PROCESO DE COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN PARA EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: DESARROLLO Y UTILIZACIÓN DE NUEVOS COMPUESTOS PARA LA REDUCCIÓN DE LODOS 1

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Rosa María Ramírez Zamora , Alfonso Durán Moreno , Arodí Bernal Martínez , Ma. 1 Teresa Orta de Velásquez 1

Instituto de Ingeniería, UNAM Coordinación de Ingeniería Ambiental, Apartado Postal 70-472, Coyoacán 04510 México, D.F. [ 56 22 33 20, fax 56 16 21 64 E-mail: [email protected] 2 Facultad de Química, UNAM Programa de Ingeniería Química y Química Ambiental, Edificio E, Laboratorio 301, Paseo de la Investigación Científica, Ciudad Universitaria 04510 México D.F. RESUMEN En este trabajo se probó el proceso de coagulación-floculación como una etapa de pretratamiento de las aguas residuales producidas en la Ciudad de México. El interés en esta investigación se centró en evaluar la eficiencia de tratamiento obtenida con nuevos productos de coagulación-floculación comparada con la obtenida con productos comerciales de probada efectividad. Entre los seis coagualentes probados, se utilizó uno de origen natural (TANFLOC SG) el cual es una sal cuaternaria de amonio tanínico. Asimismo, se probaron tres floculantes de carga eléctrica distinta. El floculante zwitteriónico (2PNOD2R) es un producto nuevo desarrollo en el Instituto de Ingeniería de la UNAM y la Universidad Autónoma Metropolitana, plantel Iztapalapa. En general, todos los productos utilizados produjeron aguas con una calidad aceptable, desde el punto de vista fisicoquímico, para ser reutilizadas en riego y en actividades recreativas. Los resultados con los nuevos productos de coagulación-floculación son comparables a los obtenidos con los productos comerciales e incluso, en el caso del floculante zwitteriónico, en algunos casos los resultados fueron mejores. INTRODUCCIÓN El tratamiento de aguas residuales con fines de reúso es un tema de actualidad debido al problema de escasez y contaminación crecientes, de las fuentes destinadas a la producción de agua potable ó para otros usos. Las aguas residuales municipales son tradicionalmente tratadas con procesos biológicos. Sin embargo, en el caso de mezclas con efluentes industriales, como es el caso de las aguas residuales de la Ciudad de México, no debe descartarse la alternativa de utilizar

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tratamientos fisicoquímicos los cuales son menos sensisbles que los tratamientos biológicos a los cambios repentinos de la composición de las aguas residuales. Con base en esto, en este trabajo se evaluó el proceso de coagulación-floculación como una etapa de pretratamiento de las aguas residuales. La literatura con respecto a este proceso de tratamiento fisicoquímico es abundante. Entre las líneas de investigación más importantes sobre este proceso se encuentra el desarrollo y aplicación de nuevos productos. En este trabajo se estudiaron cinco coagulantes comerciales cuya eficiencia ha sido ampliamente probada, cuatro de ellos son derivados del aluminio y uno del hierro. El quinto coagulante probado es de origen natural y por lo mismo se espera que ofrezca ventajas importantes en cuanto al manejo y disposición de los lodos producidos. Asimismo, se probaron tres floculantes, de los cuales uno de ellos es experimental (2PNOD2R). El proceso de coagulación-floculación se realizó al nivel de prueba de jarras, según la técnica estipulada en el método experimental. Fueron evaluados seis coagulantes: el sulfato de aluminio como referencia determinada en un estudio anterior (Jiménez et al. 1996), tres compuestos en diversas presentaciones de policloruro de aluminio, otro a base de fierro (PAX XL60, PAX16, TECHNIFLOC PLUS y FERRIX respectivamente) y un coagulante-floculante de origen natural (TANFLAC SG). Los floculantes utilizados fueron tres: un compuesto zwitteriónico 2PNOD2R (desarrollado por el Instituto de Ingeniería UNAM-UAM Iztapalapa), un compuesto aniónico PROSIFLOC y un compuesto catiónico TECHNIFLOC 4800. Los resultados obtenidos permiten observar que en las diferentes condiciones experimentales examinadas, los compuestos más eficientes fueron el PAX XL60 y el 2PNOD2R. Los cuales presentan una remoción de sólidos suspendidos siete veces superior a las de sulfato de aluminio, además que se reduce el volumen de lodos. En la parte económica no existen diferencias significativas entre ambos coagulantes. MATERIALES Y MÉTODOS Agua residual El agua residual utilizada en este estudio proviene de dos puntos de la Ciudad de México: de la planta de bombeo No. 7 sobre el Gran Canal y de la planta de bombeo “Zona Lago” sobre el Río Churubusco. Los experimentos se realizaron con una mezcla (1:1 v/v) de ambas aguas. La razón para realizar esta mezcla es que se tiene contemplado que este trabajo, junto con otros realizados en el Instituto de Ingeniería, UNAM, sirvan de fundamento para la construcción a gran escala de una planta que trate el agua residual resultante de la mezcla de estas dos corrientes. Las características fisicoquímicas de los tres tipos de agua se presentan en la Tabla 1. Tabla 1. Características fisicoquímicas de las aguas residuales del Gran Canal, Río Churubusco y de la mezcla de ambos. PARAMETROS DQOT mg/L DQOS mg/L N-Amoniacal mg/L

GRAN CANAL 345 211.6 26

RÍO CHURUBUSCO 450 326 33

MEZCLA 469 292 29

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PARAMETROS Color Pt-Co pH Turbiedad UTN Dureza Total mg CaCO3/L Dureza de calcio Dureza de Magnesio Alcalinidad mg CaCO3/L Conductividad ms/cm STT mg/L STV mg/L STF mg/L SDT mg/L SST mg/L SSV mg/L SSF mg/L

GRAN CANAL 604 7.47

RÍO CHURUBUSCO 754 7.8

MEZCLA

189 82 37 44.4 629 1.15 894 308 586 589 130 95 35

179 83 32 50.5 361 2.12 1496 511 985 1011.5 185 145 40

182 80 35.3 40.4 490 1.64 1205 370 843 808 160 110 45

566 7.7

Coagulantes-Floculantes Seis coagulantes y tres floculantes de diferente tipo fueron evaluados de manera combinada. Los coagulantes fueron: el sulfato de aluminio como referencia determinada de un estudio anterior (Jiménez et al. 1995), PAX 16, PAX XL60, Technifloc Plus, Ferrix y Tanfloc. Los floculantes empleados fueron: Prosifloc, Technifloc y 2PNOD2R. La Tabla 2 presenta algunas características de los compuestos utilizados. Tabla 2. Características de los coagulantes empleados. COAGULANTE SULFATO DE ALUMINIO PAX 16

PAX XL 60

TECHNIFLOC PLUS

FERRIX

TANFLOC

DESCRIPCION

DENSIDAD 1.23

OBSERVACIONES

Es un policloruro de aluminio de basicidad media en presentación líquida Es un policloruro de aluminio de basicidad medio en presentación líquida. Es un coagulante prepolimerizado de alta basicidad, siendo formulado por una alta concentración de aluminio. Es un coagulante primario con alto grado de efectividad, basado en hierro trivalente 3+ (Fe ). Polímero orgánico catiónico (sal cuaternario de amonio tanínico),

1.33

8.2 % de Aluminio

1.31

7.5 % de Aluminio

1.31

12.7% de Aluminio

20.5±1% de Hierro 20±1%