TRATAMIENTO DE BAJO COSTE PARA AGUAS CONTAMINADAS POR ACTIVIDADES DE MERNINERÍA

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Natalia Fuentes Tebar
hace 6 años
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1 ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID TRATAMIENTO DE BAJO COSTE PARA AGUAS CONTAMINADAS POR ACTIVIDADES DE MERNINERÍA Mª Teresa Hernández Antolín Laura Sanz Rodríguez José Antonio Mancebo Piqueras

2 ÍNDICE 1. Análisis de la actividad minera 2. Estudios previos de calidad del agua 3. Posibles impactos ambientales en el río Chuyuhual 4. Resultados de calidad del agua del río Chuyuhual 5. Estado de los contaminantes en el agua 6. Propuesta de actuación para el tratamiento del agua con metales 7. Instalación de tratamiento 7.1. Tratamiento inicial del agua 7.2. Tratamiento de metales 2

3 1. Ubicación de la zona de estudio Río Chuyuhual Departamento Coordenadas Altitud La Libertad, Perú Latitud N Longitud E 3160 m 3

4 2. Actividad minera cercana al río Chuyuhual Extracción de oro por la empresa Barrick Misquichilca S.A.: Proyecto Alto Chicama: 4

5 2. Actividad minera cercana al río Chuyuhual Pequeña minería aurífera: La pequeña minería produce más efecto sobre el medio ambiente por unidad de producción que la gran minería. 5

6 3. Posibles impactos ambientales en el río Chuyuhual 6

7 4. Resultados calidad del agua río Chuyuhual Legislación en Perú: Ley de Recursos Hídricos N Estándares Nacionales de Calidad Ambiental para Agua, ECA. Calidad del agua en el río Chuyuhyal, año 2010 Categoría 1 Arsénico (mg/l) Manganeso (mg/l) Cobalto (mg/l) Mercurio (mg/l) Molibdeno (mg/l) P35 <0,01 0,4148 0,033 0,0045 0,036 P36 0,03 0,6267 0,043 0,0056 0,052 P39 0,03 0,7734 0,049 0,0066 0,061 A1 0,01 0,1 NC 0,001 NC A2 0,05 0,4 NC 0,002 NC A3 0,05 0,5 NC 0,002 NC 7

8 5. Estado de los contaminantes en el agua Arsénico Manganeso Mercurio Compuestos en el agua inorgánicos inorgánicos Inorgánicos y orgánicos Estados frecuentes As (III) H 3 AsO 3 As (V) H 3 AsO 4 Mn (II) Mn(OH) 2, MnO 2 Inorgánicos: Hg 2 +2 y Hg +2 (Hg(OH) 2, HgCl 2, HgClOH. Orgánicos: CH 3 Hg + : CH 3 HgCl, CH 3 HgOH (CH 3 ) 2 Hg Toxicidad Diferente según el estado; As (III) más tóxico que As (V). Todos los compuestos producen efectos similares. Depende de la especie química. Metilmercurio mayor toxicidad Efectos en la salud Arsénico inorgánico cancerígeno (EPA) Desórdenes neurológicos y psíquicos. Todos producen cambios en los sistemas neuronales de los humanos. Bioacumulación y biomagnificación Metilmercurio: enfermedad Minamata (Japón). 8

9 6. Propuesta de actuación para el tratamiento de agua con metales Tras una serie de tratamientos iniciales del agua para eliminar los sólidos en suspensión, se procede al tratamiento de metales. Contaminante Método de eliminación Efecto Manganeso Fotocatálisis con TiO2 Mn +2 se oxida a Mn +4 Sedimentación Precipita como MnO2 Arsénico Fotocatálisis con TiO2 As +3 se oxida a As +5 Coagulación/floculación Precipita el As +5 Mercurio Coagulación/floculación Precipitan compuestos de Hg +2 y el Hg 2 +2 Adsorción con adsorbente natural Adsorción de compuestos de mercurio 9

10 7. Instalación de tratamiento 10

11 Condiciones iniciales 7.1. Tratamiento inicial del agua Sistema de rejas Sedimentador primario Largo, m Ancho, m Profundidad, m Carga hidráulica, m 3 /(m 2.día) Velocidad de sedimentación (cm/s) Tiempo de sedimentación, h 5 0,9 0,4 33,35 4,

12 7.1. Tratamiento inicial del agua Sistema de filtración: dos filtros de lecho ascendente con grava Características del filtro Velocidad de filtración (caudal/área)(m/h) 1,5 Capas Espesor (m) Tamaño (mm) Capa 1 (grava) 0,1-0,3 6,4-12,7 Capa 2 (grava) 0,2-0,4 2,4-4,8 Capa 3 (arena) 0,3-0,5 0,4-1,8 Espesor total del lecho (m) 1,2 Altura de agua sobre la superficie del lecho (m) 0,4 Pendiente del fondo (%) 12,5 Separación entre losas/ladrillos (mm) Ancho de losas/ladrillos (cm) Velocidad de descarga de lavado (m/min) 1 Velocidad de canal de lavado (m/min) 1,5 12

13 7.1. Tratamiento inicial del agua Sistema de filtración: dos filtros de lecho ascendente con grava Sistema de aireación: aereador en cascada. Nºde escalones Altura del escalón, cm Anchura del escalón, cm Profundidadel escalón, cm

14 Fotocatálisis con TiO Tratamiento de metales Fundamento teórico Fotoexcitación de un semiconductor sólido (dióxido de titanio) debido a la absorción de radiación electromagnética. Dióxido de titanio: Degussa P25 (70 % anastasa y 30 % rutilo) Reacciones: TiO 2 + עh TiO 2 + e - bc + h + bv Formación de radicales hidroxilo: H h + OH + H + OH - +h + OH Reducción del oxígeno: e - +O 2 O 2 - Oxidación del As (III) y Mn (II) por la acción de h + y OH a As (V) y Mn (IV) 14

involuta alrededor de un reactor cilíndrico. Se disponen de 5 reactores en paralelo. Detalles del reactor: 7.2.

15 Fotocatálisis con TiO2. Características Irradiación: Alta, irradiación media anual en la zona 5,5 kwh/m 2. Reactor: Captadores Parabólico Compuestos (CPCs), captadores estáticos con una superficie reflectante que sigue una involuta alrededor de un reactor cilíndrico. Se disponen de 5 reactores en paralelo. Detalles del reactor: 7.2. Tratamiento de metales Disposición del catalizador: inmovilizado. Determinar en laboratorio: Concentración de catalizador, tiempo de retención y ph óptimos. 15

Planta piloto: Vertedero triangular Floculador de paletas Sedimentador Esquema Características Tiempo de mezcla: 0,125 s Gradiente de velocidad: 780 s -1 Largo:

16 Coagulación/floculación 7.2. Tratamiento de metales Los compuestos de arsénico y mercurio se adhieren a los coágulos formados. Test de Jar: Determinación del coagulante óptimo (Al(SO 4 ) 3 o Fe(SO 4 ) 3 ), concentración de coagulante, ph y tiempo de floculación y sedimentación óptimos. Planta piloto: Vertedero triangular Floculador de paletas Sedimentador Esquema Características Tiempo de mezcla: 0,125 s Gradiente de velocidad: 780 s -1 Largo: 0,26 m Ancho: 0,14 m Alto: 0,4 m V: 2,083 l Sección cuadrada: L: 1,28 m Nº paletas perpendiculares al eje: 3 Potencia motor: 0,023 HP Gradiente de velocidad: 75 s -1 Largo: 5 m Ancho: 0,9 m Profundo: 0,4 m 16

17 7.2. Tratamiento de metales Adsorción Columnas de lecho fijo: Concentraciones en la fase fluida y en la fase sólida varían con el tiempo y con la posición en el lecho. Determinar en laboratorio las condiciones óptimas y el tiempo de ruptura. Adsorbente: cenizas de madera de eucaliptus tratadas. o o Buena capacidad para adsorber mercurio Madera típica de Perú. Podría utilizarse otro adsorbentes, siempre que se demuestre su capacidad de adsorción mercurio. 17

18 Gracias

19 P.F.C. Laura Sanz Rodríguez 19

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