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REMOCION DE ARSÉNICO:. Antecedentes y Principios de Remoción. 1. ANTECEDENTES GENERALES. El Arsénico en el ambiente:. El 20º elemento más común en la tierra. Acumulado y transportado por el agua, plantas y animales. Actividades generadoras: Perforaciones y/o excavaciones: Drenajes ácidos
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REMOCION DE ARSÉNICO: Antecedentes y Principios de Remoción
1 ANTECEDENTES GENERALES
El Arsénico en el ambiente: • El 20º elemento más común en la tierra. • Acumulado y transportado por el agua, plantas y animales. • Actividades generadoras: • Perforaciones y/o excavaciones: Drenajes ácidos • Quema de combustibles fósiles. • Fundición de metales. • Relaves mineros.
El Arsénico y el hombre: • El 20º elemento más común en nuestro cuerpo. • Los factores de exposición más importantes son el agua y los alimentos. • Los alimentos de origen marino presentan niveles de Arsénico comparativamente más altos que alimentos de otros orígenes. • Los productos marinos son los principales contribuidores del Arsénico en la dieta del gombre. • El Arsénico es inodoro e insípido.
Arsénico: Efectos ssobre la salud • Efectos agudos: • Síntomas de intoxicación: vómitos, dolor abdominal, diarrea. Seguidos de entumecimiento u hormigueo en manos y pies, calambres. Muerte. • Efectos a largo plazo: • Cambios de pigmentación en la piel, lesiones cutáneas, endurecimiento de palmas de manos y plantas de pies. Precursor de cáncer de piel, vejiga y pulmón. • Neurotoxicidad, precursor de dianetes y de enfermedades cardiovasculares.
Arsénico en el Agua: Límites • Clasificación según concentración: • Aguas contaminadas: 50 – 100 µg/L • Aguas altamente contaminadas: > 100 µg/L • Límites normativos: • Agua Potable (NCh 409-1/05): 10 µg/L • Agua de Riego (NCh 1333/78): 100 µg/L • Agua de Infiltración (D.S. 46/03): 10 µg/L
Tipos de Arsénico • El Arsénico, en nuestro medioambiente, existe principalmente en dos estados de oxidación (valencia): arsenito (As+3) y arsenato (As+5). • Arsenito (As+3): • Predominante bajo condiciones moderadamente reductoras. • Forma soluble del Arsénico. • Arsenato (As+5): • Predominante bajo condiciones ambientales oxidantes. • Forma insoluble del Arsénico.
Características: Arsenito • Trivalente, As+3. • Se encuentra mayoritariamente presente en aguas subterráneas. • Más tóxico que el Arsenato para los seres humanos. • Altas concentraciones en aguas de pozo están normalmente asociadas a la presencia de Fe y Mn. • Más difícil de remover que el Arsenato. • Existe como H2ASO3- (a pH > 9,22). • Para facilitar su remoción debe ser ser oxidado a Arsenato.
Características: Arsenato • Pentavalente: As+5. • Se encuentra mayoritariamente presente en aguas superficiales. • Altas concentraciones normalmente asociadas a altas concentraciones de TDS, sulfatos y cloruros. • Su forma insoluble facilita su remoción por métodos fisico-químicos. • Existe como un oxianión cargado negativamente: H2AsO4- o HAsO4-2, a pH neutro.
12 TECNOLOGÍAS PARA LA REMOCIÓN DEL ARSÉNICO
Oxidación del Arsenito • Objetivo. Convertir el As+3 (soluble) a As+5 (insoluble), para facilitar su posterior remoción. • Métodos: • Aireación Simple: Poco eficiente. Permite también la oxidación del Fe. H3AsO3 + ½ O2 H2AsO4- + 2 H+ Estequiométricamente: 0,2 mg O2 /mg As+3 • Oxidación química: Oxidantes normalmente utilizados: cloro, hipoclorito, ozono, permanganato de potasio, peróxido de hidrógeno y oxígeno puro. Debe evaluarse conveniencia en cada caso, sopesando como disponibilidad y costo. H3AsO3 + HClO HAsO4-2 + Cl- + 3H+ Esteq.:= 0,7 mg HClO/mg As+3 = 1 mg NaClO/mg As+3
Oxidación del Arsenito 3H3AsO3 + 2KMnO4 3HAsO4- 2 + 2MnO2 + + 2K+ + 4H+ + H2O Esteq.: 1,4 mg KMnO4 /mg As+3 • Radiación UV: Utilizada conjuntamente con procesos de oxidación química.
Tecnologías para Remoción de Arsénico Coagulation Flocculation (CP) Ion Exchange (S) Enhance Lime Softening (CP) As Oxydation & filtration (I&MR) UF - RO-Nano (M) Activated Alumina (S) Other technologies (EDR, Metclean) GranularFerricHydroxide(S)
Coagulación-Filtración/Coagulación-Sedimentación • Modificación de las características fisicoquímicas de las material particulado y/o coloidal. Posterior remoción por sedimentación o filtración. • Coagulación: Desetabilización de la suspensión coloidal mediante el uso de productos con altas cargas iónicas. • Floculación: Formación de enlaces entre partículas coloidales mediante bel uso de cadenas poliméricas de alto peso molecular.
Factores determinantes de la Coagulación • Tipo de Coagulante: • Sulfato o hidróxido de aluminio. • Sales de hierro: cloruro, sulfato o hidróxido férrico. • Cal viva o hidratada (pH > 10,5). • Dosis de Coagulante. • Concentración de As+3/As+5. • Co-precipitación de otros solutos presentes en el agua. • pH y Temperatura • “Jar-Test”: Método para establecer rendimiento preliminar de procesos de Coagulación y Floculación
Filtración • Remoción del material particulado mediante paso del agua a través de un lecho filtrante. • Basado en diferencia de tamaño y densidad entre las partículas contaminantes y lechos filtrantes. • El lecho puede estar constituido por variedad de materiales, siendo los más utilizados: • Antracita. • Arena de Cuarzo. • Granate. • Factores que afectan la eficiencia de filtración: • Tipo y granulometría de los materiales filtrantes. • Tasa de filtración (caudal por área de aplicación) • Tiempo de contacto (caudal por volumen). • Sistema de contralavado (Agua o Aire/Agua).
Filtros MULTIMATTM • Línea de filtros a presión tricapa, bicapa y de carbón activado de VWS. • Unidades estándar: entre 20” y 3 m de diámetro nominal. • Materiales: • Recipiente: FRP y manifold: PVC para unidades hasta 48”. • Recipiente: A. Carbono y manifold: PVC o A. Carbono para unidades desde 48”. • Control: • Manifold de válvulas automáticas, controladas desde tablero. • Opción: Válvula mutivía para unidades de diámetro nominal hasta 36”.
Clarificación Acelerada ACTFLOTM • Compacto. Superficie hasta 50 veces menor que un clarificador convencional de capacidad equivalente. • Flexible y Robusto: Buena respuesta a cargas variables. Su diseño hidráulico promueve una óptima distribución de flujo. • Confiable:. Existen múltiples referencias respecto de su utilización. • Facilidad de tratamiento del lodo. El lodo producido puede ser fácilmente espesado y deshidratado. • Factibilidad de automatización. Puede ser automatizado e integrado a un SCADA para un fácil control remoto.
Treated water Polymer COAGULANTE Raw Water Coagulant Flocuulation Settling ACTFLOTM • Factores de diseño: • pH • Tipos y concentraciones de Arsénicopresente. • Disponibilidad y costo de productosquímicos • Tipo y dosis de coagulante • Temperatura • Interferencia de otroscompuestos (sulfatos, fosfatos, carbonatos y dureza)la presencia de otrosoxianiones.
TURBOMIXTM: • Alta homogenización. Mejora la cinética de las reacciones. Reduce el TRH requerido. • Elimina cortocircuitos y zonas muertas. • Reduce demanda de químicos. Completa mezcla entre fluido y químicos. • Maximiza crecimiento de cristales, por uso y recuperación de microarena. Downflow axial flow impeller Ring-shaped perforated pipe for polymer injection Anti-vortex and anti-bypass baffles Funnel reducing headloss Vertical draft-tube with mixer used as flow guide
Intercambio Iónico • Intercambio de iones entre una fase líquida y sólida (resina). • Una vez la resina se satura, los contaminantes comienzan a fugar. La resina debe ser regenerada para restablecer la”intercambiabilidad” de ésta. • Existen resinas básicas fuertes para la remoción de Arsénico. • Dependiendo de la resina: pueden tratarse entre 300 – 60000 BV de agua, requiriéndose entre 1 – 5 BV de regenarnte y 2 – 20 BV de agua de enjuague. • Factores que afectan las eficiencia de filtración: • pH y temperatura • Presencia de otras especies iónicas (sulfatos, etc). • Capacidad de intercambio de la resina. • Tipo y concentración del regenerante.
Membranas: MF, UF, NF y OI • Basadas en el uso de membranas semipermeables y presión para forzar la separación sólido - líquido. • Dependen del tamaño de corte de la membrana en cuestión, lo que permite su clasificación: MF, UF, NF y OI.
Membranas: MF, UF, NF y OI • Microfiltración y Ultrafiltración: • Remoción de As particulado. Aguas superficiales. • Alternativa a la filtración y sedimentación convencional. Requiere coagulación previa. • Requiere agua con bajas concentraciones de Fe y Mn para evitar fouling. • Nanofiltración y Osmosis Inversa: • Remoción de As soluble. • Requiere pre-tratamiento previo para remover materailparticulado y materia orgánica. • Requiere aún menores concentraciones de Fe y Mn que la MF y UF. Más susceptible a fouling.
SIRIONTM Midi, Maxi, Mega – LARO • Unidades estándar de OI con capacidades productivas desde 0,1 m3/h en adelante. • Unidades compactas, skidadas con reducidos footprimt. • Interfaces programables para facilitar la operación. Control y registro de las principales variables operacionales: Temperatura, Presión, Conductividad.
Electrodiálisis Reversa (EDR) • Los iones son transferidos a través de una membrana selectiva semipermeable bajo la influencia de una corriente continua. • Los iones migran de una solución más diluida a una más concentrada. • Las membranas están acomodadas entre electrodos opuestos alternando membranas de intercambio iónico catiónicas y aniónicas. • La electrodiálisis reversa se basa en este proceso con reversión periódica de la polaridad de los electrodos y por lo tanto la dirección de pasaje de los iones. • Se logra así un bajo ensuciamiento y minimiza la necesidad de pretratamiento.
3 TRATAMIENTO DE RESIDUOS
Disposición de Residuos • Factores a considerar: • Residuolíquido o sólido?. • Tipo de disposición. • Costo de transporte y disposición. • Residuosclasificadoscomopeligrosos?. • Permisosespecíficos. • Alternativas de disposición: • Descarga directa. • Descarga indirecta. • Aplicación de lodo deshidratado. • Disposición en rellenos sanitarios. • Disposición en rellenos de desechos peligro.
Alternativas dTecnológicas • Espesamiento • Deshidratadomecánico • Filtroprensa • Filtrobanda • Decanters centrífugos • Lagunas de evaporación • Ponds de secado • Lagunas de almacenamiento
14 COMPARATIVA DE TECNOLOGÍAS
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