Planta de Osmosis Inversa – YN
Introducción
Con el desarrollo de la tecnología actual, se han creado nuevas alternativas para el tratamiento de aguas y efluentes de la industria minera, una de estas alternativas es el proceso de osmosis inversa basado en el uso de la Tecnología de Membranas ( EMS- Engineered Membranes System), el cual ha tenido un desarrollo masivo en los últimos años, reemplazando o complementando a los métodos anteriormente empleados.
Esta planta de Osmosis Inversa (RO) permite una muy buena remoción de una amplia gama de contaminantes del agua (metales, sales, compuestos orgánicos, etc.) en un proceso altamente tecnificado pero sencillo, no excluyente del proceso que actualmente se aplica en las plantas de tratamiento de agua de exceso (EWTP).
Principio del Proceso de Osmosis Inversa
La Osmosis Inversa consiste en separar un componente de otro en una solución, mediante las fuerzas ejercidas sobre una membrana semi - permeable. Su nombre proviene de "osmosis", el fenómeno natural por el cual se proveen de agua las células vegetales y animales para mantener la vida.
En el caso de la Osmosis, el solvente (no el soluto) pasa espontáneamente de una solución menos concentrada a otra más concentrada, a través de una membrana semi-permeable. Entre ambas soluciones existe una diferencia de energía, originada en la diferencia de concentraciones. El solvente pasará en el sentido indicado hasta alcanzar el equilibrio. Si se agrega a la solución más concentrada, energía en forma de presión, el flujo de solvente se detendrá cuando la presión aplicada sea igual a la presión Osmótica Aparente entre las 2 soluciones. Esta
presión Osmótica Aparente es una medida de la diferencia de energía potencial entre ambas soluciones. Si se aplica una presión mayor a la solución más concentrada, el solvente comenzará a fluir en el sentido inverso. Se trata de la Osmosis Inversa. El flujo de solvente es una función de la presión aplicada, de la presión osmótica aparente y del área de la membrana presurizada.
Los componentes básicos de una instalación típica de osmosis inversa consisten en un tubo de presión conteniendo la membrana, aunque normalmente se utilizan varios de estos tubos, ordenados en serie o paralelo. Una bomba suministra en forma continua el fluido a tratar a los tubos de presión, y, además, es la encargada en la práctica de suministrar la presión necesaria para producir el proceso. Una válvula reguladora en la corriente de concentrado, es la encargada de controlar la misma dentro de los elementos (se denominan así a las membranas convenientemente dispuestas).
Hoy en día, hay 3 configuraciones posibles de la membrana: el elemento tubular, el elemento espiral y el elemento de fibras huecas. Más del 60% de los sistemas instalados en el mundo trabajan con elementos en espiral debido a 2 ventajas apreciables:
9 Buena relación área de membrana / volumen del elemento.
9 Diseño que le permite ser usado sin dificultades de operación en la mayoría de las aplicaciones, ya que admite un fluido con una turbidez más de 3 veces mayor que los elementos de fibra hueca.
Este elemento fue desarrollado a mediados de la década del 60. En la actualidad estos elementos se fabrican con membranas de acetato de celulosa o poliamidas y con distinto grados de rechazo y producción.
Solución
Concentrada
Osmosis Normal Equilibrio Osmótico Osmosis Inversa
Ventajas del proceso de Osmosis Inversa
9 Permite remover la mayoría de los sólidos (inorgánicos u orgánicos) disueltos en el agua (hasta el 99%).
9 Remueve los materiales suspendidos y microorganismos.
9 Realiza el proceso de purificación en una sola etapa y en forma continua.
9 Es una tecnología extremadamente simple, que no requiere de mucho mantenimiento y puede operarse con personal no especializado.
9 El proceso se realiza sin cambio de fase, con el consiguiente ahorro de energía.
9 Es modular y necesita poco espacio, lo que le confiere una versatilidad excepcional en cuanto al tamaño de las plantas: desde 1 m3/día, a 1.000.000 m3/día.
9 La osmosis inversa puede aplicarse en un campo muy vasto. Esquema básico de un sistema de ósmosis inversa.
Tubo de Presión
Ajuste de pH Permeado Membrana
Alimentación
Microfiltro
Válvula Reguladora
Concentrado
Límites de descarga permisibles
Los límites de descarga permisibles para que el flujo de permeado de osmosis inversa pueda ser enviado al buffer pond y de ahí al medio ambiente son los siguientes:
CN libre < 0.10 ppm
La planta descarga con valores menores 0.05 ppm
Descripción de la operación de la Planta de RO
La Planta de Osmosis Inversa de Yanacocha Norte comienza su operación en Marzo del presente año. Esta diseñada para tratar 358 m3 de solución barren provenientes del tanque de alimentación, y dar como resultado del proceso una solución clarificada denominada permeado (250 m3/hora) y una solución que contiene todas las sales y sólidos disueltos concentrados que se denomina concentrado (108 m3/hora).
La solución barren es bombeada a un sistema de pre – filtros denominados filtros de bolsa o de mangas donde se eliminan los sólidos presentes en suspensión que podrían dañar a las membranas. Previamente, en la línea se dosifica Nalco 9714, un producto químico cuya función es reducir la velocidad con la que precipitan los carbonatos, silicatos y otras sales presentes en la solución, ya que de esta forma se evita la pronta saturación de las membranas, evitando su reiterada limpieza y con ello la reducción del flujo a tratar.
El sistema de pre – filtración consta de 3 filtros, dos de los cuales operan permanentemente, mientras que el restante permanece en stand by, la razón de esto es que a medida que el tiempo de operación transcurre, los 8 filtros de bolsa que contiene cada filtro del sistema paulatinamente se van taponando con las impurezas y suciedad presentes en la solución, razón por la cual la caída de presión comienza a aumentar debido a la restricción que se presenta al flujo, por lo cual se debe proceder a retirar uno por uno cada filtro de la operación y proceder al cambio respectivo de las bolsas.
La solución, entonces ya sin sólidos en suspensión llega a una bomba centrífuga donde se le da la presión requerida para llevar a cabo el proceso de osmosis inversa. Es mediante esta bomba que se regula el flujo y presión de la solución a tratar. El límite máximo de presión es de 380 psi por diseño, ya que un valor mayor podría dañar a las membranas, razón por la cual hay un disco de ruptura que se
rompe en caso de un exceso presión, evitando que la solución tenga contacto con las membranas y derivándola al sumidero en un caso de emergencia.
El sistema de membranas consta de 3 etapas, cada etapa esta compuesta de los recipientes cilíndricos que contienen a las membranas, denominados housings y de las membranas en si, que se encuentran presentes en numero de 6 en cada housing. La primera etapa consta de 36 housings, la segunda de 24 y la tercera de 12 housings. Esto se debe a que a medida que la solución pasa por cada etapa y se va retirando permeado de las mismas se reduce el flujo, por lo que para mantener la velocidad constante en todo momento, se debe reducir el área.
La solución ingresa a los housings por las paredes internas, y pasa sucesivamente por las 6 membranas dispuestas en el interior del cilindro, dando lugar a que en el centro del housing se encuentre la solución permeada y que de la parte que rodea a las membranas se retire la solución concentrada. Hay que tener en cuenta que la solución concentrada de la primera etapa se constituye en la alimentación de la segunda etapa y el concentrado de la segunda es el alimento de la tercera etapa de operación.
En cambio, los permeados resultantes de las 3 etapas se unen en un manifold y pasan a un tanque de almacenamiento o tanque pulmón de donde la solución es llevada a una etapa de cloración para asegurar la completa destrucción del cianuro y poder descargar la solución al medio ambiente.
La solución concentrada al final de la tercera etapa se lleva a la piscina de barren en Merrill Crowe, de donde se lleva al pad.
Diagrama de Flujo de la operación en planta Yanacocha Norte
