REMOCIÓN DE HIERRO Y MANGANESO EN FUENTES DE …

1 agua potable para comunidades rurales, reuso y tratamientos avanzados de aguas residuales dom sticas Cap tulo 04 Red Iberoamericana de Potabilizaci n y Depuraci n del agua 37 Cap tulo 4 REMOCI N DE HIERRO Y MANGANESO EN FUENTES DE agua SUBTERR NEA PARA ABASTECIMIENTO P BLICO Resumen El HIERRO y MANGANESO presentes en las FUENTES de agua subterr neas para abastecimiento p blico son removidos mediante un proceso no convencional de adsorci n que utiliza zeolita natural tipo clinoptilolita recubierta con xidos de MANGANESO , el cual se lleva a cabo en una columna de adsorci n id ntica a un simple sistema de filtraci n.

2 Dicho proceso ha sido aplicado en diversos lugares del pa s, tales como Guaymas y Navojoa, Son.; Veracruz, Ver.; Zihuatanejo, Gro.; Texcoco, Edo. de M xico; Iztapalapa, Cd. de M xico; Culiac n, Sinaloa y Camargo, Chihuahua. En estos lugares la concentraci n principalmente de MANGANESO en el agua cruda ha llegado a ser hasta de mg/L y en todos los casos se han obtenido concentraciones del agua tratada que cumplen con el l mite m ximo permisible de mg/L de MANGANESO y mg/L de HIERRO , establecido por la NOM-127-SSA1-1994 de agua para uso y consumo humano.

3 Se han construido tres plantas en el pa s, dos en Culiac n, Sinaloa que manejan un caudal de 40 y 55 lps respectivamente y una tercera con un caudal de dise o de 630 lps en el ramal Pe n-Texcoco estado de M xico. Las dos primeras plantas se encuentran actualmente operando con eficiencias promedio de remoci n de MANGANESO del 97 % y la tercera se encuentra en etapa de pruebas de arranque con remociones promedio de % para el MANGANESO y 95 % de HIERRO . As mismo, se est construyendo otra planta en la ciudad de Camargo, Chihuahua, que tratar el agua proveniente de dos galer as filtrantes que contienen aproximadamente y 0,6 mg/L de MANGANESO .

4 El proceso presenta diversas ventajas comparado con cualquier otro de tipo convencional, principalmente son su alta eficiencia y menor costo de inversi n y operaci n; largas carreras de operaci n debido a que la regeneraci n del medio de contacto (zeolita) se hace en l nea de forma simult nea a la remoci n de Na y Fe del agua ; el proceso se regenera en continuo con la aplicaci n de cloro, permitiendo que siempre se mantenga una alta capacidad de adsorci n del HIERRO y MANGANESO disuelto; el material adsorbente se acondiciona en el lugar usando la misma agua de la fuente a tratar sin la necesidad de adicionar otras sustancias qu micas, adem s de la alta disponibilidad de la zeolita en M xico.

5 El mecanismo del proceso consiste en un intercambio i nico como fase inicial, donde el MANGANESO disuelto se fija en la superficie de la zeolita, seguido por la oxidaci n del MANGANESO sobre la superficie del medio, la cual permite la formaci n de una pel cula de xidos (MnOx(s)) sobre el grano del material y finalmente la remoci n del MANGANESO disuelto en el agua , por adsorci n sobre la pel cula de xidos formada sobre el grano del material. Palabras Clave: Adsorci n: atracci n o adhesi n de mol culas de un gas, l quido o sustancia disuelta sobre una superficie, oxidaci n: combinaci n con el ox geno y, m s generalmente, reacci n en la que un tomo o un i n pierde electrones, zeolita natural: silicato natural complejo de ciertas rocas volc nicas, la zeolita tipo clinoptilolita tiene la siguiente f rmula, Na6((AlO2)6(SiO2)30)) 24 H2O, siendo el sodio el principal elemento intercambiable pero puede contener en menor proporci n otros cationes como el potasio o calcio.

6 Introducci n En M xico y en el mundo gran parte de las FUENTES de abastecimiento de agua subterr nea se ven afectadas por la presencia de HIERRO (Fe) y MANGANESO (Mn), los cuales se encuentran en forma soluble, que al oxidarse, ya sea al momento de la cloraci n o con el ox geno del aire, se precipitan generando un color oscuro que provoca el rechazo de los consumidores, manchan la ropa, obstruyen tuber as, accesorios y bombas. Hasta el momento no se conocen efectos nocivos para la salud de estos elementos, sin embargo, las concentraciones elevadas de MANGANESO pueden acelerar el crecimiento biol gico en los sistemas de distribuci n y contribuir a los problemas de sabor y olor en el agua , as mismo aumentan la demanda de cloro u otros oxidantes aplicados en la desinfecci n.

7 agua potable para comunidades rurales, reuso y tratamientos avanzados de aguas residuales dom sticas Cap tulo 04 Red Iberoamericana de Potabilizaci n y Depuraci n del agua 38 Otros de los problemas frecuentes asociados a la presencia de HIERRO y MANGANESO en el agua , es el arrastre de los xidos depositados en los interiores de las tuber as por el mismo flujo del agua , originando una coloraci n negra la misma. Las t cnicas comunes empleadas para la remoci n de HIERRO y MANGANESO presentan diversas limitaciones, como se mencionan a continuaci n: Aireaci n Filtraci n. El proceso de aireaci n-filtraci n se recomienda para agua con alta concentraci n de HIERRO (mayor de 5 mg/L) con el fin de disminuir los costos en reactivos.

8 El equipo usado en este proceso incluye com nmente un aireador, un tanque de retenci n y filtros. El ox geno de la atm sfera reacciona con las formas solubles de HIERRO y MANGANESO (Fe+2 y Mn+2) del agua cruda para producir xidos relativamente insolubles (Fe+3 y Mn+4) de estos elementos. La velocidad de reacci n depende del pH de la soluci n, siendo m s r pida a valores de pH altos. Ya que el MANGANESO tiene una velocidad de oxidaci n muy lenta v a el O2 (ac) esta t cnica no es muy efectiva para la remoci n de Mn+2, excepto a valores de pH mayores de Para disminuir las concentraciones de MANGANESO al nivel deseado se requieren frecuentemente un tiempo de reacci n y un tratamiento qu mico adicionales (Sommerrfeld, 1999).

9 Dependiendo de las caracter sticas del agua cruda puede ser necesario un tiempo de reacci n hasta de algunas horas despu s de la aireaci n. Si las concentraciones de HIERRO y MANGANESO total son altas, algunas veces se usan tanques de sedimentaci n con dispositivos de colecci n y remoci n de lodos en vez de tanques de retenci n simples. Las principales desventajas del proceso de aireaci n-filtraci n son el costo inicial alto, y el requerimiento de un tiempo de retenci n y tratamiento qu mico adicionales si la concentraci n de Mn soluble del agua a tratar es mayor a 1 mg/L. Oxidaci n-Filtraci n.

10 El proceso de oxidaci n-filtraci n consiste normalmente de un sistema de dosificaci n de productos qu micos y filtros. Algunas veces se requiere un tanque de retenci n y un sistema de ajuste de pH con hidr xido de sodio (NaOH), hidr xido de calcio o cal hidratada Ca(OH)2 o carbonato de sodio (Na2CO3). Como agentes oxidantes pueden usarse gas cloro o hipoclorito. Este proceso opera a pH mayor o igual a , pero se tienen deficiencias en el proceso de filtraci n por la formaci n de precipitados coloidales que pasan a trav s del filtro (Sommerrfeld, 1999). Filtraci n en medios acondicionados.