TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LA INDUSTRIA MINERO- METALÚRGICO

Presentación del tema: "TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LA INDUSTRIA MINERO- METALÚRGICO"— Transcripción de la presentación:

1 TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES EN LA INDUSTRIA MINERO- METALÚRGICO
Profesora: Judith Narváez Terán MASTER EN TOXICOLOGÍA INDUSTRIAL Y AMBIENTAL Período:

2 MÉTODO DE TRATAMIENTO DE EFLUENTES MINEROS

3 INTRODUCCIÓN   La minería es una de las actividades industriales que se encuentra estrechamente ligada al agua; por un lado, se necesita en un gran número de operaciones y por otro, se generan grandes volúmenes que necesariamente hay que evacuar. La materia en suspensión puede ser de muy diversa índole, desde partículas de varios centímetros y muy densas (normalmente inorgánicas), hasta suspensiones coloidales muy estables y con tamaños de partícula de hasta unos pocos nanómetros. Las operaciones para eliminar este tipo de contaminación de aguas suelen ser las primeras en efectuarse, dado que la presencia de partículas en suspensión suele ser indeseable en muchos otros procesos de tratamiento.

4 La eliminación de esta materia en suspensión se suele hacer mediante operaciones mecánicas. Sin embargo, en muchos casos, y para favorecer esa separación se utilizan aditivos químicos, denominándose en este caso tratamientos químico-físicos.

5 Desbaste Es una operación en la que se trata de eliminar sólidos de mayor tamaño, que el que habitualmente tienen las partículas que arrastran las aguas. El objetivo es eliminarlos y evitar que dañen equipos posteriores del resto de tratamientos. Suele ser un tratamiento previo a cualquier otro.

6 SEDIMENTACIÓN Operación física en la que se aprovecha la fuerza de la gravedad, que hace que una partícula más densa que el agua tenga una trayectoria descendente, depositándose en el fondo del sedimentador. Esta operación será eficaz cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas a separar del agua. En aguas industriales lo más común es encontrar sólidos poco densos, siendo necesarias la coagulación y floculación

7 TIPOS DE SEDIMENTADORES
Sedimentadores rectangulares Sedimentadores circulares

8 Sedimentadores en cono
Sedimentadores lamelares Sedimentadores en cono

9 TANQUES DE SEDIMENTACIÓN DE ALTA EFICIENCIA
En base a la teoría de sedimentación, en la actualidad se han desarrollado los conos sedimentadores de alta taza. Desarrollados principalmente para la industria minera en: Relaves mineros Lexiviación Aguas ácidas

10 FILTRACIÓN Es una operación en la que se hace pasar el agua por un medio poroso, con el objeto de retener la mayor cantidad posible de materia en suspensión. El medio poroso es un lecho de arena, de altura variable dispuesto en distintas capas de distinto tamaño de partícula, siendo la superior la más pequeña cuyo tamaño está entre 0.15 y 0.3 mm. Para el caso de aguas residuales se utiliza Tierra de Diatomeas, este proceso logra una mayor eficacia cuando se realiza una coagulación - floculación previa. En la actualidad, estos métodos están siendo desplazados por nuevas tecnologías como la de membranas.

11 MENBRANAS

12 FLOTACIÓN Operación física que consiste en generar pequeñas burbujas de gas (aire), que se asocian a la partículas presentes en el agua y serán elevadas hasta la superficie, de donde son arrastradas y sacadas del sistema. Se podrá eliminar en los casos en los que las partículas tengan una densidad inferior o muy parecida a la del agua, como es el caso de las emulsiones, es decir, una dispersión de gotas de un líquido inmiscibles, como aceites y grasa. En este caso las burbujas, ayudan a flotar mas rápidamente, la densidad de estos líquidos es menor que la del agua.

13 En el tratamiento de aguas se utilizan aire como agente de flotación, y en función de cómo se introduzca en el líquido, se tiene dos sistemas de flotación: FLOTACIÓN POR AIRE DISUELTO DAF El aire se introduce en el agua residual bajo una presión de varias atmósferas.

14 2. Flotación por aire inducido: La operación es similar al caso anterior, pero la generación de burbujas se realiza a través de difusores de aire, normalmente situados en la parte inferior del equipo de flotación, o bien inducidas por rotores o agitadores. En este caso el tamaño de las burbujas inducidas es mayor que en el caso anterior.

15 La flotación se ha utilizado para separar la materia sólida o líquida flotante, es decir, con una menor densidad que el agua. Sin embargo la mejora en la generación de burbujas adecuadas y la utilización de reactivos para favorecer la operación (sustancias que disminuyen la tensión superficial) esta operación puede eliminar sustancias más densas que el agua.

16 Sistemas de Floculación
Las nuevas canalizaciones y cauces que se realizan producirán erosión y disgregación en las superficies. Esta es la principal fuente de contaminación física de las aguas superficiales en zonas mineras, a la que hay que añadir la procedente de las aguas de drenaje bombeadas de la mina y los efluentes de las plantas de concentración de los minerales. Existen dos efectos primordiales en el agua: El Primero es la turbidez. Afecta de forma muy importante al medio biótico existente en los ríos pues dificulta la penetración de la luz y reduce la fotosíntesis. El segundo efecto importante se produce si las partículas son gruesas, originándose una sedimentación continua que provoca el aterramiento de los canales, presas, etc.

17 La turbidez, es la dificultad del agua para transmitir la luz debido a materiales insolubles en suspensión, coloidales o muy finos, que se presentan principalmente en aguas superficiales. Son difíciles de decantar o filtrar, y pueden dar lugar a depósitos en las conducciones de agua, equipos de proceso. La turbidez se mide en unidades Nefelometrías de turbidez (NTU o UNF). El instrumento usado para su medida es el nefelómetro o turbidímetro, el cual mide la intensidad de la luz dispersada a 90 grados cuando un rayo de luz pasa a través de una muestra de agua. Según la OMS (2000) la turbidez del agua para consumo humano no debe superar en ningún caso las 5 NTU, y estará idealmente por debajo de 1 NTU.

18 Coagulación – Floculación
El proceso unitario más óptimo para la disminución de la turbidez es el de Coagulación-floculación, el cual consta del ingreso de un químico denominado coagulante en una determinada dosis. Coagulación es el proceso mediante el cual un sistema dado puede transformarse de un estado estable a uno inestable. Desestabilizar el sistema se refiere a cambiar cargas eléctricas de las partículas suspendidas, de negativas a positivas y viceversa. Floculación: es reunir las partículas ya desestabilizadas para formar aglomeraciones de mayor peso y tamaño que sedimenten con mayor eficiencia.

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21 Coagulante Los coagulantes son componentes químicos que al adicionarse al agua son capaces de producir una reacción química con los componentes químicos del ella, especialmente con la alcalinidad del agua para formar un precipitado voluminoso, muy absorbente, constituido generalmente por el hidróxido metálico del coagulante que se está utilizando. Los principales coagulantes utilizados para desestabilizar las partículas y producir el flóculos son: a) Sulfato de Aluminio. b) Aluminato de Sodio. c) Cloruro de Aluminio. d) Cloruro Férrico. e) Sulfato Férrico. f) Sulfato Ferroso. g)Polielectrolitos: Pueden ser polímeros naturales o sintéticos, no iónicos (poliacrilamidas) aniónicos (ácidos poliacrílicos) o catiónicos (polivinilaminas). Las cantidades a dosificar son mucho menores que para las sales, pero tanto la eficacia como el coste es mucho mayor.

22 Características de algunos reactivos coagulantes

23 Factores que Influyen en la Coagulación: pH tiempo de retención agitación del agua temperatura Influencia del pH del Agua El rango de pH está en función del tipo de coagulante utilizado y de la naturaleza del agua a tratar; si la coagulación se realiza fuera del rango de pH óptimo entonces se debe aumentar la cantidad del coagulante; por lo tanto la dosis requerida es alta. En el caso de sales alúminas el rango óptimo de pH es de 6,5 a 8,0

24 Influencia de la Temperatura del Agua: Las temperaturas muy elevadas desfavorecen la coagulación. El incremento en 1°C en la temperatura afectan a la energía cinética de las partículas en suspensión, por lo que la coagulación se hace más lenta; no existe un rango específico de temperatura óptima. Algunos autores afirman que se trabaja mejor en el rango de: 3.5 – 25 C. El estudio de RIPDA muestra que una disminución de la temperatura del agua en una unidad de decantación conlleva a un aumento de su viscosidad; esto explica las dificultades de la sedimentación de un floculo.

25 Influencia de la Dosis del Coagulante
Poca cantidad del coagulante, no neutraliza totalmente la carga de la partícula, la formación de los microflóculos es muy escasa, por lo tanto la turbiedad residual es elevada. Alta cantidad de coagulante produce la inversión de la carga de la partícula, conduce a la formación de gran cantidad de microflóculos con tamaños muy pequeños cuyas velocidades de sedimentación muy bajas, por lo tanto la turbiedad residual es igualmente elevada. La selección del coagulante y la cantidad óptima de aplicación; se determina mediante los ensayos de pruebas de jarra. El grado de agitación que se da a la masa de agua durante la adición del coagulante, determina si la coagulación es completa; turbulencias desiguales hacen que cierta porción de agua tenga mayor concentración de coagulantes y la otra parte tenga poco o casi nada; la agitación debe ser uniforme e intensa en toda la masa de agua.  

26 Influencia de la Turbiedad Para cada turbiedad existe una cantidad de coagulante, con el que se obtiene la turbiedad residual más baja, que corresponde a la dosis óptima. Cuando la turbiedad aumenta se debe adicionar mayor cantidad de coagulante. Cuando la turbiedad es muy alta, conviene realizar una pre-sedimentación natural o forzada, en este caso con el empleo de un polímero aniónico. Es siempre más fácil coagular las aguas de baja turbiedad y aquellas contaminadas por desagües domésticos industriales, porque requieren mayor cantidad de coagulante que los no contaminados

27 Factores que influyen en la Floculación
La naturaleza del agua Las variaciones de caudal La intensidad de agitación El tiempo de floculación Existen otros factores como: composición química, el pH, el tiempo de floculación, siendo el óptimo entre 20 y 40 min. Cada tipo de agua posee un tiempo óptimo de retención, fuera de él, la floculación es inferior. El punto más importante es el tiempo de retención pues en todos los modelos propuestos para la floculación, la velocidad de aglomeración de las partículas es proporcional al tiempo.

28 SISTEMA DE COAGULACION-FLOCULACION
  Dentro de un sistema de floculación de aguas provenientes de perforadoras mineras se incluyen los siguientes procesos:

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30 Flocodecantadores Son dispositivos utilizados para Coagular, flocular y decantar al mismo tiempo, son muy útiles especialmente para tratamiento de agua residuales, pueden tratar hasta 1000 NTU se llega a obtener una turbidez menos a 2 NTU. Sin embargo la información disponible respecto a su diseño es escasa y por ser un dispositivo patentado no cualquiera puede usarlo.

31 Prueba de jarras Es un método de simulación, una prueba piloto a escala del tratamiento del proceso completo de coagulación y floculación, brindando al operador de las planta una idea razonable de la dosis de coagulante a suministrar. Además se puede obtener datos como: Determinación del Tiempo óptimo de floculación   Determinación de la concentración optima de coagulante. Gradiente de agitación óptimo

32 ELECTROCOAGULACIÓN El material empleado consiste en planchas de aluminio o de hierro. Al aplicar la diferencia de potencial en la celda, se consigue la generación de iones en disolución obteniéndose: 1 Hidróxidos insolubles sobre los que quedan retenidos los contaminantes, que son fácilmente separados del agua. 2. Hidróxidos complejos catiónicos o aniónicos, que desestabilizan las fuerzas de repulsión electrostáticas existentes en la materia coloidal, favoreciéndose el posterior proceso físico de floculación. La aparición de unas u otras especies depende de la concentración del metal y del pH del agua residual.