Descontaminación y Reuso de Efluentes Mineros Por Tecnologia

DESCONTAMINACION Y REUSO DE EFLUENTES MINEROS POR TECNOLOGIAS DE MEMBRANAS

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.

Recurso mundial del agua

Subtítulo

Recursos mundial del agua

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

Destino de las aguas residuales

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

Normas a Cumplir: ECA

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.

Proceso PMB – Diagrama de flujo

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.

TECNOLOGIA DE MEMBRANAS

Características de las membranas

Agua

Metales monovalentes

Metales multivalentes

Petróleo & grasa Surfactantes

Microfiltración

Ultrafiltración

Nanofiltración

Ósmosis Inversa

Agua Metales monovalentes









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

ULTRAFILTRACIÓN

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)

Desempeño de membranas de UF con fibra hueca

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%

Ultrafiltración: ventajas

OSMOSIS INVERSA

Qué es Osmosis Inversa?

Proceso osmótico

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 osmótico inverso

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.

Proceso de ósmosis inversa

Impurezas removidas por ósmosis inversa

Patrón de flujo

Elemento de ósmosis inversa

Las membranas se alojan en tubos de presión

Esquema de flujo

Osmosis inversa: caracterísiticas de performance

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

Diferentes fuentes de agua que tratamos

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


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.


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.


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

Performance UF

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.

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