ES2934682T3 - Método para tratar residuos industriales - Google Patents

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Abstract

En el presente documento se describe un método para eliminar contaminantes de un desecho de fluido industrial. El método comprende las etapas de ozofraccionar los desechos de fluidos industriales, por lo que los contaminantes se oxidan y se forma un fraccionamiento de espuma; y separar al menos una porción del fraccionamiento de espuma y cualquier precipitado del fluido ozofraccionado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Método para tratar residuos industriales
SECTOR TÉCNICO
La presente invención se refiere a métodos para tratar residuos fluidos industriales.
ANTECEDENTES
Los residuos fluidos industriales requieren, por lo general, tratamiento antes de que puedan verterse de forma segura al medio ambiente. Los residuos fluidos industriales suelen contener grandes cantidades de contaminantes, tales como compuestos orgánicos y especies metálicas pesadas, y estos contaminantes deben retirarse (o reducirse significativamente) antes de que el residuo sea seguro para su eliminación.
Por ejemplo, el drenaje ácido de minas (AMD, por sus siglas en inglés) (o metalífero) es un residuo fluido industrial que causa problemas significativos en la industria minera. El AMD ocurre cuando los minerales sulfurosos de las rocas están expuestos a condiciones oxidantes, por ejemplo, en la extracción minera del carbón y el metal, la construcción de carreteras u otras excavaciones a gran escala. Existen muchos tipos de minerales sulfurosos, pero los sulfuros de hierro (comunes en las regiones de carbón), pirita y marcasita (FeS2) son los productores predominantes de AMD. Al exponerse al agua y al oxígeno, los minerales piríticos se oxidan para formar agua ácida, rica en hierro y sulfato.
Las técnicas existentes para tratar el AMD incluyen exponer el AMD a agentes básicos tal como la cal, que eleva el pH del AMD y hace que muchas especies metálicas se precipiten. Luego, se deja sedimentar el precipitado y se decanta el agua tratada. Otras técnicas, tal como la descrita en US 6.485.696, utilizan ozono para oxidar rápidamente elementos metálicos específicos presentes en el AMD. El ozono es burbujeado a través del AMD, lo que oxida los elementos metálicos y hace que se precipiten. Esta técnica también puede implicar la etapa de añadir un agente básico al agua tratada con ozono para hacer que se precipiten otros elementos metálicos.
US5180499 describe un proceso multifásico de dos etapas para la purificación rápida y económica de aguas residuales que pueden contener residuos sólidos y que sí contienen residuos químicos y bacterianos.
US5053140 describe un proceso para retirar grasa, bacterias, sólidos y otras impurezas del agua utilizada en el procesamiento de alimentos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
En un primer aspecto, la presente invención proporciona un método para retirar contaminantes de un residuo fluido industrial acuoso que contiene especies metálicas y/o compuestos orgánicos. El método comprende las etapas de fraccionar con ozono el residuo fluido industrial, en donde el residuo fluido industrial se fracciona con ozono al hacer que una espuma que comprende ozono pase a través del residuo fluido industrial, donde el tamaño de las burbujas que comprenden ozono suministradas en el residuo fluido industrial es menor o igual a aproximadamente 200 pm de diámetro, y donde los contaminantes se oxidan y se precipitan o asocian a la materia fraccionada en espuma formado, y de separar al menos una parte de la materia fraccionada en espuma y cualquier precipitado del fluido fraccionado con ozono.
El fraccionamiento con ozono es una técnica que combina el fraccionamiento de espuma con ozono. El fraccionamiento de espuma se puede utilizar para separar determinadas especies de un fluido al pasar una espuma a través del fluido. Cualquier interfaz de aire/agua tiene una pequeña carga eléctrica y, como el fraccionamiento de espuma crea millones de diminutas burbujas, se crea una interfaz aire/agua extremadamente grande. La carga eléctrica correspondiente es un poderoso atrayente de moléculas orgánicas disueltas, minerales, oligoelementos y partículas de tamaño coloidal. Como la carga eléctrica de una interfaz de ozono/agua es significativamente mayor que la de una interfaz de aire/agua, el inventor ha descubierto que el fraccionamiento con ozono proporciona una separación y descontaminación mucho más activa que el fraccionamiento de espuma tradicional. De hecho, el inventor ha descubierto que el fraccionamiento con ozono es lo suficientemente activo como para oxidar la mayoría de los contaminantes que se encuentran normalmente en el residuo fluido industrial. El poder de oxidación del fraccionamiento con ozono es muchas veces mayor que el que se puede lograr simplemente burbujeando gas de ozono a través de una solución. Además, puede que muchos contaminantes no se precipiten al exponerse al ozono simplemente burbujeado a través de una solución. Sin embargo, cuando se exponen al fraccionamiento con ozono, dichos contaminantes pueden precipitarse o bien quedar atrapados en la espuma ascendente de ozono y convertirse en parte de la materia fraccionada en espuma, que se puede separar fácilmente del grueso del fluido. El fraccionamiento con ozono del residuo fluido industrial provoca una precipitación de contaminantes más eficaz que el burbujeo de ozono a través del fluido. Además, durante el fraccionamiento con ozono, muchos otros contaminantes tales como compuestos de hidrocarburos (p. ej. líquidos para máquinas hidráulicas, derivados del petróleo, etc.) son degradados por el ozono y atrapados en la espuma.
El fraccionamiento con ozono se ha utilizado durante muchos años en la industria de la acuicultura, principalmente para retirar sustancias orgánicas disueltas tales como grasas y aceites y desechos de un acuario o estanque. El inventor se dio cuenta de que el fraccionamiento con ozono también podría ser capaz de descontaminar residuos fluidos industriales y ha pasado varios años desarrollando sistemas de fraccionamiento con ozono capaces de procesar dichos residuos.
Como se usa en la presente memoria, se entenderá que el término "residuo fluido industrial" incluye residuos fluidos producidos por procesos industriales, incluidos los residuos que están contaminados de elementos tóxicos, minerales o compuestos orgánicos volátiles complejos con niveles degradantes para el medio ambiente. Ejemplos de residuos fluidos industriales son plaguicidas orgánicos o inorgánicos, fertilizantes (a base de nitrógeno y fósforo), contaminantes orgánicos (p. ej. compuestos orgánicos volátiles, COV), aceite, grasa y otros compuestos petroquímicos, drenaje ácido de minas, drenaje ácido de rocas o agua residual industrial de centrales eléctricas, plantas siderúrgicas o minas. El término "residuo fluido industrial" no abarca el residuo producido por procesos domésticos, como el alcantarillado, que generalmente se tratan con mayor eficacia utilizando métodos orgánicos.
En un segundo aspecto, la presente invención proporciona un método para retirar metales disueltos del agua residual de minas. El método comprende las etapas de fraccionar con ozono el agua residual de minas, donde el tamaño de las burbujas que comprenden ozono suministradas en el agua residual de minas es menor o igual a aproximadamente 200 |jm de diámetro, y donde las especies que contienen los metales se precipitan, y de separar las especies metálicas precipitadas del agua fraccionada con ozono, y en donde el agua residual de minas es fraccionada con ozono al hacer que una espuma que comprende ozono pase a través del agua residual de minas.
En algunas formas de realización, el método del segundo aspecto puede comprender una etapa adicional en la que se monitorizan los parámetros del agua fraccionada con ozono y, si es necesario, al agua fraccionada con ozono se le añade un reactivo para ajustar el pH.
T ambién se describe un sistema para tratar el drenaje ácido de minas. El sistema comprende un fraccionador de ozono adaptado para recibir y fraccionar con ozono el drenaje ácido de minas en condiciones determinadas a partir de los parámetros medidos del drenaje ácido de minas; un tanque de almacenamiento para recibir el drenaje ácido de minas fraccionado con ozono, mediante el cual se dejan sedimentar las especies metálicas que se precipitaron durante el fraccionamiento con ozono; y medios para retirar el drenaje ácido de minas sobrenadante fraccionado con ozono del tanque de almacenamiento y, si los parámetros medidos del drenaje ácido de minas sobrenadante fraccionado con ozono se encuentran dentro de límites ambientales aceptables, verter el drenaje ácido de minas sobrenadante fraccionado con ozono. A continuación se describen características más específicas del sistema en el contexto de los métodos de la presente invención.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Las formas de realización de la presente invención se describirán a continuación solo como ejemplo con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
la Figura 1 es un dibujo de una cámara de fraccionamiento con ozono para su uso en una forma de realización de la presente invención; y
la Figura 2 es un diagrama de flujo del proceso que representa un sistema para tratar el drenaje ácido de minas.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
La presente invención proporciona un método para retirar contaminantes de un residuo fluido industrial acuoso que contiene especies metálicas y/o compuestos orgánicos. El método comprende las etapas de fraccionar con ozono el residuo fluido industrial, en donde el residuo fluido industrial se fracciona con ozono al hacer que una espuma que comprende ozono pase a través del residuo fluido industrial, donde el tamaño de las burbujas que comprenden ozono suministradas en el residuo fluido industrial es menor o igual a aproximadamente 200 jm de diámetro, y donde los contaminantes se oxidan y se precipitan o asocian a la materia fraccionada en espuma formada, y la de separar al menos una parte de la materia fraccionada en espuma y cualquier precipitado del fluido fraccionado con ozono.
El fraccionamiento con ozono combina el fraccionamiento de espuma con las propiedades oxidantes activas del ozono. El ozono es un poderoso agente oxidante y, en condiciones apropiadas, oxidará la mayoría de los metales (excepto el oro, el platino y el iridio) hasta llegar a óxidos de los metales en su estado de máxima oxidación. Cuando el ozono está en forma de espuma que comprende diminutas burbujas que comprenden ozono, la cantidad de ozono expuesta al residuo fluido industrial es muchas veces mayor que la que se puede lograr simplemente burbujeando ozono a través del fluido, y el fraccionamiento con ozono proporciona por lo tanto un ambiente mucho más oxidante. Por consiguiente, exponer un fluido de residuo industrial que contenga especies metálicas (p. ej. compuestos inorgánicos o minerales) al ozono hace que los metales se oxiden, y las especies metálicas oxidadas normalmente se precipitarán. Posteriormente, el precipitado puede separarse por gravedad, fraccionarse o bien filtrarse mecánicamente del fluido.
El ozono también oxidará la mayoría de los compuestos orgánicos (incluidos los compuestos orgánicos volátiles complejos). Por consiguiente, la exposición al ozono de un fluido de residuo industrial que contenga compuestos orgánicos hace que los compuestos orgánicos se oxiden y se destruyan eficazmente. Normalmente, los restos oxidados de los compuestos orgánicos se precipitan o asocian a la materia fraccionada en espuma y, por tanto, se pueden separar del fluido fraccionado con ozono. Como las burbujas que comprenden ozono son tan pequeñas, cuando flotan en la parte superior del residuo fluido industrial, permanecen estables y pueden separarse (junto con cualquier contaminante asociado a la espuma) del fluido fraccionado con ozono.
El ozono es más soluble en agua que el oxígeno y cualquier ozono residual presente en el agua se descompone rápidamente. Una vez que el ozono entra en el agua, sigue dos modos básicos de reacción: oxidación directa, que es bastante lenta y extremadamente selectiva, y autodescomposición en radical hidroxilo. El radical hidroxilo es extremadamente rápido y no selectivo en su oxidación de compuestos orgánicos. Los iones hidróxido también se forman cuando el ozono entra en el agua y oxidan determinados compuestos (p. ej. algunos compuestos que se encuentran en los pesticidas). Si el ozono en el agua se expone a la luz UV, la proporción de radicales hidroxilo tenderá a disminuir y la proporción de iones hidróxido aumentará. Por consiguiente, en algunas formas de realización y, dependiendo de la naturaleza de los contaminantes en el residuo fluido industrial, las burbujas de ozono pueden exponerse a la luz UV.
Como se ha explicado anteriormente, el poder de oxidación del fraccionamiento con ozono es muchas veces mayor que el que se puede lograr simplemente burbujeando gas de ozono a través de una solución, y el inventor ha descubierto que el fraccionamiento con ozono se puede utilizar para descontaminar muchos residuos fluidos industriales. De hecho, en algunos residuos fluidos industriales, sustancialmente todos los contaminantes pueden retirarse mediante fraccionamiento con ozono. En algunas formas de realización, sin embargo, se pueden requerir etapas de tratamiento adicionales antes de que el residuo esté listo para su vertido. Dichas etapas de tratamiento adicionales se describirán con más detalle a continuación.
Cualquier residuo industrial que esté contaminado con una sustancia potencialmente degradante para el medio ambiente puede tratarse utilizando los métodos de la presente invención. Dichas sustancias degradantes pueden variar desde especies que solo afecten de forma moderada al medio ambiente hasta especies que, incluso en dosis extremadamente bajas, puedan causar la muerte o sean carcinógenas, teratógenas o mutagénicas para los invertebrados y vertebrados acuáticos. Ejemplos de contaminantes que pueden retirarse del residuo fluido industrial utilizando el método de la presente invención incluyen pesticidas, contaminantes orgánicos, contaminantes asociados al drenaje ácido de minas o al drenaje ácido de rocas, o contaminantes encontrados normalmente en agua residual industrial de centrales eléctricas, plantas siderúrgicas o minas.
En una aplicación particular, el método de la presente invención se ha utilizado para reducir la cantidad del plaguicida prohibido DDT (diclorodifeniltricloroetano) presente en el agua residual industrial. El método de la presente invención se utilizó para reducir el DDT de 108 partes por billón a <2,0 partes por billón en agua residual industrial, y también se utilizó para reducir la cantidad de DDE (diclorodifenildicloroetileno, que es un metabolito o degradado del DDT) en el agua residual industrial de 9,5 partes por billón a <0,5 partes por billón.
El residuo fluido industrial se fracciona con ozono al hacer que una espuma que comprende ozono pase a través del residuo fluido industrial. Normalmente, se hace que el residuo fluido industrial fluya a través de una cámara, mientras que se hace que una espuma que comprende ozono se eleve desde una parte inferior de la cámara hasta una parte superior de la cámara.
Dependiendo de la naturaleza del residuo fluido industrial, la espuma puede comprender ozono y otro gas (p. ej. aire), o bien consistir solo en ozono.
En algunas formas de realización, se hace que el residuo fluido industrial fluya a través de una cámara en una dirección opuesta a una espuma que comprende ozono que se está elevando desde la parte inferior de la cámara hasta la parte superior de la cámara. Un flujo a contracorriente de este tipo permite un tiempo de contacto más largo entre las burbujas de ozono y el residuo fluido industrial debido a que las diminutas burbujas se arrastran en el flujo del residuo, pasando así más tiempo en contacto con el residuo y proporcionando con ello un fraccionamiento con ozono más eficiente.
La espuma que comprende ozono puede suministrarse al residuo fluido industrial utilizando cualquier técnica capaz de dispersar una espuma en un fluido, por ejemplo, mediante inyección venturi. El tamaño de las burbujas que comprenden ozono suministradas en el fluido es menor o igual a aproximadamente 200 pm de diámetro (p. ej. menor o igual a aproximadamente 150 pm de diámetro). El inventor ha descubierto que si las burbujas son significativamente más grandes no tienden a formar una espuma estable sobre la parte superior del fluido fraccionado con ozono, sino que pueden reventar y liberar los contaminantes atrapados nuevamente en el fluido fraccionado con ozono. Además, cuanto más grande sea la burbuja, menos ozono estará disponible para oxidar contaminantes en el residuo fluido.
En algunas formas de realización, la espuma que comprende ozono puede exponerse a la luz UV. Si es así, la exposición a los rayos UV se realiza normalmente después de que la espuma se haya producido en el venturi, pero antes de que la espuma entre en contacto con el residuo fluido industrial.
En algunas formas de realización, el método comprende una etapa preliminar en la que se monitorizan los parámetros del residuo fluido industrial y se utilizan para determinar las condiciones del fraccionamiento con ozono (p. ej. el tiempo de fraccionamiento con ozono requerido o la cantidad de ozono que se va a añadir) necesarias para retirar eficazmente los contaminantes en el residuo fluido industrial.
La duración del fraccionamiento con ozono dependerá de la naturaleza del residuo fluido industrial y puede determinarse empíricamente. Para los residuos muy contaminados, los tiempos de fraccionamiento con ozono pueden ser de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 4 horas (p. ej. de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 3 horas o de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 2 horas o aproximadamente 1,5 horas). En el caso de residuos ligeramente contaminados, los tiempos de fraccionamiento con ozono pueden ser de tan sólo 30 segundos, pero más comúnmente serán de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 45 minutos (p. ej. de aproximadamente 15 minutos a aproximadamente 35 minutos o de aproximadamente 20 minutos a aproximadamente 30 minutos o aproximadamente 25 minutos). En algunas formas de realización, el residuo fluido industrial se fracciona con ozono durante aproximadamente una hora.
La cantidad de ozono necesaria para fraccionar con ozono eficazmente un fluido de residuo industrial también dependerá de la naturaleza del residuo fluido industrial y se puede determinar empíricamente. En el caso de residuos muy contaminados, pueden requerirse de aproximadamente 1 a aproximadamente 4 gramos (p. ej. de aproximadamente 1 g a aproximadamente 3 g, de aproximadamente 2 g a aproximadamente 3 g o aproximadamente 2,5 g) de ozono por cada kilolitro de residuo fluido industrial. En el caso de residuos ligeramente contaminados, pueden necesitarse de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1 gramo (p. ej. de aproximadamente 0,7 g a aproximadamente 1 g, de aproximadamente 0,7 g a aproximadamente 0,9 g o aproximadamente 0,75 g) de ozono por cada kilolitro de residuo fluido industrial. En algunas formas de realización, el residuo fluido industrial se fracciona con ozono usando aproximadamente 4 gramos de ozono por cada kilolitro de residuo fluido industrial.
Por lo general, se estudiará la fuente del residuo fluido industrial para evaluar el peor escenario para proporcionar una c.t (concentración x tiempo) de ozono adecuada para permitir una oxidación completa de todos los posibles contaminantes del residuo. Como se apreciará, la c.t se puede regular cambiando la concentración de ozono o bien el tiempo de contacto. Por ejemplo, suministrar 4 g de ozono durante 1 hora equivale a suministrar 1 g de ozono durante 4 horas o 20 g de ozono durante 12 minutos. Por consiguiente, la cantidad de ozono y el tiempo de contacto pueden variar dependiendo de la velocidad a la que requiera tratamiento el residuo fluido industrial.
En general, la c.t. para tratar un determinado residuo fluido industrial sería suficiente para tratar un residuo fluido industrial que contenga al menos el doble de contaminantes del peor escenario. Sin embargo, la c.t. también debe controlar la ozonización en función de la eficiencia energética dosificando la menor concentración posible de ozono para lograr el resultado, al tiempo que tenga capacidad para tratar eficazmente el doble de la resistencia prevista como el peor escenario posible.
Cualquier precipitado que se forme durante el fraccionamiento de ozono debe separarse del fluido. Cualquier precipitado de este tipo puede, por ejemplo, separarse del residuo fluido industrial fraccionado con ozono dejando que el precipitado se sedimente y decantando el agua sobrenadante. También se podrían utilizar otros métodos para separar el precipitado y el fluido, tal como la filtración.
En algunas formas de realización, puede ser necesario tratar adicionalmente el fluido fraccionado con ozono antes de que sea seguro para verterlo en el medio ambiente. Dicho tratamiento posterior dependerá de la naturaleza del fluido industrial y sus contaminantes. A continuación se describen otros tratamientos específicos en el contexto del tratamiento de agua residual de minas, y pueden aplicarse a otros residuos fluidos industriales.
A continuación se describirá una forma de realización de un sistema para fraccionar con ozono un residuo fluido industrial con referencia a la Figura 1.
En el sistema representado en la Figura 1, se hace que una columna de diminutas burbujas se mueva hacia arriba a través de una cámara 10 en la que se introduce continuamente un chorro 12 de un residuo fluido industrial a través de una entrada 14 cerca de la parte superior de la cámara 10 y se retira continuamente (a la misma velocidad) a través de una salida 16 cerca de la parte inferior de la cámara 10. La cámara 10 también incluye una zona 18 por encima de la superficie del fluido en la cámara donde una espuma 20 se forma y puede retirarse.
El ozono se genera en un generador de ozono 22 y se dirige a un venturi 24, donde se mezcla con el fluido bombeado desde el fondo de la cámara mediante la bomba de fraccionamiento con ozono 26. El ozono se mezcla enérgicamente con el líquido en el venturi 24 de tal manera que se produce una espuma que comprende diminutas burbujas de ozono. La espuma de ozono se inyecta y se distribuye de manera relativamente uniforme a través del área de sección transversal completa de la cámara 10 mediante tuberías de distribución 28 (no representadas en la cámara 10 para mayor claridad).
Una vez que la espuma de ozono se ha inyectado en la cámara 10, se eleva lentamente a la superficie del fluido en la parte superior de la cámara 10 y forma una espuma en la zona 18. A medida que la espuma se eleva, atrae contaminantes presentes en el chorro 12 de residuos, y así los contaminantes entran en contacto con el ozono y son oxidados por este. Luego, una mayoría de los contaminantes oxidados se precipitan fuera de la solución y comienzan a caer al fondo de la cámara 10 para unirse a la pila de sedimentos 30, o bien se asocian a la espuma de ozono y continúan elevándose con esta.
Una vez que las burbujas de espuma alcanzan la superficie del fluido en la cámara, flotan en la parte superior de la superficie en la zona 18 mientras gotea de ellas el exceso de fluido de vuelta al cuerpo principal de fluido en la cámara 10. A medida que más burbujas de espuma llegan a la superficie del fluido, la espuma más ligera se eleva y es dirigida por el concentrador de espuma 32 hacia la cámara de fraccionado 34. La espuma que llega a la cámara de fraccionado 34 está cargada de contaminantes y puede eliminarse o procesarse adicionalmente, según sea necesario.
El precipitado en la pila de sedimentos 30 se bombea periódicamente fuera de la cámara usando una bomba para sedimentos 36. El precipitado está cargado de contaminantes y se elimina o procesa adicionalmente, según sea necesario.
El fluido retirado de la cámara a través de la salida 16 ha estado en contacto con la espuma de ozono durante suficiente tiempo como para garantizar que se haya retirado una proporción significativa de los contaminantes del residuo fluido industrial introducido en la cámara a través de la entrada 14 (mediante precipitación o bien a través de la espuma).
Los parámetros relevantes a considerar durante el fraccionamiento con ozono incluyen:
A: Tamaño de la burbuja: cuanto más pequeña sea la burbuja, mayor será el área de superficie cargada y más estable es la materia fraccionada en espuma resultante.
B: Método de generación de burbujas: el tamaño ideal de la burbuja es menor o igual a aproximadamente 200 pm. C: Relación de ozono a fluido en la burbuja: por lo general, aproximadamente el 13 % (v/v) de ozono a agua, pero variará (hacia abajo) dependiendo del tamaño de la burbuja. Por encima del 13 % las burbujas tienden a combinarse, lo que reduce la eficacia del proceso.
D: Método de distribución de burbujas: las burbujas deben extenderse uniformemente en la cámara poniendo el énfasis en crear una masa de burbujas ascendente distribuida uniformemente en la cámara. Si una única fuente de burbujas es inadecuada para lograr este resultado, se pueden usar varios venturis. Por ejemplo, una cámara de 1,5 m de diámetro se beneficiará de 6 fuentes de venturi con tuberías internas que extiendan la masa de burbujas a través de la cámara.
E: Relación de altura a anchura de la cámara: es importante evitar condiciones en las que partes del residuo fluido industrial puedan evitar el contacto con la masa de burbujas ascendente.
F: Forma de la cámara de espuma y torre de desecación: esto es necesario para estabilizar la masa de burbujas de tal manera que la espuma se acumule incluso con las menores concentraciones de contaminación y, al mismo tiempo, permita que el exceso de fluido drene de vuelta hacia abajo, dejando una espuma que retire los contaminantes pero no demasiado fluido. La cuenca de recogida de la materia fraccionada también debe contener una materia fraccionada estabilizada, donde todas las burbujas se hayan degradado de tal manera que la materia fraccionada no tenga aire y sea estable para su posterior retirada (p. ej. por gravedad) en un proceso de decantación y desecación.
G: Caudal a través de la cámara: el tiempo de retención del residuo fluido industrial en la cámara debe calcularse en función del peor escenario de contaminación y el caudal más alto de residuo fluido industrial. En general, se requiere una retención mínima de 1 hora, pero esto puede modificarse (dependiendo de la naturaleza de los contaminantes) aumentando o disminuyendo la cantidad de ozono inyectado en la cámara.
En una aplicación, la presente invención puede utilizarse para retirar contaminantes del agua residual de minas (p. ej. agua residual que contenga drenaje ácido de minas, drenaje ácido de rocas, agua del proceso de operaciones de preparación mecánica o agua del lavado de vehículos de minería). Por lo tanto, la presente invención también proporciona un método para retirar metales disueltos del agua residual de minas. El método comprende las etapas de fraccionar con ozono el agua residual de minas, donde el tamaño de las burbujas que comprenden ozono suministradas en el agua residual de minas es menor o igual a aproximadamente 200 pm de diámetro, y donde las especies que contienen los metales se precipitan, de separar las especies metálicas precipitadas del agua fraccionada con ozono, y en donde el agua residual de minas es fraccionada con ozono al hacer que una espuma que comprende ozono pase a través del agua residual de minas.
Cuando se fracciona con ozono el agua residual de las operaciones de minería, la mayoría de las especies metálicas presentes en el agua (incluidas las especies que contienen metales seleccionados de los siguientes: hierro, manganeso, plata, níquel, cobalto, bismuto, paladio, talio, aluminio, zinc, cobre, plomo, arsénico y cromo, así como otros contaminantes típicos de la minería tales como cianuro) se oxidan y posteriormente se precipitan. El fraccionamiento con ozono también suele aumentar el pH del agua, especialmente cuando el agua residual de minas es inicialmente ácida, lo que puede provocar que se precipiten minerales anteriormente solubles y similares. Por consiguiente, el fraccionamiento con ozono y la posterior separación de cualquier precipitado que se forme puede ser suficiente para tratar determinados tipos de agua residual de minas.
Normalmente, se hace que el agua residual de minas fluya a través de una cámara, mientras que se hace que una espuma que comprende ozono se eleve desde una parte inferior de la cámara a una parte superior de la cámara.
En algunas formas de realización, se hace que el agua residual de minas fluya a través de una cámara en una dirección opuesta a una espuma que comprende ozono a la que se hace elevarse desde la parte inferior de la cámara hasta la parte superior de la cámara.
En algunas formas de realización, la espuma de ozono se suministra mediante inyección venturi.
En algunas formas de realización, al menos una parte de una materia fraccionada en espuma se retira de la superficie del agua residual de minas fraccionada con ozono. Dicha materia fraccionada en espuma puede incluir contaminantes retirados del agua residual de minas similares a los tratados anteriormente en relación con los residuos fluidos industriales en general.
En algunas formas de realización, el método puede comprender una etapa preliminar en la que se monitorizan los parámetros del agua residual de minas y se utilizan para determinar las condiciones del fraccionamiento con ozono.
La duración del fraccionamiento con ozono dependerá de la naturaleza del agua residual de minas y puede determinarse empíricamente en función de la c.t objetivo para la fuente de residuos, como se ha explicado anteriormente en relación con los residuos fluidos industriales en general. Para el agua residual muy contaminada, los tiempos del fraccionamiento con ozono pueden ser de hasta 2 o 3 o incluso 4 horas. Para el agua residual ligeramente contaminada, los tiempos del fraccionamiento con ozono pueden ser de tan solo 30 segundos. En algunas formas de realización, el agua residual de minas se fracciona con ozono durante aproximadamente una hora.
La cantidad de ozono requerida para fraccionar con ozono el agua residual de minas dependerá también de la naturaleza del agua residual de minas y puede determinarse empíricamente en función de la c.t objetivo para la fuente de residuos, como se ha explicado anteriormente en relación con los residuos fluidos industriales en general. En el caso del agua residual muy contaminada, pueden necesitarse de aproximadamente 4 a aproximadamente 8 gramos de ozono (p. ej. aproximadamente 5, 6, 7 u 8 g) por cada kilolitro de agua residual de minas. En el caso del agua residual ligeramente contaminada, pueden necesitarse de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3 gramos de ozono (p. ej. aproximadamente 1, 2 o 3 g) por cada kilolitro de agua residual de minas. En algunas formas de realización, el agua residual de minas se fracciona con ozono usando aproximadamente 4 gramos de ozono por cada kilolitro de agua residual de minas.
En algunas formas de realización, las especies metálicas precipitadas se separan del agua fraccionada con ozono permitiendo que las especies metálicas precipitadas se sedimenten y decantando luego el líquido sobrenadante fraccionado con ozono.
En algunas formas de realización, el fraccionamiento con ozono puede no ser suficiente para tratar adecuadamente el agua residual de minas (p. ej. el pH del agua residual de minas fraccionada con ozono puede no ser apropiado para verterlo en el medio ambiente, o el agua residual de minas fraccionada con ozono puede contener todavía algunas especies metálicas disueltas u otros contaminantes). Por consiguiente, algunas formas de realización pueden comprender una etapa adicional de monitorizar los parámetros del agua fraccionada con ozono y, si se cumplen determinadas condiciones, considerar si el agua fraccionada con ozono requiere un tratamiento adicional antes del vertido. Por consiguiente, en algunas formas de realización, puede ser necesario añadir un agente o agentes de tratamiento adicionales (p. ej. un agente de ajuste del pH y/o un agente aglutinante) al agua fraccionada con ozono. Como alternativa (o además), algunas formas de realización pueden comprender una etapa adicional de exponer el agua fraccionada con ozono a luz UV, lo que puede destruir algún contaminante que se encuentre en el agua residual de minas.
El agua residual de minas puede ser ácida, básica o neutra. Por ejemplo, la condición de la calidad del agua de las minas subterráneas, o de los rellenos de las minas de superficie, depende de los minerales productores de ácido (sulfuro) y alcalinos (carbonato) en la roca perturbada. En general, los materiales ricos en sulfuro y pobres en carbonato producen drenaje ácido (p. ej. AMD). Por el contrario, los materiales ricos en alcalinos, incluso con concentraciones significativas de sulfuros, producen a menudo condiciones alcalinas en el agua.
El aumento o disminución del pH de una solución usando un agente de ajuste del pH es otra técnica mediante la cual se puede hacer que las especies en la solución se precipiten. Por ejemplo, en el caso del AMD, aumentar el pH entre aproximadamente 8,5 y aproximadamente 9,5 hará que muchas especies metálicas se precipiten y sean así separables. Por consiguiente, cambiar el pH del agua fraccionada con ozono puede causar la precipitación de contaminantes adicionales que aún pueden estar presentes en el agua después del fraccionamiento con ozono.
En las formas de realización donde el agua residual de minas después del fraccionamiento con ozono es ácida y es deseable aumentar el pH, el agente de ajuste del pH sería un agente básico. En las formas de realización donde el agua residual de minas es básica después del fraccionamiento con ozono y es deseable disminuir el pH, el agente de ajuste del pH sería un agente ácido. En las formas de realización donde el agua residual de minas es neutra después del fraccionamiento con ozono, podría usarse un agente básico o ácido.
Ejemplos de agentes básicos incluyen caliza, CaCO3, cal apagada, Ca(OH)2, cal deshidratada (cal viva), CaO, carbonato sódico, Na2CO3, sosa cáustica, NaOH, cal de magna, MgO, sulfuro de potasio y aluminio hidratado, lodo rojo y productos vendidos bajo la marca ViroMine™ Technology.
Ejemplos de agentes ácidos incluyen ácido clorhídrico, CO2 y productos vendidos bajo la marca ViroMine™ Technology.
En algunas formas de realización, el agente de tratamiento adicional es un agente aglutinante capaz de aislar especies metálicas presentes en el agua residual (p. ej. que se precipitan cuando se añade el agente de ajuste del pH). Dichos agentes aglutinantes son ventajosos porque pueden aislar el contenido mineral en una matriz estable segura para el vertedero. Sin tal aislamiento, las especies metálicas en el vertedero pueden migrar, por ejemplo, infiltrándose cuando se exponen al agua de lluvia o similar.
En algunas formas de realización, el agente de tratamiento adicional es capaz de ajustar el pH y aglutinar especies metálicas precipitadas. Por ejemplo, Virotec Global Solutions Pty Ltd distribuye con el nombre comercial ViroMine™ T echnology agentes capaces de aislar el contenido mineral en una matriz estable segura para el vertedero y de ajustar el pH de una solución a la que se añaden. Los productos ViroMine™ Technology tienen base de lodo rojo, el subproducto del procesamiento de bauxita en el proceso de Bayer, y no son una tecnología de descontaminación medioambiental arriesgada ni peligrosa derivada de residuos de la refinería de alúmina.
Como es significativamente alcalino, la mayoría de los productos ViroMine™ Technology elevan el pH (el pH del lodo rojo es de 10-15). Al elevar el pH, se provoca que determinados elementos se precipiten de la solución. Además, ViroMine™ Technology proporciona un tipo de esponja absorbente que aísla especies metálicas precipitadas en una matriz estable. Por lo tanto, el lodo sedimentado resultante es estable y seguro para su eliminación en un vertedero. ViroMine™ Technology incluye cinco reactivos:
a) Neutra B: un reactivo diseñado para tratar agua moderadamente ácida (pH 6-8) contaminada con metales pesados, particularmente arsénico y selenio;
b) Acid B: un reactivo diseñado para tratar el agua ácida (pH 4,5-6) contaminada con metales pesados;
c) Acid B Extra: un reactivo diseñado para tratar agua altamente ácida (pH<4,5) contaminada con metales pesados; d) Terra B: un reactivo diseñado para tratar residuos de roca y suelo sulfurosos; y
e) Alka B - un reactivo diseñado para tratar agua alcalina (pH>7) contaminada con metales pesados.
En algunas formas de realización, un agente básico, si se añade, hace que el pH del agua fraccionada con ozono pase a ser de entre aproximadamente 8,5 y aproximadamente 9,5. Este pH es suficiente para provocar la precipitación de muchas especies metálicas a menudo presentes en el AMD que pueden haber sobrevivido a la etapa del fraccionamiento con ozono.
En algunas formas de realización, los parámetros del agua fraccionada con ozono que se monitorizan para decidir si se requiere un agente de tratamiento adicional incluyen el pH y el potencial de reducción de oxidación (ORP, por sus siglas en inglés) del agua fraccionada con ozono. Dichos parámetros son indicativos de la idoneidad del agua fraccionada con ozono para su eliminación en el medio ambiente. Otros parámetros que podrían monitorizarse incluyen el volumen de flujo, el total de sólidos en suspensión (TSS) o la turbidez, el total de sólidos disueltos (TSD), la conductividad, la temperatura, el oxígeno disuelto (OD), así como las concentraciones de amonio, nitrato y cloruro.
En las formas de realización donde el agua residual de minas que se está tratando es AMD, se añade normalmente el agente básico y/o agente aglutinante al agua fraccionada con ozono si el pH del agua fraccionada con ozono es menor de aproximadamente 8,5 y el ORP del agua fraccionada con ozono es mayor de aproximadamente 400.
En algunas formas de realización, el procedimiento comprende la etapa adicional de separar cualquier especie metálica que se precipite cuando se añade el agente de ajuste del pH (así como cualquier otro precipitado que pueda formarse en este pH). Por ejemplo, el agua fraccionada con ozono puede mantenerse en un recipiente de almacenamiento cuando se añade el agente de ajuste del pH. Las especies metálicas precipitadas pueden entonces separarse del agua tratada dejando que las especies metálicas precipitadas se sedimenten y decantando posteriormente el agua neutralizada sobrenadante.
Como alternativa, el agua fraccionada con ozono puede contenerse en un recipiente de reacción de filtración de lecho fluidizado cuando se añade el agente de ajuste del pH (y otros agentes, si es necesario). El período de tiempo durante el cual el agua fraccionada con ozono necesita permanecer en el recipiente de reacción de filtración de lecho fluidizado dependerá de la naturaleza del residuo que se está tratando y se puede determinar empíricamente. Aún en otras formas de realización, se pueden utilizar otros métodos de contacto con reactivos apropiados para lograr el resultado deseado.
En el método para retirar metales disueltos (así como otras especies, como se ha explicado anteriormente), el agua sobrenadante fraccionada con ozono y/o el agua sobrenadante tratada pueden definir un flujo de salida de agua tratada que está listo para su eliminación en el medio ambiente.
En algunas formas de realización, el método comprende la etapa adicional de filtrar el flujo de salida de agua tratada con el fin de retirar cualquier precipitado que no se sedimentó.
El pH del flujo de salida de agua tratada dependerá de las condiciones de control permitidas por una autoridad reguladora tal como la Environmental Protection Agency (EPA) en Australia. Además, la autoridad reguladora puede establecer límites superiores de control de pH para un sitio en particular. Normalmente, el pH del flujo de salida de agua tratada es de entre aproximadamente 8,5 y aproximadamente 9,5.
La concentración de metales disueltos en el flujo de salida de agua tratada variará dependiendo de la especie, pero será menor que la requerida por la autoridad reguladora.
La presente invención también se puede utilizar para descontaminar fuentes heredadas de materiales potencialmente contaminados tales como relaves de mina almacenados. Los problemas actuales a los que se enfrentan los sectores industriales y mineros no solo incluyen el tratamiento de nuevas fuentes contaminadas, sino también la descontaminación de fuentes heredadas, muchas de las cuales son simplemente lodos pesados precipitados que son inestables en su forma y se vuelven a disolver fácilmente en una solución y, por lo tanto, son una amenaza medioambiental presente. Las fuentes heredadas incluyen las filtraciones de presas de relave y residuos de roca encapsulados. Dichos materiales se exponen a menudo al medio ambiente donde los contaminantes pueden infiltrarse cuando se exponen al agua (p. ej. agua de lluvia o de inundaciones).
A continuación se describirá en detalle un sistema en el que se trata el drenaje ácido de minas con referencia al diagrama de flujo que se muestra en la Figura 2.
Etapa A: Drenaje ácido de minas de una fuente
Como se ha descrito anteriormente, el drenaje ácido de minas (AMD) (o metalífero) se forma cuando se exponen minerales sulfurosos de rocas a condiciones oxidantes en la explotación minera de carbón y metal, construcción de carreteras y otras excavaciones a gran escala. Se dispone un chorro de residuos que contiene AMD para que fluya dentro de la planta de tratamiento, por ejemplo, mediante bombeo o por la acción de la gravedad.
Etapa B: Cribado
Antes de entrar en la planta de tratamiento, el chorro de AMD se criba primero para retirar las rocas y otros desechos dañinos del chorro de AMD. Por lo general, esto consiste en una contención cribada que rodea la bomba de suministro de AMD en combinación con una bomba para después del cribado de 1-2 mm.
Etapa C: Separación masiva por gravedad
Lo idóneo es que las partículas relativamente grandes suspendidas en el chorro de AMD (que ha pasado a través de la criba B) se separen del chorro antes de que comience el proceso de tratamiento. Se puede hacer que ocurra esta sedimentación permitiendo que el AMD se encuentre en un recipiente de separación por gravedad durante un período de tiempo. Se puede permitir que la separación masiva por gravedad ocurra en un tanque de sedimentación, en un hidrociclón o incluso en un sumidero.
El chorro de AMD fluye desde la etapa de separación masiva por gravedad al siguiente paso (fraccionamiento con ozono), pasado uno o más metros, adaptado para monitorizar los parámetros del AMD. Los parámetros monitorizados son por lo general el flujo, el pH y el total de sólidos en suspensión (TSS) o la turbidez, pero también se podría monitorizar el potencial de reducción de oxidación (ORP), el total de sólidos disueltos (TSD), la conductividad, la temperatura, el oxígeno disuelto (OD), el amonio, el nitrato y el cloruro. Se observan los parámetros monitorizados y por lo general se registran, y se utilizan para determinar las condiciones del tratamiento en pasos posteriores del proceso.
El flujo a través del sistema es controlado, por lo general, por el período de tiempo requerido para que termine la separación masiva por gravedad. En el caso de que el flujo de esta etapa sea < 50 % del flujo planificado, se puede activar el circuito de recirculación de E: Sedimentación/Decantación a D: Fraccionamiento con ozono y así volver a procesar y mejorar continuamente la calidad de esa agua antes de transferirla a G: Lote de proceso.
Etapa D: Fraccionamiento con ozono
Como se ha tratado anteriormente, el fraccionamiento con ozono combina el fraccionamiento de espuma con ozono. En esta etapa, se oxida cualquier elemento que pueda oxidarse, dando como resultado por lo general que los elementos solubles se vuelvan insolubles y puedan separarse por gravedad, fraccionarse o bien filtrarse mecánicamente. Estas especies metálicas oxidadas se precipitan de la solución o bien quedan atrapadas en la espuma de ozono y son llevadas a la parte superior del AMD en la cámara de fraccionamiento con ozono con la materia fraccionada en espuma.
El ozono también oxidará muchas especies no metálicas presentes en fluidos residuales industriales tales como el AMD. Estas especies oxidadas también se precipitarán normalmente de la solución o (más comúnmente) son llevadas a la parte superior del AMD con la materia fraccionada en espuma.
Durante el fraccionamiento con ozono, se monitoriza el chorro de AMD para determinar el ORP, la conductividad, el pH, el OD y el TSS. El pH > 6, el ORP <350 y la conductividad en puntos establecidos relevantes para el chorro de residuos desencadenarán una actividad de vigilancia de los mismos niveles en E: Sedimentación y Decantación. Los puntos establecidos de conductividad dependerán de los minerales específicos del chorro de residuos de AMD y deben definirse en función de las condiciones de la mina. Estos niveles son normales en una fuente que no sea de AMD, tal como agua subterránea y pluvial o un acuífero expuesto. Normalmente, el AMD tendrá un pH <6, un ORP >400 y alta conductividad.
El flujo en el fraccionador de ozono va desde la parte superior de la cámara hasta la parte inferior. La espuma de ozono se suministra mediante una inyección venturi en la parte inferior de la cámara. La columna de burbujas ascendente resultante crea características de flujo a contracorriente que permiten un tiempo de contacto prolongado entre la espuma de ozono y la AMD. La concentración de ozono y el tiempo de contacto (c.t) requeridos para oxidar suficientes especies dependerán de las propiedades del AMD, pero el tiempo de contacto será, por lo general, de entre aproximadamente 30 segundos y aproximadamente 4 horas y la cantidad de ozono será, por lo general, de entre aproximadamente 0,5 gramos y aproximadamente 4 gramos de ozono por kL de AMD tratado.
El ozono se mezcla normalmente con aire antes de su suministro en el chorro de AMD. La concentración de ozono en las burbujas de gas suministradas a la cámara de fraccionamiento con ozono puede ser de tan solo 500 mg por metro cúbico de aire y hasta 22 gramos o más por metro cúbico de aire aplicado. El c.t. requerido y su gestión dependerán en gran medida del caudal del chorro de AMD (caudales mayores requieren una dosis de ozono mayor porque necesariamente tienen un tiempo de contacto menor, mientras que caudales menores pueden lograr el mismo c.t. con una dosis más baja de ozono y un tiempo de contacto extendido).
La materia fraccionada se forma en la parte superior de la cámara de fraccionamiento con ozono y pasa a la cuenca de recogida de la materia fraccionada a través de la torre de desecación. La materia fraccionada se suministra desde la cuenca de recogida de la materia fraccionada a I: recipiente de materia fraccionada/sólidos sedimentados y tanque de decantación/sedimentación de retrolavado.
Desde cerca de la base de la cámara de fraccionamiento con ozono, el fluido del proceso fluye en un proceso continuo hacia la base del recipiente de E: Sedimentación/Decantación. Los sedimentos sedimentados se retiran periódicamente de la base de la cámara de fraccionamiento con ozono a K: Pila de almacenamiento de desecados.
Etapa E: Sedimentación/Decantación
El recipiente de sedimentación/decantación permite que se sedimenten las especies que se precipitaron durante el fraccionamiento con ozono. El AMD fraccionado con ozono fluye hacia la parte inferior de este recipiente, donde el precipitado puede sedimentarse en la parte inferior. Una vez que el agua alcanza una determinada altura en el recipiente, puede desbordarse en el recipiente F: Equilibrado de lotes, lo que mejora la eficiencia de la retirada del TSS. En plantas más pequeñas, E y F pueden combinarse. Los sedimentos sedimentados se retiran periódicamente de la base del recipiente de sedimentación/decantación a K: Pila de almacenamiento de desecados.
Etapa F: Equilibrado de lotes
El recipiente de equilibrado de lotes acepta el agua decantada del recipiente de sedimentación/decantación y opera entre niveles altos y bajos de agua para suministrar un lote de agua para su posterior procesamiento. Si el agua del proceso de un lote particular en el recipiente de equilibrado de lotes tiene pH >8.5, ORP <400 o conductividad en un nivel predeterminado relevante para el chorro de residuos, entonces se considera que el chorro de residuos ha sido suficientemente tratado, sin necesidad de tratamiento químico adicional, y el lote del agua del proceso se bombea directamente a H: Filtración de materias que pasan por la criba.
En tales casos, el proceso de tratamiento del AMD se puede ejecutar a una velocidad más rápida de la que es posible si se requiere un tratamiento químico adicional. Por ejemplo, en el caso de agua subterránea y pluvial o rotura de acuíferos, el proceso tiene la flexibilidad de permitir un mayor flujo a través del proceso porque los parámetros de ORP o conductividad son bajos. Generalmente, cuanta mayor sea la calidad del AMD que se está tratando, más rápida será la velocidad a la que se puede procesar.
Sin embargo, si el agua en el recipiente de lotes tiene un pH <8,5, ORP >400 o conductividad en un nivel predeterminado relevante para el chorro de residuos, entonces se requiere tratamiento químico adicional y el agua en el recipiente de equilibrado de lotes se agrupa con G: Lote de proceso.
Los sedimentos sedimentados se retiran periódicamente de la base del recipiente de equilibrado de lotes y se transfieren a K: Pila de almacenamiento de desecados.
Etapa G: Lote de proceso
En este recipiente, el agua de proceso se dosifica con un agente de ajuste del pH, lo que hace que muchos de los minerales solubles que quedan en el agua de proceso se precipiten y, si es necesario, con un agente aglutinante, lo que aísla especies metálicas. El recipiente de lotes de proceso se llena por lotes con el agua del recipiente de equilibrado de lotes, se dosifica con el agente de ajuste del pH y la mezcla se mezcla meticulosamente durante aproximadamente cuatro horas. Luego, se deja sedimentar el lote durante un mínimo de 20 horas antes de decantarlo a H: Filtración de materias que pasan por la criba.
Normalmente, el AMD será ácido, y el agente de ajuste del pH será un agente básico.
El agente de ajuste del pH también puede ser capaz de aislar el contenido mineral en una matriz estable segura para el vertedero. Como se ha explicado anteriormente, Virotec Global Solutions Pty Ltd distribuye dichos reactivos con el nombre comercial ViroMine™ Technology. Reactivos alternativos que pueden utilizarse para aumentar el pH del agua del proceso o causar floculación incluyen cal, cal apagada, sulfato de alúmina y potasa hidratado (alumbre). También es posible la adición directa de lodo rojo.
La cantidad de recipientes de lote de proceso dependerá del volumen de AMD que tratar, con una capacidad de almacenamiento total de lote recomendada de al menos el 150 % del flujo de AMD anticipado. La sedimentación se extiende en relación con el flujo de entrada de la planta para permitir un proceso de decantación eficiente. Cuanto más largo sea el tiempo de sedimentación en los recipientes de lote de proceso, más largo será el intervalo de mantenimiento de filtración de materias que pasan por la criba, ya que se transfieren menos sólidos suspendidos a H: Filtración de materias que pasan por la criba.
Como se ha señalado anteriormente, esta etapa también podría llevarse a cabo en un recipiente de reacción de filtración de lecho fluidizado u otro método de contacto de reactivos apropiado para lograr el resultado deseado.
Los sedimentos sedimentados se retiran periódicamente de la base del (de los) recipiente(s) del Lote de proceso a K: Pila de almacenamiento de desecados.
Etapa H: Filtración de materias que pasan por la criba
La filtración de materias que pasan por la criba retira cualquier resto de sólidos suspendidos en el chorro de AMD tratado. Son aceptables la mayoría de los métodos de filtración de materias que pasan por la criba, pero dependerán del tamaño de cribado y del resultado controlado deseado o permitido. Todos los sistemas de hidrociclón, filtros de arena, membranas y ósmosis inversa son tecnologías aceptables.
Por ejemplo, la filtración rápida de arena en lecho profundo filtrará de forma fiable hasta 5 pm. Esto se puede usar si solo se requiere que el TSS sea <30 mg/L y los estudios de tamaño de cribado muestran que el 95 % de los sólidos suspendidos están por encima del tamaño de 5 pm. Si el TSS es <10 mg/L, entonces puede usarse una combinación de filtración rápida de arena en lecho profundo y filtración por membrana para lograr más de 1 pm. Es factible utilizar la ósmosis inversa para filtrar el agua tratada si se requiere un control aún más estricto.
Normalmente, la Etapa H: Filtración de materias que pasan por la criba será un sistema de filtración rápida de arena en lecho profundo de retrolavado automático que retrolava tanto en caso de incumplimiento del TSS como de aumento de la presión en la alimentación al filtro. El retrolavado se dirige a la Etapa I: Materia fraccionada, sólidos sedimentados y decantación/sedimentación de retrolavado donde puede sedimentarse y decantarse.
Los parámetros de control de vertidos se monitorizan inmediatamente después de la filtración de materias que pasan por la criba. Si se cumplen los parámetros de control, el chorro de residuos es vertido a J: Vertido. Sin embargo, si no se cumplen los parámetros de control, el vertido se redirige a G: Equilibrado de lotes para un nuevo tratamiento.
Los parámetros de control normales serán el pH y el TSS, pero pueden incluir el OD, la conductividad, el ORP u otros parámetros exigidos por los requisitos normativos del lugar.
Etapa I: Materia fraccionada, sólidos sedimentados y decantación/sedimentación de retrolavado
Este recipiente tiene residuos suministrados a la base del recipiente, donde se potencia el asentamiento de sedimentos pesados. El recipiente puede incluir deflectores para ayudar a este proceso o puede ser muy profundo. El decantado se desborda desde la parte superior de este recipiente hasta el vertido de E: Sedimentación/decantación, donde se combina con el agua decantada de ese recipiente para agruparse para el tratamiento de F: Equilibrado de lotes.
Los sedimentos sedimentados se retiran periódicamente de la base de este recipiente y se transfieren a K: Pila de almacenamiento de desecados.
Etapa J: Vertido
El vertido al medio ambiente debe llevarse a cabo de una manera sensible desde el punto de vista medioambiental. Por lo tanto, es preferible verter grandes volúmenes de agua tratada en un sistema de zanjas para minimizar la erosión del punto de la fuente. Este vertido puede ser en un arroyo, río o lago o en un sistema de aguas pluviales. El agua tratada es adecuada para el riego y se puede utilizar en campos de deportes acuáticos o parques.
El sistema de línea de vertidos puede incluir también un pequeño recipiente de almacenamiento para su uso en la planta de lavado, retrolavado, etc.
Etapa K: Pila de almacenamiento de desecados
Todos los recipientes con sedimentación se disponen de tal manera que los sólidos sedimentados se retiren periódicamente a la pila de almacenamiento de desecados. Esto puede llevarse a cabo con bombas de lodo de cavidad progresiva, correas de compresión de desecado, tornillos u otros métodos de transferencia de desecados. La pila de almacenamiento de desecados está aislada y drena de tal manera que los fluidos capturados en este paso se transfieren a la línea de suministro de D: Fraccionamiento con ozono para un nuevo tratamiento. Los sedimentos pueden requerir una dosis de agente aglutinante (p. ej. Terra B de ViroMine™ Technology), especialmente si el proceso se ha acelerado (es decir, el único tratamiento químico fue el fraccionamiento con ozono). Cuando los sedimentos están desecados, pueden ser retirados al vertedero, a la pila de almacenamiento o a las operaciones de preparación mecánica, donde pueden ser procesados posteriormente si se desea (p. ej. para recuperar minerales de los sedimentos sedimentados).
Como se apreciará, el proceso descrito anteriormente permite un control estricto del pH, la conductividad, el TSS y otros parámetros en el tratamiento del AMD en un proceso de lotes semicontinuo. El proceso utiliza técnicas intensivas de control y dosificación con las propiedades oxidativas del fraccionamiento con ozono y, opcionalmente, varios agentes neutralizantes, incluidos los reactivos producidos a partir del proceso de Bauxaul (lodo rojo). El proceso es capaz de distinguir entre AMD muy degradado, aguas subterráneas y pluviales y flujos acuíferos, y puede variar el método de tratamiento cuando sea necesario.
En las reivindicaciones que siguen y en la descripción anterior de la invención, excepto donde el contexto requiera lo contrario debido a un lenguaje expreso o una implicación necesaria, la palabra "comprender" o variaciones tales como "comprende" o "que comprende" se utiliza en un sentido inclusivo, es decir, para especificar la presencia de las características indicadas, pero no para excluir la presencia o adición de características adicionales en varias formas de realización de la invención.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Método para retirar contaminantes de un residuo fluido industrial acuoso que contiene especies metálicas y/o compuestos orgánicos, el método comprendiendo las etapas de:
fraccionar con ozono el residuo fluido industrial, en donde el residuo fluido industrial se fracciona con ozono al hacer que una espuma que comprende ozono pase a través del residuo fluido industrial, donde el tamaño de las burbujas que comprenden ozono suministradas en el residuo fluido industrial es menor o igual a aproximadamente 200 pm de diámetro,
y donde los contaminantes se oxidan y se precipitan o asocian a la materia fraccionada en la espuma formada; y separar al menos una parte de la materia fraccionada en espuma y cualquier precipitado del fluido fraccionado con ozono.
2. Método según la reivindicación 1 en donde se hace que el residuo fluido industrial fluya a través de una cámara desde una parte superior de la cámara hasta una parte inferior de la cámara, mientras que se hace que una espuma que comprende ozono se eleve desde la parte inferior de la cámara hasta la parte superior de la cámara.
3. Método según la reivindicación 1 o reivindicación 2 que comprende una etapa preliminar de monitorizar los parámetros del residuo fluido industrial y usar los parámetros para determinar las condiciones del fraccionamiento con ozono.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en donde cualquier precipitado se separa del fluido fraccionado con ozono dejando que el precipitado se sedimente y decantando el agua sobrenadante.
5. Método para retirar metales disueltos del agua residual de minas, el método comprendiendo las etapas de: fraccionar con ozono el agua residual de minas, donde el tamaño de las burbujas que comprenden ozono suministradas al agua residual de minas es menor o igual a aproximadamente 200 pm de diámetro, y donde las especies que contienen los metales se precipitan; y
separar las especies metálicas precipitadas del agua fraccionada con ozono, en donde el agua residual de minas se fracciona con ozono al hacer que una espuma que comprende ozono pase a través del agua residual de minas.
6. Método según la reivindicación 5 en donde se hace que el agua residual de minas fluya a través de una cámara desde una parte superior de la cámara hasta una parte inferior de la cámara, mientras que se hace que una espuma que comprende ozono se eleve desde la parte inferior de la cámara hasta la parte superior de la cámara.
7. Método según la reivindicación 5 o reivindicación 6 que comprende una etapa preliminar de monitorizar los parámetros del agua residual de minas y usar los parámetros para determinar las condiciones del fraccionamiento con ozono.
8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7 en donde las especies metálicas precipitadas se separan del agua fraccionada con ozono dejando que las especies metálicas precipitadas se sedimenten y decantando el agua sobrenadante fraccionada con ozono.
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8 que comprende una etapa adicional de monitorizar los parámetros del agua fraccionada con ozono y, si es necesario, añadir un agente de tratamiento adicional al agua fraccionada con ozono.
10. Método según la reivindicación 9 en donde el agente de tratamiento adicional es un agente de ajuste del pH.
11. Método según la reivindicación 10 en donde el agente de ajuste de pH es un agente básico.
12. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11 en donde el agente de tratamiento adicional aísla especies metálicas que se precipitan cuando se añade el agente de ajuste del pH.
13. Método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12 en donde los parámetros del agua fraccionada con ozono que se monitorizan incluyen el pH y el potencial de reducción de oxidación (ORP) del agua fraccionada con ozono.
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