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Perspectiva Minera |
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Tratamiento de aguas residuales y flujogramas de prácticas de manejo de aguas |
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La selección de procesos de tratamiento depende de las características y procedencia del agua residual y de la calidad de agua deseada que se debe obtener. En general, los sistemas de tratamiento deben remover partículas sólidas, materia orgánica (incluidas bacterias, virus y algas), y sustancias disueltas orgánicas o inorgánicas que son tóxicas o que causan olor, color y dureza. UN CASO DE TRATAMIENTO DE DAM PROCESOS DE DOS ETAPAS DE TRATAMIENTO QUIMICO DEL DESAGÜÉ DE MINA PARA REMOVER METALES DISUELTOS El método de tratamiento de aguas de mina, desarrollado en el Instituto de Investigación de Denver (DRI: Denver Resarch Institute) para la remoción de metales disueltos, es llevado a cabo en un proceso de dos etapas. En la primera etapa del proceso el agua es tratada neutralizándola con cal para eliminar Fe y Al. En una segunda etapa, por la adición de sulfuro al agua, se remueven Cu, Zn, Mn y metales tóxicos (Hd, Cd, As). La investigación de campo para aplicar el proceso de DRI incluyó la construcción de una laguna de tratamiento a lado de Mineral Creek, en las Montañas Rocallosas, oeste de Denver, Colorado. Una sola laguna puede ser usada para separar los minerales de valor económico potencial (p.e. Cu y Zn) del Fe y Al, porque el Hidróxido Férrico y el Hidróxido de Aluminio no asentarán cuando la laguna sea agitada aún ligeramente por una brisa superficial. Los sulfuros, por otro lado, precipitan casi inmediatamente después de haber sido introducido el sulfuro en la laguna de asentamiento. El control del pH en las dos etapas del proceso es simple requiriendo solamente un buen mezclado de 3 a 5 minutos en la cámara de contacto. La neutralización del efluente desde pH 2.6 a pH 5.0 se consiguió en la primera etapa, y con la adición de sulfuro en la segunda etapa se lleva el pH a 6.5 SISTEMAS PASIVOS DE TRATAMIENTO TIERRA HUMEDAS AEROBICAS Los sistemas pasivos de tratamiento de aguas son aquellos en los que se utilizan recursos propios de la naturaleza en los reservorios o canaletas de corrientes de aguas residuales; así por ejemplo, en los sistemas aeróbicos ocurren reacciones de oxidación que pueden precipitar el hierro y manganeso como óxidos e hidróxidos. La mayoría de estos sistemas son tierras húmedas construidas simplemente con arcilla y substrato de tierra natural, diseñadas para facilitar la oxidación y precipitación de hierro y manganeso por catálisis bacterial y reacciones abióticas. Las tierras húmedas aeróbicas generalmente se construyen en lugares donde el agua de mina contiene de manera natural suficiente alcalinidad para neutralizar la acidez generada por las reacciones de hidrólisis de los metales. En estos sistemas, la remoción de hierro está limitada principalmente por la concentración de oxígeno disuelto y el tiempo de retención. Si el pH es mayor a 6 el manganeso sigue a la precipitación del hierro. Una tierra húmeda típica se construye plantando raíces de totoras obtenidas o en o cerca del lugar. Las totoras son tolerantes al agua de mina. La profundidad del agua en un sistema aeróbico típico es de 15-45 cm. Para incrementar la superficie a menudo se interconectan una serie de segmentos aeróbicos. TIERRAS HUMEDAS CON COMPUESTO ORGANICO En los lugares donde la acidez es mayor que la alcalinidad, se usan dos técnicas para genera alcalinidad adicional: tierras húmedas construidas con abono orgánico y DAC (Drenaje Anóxico con Piedra Caliza). Las tierras húmedas con abono son similares en forma a las tierras húmedas aeróbicas pero además contienen una gruesa capa de substrato orgánico. Estos sistemas generan alcalinidad a través de una combinación de reducción bacterias de sulfatos y disolución de piedra caliza. La bacteria deseada para la reducción del sulfato requiere de 30-45 cm. de un substrato rico en materia orgánica en el cual se desarrollarán condiciones anóxicas. La disolución de piedra caliza también ocurre fácilmente en este ambiente anóxico; por ello se debe emplear abono con bajo contenido de carbonato de calcio. Este tipo de tierras húmedas se plantan generalmente con totoras usando los mismos métodos que los sistemas aeróbicos. En muchos de los sistemas de tierras húmedas, el segmento con abono es precedido por una laguna aeróbica simple en la cual la oxidación y precipitación de hierro tiene lugar a un pH mayor a 4, allí ocurre una rápida y significativa remoción del hierro tan pronto como el agua de mina es aireada. No se recomienda lagunas aeróbicas cuando el agua que ingresa al sistema de tratamiento tiene un pH menor a 4. A ese pH, las reacciones de oxidación y precipitación del hierro son lentas y no se puede esperar una extracción significativa del hierro en la laguna aeróbica. Además de la alcalinidad, la reducción bacterial de sulfato genera sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico), el cual precipita muchos de los contaminantes del DAM como sulfuros metálicos. Por tanto es factible usar un sistema pasivo de reducción de sulfato para drenaje ácido de mina. Sin embargo, debido a la situación que se puede generar con la bioacumulación de metales tóxicos, un diseño de tierras húmedas es solamente apropiado para drenajes de mina y efluentes con contenidos moderados de metales. DRENAJE ANOXICOS CON PIEDRA CALIZA (DAC) Un método alternativo para el tratamiento pasivo de DAM es el pretratamiento del agua con piedra caliza, de modo que se convierta en un drenaje alcalino de mina. El agua ácida fluye a través de un lecho de piedra aliza. En este ambiente anóxico, no ocurren reacciones de oxidación del hierro, y la piedra caliza no se cubre con hidróxidos férricos. En cambio, ocurre la disolución de la piedra caliza y el agua se carga con alcalinidad de bicarbonato. Debido al bajo costo de la piedra caliza, inclusive de buena calidad, se coloca lo suficiente como para durar teóricamente décadas. Un DAC puede producir alcalinidad a menor costo que las tierras húmedas con abono. Sin embargo, no todas las aguas ácidas son factibles de pretratarse con DAC. Los factores químicos principales que limitan su uso son la presencia del ion férrico, Aluminio disuelto y Oxígeno disuelto. Cuando el agua ácida que contiene iones férricos o Aluminio entran en contacto con la cal, ambos metales hidrolizan y precipitan, recubriendo la piedra caliza y evitando su posterior disolución. Cuando el DAC opera idealmente, su único efecto en la química del agua de mina es elevar el pH cerca al neutro e incrementar la concentración de calcio y alcalinidad de bicarbonato. El DAC debe ser seguido por un sistema de tierra húmeda aeróbica en la cual ocurran reacciones de precipitación de metales. En proceso de cianuración se presentan frecuentemente los llamados sistemas de tratamiento pasivos que significan la utilización en serie de procedimientos de destrucción de cianuro por contacto (pasivo) de las soluciones o pulpas que contienen cianuro, con agentes alcalinos, clorizantes, oxidantes (aire), algas, plantas absorbentes de cianuro y sus compuestos. La efectividad de estos sistemas debe ser evaluada antes de su aplicación segura. |