http://www.pieb.com.bo/uto_p2.php Sistemas de tratamiento de aguas ácidas de las minas Japo y San José, a través del proceso de cementación, neutralización con lixiviados orgánicos y drenes anóxicos con fines de riego
Equipo de investigación:
Ing. M.Sc. Juan C. Montoya Choque (Coordinador ) T.S. Agrónomo Víctor Flores Alá Ing. M.Sc. Gunnar Guzmán Vega Egr. Boris Jorge Pinto Gómez Egr. Luis Alberto Huanca Antezana Univ. María F. Magne Choqueticlla
Resumen
Las operaciones mineras causan impacto en el ambiente por la formación de aguas ácidas en el interior de la mina, en las zonas de desmontes y de relaves, confluyendo en la mayoría de los casos a cursos de ríos y lagos, con efectos negativos en los ecosistemas acuáticos y terrestres. Tal es el caso de las aguas de la mina San José que tienen su curso por las calles de la ciudad de Oruro y descarga directamente hacia el lago Uru Uru; y las aguas de la mina Japo son vertidas directamente sobre el río Huanuni, sin ni ngún tratamiento. Pese a ser efectivos, los métodos de tratamiento activos de aguas ácidas tienen un costo muy elevado y por tanto no es posible mantener esta tecnología por un período prolongado una vez finalizada la vida de la mina; sin embargo, el problema de las aguas ácidas puede perdurar, por cientos de años. El presente estudio se realizará en los laboratorios del Departamento de Desarrollo Rural de la Facultad de Ciencias Agrarias y Veterinarias (FCAV) de la Universidad Técnica de Oruro (UTO) con aguas ácidas de las minas San José y Japo. La investigación es una complementación a los trabajos realizados en el Ingenio Machacamarca y la mina San José. Objetivos Objetivo general : Mejorar la calidad de aguas ácidas en las minas de San José y Japo aplicando métodos activos y
pasivos para el aprovechamiento de riego, a través de una aplicación práctica para p ara el tratamiento de efluentes de minas. Objetivos específicos:
Realizar el proceso de cementación de metales presentes en las aguas ácidas para precipitar metales pesados con hierro y obtener elementos químicos con valor ec onómico. Neutralizar las aguas ácidas de la mina Japo Japo y San José, con lixiviados orgánicos (compost (compost de hoja de coca, residuos de cocina y estiércol de llama). Precipitar metales metales pesados y reducir la concentración de sedimentos disueltos disueltos totales, con sistemas de drenes anóxicos. Estimar los lodos generados en los tres tres sistemas de tratamiento de aguas. Efectuar pruebas ecotoxicológicas en diferentes cultivos con aguas tratadas y sin tratamiento. tratamiento.
Metodología
Se han investigado diversos métodos de tratamiento pasivo que dan buen rendimiento en la neutralización del pH y la eliminación de metales pesados. Además, requieren poco mantenimiento y, por su bajo costo, pueden ser asumidas por las empresas durante períodos de tiempo más largos. En tal sentido, el estudio complementará trabajos anteriores con métodos mixtos, donde las aguas serán mejoradas (en relación a calidad) y se culminará con un método apto para el manejo de estas aguas en la zona andina. Trabajo de gabinete: Se
tendrá un componente bibliográfico que coadyuve al trabajo in situ, estudios previos en el área (estudios de impacto ambiental, tesis de investigación, trabajos realizados por la Gobernación del departamento, etc.). Planificación del diagnóstico socioeconómico (elaboración de encuestas), digitalización de las imágenes satelitales,
caracterización física, química y biológica del agua de las minas y determinación del caudal de agua. El proceso de tratamiento a través de un reactor, la recuperación de los lodos y la pruebas ecotoxicológicas. Trabajo de campo: Están
contemplados realizar: diagnóstico socioeconómico con encuestas, determinación de caudales de agua, ubicación, selección y toma de muestras de agua, y obtención de compost de residuos de cocina y estiércol de llama. Trabajo de laboratorio : Las
pruebas que se realizarán en laboratorio son:
Pruebas individuales de cementación, neutralización con lixiviados orgánicos y drenes anóxicos. Pruebas en un reactor con aguas de mina San José y Japo y las diferentes proporciones de lixiviados. Pruebas integrales en un reactor la cementación, neutralización con lixiviados orgánicos y drenes anóxicos Estimación de lodos en las tres pruebas propuestas Pruebas de germinación en especies más susceptibles a la contaminación con y sin tratamiento.
Trabajo de gabinete: Después
de las pruebas de laboratorio, su respectivo análisis e interpretación, se concluirá con la recomendación más efectiva y económica. Luego se elaborará un proyecto de una planta piloto para el tratamiento de agua con volúmenes significativos para la remediación ambiental. Resultados esperados:
Tener un diagnóstico socioeconómico de las minas Japo y San José y determinado el caudal de agua de los puntos a tratar el agua ácida. Se tiene caracterizado el agua ácida de las minas San José y Japo en el aspecto físico, químico y biológico. Se han obtenido compost de residuos de cocina y el estiércol de llama para la obtención del lixiviado orgánico. A la vez se han obtenido lixiviados orgánicos del compost de hoja de coca, residuos de cocina y estiércol de llama. Se realizaron las pruebas individuales del proceso de cementación, neutralización con lixiviados orgánicos. Además de las pruebas de neutralización con lixiviados y aguas ácidas de las minas mencionadas. Finalmente las pruebas integrales en un reactor de la cementación, neutralización y drenes anóxicos. Se tienen estimados los lodos generados en las tres pruebas mencionadas, y se compara cada una de ellas para ver su factibilidad económica. Se han realizado las pruebas ecotoxicológicas (pruebas de germinación), con y sin aguas tratadas.
Se cuenta con una propuesta de un proyecto para una planta piloto para el tratamiento de aguas de las minas San José y Japo.
http://tesis.dpicuto.edu.bo/facultad-nacional-de-ingenieria/carrera-de-ingenieria-quimica/360-tratamiento-de-aguasacidas-de-mina-por-humedales-artificiales.html
UNIVERSIDAD TECNICA DE ORURO FACULTAD NACIONAL DE INGENIERIA CARRERA: INGENIERIA QUIMICA
TITULO: “TRATAMIENTO DE AGUAS ACIDAS DE MINA POR HUMEDALES ARTIFICIALES”
AUTOR:
BETTY ROXANA NINA ANTONIO
FECHA DE DEFENSA: Oruro 21 de diciembre de 2006 1. INTRODUCCION La industria de explotación minera es una actividad más problemática, la extracción minera y su proceso son fuente de muchos contaminantes que están dispuestos en el ambiente. La exposición de los minerales sulfurosos al aire y agua, asociados a procesos microbianos y oxidación produce drenaje ácido de mina, caracterizado por su alta acidez y alta cantidad de metales pesados disueltos. El agua de mina de San José es bombeada desde la mina hacia una salida en la ladera de la montaña, por un canal abierto a las afueras hacia el norte de la ciudad, hacia el sur en dirección al lago Uru Uru y Poopo. La aplicación de Humedales utilizando totora como agente descontaminante, presenta una alternativa a ser considerada, por una parte representa un sistema pasivo de tratamiento, con rendimientos aceptables para remover agentes contaminadores del drenaje ácido de mina y por otra representa costos mínimos, tanto de instalación como de operación, aspectos que pueden favorecer su aplicación. Esta tecnología permite optimizar los mismos procesos en humedales naturales: filtración, sedimentación, inmovilización física y química, descomposición química y biológ ica. 2. JUSTIFICACION DEL TEMA Desde el punto de vista ecológico el tratamiento de aguas ácidas por humedales artificiales es una alternativa de solución para los efluentes contaminados por procesos mineros. A su vez se hace uso de Humedales que proporcionan recursos naturales de gran importancia para la sociedad, ofreciendo ventajas ambientales sobre otros sistemas convencionales. El estudio de la aplicación de macrófitas para el tratamiento y depuración de aguas es un campo de especialización importante en la Ingeniería Química, particularmente de variedades de interés regional, como la Totora; en este campo el estudio busca contribuir al conocimiento y comprensión de las capacidades existentes en recursos naturales alternativos a los procesos convencionales. El tratamiento y vertido de aguas ácidas de origen minero, esta sujeto de regulación por la legislación ambiental y representa uno de los campos de mayor limitación en su conversión ambiental, el estudio en este campo busca contribuir a esta problemática mediante una solución alternativa, de carácter pasi vo. 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA La problemática corresponde a dos niveles de elaboración, primero, es necesario evaluar las características de los efluentes para la aplicación de los humedales como sistema de tratamiento, las características de las aguas ácidas de mina permiten establecer la necesidad de realizar un pretratamiento, que corresponda a las características de tratamiento pasivo que representa la alternativa considerada; segundo; el establecer, mediante métodos experimentales, el rendimiento de la remoción bajo diferentes condiciones, que permitan evaluar la cinética del proceso y en consecuencia suministrar datos de diseño útiles para su aplicación. 4. OBJETIVOS GENERAL
Desarrollo de un sistema pasivo para el tratamiento de aguas ácidas provenientes de la mina de San José, con la finalidad de disminuir la concentración de los contaminantes, a través de humedales artificiales y con la utilización de la Totora como agente descontaminante. ESPECÍFICOS a. Evaluación y caracterización de las aguas ácidas de la mina de San José, a efecto de establecer la necesidad de su tratamiento y aplicación del método de depuración por humedales artificiales. b. Estudio y evaluación de necesidades de pretratamiento para la aplicación del método propuesto, en el marco de la aplicación de sistemas pasivos. c. Estudio y evaluación de las variables incidentes de depuración aplicando el agente descontaminante. d. Desarrollo experimental para la determinación de la cinética del proceso, elaboración de un modelo explicativo de su fenomenología. e. Aplicar los resultados, para el diseño y dimensionamiento de una planta de tratamiento de aguas de mina. 5. METODOLOGIA La investigación se orienta a determinar el comportamiento del sistema a efecto de evaluar su aplicación, en base de relaciones fenomenológicas, apropiadas para este propósito, en base de este enfoque la estrategia experimental debe considerar en principio un estudio preliminar, para establecer las condiciones de aplicación del tratamiento, para realizar las pruebas experimentales orientadas a la caracterización del reactor biológico, determinación de la cinética, tomando en cuenta la influencia del pH y la temperatura. Finalmente se realiza la verificación correspondiente para sintetizar el proyecto. 6. ANALISIS Las pruebas preliminares se orientan al estudio de la adaptación de la planta en condiciones del trabajo de investigación, y posteriormente, el pretratamiento consiste en el ajuste de las características del efluente a las limitaciones del sistema, incluyendo el análisis y evaluación del método de dilución o neutralización que permita disminuir la elevada concentración de los metales pesados y elevar el pH. El equipo experimental permite su operación para funcionamiento en condiciones discontinuas y continuas. El desarrollo de las pruebas experimentales se orienta a la obtención de datos que permita establecer la influencia de las variables. El tratamiento se orienta al desarrollo de una ecuación cinética en función de la concentración inicial de los contaminantes para determinar el orden de reacción y las constantes, además de determinar la influencia del pH y la temperatura en la cinética. En base de las características del afluente y los resultados, se realiza el diseño de un sistema de tratamiento de aguas ácidas en la mina San José. 7. CONCLUSIONES El estudio de caracterización de las aguas de la mina San José, se encuentran sobre los valores establecidos por la normas para la clase D, por su naturaleza tóxica se considera la concentración de sulfatos, hierro, arsénico, cadmio y plomo. En las pruebas experimentales, se efectúa la adaptación del cultivo a las características del agua de mina, para diferentes valores de pH, los resultados determina como límite un valor de tolerancia de pH 6, por debajo de estos valores el cultivo presenta inviabilidad y muerte. Por las restricciones que presenta el cultivo, respecto al valor de pH se efectúa la dilución prueba que no satisfacen al requerimiento del sistema, por lo que se aplica CaOH2, como agente neutralizante, aplicando un sistema de aireación, con los resultados se tiene la curva de neutralización, para establecer el rango de adición. Complementando con una prueba de sedimentación, para la separación de los precipitados generados en la sedimentación aplicada, para los fines del presente proyecto, se utiliza un cono Imhoff. Para el desarrollo experimental, se aplica una prueba con trazador, y se evalúa la respuesta, para la caracterización del sistema, los resultados corresponde a reactores flujo pistón. La medición de los parámetros seleccionados a diferentes tiempos de proceso, permite aplicar el método de mínimos cuadrados para establecer el coeficiente cinético y el orden de
reacción. Mediante la comparación de datos observados se establece la influencia del pH y se determina el factor limitante, que corresponde a la remoción de la concentración de arsénico. Se estudia la influencia de la temperatura, utilizando la ecuación de Arrhenius, se determina el coeficiente de temperatura, realizando la simulación para diferentes condiciones ambientales. Finalmente, los resultados experimentales, son aplicados para el diseño y dimensionamiento de una planta de tratamiento de las aguas de mina de San José, considerando el tratamiento fisico-químico, con una canaleta Parshall y un sedimentador, el tratamiento biológico, mediante la aplicación del humedal, con recirculación. 8. RECOMENDACIONES El estudio, para la evaluación de la cinética, no incluye la evaluación de las reacciones involucradas en el sistema de depuración, formación de mecanismos bioquímicos para la desestabilización, asimilación y precipitación de los parámetros contaminantes, por esta razón la cinética aplicada corresponde al proceso en su conjunto, es recomendable el desarrollo de investigaciones que permita esclarecer los mecanismos de descontaminación que involucran la totora, este trabajo es complementario al presente proyecto. El estudio se basa en la consideración del funcionamiento del sistema bajo condiciones estacionarias, es necesario evaluar el sistema bajo condiciones transitorias, que permitiría mejorar la implantación de sistemas y la estabilidad de los mismos. El diseño propuesto para la mina San José requiere de una complementación en relación a la implantación, debido a la carencia de información sobre el uso del suelo urbano, es recomendable a efecto de precisar su ubicación complementar la implantación a detalle del sistema.
