Nanofiltración una opción para
potabilizar agua de mina
César G. Calderón Mólgora
Disponibilidad de agua como motor
de búsqueda de nuevas fuentes de
abastecimiento
Delicias
Camargo
Parral
Fresnillo
Pachuca
Fuente: Estadísticas del Agua en México 2011 Comisión Nacional del Agua
Fuentes de alternas de abastecimiento de
agua
Delicias
Camargo
Parral
Fresnillo
Pachuca
Fuente: Estadísticas del Agua en México 2011 Comisión Nacional del Agua
Minas ¿viables como
fuentes de suministro?
• Concentraciones excesivas de algunos
iones que comprometen su uso para agua
potable:
– Aniones: fluoruro, sulfato, bicarbonato,
arseniato, arsenito.
– Cationes: cadmio, plomo, mercurio, calcio.
Procesos de tratamiento
• Ósmosis inversa, Intercambio iónico
(combinación de ambos)
• Existe una percepción generalizada que la
ósmosis inversa es un proceso caro y
susceptible de fallar.
• Una alternativa es la nanofiltración.
Caso 1
•
•
•
•
•
Sulfatos 1,000 mg/L (400 mg/L)
Conductividad 1,400 µS/cm.
Fluoruros 2.0 mg/L (1.5 mg/L)
Arsénico 50 µg/L
(25 µg/L, 10 µg/L)
Cadmio 26 µg/L
( 5 µg/L)
Caso 1
Parámetro
Valor medido en el
agua
Valores establecidos por
la NOM-127-SSA-1994
(2000)
1,000
400
1,400 – 1,600
No normado
2.0 - 2.5
1.5
Arsénico (V) (µg/L)
50
25 (10 OMS)
Cadmio (µg/L)
26
5
Sílice (mg/L)
50
No normado
Sulfato (mg/L)
Conductividad µS/cm
Fluoruro (mg/L)
Pruebas piloto
• Se instalaron dos
unidades piloto en
serie: filtros
antracita-arena y
nanofiltración.
• Se operó al
máximo caudal
posible (1 L/s de
agua tratada)
Conductividad
Sulfatos
Fluoruros
Arsénico
Cadmio.
Tratamiento mediante
membranas (caso 1)
OI Alto
rechazo
KWh/m3
Recuperación
de agua %*
Antincrustante
(g/m3)
F (mg/L)
permeado
OI Ultra baja
presión
Nanofiltración
0.53
0.3
0.27
77
78
79
3.45
3.30
3.15
0.05
0.16
0.44
* Por el nivel de rechazo de sílice de cada una de las membranas y considerando que al agregar un
antiincrustante específico es posible alcanzar concentraciones de 220 mg (SiO2)/L en el rechazo sin
que ocurra la cristalización.
Diagrama de flujo del
proceso
Tomado del programa para diseño de sistemas de OI ROSAtm
Tabla comparativa
(caso 1)
Consideración
Caudal tratado
%
Caudal neto útil
producido (fracción del
caudal alimentado)
%
Remoción de fluoruro
%
Presión de operación
Bar (psi)
O I alto rechazo O I Ultra baja presión
Nanofiltración
51.5
53.2
59.2
88.1
88.3
87.5
98.0
93.6
82.4
10.76 (156)
5.53 (80.29)
4.88(70.77)
Tabla comparativa
(caso 1)
Insumo
O I alto rechazo
O I Ultra baja presión
$/m3
Nanofiltración
$/m3
$/m3
Energía Eléctrica 0.27 KW/h
0.33
0.16 KW/h
0.21
0.16 KW/h
0.21
Antiincrustante
1.77 g/m3
Limpieza (alcalina y ácida
trimestral)
Filtros cartucho (sustitución
quincenal)
0.50
1.76 g/m3
0.49
1.87 g/m3
0.52
Total $/m3
1.63
0.56
0.20
El valor de KW/h se tomo en $1.34/KWh
El valor del antiincrustante es de $0.28/g
1.47
1.50
Caso 2
• Agua con 450 mg/L de sulfatos y 75 µg/L
de arsénico y conductividad 1,813 µS/cm.
• El permeado contenía 5 µg/L en promedio
(medido con método de campo).
Remoción de arsénico
Tratamiento mediante
membranas
OI Alto
rechazo
KWh/m3
Recuperación
de agua %*
Antincrustante
(g/m3)
As (µg/L)
permeado
OI Ultra baja
presión
Nanofiltración
0.57
0.34
0.3
72
73
74
3.70
3.46
3.32
1+
1+
5
* Por el nivel de rechazo de sílice de cada una de las membranas y considerando que al agregar un
antiincrustante específico es posible alcanzar concentraciones de 220 mg (SiO2)/L en el rechazo sin
que ocurra la cristalización.
+ Estos valores son teóricos, la concentración en la NF fue medida.
Diagrama de flujo del
proceso
Tomado del programa para diseño de sistemas de OI ROSAtm
Tabla comparativa
Consideración
Caudal tratado
%
Caudal neto útil
producido (fracción del
caudal alimentado)
%
Remoción de Arsenico
%
Presión de operación
Bar (psi)
O I alto rechazo O I Ultra baja presión
Nanofiltración
90.5
93.2
95.0
74.5
74.8
75.3
98.7
97.6
93.3
10.76 (156)
5.8 (84.12)
5.4(78.32)
Tabla comparativa
caso 2
Insumo
O I alto rechazo
O I Ultra baja presión
$/m3
Energía
Eléctrica
Nanofiltración
$/m3
$/m3
0.52 Kw/h
0.66
0.32 KW/h
0.42
0.29 KW/h
0.38
Antiincrustante 3.35 g/m3
0.94
3.22 g/m3
0.90
3.15 g/m3
0.88
Limpieza
0.56
0.56
0.56
Filtros cartucho
0.20
0.20
0.20
2.39
2.09
2.03
Total $/m3
El valor de KW/h se tomo en $1.34/KWh
El valor del antiincrustante es de $0.28/g
Conclusiones
• El diseño de un sistema de OI y de NF se
hará con base en las características del
agua.
• En aquello casos en los que la NF es
aplicable (por concentración de las
sustancias contaminantes) es una
alternativa competitiva por ser más
económica que la ósmosis inversa de alto
rechazo.
Descargar

Diapositiva 1