TEMA 1: MONITOREO TEMA 1: MONITOREO DE AGUA Y EFLUENTES DE AGUA Y EFLUENTES

Docente: Eskim Santiago, Valverde ObregonDocente: Eskim Santiago, Valverde Obregon

AGUA NATURALAGUA NATURAL

ES UN SISTEMA FORMADO POR MOLÉCULAS DE H2O, SOLIDOS DISUELTOS (SDT) Y EN SUSPENSIÓN(SST), GASES, Y ORGANISMOS BIOLÓGICOS.

POR LO CUAL ES NECESARIO EL CONTROL DE CALIDAD DE CADA UNO DE LOS PARAMETROS DEL AGUA QUE DE ALGUNA MANERA REPRESENTAN UN RIESGO DE TOXICIDAD.

¿El agua natural es lo mismo que decir agua potable?

Ø = 0,45µ

Importancia del aguaImportancia del agua

El agua es uno de los 4 recursos naturales básicos en que se apoya el desarrollo, junto con el aire, tierra y energía.

Es indispensable para el desarrollo de la vida.El agua está contaminada cuando sus

propiedades químicas, físicas y biológicas están alteradas y no puede ser usada para bebida del hombre y animales, ni para riego de plantas ni usos industriales.

IntroducciónIntroducción

La actividad minera aplica muchos procesos mecánicos, físicos, químicos y eléctricos para extraer los minerales y metales y sus subproductos a partir de la roca mineralizada.

Las operaciones mineras y metalúrgicas pueden generar residuos sólidosresiduos sólidos, efluentes líquidos efluentes líquidos y emisiones gaseosasemisiones gaseosas.

Los efluentes líquidos muchas veces contienen metales disueltos y sólidos en suspensión que no siempre cumplen los estándares fijados por la autoridad ambiental.  

Se requiere conocer los fundamentos teóricos de cómo se generan, así como los procesos de tratamiento de estos efluentes con el objetivo de minimizar la contaminación de los recursos hídricos, y también las formas de prevención.  

  ¿Cual es la diferencia entre afluente y efluente?

Introducción …Introducción …Los efluentes líquidos efluentes líquidos más importantes en minería son: Drenajes ácidos de mina (D.A.M.)Aguas infiltradas a través de la roca mineralizada Relaves de los procesos de concentración Soluciones residuales gastadas de procesos de lixiviación,

extracción por solvente y electrodeposición, y Aguas de lavado de gases en fundiciones y plantas de

ácido.

Los contaminantes asociados a estos procesos frecuentemente comprenden metales, sulfatos, dureza, compuestos de cianuro y otros componentes inorgánicos.

Parámetros Generales indicadores de Parámetros Generales indicadores de contaminación del aguacontaminación del agua

Los podemos dividir en:

Parámetros de carácter físico:Parámetros de carácter físico:

•Características organolépticas•Turbidez y materia en suspensión•Temperatura•Conductividad

Parámetros de carácter químicoParámetros de carácter químicoSalinidad y durezapH: Acidez y AlcalinidadOxigeno disueltoMedidores de materia orgánica: DBO, DQO,…Medidores de materia inorgánica: Cationes, aniones, metales

Parámetros de carácter radiactivoParámetros de carácter radiactivoRadiaciones α y β totalesElementos individuales

Parámetros de carácter microbiológicoParámetros de carácter microbiológicoVirusBacteriasHongosAlgas

* Reino Fungi, y Quitina en la Pared celular

*

El agua, recurso estratégicoEl agua, recurso estratégico

“Nuevas alternativas de suministro de agua tales como la desalinización de agua de mar o el uso directo de agua de mar representan estrategias desarrolladas por la minería para afrontar la creciente escasés y competencia por el recurso”.

“El uso eficiente de agua por las actividades mineras y metalúrgicas es una preocupación principal en el diseño y operación de todos los proyectos”.

“La optimización de la recuperación de agua de relaves y un mejor control de pérdidas de agua por evaporación son algunos de los tópicos enfocados por diseñadores y operadores, especialmente en climas áridos”.

Ósmosis Natural o Ósmosis Natural o DirectaDirecta

Agua

Solución concentr

ada

Membrana Membrana semipermeablesemipermeable

Agua

Solución concentr

ada

Membrana Membrana semipermeablesemipermeable

Presión

Ósmosis InversaÓsmosis Inversa

¿Cuáles serian los ejemplos de los procesos de Osmosis?

Disposición Constructiva de Membrana Enrollada en Disposición Constructiva de Membrana Enrollada en EspiralEspiral

Dirección de los flujos dentro del módulo ( Flujo Cruzado )Dirección de los flujos dentro del módulo ( Flujo Cruzado )

Alimentación Alimentación del aguadel agua

Equipo de Osmosis InversaEquipo de Osmosis Inversa

Manejo eficiente del aguaManejo eficiente del agua“El agua es integrante de virtualmente todas las

actividades mineras y es el principal medio, además del aire, que puede llevar contaminantes al medio ambiente”

Una correcta caracterización de los efluentes es el primer paso para un eficiente manejo. La remoción de sulfato y metales disueltos de aguas de mina y efluentes mineros son los principales desafíos.

USOS Y FUENTES DE USOS Y FUENTES DE CONTAMINACION DEL AGUACONTAMINACION DEL AGUA

DOMÉSTICA INDUSTRIAL(MINERIA,ETC)

AGRÍCOLAGANADERÍA

C. HIDROE.

AGENTES CONTAMINANTES DEL AGUA AGENTES CONTAMINANTES DEL AGUA

MineríaMinería IndustriasIndustrias

R. SólidosR. Sólidos

ImpactosImpactos

A. Servidas

Volcán

Naturaleza del AguaNaturaleza del Agua

El agua tiene propiedades extraordinarias que se deben a su arreglo molecular asimétrico arreglo molecular asimétrico dipolar:dipolar:

105°--

+

+

Carga + al lado del Hidrógeno, y carga - al lado del Oxígeno.

Esto hace que haya atracción entre moléculas formando “Puentes de Hidrógeno”, de lo que se derivan muchas propiedades del agua.

O

HH

HH

El vapor de agua tiene alto contenido de energía y es un medio efectivo para la transferencia de energía

Propiedades del AguaPropiedades del Agua

El agua tiene más capacidad calorífica que otras sustancias y al congelarse libera más calor.

El hielo tiene menor densidad que el agua,

por eso en zonas polares el agua de mar se congela empezando

por la superficie.

3 estados del agua: S,L, G3 estados del agua: S,L, G

CAMBIOS DE ESTADOS DEL AGUA

Estructura molecular ordenada de agua

congelada

Estructura molecular semiordenada

de agua líquida

Estructura molecular al azar de vapor de

agua

Estructura del Agua en sus 3 EstadosEstructura del Agua en sus 3 Estados

.

Propiedades del AguaPropiedades del Agua

Conductividad eléctrica se incrementa en forma proporcional a la cantidad de sales disueltas. SDT

Co

nd

.Esp

.

0

Electrolito: compuesto mineral que al disolverse da lugar a átomos cargados de electricidad (cationes). La solución es conductora de la electricidad.

Ø = 0,45µ

¿Con que se mide la conductividad eléctrica y en que unidades?

Propiedades del AguaPropiedades del Agua

El agua es el disolvente universaldisolvente universal: sus moléculas en contacto con un cristal se orientan y neutralizan las fuerzas de atracción entre iones, éstos se hidratan evitando que se cristalicen.

Cl-Na+

=+

+

¿Cual es la diferencia entre sustancias hidrofílicas e hidrofóbicas?

Impurezas del AguaImpurezas del AguaAgua de mar: Aprox. 3 % sales disueltasAprox. 3 % sales disueltasLas impurezas se mide en mg/l, o en ppm:

Contaminante: cuando la cantidad de impurezas resulta dañina para la vida acuática y la salud pública. Pueden ser:

- Sales inorgánicas: de disolución de minerales;- Materia orgánica: relacionada con la vida acuática

1 % = 10,000 ppm

Agua NaturalAgua Natural

H2O+

SDT+

SST+

Gases+

Organismos Biológicos=

pHpHEs una medida de la acidez o concentración de

ion Hidronio en una solución. pH = log 1 = - log [H+]

[H+]La concentración de ácido varía 10 veces con una

variación de 1 en pH.El pH varía entre 0 y 14, para soluciones entre 1

M y 10-14 M de ion hidronio.7 14

Ácido AlcalinoNeu

tro

pH 0

Régimen natural con alta biodiversidad

Pantanos saludables

Efluentes industriales y municipales contami-nados perjudican a usuarios aguas abajo

Represas alteran los modelos de flujos aguas abajo. Pueden ser afectados por sedimentación

Pampas y pantanos dejan de inundarse, se reduce la recarga de

agua subterrá-nea, se afecta la agricul-tura y biodiversidad.

La agricultura con riego consume agua y devuelve drenaje más salino y contaminado con agroquímicos

Sube costo de tratamientoLa pesca costera es afectada por agua

contaminada

IMPACTOS POR CONTAMINACION IMPACTOS POR CONTAMINACION DEL AGUA EN UN RIODEL AGUA EN UN RIO

Degradación en naciente causa erosión y problemas de sedimentación.

MARMAR

EJEMPLO DE UN BALANCE HÍDRICOEJEMPLO DE UN BALANCE HÍDRICO

E F M A M J J A S O N D

500

1000

EVAPORACION

PRECIPIT

ACIONmm

0

12

10

8

6

4

2

00 6 am 12 m 6 pm 12 pm

O2

CO2

mg/

l O2

/ CO

2

VARIACIÓN DIURNA DE O2 Y CO2 EN AGUA SUPERFICIAL

En horas del día por efecto de la fotosíntesis en algas, el agua se satura de oxígeno y se consume CO2.

CO2 + 2H2O CH2O + O2 + H2O

La calidad del agua puede definirse como la composición físico-químico-biológica que la caracteriza y que la hacen aceptable para un cierto uso.

Ejemplo: un agua que no sirve para beber, puede un agua que no sirve para beber, puede servir para riegoservir para riego. 

¿Qué es Calidad del Agua?¿Qué es Calidad del Agua?

¿Qué es Monitoreo de Calidad del Agua?¿Qué es Monitoreo de Calidad del Agua?El monitoreo de calidad del agua es una herramienta fundamental en el manejo y evaluación de la composición físico-químico-biológica que le caracterizan a los recursos hídricos como el agua. 

INFILTRACIONINFILTRACION

X X

X XAGUA AGUA

SUBTERRÁNEASUBTERRÁNEA

MONITOREO EN MONITOREO EN LABORES LABORES

SUBTERRÁNEASSUBTERRÁNEAS

X

INFILTRACIONINFILTRACION

X XX

Descarga de Bombeo X

MONITOREO EN TAJO ABIERTOMONITOREO EN TAJO ABIERTO

FLUJO DE AGUA

FLUJO DE AGUA SUBTERRÁNEA

SUBTERRÁNEA

INFILTRACIÓNINFILTRACIÓN

RESUMIDERORESUMIDERO*

CANAL COLECTORCANAL COLECTOR

X

X

X

MONITOREO EN MONITOREO EN BOTADEROBOTADERO

DERRAME DE DERRAME DE LA SUPERFICIELA SUPERFICIE

Conducto por donde desaguan las aguas*

RELAVERELAVE

INFILTRACIONINFILTRACION

X

X

DECANTACIONDECANTACION

X

DERRAMESDERRAMES

MONITOREO EN DEPÓSITO DE MONITOREO EN DEPÓSITO DE RELAVESRELAVES

Concentradora

Tajo Abierto

Botadero

Relave

X

XX

X

X

XX

X

X

XX

X

X

Poblado

X

X

X

ESTACIONES DE MONITOREO EN ESTACIONES DE MONITOREO EN UNA UNIDAD MINERAUNA UNIDAD MINERA

Mina Subterránea

RIO

FOTOSINTESIS EN ALGAS

RESPIRACION BACTERIANA

ATMOSFERA

O2 CO2

02

CO2

DISOLUCION EN AGUA

02 C02

02CO2

CICLO DEL OXIGENOCICLO DEL OXIGENO

INTERCAMBIO EN EL AGUA

Sistemas ColoidalesSistemas ColoidalesAlgunos materiales que no son solubles, dentro del agua se rompen en tamaños muy pequeños que tienen cargas eléctrostáticas, y se dispersan. Son muy difíciles de sedimentar porque se repelen entre sí. Se les llama coloides.

Tiempo de Sedimentación por TamañosTiempo de Sedimentación por Tamaños

Diámetro Material Área Tiempo

(mm) Superficial Sedimentación

10 Grava 3.14 cm2 0.3 s

1 Arena gruesa 31.4 cm2 3 s

0.1 Arena fina 314 cm2 38 s

0.01 Arenilla 0.314 m2 33 m

0.001 Bacterias 3.14 m2 55 h

0.0001 Coloides 31.4 m2 230 d

0.00001 Coloides 0.283 Ha 6.3 a

0.000001 Coloides 2.83 Ha >63 a

Tabla : Tiempo requerido para sedimentar a Tabla : Tiempo requerido para sedimentar a una distancia de 30 cmuna distancia de 30 cm

* Uso de cursos de agua* Uso de cursos de agua

I.I. Aguas de abastecimiento doméstico con simple Aguas de abastecimiento doméstico con simple desinfeccióndesinfección

II.II. Aguas de abastecimiento doméstico con Aguas de abastecimiento doméstico con tratamiento equivalente a procesos combinados de tratamiento equivalente a procesos combinados de mezcla y coagulación, sedimentación, filtración y mezcla y coagulación, sedimentación, filtración y cloración, aprobados por el Ministerio de Salud.cloración, aprobados por el Ministerio de Salud.

IIIIII Aguas para riego de vegetales de consumo crudo y Aguas para riego de vegetales de consumo crudo y bebida de animalesbebida de animales

IVIV Aguas de zonas recreativas de contacto primario Aguas de zonas recreativas de contacto primario (Baños y similares)(Baños y similares)

VV Aguas de zonas de pesca de mariscos bivaldos.Aguas de zonas de pesca de mariscos bivaldos.

VI.VI. Aguas de zonas de preservación de fauna acuática Aguas de zonas de preservación de fauna acuática y pesca recreativa o comercialy pesca recreativa o comercial

Notas:Notas:

(1)(1) Valores máximos en 80% de 5 o más muestras Valores máximos en 80% de 5 o más muestras mensuales.mensuales.

(2)(2) Demanda Bioquímica de Oxígeno (5 días a 20Demanda Bioquímica de Oxígeno (5 días a 20°C)°C)

(3)(3) Valores que determinarán en caso que se sospeche Valores que determinarán en caso que se sospeche presencia, aplique provisionalmente valores en la presencia, aplique provisionalmente valores en la columna V.columna V.

(4)(4) Pruebas de 96 horas multiplicadas por 0.02Pruebas de 96 horas multiplicadas por 0.02

(5)(5) Pruebas de 96 horas de LC50 multiplicada por 0.1 siendo Pruebas de 96 horas de LC50 multiplicada por 0.1 siendo LC50 la dosis letal que produce la muerte o LC50 la dosis letal que produce la muerte o inmovilización del 50% de las especies usadas para la inmovilización del 50% de las especies usadas para la bioprueba.bioprueba.

(6)(6) Para cada uso, los límites que se aplicarán son aquellos Para cada uso, los límites que se aplicarán son aquellos que han sido establecidos por el Organismo que han sido establecidos por el Organismo Estadounidense de Protección Ambiental (EPA)Estadounidense de Protección Ambiental (EPA)

(7)(7) Material extractable en hexano (principalmente grasa)Material extractable en hexano (principalmente grasa)

(8)(8) Sustancias activas de azul de metileno (principalmente Sustancias activas de azul de metileno (principalmente detergentesdetergentes).).

(9)(9) Extracto de columna de carbon activo por alcohol.Extracto de columna de carbon activo por alcohol.

(Segun Metodo de Flu]o Lento).(Segun Metodo de Flu]o Lento).

(10)(10) Extracto de columna de carbon activo por CloroformoExtracto de columna de carbon activo por Cloroformo

(Segun Metodo de Flujo Lento).(Segun Metodo de Flujo Lento).

ECA AGUADS N° 002-2008-MINAM

CATEGORÍA 1: POBLACIONAL Y RECREACIONALCATEGORÍA 1: POBLACIONAL Y RECREACIONAL• Agua superficial para producción de agua potable:

• A1, con desinfección• A2, con tratamiento convencional

• A3, con tratamiento avanzado.• Aguas superficiales para Recreación:

• B1, Contacto primario• B2: Contacto secundario.

CAT. 2: ACTIVIDADES MARINO COSTERAS-AGUA DE MARCAT. 2: ACTIVIDADES MARINO COSTERAS-AGUA DE MAR•Subc. 1 Extracción y cultivo de moluscos bivalvos

•Subc. 2: Extracc. y cultivo de ostras y especies hidrobiológicas

• Subc. 3: Otras actividades

ECA AGUA ECA AGUA

CAT. 3: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDA DE ANIMALESCAT. 3: RIEGO DE VEGETALES Y BEBIDA DE ANIMALES• Riego de vegetales y• Bebida de animales

CAT. 4: CONSERVACIÓN DEL AMBIENTE ACUÁTICOCAT. 4: CONSERVACIÓN DEL AMBIENTE ACUÁTICO• Lagunas y lagos• Ríos• Ecosistemas marinos y costeros

Grafico : Turbidez Vs EstacionesGrafico : Turbidez Vs Estaciones

014284256708498

112126140154

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 22

Tu

rbid

ez

(NT

U)

ESTACIONES (ECA agua, Cat. A2, 100NTU)

VARIACIONES DE TURBIDEZ EN AGUAS

¿Con que se mide la turbidez y en que unidades?

Sulfatos Vs EstacionesSulfatos Vs Estaciones

VARIACIONES DE SULFATOS EN AGUAS

0

100

200

300

400

500

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 22

ESTACIONES (LP, 400 mg/L Sulfatos según LGA clase III)

Su

lfa

tos

(m

g/L

)

Arsénico Arsénico

00.0020.0040.0060.0080.01

0.0120.0140.0160.018

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 22

As

(m

g/L

)

ESTACIONES (LP, 0.2 mg/L As según LGA, clase III)

VARIACIONES DE ARSENICO EN AGUAS

¿Cual es la diferencia entre parámetros de laboratorio y parámetros de campo?

STD Vs. EstacionesSTD Vs. Estaciones

0

200

400

600

800

1000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 22

SD

T (m

g/L

)

ESTACIONES (ECA agua, Cat. A2, 1000mg/L)

VARIACIONES DE SDT EN AGUAS

PbPb

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.141 3 5 7 9 11 14 16 19 21

(mg

/L)

ESTACIONES (LP, Pb 0.1 mg/L, LGA clase III)

Pb EN AGUAS

CuCuCu EN AGUAS

0

0.5

1

1.5

21 2 3 4 5 6 7 8 9

10

11

12

14

15

16

18

19

20

21

22

ESTACIONES (LP, Cu 0.5 mg/L, LGA clase III)

(mg

/L)

ZnZnZn EN AGUAS

05

1015202530354045505560651 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 22

ESTACIONES (LP, Zn 25 mg/L, LGA clase III)

(mg

/L)

MnMn

0

2

4

6

8

10

121 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 22

(mg

/L)

ESTACIONES (ECA agua, Cat. 3, 0,5 mg/L)

Mn EN AGUAS

FeFe

0

5

10

15

20

25

30

351 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 15 16 18 19 20 21 22

(mg

/L)

ESTACIONES (ECA agua, Cat. 3, 1 mg/L)

Fe EN AGUAS

Pb (mg/Kg) 600600

Cu (mg/Kg) 500500

Zn (mg/Kg) 30003000

As (mg/Kg) 50

Cd (mg/Kg) 20

Hg (mg/Kg) 10

Cr (mg/Kg) 800

TABLA HOLANDESA PARA EVALUAR SUELOS TABLA HOLANDESA PARA EVALUAR SUELOS CONTAMINADOSCONTAMINADOS

(MINISTERIE VROM 1983).(MINISTERIE VROM 1983).

 

MuestraPb

(ppm)Cu

(ppm)Zn

(ppm)Mn

(ppm)As

(ppm)

S-1S-2S-3S-6S-7S-8S-9

S-10S-11S-12S-13S-14S-15S-16S-17S-19S-20S-21S-22

 

483429

5632424

14648

1712195

11153102

1252156844211971869134 

133239856

1614119

45010364626

119651630223325213 

187986

12132421

49123

9449234

13084129

2069367

48516418

16485596988283210

 

5871058856

1288393

116211721063161012868193

62814911655106311732045375

 

 2611163026

10816

556482

2715572530420

738959817721  

RESULTADOS DE ANÁLISIS DE SEDIMENTOS

Cu en SedimentosCu en Sedimentos

Cu SEDIMENTOS

0

250

500

750

1000

1250

1500S

-1

S-2

S-3

S-6

S-7

S-8

S-9

S-1

0

S-1

1

S-1

2

S-1

3

S-1

4

S-1

5

S-1

6

S-1

7

S-1

9

S-2

0

S-2

1

S-2

2

ESTACIONES (LP, Cu 500 ppm, TH)

(pp

m)

Zn en SedimentosZn en Sedimentos

Zn SEDIMENTOS

0

3000

6000

9000

12000

15000

18000

21000

S-1

S-2

S-3

S-6

S-7

S-8

S-9

S-1

0

S-1

1

S-1

2

S-1

3

S-1

4

S-1

5

S-1

6

S-1

7

S-1

9

S-2

0

S-2

1

S-2

2

ESTACIONES (Zn, Pb 3000 ppm, TH)

(pp

m)

Mn en sedimentosMn en sedimentos

Mn SEDIMENTOS

0

500

1000

1500

2000

2500

S-1

S-2

S-3

S-6

S-7

S-8

S-9

S-1

0

S-1

1

S-1

2

S-1

3

S-1

4

S-1

5

S-1

6

S-1

7

S-1

9

S-2

0

S-2

1

S-2

2

ESTACIONES

(pp

m)

As en sedimentosAs en sedimentos

As SEDIMENTOS

0500

100015002000250030003500400045005000550060006500700075008000

S-1

S-2

S-3

S-6

S-7

S-8

S-9

S-1

0

S-1

1

S-1

2

S-1

3

S-1

4

S-1

5

S-1

6

S-1

7

S-1

9

S-2

0

S-2

1

S-2

2

ESTACIONES (LP, As 50 ppm, TH)

(pp

m)

Capacidad de AsimilaciónCapacidad de Asimilación*No hay agua totalmente pura en la naturaleza*

Ninguna impureza puede ser considerada contaminante si no afecta la salud y la vida acuática o su valor recreacional.

Los ríos, lagunas y lagos asimilan cierta Los ríos, lagunas y lagos asimilan cierta cantidad de impurezas sin tener efectos cantidad de impurezas sin tener efectos nocivos. nocivos.

Más allá de este límite, las impurezas se convierten en contaminantes y afectan la salud humana y la vida acuática.

Valores y clasificación de sustancias Valores y clasificación de sustancias químicas en la guía de OMS para calidad químicas en la guía de OMS para calidad

de agua potable (1977)de agua potable (1977)

Sustancia Valor Guía (mg/l)Cd 0.003 CancerígenoCN 0.07 Sistema nervioso y

tiroidesCu 2.0 Sólo efectos gastro-

intestinales

CNNa + H2O HCN + NaOH

Contaminación: Contaminación: Causas y EfectosCausas y EfectosLa contaminación: desaparece la vida acuática, o produce la eutrofización (Abundancia de algas por exceso de nutrientes).La descomposición de materia orgánica aumenta la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO), que reduce el O2 disuelto, necesario para la vida acuática.Los contaminantes afectan la cadena alimenticia acuáticaLa turbidez excesiva bloquea el paso de la luz afectando el crecimiento de las plantas.Algunos residuos industriales matan directamente peces por cambio de pH o toxicidad.Los desechos sanitarios contaminan el agua con bacterias Escherichia coli y otros microorganismos.

ContaminantesContaminantesLas alteraciones del agua son en:

Propiedades físicas,Propiedades físicas,Químicas yQuímicas yBiológicas.Biológicas.

Contaminantes convencionales: - Desechos orgánicos, nutrientes, coliformes fecales, virus, petróleo, grasa - Sedimentos, sólidos en suspensión, pH, temperatura, y color.Sustancias Químicas: Tóxicas para la vida acuática, aún en bajas concentraciones: Insecticidas, herbicidas, veneno para roedores

Compuestos Tóxicos: Aldrín*, benceno, PCBs***, DDT**, cloroformo, cloruro de vinilo, hidrocarburos, fenol, y otros.

*Producto químico artificial utilizado como insecticida.**Dicloro Difenil Tricloroetano, es un potente insecticida

*** Bifenilo ploriclorado (PCB) es una sustancia que se utiliza como aislante en los transformadores 

Sales inorgánicas: Tóxicas porque interfieren las funciones biológicas al afectar la acción de las enzimas.

Arsénico AsAntimonio SbCadmio CdCobre CuCromo CrCianuro CNMercurio Hg

ContaminantesContaminantes

Níquel NiPlata AgPlomo PbSelenio SeTorio Th Zinc Zn

Requerimientos de Calidad del AguaRequerimientos de Calidad del Agua

Los reglamentos de cada país están dirigidos a proteger la calidad del agua superficial y subterránea, y definen sus parámetros aceptables para diferentes usos.

Para mantener la calidad del agua se debe cumplir con los estándares calidadestándares calidad de los cursos de agua y los límites máximos permisibleslímites máximos permisibles de los efluentes de plantas industriales que son descargados a cursos o cuerpos de agua.

Características del Agua PotableCaracterísticas del Agua Potable

Libre de organismos patógenosBajo contenido de compuestos tóxicos, como PbClaraNo salinaSin compuestos que originen olores

desagradablesNo corrosivaNo debe ocasionar incrustaciones en tuberías o

manchas en la ropa.

Calidad del Agua PotableCalidad del Agua Potable

Efecto de la Contaminación sobre el Oxígeno DisueltoEfecto de la Contaminación sobre el Oxígeno Disuelto

EL AGUA Y LAS ACTIVIDADES PRODUCTIVASEL AGUA Y LAS ACTIVIDADES PRODUCTIVAS

RIOS

AGRICULTURAGANADERIAINDUSTRIAS

POBLADOS

ACUIFEROS

CENTRALHIDRO-

ELECTRICA

DESHIELOS LLUVIA

MAR

Agua

Agua

Desechos

Des

ech

os

Evapotranspiración

Impactos Ambientales de la MineríaImpactos Ambientales de la MineríaDrenaje Ácido de bocaminas, botaderos de desmonte

y depósitos de relave, escoria y residuos metalúrgicosContaminación de suelos y subsuelo por DAR, y

derrame o deposición de relavesRiesgo de falla de depósitos de relave.Descarga de sedimentos a cursos de agua.Derrame de aceites, grasa, solventes orgánicosEmisión de humos de fundición y lluvia ácidaEfluentes de lavado de gases en plantas metalúrgicasCombustión espontánea de piritaRuido y vibracionesAlteración del paisaje y de la biodiversidad.Entre otros.

Fuentes de Descarga ContaminanteFuentes de Descarga ContaminanteDrenaje de mina: puede ser ácido y tener metales

disueltos, puede ser descargado a agua superficialDepósitos de residuos y pilas de mineral:

DARDAR, descarga de sedimentos, filtración y derrame de soluciones residuales

Operaciones de concentración: Efluentes con reactivos orgánicos, espumantes y surfactantes* e inorgánicos, aceites, metales pesados y aniones y sólidos a veces coloidales

Actividad humana: Aguas servidas y basura, tanques sépticos mal diseñados.

surfactantes*: son especies químicas constituidas por moléculas que contienen grupos con afinidades opuestas: una cabeza polar y una parte no polar (ejemplo: Xantatos y detergentes)

Estaciones

CaudalConcentracion de Metales Contaminantes

 Q(m3/S) Pb

(mg/L)Cu

(mg/L)Zn

(mg/L)Mn

(mg/L)Fe

(mg/L)

123456789

1011121415161819202122

 3018150014486430.0150.012.52.00.0120.010.010.0080.005  

0.0060.0290.0390.0050.0040.0040.0040.0040.0040.0050.0150.1230.1170.0680.0630.0240.0150.0150.0040.004

0. 0050.0060.0060.0030.0050.0060.0010.0010.0050.0010.5171.7700.5310.4851.5050.0050.0010.0050.0050.001

0.1040.2160.3330.0370.0180.3730.0210.0233.6600.021

37.0622.1424.090

47.93757.3120.0760.1190.0150.0390.008

0.1150.3610.4090.3300.0010.5120.0010.0021.8350.0089.6250.6063.667

10.23510.8555.6970.6860.0770.1530.002

 

0.0870.0050.0060.0070.0070.0080.0060.0070.0060.079

18.91232.37029.17523.97027.0700.0070.5210.1450.3680.065

       

CAUDAL Y CONCENTRACIÓN DE METALES CONTAMINANTES DE LAS ESTACIONES

CÁLCULO DE LA CARGA CÁLCULO DE LA CARGA CONTAMINANTE EN ESTACIONES.CONTAMINANTE EN ESTACIONES.

La carga contaminante se determina con la siguiente relación :

CCi i = Q * C = Q * Cccii

  Donde: Ci = Carga contaminante Carga contaminante de un

determinado metal puede expresarse en Kg/s, Tn/Dia, mg/s, etc.

Q = CaudalCaudal de una estación especifica determinada (L/s.)

Cci = ConcentraciónConcentración de un determinado metal en mg/L

  RESULTADOS DE LA CARGA CONTAMINANTE.RESULTADOS DE LA CARGA CONTAMINANTE.

  

Estaciones

 CARGA CONTAMINANTE(mg/s)

 Pb (mg/s) Cu (mg/s) Zn (mg/s) Mn (mg/s) Fe (mg/s)

1 180 150 3120 3450 2610

2 522 108 3888 648 90

3 585 90 4995 6135 90

4 0 0 0 0 0

5 0 0 0 0 0

6 56 84 5222 7168 112

7 16 4 84 4 24

8 32 8 184 16 56

9 24 30 21960 11010 36

10 20 4 84 32 316

11 1551 1551 111186 28875 56

12 1.845 26.55 32.13 9.09 485.55

14 1.17 5.31 40.9 36.67 291.75

15 170 1212.5 119842.5 25587.5 59925

16 126 3010 114624 21710 54140

18 0.288 0.06 0.912 0.084 0.084

19 0.15 0.01 1.19 5.21 5.21

20 0.15 0.05 0.15 1.45 1.45

21 0.032 0.04 0.312 2.944 2.944

22 0.02 0.005 0.04 0.325 0.325

Impactos en la Calidad Impactos en la Calidad de las Aguasde las Aguas

DEPÓSITOS

1.Botadero de Botadero de desmonte, residuos desmonte, residuos de lixiviación, de lixiviación, relave secorelave seco

POSIBLES IMPACTOS

• Erosión y descarga de sedimentos

• Producción de soluciones ácidas con metales pesados disueltos

• Talud inestable: descarga de sedimentos

• Transporte de finos por viento

Impactos en la Calidad de las AguasImpactos en la Calidad de las AguasDEPOSITOS

2. Canchas de relave Canchas de relave en pulpaen pulpa

POSIBLES IMPACTOS

• Formación de drenaje ácido e infiltración hacia aguas

• Erosión y descarga de sedimentos

• Transporte de finos por el viento

• Deterioro de presas de relave en tempestades

3. Pozas de aguas Pozas de aguas residualesresiduales

• Filtración hacia aguas

• Derrames incluyendo agua de inundaciones que ocasionan desborde y rotura de presas

Manejo de EscorrentíasManejo de Escorrentías

Derivación, colección y tratamiento de escorrentías: a. provenientes del asiento minerob. de áreas adyacentes al sitio

Objetivos del manejo:Objetivos del manejo:

◦ Reducir contacto del agua con residuos mineros◦ Reducir riesgo de desborde de pozas de aguas residuales◦ Derivación y contención de escorrentías para

abastecimiento de agua◦ Separar aguas limpias de las contaminadas

Manejo de EscorrentíasManejo de Escorrentías

1. Canales de Derivación construidos en la parte superior de instalaciones del proyecto, pilas de lixiviación, botaderos de desmonte, depósitos de relave y pozas de agua, a fin de interceptar y conducir las escorrentías a zonas alejadas de las instalaciones. Canales de drenaje pueden ser construidos en la parte inferior de instalaciones para colectar las aguas contaminadas para su tratamiento.

2. Diques para prevenir entrada de aguas superficiales e inundación de las instalaciones durante crecidas y prevenir descarga de aguas contaminadas a zonas adyacentes.

RIO

CANAL DE DERIVACIÓN CANAL DE

DERIVACIÓN

CANAL DE DERIVACION

Botadero de desmonte

ConcentradoraPad de Lixiviación

Pila de Mineral

UBICACIÓN DE CANALES DE DERIVACIONUBICACIÓN DE CANALES DE DERIVACION

CANAL DE CANAL DE DERIBACIONDERIBACION

Manejo deManejo de EscorrentíasEscorrentías3. Pozas de Detención y Retención

para controlar aguas superficiales mediante su almacenamiento y reducción del flujo para que el canal de drenaje sea de menores dimensiones.

4. Pozas de Almacenamiento para contener aguas superficiales a ser usadas en las operaciones mineras o para su tratamiento antes de su descarga.

DRENAJE ÁCIDO DE ROCADRENAJE ÁCIDO DE ROCAPrincipios de la generación del DAR

Los sulfuros (pirita y otros) en las minas, desmonte y relave en contacto con aire y agua generan DAR (aguas ácidas con sulfatos metálicos) que va a los ríos o lagunas.Reacciones: Oxidación:FeS2 + 3.5 O2 + H2O = FeSO4 + H2SO4

CuFeS2 + 4 O2 = CuSO4 +FeSO4

Neutralización:H2SO4 + CaCO3 =CaSO4 + H2O + CO2

SulfuroSulfuro

OO22 AguaAgua

DARDAR

DRENAJE ÁCIDO DE ROCADRENAJE ÁCIDO DE ROCAFactores que favorecen el DAR:

1. Compleja geología y mineralogía:Tipos de formaciones geológicas,

tipos de yacimientos, sinclinales, anticlinales, fallas y fracturas.

Gran variedad de asociaciones mineralógicas de sulfuros, sulfosales y neutralizantes.

Molienda fina en la concentración de minerales

Ubicación en zonas sísmicas.

DRENAJE ACIDO DE ROCADRENAJE ACIDO DE ROCA2. Influencia del climaEn zonas lluviosas: Infiltración de agua en labores mineras.

3. Minas abandonadas sin plan de cierre, principalmente de pequeña y mediana minería.Vida de una mina: varios años a décadasDAR de mina inactiva: perpetua.

       

Nivel freático.

Yacimiento.

Zona de saturación.

ANTES DE LA APERTURA DE LA GALERÍA.

Zona de saturación.

Nivel freático.

Yacimiento.

DESPUÉS DE LA APERTURA DE LA GALERÍA.

Nivel freático.

Zona de saturación.

Yacimiento.

DESPUÉS DEL CIERRE DE LA GALERÍA.

Control de la contaminación del Control de la contaminación del aguaagua

Antes de controlar contaminantes, reducir al mínimo el consumo de agua, optimizar su recuperación y recirculación.

Métodos de tratamiento general:Homogenización: minimizar fluctuacionesNeutralización: ajustar pHCoagulación y floculación: aglomeraciónClarificación: por sedimentación

Control de la contaminación...Control de la contaminación... Minas inactivas:1. Prevención de la generación de DAR:1. Prevención de la generación de DAR:Aislamiento de sulfuros con coberturas y sellosExclusión del aire con coberturas y sellosInundación por taponeo de bocaminasDeposición subacuática (permanente y estable)Segregación o mezcla de desmontes generadores y neutralizantes de DAR.

Control de la contaminación...Control de la contaminación...

2. Control de la migración del DAR:2. Control de la migración del DAR:Canales de derivación Cubiertas y vegetación contra infiltraciónInterceptar flujos de agua subterráneaDiques y muros de contención para impedir

derrame de sedimentos contaminados.

Control de la contaminación...Control de la contaminación...

3. Tratamiento del efluente contaminado3. Tratamiento del efluente contaminado - Tratamiento Activo: Colección y tratamiento

químico en plantas. Debe permitir cumplir con los LMP de la descarga. Es de alto costo, genera residuos secundarios, requiere supervisión y mantenimiento permanentes. Debe usarse sólo si las medidas de prevención y mitigación no son factibles o confiables.

 

MÉTODOS DE CLAUSURA 

Método de Descarga Cero.Método de Descarga Cero.

Este método de clausura consiste en aplicar un tapón de hormigón en la bocamina para encerrar totalmente el agua dentro de la mina. Con este método, se recupera el nivel del agua subterránea previo a la apertura de la mina, el agua subterránea deja de pasar por la zona del yacimiento y se previene la contaminación del agua subterránea.

 

Método Del Rebose.Método Del Rebose. El éxito de aplicación del método de clausura de

descarga cero, depende de las condiciones geológicas del área, las cuales deben ser favorables; por lo que es conveniente hacer rebosar el agua por la galería superior.

En este casó, el caudal del drenaje ácido de la galería superior se reduce comparado con el flujo del afluente de la bocamina inferior, disminuyendo la oxidación de Iones debido a que el yacimiento inundado no está en contacto directo con el aire, logrando así reducir la disolución de metales pesados y mejorando la calidad del agua.

1. Descarga cero. 2. Rebose.

Rebose

TapónTapón

Esquema de los métodos de clausuraEsquema de los métodos de clausura

Met. de Eliminación de Ingreso de AireMet. de Eliminación de Ingreso de Aire

Este método se aplica cuando es imposible la instalación de tapones apropiados en la galería o cuando fuera imposible la clausura de la galería según los métodos (1) y (2) para eliminar el drenaje ácido hacia la superficie de la tierra.

Este método consiste en aplicar medidas para impedir la entrada del aire hacia el interior de la mina acumulando una parte del agua de mina dentro de la galería, y por lo tanto, la forma del tapón y su tamaño son diferentes a los de los métodos de clausura de la galería (1) y (2).

Es importante resaltar que, pese a que en este caso no se elimina los efluentes de la bocamina, se cierra la entrada del aire, produciéndose un estado de falta de oxígeno del aire en la galería, deteniéndose la oxidación del mineral, lo que contribuye a mejorar la calidad del agua.

Método Mixto.

Este método es una combinación del método de clausura de galería del tipo de rebose y el método de cierre del aire, en el cual se procura mejorar la calidad del agua inundando el macizo mineral y el cierre de la fuente de oxígeno.

 

Tapón

Tapón

3. Cierre de aire 4. Mixto

Rebose 

Rebose 

ESQUEMAS DE LOS MÉTODOS DE CLAUSURA

EFECTOS DEL TAPONEO.EFECTOS DEL TAPONEO.

Con el taponeo de la bocamina se logra reducir el caudal del efluente reducir el caudal del efluente de la galería. Además, pese a que inmediatamente después de la ejecución de la obra se incrementa se incrementa temporalmente la concentración del temporalmente la concentración del zinc (Zn) y cobre (Cu) zinc (Zn) y cobre (Cu) del agua del túnel, posteriormente va reduciéndose y mejorando a través del tiempo la calidad del agua, este efecto puede apreciarse en el esquema siguiente:

BOCAMINA PRINCIPAL, REFORZADA CON BLOQUES DE ROCA BOCAMINA PRINCIPAL, REFORZADA CON BLOQUES DE ROCA CUARCITA, DURMIENTES DE MADERA Y DRENAJE ACIDOCUARCITA, DURMIENTES DE MADERA Y DRENAJE ACIDO

Control de la contaminación...Control de la contaminación...4. Recuperación de terrenos agrícolas 4. Recuperación de terrenos agrícolas

contaminados por efluentes o sedimentos:contaminados por efluentes o sedimentos:◦Sustitución o retiro de tierra contaminada◦Cambio de uso del terreno◦Sustitución de sembríos en caso de contaminación con metal tóxico.

CONTROL DE LA CONTAMINACION MINERACONTROL DE LA CONTAMINACION MINERA• Labores Mineras

Causa Medidas Ejemplo Contaminación -Reducción de caudal Taponeo de galería

por DAR -Tratamiento del dre- Neutralización en naje planta

• Disposición de relaves Derrumbe y -Control de seguridad, Construcción de re-deslizamiento construcción y mante- lavera de acuerdo a

de relaves nimiento. normas nacionales Contaminación Reducción de caudal y Construccion de sis-agua infiltrada mejora de calidad de temas de drenaje, re- agua infiltrada cubrimiento de suelo y vegetación.

Tratamiento de agua Instalación de planta infiltrada de tratamiento.

Taponeo de bocaminasTaponeo de bocaminasYacimientos no trabajados no son afectados

por aire ni agua. En labores mineras éstos oxidan sulfuros y generan DAR

Para reducir el caudal del DAR y mejorar la calidad del agua: restringir flujo de agua a labores y del drenaje de mina.

El taponeo de socavones encapsula el agua y elimina acceso de oxígeno al mineral, anula o reduce caudal del drenaje y reduce su carga de metales pesados.

Tratamiento del DARTratamiento del DAR

Neutralización para precipitar metales pesados disueltos.◦Neutralizantes: Cal, soda cáustica y caliza.◦Cuando hay Fe2+: oxidar con aire◦Cuando hay 2 clases de metales: precipitar en 2 etapas: 1°

pH bajo, y 2° pH alto.◦Después de neutralización a pH alto: bajar pH◦El reciclaje de precipitado reduce volumen de precipitado.

 

BOCAMINA PRINCIPAL REFORZADA CON BLOQUES DE ROCA CUARCITA Y DRENAJE ÁCIDO

 

DIAGRAMA DE FLUJO DEL TRATAMIENTO DE DIAGRAMA DE FLUJO DEL TRATAMIENTO DE AGUA DE MINAAGUA DE MINA

Prevención de contaminación del Prevención de contaminación del drenaje de relaverasdrenaje de relaveras

Medida: controlar caudal de infiltraciónObras de drenaje externo, interno y canales de

emergenciaCobertura de tierra y vegetación:

- controla erosión acuática de taludes- reduce caudal drenaje y mejora calidad agua- Evita erosión eólica del relave- Armonía de paisaje con vegetación en relavera

Prevención de contaminación del Prevención de contaminación del drenaje de relaverasdrenaje de relaveras

Para superar las condiciones del relave, la vegetación debe:Ser de rápido crecimiento y desarrolloSoportar suelos pobres en nutrientesResistir el frío y acidezSer preferentemente verde permanente.

Tratamiento del agua de drenaje:Similar al agua de mina, y En la misma planta de tratamiento.

Ubicación de la estacion con GPS en la margen de un Rio

ESTACION 9

 CAUCE ESTRECHO DE UN RIO CON AGUAS AMARILLENTAS (pH = 5.3)

ESTACION 11

 

 ESCORRENTIA, CON pH =2.9 ANTES DE LLEGAR A UN CUERPO RECEPTOR

ESTACION 12

VISTA AL FONDO DE EMPLAZAMIENTO DE UNA RELAVERA

ESTACION 13

ESCORRENTIA DE AGUAS CRISTALINAS PERO CONTAMINADAS a pH=2.8

ESTACION 14

 POZA DE SEDIMENTACION CON ALTA CARGA DE FIERRO Y pH DE 5.3

ESTACION 15 Y 16

 

«Primero, fue necesario civilizar al hombre en su relación con el hombre. Ahora, es necesario civilizar al hombre en su relación con la naturaleza y los animales». Víctor Hugo

Gracias…