El reto de descontaminar desagües mineros

Por más de 60 años, el óxido de hierro (Fe) y sus depósitos derivados de lodo anaranjado han contaminado el desagüe de agua de la abandonada Marchand Mine cerca de Lowber, Pennsylvania, EE.UU. hacia el Sewickley Creek y en el río Youghiogheny. El recién construido Sistema de Tratamiento Marchand Mine es un sistema patentado de seis represas de drenaje pasivo de minas que incorpora canales FRP (plástico reforzado con fibra de vidrio) que manejan la hidrología en el tratamiento de una descarga de 1.200-1.250 gmp que contiene de 65-90 mg. / L Fe.

Además de ofrecer la limpieza ecológica vital del arroyo / cascada de agua—el primer sistema en su clase, abrió el camino para la recuperación de óxidos de hierro / lodo y la generación de un producto de materia colorante que se puede vender.

Sistema innovador

Las producciones iniciales de la explotación de la mina de carbón Marchand Mine produjo el inevitable producto secundario de la descarga de desagües contaminados de la mina que comenzaron a fluir de la entrada de la mina poco después de haberse cerrado a inicios de la década de los años cuarenta—resultando desde entonces en una descarga contaminada de casi 454.545 Kg. de óxido de hierro cada año.

Las leyes ambientales de la década de los años setenta hicieron que la contaminación del agua fuese una consecuencia inaceptable de la explotación de minas de carbón y condujo a la creación de tecnologías de tratamiento químicas y mecánicas. Si bien esas tecnologías han sido eficaces en eliminar nuevas fuentes de contaminación, son costosas y a menudo crean problemas de desechos sólidos que no cumplían con las necesidades a largo plazo de resolver el problema Marchand Mine.

En 2002, el Departamento de Protección Ambiental de Pennsylvania le otorgó un subsidio de US$1,3 millones de la fundación Growing Greener a Sewickley Creek Watershed Association (SCWA) para diseñar y construir un sistema pasivo de drenaje de agua proveniente de las minas. La SCWA contrató a Hedin Environmental / Iron Oxide Recovery para que diseñara el sistema y ayudara con la administración, obtención de permisos, monitoreo y construcción por parte de DeBaldo Brothers, Inc., comenzando en octubre de 2005.

En vista de que el proyecto involucraría índices de flujo altos, IOR contrató a MFG Water Treatment Products Company para diseñar y fabricar específicamente un sistema de canales FRP de entrada y salida que podría optimizar la distribución hidrológica y la precipitación pasiva de Fe a lo largo de las seis represas del proyecto—todo esto mientras evitaba los cortocircuitos a causa de los altos índices de flujo.

El reto de los canales

En vista de que el proceso de diseño del sistema IOR incorpora tecnologías pasivas, que se aprovechan de los procesos químicos y biológicos que ocurren naturalmente para limpiar las aguas contaminadas de la mina—el sistema de canales MFG-WTP fue concebido para colocar diques de tierra a la vez que ventilaba y descomponía el sistema de flujo grande.  Además, la descarga de los estanques de producción tenía que dirigirse hacia tierras mojadas construidas donde los residuos de hierro serían eliminados y se produciría una descarga final que no contamina el arroyo que la recibe.

Solución para los canales

Un total de 12 canales de 15,24 m fueron construidos utilizando una producción de molde abierto. El diseño a la medida configuró los canales para que fuesen empotrados en la tierra con una fuerza FRP óptima para manejar los elementos de corrosión y los índices altos de flujo relacionados con el proyecto. Los materiales FRP incluían resinas resistentes a la corrosión y vidrio configurado en vidrio triturado direccional y al azar para maximizar el rendimiento y la fortaleza.

A causa del gran volumen de agua que sale de la mina y para maximizar su potencial, el diseño también tuvo que incorporar una compuerta segregada de manera que no permitiera que el agua pasara y se pudiera limpiar periódicamente.

Resultados

Con la construcción terminada en noviembre de 2006, el sistema pasivo de agua de mina en la Marchand Mine limpió el arroyo y ayudó en la recuperación de óxidos de hierro y optimiza la producción de óxido de hierro recuperable y que se puede vender. El exceso en el agua de hierro convertido en lodo se convirtió en pigmento marcado por IOR como EnvironOxide™ para Hoover Color Corporation (Hiwassee, VA, EE.UU.).

Desde su primer año de funcionamiento, las pruebas muestran que el sistema ha disminuido las concentraciones de Fe, como promedio, de 74 mg/L a menos de 1 mg/L de Fe. Las represas eliminan el 85% de Fe y son de un 25% a un 50% más eficaces que otros sistemas pasivos para tratar aguas similares.  Además, el sistema ha tratado con éxito flujos tan altos como 300,78 pies3 por minuto y funcionó bien en febrero de 2007 cuando gran parte de la tierra mojada estaba congelada.    MPA