En funcionamiento desde principios de los años 1900’s, esta fundición y refinería de zinc produce actualmente más de 200,000 toneladas de zinc y más de 100,000 toneladas de plomo por año. La planta de tratamiento de aguas residuales existente en el sitio se instaló hace varias décadas para tratar una mezcla de corrientes generadas por la limpieza del gas de escape de la fundición y la conversión del SO_x contenido en el gas residual en sulfato de amonio y ácido sulfúrico. Con un rendimiento hidráulico de aproximadamente 30 m³/h, la planta de tratamiento de aguas utiliza sulfuración y neutralización para tratar las corrientes de desechos. Los subproductos de la planta son dos tipos de desechos sólidos que requieren manejo y eliminación adicionales que aumentan los costos de operación.

Una de las iniciativas operativas estratégicas de la operación de fundición es el impulso para minimizar el consumo de agua promoviendo e incrementando la reutilización de la misma. El problema es la incapacidad de la planta de tratamiento de aguas existente para cumplir con los requisitos de calidad del agua para su reutilización. Específicamente, las concentraciones de zinc, arsénico, cadmio, selenio y plomo en el efluente tratado están todas por encima de sus respectivos objetivos de calidad del agua. Además, si bien no existe límite para el sulfato, existe interés en reducir su concentración para ampliar el rango de posibles aplicaciones de reutilización de agua. Esto llevó al propietario del sitio a contratar a BQE Water para llevar a cabo 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.

Después de una visita técnica inicial, analizamos las condiciones, problemas y objetivos específicos del sitio, y generamos una serie de recomendaciones para optimizar y mejorar el diseño y la operación de la planta de tratamiento de aguas. Estas recomendaciones se probaron luego en el sitio para verificar el rendimiento, establecer las condiciones de operación y confirmar qué equipo nuevo se necesita y sus especificaciones.

Los resultados de la prueba confirmaron que la implementación de nuestras recomendaciones dará como resultado que el efluente tratado cumpla con los objetivos de calidad del agua, reduzca la masa de residuos sólidos generados y reduzca los costos de reactivos. Las mejoras que recomendamos para optimizar la planta de tratamiento de aguas existente se detallan a continuación.

Reducir el número de etapas de precipitación
La planta de tratamiento de aguas actualmente utiliza dos etapas de precipitación para eliminar los diversos metales de la alimentación, sulfuración y neutralización. Durante las pruebas en el sitio, confirmamos los puntos de ajuste de pH y ORP óptimos para la planta de tratamiento de aguas y demostramos que los límites de descarga para los múltiples metales se pueden lograr usando un circuito de sulfuración de una sola etapa. Esto también tiene la ventaja de simplificar la etapa de neutralización para que solo se requiera para ajustar el pH del efluente final. Y con la nueva configuración del proceso, la producción de residuos sólidos se reduce y cualquier residuo generado se recicla a la fundición para eliminar por completo los requisitos y costos de eliminación fuera del sitio.

Reducir la concentración de SO₂ en la alimentación de la planta
Altos niveles de SO₂ en la alimentación interfieren con los controles clave del proceso, causando un mayor consumo de reactivo y aumentan las concentraciones de sulfato y sólidos disueltos en el agua tratada. Cuando probamos la eliminación de SO₂ flujo arriba de la planta de tratamiento de aguas, pudimos reducir el uso de reactivo y el nivel de sulfato y sólidos disueltos. Esto también tuvo el efecto positivo de reducir el volumen de lodo producido en la etapa de sulfuración hasta en un 73%.

Adición de reactivo controlado
En la actualidad, la dosificación de reactivo es una tarea que los operadores realizan manualmente ajustando la velocidad y el trazo de una bomba dosificadora manualmente en el campo. Sabemos por experiencia que la adición controlada de reactivos puede maximizar la precipitación de los metales para alcanzar los objetivos de calidad del agua mientras se reduce el consumo de reactivos. Estas eficiencias se pueden lograr con un sistema de control automatizado que se haya programado con indicadores clave de proceso y puntos de ajuste para administrar la adición de reactivo y que ajuste automáticamente la dosificación en función de las fluctuaciones en la composición y el flujo de la alimentación.

Recirculación de sólidos
La recirculación de sólidos permite que los sólidos actúen como «semillas» para ayudar con el crecimiento de partículas. Las partículas sólidas más grandes ofrecen características de sedimentación y filtración mejoradas que aumentan la eficiencia de eliminación de los constituyentes objetivos. La implementación de sistemas de recirculación de sólidos en las etapas de sulfuración y neutralización mejorará la calidad del agua del efluente y minimizará el escalamiento no deseado de los equipos en la etapa de neutralización.

Una vez completado el piloto, el proyecto avanzó a la siguiente etapa y recientemente hemos completado el diseño detallado de ingeniería de procesos de estas recomendaciones para la planta de tratamiento de aguas existente. La implementación de estos cambios ahora está en progreso.

Escrito por
Alain Consigny, PEng y Farzad Mohamm, PhD