Per què es requereix oxigen en el tractament d'aigües de mines
Els processos de tractament d'aigües de mines sovint es basen en reaccions d'oxidació abans que els contaminants es puguin eliminar de l'aigua.
Per exemple, el ferro ferros dissolt (Fe²⁺) roman soluble en aigua i no es pot eliminar de manera eficient mitjançant la sedimentació. Quan s'introdueix l'oxigen, el ferro fèrric s'oxida a ferro fèrric (Fe³⁺), que forma precipitats d'hidròxid fèrric que s'instal·len a l'interior de clarificadors i sistemes d'espessiment de fangs.
Un procés similar es produeix durant l'eliminació de manganès, l'oxidació de sulfurs i els sistemes de nitrificació biològica.
Les aplicacions típiques de tractament d'aigua de mina que requereixen oxigen inclouen:
-
Tractament de drenatge àcid de mines
-
Sistemes d'eliminació de ferro
-
Sistemes d'eliminació de manganès
-
Processos d'oxidació de sulfurs
-
Tractament biològic d'aigües residuals
-
Sistemes de nitrificació
-
Processos de suport a la destrucció del cianur
-
Sistemes de reutilització d'aigua de procés
Sense una concentració suficient d'oxigen dissolt, les taxes d'oxidació disminueixen i la capacitat de tractament pot disminuir.
Principi de funcionament
Entrada i filtració d'aire
El procés comença aspirant l'aire atmosfèric a través d'un sistema de filtració industrial.
Els entorns miners sovint contenen pols en l'aire generada per:
Els filtres d'admissió de diverses etapes -capten partícules contaminants abans que l'aire entri al sistema de compressió.
Les carcasses dels filtres solen ser construïdes amb acer al carboni-revestit en pols o aliatge d'alumini i utilitzen cartutxos de filtre reemplaçables.
Compressió d'aire
L'aire filtrat entra a un compressor de cargol rotatiu on la pressió augmenta a aproximadament 7-10 bar (g).
El paquet del compressor consisteix generalment en:
El compressor transfereix aire comprimit a la secció de purificació mitjançant canonades de procés d'acer al carboni o d'acer inoxidable.
Els sensors de pressió controlen contínuament les condicions de descàrrega del compressor i transmeten dades al sistema de control PLC.
Purificació de l'aire
L'aire comprimit conté humitat, aerosols d'oli i partícules fines que poden danyar els mitjans d'adsorció. La secció de purificació elimina els contaminants mitjançant múltiples etapes de tractament:
El procés de tractament redueix el contingut d'humitat abans que l'aire entri al sistema PSA.
Depenent de la configuració, els punts de rosada de sortida solen oscil·lar entre -40 graus i -70 graus.
El manteniment de nivells d'humitat baixos protegeix el material del tamís molecular i estabilitza el rendiment de la producció d'oxigen.
Separació d'oxigen
El sistema PSA separa l'oxigen de l'aire comprimit mitjançant material de tamís molecular de zeolita. L'aire comprimit entra als recipients d'adsorció plens de medi de tamís molecular.
Les molècules de nitrogen s'uneixen a la superfície interna de l'adsorbent mentre les molècules d'oxigen travessen el llit i entren al sistema de recollida d'oxigen.
La unitat PSA alterna entre cicles d'adsorció i regeneració.
Durant el funcionament:
Les vàlvules de commutació automatitzades inverteixen les funcions del recipient segons el temps de cicle programat.
Aquest procés permet la generació contínua d'oxigen sense interrompre les operacions de tractament aigües avall.
La puresa típica de l'oxigen oscil·la entre el 90% i el 95%.
Components del sistema
Unitat de generació d'oxigen PSA
El patin de generació d'oxigen conté l'equip de separació del nucli. Els components principals inclouen:
Els recipients d'adsorció es fabriquen amb acer al carboni{0}}a pressió i es munten sobre marcs de suport d'acer estructural.
Les capacitats del sistema solen oscil·lar entre 10 Nm³/h i 5.000 Nm³/h depenent dels requisits de la planta de tractament.
Tanc d'emmagatzematge d'oxigen
L'oxigen generat entra en un recipient tampó abans de la seva distribució. El dipòsit d'emmagatzematge realitza diverses funcions:
Les pressions típiques d'emmagatzematge oscil·len entre 8 i 16 bar(g).
Per a instal·lacions de tractament més grans, es poden integrar recipients d'emmagatzematge d'oxigen addicionals al sistema de distribució.
Xarxa de distribució d'oxigen
El sistema de distribució d'oxigen transfereix l'oxigen del generador a l'equip de tractament. La xarxa inclou generalment:
Les capçaleres de distribució poden subministrar oxigen a múltiples etapes de tractament simultàniament.
Els cabals es poden ajustar independentment per a cada zona de tractament.
Tecnologies de transferència d'oxigen
Sistemes de difusió de bombolles fines
Els difusors de bombolles fines transfereixen l'oxigen a l'aigua mitjançant dispositius d'aireació de membrana. Un conjunt difusor típic consisteix en:
• Membrana EPDM • Tub de suport de PVC • Ferreteria de muntatge d'acer inoxidableLa membrana allibera petites bombolles d'oxigen que augmenten l'àrea de contacte gas-líquid. A mesura que les bombolles pugen a través de la columna d'aigua, l'oxigen es transfereix a la solució i augmenta la concentració d'oxigen dissolt.
Els sistemes de bombolles fines s'instal·len habitualment en conques de tractament biològic i dipòsits d'oxidació.
Injecció d'oxigen Venturi
Els sistemes Venturi injecten oxigen directament a les canonades d'aigua de procés a pressió. El broquet venturi crea una zona de baixa pressió-que atreu oxigen al corrent d'aigua.
La mescla d'oxigen-aigua entra llavors als tancs de reacció, recipients d'oxidació o sistemes de distribució.
Els sistemes d'injecció Venturi eliminen la necessitat de grans conques d'aireació en algunes configuracions de tractament.
Reactors de con d'oxigen
Els reactors de con d'oxigen dissolen l'oxigen a pressió elevada. El reactor consta de:
• Vas a pressió • Cambra de mescla interna • Muntatge d'injecció d'oxigen • Conductes de recirculacióL'aigua entra al con sota pressió mentre s'injecta oxigen a la zona de circulació interna. L'entorn a pressió augmenta la dissolució d'oxigen i minimitza les pèrdues de gas.
Els sistemes de con d'oxigen s'utilitzen habitualment quan es requereixen nivells d'oxigen dissolt significativament per sobre de la saturació atmosfèrica.
Tractament de drenatge àcid de mines
El drenatge àcid de les mines (AMD) es forma quan els minerals que contenen sulfur{0}}reaccionen amb l'oxigen i l'aigua, generant un escorrent àcid que conté metalls dissolts. Els sistemes de tractament d'AMD utilitzen sovint oxigen per accelerar les reaccions d'oxidació abans de la clarificació.
En general, el procés de tractament segueix aquests passos:
El generador d'oxigen subministra oxigen contínuament als reactors d'oxidació on el ferro fèrric dissolt es converteix en ferro fèrric.
Posteriorment, el ferro fèrric precipita i s'instal·la en equips de clarificació aigües avall.
Aplicacions de tractament biològic
Els campaments miners, els tallers de manteniment i les instal·lacions de processament generen aigües residuals que poden requerir un tractament biològic.
Els microorganismes aeròbics consumeixen contaminants a través de l'activitat metabòlica i necessiten oxigen dissolt per funcionar.
El generador d'oxigen subministra oxigen als reactors biològics mitjançant reixes difusores o sistemes d'injecció d'oxigen.
Els objectius típics d'oxigen dissolt oscil·len entre 2 i 6 mg/L depenent del disseny del tractament.
El sistema de transferència d'oxigen distribueix l'oxigen per tot el volum del reactor i admet processos d'oxidació biològic.
Requisits de manteniment
Seguiment diari
Els operadors inspeccionen:
- Puresa d'oxigen
- Pressió d'oxigen
- Caudal
- Temperatura del compressor
- Estat d'alarma
Les dades de funcionament es mostren a través de la interfície HMI i el sistema PLC s'emmagatzemen.
Manteniment preventiu
Les activitats de manteniment programades inclouen:
- Substitució d'elements filtrants
- Inspecció de vàlvules pneumàtiques
- Manteniment de compressors
- Calibració d'analitzadors d'oxigen
- Comprovació dels transmissors de pressió
Els intervals de manteniment depenen de les hores de funcionament i de les condicions del lloc.
Vida útil del tamís molecular
El tamís molecular realitza el procés de separació d'oxigen.
Els factors que poden reduir la vida de l'adsorbent inclouen:
- Contaminació de l'aigua
- Transmissió de petroli
- Temperatures de funcionament excessives
- Cicle de pressió inadequat
En condicions de funcionament correctament mantingudes, els intervals de substitució del tamís molecular solen oscil·lar entre 8 i 12 anys.
Especificacions tècniques
| Paràmetre | Gamma típica |
|---|---|
| Puresa de l'oxigen | 90–95% |
| Capacitat d'oxigen | 10–5.000 Nm³/h |
| Pressió d'oxigen | 4-10 bar (g) |
| Pressió de l'aire | 7-10 bar (g) |
| Punt de rosada | -40 graus a -70 graus |
| Temperatura ambient | -20 graus a +50 graus |
| Sistema de control | PLC + HMI |
| Font d'alimentació | 380V–690V |
| Tipus d'instal·lació | Skid-muntat o en contenidors |
Preguntes freqüents
P: Com puc seleccionar la capacitat correcta del generador d'oxigen?
R: La capacitat es determina pel cabal d'aigua, la concentració de contaminants i els nivells d'oxigen dissolt (DO) objectiu. NEWTEK pot calcular la demanda d'oxigen necessària en funció de les dades del procés d'anàlisi i tractament de l'aigua.
P: Quins processos de tractament d'aigua de mina pot suportar aquest sistema?
R: El sistema pot subministrar oxigen per a:
- Tractament de drenatge àcid de mines (AMD).
- Eliminació de ferro i manganès
- Oxidació de sulfurs
- Tractament biològic d'aigües residuals
- Sistemes de nitrificació
- Aplicacions de reutilització d'aigua de procés
P: Es pot integrar el sistema amb les instal·lacions de tractament existents?
A: Sí. El generador d'oxigen es pot connectar a tancs d'oxidació, injectors venturi, reactors de con d'oxigen, sistemes difusors i canonades de tractament existents.
P: Quina informació es requereix per a la mida del sistema?
R: Per dimensionar el sistema amb precisió, NEWTEK normalment requereix:
- Caudal d'aigua (m³/h)
- Informe de qualitat de l'aigua
- Descripció del procés de tractament
- Altitud d'instal·lació
- Font d'alimentació disponible
P: El sistema és adequat per a llocs de mineria remots?
A: Sí. El sistema genera oxigen al lloc-a partir de l'aire atmosfèric, eliminant la necessitat de subministraments d'oxigen líquid i dipòsits d'emmagatzematge criogènic.
Etiquetes populars: generador d'oxigen per al tractament d'aigües de mines, fabricants, proveïdors de generadors d'oxigen de la Xina per al tractament d'aigües de mines
