En funcionamiento desde principios del siglo XX, esta fundición y refinería de zinc produce actualmente más de 200.000 toneladas de zinc y más de 100.000 toneladas de plomo al año. La depuradora de aguas residuales existente en el emplazamiento se instaló hace varias décadas para tratar una mezcla de corrientes generadas por la limpieza de los gases de escape de la fundición y la conversión del SOx contenido en los gases de escape en sulfato amónico y ácido sulfúrico. Con un caudal hidráulico de unos 30m3/h, la planta de tratamiento de aguas utiliza la sulfidización y la neutralización para tratar las corrientes residuales. Los subproductos de la planta son dos tipos de residuos sólidos que requieren una manipulación y eliminación adicionales que se suman a los costes de explotación.
Una de las iniciativas operativas estratégicas de la fundición es minimizar el consumo de agua fomentando y aumentando su reutilización. El problema es la incapacidad de la planta de tratamiento de aguas existente para cumplir los requisitos de calidad del agua para su reutilización. Concretamente, las concentraciones de zinc, arsénico, cadmio, selenio y plomo en el efluente tratado están por encima de sus respectivos objetivos de calidad del agua. Además, aunque no existe ningún límite para el sulfato, hay interés en reducir su concentración para ampliar la gama de posibles aplicaciones de reutilización del agua. Esto llevó al propietario del emplazamiento a contratar a BQE Water para que realizara una revisión técnica y una evaluación de las opciones para ayudar a la planta existente a cumplir los objetivos de calidad del agua con un gasto de capital mínimo.
Tras una visita técnica inicial, analizamos las condiciones, problemas y objetivos específicos del emplazamiento, y generamos una serie de recomendaciones para optimizar y mejorar el diseño y el funcionamiento de la planta de tratamiento de aguas. A continuación, estas recomendaciones se sometieron a pruebas piloto in situ para verificar el rendimiento, establecer las condiciones de funcionamiento y confirmar qué equipos nuevos se necesitan y sus especificaciones.
Los resultados del pilotaje confirmaron que la aplicación de nuestras recomendaciones hará que el efluente tratado cumpla los objetivos de calidad del agua, reduzca la masa de residuos sólidos generados y disminuya los costes de reactivos. A continuación se exponen las mejoras que recomendamos para optimizar la planta de tratamiento de aguas existente.
Reducir el número de etapas de precipitación
La planta de tratamiento de aguas utiliza actualmente dos etapas de precipitación para eliminar los distintos metales de la alimentación, la sulfidización y la neutralización. Durante las pruebas in situ, confirmamos los puntos de ajuste óptimos de pH y ORP para la planta de tratamiento de aguas y demostramos que los límites de vertido para los múltiples metales podían alcanzarse utilizando un circuito de sulfidización de una sola etapa. Esto también tiene la ventaja de simplificar la etapa de neutralización para que sólo sea necesario ajustar el pH del efluente final. Y con la nueva configuración del proceso, se reduce la producción de residuos sólidos y cualquier residuo generado se recicla de nuevo a la fundición para eliminar por completo los requisitos y costes de eliminación fuera del emplazamiento.
Menor concentración de SO2 en la alimentación de la planta
Los altos niveles de SO2 en la alimentación interfieren con los controles clave del proceso, provocando un mayor consumo de reactivos y aumentando las concentraciones de sulfatos y sólidos disueltos en el agua tratada. Cuando probamos la eliminación del SO2 aguas arriba de la planta de tratamiento de agua, conseguimos reducir el consumo de reactivos y el nivel de sulfato y sólidos disueltos. Esto también tuvo el efecto positivo de reducir el volumen de lodos producidos en la etapa de sulfidización hasta en un 73%.
Adición controlada dereactivos
En la actualidad, la dosificación de reactivos es una tarea que los operarios realizan manualmente ajustando la velocidad y la carrera de una bomba dosificadora manualmente en el campo. Sabemos por experiencia que la adición controlada de reactivos puede maximizar la precipitación de metales para alcanzar los objetivos de calidad del agua, reduciendo al mismo tiempo el consumo de reactivos. Estas eficiencias pueden conseguirse con un sistema de control automatizado que se haya programado con métricas clave del proceso y puntos de ajuste para gestionar la adición de reactivo y que ajuste automáticamente la dosificación en función de las fluctuaciones de la composición y el caudal de alimentación.
Recircular sólidos
La recirculación de sólidos permite que éstos actúen como «semillas» para ayudar al crecimiento de las partículas. Las partículas sólidas de mayor tamaño ofrecen mejores características de sedimentación y filtración, lo que aumenta la eficacia de eliminación de los constituyentes objetivo. La implantación de sistemas de recirculación de sólidos tanto en la etapa de sulfidización como en la de neutralización mejorará la calidad del agua efluente y minimizará las incrustaciones no deseadas de los equipos en la etapa de neutralización.
Una vez finalizado el piloto, el proyecto pasó a la siguiente fase y recientemente hemos completado el diseño detallado de ingeniería de procesos de estas recomendaciones para la planta de tratamiento de aguas existente. La aplicación de estos cambios ya está en marcha.
Escrito por
Alain Consigny, Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos y Farzad Mohamm, Licenciado en Ciencias, Doctor en Filosofía
