema superficial, realza las oportunidades del retiro por la adsorción.

b) Procesos Microbiano

Zonas aerobias y anaerobias pueden estar presentes en un humedal construido. Las bacterias que oxidan el metal están presentes en la zona aerobia y causan la precipitación de los óxidos de metal, mientras que las bacterias sulfato reductoras están presentes en las zonas anaerobias y causan la precipitación de sulfatos.

Según Kadlec et al. (2000), la oxidación de metal por microrganismos, Thiobacillus ferrooxidans, seguida por la precipitación subsecuente del oxyhidroxide del hierro, se considera

(43)

el mecanismo más importante del retiro de metales de los humedales que tratan aguas residuales ricas en metal de la mina. La reducción de sulfato por medio microbiano consume iones de sulfato y produce hidrógeno sulfuroso y alcalinidad en forma de ion de bicarbonato. En la forma desequilibrada de la ecuación, donde CH2O representa una molécula orgánica simple:

SO−24 +CH20=¿H2S+HCO3−2

El H2S se disuelve e ioniza para dar los iones sulfuro, que reaccionan con un rango de los iones del metal para producir precipitaciones del sulfuro-metal.

La precipitación de metales como sulfuros o como óxidos, tienen las siguientes ventajas:

 La alcalinidad producida por la ayuda de la reducción del sulfato para neutralizar la acidez

 Los precipitados del sulfato son más densos que los precipitados del óxido, de tal modo el establecimiento es más rápido

 Los sulfuros se precipitan dentro de los sedimentos orgánicos y así son menos vulnerables a la interrupción por las oleadas repentinas en flujo.

 La reducción del sulfato se reconoce como el mejor tratamiento para renajes de minas. Eger (1994) indica que "la reacción primaria de importancia para el retiro del metal es la reducción del sulfato", porque no solamente se quitan los metales sino también se aumenta el pH y por lo tanto el drenaje ácido de la mina se trata con efectividad.

c) Filtración

Las plantas pueden contribuir al retiro del metal actuando como filtro para absorber algunos metales de rastro. “Las especies del macrophyte con grandes áreas superficiales de plantas han demostrado ser muy eficaces en las partículas de retención del hidróxido del metal que se han precipitado fuera de la solución " (Kadlec et al., 2000). La filtración en SFS puede ser eficaz en el retiro de los metales suspendidos (Kent 1994). Para realzar la capacidad de filtración, la entrada de sustancia artificial y materia orgánica es usada como una estrategia exitosa. Se hace esto porque la capacidad de filtración física de un humedal será la última instancia de intercambio del metal para convertirse en metal saturado. (Skousen et al., 1994).

RECOMENDACIONES DE DISEÑO

Witthar (1993) discute algunas consideraciones del diseño desarrolladas. Campbell (1999), pero también recomienda algunas reglas para el diseño. Algunas de ellas se pueden mencionar como: (1) crear condiciones biológicas para asegurar el pH adecuado, (2)

(44)

agregar macronutrientes, (3) la vegetación apropiada selecta y (4) conseguir ayuda de los expertos implicados en el campo de la ecología y de la toxicología. La tabla 1 resume algunas consideraciones del diseño.

Tabla 1. Resumen del criterio de diseño para tratamiento de humedales construidos (Whittar, 1993)

Profundidad de agua (cm)

<45 Número de células Múltiple Aspecto de ratio L/W > 4/1 Velocidad de flujo (ft/s) 0.1 – 1.0 Tiempo de retención (dias) 0.25 – 75

Substrato Hongos, compost, aserrín, estiércol y fertilizante

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

VENTAJAS DESVENTAJAS

Relativamente económicos para construir y operar.

Requisitos de área a ser usada relativamente grandes.

Fáciles de mantener. Criterios de diseño y operación actual imprecisos.

Eficaces y confiables para el tratamiento de aguas residuales.

Complejidad biológica e hidrológica.

Relativamente tolerantes a los cambios en las tarifas de cargamento hidráulicas y biológicas.

Diferencias en funcionamiento con el cambio de las estaciones.

Puede proporcionar beneficios ecológicos.

Posibles problemas con olor y mosquitos.

RESULTADOS EN EL USO DE ESTA METODOLOGÍA

Según el trabajo de tesis “EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO DE LOS PARÁMETROS INVOLUCRADOS EN LA REMOCIÓN DE CINC EN HUMEDALES ARTIFICIALES VERTICALES”, elaborado por los ingenieros Diego Rubio G. y Jairo Paez R., de la Universidad de la

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Salle, se realizó un ensayo a nivel planta piloto. Para la selección del tipo de macrófita a usar se realizó una fase pre-experimental entre tres especies: lengua de vaca (rumex conglomeratus), sombrillita de agua (hydrocotyle ranunculoides) y Botoncillo (Biden Leavis), eligiéndose éste último por resistir las condiciones de la planta piloto (alta humedad relativa, baja intensidad lumínica, baja temperatura).

Imagen de macrófitas usadas.

Procedimiento Experimental

Se realizó la construcción tres estructuras compuestas por cinco bandejas con sus respectivos trenes metálicos y su correspondiente funcionamiento hidráulico, para trabajo en cascada, que operaron en paralelo de manera simultánea cada uno con diferentes concentraciones de Cinc. En cada bandeja se sembraron las especies vegetales denominadas científicamente Bidens láevis (Botoncillo), con nutrientes y enraizantes, sobre un sustrato de grava, arena y ladrillo molido, durante un tiempo de veinte semanas. Para mejorar el ambiente del laboratorio se acondicionó un sistema de iluminación y de ventilación para evitar ataques de hongos y plagas. En el siguiente esquema se muestra la disposición del sistema en estudio:

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En el sistema descrito se analizaron principalmente el caudal, el tiempo de retención, la carga del contaminante y las eficiencias. Las corridas experimentales se realizaron usando concentraciones de Zinc de 20, 30 y 40 ppm, con caudales de 0.02, 0.04, 0.06 y 0.08 L/min.

Resultados

En resumen, de acuerdo a la experimentación el caudal que presentó mayor rendimiento en relación a la eficiencia en remoción de Zn y a su carga contaminante es el q= 0,04 L/min con una eficiencia 74,92 % y una concentración de Zn de que varió entre 2,12 y 9,32 mg/ l a la salida del sistema.

A continuación se muestran cuadros con los resultados obtenidos con las corridas experimentales:

(47)

Relación entre cargas contaminantes de entrada

Luego de realizar los análisis de remoción del zinc en el sistema se calculó las eficiencias por medio de un balance de cargas para cada tren montándose en el siguiente gráfico el comportamiento de la remoción con el caudal óptimo de 0.04 L/min.

(48)

Para este caudal se obtuvo una eficiencia promedio de 74.92% y una máxima de 92.93% para 30ppm.

III.9.3. PROCEDIMIENTOS AVANZADOS

ELECTROCOAGULACIÓN - EC

Al igual que la coagulación convencional, este tratamiento pretende adicionar cationes metálicos a las aguas a tratar. En la EC estos cationes se generan “in situ” como consecuencia de la aplicación de corriente eléctrica al agua, esto se realiza a través de placas paralelas hechas de materiales como aluminio o hierro, como se muestra en el siguiente esquema:

En el proceso se desarrollan sucesivamente las siguientes etapas (Mollah P. et al,

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a) Formación de coagulantes. Inicialmente se da la corrosión electroquímica del metal producto del paso de corriente eléctrica por el sistema. El metal se desprende en forma de cationes desde la superficie del ánodo de sacrificio, mientras que en la superficie del cátodo se puede dar la hidrolisis del agua, obteniendo como producto iones hidroxilo e hidrogeno gaseoso. Los iones hidroxilos (formados o presentes en el agua residual) reaccionan para formar complejos metálicos de características diferentes.

b) Desestabilización de Contaminantes, partículas suspendidas y rompimiento de la emulsión. Las partículas coloidales se desestabilizan debido a la compresión de su doble capa difusa, este fenómeno se da por la interacción de las partículas con los complejos metálicos formados anteriormente. Estos complejos metálicos también favorecen la neutralización de cargas presentes en el agua residual y la reducción de la repulsión electrostática entre los coloides, dando paso al proceso de coagulación.

c) Coagulación de las fases desestabilizadas para formar flóculos. El proceso de coagulación da paso a la formación de redes que atrapan las partículas coloidales presentes en el agua residual. Variables que afectan el proceso de EC

a) Tiempo de reacción. Es la duración del proceso y es proporcional a la cantidad de iones hierro disueltos en el agua, cuanto mayor es el tiempo de duración del proceso, mayor es la cantidad de hierro disuelto en el sistema (generalmente el hierro es el ánodo de sacrificio).

b) Densidad de corriente. Es la corriente aplicada por unidad de área sumergida de electrodo. La eficiencia de la EC depende de la densidad de corriente, porque esta dosifica la cantidad de coagulante. Sin embargo, si la corriente es alta existe la posibilidad de que esta no se transforme totalmente en una dosificación más alta de coagulante. Sí existen pérdidas, el proceso se vuelve menos eficiente, lo cual se refleja en una mayor formación de óxido en el ánodo (Heidmann & Calmano, 2007) y en la disminución del tamaño de las burbujas de gas afectando la remoción por flotación (Guohua., 2004).

c) pH. Determina el tipo de especies iónicas que actúan como coagulantes. Influye en la eficiencia de la corriente en el proceso de solubilidad del metal para formar el hidróxido, depende del material del electrodo y del pH inicial de la solución a tratar. (Stephenson & Tennant, 2003).

d) Material del electrodo. Dependiendo del material de electrodo se obtienen las reacciones de oxidación y reducción respectivas. Generalmente se utiliza hierro y aluminio por la formación de

(50)

hidróxidos metálicos que forman los núcleos de las partículas coloidales.

e) Conductividad. Un aumento de la conductividad eléctrica produce un incremento en la densidad de corriente. La sal (NaCl) aumenta la conductividad de la solución a tratar. Los iones de cloruro pueden reducir los efectos de otros iones (HCO3- y SO4 -2) que producen una capa insoluble la cual se deposita sobre los electrodos, reflejándose un decaimiento en eficiencia de la corriente.

RESULTADOS EN EL USO DE ESTA METODOLOGÍA

Según el trabajo de tesis “APLICACIÓN DE LA ELECTROCOAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN SOBRE EL TRATAMIENTO DEL DRENAJE ÁCIDO DE MINAS”, de la Ing. Evelyn Tiffanny Pantoja Piarpuzán, de la Universidad del Valle, se realizó un ensayo en laboratorio, donde se usaron los siguientes equipos para la electrodeposición:

1. Un reactor de capacidad 1L, con agitación magnética y soportes para los electrodos,

2. Electrodos en placas paralelas de acero, de unas dimensiones 7.3x6x0.1, dispuestos de 7 ánodos y 7 cátodos

3. Una fuente de tensión CD Progrmable 200 Vatios (40 Voltios / 5 Amperios), Extrech Instruments modelo 382280.

Procedimiento experimental

Con el reactor presentado se realizó la electrodeposición ED, para luego realizar la floculación y sedimentación aparte. El procedimiento usado se describe a continuación:

1. Cargar al reactor con 600mL del agua residual cruda, el cual de la bibliografía permite obtener un área superficial activa de 550 cm2.

2. El tiempo de duración de la ED se calculó con cargas de 150, 200 y 300 c/L y una densidad de corriente de 0.69 mA/cm2, usando la siguiente ecuación:

t=C . v J . a.100

Dónde: t=tiempo (s), C=carga (c/L), v=volumen a tratar, A=área (cm2), J=densidad de corriente (mA/cm2)

3. Con el fin de obtener cationes Fe+2 y Fe+3 en la solución, se tomó 1/3 del volumen del A.R. luego de la ED, y se oxidó en un en un recipiente aparte con H2O2 (120 ppm), hasta obtener un cambio de color para luego agitar rápidamente para descomponer el H2O2 que no reaccionó. Esta solución se regresó al volumen inicial.

4. Una vez mezclado se realiza la floculación, pero antes adicionando cal hidratada (5% en peso) agitado a 95 rpm, hasta alcanzar el pH deseado, para posteriormente agregar el floculante (poliacrilamida aniónica PAM), continuando la agitación por 10 minutos.

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5. Finalmente se filtra el lodo formado y se obtiene el agua tratada (sobrenadante), para realizar los análisis correspondientes,

Imagen del Reactor EC usado en laboratorio Resultados

Los resultados obtenidos y su comparación con la bibliografía se muestran en el siguiente cuadro:

El proceso combinado de ED y FC presentó las siguientes reducciones de metales: hierro (99.4%), Mn (96.8%), Zn (94.2%).

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IV. CONCLUSIONES

1. En los procesos de refinación del cobre, plomo y zinc, se generan efluentes ácidos y con presencia de metales.

2. El proceso más usado para el tratamiento de los efluentes de minas es la neutralización-precipitación de los efluentes con la adición de cal (CaO). 3. En el monitoreo en los puntos de descarga de las aguas residuales tratados,

se ha identificado valores altos de concentración de zinc, que superan largamente los valores máximos permisibles indicados en el DECRETO SUPREMO Nº 010-2010-MINAM, por lo cual se revisó la posibilidad de usar un tratamiento terciario para mejorar la calidad del efluente de la planta de tratamiento.

4. Los procedimientos fisicoquímicos tienen una serie de variantes en su instalación que permiten mejorar la remoción del zinc, teniéndose los procedimientos HSD y NCD.

5. El tratamiento por humedales es económico y cómodo de instalar y operar, pero requieren estudio para identificar y acondicionar el ambiente idóneo para el correcto procedimiento de fitorremediación.

6. Los tratamientos de electro-coagulación es un proceso muy eficiente para la remoción del zinc de las aguas industriales, recuperándose incluso el zinc en estado sólido metálico, pero los equipos y su operación representan costos elevados.

7. El grupo determina acondicionar la precipitación usando la Neutralización con Coagulación Dinámica NCD, pues por la menor inversión al no modificar mucho las instalaciones existentes y además se disminuye la generación de lodos, obteniéndose buenos resultados de remoción de zinc. V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICA

Tesis; “Gestión sustentable del recurso hídrico para la fundición del complejo metalúrgico de la oroya”; Autor: Dercy Saúl Soto Villarroel, UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA.

Guías Tecnológicas. Epígrafe 2.5. Directiva 96/61 relativa a la prevención y control integrado de la contaminación. Fundación Entorno, Empresa y Medio Ambiente C/Padilla 17, ático. 28006 – Madrid.

Informe Técnico. OSINERG-2007.

Tesis; “Evaluación de los métodos químicos y biogénico para el tratamiento de drenaje ácido de mina a escala de laboratorio” - Caso: Mina Cerro de Pasco; Autor: Meyla Nina Chambe, UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS. Articulo; Eliminación de metales pesados de efluentes industriales por método electroquímico, Autor: Rosa Loiácono et. Al, UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN JUAN- FACULTAD DE INGENIERÍA-DPTO. DE ING. QUÍMICA.

ESTUDIO DE IMPACTO AMBIENTAL: Proyecto; Depósito de Relaves N° 6 de Mahr Tunel; Autor: CONSULCONT; COMPAÑÍA MINERA VOLCAN S.A.A.

ESTUDIO PARA EL TRATAMIENTO DE LAS AGUAS ÁCIDAS POR NEUTRALIZACIÓN-PRECIPITACION EN INTERIOR DE LA MINA SANTA FÉ, BOLIVIA; Dirección de Posgrado de la Universidad Técnica de Oruro

(53)

MINISTERIO DE ENERGIA Y MINAS, LEGISLACIÓN AMBIENTAL. Página web: www.minem.gob.pe

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References