Estudio de factibilidad del diseño de un sistema biológico-físico-químico (BFQ) para el tratamiento de drenajes ácidos de mina a escala laboratorio.

 

Authors

Flor Cevallos, Daniela Estefanía

Format

BachelorThesis

Status

publishedVersion

Description

The mining activity worldwide has grown during the last years due to the economic benefits that arise because of the great dependence of metals for technology development. Nevertheless, this activity has huge environmental impacts such as damage of the ecosystem and water pollution due to untreated acid mine drainages discharges. Acid mine drainages (AMD) are generated as a result of the oxidation of sulphur minerals, these liquid discharges contain high concentrations of heavy metals and sulfates and very low pH values. The aim of this study was to demonstrate the feasibility of a biological-physical-chemical (BPQ) system at laboratory scale for the treatment of AMD. The system consists of a biological reactor packed with a microbial consortium rich in sulfate-reducing bacteria (SBR) for the production of biogenic sulphur connected in series to a physical-chemical reactor for the precipitation of heavy metals, Cu (II) and Zn (II), as metallic sulphur. The bioreactor was fed in an ascending flow mode with 2500 mg COD-acetate L-1 as the electron donor and sulfate with concentrations of 4000, 3000 and 2000 mg L-1 as electron acceptor. The physical-chemical reactor was fed with the effluent from the bioreactor and the synthetic AMD with concentrations of Cu (II) of 30 (Phase I), 60 (Phase II) and 100 mg L-1 (Phase III) and Zn (II) with a concentration of 30 mg L-1 (Phase IV). The biological-physical-chemical (BPQ) system demonstrated to be highly efficient for the removal of heavy metals, with removals of Cu (II) and Zn (II) higher than 97% and an increase in the pH value of the synthetic acid mine drainage to 8.5. The favorable conditions for the good functioning of the biological system were found to be the following: an anoxic system, suitable pH, temperature around 30°C and concentrations of sulphate and acetate (DQO-sulfate relations lower than 1).
La actividad minera en el mundo ha crecido considerablemente durante los últimos años debido a los beneficios económicos que surgen por la gran dependencia del uso de metales para el desarrollo tecnológico; sin embargo, con esta actividad se producen grandes impactos ambientales como son daños a los ecosistemas y la contaminación de cuerpos de agua por la descarga de los drenajes ácidos de mina. Los drenajes ácidos de mina son efluentes generados por la oxidación de sulfuros minerales que se caracterizan principalmente por tener valores de pH bajo, altas concentraciones de metales pesados y sulfatos. El objetivo de este estudio fue demostrar la potencialidad del sistema biológico-físico-químico (BFQ) para el tratamiento de drenajes ácidos de mina (DAM) a escala laboratorio. El sistema BFQ está compuesto de un reactor biológico empacado con un consorcio microbiano rico en bacterias sulfato reductoras (BSR) para la producción de sulfuro biogénico, conectado en serie a un reactor físico-químico donde ocurre la precipitación de metales pesados, Cu (II) y Zinc (II), como sulfuros metálicos. El reactor biológico fue alimentado de manera continua con flujo ascendente con medio basal con acetato como donador de electrones a una concentración de 2500 mg DQO-acetato L-1 y sulfato como aceptor de electrones a una concentración de 4000, 3000 y 2000 mg L-1, respectivamente El reactor físico-químico fue alimentado simultáneamente con el efluente de reactor biológico y con DAM sintético con pH entre 2.7-3 y concentraciones de Cu (II) en la Fase I de 30 mg L-1, en la Fase II de 60 mg L-1, en la Fase III de 100 mg L-1 y por último la Fase IV con 30 mg L-1 y Zn (II) con una concentración de 30 mg L-1. El sistema de tratamiento biológico-físico-químico (BFQ) demostró ser altamente eficiente para el tratamiento de metales pesados con remociones de cobre (II) y zinc (II) mayores al 97% y un incremento de pH del drenaje ácido de mina sintético a 8.5. En base a los resultados obtenidos se concluyó que las condiciones de operación del bioreactor empacado con BSR tales como pH adecuado, temperatura de 30°C, sistema anóxico y una concentración de sulfato y acetato (relaciones entre DQO-sulfato menor a 1), son determinantes para el crecimiento microbiano y por lo tanto para el buen funcionamiento del sistema BFQ.

Publication Year

2012

Language

esp

Topic

Industrias de minerales
Tecnología
Ingeniería

Repository

Repositorio Universidad San Francisco de Quito

Get full text

http://repositorio.usfq.edu.ec/handle/23000/1875

Rights

openAccess

License

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/ec/