Electrolisis de Aguas Residuales

7/23/2019 Electrolisis de Aguas Residuales

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Electrolisis de aguas residuales

Índice1. HISTORIA Y EVOLUCION DE ELECTROCOAGULACION 2

2. LA ELECTROCOAGULACION 3

3. PARAMETROS MAXIMOS PERMISIBLES PARA DESCARGA DE AGUAS

RESIDUALES4

4. CARACTERISTICAS DE LOS ANODOS DE SACRIFICIO12

5. AGUAS DE MINAS Y AGUAS

SERVIDAS……………………………………………………………………………13

6. RECICLADO DE AGUAS DE PLANTAS CONCENTRADORAS 15

7. REACTORES PARA RECUPERAR METALES DE LOS RILES 19

. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE ELECTRODEPOSICION

………………………………………………………19!. CONCLUSIONES

…………………………………………………………………………………………………

……………201".

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS……………………………………………………………………………………….21

1



OBJETIVO

Conocer los fundamentos de los procesos de electrolisis de aguas residuales

1. HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LA ELECTROCOAGULACIÓN

La electrocoagulación ha sido una tecnología emergente desde 1906, con laprimera patente concedida en Estados Unidos. Prolemas de tipo financieroo de regulación deincenti!os generaron tropie"os para #ue la industria adoptaraesta t$cnica, pero seconocen desarrollos anteriores. %esde el siglo &'&,e(actamente en 1))), se efectuó el primer ensa*o reportado en Londres por+ester. u proceso utili"aa -nodos de hierrosolule, con una caída de potencialde 1.) !atios entre los electrodos, distantes una pulgada, * una corrienteanódica de 0.6 mp/pie.

En 1)9, +olff electroli"ó una solución concentrada de sal para producir cloro* sodac-ustica, #ue utili"aa para esterili"ar aguas negras en 2re3ster, 45.En 1)96 se usó enLous!ille, entuc7*, una modificación del proceso de +esterpara coagular aguacenagosa del río 8hio, proceso en el #ue se utili"aron-nodos de hierro * aluminio.En 190) el proceso +ester se utili"ó en antaónica, con reducciones de :0; demateria org-nica.

En 191: se utili"ó en 4e3 5or7 una modificación del proceso +ester llamadoLandreth. En $ste se a<ade cal para me=orar la conducti!idad del electrolito. En19fue utili"ada la electrocoagulación en lemania, con eficiencias del >0; enreducciónde la %28 de aguas residuales. La falla de estos procesos se dio porel alto costo de laenergía * la necesidad de recamiar los electrodos.

En 19:?, en U@, se utili"ó el proceso con electrodos de hierro para formarhidró(idoferroso, oteniendo remociones de ?0; al )0; para la %28. Unosa<os m-s tarde, en19>), el profesor endía, de la Uni!ersidad de 4-poles,utili"ó esta t$cnica paradesinfectar las aguas negras de ciudades costeras. Eneste proceso se me"cló >; al

0; en !olumen de agua de mar antes de la electrólisis.En 4oruega, AB*n cominó0; de agua de mar con las aguas residualesen la electrólisis para la remoción defosfato, utili"ando electrodos de carón.un#ue la eficiencia del proceso fue uena,huo prolemas de corrosión.

%urante las dos ltimas d$cadas se han reportado traa=os en donde se utili"ael proceso para remo!er partículas dispersas de aceite, grasa * petróleo en eltratamiento de aguas

2



residuales pro!enientes de procesos de electroplateado,te(tiles * en procesos de potaili"ación del agua misma, entre otros.

2. LA ELECTROCOAGULACIÓN

La electrocoagulación es una t$cnica utili"ada para el tratamiento de las aguasresiduales.Los contaminantes de mu* di!ersos efluentes son remo!idos aplicando el principio de coagulación, pero en este caso no se hace uso de un coagulante #uímicoDcu*a función es lle!ada a cao por corriente el$ctrica #ue es aplicada al medio lí#uidocontaminado, como se muestra en la figura 1. Podemos entonces definir laelectrocoagulación como un proceso en el cual son desestaili"adas las partículas decontaminantes #ue se encuentran suspendidas, emulsionadas o disueltas en un medioacuoso, induciendo corriente el$ctrica en el agua a tra!$s de placas met-licas paralelasde di!ersos materiales, siendo el hierro * el aluminio los m-s utili"ados.La corriente el$ctrica proporciona la fuer"a electromotri" #ue pro!oca una serie de

reacciones #uímicas, cu*o resultado final es la estailidad de las mol$culascontaminantes.Por lo general este estado estale produce partículas sólidas menoscoloidales * menos emulsionadas o solules. Cuando esto ocurre, los contaminantesforman componentes hidrofóicos #ue se precipitan o flotan, facilitando su remoción por algn m$todo de separación secundario. Los iones met-licos se lieran * dispersanen el medio lí#uido * tienden a formar ó(idos met-licos #ue atraen el$ctricamente a loscontaminantes #ue han sido desestaili"ados.

Figura1. istema de electrocoagulación con -nodo de aluminio * c-todo de hierro

3



3. PARAETROS A!IOS PERISIBLES PARA DESCARGAS DE AGUASRESIDUALES.

4orma de calidad amiental * de descarga de efluentesF @ecurso gua

La presente norma t$cnica amiental es dictada a=o el amparo de la Le* de Gestiónmiental * del @eglamento a la Le* de Gestión miental para la Pre!ención * Controlde la Contaminación miental * se somete a las %isposiciones de $stos, es de aplicaciónoligatoria * rige en todo el territorio nacional.

La presente norma t$cnica determina o estaleceF

a Los límites permisiles, disposiciones * prohiiciones para las descargas encuerpos de aguas o sistemas de alcantarillado.

Los criterios de calidad de las aguas para sus distintos usos.c $todos * procedimientos para determinar la presencia de contaminantes en el

agua.

3.1. Cri"#ri$% g#&#ra'#% (ara 'a )#%*arga )# #+'u#&"#%

TABLA 1. L,ITES DE DESCARGA AL SISTEA DE ALCANTARILLADO P-BLICO

Par/#"r$% E0(r#%a)$ *$/$ U&i)a)L/i"# /0i/$

(#r/i%i'#ceites * grasas ustancias

solules en

he(ano

mg/l 100

l7il mercurio mg/l 48 %EHECH2LE

cidos o ases #ue puedancausar contaminación,sustancias e(plosi!as oinflamales.

mg/l Cero

luminio l mg/l >,0

rs$nico total s mg/l 0,1

2ario 2a mg/l >,0

Cadmio Cd mg/l 0,0

Caronatos C8 mg/l 0,1

C84H'4UC'I4...

4



H2L 1. LJ'HE %E %EC@G L 'HE %E LC4H@'LL%8 PK2L'C8

Par/#"r$% E0(r#%a)$ *$/$ U&i)a)L/i"# /0i/$

(#r/i%i'#Caudal m-(imo l/s 1.> !eces el

caudal promedio

horario delsistema dealcantarillado.

Cianuro total C4 mg/l 1,0

Coalto total Co mg/l 0,>

Core Cu mg/l 1,0

Cloroformo E(tracto caróncloroformo DECC

mg/l 0,1

Cloro cti!o Cl mg/l 0,>Cromo Me(a!alente Cr N6 mg/l 0,>

Compuestos fenólicos E(presado comofenol

mg/l 0,

%emanda 2io#uímica de8(ígeno D> días

%.2.8>. mg/l >0

%emanda Ouímica de8(ígeno

%.O.8. mg/l >00

%icloroetileno %icloroetileno mg/l 1,0

Aósforo Hotal P mg/l 1>

Mierro total Ae mg/l >,0

Midrocaruros Hotales dePetróleo

HPM mg/l 0

anganeso total n mg/l 10,0

ateria flotante

V ISIBLE UE4C'ercurio Dtotal Mg mg/l 0,01

4í#uel 4i mg/l ,0

4itrógeno Hotal =edahl 4 mg/l :0

Plata g mg/l 0,>

Plomo P mg/l 0,>

5



Par/#"r$% E0(r#%a)$ *$/$ U&i)a)L/i"# /0i/$

(#r/i%i'#Potencial de hidrógeno pM >9

ólidos edimentales ml/l 0

ólidos uspendidosHotales mg/l 0

ólidos totales mg/l 1 600

elenio e mg/l 0,>

ulfatos 8: mg/l :00

ulfuros mg/l 1,0

C84H'4UC'I4...

H2L 1. LJ'HE %E %EC@G L 'HE %E LC4H@'LL%8 PK2L'C8

Par/#"r$% E0(r#%a)$ *$/$ U&i)a)L/i"# /0i/$

(#r/i%i'#Hemperatura oC Q :0

Hensoacti!os ustancias acti!asal a"ul demetileno

mg/l ,0

Hricloroetileno Hricloroetileno mg/l 1,0

Hetracloruro de carono Hetracloruro decarono

mg/l 1,0

ulfuro de carono ulfuro decarono

mg/l 1,0

Compuestos organocloradosDtotales

Concentración deorganoclorados

totales.

mg/l 0,0>

8rganofosforados *caramatos Dtotales

Concentración deorganofosforados*caramatostotales.

mg/l 0,1

Ranadio R mg/l >,0

Sinc Sn mg/l 10

!



TABLA 2. L,ITES DE DESCARGA A UN CUERPO DE AGUA DULCE

Par/#"r$% E0(r#%a)$*$/$

U&i)a) L/i"# /0i/$(#r/i%i'#

ceites * Grasas. ustanciassolules en

he(ano

mg/l43

l7il mercurio mg/l 48 %EHECH2LE

ldehídos mg/l ,0

luminio l mg/l >,0

rs$nico total s mg/l 0,1

2ario 2a mg/l ,0

2oro total 2 mg/l ,0

Cadmio Cd mg/l 0,0

Cianuro total C4 mg/l 0,1

Cloro cti!o Cl mg/l 0,>

Cloroformo E(tracto caróncloroformo ECC

mg/l 0,1

Cloruros Cl mg/l 1 000

Core Cu mg/l 1,0

Coalto Co mg/l 0,>

Coliformes Aecales 4mp/100 ml 1@emoción T al 99,9;

Color real Color real unidadesde color

'napreciale endiluciónF 1/0

Compuestosfenólicos

Aenol mg/l 0,

Cromo he(a!alente Cr N6 mg/l 0,>

%emanda2io#uímica de8(ígeno D> días

%.2.8>. mg/l 100

1A"#$%%&' ($)#%*+&' ,&- +$',*()*' +$ ,&%/&($' /$,*%$' $-&($' & )#*%$' * 3 000 "#$+*- $$-&' +$

(**$-&.



Par/#"r$% E0(r#%a)$*$/$

U&i)a) L/i"# /0i/$(#r/i%i'#

%emanda Ouímicade 8(ígeno

%.O.8. mg/l >0

%icloroetileno %icloroetileno mg/l 1,0Esta<o n mg/l >,0

Aluoruros A mg/l >,0

Aósforo Hotal P mg/l 10

Mierro total Ae mg/l 10,0

MidrocarurosHotales de Petróleo

HPM mg/l 0,0

anganeso total n mg/l ,0ateria flotante Vi%i'#% Au%#&*ia

ercurio total Mg mg/l 0,00>

4í#uel 4i mg/l ,0

4itratos N 4itritos E(presado como 4itrógeno D4

mg/l 10,0

C84H'4UC'I4...

H2L . LJ'HE %E %EC@G U4 CUE@P8 %E GU %ULCE

Par/#"r$% E0(r#%a)$*$/$

U&i)a) L/i"# /0i/$(#r/i%i'#

4itrógeno Hotal=edahl

4 mg/l 1>

8rganocloradostotales

Concentración deorganocloradosto

tales

mg/l 0,0>

8rganofosforadostotales Concentración deorganofosforadostotales.

mg/l 0,1

Plata g mg/l 0,1

Plomo P mg/l 0,



Par/#"r$% E0(r#%a)$*$/$

U&i)a) L/i"# /0i/$(#r/i%i'#

Potencial dehidrógeno

pM >9

elenio e mg/l 0,1

ólidosedimentales

ml/l 1,0

ólidos uspendidosHotales

mg/l 100

ólidos totales mg/l 1 600

ulfatos 8: mg/l 1000

ulfitos 8 mg/l ,0

ulfuros mg/l 0,>

Hemperatura oC Q >

Hensoacti!os ustanciasacti!as al a"ul de

metileno

mg/l 0,>

Hetracloruro decarono

Hetracloruro decarono

mg/l 1,0

Hricloroetileno Hricloroetileno mg/l 1,0

Ranadio mg/l >,0

Sinc Sn mg/l >,0

La apreciación del color se estima sore 10 cm de muestra diluida.

Hoda descarga a un cuerpo de agua marina, deer- cumplir, por lo menos con lossiguientes par-metros D!er tala .

TABLA 3. L,ITES DE DESCARGA A UN CUERPO DE AGUA ARINA

Par/#"r$% E0(r#%a)$*$/$

U&i)a) Li/i"# /0i/$(#r/i%i'#

ceites * Grasas mg/l 0,

rs$nico total s mg/l 0,>

9



Par/#"r$% E0(r#%a)$*$/$

U&i)a) Li/i"# /0i/$(#r/i%i'#

l7il mercurio mg/l N$ )#"#*"a'#

luminio l mg/l >,0

2ario 2a mg/l >,0Cadmio Cd mg/l 0,

Cianuro total C4 mg/l 0,

Core Cu mg/l 1,0

Coalto Co mg/l 0,>

Coliformes Aecales nmp/100 ml 2@emoción T al99,9 ;

Color real Color real unidadesde color

'napreciale endiluciónF 1/0

Cromo he(a!alente Cr N6 mg/l 0,>

Compuestosfenólicos

E(presadocomo fenol

mg/l 0,

%emanda2io#uímica de8(ígeno D> días

%.2.8>. mg/l 100

%emanda Ouímicade 8(ígeno

%.O.8. mg/l >0

Aósforo Hotal P mg/l 10

Aluoruros A mg/l >,0

MidrocarurosHotales de Petróleo.

HPM mg/l 0,0

ateria flotante Risiles Au%#&*iaercurio total Mg mg/l 0,01

4í#uel 4i mg/l ,0

2A"#$%%&' ($)#%*+&' ,&- +$',*()*' +$ ,&%/&($' /$,*%$' $-&($' & )#*%$' * 3 000 "#$+*- $$-&' +$

(**$-&

10



Par/#"r$% E0(r#%a)$*$/$

U&i)a) Li/i"# /0i/$(#r/i%i'#

4itrógeno Hotal7=edahl

4 mg/l :0

Plata g mg/l 0,1

Plomo P mg/l 0,>

Potencial dehidrógeno

pM 69

elenio e mg/l 0,

ólidos uspendidosHotales

mg/l 100

ulfuros mg/l 0,>8rganocloradostotales

Hemperatura

Sinc

Concentraciónde

organocloradostotales

VC

Sn

mg/l

mg/l

0,0>

Q >

10

La apreciación del color se estima sore 10 cm de muestra diluida

5. CARACTERISTICAS DE ANODOS DE SACRIFICIO

Pr$(i#)a)#% )# u& /a"#ria' a&6)i*$

nali"ando la serie electro#uímica de los metales DHala :, un metal tendr- car-cteranódico respecto de otro si se encuentra arria de $l en dicha serie. sí, por e=emplo, elhierro ser- anódico con relación al core * catódico respecto al "inc. La Aigura : ilustra elmecanismo de protección catódica con -nodo de sacrificio.

Ta'a 5. S#ri# #'#*"r$7u/i*a )# '$% /#"a'#%

11



Las propiedades#uedee presentar unmaterial anódico son las siguientesF

Un potencial de disolución lo suficientemente negati!o como para polari"ar laestructura de acero D#ue es el metal #ue normalmente se protege a 0,)0 R. inemargo, el potencial no dee ser e(cesi!amente negati!o *a #ue eso moti!aría ungasto innecesario de corriente. El potencial pr-ctico de disolución puede estar comprendido entre W 0,9> R * W1,? R.

Una tendencia pe#ue<a a la polari"ación, no dee desarrollar películas pasi!antes protectoras * dee tener un ele!ado sorepotencial para la formación de hidrógeno.

Un ele!ado rendimiento el$ctrico, e(presado en mperhora por 7g de material D( h / 7g lo #ue constitu*e su capacidad de drena=e de corriente.

A-cil ad#uisición * susceptile de fundir en diferentes formas * tama<os. Costo ra"onale, de modo #ue en con=unción con las características electro#uímicas

correctas, pueda lograrse una protección a un costo a=o por mperea<o. Un proceso de disolución anódica uniforme.

Figura 2. ecanismo de protección catódica con -nodo de sacrificio

8. AGUAS DE INAS YAGUAS SERVIDAS

P@8PUEH P@ %E@@8LL@ L8'HE %E 4EX8 %E@ECU@8 %E GU

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La planificación del mane=o de recursos de agua dee comen"ar en la etapa de e(ploraciónminera * continuar hasta el cierre del sitio minero.Los sistemas de mane=o de recursos de agua se ocupan de la reducción del efluente de mina*eneficio a tra!$s de m$todos de recicla=e * mane=o, * la disposición * tratamientoadecuadodel efluente. Hami$n tratan la deri!ación, colección, tratamiento * disposición dela escorrentíade aguas superficiales del sitio minero, * la deri!ación de escorrentías de las-reas #uecircundan el sitio minero. grandes rasgos, el mane=o amiental del recurso deaguasre#uiereFLa identificación de fuentes potenciales de descargas contaminantes, la identificación *caracteri"ación de las aguas #ue pueden ser impactadas por las descargas contaminantes, *la identificación e implementación de metodologías para e!itar, reducir, tratar * mane=ar apropiadamente las descargas.

Fu#&"#% P$"#&*ia'#% )# D#%*arga% C$&"a/i&a&"#%

Las fuentes potenciales de descargas de contaminantes relacionadas a las operacionesineras * de eneficio inclu*enF

a %rena=e de la mina. 8peraciones durante el proceso de eneficio.c Unidades de desechos * pilas de mineral.d cti!idad humana.

a ) Drenaje de la Mina

%urante las operaciones de drena=e se deen eliminar grandes cantidades de agua pro!enientes de las laores mineras. El agua resultante de las operaciones de drena=e en el

ta=o, del proceso de desroce * de las minas suterr-neas es descargada generalmente enaguas superficiales,aun#ue algunas pueden ser utili"adas como agua de reempla"o en los procesos de molienda, concentración.El agua pro!eniente de las operaciones de drena=e puede contener alta concentración demetales *, por lo tanto, contaminar las aguas superficiales. dem-s, el drena=e -cido demina D% generado en las laores mineras * en los ta=os puede ser omeado *descargado a lasaguas superficiales.

Operaciones durante el Proceso de Beneficio

lgunos procesos comunes utili"ados en el procesamiento metalrgicode di!ersos

minerales. Las corrientes de efluentes residuales de procesos pueden originarse en cadauno de ellos. El efluente del proceso puede contenerconstitu*entes org-nicos e inorg-nicos,inclu*endo reacti!os utili"ados en procesos tales comoel cianuro, * puede ser altamente-cido.El efluente del proceso puede ser depositado en canchas de rela!es donde loscontaminantesse pueden li(i!iar * contaminar las aguas superficiales o suterr-neas o ser transportado a corrientes * -reas ad*acentes, mediante escorrentías superficiales. Enmuchas operaciones deeneficio, el efluente del proceso se descarga directamente en el

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suelo o en corrientesreceptoras sin tratamiento lo #ue conduce a la contaminación del aguasuperficial * suterr-nea. pesar #ue la calidad de algunos efluentes puede ser relati!amente uena * $stos puedenser reciclados o eliminados con mínimo o sintratamiento, frecuentemente, estos efluentes secominan con otros de menor calidad * soneliminados.

En los procesos de eneficio tami$n se generan residuos sólidos * si los efluentes del procesose tratan antes de la descarga, tami$n pueden generarse lodos en el proceso detratamiento del agua. Estos residuos comnmente se disponen en canchas de rela!es * pueden contenerni!eles ele!ados de metales pesados * reacti!os #ue pueden li(i!iar enaguas suterr-neas osuperficiales o ser transportadas en -reas * corrientes ad*acentes atra!$s de escorrentíassuperficiales. 'gualmente, si se depositan directamente en el suelo oen depósitos #ue puedenfiltrarse o derramarse se puede producir la contaminación de aguassuperficiales *suterr-neas.Las presas de agua de proceso son fuentes potenciales adicionales de contaminaciónasociadas con el proceso de eneficio. En las operaciones de li(i!iación en pilas, las po"asdeproceso se utili"an para almacenar soluciones cargadas para la e(tracción de metales osoluciones gastadas para el recicla=e. Las po"as de proceso pueden ser una fuentedecontaminación de agua a tra!$s de la filtración de soluciones en las aguas superficiales *suterr-neas * flu=os #ue se derraman.

c) Depósitos Pilas de Mineral

Los depósitos inclu*enF

Pilas de desechos Dpor e=emplo, desmonte * material de desroce, pilas de material residualde li(i!iación canchas de rela!es, * po"as de agua residual. Los depósitos puedencontriuir a la contaminación del agua a tra!$s deF 1 generación de % * el transporte susecuente de metales a las aguas superficiales *suterr-neas a tra!$s de escorrentías superficiales * li(i!iación. descarga de sedimentos en aguas superficiales a tra!$s de la erosión * transporte enescorrentías superficiales. filtración * derrame de po"as de aguas residuales. Las pilas de mineral puedencontriuir a la contaminación de aguas superficiales por medio de la descarga desedimentos a tra!$s de la erosión * transporte en las escorrentías superficiales.%eido a sunaturale"a transitoria, las pilas de mineral rara !e" constitu*en una fuente de %.

d) !cti"idad #u$ana

Las fuentes de contaminación del agua pro!enientes del incremento de la acti!idad humanaenun empla"amiento minero inclu*en las aguas ser!idas * la asura. Las aguas ser!idasdom$sticas descargadas en aguas superficiales contriuir-n a la presencia demicroorganismos patógenos en el agua #ue pueden causar enfermedades, dar saor * olor al agua *, posilemente, interferir con los procesos de tratamiento del agua. Los tan#uess$pticos mal dise<ados * los campos de li(i!iación pueden ocasionar impactos en aguassuperficiales * suterr-neas. Las -reas de depósito de asura tami$n pueden ocasionar

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impactos en aguas superficiales * suterr-neas a tra!$s de la li(i!iación * transporte dedesechos en escorrentía de aguas superficiales.

9. RECICLADO DE AGUAS DE PLANTAS CONCENTRADORAS

H@H'E4H8 %EL GU

Cada proceso #ue utili"a agua en una operación de minería * eneficio indi!idualre#uiereagua de mínima calidad particular. Por estara"ón, tal !e" se re#uiera #ue eltratamiento de agua sea pre!io a la reutili"ación durante elrecicla=e. El tratamiento para elagua reciclada puedeser necesaria siF1 los constitu*entes en el agua despu$s de su uso en un proceso pre!endrían lareutili"acióndirecta del agua en el mismo proceso u otros, */o si la calidad del agua luego de su uso en un proceso podría ocasionar efectos ad!ersos paralos componentes del sistema Dpor e=emplo, agua-cida #ue corroe tuerías,

descascaramiento de tuerías.Hami$n puede ser necesario el tratamiento del agua para corrientes de desechos #ueemanade las operaciones de minería * eneficio antesde su eliminación. Estas pueden incluir elagua de mina, el efluente de los procesos deeneficio, * la filtración * escorrentía de aguasuperficialpro!enientes de las represas de rela!es, material gastado de li(i!iación en pilas *los depósitosde desechos Dpor e=emplo, %.%ependiendo de los re#uerimientos de la calidad de agua, el tratamiento puede incluirF

la neutrali"ación, la remoción de los particulados, la remoción de los sólidos disueltos, */o

la remoción de constitu*entes org-nicosmos sistemas de tratamiento acti!o * pasi!o pueden ser utili"ados para el tratamiento deagua.Las descripciones detalladas de las t$cnicas de tratamiento * sus procesos #uímicosasociados!an m-s all- de los o=eti!os de esta guía. inemargo, a continuación se presenta un resumen de las t$cnicas #ue pueden ser consideradaspara el tratamiento delefluente de lasoperaciones mineras * de eneficio. dicionalmente, se hace referencia amanuales * estudiosdel dise<o #ue tratan e(tensamente lostratamientos discutidos en estaguía.

1. Hratamiento Pasi!o

Los sistemas pasi!os son los #ue intentan tratar las aguas sin la inter!ención humana. Estos pueden incluir, por e=emplo, la descarga de lasaguas de la mina a tra!$s de sistemas iológicos como tierras pantanosas, musgo * tura parael control de -cido * metales, lareducción desólidos suspendidos, nutrientes * metales. Las descripciones de los sistemasde tratamientoecológico * iológico pueden encontrarse enmuchos liros inclu*endo el de@itce* D: * cual#uier autor citado en la referencia en esta guía.

15



. Hratamiento cti!o

Los sistemas de tratamiento acti!o son a#uellos procesos #ue re#uerirían unaoperacióncontinua por el homre, tales como las plantas detratamiento de aguas residuales.lgunos procesos en los sistemas de tratamiento acti!oinclu*enF

a neutrali"ación * precipitación, aereación,c filtración * osmosis in!ersa,d intercamio iónico, *e alandamiento #uímico. continuación presentamos un resumen de estos procesos. Las descripciones completas de$stos * otros procesos pueden ser consultadasen la EP D, @itce* D:, merican +ater +or7s ssociation D> * en las referencias citadas en$stos.

a 4eutrali"aciónPrecipitación

Este proceso comprende la neutrali"ación del efluente -cido pro!eniente de las operacionesdeminería * eneficio a tra!$s de la adición de-lcalis tales como cal, piedra cali"a, sodacastica * caronato de sodio. En un sistema neutral,los iones de los metales pesados sehidroli"an *precipitan como hidró(idos. Los aniones formar-n compuestos insolules conmuchos metalespesados a pM neutro * tami$n pueden serremo!idos simult-neamente. Enla Aigura 91 se presenta un proceso es#uem-tico deneutrali"ación con cal con!encional.Una consideración importante en el proceso de neutrali"aciónprecipitación es el mane=o *disposición de lodos precipitados, particularmente,en lo #ue respecta al tratamiento del%. El mane=o * disposición de lodos se presenta comouno de los prolemas m-ssignificati!os en lapr-ctica de las operaciones de tratamiento del %. e espera un!olumen de lodos #ue osciladel >; al 10; del flu=o diario a tra!$s de unaplanta detratamiento. e han registrado !olmenes de lodos hasta de ;. EP D.Los m$todos de desaguado * disposición de lodos inclu*enF

formación de lagunas disposición en mina profunda filtración al !acío filtración a presión secado de cama porosa, * centrifugación

Hodos estos procesos se descrien en detalle en el manual de la EPD en donde sediscutenprofundamente los aspectos del desaguado *disposición de lodos.

ereación

Los procesos de aereación son utili"ados para me=orar el proceso de o(idación durante eltratamiento. Un e=emplo claro podría ser el uso de laaereación para incrementar la8(idación del hierro ferroso en forma f$rrica de manera #uepueda ser efecti!amenteeliminado del % en unsistema de pM m-s a=o. Hal como lo muestra la Aigura 9, lamínima soluilidad f$rrica ocurrea un pM de ),0, mientras #ue la mínima soluilidadferrosa sucede a un pM de alrededor de 11,0.Los procesos de aereación utili"adoscomnmente inclu*en la aereación mec-nica superficial,la aereación en cascada * la

1!



aereación de turinasumergida. La aereación mec-nica superficial introduce o(ígeno en la po"a de aereación pormedio de cuchillas rotadoras locali"adas dea=o dela superficie delagua. Los aereadores mec-nicos pueden ser flotantes o ser colocadosestructuralmentedea=o de la po"a de aereación. Puedenser utili"ados *a sea en po"as de aereacióncuadradas como en las circulares. La transferenciade o(ígeno ocurre cuando el agua dea=o

de lascuchillas es empu=ada * salpica en toda la superficie de la po"a de aereación. Laaereación de turina sumergida introduce el o(igeno en una po"a de aereación mediante eluso de un tuo rociador uicado casi en el fondode la po"a de aereación. La accióncortadora de las cuchillas rotadoras locali"adas sore eltuo rociador produce pe#ue<as uru=as de aire#ue contriu*en a la transferencia de o(ígeno. Los aereadores de turinasumergida sonmenos eficientes #ue los aereadores mec-nicossuperficiales * re#uierenma*or demanda de energía.La aereación en cascada introduce o(ígeno mediante la turulencia creada al conducir elaguapor gra!edad a tra!$s de un canal re!estido delo#ues esparcidores, dea=o de unacascada formada por una serie de gradas o a tra!$s deuna serie de caídas. 8tra forma deintroduciro(ígeno en el sistema es conducir el agua a tra!$s de una cascada aierta, ancha* de pocaprofundidad.

c Ailtración * 8smosis 'n!ersa

La filtración del efluente del proceso para eliminar los sólidos suspendidos * disueltos enunaescala de 0,001 a 0,1 micrones, =unto con unaósmosis in!ersa #ue elimine los sólidosdisueltos menores a 0,001 micrones es un m$todoe(celente, pero caro, para me=orar lacalidad del aguadel efluente de descarga de las operaciones de eneficio * minería.Hami$n es altamenteefecti!o para remo!er casi en su totalidad los sólidosdisueltos en el%.La ósmosis in!ersa D8' se logra for"ando el efluente filtrado a tra!$s de una memranasemipermeale a presión alta Dpor e=emplo, )1 7g/cmlo #ue permite #ue la calidad alta Del 7g/cm filtrado pase a tra!$s de la memrana * searecolectada, mientras #ue el agua altamenteconcentrada Del soluto o salmuera sea retenida.Lo filtrado es de e(celente calidad * puede serreutili"ado para la ma*oría de procesos. eharegistrado recha"o de sólidos disueltos en m-s de 90; * en algunos casos un 99;.Una consideración importante en el uso de ósmosis in!ersa es el tratamiento * disposicióndela salmuera *a #ue el proceso crea una corrientede desechos altamente concentrada. Por e=emplo, un sistema de 8' con un porcenta=e derecuperación de 90; crear- una corrientede desechoscon una concentración de constitu*entes die" !eces a la del agua #ue ingresa alsistemaY sinemargo, el !olumen de la corriente de desechosser- solamente 10; del!olumen #ue ingresa al sistema. Los posiles m$todos de tratamiento* disposición son laneutrali"ación con reacti!os* la e!aporación.

d 'ntercamio 'ónico

El intercamio iónico en el tratamiento del agua es el intercamio re!ersile de iones entreunmedio sólido * una solución acuosa. El uso m-scomn de intercamio iónico ha sido su

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aplicación en el alandamiento de agua cargada demineral para propósitos comerciales odom$sticos.%e la misma manera #ue en la ósmosis in!ersa, el intercamio iónico puede ser utili"ado paraeliminar los iones disueltos no deseados a fin deproducir agua de alta calidad paranumerosos usos inclu*endo el agua de grado potale, si esseguido de la filtración *

desinfección re#uerida.'gualmente, una consideración importante en el uso del intercamio iónico es eltratamiento *disposición de efluentes de desechos.Los procesos de intercamio iónico desarrollados para el tratamiento del % inclu*en elProcesoZulisul[, el proceso Z%esal[ * el Z%esal[ modificado *, por ltimo, el Procesode %os@esinas. Las descripciones detalladas de estosprocesos * los de intercamio iónico pueden encontrarse en EP D * @itce* D:.

e landamiento Ouímico

El alandamiento #uímico puede ser empleado para eliminar los iones disueltos delefluente deeneficio/minería cuando se considera #ue elefluente sea reutili"ado ocon!ertido en agua potale. La !enta=a de utili"ar el alandamiento#uímico en la ósmosisin!ersa * el intercamioiónico es #ue sólo se producen corrientes de lodo * ninguna otracorriente de desechos, *nicamente se re#uiere el e#uipo de tratamientocon!encional.%os procesos de alandamiento #uímico #ue pueden ser empleados son el alandamiento por sodacal * por alminasodacal. Ladescripción detallada de estos procesos se puedenencontrar en las referencias citadasanteriormente.

:. REACTOR PARA RECUPERR ETALES DE LOS RILES

Ri'#% /i&#r$%

lgunas plantas concentradoras de sulfuros de core * molideno presentanconcentraciones residuales de o, en la forma de molidatos, del orden de 0,>>mg/L, cuando la m-(ima concentración permitida es apro(imadamente 0,01 mg/LDen discusión * an-lisis. En otros casos, los sulfatos se encuentran enconcentraciones superiores a >00 mg/L, siendo #ue el límite es >0 mg/L. uchas!eces estos efluentes pueden alcan"ar flu=os de m/s, lo #ue dificulta la aplicaciónde procesos con!encionales D!er tala >.

Hala >.Plantas de flotación de Cu * o. Principales contaminantes

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;. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE ELECTROCOAGULACION

V#&"a<a%=on muchas las !enta=as de la electrocoagulación. Entre las m-s

rele!antesest-nF• Los costos de operación son menores comparati!amente con los de procesos

con!encionales usando polímeros.• @e#uiere de e#uipos simples * de f-cil operación.• Elimina re#uerimientos de almacenamiento * uso de productos #uímicos.• Genera lodos m-s compactos * en menor cantidad, lo #ue in!olucra menor

prolem-tica de disposición de estos lodos.• Produce flóculos m-s grandes #ue a#uellos formados en la coagulación

#uímica * contienen menos agua ligada.• lta efecti!idad en la remoción de un amplio rango de contaminantes.•

Purifica el agua * permite su recicla=e.• El paso de la corriente el$ctrica fa!orece el mo!imiento de las partículas de

contaminantes m-s pe#ue<as, incrementando la coagulación.• @educe la contaminación en los cuerpos de agua.• El agua tratada por electrocoagulación contiene menor cantidad de sólidos

disueltos#ue a#uellas tratadas con productos #uímicos, situación #uedisminu*e los costos de tratamiento de estos efluentes en el caso de ser reusados.

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• Puede generar aguas potales, incoloras e inodoras.• Los contaminantes son arrastrados por las uru=as a la superficie del agua

tratada, donde pueden ser remo!idos con ma*or facilidad.

D#%>#&"a<a%=Las principales des!enta=as del proceso de electrocoagulación sonF

• @eposición de los electrodos de sacrificio.• Los lodos contienen altas concentraciones de hierro * aluminio,

dependiendo del material del electrodo utili"ado.• 4o es efecti!o en la remoción de %28 solule, pro!eniente de sol!entes *

anticongelantes.• Puede ser un tratamiento costoso en regiones en las cuales el costo de la

energía el$ctrica sea alto.•

Una película de ó(ido impermeale puede formarse en el c-todo #ue lle!a ala p$rdida de eficiencia del proceso.

?. CONCLUSIONES=

La electrocoagulación es en la actualidad una tecnología emergente #ue se presentacomo alternati!a para el tratamiento de aguas residuales, ofreciendo un potencial mu* grande en la remoción de mu* di!ersos contaminantes contenidosen las aguas residuales de diferentes fuentes.

un#ue $sta t$cnica es conocida hace *a algunas d$cadas * aplicada en muchos

casos es an tema de in!estigación * e(perimentación, pues se ha comen"ado arecorar el inter$s en ella deido a sus potencialidades en la aplicación, facilidadde mane=o * operación, !ersatilidad * adaptailidad a diferentes procesos * a sus!enta=as amientales * económicas. Es así como el dise<o de reactores para laelectrocoagulación, la selección de los materiales de los electrodos * lascondicionesde operación son aspectos #ue se deen perfeccionar mediante lain!estigación,para optimi"ar los procesos * hacerlos económicamente competiti!os.

in duda alguna la necesidad de pro!eer agua para la inmensa demanda mundial* la crisis por el recurso hídrico, constitu*en un desafío #ue re#uiere atenciónurgente. La electrocoagulación, como tecnología de alto rigor científico, tiene un

significati!o !alor como parte de la solución gloal a este prolema.

Los costos de monta=e * operación son fundamentales en la aplicación de estatecnología. Es por esto #ue cada caso en particular re#uiere de un estudio * an-lisisminucioso de los aspectos t$cnicos * económicos del proceso.

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Documents

Electrolisis de Aguas Residuales