Procedimiento y dispositivo para limpieza de agua contaminada con iones sulfato e iones metálicos pesados.

Procedimiento para la depuración de agua (H) contaminada con iones sulfato e iones metálicos pesados,

acumulándose (20) el agua (H) en un depósito del agua (W) y alimentándose (21) al agua (H) en el depósito del agua (W) una sustancia (B) de efecto básico en agua en una cantidad elevadora del valor del pH del agua (H), de forma que una sustancia de precipitación presentando iones metálicos pesados se separe por precipitación del agua (H),

- extrayéndose (22) al menos una cantidad parcial de agua del depósito del agua (W) y separándose (24) por medio de un dispositivo de filtración (5) en agua limpia (R) esencialmente liberada de iones sulfato e iones metálicos pesados y en agua sucia (S) enriquecida con iones sulfato e iones metálicos pesados, y

- recirculándose (25) el agua sucia (S) al menos parcialmente al depósito del agua (W), aumentando la concentración de iones sulfato en el depósito del agua y, tras alcanzar el límite de solubilidad, separándose del agua (H) por precipitación una sustancia de precipitación presentando iones sulfato.

Procedimiento y dispositivo para la limpieza de agua contaminada con iones sulfato e iones metálicos pesados La presente invención hace referencia a un procedimiento y un dispositivo para la depuración de agua contaminada con iones sulfato e iones metálicos pesados.

La presente invención se sitúa en el ámbito técnico de la depuración de aguas y/o tratamiento de aguas. El tratamiento de aguas tiene hoy en día mayor significado en muchos ámbitos de la vida, tanto privada como económica. Cada vez más han de cumplirse también las directivas medioambientales y sanitarias obligatorias. El procedimiento conforme a la invención y el dispositivo conforme a la invención pueden integrarse de manera particularmente favorable en la zona de la eliminación del drenaje ácido de roca, que puede surgir en la explotación minera a cielo abierto durante la extracción industrial de materias primas. El drenaje ácido de roca son aguas residuales con un valor del pH claramente menor que siete, es decir, una disolución ácida, que contenga además generalmente iones metálicos pesados disueltos en el agua.

El drenaje ácido de roca está formado por el agua, en forma de lluvia o nieve, que rezuma una escombrera producida en la explotación minera. Si el suelo y/o el material extraído, por ejemplo, entrara en contacto en una escombrera con el agua, agua de lluvia o agua de deshielo, y el aire, particularmente el oxígeno, se originarían reacciones químicas, cuya consecuencia final sería la formación de ácido sulfúrico. El ácido sulfúrico disuelve, al filtrarse del suelo y/o del material extraído, metales pesados del suelo y/o del material extraído depositado. La disolución ácida conteniendo generalmente metales pesados se acumula por drenajes y/o canales naturales en una depresión natural o discurre sin depurar hasta un río.

El agua contaminada con iones sulfato e iones metálicos pesados actúa generalmente de manera tóxica sobre los organismos vivos. Es, por consiguiente, necesario y apropiado realizar una extracción de los iones sulfato y de los iones metálicos pesados de la disolución acuosa.

La US 4, 046, 686 muestra un procedimiento y un dispositivo para la depuración de desaguadores en batería comprendiendo agua, ácido sulfúrico, metales disueltos en concentración en ppm y sodio. Estos se recogen en una cubeta acumuladora, se extrae una parte de los mismos y se mezclan y neutralizan con hidróxido cálcico en agua. Una sustancia de precipitación incluye sulfato cálcico e hidróxidos de metales pesados, cuya floculación se mejora añadiendo un polielectrolito y aire. Se introduce la mezcla en una cubeta de clarificado con suelo en forma de embudo. Los flóculos de sustancia de precipitación formados se decantan y se extraen como lodo en el suelo y se secan; mientras que el exceso de fluido se transporta a un tanque de almacenamiento. A continuación, se filtra el fluido excedente con una batería de filtros de arena y ósmosis inversa. Se lleva a cabo una limpieza temporal de la batería de filtros de arena por retrolavado, haciéndose circular agua fresca contra la dirección de filtración, que se conduce, a continuación, con las partículas sólidas, dado el caso, deslavadas de los filtros en la dirección de la cubeta recogedora. El filtrado del exceso de agua se mezcla con un agente complejante y con ello se evita una precipitación de las sustancias de precipitación durante la posterior ósmosis inversa. A continuación, se somete la mezcla a ósmosis inversa, separándose el agua limpia. El agua sucia que queda contiene calcio aislado empleado para la destrucción del agente complejante o bien mezclado con óxido de calcio e introducido en la cubeta recogedora o para la disolución del óxido de calcio en la formación del necesario hidróxido cálcico en agua. Incluye, en ambos casos, fosfato y sulfato cálcicos, que se agregan junto con el hidróxido cálcico formado en agua a los desaguadores en batería en conjunto o a una nueva parte independiente de los desaguadores en batería.

La presente invención se basa en el objeto de proporcionar un dispositivo y un procedimiento, con los que sea posible una depuración técnicamente poco compleja y económica del agua contaminada con iones sulfato e iones metálicos pesados.

La parte del objeto referente al procedimiento se resuelve con un procedimiento para la depuración de agua contaminada con iones sulfato e iones metálicos pesados, acumulándose el agua en un depósito del agua y añadiéndosele al agua del depósito del agua una sustancia de efecto básico en agua en una cantidad elevadora del valor del pH del agua, de forma que se separe del agua por precipitación una sustancia de precipitación presentando iones metálicos pesados, extrayéndose al menos una cantidad parcial de agua del depósito del agua y separándose por medio de un dispositivo de filtración en agua limpia esencialmente liberada de iones sulfato e iones metálicos pesados y agua sucia enriquecida con iones sulfato y iones metálicos pesados, y recirculándose el agua sucia al menos parcialmente al depósito del agua, aumentando la concentración de iones sulfato en el depósito del agua y separándose del agua por precipitación una sustancia de precipitación presentando iones sulfato, tras alcanzar el límite de solubilidad.

Por depósito del agua se entiende en el contexto de esta solicitud un receptáculo natural y/o artificial con el agua presente en el receptáculo.

El procedimiento conforme a la invención puede emplearse de manera particularmente favorable para las aguas residuales que surgen al descomponerse las materias primas en las minas, particularmente con suelo conteniendo azufre. Por tanto, el procedimiento conforme a la invención no está limitado a esta aplicación. Antes bien, este procedimiento puede utilizarse generalmente para el tratamiento de aguas, cuando haya iones metálicos pesados y/o iones sulfato en el agua.

En el procedimiento, se le añade una sustancia de efecto básico en agua al agua contaminada, para elevar el valor del pH del agua en el depósito del agua. Modificando el valor del pH en el agua, particularmente extrayendo los iones oxonio del agua, se desplaza el equilibrio químico de los iones metálicos pesados e iones hidróxido disueltos en al agua contaminada. Desplazando el equilibrio químico por alimentación de una sustancia de efecto básico en agua, es decir, un donante de iones hidróxido y/o un captador de protones, se origina una precipitación de un compuesto conteniendo iones metálicos pesados, generalmente un compuesto hidróxido de metal pesado, .

La concentración de iones metálicos pesados disueltos en el agua contaminada se reduce por precipitación de la sustancia de precipitación conteniendo iones metálicos pesados. La sustancia de precipitación conteniendo iones metálicos pesados desciende generalmente y se deposita generalmente en un límite, o en el suelo, del depósito del agua. La sustancia de efecto básico en agua se alimenta al depósito del agua preferentemente de manera continua.

Más favorablemente se extrae una cantidad parcial de agua del depósito del agua, que tiene ya una concentración reducida de iones metálicos pesados, que se redujo por la reacción de precipitación antes indicada. La cantidad parcial de agua extraída se separa en agua limpia, esencialmente liberada de iones sulfato e iones metálicos pesados y agua sucia, enriquecida con iones sulfato e iones metálicos pesados. Esto se realiza generalmente por medio de un dispositivo de filtración apropiado para ello.

Tras la separación por filtrado de la cantidad parcial de agua en agua limpia y agua sucia, se recircula el agua sucia de nuevo al depósito del agua. La alimentación al agua de la sustancia actuando básicamente en agua se verifica además de manera preferentemente paralela. Debido al aumento de la concentración de iones sulfato en el agua sucia, en comparación con la concentración de iones sulfato en la cantidad parcial de agua extraída inicialmente del depósito del agua, se produce ahora, por la recirculación del agua sucia al depósito del agua, un aumento generalmente constante de la concentración de iones sulfato en el depósito del agua.

Mediante la extracción del agua efectuada más favorablemente de manera continua y el posterior filtrado de la cantidad parcial de agua en agua limpia y agua sucia, la concentración de iones sulfato aumenta muy por encima de un límite de solubilidad y comienza a depositarse como compuesto sulfato en combinación con iones presentes en la disolución, por ejemplo,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la depuración de agua (H) contaminada con iones sulfato e iones metálicos pesados, acumulándose (20) el agua (H) en un depósito del agua (W) y alimentándose (21) al agua (H) en el depósito del agua (W) una sustancia (B) de efecto básico en agua en una cantidad elevadora del valor del pH del agua (H) , de forma que una sustancia de precipitación presentando iones metálicos pesados se separe por precipitación del agua (H) ,

- extrayéndose (22) al menos una cantidad parcial de agua del depósito del agua (W) y separándose (24) por medio de un dispositivo de filtración (5) en agua limpia (R) esencialmente liberada de iones sulfato e iones metálicos pesados y en agua sucia (S) enriquecida con iones sulfato e iones metálicos pesados, y

- recirculándose (25) el agua sucia (S) al menos parcialmente al depósito del agua (W) , aumentando la concentración de iones sulfato en el depósito del agua y, tras alcanzar el límite de solubilidad, separándose del agua

(H) por precipitación una sustancia de precipitación presentando iones sulfato.

2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque se entremezclan (26) el agua (H) y la sustancia de efecto básico (B) alimentada.

3. Procedimiento acorde a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la cantidad parcial de agua se filtra previamente (23) durante la extracción.

4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la cantidad parcial de agua se separa (24) en agua limpia (R) y agua sucia (S) con un dispositivo de filtración (5) basado en la ósmosis inversa y/o en la nanofiltración.

5. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la sustancia de efecto básico (B) en agua es un compuesto hidróxido.

6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la sustancia de precipitación (F) comprendiendo una sustancia de precipitación presentando iones metálicos pesados y una sustancia de precipitación presentando iones sulfato, se acumula (27) en una zona colectora (SB) del depósito del agua (W) .

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se descarga (28) de manera continua del depósito del agua (W) una sustancia de precipitación (F) comprendiendo una sustancia de precipitación presentando iones metálicos pesados y una sustancia de precipitación presentando iones sulfato.

8. Procedimiento acorde a la reivindicación 7, caracterizado porque se deshidrata (29) la sustancia de precipitación

(F) descargada, comprendiendo una sustancia de precipitación presentando iones metálicos pesados y una sustancia de precipitación presentando iones sulfato.

9. Dispositivo para la ejecución de un procedimiento según al menos una de las reivindicaciones 1 a 8 para la depuración de agua (H) contaminada con iones sulfato e iones metálicos pesados en un depósito del agua (W) comprendiendo un receptáculo (1, 1') para el agua (H) con una zona de mezcla (MB) y una zona colectora (SB) para una sustancia de precipitación (F) comprendiendo una sustancia de precipitación presentando iones metálicos pesados y una sustancia de precipitación presentando iones sulfato, con un dispositivo (2) para la alimentación de una sustancia de efecto básico en agua (B) en la zona de mezclado (MB) , con un dispositivo (3, 4) para la extracción del agua (H) del depósito del agua (W) , con un dispositivo de filtración (5) para filtrar el agua extraída (H) en agua limpia (R) esencialmente liberada de iones sulfato e iones metálicos pesados y en agua sucia (S) enriquecida con iones sulfato e iones metálicos pesados, y con una recirculación del agua sucia (S) del dispositivo de filtración (5) al depósito del agua (W) .

10. Dispositivo acorde a la reivindicación 9, caracterizado porque se lleva a cabo la extracción del agua en una zona de extracción (EB) del depósito del agua (W) y un mezclado de la sustancia (B) actuando básicamente en agua

(H) con agua (H) en la zona de mezclado (MB) del depósito del agua (W) , reduciéndose un premezclado del agua

(H) de la zona de extracción (EB) con agua (H) de la zona de mezclado (MB) .

11. Dispositivo acorde a la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque se prevé un dispositivo (8) para el mezclado de la sustancia de efecto básico en agua (B) con el agua (H) .

12. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el dispositivo de extracción del agua (3) tiene al menos un elemento microfiltrante (4) y/o por lo menos una célula de flotación.

13. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado porque el dispositivo de filtración

(5) comprende al menos una etapa de nanofiltración (6) y/o por lo menos un filtro de ósmosis inversa (7) .

14. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 9 a 13, caracterizado porque el dispositivo de filtración (5) y/o el dispositivo de extracción del agua (3) tiene (n) una membrana permeable al agua limpia (R) , previéndose un dispositivo de depuración (9) para la membrana, pudiendo efectuarse una limpieza de la membrana por medio de un campo magnético.

15. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 9 a 14, caracterizado porque la recirculación de tal manera se diseña, que el agua sucia (S) se retorna a la zona de mezclado (MB) .

16. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 9 a 15, caracterizado porque la sustancia de

precipitación (F) acumulada en la zona colectora (SB) puede evacuarse por medio de un dispositivo de descarga (13) .

17. Dispositivo acorde a la reivindicación 16, caracterizado porque la sustancia de precipitación descargada (F) puede deshidratarse por medio de un dispositivo de deshidratación (10) .

18. Dispositivo acorde a la reivindicación 17, caracterizado porque el dispositivo de deshidratación (10) se diseña 15 como filtro prensa y/o como filtro de banda.

19. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 9 a 18, caracterizado porque el receptáculo (1, 1') es una cubeta acumuladora (1) .

20. Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 9 a 18, caracterizado porque el receptáculo (1, 1') es un depósito de depuración (1') .

21. Empleo del Dispositivo según al menos una de las reivindicaciones 9 a 20 para la depuración de aguas residuales producidas por desaguado al descomponerse las materias primas en las minas con fondo conteniendo azufre.