TABLA DE CONTENIDO 1 RESUMEN INTRODUCCIÓN DOCUMENTACIÓN RECIBIDA DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ECUALIZACIÓN...

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1 TABLA DE CONTENIDO 1 RESUMEN INTRODUCCIÓN DOCUMENTACIÓN RECIBIDA DESCRIPCIÓN DEL PROCESO ECUALIZACIÓN AJUSTE DE PH REACTOR DE OXIDACIÓN COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN SEDIMENTACIÓN POST-NEUTRALIZACIÓN DESCARGA DE AGUA TRATADA BIBLIOGRAFÍA Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 1 de 12

2 RESUMEN Existe una variedad de tecnologías para eliminar contaminantes presentes en las aguas ácidas provenientes de actividades mineras tales como hierro, arsénico, cobre, sulfatos, níquel, zinc, etc. En dependencia de la naturaleza de éstos u otros contaminantes, será el tipo de tecnología a emplear dentro de las que pueden mencionarse la cristalización, el tratamiento biológico, el intercambio iónico, la filtración por membranas y la precipitación química. Particularmente, para el alcance de este proyecto, el principal objetivo reside en la remoción de sólidos suspendidos totales, hierro y cobre, ya que superan las exigencias peruanas normadas en D.S. Nº MINAM Límites Máximos Permisibles para la descarga de efluentes líquidos de Actividades Minero Metalúrgicas. Sin embargo, hay que poner atención en las concentraciones de zinc por sus valores cercanos al límite permisible, y al aluminio debido a la futura posibilidad de su inclusión en la norma como parámetro de control en aguas vertidas [1]. Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 2 de 12

3 1. INTRODUCCIÓN La remoción, acopio y manejo de material proveniente de las primeras etapas de construcción generará aguas ácidas, principalmente por el lavado que provocan las aguas lluvias sobre el material removido [2]. Los minerales presentes en el suelo son lixiviados y van a formar parte de las aguas provocando su contaminación. Por ende, la solución de tratamiento debe orientarse a la neutralización y remoción de metales pesados presentes en las aguas ácidas. Para lograr este objetivo, se recurre a la precipitación química por medio de condiciones que provoquen la sobresaturación o insolubilidad de los elementos, lo que permite su posterior separación. La planta diseñada cuenta con las etapas de homogeneización y ajuste de ph; oxidación del hierro bivalente; precipitación de hidróxidos y post neutralización. En la proyección de la planta se ha previsto su capacidad de adaptación a condiciones variables del efluente y que ajuste su programa químico a dichas variaciones. Esa flexibilidad operacional constituye una ventaja vital que, conjuntamente a la disponibilidad de sistemas de oxidación y control de última generación, proporciona robustez a la planta de tratamiento. Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 3 de 12

4 2. DOCUMENTACIÓN RECIBIDA Se recibió la siguiente información por parte de FLUOR: 1. A3SP RP-008_RB Característica Agua Ácida_ Planta de Construcción de Tratamiento de Agua Ácida 2. Leachate of humidity Cell Test 08-jun WMC Perol_updatev2 (2) 6 4. Batch and continuous precipitation pilot testing to establish design criteria for a water treatment process for CONGA mine waters. January POCOCK INDUSTRIAL, INC. 3. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO A continuación se describen las etapas del proceso a implementar. 3.1 Ecualización Se define un ecualizador con un tiempo de retención de dos horas. No se considera ajuste de ph en esta etapa, sólo monitoreo a la salida. La mezcla y oxidación primaria se efectuará con difusores de burbuja gruesa. Esta tecnología se explicará más en detalle en el capítulo del reactor de oxidación. Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 4 de 12

5 La acumulación de lodo en el fondo será monitoreada diariamente con un tubo de muestreo de lodos. De ser necesario, en un futuro se podría implementar un sistema de medición automática de manto de lodos. Se considera el uso de 3 estanques de 25 m 3 de capacidad cada uno, equipados con difusores de burbuja gruesa icba. Serán fabricados en HDPE y estarán interconectados entre ellos, de forma tal de aislar uno para efectos de mantención, continuándose la operación con los otros dos. 3.2 Ajuste de ph El ajuste de ph se llevará a cabo mediante el uso de lechada de cal lo cual generará mayor volumen de lodo que si se usara soda cáustica pero genera precipitados que sedimentan y deshidratan mejor [3]. El control de ph es Feedback. El ph se mide a la salida del reactor de ajuste de ph, el que actúa como tanque buffer. El controlador envía una señal en 4-20 ma a las bombas dosificadoras de lechada de cal para ajustar al nivel deseado. De requerirse eliminar aluminio, esta operación se efectuará a ph 5. El clarificador final deberá regularse a ph 8-9 en función de los niveles de zinc, los que están muy cercanos al límite exigido. La dosificación de cal será en línea antes del reactor de oxidación. El controlador de ph será un Siemens Strantrol con sistema de limpieza y sensor sumergible de trabajo pesado (figura 1). La lógica de control será Time Based Proportional (TBP). Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 5 de 12

6 Ilustración 1. Sistema de control y bombas dosificadoras de cal. 3.3 Reactor de oxidación El reactor de oxidación será un tanque de 10 m 3 de capacidad, equivalente a 20 minutos de tiempo de retención. El cálculo se llevó a cabo basado en un tiempo de reacción de 16 minutos con un factor de seguridad de, por lo menos, 2 minutos [4]. Operará a ph 8-9 a fin de minimizar el requerimiento de oxidante. Constará de un sistema de burbuja gruesa (icba) que consiste en una o más líneas de aireación. Es un sistema prearmado compuesto por difusores de acero inoxidable con perforaciones, montado sobre una línea de distribución de aire. El aire se dispersa en el rango de burbuja gruesa (figuras 2-4). Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 6 de 12

7 Ilustración 2. Estanques con difusores icba Ilustración 3. Difusores icba Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 7 de 12

8 Características del difusor icba. Se adapta a tanques profundos. Permite limpieza con ácido. Se minimiza la pérdida de carga. Ofrece una positiva transferencia de oxígeno. Fácil de instalar. Ilustración 4. Difusor icba Como respaldo a una situación de falla, mantención, o insuficiencias en el suministro de aire, se cuenta con un sistema dosificador de cloro para lograr la oxidación del hierro. En este caso, el control se hará por medio de un controlador RAR (Redox de Alta Resolución) Strantrol 890HO. Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 8 de 12

9 3.4 Coagulación-Floculación El proceso de coagulación puede observarse en la figura 5. El reactor de floculación debe ser de HDPE que tolere amplios rangos de ph, entre 4,5-10. La dosificación adicional de cloruro férrico y polímero facilitará la remoción de los diferentes hidróxidos. Ilustración 5. Coagulación 3.5 Sedimentación Se construirá un clarificador en acero conformado por dos secciones, la zona de sedimentación equipada con tubos de sedimentación y la zona de lodos con dos tolvas. Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 9 de 12

10 De requerirse remoción de aluminio por separado, será necesario construir otro clarificador de similares características, el que será instalado previo al reactor de oxidación. Exige duplicar el sistema de ajuste de ph. El hierro ya oxidado a su forma trivalente precipitará como Fe(OH) 3 y será el principal componente de los lodos generados. El lodo será bombeado desde el fondo del clarificador hasta el tanque de lodos. El líquido sobrenadante, ya sea por espesamiento o aguas lluvias, se conducirá hacia una cámara de percolados, para desde allí remontarse hasta el estanque de ecualización. 3.6 Post-neutralización Una vez ocurrida la sedimentación, se prevé que el agua tenga un ph superior a nueve (ph>9) lo que implicará una etapa de neutralización con ácido sulfúrico antes de su descarga final. 3.7 Descarga de agua tratada El agua tratada será descargada gravitacionalmente a un tanque de acumulación final. Desde allí se tomará una parte para la preparación de la lechada de cal. Un medidor de ph similar a los anteriores, permitirá controlar la dosificación del reactivo neutralizador aguas arriba. Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 10 de 12

11 El control de la eficiencia de remoción de contaminantes para garantizar el cumplimiento de los parámetros normados se hará por medio de puntos de muestreo situados a lo largo de la línea de proceso y posterior al tanque de agua tratada, antes de su descarga final. Planta de Tratamiento de Aguas Acidas) Página 11 de 12