Descontaminación y Reuso de Efluentes Mineros Por Tecnologia
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Creada en Mar del Plata, Buenos Aires, Argentina en 1993. En 2006 luego de 14 años en el mercado brasileño se abre Unitek do Brasil. En 2008 se crea Unitek Perú, como una empresa del Grupo TDM. Nuestro staff está compuesto por mas de 20 profesionales de ingeniería. Mas de 100 personas interactúan para cada proyecto.
Hacer mas de lo mismo no es suficiente
Gente sin agua
1500 millones
Gente sin agua
2700 millones
Sobre consumo
15%
Sobre consumo
56%
Recursos mundial del agua
Fuentes de agua
Fuentes de agua disponible
El agua superficial no siempre se encuentra disponible.
El agua subterranea es un recurso no renovable (conflictos sociales).
Crecimiento del desarrollo industrial.
Cambio climático.
En el 2020 la cantidad de agua recuperada de efluentes será equivalente a la desalación.
Demanda creciente del consumo de agua por el crecimiento poblacional y migración a regiones propensas a sequias.
Recursos hídricos en el Perú
Water resource Volume (km³/yr) Source
Renewable natural resources
Groundwater (renewable, actual) 303.00 km³/yr FAO AQUAST, 2010
Surface water (renewable, actual) 1,913.00 km³/yr FAO AQUAST, 2010
Total water resources (renawable, actual) * 1,913.00 km³/yr FAO AQUAST, 2010
Higher quality nonconventional resources
Desalination 0.02 km³/yr Global Water Market 2011, GWI
Reuse-tertiary or better 0.04 km³/yr Global Water Market 2011, GWI
Total nonconventional resources 0.06 km³/yr
* This may not be the total of groundwater + surface water because of overlap between surface water and
groundwater resources, non-exploitable surface water, or irrigation water running back into rivers /
aquifers to be "counted twice".
Sources: Given in table
Water resources in Peru
Distribución y segmentación de agua de efluentes
Wastewater flows as a function of treatment standard
Wastewater reuse market segmentation by end user category
Favorece la mejora de performance de RO (pre-tratamiento, recuperadores de energía, costo membranas, etc)
Desafío de la descontaminación de efluentes mineros
Cumplir con las directivas del Perú para la calidad del agua potable.
Obligaciones ambientales con el agua descargada.
Reducir el costo del consumo de agua a través de campo de reciclaje de agua y la reutilización.
Remoción de sólidos y la turbidez del agua.
Remover / reducir patógenos (bacteria y virus).
El agua dura, la escala de minerales, las manchas y la corrosión.
Reducir la dependencia de productos químicos.
Normas a Cumplir: LMP
Norma a cumplir: limites máximos permisibles para descargas de efluentes líquidos de actividades minero metalúrgicas
PARAMETRO UNIDAD LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES
PARA LA DESCARGA DE EFLUENTES
LIQUIDOS DE ACTIVIDADES MINERO
- METALURGICAS
Limite en
cualquier
momento
Límite para el
promedio anual
pH 6 a 9 6 a 9
Solidos totales en
suspensión
mg/l 50.0 25.0
Aceites y grasas mg/l 20.0 16.0
Cianuro total mg/l 1.0 0.8
Arsénico total mg/l 0.1 0.08
Cadmio Total mg/l 0.05 0.04
Cromo Hexavalente mg/l 0.1 0.08
Cobre total mg/l 0.5 0.4
Hierro (disuelto) mg/l 2.0 1.6
Plomo total mg/l 0.2 0.16
Mercurio Total mg/l 0.002 0.0016
Zinc Total mg/l 1.5 1.2
Normas a Cumplir: LMP
Es importante tener en cuenta que en los próximos años se evaluara por parte del Ministerio de Medio Ambiente la necesidad de establecer nuevos límites máximos permisibles para los siguientes parámetros:
Nitrógeno Amoniacal Nitrógeno como Nitratos Demanda Química de Oxigeno Aluminio Antimonio Manganeso Molibdeno Níquel Fenol Radio 226 Selenio Sulfatos
Proceso de Múltiple Barrera (PMB) para reuso de agua de efluente minero
Nuestro proceso de múltiple barrera, PMB®, diseñado por Norit, Toray, y el departamento de ingeniería de Unitek, basa su funcionamiento sobre el pre-tratamiento del sistema de membranas de ósmosis inversa como pulido final del efluente. Las ventajas principales de esta configuración de doble tratamiento por membrana son: la concentración constante del TSS en la alimentación del sistema de membranas de OI, la adecuación bacteriológica del efluente (biofilm), y la posibilidad de remoción de materia orgánica en caso de ser necesario. En algunos casos la adición del cloro o la radiación UV podría ser una tercera barrera.
Disminución de costos operativos. Confiabilidad del proceso (costos indirectos). Operación totalmente automática (simple operación). Aumento de Flux y recuperación en RO. Aprovechamiento superficie disponible (< 33% convencional). Reduce los requerimientos de desinfeción. Reduce la frecuencia de mantenimiento correctivo. Posibilidad de PMB® en container.
Control de proceso
El PMB® está totalmente automatizado por PLC y puede operar sin la atención del operador, proveyendo durante 24/7 agua de excelente calidad, aun de mejor calidad que el agua cruda de la planta. La operación y performance de las tres barreras son continuamente monitoreadas con medidores en línea. Los puntos críticos son:
•Un turbidimetro monitoreará continuamente el filtrado de la unidad de UF se mantenga < 1NTU. Luego si esto ocurriera el operador activará el PDT (Pressure Decay test) para confirmar donde se encuentra la membrana con problema e independizarla del sistema mientras se realiza su reparación.
•Un condutímetro monitoreará continuamente alimentación y permeado de la RO. La alarma informará un aumento entre la relación de conductividad de permeado/alimentación, o supere una conductividad seteada como máxima.
•El cloro será monitoreado como cloro residual en el permeado de RO.
Todos los datos de operación (presión, temperatura, caudal, volumen de agua tratado, turbidez, conductividad y cloro residual) serán continuamente monitoreados o ingresados a un data logger. La unidad se detendrá solo en el caso que cualquiera de las 3 tres variables críticas se encuentren fuera de especificación
Planta piloto
Menor inversión en equipamiento (evita sobre-dimensionamiento).
Diseño a medida.
Anticipa problemas de puesta en marcha.
Mejora la estimación de costos operativos.
Confirma las simulaciones del proceso.
Soluciones para la industria minera
Dependiendo de la aplicación nuestro PMB® puede incluir:
Ultrafiltración
Ósmosis Inversa o Nanofiltración
Filtración Multimedia
Intercambio Iónico por Resinas
EDI
Carbón Activado
Generador de Ozono
Sistema de radiación Ultravioleta (UV)
Dosificación, Control y Monitoreo de químicos.
Características de las membranas
Agua
Metales monovalentes
Metales multivalentes
Petróleo & grasa Surfactantes
Microfiltración
Ultrafiltración
Nanofiltración
Ósmosis Inversa
Agua Metales monovalentes
Metales multivalentes
Petróleo & grasa Surfactantes
Agua Metales monovalentes
Metales multivalentes
Petróleo & grasa Surfactantes
Agua Metales monovalentes
Metales multivalentes
Petróleo & grasa Surfactantes
Metales precipitados
Metales precipitados
Metales precipitados
Metales precipitados
Introducción Micro Filtration 10 um – 100 nm
Ultra Filtration 100 - 10 nm
Nano Filtration 10 - 1 nm
Reverse Osmosis < 1 nm
colloids viruses colour hardness pesticides salts water
giarda crypto bacteria
colour hardness pesticides salts water
colloids viruses
salts water
colour hardness pesticides salts
water
Introducción
Procesos de membrana
Sustancias removidas Método tradicional comparable
Microfiltración Bacterias y coloides grandes; separación de precipitados y
coagulados.
Ozonización, radiación UV clorinación, filtros de arena biorreactores y tanques de coagulación y asentamiento.
Ultrafiltración Todos los anteriores y virus; proteínas de alto PM, orgánicos y pirógenos.
Filtros de arena, biorreactores y carbón activado.
Nanofiltración Todos los anteriores; iones divalentes, iones monovalentes, colores y olores.
Tratamiento convencional con cal e intercambio iónico.
Ósmosis Inversa Todos los anteriores e iones monovalentes.
Destilación, evaporación e intercambio iónico.
Electrodiálisis Sales iónicas disueltas. Intercambio iónico.
// Extraído del Manual M46 de AWWA, “Ósmosis Inversa y Nanofiltración,” 1999
Revisión de tecnología de membranas
Microfiltración
Ultrafiltración
Nanofiltración
Osmosis inversa
TECNOLOGÍA APLICACIONES PRINCIPALES
• Tratamiento clarificación
• Cryptosporidium/Giardia y remoción microrganismos
• Reuso efluentes (Osmosis inversa)
• Tratamiento agua superficial (pesticidas , CODB, NO3)
• Remoción color
• Remoción sulfatos (agua de mar y de pozo)
• Desalinización agua de mar y salobre
• Reuso de agua
• Procesos de tratamiento de agua
UF es un proceso de separación por membranas. Se basa en la exclusión por tamaño (cribado). Rango de separación 0,01 µm a 0,1 µm (10 a 100 nm). Permite remoción total de sólidos en suspensión y coloides. 6 log de reducción bacteriológica. Remoción parcial de materia orgánica (puede utilizarse coagulación en línea).
Conceptos básicos
Procesos de membrana UF Elimina Silicatos Coloides Material particulado Algas Bacterias Coliformes Virus Giardia Cryprosporidium Aceites y grasa Proteínas UF NO Elimina
Sales
Dureza
Gasolina
Azúcares
Alcoholes
UF Reduce
Turbiedad
Sólidos suspendidos
Bacteria y virus (con test integridad)
Metales pesados (insoluble)
DBO y DQO (parcial)
Color (parcial)
Ultrafiltración
Reduccción de TOC no tan efectiva como la ósmosis pero altamente efectiva.
Múltiplicidad de tipos y cortes de peso molecular cambian, causan variaciones en performance.
Excelente remoción pirógenos (4 logs).
Hasta 95% de recuperación.
Caudal dependiente de la temperatura (a la misma presión)
Ultrafiltración: ventajas
10,000 CPM* suministra una protección excelente contra bacterias, cripto y orgánicos. Resistente a la contaminación biológica y con cloro. No es necesario protección contra la contaminación o incrustación. Completamente automatizada con ciclo de retrolavado corto para evitar contaminar la membrana. Integridad comprobable. Baja presión de operación - 1 Bar
* CPM = corte de peso molecular = punto de exclusión 80%
Osmosis natural o directa
Proceso natural mediante el cual moléculas de agua fluyen a través de una membrana semipermeable, desde una solución de baja concentración a otra de mayor concentración. Es una búsqueda natural de equilibrio de concentraciones y ocurre a igual presión en ambos
lados de la membrana.
Proceso de ósmosis inversa
Proceso mediante el cual se revierte el flujo de moléculas de agua a través de la membrana semipermeable, como resultado de aplicar presión a la solución de mayor concentración. Es posible entonces obtener agua pura a partir de una solución de alta concentración a
través de un método mecánico.
Sistema en “arbolito” - etapas
R O
100 m3/hr 75 m3/hr
25 m3/hr
R O 50 m3/hr
50 m3/hr 25 m3/hr
Típicamente los sistemas de RO tienen 2 etapas con 50% de recuperación. Cada una permite altos flujos sobre las membranas y permite aumentar la recuperación en algunos casos hasta el 80%.
Ultrafiltración + RO: aplicaciones
WWTP
Agua de fuente superficial
Agua de pozo / surgente
Agua de mar
Efluente de WWTP
Potable water production
UF RO
Comparación de consumo de energía
An important factor to consider is the cost of distribution. A typical figure for distribution costs in the UK is 0.6 Kwh./m3.
The energy cost of the RO stage combined with MF is 0.5 Kwh./m3, indicating that the RO energy cost alone would be just. 0.4 Kw. h/m3, 0.32–0.66 Kw. h/m3 European wastewater costs can be as low as about 50% of those of the US$.
Análisis de costos operativos
Production cost of drinking water from surface water is about 0.2 – 0.3 US$/M3.
Production cost of potentially drinking water from sewage is about 0.5 – 0.6 $/M3.
Production cost of drinking water from sea water is about 0.8 – 1 US$/M3.
The price of water is depending upon governmental policies: 5 dollars /m3 in France
Ejemplos y casos prácticos de UF y RO en la región
Aplicación: remoción de sólidos en
suspensión y barrera bacteriológica
Industria: bebida
País: Brasil
Año: 2008
Capacidad: 1,800 m3/día
CASO 4: Pretratamiento de desalación por OI
Aplicación: barrera bacteriológica
Industria: bebida
País: Argentina
Año: 2009
Capacidad: 770 m3/día
CASO 3: Barrera bacteriológica para agua mineral
Ejemplos y casos prácticos de UF y RO en la región
Aplicación: Reuso de agua de efluente
minero de un Yacimiento de Plomo, Plata
y Zinc.
Pais: Argentina
Toma abierta desde relave.
Caudal final 90 m3/h agua potable.
Altura de la instalación 4000 msnm.
La segunda etapa del proyecto contempla
descarga de líquido cero.
Ejemplos y casos prácticos de UF y RO en la región
Tecnologias: dos trenes de Ultrafiltración
de 75 m3/h c/u y tres trenes de ósmosis
inversa de 30 m3/h c/u. El tercero todavía
no se encuentra instalado.
Ejemplos y casos prácticos de UF y RO en la región
Aplicación: Generación de agua ultrapura.
Industria: Generadora de Energía
País: Chile
Año: 2010
Tecnologías:
Petratamiento por ultrafiltración (UF):3x117 m3/h
Desalación de agua de mar por ósmosis inversa (OI SW): 3x45 m3/h
Desmineralización por ósmosis inversa (OI BW): 3x40 m3/h
Pulido final por electrodesionización (EDI): 3x36 m3/h
Tratamiento de agua para proceso
Conclusiones
Tanto las aplicaciones como la necesidad del reuso de efluentes están creciendo a un ritmo acelerado (14% anual contra un 8% de la desalación).
No es solo una cuestión de análisis de costos la elección de un pre-tratamiento por UF para un tren de RO, sino uma cuestión de confiabilidad de proceso.
La industria minera necesita de estas aplicaciones para minimizar los conflictos sociales.
Los costos operativos del reuso de efluentes son menores a la desalación de agua de mar, y muy similares a la desmineralización de agua subterranea. Esto lo convierte no solo en una opción atractiva desde el punto de vista económico, sino una alternativa ambientalmente amigable.
Reducción de perdida de metales preciosos en el proceso.