Tratamiento y derivación de las aguas del tunel - BVSDE

XXVII Congresso Interamericano de Engenharia Sanitária e Ambiental
II-077 - TRATAMIENTO Y DERIVACION DE LAS AGUAS DEL TUNEL
KINGSMILL Y SU INTEGRACION AL PROYECTO DEL TRANSVASE
POMACOCHA - RIO BLANCO
Nelli Sofía Guerrero Gárate (1)
Licenciado Químico de la Universidad Nacional de Ingeniería (Lima). Master en Minería y
Medio Ambiente - Universidad Nacional de Ingeniería (Lima). Especialista de
Laboratorios de la Planta de Tratamiento de Agua Potable - SEDAPAL (Lima) - Perú.
Endereço (1) : Jirón San Pedro 187 Urbanización Ciudadela San Felipe - Comas Lima Perú
- Tel: (511) 487-4630 - e-mail: nelliguerrero@hotmail.com
RESUMEN
SEDAPAL, única Planta de Tratamiento de Agua Potable en la ciudad de Lima, capital del Perú; en su afán
de brindar un servicio continuo a la ciudad (la cual cuenta con 7.6 millones de habitantes) con una
capacidad máxima 35 m 3 /s, de producción, ha desarrollado una serie de proyectos a fin de incrementar el
caudal del río Rímac, única fuente superficial de abastecimiento. El río Rímac es de caudal muy variable,
habiendo alcanzado un flujo máximo de 140 m 3 /s en Febrero de 1971, 50 m 3 /s en Marzo de 1991, y un
caudal promedio de 9m 3 /s entre Mayo a Julio de 1992.
El Proyecto Transvase Pomacocha-río Blanco (Marca II), consiste en pasar las aguas de la Cuenca del río
Mantaro a la Cuenca del río Rímac, mediante la captación de aguas superficiales en época de lluvias, para su
almacenamiento en la Laguna Pomacocha, y su derivación al río Blanco, afluente del río Rímac, mediante la
construcción de un túnel trasandino de 10 Km de longitud.
Entre 1929 a 1934 en la zona del Yauli (Cuenca del río Mantaro) , se construyó el Túnel Kingsmill, de
aproximadamente 11.5 Km, conductor de las filtraciones de las cuencas hídricas naturales y aguas ácidas
captadas de las minas del distrito minero de Morococha, descargando un flujo promedio de 1.66 m 3 /s al río
Yauli, en el sector de la Planta Concentradora de Mahr Túnel.
Su tratamiento, consiste en desarrollar un proceso de neutralización con cal, y separar los lodos de
precipitación en pozas acondicionadas, respetando las condiciones del medio ambiente y aprovechar el agua
tratada derivándola a la cuenca del río Rímac, incrementando el caudal de abastecimiento a la ciudad de
Lima.
El agua tratada debe cumplir con los requisitos de la Clase III de la Ley General de Aguas (LGA), de manera
que pueda ser derivada, sin causar alteraciones en la calidad del recurso hídrico.
Los resultados del agua cruda y el agua tratada, muestran el porcentaje de remoción de Hierro 99.84%,
Cadmio 97.4%, Plomo 85.35%, Cobre 99.79%, Zinc 99.86%, Manganeso 99.85% y Sulfatos 73.88%, a un
pH final de 9.8 y una dosis de cal de 320 mg/L. Se puede alcanzar la Clase III desde pH 8.35 a una dosis de
cal de 220 g/m 3 , conllevando a una disminución de costos, dado a que por cada m 3 de agua se consume 220
x10 -6 TN de cal. El costo de 1 TN de cal es igual a 100 dólares USA. El costo resulta ser 0.022 dólares USA
por m 3 de agua tratada.
PALABRAS-CLAVE: Aseguramiento en la Cobertura de Servicio en Época de Estiaje, Tratamiento por
Neutralización, Conservación del Medio Ambiente.
INTRODUCCION
El Servicio de Agua Potable y Alcantarillado de Lima (SEDAPAL) ha desarrollado el proyecto Transvase
Pomacocha - Río Blanco (denominado Marca II), consistente en la construcción de un túnel y la
infraestructura necesaria para transvasar las aguas que serán almacenadas en la laguna Pomacocha ubicada
en la parte alta de la cuenca del río Yauli, correspondiente a la vertiente Oriental de los Andes, hacia la
vertiente Occidental, a través del río Blanco, tributario del río Rímac, principal fuente de abastecimiento de
agua para la ciudad de Lima.
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A fin de optimizar el aprovechamiento del recurso hídrico de la cuenca del Mantaro (río Yauli), SEDAPAL ha evaluado la
posibilidad de derivar las aguas que fluyen a través del Túnel Kingsmill, así también las aguas de las lagunas Huacracocha
y Huascacocha, hacia la cuenca del río Rímac. En Mayo 98, SEDAPAL Y CENTROMIN suscribieron un convenio para
evaluar la derivación y uso de las aguas del Túnel Kingsmill. Luego de los procesos de precalificación y de licitación pública
internacional, se realizaron los estudios de Prefactibilidad y Factibilidad para evaluar la posibilidad de integrar al Proyecto
Marca II las aguas del Túnel Kingsmill y de las lagunas Huacracocha y Huascacocha. En el estudio de pre-factibilidad se
determinó la calidad y caudal de agua que se podría derivar del Túnel Kingsmill y de las lagunas, la selección del sistema
de tratamiento más adecuado, el delineamiento de la infraestructura hidráulica necesaria para la incorporación de esta agua
al Proyecto Marca II, análisis costo-beneficio y una comparación técnica que permitió la selección de la alternativa
desarrollada luego en el estudio de Factibilidad.
Zona de estudio: El Túnel Kingsmill de aproximadamente 11.5 Km, es conductor de las filtraciones de las
cuencas hídricas naturales conformadas principalmente por las Lagunas Huacracocha y Huascacocha,
infiltraciones de la colección de aguas de escorrentía y aguas ácidas captadas de las operaciones de
explotación de las minas subterráneas del distrito de Morococha, descargando un flujo promedio anual de
1.66 m 3 /s al río Yauli, aguas abajo del campamento Mahr Túnel. La Laguna Huacracocha muestra en su
entorno acumulación de basura doméstica, desmonte y descargas de alcantarillas provenientes de bocaminas,
productos de operaciones de fundición (escorias) depositadas muy cerca de la laguna, observándose que las
aguas de drenaje se dirigen hacia la laguna Huacracocha mostrando un pH promedio de 3.10 . El área
ocupada por estas escorias es de 15,000 m² y se calcula unas 30,000 toneladas de escorias. La laguna tiene
una descarga regulada de 0.04 m 3 /s y evacúa el agua directamente a las instalaciones de la mina
Morococha, para abastecer a la planta concentradora. La Laguna Huascacocha actualmente es considerada
como depósito de relaves de las plantas concentradoras de Centromín Perú y otras, por lo que la calidad del
agua en esta ha sido evaluada como un efluente minero con pH variable entre 5 y 6. La descarga de la laguna
abastece a la central hidroeléctrica de Pachachaca. Tiene un caudal promedio de 0.56 m 3 /s.
Formación de Aguas ácidas: Debido a los procesos de oxidación natural en presencia de oxígeno, aguas de
infiltración y minerales sulfurados (principalmente pirita), es que se van formando las aguas ácidas, bajo la
forma de ácido sulfúrico, el cual a su vez va disolviendo progresivamente a otros sulfuros. Como
consecuencia las aguas del Túnel Kingsmill adquieren un pH promedio de 3.75 y tienen un alto contenido de
metales disueltos, los cuales sobrepasan los LMPs para efluentes mineros establecido por el Ministerio de
Energía y Minas (RM Nº011-96-EM/VMM).
Proceso de formación de aguas ácidas:
a) En ambientes pobres de oxígeno
2FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2Fe 2+ + 4SO4 = + 4H +
Estas soluciones se oxidan rápidamente, cuando salen o se acercan a superficie, formándose hematita.
4Fe +2 + O2 + 4H2O = 4Fe2O3 + 8H +
Sin embargo el hierro en los cuerpos masivos de pirita son suceptibles a ser lixiviados sin producir
significativamente hematita o limonita, debido a que el ácido sulfúrico mentiene el pH bajo (1 y 2 ) y
puede formar un ambiente reductor que mantiene el fierro soluble como fierro ferroso que le da una
coloración verdosa, luego con el aporte de otras aguas o por dilución se oxida el fierro precipitándose.
b) Accion de la solución hidrolizada de pirita sobre la Calcopirita (CuFeS2) y Esfalerita (ZnS)
respectivamente:
CuFeS2 + 4Fe 3+ + 8SO4 = + 4H + + 3O2 + 2H2O = Cu 2+ + 5Fe 2+ + 10SO4 = + 8H +
2ZnS + 4Fe 3+ + 8SO4 = + 4H + + 3O2 + 2H2O = 2Zn 2+ + 4Fe 2+ + 10SO4 = + 8H +
La esfalerita generalmente contiene Cd y Mn que sustituyen al Zn en la estructura, por lo que también la
solución contendrá Cd 2+ y Mn 2+ en la solución de Zn 2+
El grado de solubilización subsiguiente de los otros sulfuros, dependerá cada vez de la cantidad de ácido
generado poniendo en solución además As 3+ , de la arsenopirita, Pb 2+ y Ag + de la galena e incluso mercurio.
El producto de hidrólisis sucesivas producirá el AGUA ACIDA NATURAL con un pH ácido y que
mantiene en solución los siguientes elementos:
Fe 3+ , Cu 2+ , Fe 2+ , Zn 2+ , Cd 2+ , Mn 2+ , Pb 2+ , As 3+ , Ag + , Hg 2+ , SO4 = , H + , formando iones libres o complejos.
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PRUEBAS DE LABORATORIO
Se efectuaron tres monitoreos en los meses de Octubre 1998, Enero 1999 y Febrero 1999, respectivamente.
Los puntos de monitoreo se ubicaron a lo largo del Túnel Kingsmill, en dos puntos del río Yauli, y en las
lagunas Huacracocha y Huascacocha. En cada punto se procedió a tomar 1 litro de muestra de agua para
análisis de metales pesados y otros parámetros, así como se midió valores de pH, Conductividad y
temperatura in situ. Por otro lado se tomó 20 litros de muestra antes del ingreso de las aguas del Kingsmill al
río Yauli, a fin de realizar pruebas de neutralización con cal. La cal hidratada (ó apagada) utilizada fué de
64.05% como CaO, equivalente a 84.64% como Ca(OH)2.
A continuación se muestra los resultados de calidad fisicoquímica obtenidos en los monitoreos (Tablas 1,2 y 3) y la tabla
de Resultados promedio de calidad fisicoquímica (Tabla 4), cuyos resultados se compararon con la calidad de agua
tratada por neutralización. La tabla 5 corresponde a las pruebas de neutralización con diferentes dosis de cal.
Tabla N°1. Resultados de calidad fisicoquímica en el primer monitoreo.
ESTACIONES DE MUESTREO:
N° 1 Laguna Huacracocha N°5 Interior del Túnel Kingsmill pique Natividad
N° 2 Río Yauli, aguas arriba del T. Kingsmill N° 6 Interior del T. Kingsmill
N° 3 Río Yauli, aguas abajo del Túnel Kingsmill
N° 4 Laguna Huascacocha
Fecha : 30, 31 de Octubre de 1998.
N° 7 Salida Túnel Kingsmill
Estaciones de muestreo
1 2 3 4 5 6 7 Momento Anual
pH unidades 2.9 6.98 5.64 7 3.14 3.75 3.84 6.6 - 9.0 6.6 - 9.0
Turbiedad U.N.T. 1.40 763.00 475.00 1.67 171.00 313.00 321.00
Conduct Especifica umho/cm 1285.00 1031.00 1510.00 1400.00 1910.00 2015.00 2000.00
Temperatura º C 11.00 13.50 12.50 13.00 12.00 12.00 12.00
Cloruros mg/L 5.64 5.63 6.56 7.65 4.65 4.89 4.87
Sulfatos mg/L 865.41 914.00 1339.00 937.00 1535.00 1813.00 1596.00
Dureza Total mg/L 719.83 356.92 522.88 365.90 1309.62 1546.71 1361.66
Dureza Cálcica mg/L 302.33 197.75 289.69 202.72 872.65 1030.63 907.33
Alcalinidad mg/L 0.000 49.67 27.81 47.68 0.00 0.00 0.00
-
Nitratos(NO3 ) mg/L 3.31 2.757 2.985 3.012 3.754 6.785 6.968
Sólidos Totales mg/L 1359.00 2282.00 2466.00 1388.00 2260.00 2752.00 2462.00
Sólidos Disueltos mg/L 1232.00 1458.00 1804.00 1338.00 2124.00 2366.00 2340.00
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* Cualquier * V. Prom.
Sólidos Suspend. mg/L 127.00 824.00 662.00 50.00 136.00 386.00 122.00 50.00 25.00
METALES TOTALES
Hierro mg/l 6.416 114.350 92.294 0.820 62.470 92.294 76.765 2.000 1.000
Manganeso mg/l 55.198 80.400 40.240 12.630 5.330 16.660 22.407
Plomo mg/l 0.7300 1.512 0.851 0.029 0.024 0.045 0.059 0.400 0.200
Cadmio mg/l 0.288 0.0610 0.0580 0.0250 0.0270 0.0450 0.0600
Cobre mg/l 8.970 1.510 3.190 0.015 5.310 6.550 4.950 1.000 0.300
Zinc mg/l 87.56 28.935 25.979 1.050 8.570 19.590 23.649 3.000 1.000
METALES DISUELTOS
Hierro mg/l 6.254 0.033 8.400 0.037 9.440 16.490 8.790 2.000 1.000
Manganeso mg/l 53.235 45.902 34.502 5.680 4.630 15.830 21.020
Plomo mg/l 0.680 0.005 0.005 0.005 0.017 0.026 0.049 0.400 0.200
Cadmio mg/l 0.2706 0.0410 0.0550 0.0230 0.0220 0.0410 0.0580
Cobre mg/l 8.430 0.011 1.490 0.004 5.150 6.130 4.610 1.000 0.300
Zinc mg/l 86.970 15.170 24.557 0.495 8.030 18.400 22.921 3.000 1.000
Sodio mg/l 4.310 3.519 4.369 4.780 5.285 5.006 5.242
Potasio mg/l 1.234 1.007 1.251 1.368 2.153 2.040 2.136
(*) Normas Legales para Unidades Minero - Metalúrgicas.
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Tabla N°2. Resultados de calidad fisicoquímica en el segundo monitoreo.
ESTACIONES DE MUESTREO:
N° 1 Laguna Huacracocha N°5 Interior del Túnel Kingsmill pique Natividad
N° 2 Río Yauli, aguas arriba del T. Kingsmill N° 6 Interior del T. Kingsmill
N° 3 Río Yauli, aguas abajo del Túnel Kingsmill
N° 4 Laguna Huascacocha
Fecha : 14, 51 de Enero de 1999
N° 7 Salida Túnel Kingsmill
Estaciones de muestreo
* Cualquier * V. Prom.
1 2 3 4 5 6 7 Momento Anual
PH unidades 3.7 6.3 5.8 6.9 3.6 3.7 3.5 6.6 - 9.0 6.6 - 9.0
Turbiedad U.N.T. 757.00 728.00 970.00 5.31 142.00 174.00 460.00
Conduct Especifica umho/cm 1445.00 1016.00 1656.00 1652.00 2300.00 2270.00 2750.00
Temperatura º C 12.00 12.00 12.00 11.00 12.00 12.50 14.00
Cloruros mg/L 5.80 5.69 6.42 7.43 4.72 4.52 4.81
Sulfatos mg/L 875.31 615.44 1003.12 1000.70 1978.24 1952.44 1762.00
Dureza Total mg/L 728.07 522.91 834.38 832.37 1810.92 1787.31 2165.23
Dureza Cálcica mg/L 305.79 219.62 350.44 349.59 760.59 750.67 909.40
Alcalinidad mg/L 0.00 18.69 17.20 20.47 0.00 0.00 0.00
Nitratos(NO3 - ) mg/L 3.398 1.974 1.861 5.631 3.835 4.558 6.875
Sólidos Totales mg/L 1864.00 2078.00 2821.00 1920.41 2764.00 2732.00 3046.00
Sólidos Disueltos mg/L 1669.00 1263.00 1869.00 1665.00 2479.00 2450.00 2908.00
Sólidos Suspend. mg/L 192.00 815.00 952.00 255.00 285.00 282.00 138.00 50.00 25.00
METALES TOTALES 1 2 3 4 5 6 7
Hierro mg/l 7.710 101.900 172.700 0.278 78.600 68.900 108.700 2.000 1.000
Manganeso mg/l 70.700 44.700 41.500 13.100 4.770 4.250 22.300
Plomo mg/l 0.775 2.198 1.965 0.016 0.027 0.024 0.134 0.400 0.200
Cadmio mg/l 0.3800 0.0570 0.0600 0.0190 0.0330 0.0310 0.0590
Cobre mg/l 9.420 1.644 2.540 0.013 5.080 5.110 4.870 1.000 0.300
Zinc mg/l 86.700 33.700 35.900 1.280 7.860 7.390 26.100 3.000 1.000
METALES DISUELTOS
Hierro mg/l 6.530 0.708 0.287 0.037 9.960 9.370 7.280 2.000 1.000
Manganeso mg/l 63.300 32.200 26.600 12.180 4.750 4.230 20.600
Plomo mg/l 0.665 0.009 0.008 0.005 0.012 0.013 0.065 0.400 0.200
Cadmio mg/l 0.3500 0.0460 0.0550 0.0110 0.0260 0.0260 0.0510
Cobre mg/l 8.810 0.041 0.558 0.009 4.250 4.300 4.330 1.000 0.300
Zinc mg/l 79.400 17.200 21.410 1.114 7.740 7.250 25.400 3.000 1.000
Sodio mg/l 4.190 3.623 3.721 6.254 6.058 5.832 5.431
Potasio mg/l 1.199 1.037 1.065 1.790 1.685 1.669 1.554
(*) Normas Legales para Unidades Minero - Metalúrgicas
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Tabla N°3. Resultados de calidad fisicoquímica en el tercer monitoreo.
ESTACIONES DE MUESTREO:
N° 1 Laguna Huacracocha N°5 Interior del Túnel Kingsmill pique Natividad
N° 2 Río Yauli, aguas arriba del T. Kingsmill N° 6 Interior del T. Kingsmill
N° 3 Río Yauli, aguas abajo del Túnel Kingsmill
N° 4 Laguna Huascacocha
Fecha : 12, 13 de Febrero de 1999.
N° 7 Salida Túnel Kingsmill
Estaciones de muestreo
* Cualquier * V. Prom.
1 2 3 4 5 6 7 Momento Anual
Ph unidades 2.7 7.7 6.6 7.5 3.7 3.5 3.91 6.6 - 9.0 6.6 - 9.0
Turbiedad U.N.T. 1.16 349.00 357.00 3.08 146.00 117.00 324.00
Conduct Especifica umho/cm 1372.00 602.00 867.00 1288.00 1845.00 1757.00 2040.00
Temperatura º C 10.00 13.00 13.10 10.50 13.00 12.50 14.00
Cloruros mg/L 5.96 5.96 6.45 7.45 5.46 3.97 4.97
Sulfatos mg/L 899.87 195.06 298.44 780.21 1599.22 1471.78 1754.62
Dureza Total mg/L 748.50 295.41 479.04 878.24 1397.20 1347.30 1497.00
Dureza Cálcica mg/L 349.30 163.67 319.36 698.60 998.00 948.10 998.00
Alcalinidad mg/L 0.00 41.11 19.58 50.90 0.00 0.00 0.00
Nitratos(NO3 - ) mg/L 3.286 0.906 0.647 8.014 3.513 2.266 7.107
Sólidos Totales mg/L 1440.00 840.00 1082.00 1242.00 2280.00 2086.00 2401.00
Sólidos Disueltos mg/L 1300.00 292.00 624.00 1198.00 2126.00 1864.00 2272.00
Sólidos Suspend. mg/L 140.00 548.00 458.00 44.00 154.00 222.00 129.00 50.00 25.00
METALES TOTALES
Hierro mg/l 6.340 35.200 41.800 0.402 57.000 48.700 91.600 2.000 1.000
Manganeso mg/l 67.300 16.080 17.090 10.750 9.730 3.630 22.800
Plomo mg/l 0.740 0.498 0.366 0.023 0.012 0.009 0.156 0.400 0.200
Cadmio mg/l 0.2800 0.0280 0.0380 0.0190 0.0220 0.0210 0.1000
Cobre mg/l 9.430 0.738 1.568 0.016 4.490 4.55 7.360 1.000 0.300
Zinc mg/l 85.200 12.980 16.580 1.905 10.980 6.960 36.600 3.000 1.000
METALES DISUELTOS
Hierro mg/l 6.170 0.018 0.584 0.043 24.070 18.110 31.320 2.000 1.000
Manganeso mg/l 54.200 14.390 16.380 9.580 8.220 2.980 17.700
Plomo mg/l 0.530 0.005 0.005 0.005 0.006 0.007 0.095 0.400 0.200
Cadmio mg/l 0.2600 0.0210 0.0340 0.0160 0.0210 0.0190 0.0930
Cobre mg/l 8.720 0.015 0.074 0.011 3.390 3.490 5.470 1.000 0.300
Zinc mg/l 84.200 4.900 12.150 1.770 10.530 6.47 35.100 3.000 1.000
Sodio mg/l 4.150 3.450 3.350 7.750 5.550 4.600 5.350
Potasio mg/l 1.188 0.850 1.488 10.371 1.269 0.881 2.138
(*) Normas Legales para Unidades Minero - Metalúrgicas
En función a tres monitoreos realizados y a una gama de información existente se ha obtenido los resultados
promedio de calidad de aguas en los puntos de muestreo, siendo el punto 7 el punto de referencia, del cual se
obtendrá lo información a la salida del Túnel Kingsmill, para referir al proceso de tratamiento por
neutralización
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Tabla N°4. Resultados promedio de calidad fisicoquímica en los monitoreos.
ESTACIONES DE MUESTREO:
N° 1 Laguna Huacracocha N°5 Interior del Túnel Kingsmill pique Natividad
N° 2 Río Yauli, aguas arriba del T. Kingsmill N° 6 Interior del T. Kingsmill
N° 3 Río Yauli, aguas abajo del Túnel Kingsmill N° 7 Salida Túnel Kingsmill
N° 4 Laguna Huascacocha
Estaciones de muestreo
* Cualquier * V. Prom.
1 2 3 4 5 6 7 Momento Anual
PH unidades 3.10 6.99 6.01 7.13 3.48 3.65 3.75 6.6 - 9.0 6.6 - 9.0
Turbiedad U.N.T. 253.2 613.3 600.7 3.4 153.0 201.3 368.3
Conduct Especifica umho/cm 1367 883 1344 1447 2018 2014 2263
Temperatura º C 11.0 12.8 12.5 11.5 12.3 12.3 13.3
Cloruros mg/L 5.80 5.76 6.48 7.51 4.94 4.46 4.88
Sulfatos mg/L 880.20 574.83 880.19 905.97 1704.15 1745.74 1704.21
Dureza Total mg/L 732.13 391.75 612.10 692.17 1505.91 1560.44 1674.63
Dureza Cálcica mg/L 319.14 193.68 319.83 416.97 877.08 909.80 938.24
Alcalinidad mg/L 0.00 36.49 21.53 39.68 0.00 0.00 0.00
Nitratos(NO3 - ) mg/L 3.330 1.879 1.831 5.552 3.701 4.536 6.983
Solidos Totales mg/L 1554 1733 2123 1517 2435 2523 2636
Solidos Disueltos mg/L 1400 1004 1432 1400 2243 2227 2507
Sólidos Suspend. mg/L 153 729 691 116 192 297 130 50.00 25.00
METALES TOTALES
Hierro mg/l 6.822 83.817 102.265 0.500 66.023 69.965 92.355 2.000 1.000
Manganeso mg/l 64.399 47.060 32.943 12.160 6.610 8.180 22.502
Plomo mg/l 0.748 1.403 1.061 0.023 0.021 0.026 0.116 0.400 0.200
Cadmio mg/l 0.3159 0.0487 0.0520 0.0210 0.0273 0.0323 0.0730
Cobre mg/l 9.273 1.297 2.433 0.015 4.960 5.403 5.727 1.000 0.300
Zinc mg/l 86.487 25.205 26.153 1.412 9.137 11.313 28.783 3.000 1.000
METALES DISUELTOS
Hierro mg/l 6.318 0.253 3.090 0.039 14.490 14.657 15.797 2.000 1.000
Manganeso mg/l 56.912 30.831 25.827 9.147 5.867 7.680 19.773
Plomo mg/l 0.625 0.006 0.006 0.005 0.012 0.015 0.070 0.400 0.200
Cadmio mg/l 0.2935 0.0360 0.0480 0.0167 0.0230 0.0287 0.0673
Cobre mg/l 8.653 0.022 0.707 0.008 4.263 4.640 4.803 1.000 0.300
Zinc mg/l 83.523 12.423 19.372 1.126 8.767 10.707 27.807 3.000 1.000
Sodio mg/l 4.217 3.531 3.813 6.261 5.631 5.146 5.341
Potasio mg/l 1.207 0.965 1.268 4.510 1.702 1.530 1.943
(*) Normas Legales para Unidades Minero - Metalúrgicas
Desde 1996, el Ministerio de Energía y Minas (MEM) ha establecido la reglamentación pertinente, para el
control de efluentes líquidos y control de emisión de polvos. En base a la relevancia tóxica y abundancia ha
considerado: Fe, Pb, Cu, Zn, As, sólidos suspendidos totales y pH.
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TABLA N°5. Resultado Promedio de Neutralización con cal (64.05% CaO) de las aguas del Túnel Kingsmill.
Prueba 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Dosis de Cal mg/L 20 60 90 100 140 160 220 320 440
pH unidades 3.75 3.90 4.70 5.55 6.45 7.30 8.35 9.80 10.30
Conduct Especifica umho/cm >1960 >1960 >1960 >1960 >1960 >1960 1960.00 1960.00 1950.00
Sulfatos mg/L 989.365 974.515 808.12 875.745 987.505 923.585 691.865 445.41 362.19
Sólidos Suspendidos mg/L 139.00 115.00 87.00 58.00 37.00 25.00 13.00 10.00 11.00
METALES TOTALES
Hierro mg/l 1.631 0.347 0.173 0.239 0.123 0.130 0.199 0.148 0.134
Manganeso mg/l 23.203 24.098 21.733 21.335 19.528 15.245 5.764 0.032 0.015
Plomo mg/l 0.138 0.096 0.047 0.025 0.019 0.022 0.016 0.017 0.021
Cadmio mg/l 0.0775 0.0765 0.0755 0.0740 0.0550 0.0439 0.0161 0.0019 0.0017
Cobre mg/l 5.778 5.740 4.342 0.642 0.039 0.024 0.021 0.012 0.011
Zinc mg/l 29.805 28.738 26.465 24.200 8.301 6.198 0.950 0.621 0.487
Condiciones de trabajo: Tiempo de mezcla rápida = 10 min, a 900 RPM. Tiempo de decantación = 10 min.
Tabla N°6. Calidad promedio de aguas sin tratamiento y con tratamiento.
Fecha: 31 de Octubre de 1998 al 13 de Febrero de 1999
Paráme-
Tros
Unidad Túnel
Kingsmill
antes del
tratamiento
(Contenido
Total)
Descarga de
la Planta de
Tratamiento
LMP para
Unidades
Minero-
Metalúrgicas
en cualquier
momento
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LMP para
Unidades
Minero-
Metalúrgicas
V.P Anual
STS mg/L 130 10 50 25
Caudal m 3 /s 1.66 1.45
Turb. NTU 368
C. Esp. Umhos/cm 2263
PH 3.75 9.8 6 - 9 6 - 9
Fe mg/L 92.355 0.148 2.0 1.0
Ley
General
de
Aguas
Clase III
Pb mg/L 0.116 0.017 0.4 0.2 0.1
Cd mg/L 0.0730 0.0019
Cu mg/L 5.727 0.012 1.0 0.3 0.5
Zn mg/L 28.783 0.621 3.0 1.0 25.0
Mn mg/L 22.502 0.032
=
SO4
mg/L 1704 445.41
(*) Los otros metales corresponden a metales totales.
De la comparación de resultados después del tratamiento frente a la calidad de agua del Túnel Kingsmill
antes del tratamiento se obtiene el porcentaje de remoción de metales en el orden siguiente: Hierro =
99.84%, Plomo = 85.35%, Cadmio = 97.4%, Cobre = 99.79% y Zinc = 99.86%. Asimismo se logra
remover el 73.88% de sulfatos.
El estudio de Factibilidad consistió en optimizar el proceso de neutralización de aguas ácidas del Túnel
Kingsmill mediante una planta de tratamiento convencional con cal, de lodos de alta densidad (HDS 1 ), a
ubicarse en Mahr Túnel, derivando las aguas tratadas al canal Margen Izquierda del proyecto Marca II (para
su derivación a la Cuenca del Río Rímac ) y al río Yauli en época de estiaje y de lluvia respectivamente. La
1
Tecnología que tiene la capacidad de producir efluentes de alta calidad a la vez que minimiza el volumen de
lodos de desechos
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Planta de tratamiento estará conformada por dos tanques reactores circulares de 12.5 m de profundidad y un
clarificador convencional de 74 m de diámetro, que estarán complementados con tanques de reciclado de
lodos y tanques auxiliares, equipos y sistemas de reactivos. Los reactores estarán aireados a fin de optimizar
la remoción de metales, principalmente de hierro y manganeso, los mismos que se encuentran en la
alimentación del reactor en altas concentraciones en comparación con los criterios de descarga. La inyección
de aire permitirá oxidar al manganeso, el cual precipitará a niveles de pH desde 8.35, conllevando a una
disminución de costos de cal y evitando la elevación excesiva del pH dado a que el manganeso para precipitar
como un hidróxido (sin aireación) requiere un pH de 10.5.
La planta tendrá una capacidad de tratamiento de 2.4 m 3 /s y los lodos residuales serán almacenados en un
depósito definitivo a ubicarse cerca de la planta. El proceso de tratamiento permitirá obtener un efluente de
buena calidad, como se muestra en el cuadro comparativo de calidad de aguas.
MODELAJE DE CALIDAD DE AGUA
La simulación de posibles concentraciones se basó en el cálculo de promedios ponderados de los flujos que se
mezclan, provenientes de la fuente de agua elegida. El pH resultante se calculó mediante la ecuación
cuadrática que expresa el pH como función del promedio ponderado de los flujos y de las concentraciones de
H + y OH-. Debido a la carencia de datos de alcalinidad, util para la precipitación de metales, se selecionaron
valores de varios ríos usando criterios basados en sus pH y cálculos del Programa Minteq2A.
El Minteq2A es un modelo geoquímico de equilibrio de especies químicas para sistemas de dilución acuosa
que ha sido desarrollado por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). El modelo
puede utilizarse para calcular la composición de equilibrio de soluciones diluídas en laboratorio o en sistemas
acuáticos naturales.
Los Resultados obtenidos mediente el Minteq2A, son muy similares a los obtenidos en el laboratorio
mediante neutralización con cal en celdas de flotación cuyas condiciones de trabajo fueron: Tiempo de
mezcla rápida = 10 minutos, a 900 RPM. Tiempo de decantación = 10 minutos.
• Costo de 01 m 3 de agua tratada por neutralización con cal: US$ 0.022
• Costo de capital de la Planta : US$ 7.64M sin incluir impuestos
• Costo e operación: US$ 1.75 M por año.
• donde se incluye US$ 850,000 por concepto de los costos anuales de cal.
En consecuencia es necesario que la calidad de las aguas transvasadas cumpla con lo establecido por la Ley
General de Aguas (LGA) clase III. Asimismo es necesario definir los aspectos ambientales en los puntos de
confluencia de los recursos hídricos naturales con las aguas neutralizadas.
CONCLUSIONES
Técnicamente, las obras proyectadas para la integración del sistema propuesto al Proyecto Marca II, son
factibles y su construcción estaría dentro de los patrones en nuestro país.
De las pruebas de neutralización realizadas, se ha obtenido resultados satisfactorios en el agua tratada cuyas
concentraciones de metales cumplen con los criterios establecidos por Ley General de Aguas Clase III (Ver
Tabla 6), adecuados para agua de riego de vegetales de consumo crudo y bebida de animales, a un pH de 8.35
correspondiente a una dosis de cal (64.05% CaO) de 220 g/m 3 . Sin embargo a este pH el manganeso es el
único que no se remueve eficientemente, el cual podría mejorar si se utilizara inyección de aire, favoreciendo
la formación de óxidos y su precipitación respectiva. Siendo así es posible integrar el agua tratada obtenida al
sistema de transvase.
El costo de neutralización de aguas ácidas del Túnel Kingsmill a las condiciones mencionadas, representa
US$ 0.022 por m 3 , pudiendo disminuir a futuro si se mitiga el nivel de formación de aguas ácidas en las
zonas de operación minera donde se originan las filtraciones.
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El porcentaje de remoción de metales pesados, como hierro, cadmio, cobre, zinc y manganeso oscilan entre
97.4 y 99.86%, excepto para el plomo el cual se remueve con una efiiencia de 85.35% a un pH de 9.8 y a una
dosis de 320 g/m 3 . En forma análoga se logra una eficiencia de remoción de sulfatos de 73.88%. La calidad
de agua obtenida supera la Clase II de la Ley General de Aguas, apta para integrar fuentes de abastecimiento
doméstico con tratamiento equivalente a procesos combinados de mezcla y coagulación, sedimentación,
filtración y cloración aprobados por el Ministerio de Salud.
Debido al costo de tratamiento de las aguas tratadas provenientes del Túnel Kingsmill, que no es rentable
frente a la obtención de agua tratada de otras fuentes, es posible el aumento en su rentabilidad si se le
incorpora el sistema hídrico de la laguna Huascacocha, desde el punto de vista socioeconómico y económicofinanciero.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
1. CENTROMIN PERU, Informe Preliminar Transvase de las Aguas del Túnel Kingsmill a la Cuenca del Río
Rímac. 1997
2. CENTROMIN PERU, Mitigación Ambiental del Túnel Kingsmill, Nov. 1997
3. CONSULTING ENGINEERS SALZGITTER GMBH, Estudio definitivo de Transvase Pomacocha - Río
Blanco (Marca II), Informe Final - Volumen I y Vilumen II, Feb. 1998
4. LAGESA INGENIEROS CONSULTORES S.A. Estudio de Factibilidad para el Manejo de Aguas Acidas
Procedentes de de la Mina Morococha a través del Túnel Kingsmill y Plan de Cierre de la Mina Subterránea de
Morococha, Vol. I , Ago. 1996
5. LAGESA INGENIEROS CONSULTORES S.A. Estudio de Factibilidad para el Manejo de Aguas Acidas
Procedentes de de la Mina Morococha a través del Túnel Kingsmill y Plan de Cierre de la Mina Subterránea de
Morococha, Vol. II , Set. 1996
6. WATER MANAGEMENT, Estudio de Contaminación del Túnel Kingsmill, Jun 1997
7. MINISTERIO DE ENERGIA Y MINAS REPUBLICA DEL PERU, Protocolo de Monitoreo de Calidad de
Aguas y Emisiones 1994
8. APHA - AWWA-WPCF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19°
Edición. Washington, D.C. USA. 1995
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