remoción de color de los lixiviados del relleno sanitario la

REMOCIÓN DE COLOR DE LOS LIXIVIADOS DEL
RELLENO SANITARIO LA ESMERALDA POR
ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVADO
LILIA DEL PILAR BENAVIDES BENAVIDES
RONALD EDWIN POSADA GIRALDO
UNIVERSIDA NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
DEPARTAMENO DE INGENIERÍA QUÍMICA
MANIZALES, 2004
Universidad Nacional de Colombia
Sede Manizales
REMOCIÓN DE CO LOR DE LOS LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO LA
ESMERALDA POR ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVADO
LILIA DEL PILAR BENAVIDES BENAVIDES
RONALD EDWIN POSADA GIRALDO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MANIZALES
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
2004
REMOCIÓN DE COLOR DE LOS LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO LA
ESMERALDA POR ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVADO
LILIA DEL PILAR BENAVIDES BENAVIDES
RONALD EDWIN POSADA GIRALDO
LÍNEA DE PROFUNDIZACIÓN EN INGENIERÍA AMBIENTAL.
MODALIDAD
Participación en proyecto de investigación
Director
ADELA LONDOÑO CARVAJAL
Ingeniero Químico
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MANIZALES
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
2004
DEDICATORA
A mis padres por su apoyo, confianza y concejos
A mis hermanas y amigos por su gran amistad
A H. Andrés por su amor y comprensión
Y a Dios por darme la oportunidad de continuar con mis sueños
Pilar Benavides B.
A Dios `por darme la vida y salud para afrontar este reto con fortaleza
Y a mi familia por apoyarme y animarme en los momentos difíciles del camino hacia
la consecución de esta meta
Ronald Edwin Posada G.
AGRADECIMIENTOS
A nuestros padres y familiares por su apoyo y confianza que nos han brindado
Al grupo de investigación de ingeniería ambiental, y a la directora de este proyecto,
ingeniera Adela Londoño Carvajal por su valiosa orientación en esta investigación.
A la empresa metropolitana de aseo EMAS y a los ingenieros Gabriel Ocampo y
Maria Luisa Arbelaez, por el financiamiento y apoyo otorgado para la realización de
esta investigación.
A Diana Faride Fandiño ingeniera del laboratorio de calidad de agua de EMAS-IQA,
por sus consejos y colaboración.
TABLA DE CONTENIDO
Pag.
RESUMEN
ABSTRACT
1. INTRODUCCIÓN
OBJETIVO GENERAL
OBJETIVOS ESPECIFICOS
2. GENERACIÓN Y SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS EN
LA EMPRESA
2.1.
GENERACIÓN DE LOS LIXIVIADOS
2.2.
TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS
2.3.
PROPUESTA DE UN TRATAMIENTO TERCIARIO
3. MARCO TEÓRICO
3.1. ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVO
3.2.
FACTORES CARACTERÍSTICOS DEL PROCESO DE ADSORCION
3.3. LOS MATERIALES ADSORBENTES.
3.4. ISOTERMAS DE ADSORCIÓN
4. METODOLOGÍA
4.1.
LIXIVIADO A TRATAR
4.2.
MATERIALES Y EQUIPOS
4.2.1. Materiales
4.2.2. Equipos
4.3.
DISEÑO EXPERIMENTAL
4.3.1 Variables independientes
4.3.2 Variables dependientes
4.4.
PROCEDIMIENTOS
4.4.1. Ensayos preliminares
4.4.2. Tiempo de contacto, dosis de carbón y remoción de color
4.4.3. Determinación de las isotermas de adsorción
5. RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS
5.1.
RANGO DE DOSIS DE CARBÓN ACTIVADO, VARIACIÓN DEL pH
DE LA MUESTRA Y RANGO DE TIEMPO DE CONTACTO DEL
CARBÓN
5.2.
TIEMPO DE CONTACTO, DOSIS DE CARBÓN Y REMOCIÓN DE
COLOR
5.3. ANALISIS ESTADISTICO
5.4.
CONDICIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓN
5.5.
ISOTERMAS DE ADSORCIÓN
5.6.
PARAMETROS DE DISEÑO DE LAS COLUMNAS DE ADSORCIÓN
PILOTO
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
BIBLIOGRAFIA
ANEXOS
1
2
2
3
3
5
7
8
8
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30
40
42
50
56
58
60
LISTA DE TABLAS
Pag.
Tabla 1. Valores característicos del efluente de un relleno sanitario
Tabla 2. Características principales de los efluentes
Tabla 3. Características fisicoquímicas principales del carbón activado
Tabla 4. Rangos de trabajo de las variables independientes
Tabla 5. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color real para el
lixiviado viejo
Tabla 6. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color real para el
efluente del FAFA
Tabla 7. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color para el
efluente del reactor UASB
Tabla 8. Remoción de color real del lixiviado viejo * Dosis de CAG
Tabla 9. Remoción de color real del efluente del FAFA * Dosis de CAG
Tabla 10. Remoción de color real del efluente del reactor UASB * Dosis de CAG
Tabla 11. Remoción de color real del lixiviado viejo * tiempo
Tabla 12. Remoción de color real del efluente del FAFA * tiempo
Tabla 13. Remoción de color real del efluente del reactor UASB * tiempo
Tabla 14. Test de comparaciones múltiples de medias
Tabla 15. Parámetros óptimos de dosis de carbón y tiempo de contacto
Tabla 16. Adsorción del lixiviado con las condiciones óptimas
Tabla 17. Determinación de metales
Tabla 18. Condiciones iniciales para los ensayos realizados
Tabla 19. Resultados obtenidos para el lixiviado viejo
Tabla 20. Resultados obtenidos para el efluente del reactor UASB
Tabla 21. Resultados obtenidos para el efluente del FAFA
Tabla 22. Isotermas de adsorción para los tres efluentes.
Tabla 23. Coeficientes de correlación de las isotermas
Tabla 24. Parámetros de diseño para el lixiviado viejo
Tabla 25. Parámetros de diseño para el efluente del reactor UASB
Tabla 26. Parámetros de diseño para el efluente del filtro FAFA
4
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31
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48
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54
54
LISTA DE FIGURAS
Pag
Figura 1. Relleno sanitario la Esmeralda (Manizales)
Figura 2. Punto de muestreo del lixiviado viejo
Figura 3. Punto de muestreo del efluente del reactor UASB
Figura 4. Punto de muestreo del filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA)
Figura 5. Carbón activado de la fábrica Sulfoquímica de Medellín
Figura 6. Equipo de laboratorio utilizado en la práctica
Figura 7. Remoción de color del FAFA
Figura 8. Remoción de color del Lixiviado viejo
Figuras del 9 al 14. Remociones de color de los tres efluentes frente al
tiempo de contacto del carbón activo.
Figuras del 15 al 20. Remociones de color de los tres efluentes frente a la
dosis de carbón activo.
Figura 21. Residuos estandarizados de remoción de color real del lixiviado
viejo contra tiempo (primer ensayo)
Figura 22. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo
contra dosis CAG (primer ensayo)
Figura 23. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del
FAFA contra tiempo primer ensayo
Figura 24. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del
FAFA contra dosis CAG (primer ensayo)
Figura 25. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del
reactor UASB contra tiempo primer ensayo
Figura 26. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del
reactor UASB contra dosis CAG primer ensayo
Figura 27. Comparación visual del proceso de adsorción
Figura 28. Isoterma de Freundlich para el lixiviado viejo (primer ensayo)
Figura 29. Isoterma de Langmuir para el lixiviado viejo (primer ensayo)
Figura 30. Isoterma de BET para el lixiviado viejo (primer ensayo)
Figura 31. Isoterma de Freundlich para el reactor UASB (primer ensayo)
Figura 32. Isoterma de Langmuir para el reactor UASB (primer ensayo)
Figura 33. Isoterma de BET para el reactor UASB (primer ensayo)
Figura 34. Isoterma de Freundlich para el FAFA (primer ensayo)
Figura 35. Isoterma de Langmuir para el FAFA (primer ensayo)
Figura 36. Isoterma de BET para el FAFA (primer ensayo)
Figura 37. Diagrama general del sistema de columnas piloto de adsorción
3
17
18
18
19
20
24
24
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38
38
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45
46
46
46
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47
47
48
53
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A. ENSAYOS PRELIMINARES
ANEXO A1. ENSAYOS PRELIMINARES PARA LA DETERMINACIÓN DE
RANGO DE DOSIS DE CARBÓN, DE TIEMPO DE CONTTACTO
ANEXO B. TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO
ANEXO B1.TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO EN EL LIXIVIADO VIEJO
ANEXO B2. TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO EN EL EFLUENTE DEL FAFA
ANEXO B3. TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO EN EL EFLUENTE DEL UASB
ANEXO C. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
ANEXO C1. RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL LIXIVIADO
VIEJO
ANEXO C2. RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL EFLEUNTE DEL
FAFA
ANEXO C3. RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA ELEFLUENTE DEL
REACTOR UASB
ANEXO D. DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DEL LECHO DE CARBÓN
ACTIVADO DE LAS COLUMNAS PILOTO
RESUMEN
En el presente trabajo se abordan los estudios iniciales acerca de la problemática de
la refinación de los lixiviados del relleno sanitario La Esmeralda (lixiviado viejo que
no tiene ningún tratamiento previo y los efluentes del tratamiento biológico del
reactor UASB y del filtro anaerobio de flujo ascendente dispuestos en serie) por el
proceso de adsorción con carbón activado en reactor discontinuo para la remoción
de color.
Este estudio se desarrollo dentro de la tercera etapa de la investigación sobre la
tratabilidad de los lixiviados adelantado por la Universidad Nacional de Colombia y
la empresa metropolitana de aseo EMAS S.A E.S.P, en el relleno sanitario “La
Esmeralda”. La primera parte de esta investigación consiste en la realización de
ensayos experimentales preliminares con el fin de establecer los rangos óptimos de
dosis de CAG (carbón activado granular), tiempo de contacto y pH, Posteriormente
se realizó un diseño experimental con el propósito de obtener datos confiables para
el trazado e identificación del tipo de isotermas de adsorción.
Los resultados obtenidos en las pruebas en reactor discontinuo permitieron definir
los parámetros más adecuados para la operación y diseño de columnas prototipo de
adsorción. Para el carbón utilizado la ecuación de la isoterma que mejor
correlacionó los resultados fue la de Freundlich, el pH, en el intervalo de estudio
(4,0 – 8,5) no presenta una influencia significativa sobre el proceso de adsorción,
por lo cual se puede trabajar con el pH original y el tiempo de contacto encontrado
es de 90 minutos. Al final se presenta un diseño de las columnas de adsorción
basado en las condiciones óptimas de operación, dejando como alternativa para una
posterior continuación de este estudio
PALABRAS CLAVES: ADSORCIÓN, CAG (CARBÓN ACTIVADO GRANULAR),
REMOCIÓN DE COLOR, ISOTERMA DE ADSORCIÓN.
ABSTRACT
The work present undertake the initial studies about the problematic one of the
refinement of leached of the sanitary landfill “La Esmeralda” (leached old which it
does not have any previous treatment and the effluents of the biological treatment of
arranged reactor UASB and the anaerobic filter of ascending flow in series to
eliminate the oxygenate chemical demand mainly of and colloidal solids in
suspension) by the process of adsorption with activated carbon in discontinuous
reactor for the color removal. This study development within the third stage of the
investigation on the treatment of the leachates ones advanced by the National
University of Colombia and the metropolitan company of cleanliness EMAS S.A.
E.S.P, in the sanitary landfill “La Esmeralda”. The first part of this investigation
consists of the accomplishment of preliminary experimental tests with the purpose of
establishing the optimal ranks of dose of CAG (granular activated carbon), time of
contact and pH. Later was made an experimental design in order to obtain reliable
data for the traced and identification of the type of adsorption isotherms. The results
obtained in the tests in discontinuous reactor allowed to define the most suitable
parameters for the operation and design of columns prototype of adsorption. For the
used carbon the isotherm equation that better correlated the results was Freundlich,
pH, in the study interval (4,0 - 8,5) does not present a significant influence on the
adsorption process, thus can be worked with pH original and the time of contact
encountered is of 90 minutes. In the end a design of the columns of adsorption it is
presented based on the optimal conditions of operation, leaving as alternative for a
later continuation of this study.
1. INTRODUCCIÓN
La disposición final de los residuos sólidos urbanos ha evolucionado desde
botaderos a cielo abierto, hasta rellenos sanitarios altamente tecnificados donde se
controlan las emisiones líquidas y gaseosas potencialmente peligrosas para el
medio ambiente. Tanto en los botaderos a cielo abierto como en los primeros
rellenos sanitarios no se controlaban las emisiones líquidas (llamadas lixiviados) y
éstas escurrían a fuentes superficiales de agua o bien se infiltraban a las capas
inferiores del terreno y en muchos casos contaminaban los acuíferos subyacentes a
ellos.
Los lixiviados producidos en rellenos sanitarios difieren en composición y caudal
según una serie de factores entre los cuales se destacan: la composición de la
basura, las condiciones climáticas, la operación del relleno, el sitio topográfico, el
material de cobertura final del relleno, la vegetación de cobertura y el tiempo
transcurrido desde que se dispuso la basura.
Los lixiviados son líquidos altamente contaminantes en los que se han ensayado
diferentes
tratamientos,
tanto
biológicos
(aerobios
o
anaerobios)
como
fisicoquímicos. Entre estos últimos la adsorción sobre carbón activado ha mostrado
ventajas comparativas con respecto a otros sistemas de tratamiento fisicoquímico
que se han estudiado con el fin de remover el color, y otros contaminantes del
lixiviado.
El proceso de adsorción puede describirse como la transferencia de un soluto en un
gas o líquido (adsorbato) hacia la superficie de un sólido (adsorbente) en donde el
soluto es retenido como resultado de atracciones intermoleculares con las
moléculas sólidas. Como regla general, los solutos más fáciles para adherirse son
los compuestos más complejos, molecularmente hablando, y el sólido más usado es
el carbón activado. En el proceso de adsorción, se tiende a alcanzar un equilibrio
entre la concentración del sustrato y la cantidad de sustancia retenida. Por lo
general la cantidad de materia adsorbida se determina como una función de la
concentración del adsorbato (C) a temperatura constante (T), llamándose a la
1
función resultante isoterma de adsorción. Las isotermas más utilizadas son las de
Freundlich, Langmuir y la de Brunauer, Emmett y Teller (BET).
Los objetivos que se desarrollaron en este trabajo fueron:
OBJETIVO GENERAL
Estudiar la remoción de color de los lixiviados del relleno sanitario La Esmeralda por
el proceso de adsorción sobre carbón activado.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
•
Obtener los datos necesarios para conocer el tipo de isotermas de adsorción.
•
Obtener los parámetros de diseño para la construcción de las columnas piloto
de adsorción.
2
2. GENERACIÓN Y SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS EN LA
EMPRESA
Figura 1. Relleno sanitario la Esmeralda (Manizales)
2.1.
GENERACIÓN DE LOS LIXIVIADOS.
El relleno sanitario La Esmeralda
ubicado en el kilómetro 2 vía a Neira, en el
municipio de Manizales, recibe 400 Ton/día de basura aproximadamente. Estos
residuos sólidos se disponen en el relleno sanitario en donde, debido a la
percolación del agua lluvia a través de los residuos sólidos se generan efluentes
líquidos llamados lixiviados, provocando a su paso por el terreno toda serie de
reacciones y procesos fisicoquímicos y biológicos que por su toxicidad y volumen
representan un alto riesgo de contaminación de los mantos acuíferos.
Su color entre 3000 y 15000 U.C. varía desde el color negro viscoso cuando están
frescos,
hasta un tono café–pardo–grisáceo cuando se envejecen; sus olores
altamente fétidos, logran impregnar la ropa, la piel y los recipientes que lo
contengan.
3
Sus características fisicoquímicas fuertemente variables en cantidad y calidad (alta
carga orgánica e inorgánica y contenido de metales) hacen que el lixiviado se
clasifique como uno de los desechos más contaminantes y que mayor repugnancia
genera sobre la comunidad por lo que es necesario realizar la recolección y el
tratamiento adecuado de estas corrientes contaminantes.
La edad del relleno sanitario y, por ende el grado de estabilización de los residuos,
tienen un efecto en la composición de los lixiviados. Los lixiviados se pueden
clasificar en lixiviados jóvenes, intermedios y viejos. Los lixiviados jóvenes
presentan una carga orgánica alta, concentración de ácidos carboxílicos aproximada
del 80% de la carga orgánica, materia orgánica rápidamente biodegradable. Los
lixiviados
intermedios
muestran
concentración
de
ácidos
carboxílicos
que
representan del 20 al 30% de la carga orgánica, Los lixiviados viejos tienen
ausencia de ácidos carboxílicos, baja biodegradabilidad indicando la presencia de
compuestos difícilmente oxidables y la presencia de compuestos de elevado peso
molecular.
Tabla 1. Valores característicos del efluente de un relleno sanitario
Nuevo menor Nuevo menor Mayor de
de dos años
de dos años
diez años
Rango
Valor típico Rango típico
DQO (mg/l)
3.000 - 60.000
18.000
100 - 500
DBO5 (mg/l)
2.000 – 30.000
10.000
100 - 200
COT (mg/l)
1.500 – 20.000
6.000
80 - 160
SST (mg/l)
200 – 2.000
500
100 - 400
Nitrógeno Total (mg/l)
20 – 1.500
400
100 – 200
Fósforo Total (mg/l)
5 - 100
30
5 – 10
Alcalinidad (mg/l)
1.000 – 10.000
3.000
200 – 1.000
Sales solubles (mg/l) (Cl, SO4) 200 – 4.000
800
100 - 500
Hierro (mg/l)
50 –1.200
60
20 - 200
Plomo (mg/l)
1 – 1.200
2
0,01 – 0,5
Zinc (mg/l)
25 – 250
50
0,1 – 0,1
pH
5–8
6
6,6 – 7,5
Fuente: Glynn Henry, Heinke Gary. Environmental science and Engineering. Prentice Hall
inc. 1996
Constituyentes
4
2.2.
TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS.
La Empresa Metropolitana de Aseo (EMAS S.A E.S.P), en cumplimiento con las
exigencias por parte de la autoridad reguladora ambiental, Corporación Autónoma
Regional de Caldas (CORPOCALDAS), según Resolución 4426 de 1999, la cual
estableció la obligación de presentar un diseño de los sistemas encaminados a
tratar los lixiviados generados por el relleno sanitario La Esmeralda, presentó los
diseños mediante oficio 01-010 del 19 de enero del año 2000 y luego inició la
operación del relleno en el mes de junio del mismo año.
La primera fase del trabajo surge frente a la necesidad de mejorar el tratamiento del
lixiviado. Pensando en esto la empresa Metropolitana de Aseo tomó la decisión de
diseñar y construir una planta piloto de tratamiento fisicoquímico de coagulaciónfloculación- sedimentación, ésta fue construida a mediados del mes de junio del
2000 y en el mes de septiembre se puso en funcionamiento y se suspendió
completamente el proceso de recirculación de lixiviado. Los lixiviados entran a la
planta por un canal donde se realiza la mezcla rápida de coagulante en un resalto
hidráulico y cuenta con un tanque floculador de tres compartimentos y un tanque
sedimentador el cual ha sido modificado en su diseño para las condiciones del floc.
Los lodos producidos son bombeados a los lechos de secado ubicados en la parte
superior de la planta.
Inicialmente se realizaron ensayos de tratabilidad en el laboratorio de la Universidad
Nacional para optimizar dosificaciones de productos químicos a la planta piloto
(tratamiento físico-químico) como parte de la primera etapa dentro del plan de
tratamiento de lixiviados en la empresa. [5]
Posteriormente se adelantaron estudios de tratabilidad con el propósito de buscar
un sistema o combinación de sistemas de tratamiento biológico más eficaces para
lograr llevar los valores de los parámetros de sus vertimientos hasta los estipulados
por las normas de calidad. [1]
5
La segunda fase del tratamiento biológico se comenzó en el último trimestre del año
2001, con el diseño y construcción de un reactor prototipo anaerobio de flujo
ascendente y material biológico adherido en dos etapas [4], diseño y montaje de un
filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA) en tres etapas a nivel piloto [6], y también
se diseño un reactor de lodos activados [7], entre otros trabajos.
Los sistemas de tratamiento biológico piloto se han estudiado dispuestos de
diferentes formas para aumentar la eficiencia global de depuración, y se ha hecho
seguimiento de su comportamiento por parte de estudiantes de la Universidad
Nacional sede Manizales; en la actualidad los sistemas de tratamiento biológico se
encuentran conectados en serie y operan de la siguiente manera.
En el reactor UASB el lixiviado es alimentado de una manera discontinua y por
gravedad de un tanque de 500L; distribuyéndose uniformemente mediante una red
de tuberías ubicada en el fondo; el lixiviado asciende a través de un manto de lodo
anaeróbico que se encarga de la degradación de la materia orgánica presente y sale
superficialmente por una tubería perforada. En la parte inferior de este tanque
cilíndrico, se genera y acumula lodo constituido por bacterias anaerobias. En la
parte superior del reactor hay una estructura de forma espacial que permite
recolectar el biogás producido por la actividad bacteriana.
El filtro anaerobio de flujo ascendente consiste en un tanque de alimentación que
recoge el lixiviado efluente de los reactores UASB y en una serie de canecas
plásticas que contienen soporte o relleno al cual están adheridas las bacterias en
forma de una película de biomasa. El lixiviado a tratar circula en forma ascendente a
lo largo de la altura de la caneca y durante su paso por el lecho relleno, la materia
orgánica presente es degradada anaeróbicamente.
Los sistemas de tratamiento biológico han aumentado notablemente la remoción de
materia orgánica: en el sistema de reactores UASB la remoción es de 83.4% de
DQO, 90.1% de DBO5, y 63.4% de sólidos suspendidos totales [8], y en el sistema
de tratamiento del filtro FAFA de tres etapas 69.42% DQO, 82% DBO5 y de sólidos
6
suspendidos volátiles 72.46% [9]. Sin embargo la remoción de color no es notable y
se convierte en el problema que concierne el presente estudio.
A pesar de que el color no es un parámetro que se incluya en la normatividad
vigente para el vertimiento de residuos líquidos, se considera que el color de un
cuerpo de agua dado es un factor estético muy importante para que una comunidad
adyacente a éste, pueda darle un uso especifico sin creer que va ha producir un
cambio en el medio ambiente y en la calidad de vida.
El cambio de color de una fuente receptora de vertimientos en este caso La
Quebrada Aguas Frías es el referente indirecto que se tiene para determinar de
manera visual el grado de contaminación de ésta. Por esta razón en esta etapa de
la investigación es prioridad la remoción previa del color de los lixiviados antes de
ser vertidos a la quebrada.
2.3.
PROPUESTA DE UN TRATAMIENTO TERCIARIO.
La inclusión de un tratamiento terciario o de afinamiento para lograr la remoción del
color de los lixiviados ha sido otro de los objetivos que se han desarrollado durante
la investigación en convenio de la Empresa Metropolitana de Aseo (EMAS S.A
E.S.P) y la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales.
Con este fin ya se han desarrollado varios trabajos entre los que se incluye la
remoción de color de lixiviados tratados biológicamente mediante la oxidación con
permanganato de potasio [10], y Tratamiento de lixiviados por medio de oxidación
con peróxido de hidrógeno y ozono [11]; pero, los resultados obtenidos con las
anteriores técnicas no han sido los mejores además de ser algo costosas en su
implementación. Es entonces como la presente investigación pretende proponer la
técnica de remoción de color de los lixiviados mediante un lecho filtrante de carbón
activado.
7
3. MARCO TEÓRICO
3.1. ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVADO
Durante la adsorción de un gas o de un soluto en disolución, sus partículas se
acumulan sobre la superficie de otro material. La sustancia que se adsorbe se
denomina adsorbato y el material sobre el que lo hace es el adsorbente (el proceso
inverso a la adsorción se conoce como desorción). La adsorción se distingue de la
absorción en que esta última implica la acumulación de la sustancia absorbida en
todo el volumen del adsorbente, no solamente en su superficie. En general se
identifican dos tipos básicos de adsorción:
Adsorción física o fisisorción: las moléculas del gas se mantienen unidas a la
superficie del sólido por medio de fuerzas de van der Waals (interacciones
dipolares, dispersión y/o inducción). Este hecho define todas las características
propias de la fisosorción:
1) es una interacción débil.
2) Es un proceso exotérmico (las fuerzas de van der Waals son atractivas) en el que
los calores liberados, ∆Hads (aprox. 20-40 kJ/mol) son semejantes a las entalpías de
condensación de la sustancia adsorbida. La energía liberada es adsorbida en forma
de vibración por la red del sólido y ∆H°ads
se puede medir por el aumento de
temperatura de la muestra.
3) La molécula fisisorbida mantiene su identidad ya que la energía es insuficiente
para romper el enlace aunque su geometría puede estar distorsionada.
4) La fisisorción es un proceso no especifico ya que las fuerzas que intervienen no
lo son y no existe una selectividad marcada entre adsorbato y adsorbente. En
general, los sustancias más polarizables son adsorbidos más fácilmente.
5) La fisisorción se produce en multicapas. Sobre una capa de soluto fisisorbida
puede adsorberse otra. La ∆Had para la primera capa viene determinada por las
fuerzas entre adsorbente (M) y adsorbato (A), mientras que la ∆Had para las capas
siguientes depende de las interacciones A-A y por tanto es más parecida a la
entalpía de condensación.
8
Adsorción química o quimisorción: fue propuesta por Langmuir en 1916. En este
caso las moléculas de soluto se mantienen unidas a la superficie formando un
enlace químico fuerte. Este hecho define las características propias de la
quimisorción, Características:
1) Se trata de una interacción más fuerte que la fisisorción
2) las entalpías de quimisorción son mucho mayores que las de fisisorción y del
orden de las que se liberan en la formación de enlaces químicos, ∆H°ads = -(100500) kJ/mol. Es un proceso normalmente exotérmico.
3) En general la quimisorción implica la rotura y formación de enlaces, por lo que la
molécula quimisorbida no mantiene la misma estructura electrónica (enlaces) que en
fase gaseosa.
La cantidad de material adsorbido en un sistema depende de la temperatura y la
presión o la concentración del adsorbato. Si la temperatura se mantiene constante
durante el experimento, el grado de adsorción puede estudiarse como función de la
presión o la concentración y generar así lo que se conoce como la isoterma de
adsorción.
La adsorción de los compuestos orgánicos en el carbón depende de varios factores,
tales como: peso molecular, solubilidad, polaridad, ubicación de los grupos
funcionales y configuración molecular global.
La estructura molecular es particularmente importante, indicando el grado de
adsorción que puede ocurrir. Como regla, los compuestos de cadena ramificada se
sorben más fácil que los compuestos de cadena lineal. El tipo y ubicación de los
grupos funcionales afecta la adsorción y las moléculas de baja polaridad y
solubilidad tienden a ser preferentemente adsorbidas. En la mayoría de los casos,
las moléculas grandes presentan mayor capacidad de sorción que las moléculas
9
pequeñas de naturaleza química similar. Los compuestos inorgánicos muestran un
rango grande entre sus capacidades de adsorción. Las sales disociadas como el
cloruro de potasio, son esencialmente no sorbibles mientras que el cloruro
mercúrico y el cloruro férrico son relativamente sorbibles.
Un incremento en la solubilidad se opone a la atracción del adsorbente al carbón.
Los grupos polares que tienen alta afinidad por el agua se adsorben pobremente. La
ionización es generalmente opuesta a la adsorción. Un cambio en la ionización
puede afectar drásticamente la adsorción. Un pH bajo, por ejemplo, promueve la
adsorción de ácidos orgánicos mientras que un pH alto promueve la adsorción de
bases orgánicas. Los fenoles se adsorben enérgicamente a pH neutros o bajos,
mientras que la adsorción de las sales de fenatos a pH alto es pobre. El pH óptimo
es, por lo tanto, específico del soluto y debe ser determinado para cada agua
residual.
Entre los aspectos positivos de la adsorción como método de tratamiento de aguas
residuales cabe señalar: su capacidad para trabajar eficazmente a concentraciones
bajas de contaminante, su flexibilidad frente a las variaciones de caudal y
concentración,
sus
moderadas
necesidades
de
espacio,
la
facilidad
de
automatización, la posibilidad de regenerar el adsorbente y la posibilidad de
recuperar sustancias retenidas cuando ello resulte de interés económico.
3.2.
FACTORES CARACTERÍSTICOS DEL PROCESO DE ADSORCIÓN
Los factores a considerar en un proceso de adsorción son los siguientes:
El sistema adsorbente-adsorbato, en lo relativo a:
a) Superficie específica y porosidad del sólido.
b) Tamaño de partícula.
c) Tamaño, estructura y distribución de los poros.
d) Afinidad respecto del adsorbato, que depende de los grupos funcionales
existentes en la superficie del adsorbente.
e) Presión parcial o concentración del adsorbato en la fase fluida.
10
Las condiciones del medio.
a) El pH que afecta al grado de ionización de los compuestos ácidos o básicos. Es
frecuente que un pH ácido facilite la adsorción sobre carbón activo.
b) La temperatura, que influye sobre la velocidad del proceso y el estado final de
equilibrio.
3.3.
LOS MATERIALES ADSORBENTES.
El empleo más efectivo de carbón dependerá de sí mismo y de la naturaleza del
agua residual. El carbón activado comercial para el empleo en el tratamiento de
aguas residuales proviene de lignito, carbón bituminoso y residuos de petróleo.
Como regla, el carbón granular obtenido del coque de petróleo calcinado tiene el
tamaño de poro más pequeño, la mayor área superficial y la mayor densidad total.
El carbón de lignito tiene el mayor tamaño de poro, la menor área superficial y la
densidad total menor. El carbón bituminoso tiene la densidad total igual al coque de
petróleo, un tamaño de poro promedio y un área superficial entre carbones
provenientes del lignito y el coque de petróleo. Dado que los carbones varían en
costo, se requiere hacer pruebas de isotermas con varios de ellos para aguas
residuales específicas, a fin de seleccionar la solución más efectiva en costo.
Los materiales sólidos empleados como adsorbentes son productos naturales o
sintéticos. En cualquier caso, el proceso de fabricación ha de asegurar un gran
desarrollo superficial mediante una elevada porosidad. Los adsorbentes naturales
(arcillas, zeolitas) tienen pequeñas superficies. Los adsorbentes industriales y los
carbones activados de buena calidad pueden llegar a tener entre 1.000 y 1.500
m2/g.
Otras características importantes que debe reunir un buen adsorbente son las
siguientes:
1) Alta capacidad de adsorción. La relación de equilibrio entre las fases influye en la
eficacia con que se alcanza la capacidad final y, en muchos casos, controla la
capacidad real del soluto. Como quiera que los mecanismos de unión son muy
11
complejos y no se han determinado con precisión aún, no se dispone de una norma
satisfactoria mediante la cual puedan preverse, a priori las afinidades relativas entre
un material poroso y una sustancia.
2) Propiedades físicas y tamaño de partícula adecuados para garantizar la
necesaria resistencia mecánica y facilidad de manejo, produciendo la menor pérdida
de carga posible tanto en lechos fijos como en los móviles o fluidizados.
3) Coste bajo, tanto de la materia prima como del proceso de fabricación.
4) Fácil regeneración; por desorción, especialmente en el caso de los procesos
continuos.
Tipos de poros dentro de una partícula de carbón.
La IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemists) para clasificar los
poros, se basa en el diámetro de acuerdo a lo siguiente:
• microporos: menores a 2 nm; tienen un tamaño adecuado para retener moléculas
pequeñas, que aproximadamente corresponden a compuestos más volátiles que el
agua, tales como olores, sabores y muchos solventes.
• mesoporos: entre 2 y 50 nm.
• macroporos: mayores de 50 nm (típicamente 200 a 2000 nm); atrapan moléculas
grandes, tales como las que son coloreadas o las substancias húmicas - ácidos
húmicos y fúlvicos- que se generan al descomponerse la materia orgánica.
3.4.
ISOTERMAS DE ADSORCIÓN
La isoterma de adsorción es la relación de equilibrio entre la concentración en la
fase fluida y la concentración en las partículas del adsorbente a una temperatura
dada. La concentración de adsorbato sobre el sólido viene dada como masa
adsorbida por unidad de masa de adsorbente original.
Existen tres isotermas principales para ajustar los datos experimentales obtenidos
en el laboratorio, dependiendo del tipo de adsorción que se presente. Estas
isotermas son las de LANGMIUR, BET Y FREUNDLICH; las dos primeras de origen
12
teórico y la tercera de origen empírico. A continuación se presentan las
correlaciones para cada una de las mismas.
Isoterma de Langmuir
El primer modelo de adsorción gaseosa fue propuesto por Langmuir (1916). El
modelo clásico de Langmuir es limitado a la adsorción en monocapa. Langmuir
asume que las moléculas de los solutos tienen una superficie extraordinaria que
tienen una alta probabilidad de ser adsorbidas y las moléculas alrededor de las
moléculas adsorbidas tienen gran probabilidad de ser desorbidas. En el equilibrio el
número de moléculas adsorbidas es igual al número de moléculas desorbidas al
mismo tiempo. Las probabilidades de la interacción entre la superficie adsorbente y
el soluto adsorbido son relativamente fuertes.
En este modelo se supone que:
1) el adsorbato forma una capa monomolecular sobre la superficie;
2) todos los sitios de la superficie son equivalentes;
3) no hay interacción entre las partículas adsorbidas y
4) las moléculas adsorbidas no tienen movimiento sobre la superficie.
C
1
C
=
+
( X / M) Xm K Xm
(1)
Donde:
X: Cantidad de soluto adsorbido.
M: Dosis de carbón.
C: Concentración final de la solución o de equilibrio.
Xm: Cantidad de adsorbato necesaria para forma una monocapa sobre un gramo de
adsorbente. Corresponde al valor del inverso de la pendiente de la función lineal que
resulta al representar en una gráfica: C/X contra C.
K: Constante relacionada con el calor de adsorción. También se puede encontrar de
la gráfica anterior.
13
Isoterma de BET (Brunauer, Emmett y Teller)
La isoterma mas usada para analizar la adsorción en multicapas se debe a S.
Brunauer, P. Emmett y E. Teller (1938) denominada BET. Para su deducción se
parte de tres supuestos:
1) todos los centros de adsorción de la superficie son equivalentes
2) la capacidad de adsorción de un centro no depende del grado de ocupación de
los centros vecinos.
3) sobre cada centro pueden adsorberse varias capas de moléculas, siendo el calor
de adsorción para todas ellas equivalentes excepto para la primera.
C
1
K −1 C
.
=
+
( X / M)(C O − C) Xm K Xm K C O
(2)
Donde:
CO: Concentración inicial de la solución.
X: Cantidad de soluto adsorbido.
M: Dosis de carbón.
Xm: Se encuentra combinando la pendiente con el intercepto de la función lineal,
que resulta cuando se hace la gráfica: C/X.(CO – C) contra C/CO. Es decir:
Xm = 1/(Pendiente + intercepto)
(3)
K: Constante relacionada con el calor de adsorción.
Isoterma de Freundlich
El modelo de isoterma de Freundlich es aplicable a superficies heterogéneas pero
se asume adsorción monocapa, las características cualitativas de las isotermas de
adsorción de diversos materiales son muy similares. De hecho, los resultados de la
adsorción de solutos diversos se ajustan bastante bien, en un intervalo restringido
de concentraciones (m), a los que predice la siguiente ecuación empírica, propuesta
en 1909 por Freundlich:
X
= C 1 / n .K
M
(4)
14
Donde:
X: Cantidad de soluto adsorbido.
M: Masa de carbón.
C: Concentración final de la solución o de equilibrio.
K y n: Constantes empíricas; se obtienen mediante métodos de regresión.
Cuando 1/n = 1, la reacción es lineal y se denomina “particionamiento”. Cuando
1/n< 1, se dice que la reacción es “favorable”. Cuando 1/n>1, se dice que la
reacción es “desfavorable”, debido a que existe una cierta reversibilidad. La mayoría
de adsorbentes exhiben una u otra adsorción lineal o favorable. Los modelos de
Langmuir y Freundlich en el caso de 1/n< 1 son ambas cóncavas hacia abajo así
que ambos modelos se pueden correlacionar a datos similares
15
4. METODOLOGIA
La metodología utilizada durante el desarrollo del presente estudio involucra una
serie de pasos indispensables para obtener un diseño adecuado de las columnas
piloto de adsorción.
En primer lugar se realizaron ensayos preliminares para obtener los rangos de dosis
de carbón activado granular (CAG), tiempo de contacto y variación de pH de la
muestra. Posteriormente y de acuerdo con los resultados obtenidos en los ensayos
preliminares se realizó un diseño experimental con el fin de hacer una
experimentación confiable y reproducible con un número de ensayos significativo.
Se realizó el análisis estadístico para verificar el modelo de diseño experimental
empleado y ayudar a la selección de los parámetros de diseño de las columnas
piloto tales como dosis óptima de CAG, tiempo óptimo de contacto y remociones de
color obtenidas para el tratamiento de los lixiviados. También con los resultados
encontrados en el establecimiento de las condiciones óptimas de operación, se
realizó el trazado de las isotermas de adsorción para definir el tipo de adsorción que
se presenta y poder basar el diseño de las columnas de adsorción piloto en las
anteriores condiciones.
4.1.
LIXIVIADO A TRATAR
Se trataron los lixiviados del efluente del reactor UASB, del filtro anaerobio de flujo
ascendente (FAFA) y el lixiviado viejo con el fin de determinar para qué tipo de
efluente se hace más efectivo el proceso y comparar el comportamiento de los tres,
ya que cada uno tiene características que los hace diferentes.
En este caso el lixiviado viejo es el que presenta la menor concentración de sólidos
y componentes orgánicos frente al lixiviado nuevo, por esta razón en muchos casos
no se tratan por métodos biológicos, sin embargo se utilizan tratamientos
fisicoquímicos que garantizan el vertimiento adecuado de este tipo de aguas,
removiendo esos componentes que por degradación y filtración en el terreno no se
han eliminado y que causan un problema mínimo, pero de importancia en el
16
momento de verter estos lixiviados a los cuerpos de agua. Para los efluentes del
reactor UASB y el del filtro anaerobio de flujo ascendente un tratamiento
fisicoquímico después de un tratamiento biológico es lo que generalmente se utiliza
para depurar componentes que no se degradan biológicamente; la técnica de
adsorción sobre carbón activado es una buena opción teniendo en cuenta la
capacidad del adsorbente para remover compuestos causantes del color y de la
carga orgánica, además es un proceso que se ha utilizado por otros rellenos
sanitarios en el mundo obteniéndose buenos resultados en el tratamiento de este
tipo de aguas residuales.
La tabla 2 resume los principales parámetros fisicoquímicos determinados al
lixiviado en cada una de las etapas de tratamiento previas a los procesos de
adsorción.
Tabla 2. Características principales de los efluentes
Reactor UASB
FAFA
TRH= 48 – 17.5 h TRH= 42 h
Rango
DQO (mg/l)
*****
580 – 5500
7193 -15320
DBO (mg/l)
*****
384 – 1200
4058 - 8924
SSV (mg/l)
*****
100 – 600
248 - 940
SST (mg/l)
28,5 – 72,5
*****
*****
Color (mg Pt-Co/l)
331 - 1660
1180 - 2950
1240 – 2690
Turbiedad (FAU)
50 – 280
840 - 1750
320 - 830
pH
7.66 – 8.62
7.97 – 8.46
8.17 – 8.50
Fuente. Laboratorio de la Empresa Metropolitana de aseo EMAS S.A .
***** Datos no disponibles.
Parámetro
Lixiviado viejo
Puntos de muestreo para los tres efluentes.
Figura 2. Punto de muestreo del lixiviado viejo
17
Figura 3. Punto de muestreo del efluente del reactor UASB
Figura 4. Punto de muestreo del Filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA)
4.2.
MATERIALES Y EQUIPOS
4.2.1 Materiales
Agua destilada
Para los ensayos de DQO se utilizó dicromato de potasio 0.25 N. reactivo de
digestión, reactivo de ácido sulfúrico, y solución FAS.
18
Carbón activado como adsorbente
El adsorbente empleado para llevar a cabo la investigación fue el carbón activado
mineral de fabricación colombiana (Sulfoquímica en Medellín), fabricado a partir de
cáscara de coco.
Figura 5. Carbón activado de la fábrica Sulfoquímica de Medellín
Tabla 3. Características fisicoquímicas principales del carbón activado
CARACTERÍSTICA
Fabricante
Origen
Nº de yodo (mg I2/g CA)
Densidad aparente (g/ml)
DUREZA (%)
HUMEDAD (%)
PH
Coeficiente de uniformidad
Tamaño efectivo (mm)
Sulfoquímica (Medellín)
Cáscara de coco;
cuesca de palma africana
931.8
0.45 – 0.50
75
2.45
9.5 – 10.5
1.87
0.67
Fuente. Sulfoquímica Medellín
4.2.2. Equipos
Equipo de jarras: capacidad para 6 jarras de 1 litro, sistemas que cuentan con un
dispositivo de agitación, que permiten el contacto continuo del carbón con la
muestra (VELT SCIENTIFIC C6F)
pH – metro: Handylab 1 marca schot
Espectrofotómetro: Espectroquant Nova 60
19
Figura 6. Equipo de laboratorio utilizado en la práctica
4.3.
DISEÑO EXPERIMENTAL
Para evaluar el efecto de las variables independientes de la experimentación (dosis
de CAG y tiempo de contacto) se aplicó un modelo de clasificación simple diseñado
de manera que se dispusiera una cantidad considerable de niveles de tratamiento
en un arreglo factorial 6x6 (seis dosis de carbón y seis tiempos de contacto). Se
realizaron tres ensayos por efluente. Para cada uno de los ensayos y para cada
efluente se tomaron dos replicas, que verificaron finalmente el modelo del diseño
experimental.
4.3.1. Variables independientes
Son las que se pueden manipular en el laboratorio y que afectan las variables
dependientes, en este caso son la dosis de carbón activado y el tiempo de contacto
siendo los parámetros que están directamente relacionados con la viabilidad del
proceso técnica y económicamente; los rangos de trabajo de las dos variables se
fijaron basados en los mejores resultados de remoción de color de los ensayos
preliminares (Anexo A).
20
Tabla 4. Rangos de trabajo de las variables independientes
Variable independiente
Dosis de carbón (g/l)
Tiempo de contacto (min)
Valor
40 – 60 – 80 – 100 – 120 - 140
60 – 90 – 120 – 150 – 180 - 210
4.3.2. Variables dependientes
Son las variables de importancia y seguimiento del presente trabajo, y que permiten
determinar la eficiencia del proceso de adsorción sobre carbón activado.
9 Color real y
9 color aparente
4.4.
PROCEDIMIENTOS
4.4.1. Ensayos preliminares
Para determinar los rangos de trabajo para las variables de dosis de carbón, tiempo
de contacto y pH fue necesario realizar algunos ensayos previos que requirieron
gran importancia en el transcurso de la primera etapa de la investigación, ya que
demandaron la mayor parte del tiempo del desarrollo de este proyecto, debido a que
las condiciones de trabajo se variaron en un rango amplio para determinar
claramente las condiciones de trabajo.
Para la dosis de carbón inicialmente se hicieron ensayos con cantidades pequeñas
(1 y 2 g/l de CAG) y los resultados fueron muy desalentadores en cuanto a la
remoción de color, siendo casi imposible determinar la cantidad de soluto que podía
adsorber esta cantidad de adsorbente; sin embargo se aumento la dosis a 5 y 10 g/l
presentándose saturación del carbón muy rápida y remociones de color bajas, del
orden del 10 al 15% (Anexo A1) y con poca probabilidad de elegir esta técnica como
eficiente.
En concordancia con experiencias sobre estudios de adsorción con carbón activado
y la teoría que sugieren que la eficiencia de esta se ve influenciada por una
21
variación en el pH del efluente tratado se prosiguió a tomar como una segunda
alternativa acidificar los tres efluentes de trabajo a pH 6 y 4, teniendo en cuenta que
al acidificar los efluentes podría mejorar el proceso dependiendo del tipo de
compuestos remanentes en el lixiviado después de los tratamientos previos en el
caso del reactor UASB y el filtro anaerobio de flujo ascendente FAFA, también se
amplio el rango de dosis de carbón a 50 y 100 g/l para comparar el comportamiento
frente a dosis alta y pH bajo.
El tiempo fue la variable que siempre se manejó en el mismo rango de 1 a 5 horas,
ya que gráficamente fue el periodo necesario para determinar la saturación del
carbón independiente de la dosis del mismo. Este rango como se dijo anteriormente
se fijó inicialmente basados en datos teóricos y de otras plantas, sin embargo en el
transcurso de la experimentación se determino como un rango adecuado para
manejar este tipo de aguas y definir el tiempo óptimo de contacto del adsorbente
con el adsorbato.
Los resultados fueron mejores para las últimas condiciones de dosis de carbón
considerando que la cantidad de soluto adsorbible es muy alta; pero para el pH el
comportamiento fue muy similar.
El siguiente procedimiento se siguió para los tres efluentes de trabajo, lixiviado viejo,
efluente del reactor UASB y efluente del FAFA.
1. Se tomó una muestra del efluente.
2. Se midieron las condiciones iniciales como temperatura, pH, turbiedad, y
concentración (color).
3. Se colocó el lixiviado en un equipo de jarras (1l en cada jarra) en contacto con
diferentes masas de carbón (5, 10, 50 y 100g) y un pH determinado (4, 6, y pH
inicial) Los nuevos valores de pH se fijaron con HCL concentrado y H2SO4
concentrado.
4. Se sometió a agitación (90 rpm).
5. Posteriormente se tomaron muestras en función del tiempo de contacto (1, 2, 3,
4, y 5 horas) y se midió el pH, temperatura, turbiedad y el color aparente y real
22
por medio del espectrofotómetro (SPECTROCUANT NOVA 60) para evaluar la
remoción obtenida en función del tiempo, en función de la dosis de carbón y el
pH .
6. Se graficaron los datos anteriores (la concentración contra el tiempo de
contacto).
4.4.2. Tiempo de contacto, dosis de carbón y remoción de color
1. Se tomó una muestra del efluente.
2. Se le midieron las condiciones iniciales: Concentración (color aparente y real),
temperatura, turbiedad y pH.
3. Posteriormente se transfirió en cada jarra un volumen de 1L de muestra con una
cantidad determinada de carbón activado (40, 60, 80, 100, 120 y 140 g/l).
4. Se encendió el equipo de jarras, y se ajustó la velocidad de agitación a 90rpm.
5. Se tomaron muestras en función del tiempo de contacto y se le midieron las
condiciones finales de concentración, temperatura, turbiedad y pH.
6. Los valores obtenidos se graficaron en función del tiempo.
4.4.3. Determinación de las isotermas de adsorción
De los ensayos anteriores se determinó el tiempo óptimo de contacto del carbón
activado para los tres efluentes; los datos obtenidos para este tiempo se
correlacionaron para las tres isotermas de adsorción desarrolladas anteriormente
(isoterma de Freundlich, Langmuir y BET) para definir que tipo de adsorción se
presenta en este tipo de agua residual si químico o físico y monocapa o multicapa,
para poder definir cuál de los modelos teóricos se ajustaba mejor a las condiciones
experimentales, y posteriormente utilizar los datos para el diseño de las columnas
de adsorción piloto.
23
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS.
5.1.
RANGO DE DOSIS DE CARBÓN ACTIVADO, VARIACIÓN DEL PH DE LA
MUESTRA Y RANGO DE TIEMPO DE CONTACTO DEL CARBÓN.
Todos los ensayos previos fueron de gran importancia para seleccionar los mejores
rangos de operación que permitieron definir el diseño experimental que es lo que
finalmente aseguró el número de muestreos y medidas para seleccionar los
parámetros óptimos (Anexo A1).
80
CAG 5g, pH inicial
CAG 10g, pH inicial
CAG 5g, pH 4
Remoción (%)
60
CAG 10g, pH 4
CAG 5g, pH 6
CAG 10g, pH 6
40
CAG 50g, pH inicial
CAG 100g, pH inicial
CAG 50g, pH 4
20
CAG 100G, pH 4
CAG 50g, pH 6
CAG 100g, pH 6
0
0
60
120
Tiempo (min)
180
240
300
Figura 7. Remoción de color del FAFA
100
CAG 5g, pH inicial
Remoción (%)
80
CAG 10g, pH inicial
CAG 5g, pH 4
60
CAG 10g, pH 4
CAG 5g, pH 6
40
CAG 10g, pH 6
CAG 50g, pH inicial
20
CAG 100g, pH
inicial
CAG 50g, pH 4
0
0
60
120
180
Tiempo (min)
240
300
Figura 8. Remoción de color del Lixiviado viejo
24
En la figura 7 y 8 se representan los ensayos experimentales y es evidente la
diferencia para cada variable; en el caso del pH se ve claramente que la influencia
de la variación del pH no es apreciable frente a los porcentajes de remoción de
color, esto se debe probablemente a que a pH básico (8 aproximadamente)
predomina la forma molecular de algunos compuestos orgánicos como fenoles, los
cuales están presentes en los lixiviados y son adsorbidos por el carbón. Algunos
estudios han establecido que la adsorción aumenta para compuestos no ionizados ó
en forma molecular con respecto a su forma ionizada debido a que ésta es
hidrosoluble (Durán Moreno A., 1997). Por estas razones se consideró conveniente
trabajar con el pH inicial, para evitar el costo de reactivos en la acidificación de los
efluentes.
La dosis de carbón se determino que esta alrededor de 100 g/l, basados en los
ensayos preliminares y comparando los porcentajes de remoción, ya que para dosis
de carbón de 5–10 g/l la remoción máxima fue de 15% y para 50 – 100 g/l llegaron
hasta un 80% considerando que la dosis se encuentra en este rango.
A si mismo para el tiempo de contacto se considero un tiempo entre 60 y 210
minutos basados en la leve estabilización de los porcentajes de remoción de color
en este rango y que lo importante en esta etapa es definir el rango de tiempo para
determinar el tiempo óptimo de contacto del carbón activado.
Los valores determinados anteriormente de dosis de carbón y tiempo de contacto
sirvieron para determinar el diseño experimental que se llevo a cabo durante la
práctica y que se menciono anteriormente con sus respectivas variaciones.
5.2.
TIEMPO DE CONTACTO, DOSIS DE CARBÓN Y REMOCIÓN DE COLOR
Las pruebas que se realizaron variando la dosis de carbón activado y tiempo de
contacto permitieron determinar los parámetros óptimos para dichas variables;
teniendo en cuenta que para cada efluente se hicieron tres ensayos con el fin de
comparar el efecto de la variación de concentración inicial de los lixiviados y que por
25
cada ensayo se tomaron dos replicas que se promediaron para graficar y determinar
los parámetros de dosis de carbón y tiempo de contacto.
A continuación se presentan de manera gráfica los mejores resultados de los
ensayos realizados para la obtención de los parámetros óptimos del proceso de
adsorción, que fueron posteriormente utilizados para el trazado de las isotermas de
adsorción. (Anexo 2).
Figuras del 9 al 14. Remociones de color de los tres efluentes frente al tiempo de
Remoción (%)
contacto del carbón activo.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
CAG 40g
CAG 100g
90
120
Tiempo (min)
CAG 60g
CAG 120g
150
180
210
CAG 80g
CAG 140g
Remoción (%)
Figura 9. Remoción de color aparente del lixiviado viejo (segundo ensayo)
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
90
120
Tiempo (min)
CAG 40
CAG 100
CAG 60
CAG 120
150
180
210
CAG 80
CAG 140
Figura 10. Remoción de color real del lixiviado viejo (segundo ensayo)
26
Remoción (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
90
Tiempo (min)
CAG 40g
CAG 100g
120
CAG 60g
CAG 120g
150
180
CAG 80g
CAG 140g
Remoción (%)
Figura 11. Remoción de color aparente del efluente del FAFA (primer ensayo)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
90
Tiempo (min)
120
150
CAG 40g
CAG 60g
CAG 80g
CAG 100g
CAG 120g
CAG 140g
180
Figura 12. Remoción de color real del efluente del FAFA (primer ensayo)
Remoción (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
90
120
Tiempo (min)
150
180
CAG 40g
CAG 60g
CAG 80g
CAG 100g
CAG 120g
CAG 140g
210
Figura 13. Remoción de color aparente del reactor UASB (primer ensayo)
27
Remoción de color (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
CAG 40g
CAG 100g
90
120
Tiempo (min)
CAG 60g
CAG 120g
150
180
210
CAG 80g
CAG 140g
Figura 14. Remoción de color real del reactor UASB (primer ensayo)
Con base a los resultados de las figuras 9 al 14 se puede observar que la mayor
parte de la adsorción se lleva a cabo en los primeros 90 minutos y que en adelante
el aumento del porcentaje de remoción de color tanto real como aparente es mínimo
frente al tiempo transcurrido, indicando la saturación del carbón, por ende se puede
seleccionar este tiempo como el tiempo de contacto óptimo del carbón activado para
los tres efluentes estudiados.
Figuras del 15 al 20. Remociones de color de los tres efluentes frente a la dosis de
Remoción %
carbón activo.
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
Dosis de carbón (g/l)
60 min.
150 min.
90 min.
180 min.
100
120
140
120 min.
210 min.
Figura 15. Remoción de color aparente del lixiviado viejo (segundo ensayo)
28
Remoción %
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
Dosis de CAG (g/l)
60 min.
150 min.
90 min
180 min.
100
120
140
120 min.
210 min.
Figura 16. Remoción de color real lixiviado viejo (segundo ensayo)
70
60
Remoción %
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
Dosis de CAG (g/l)
60 min.
90 min.
150 min.
180 min.
100
120
140
120 min.
Remoción %
Figura 17. Remoción de color aparente del efluente de FAFA (primer ensayo)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60 min.
150 min.
60
80
Dosis de CAG (g/l)
90 min.
180 min.
100
120
140
120 min.
Figura 18. Remoción de color real efluente de FAFA (primer ensayo)
29
Remoción %
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60
80
Dosis de CAG (g/l)
100
60 min
90 min.
120 min.
150 min.
180 min.
210 min.
120
140
Remoción %
Figura 19. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB (primer ensayo)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
20
40
60 min.
150 min.
60
80
Dosis de CAG (g/l)
90 min.
180 min.
100
120
140
120 min.
210 min.
Figura 20. Remoción de color real del efluente del reactor UASB (primer ensayo)
En cuanto a la remoción de color frente a la dosis de carbón se observó que hay
una leve estabilización a partir de 80 g/l y tal vez es más clara a partir de los 10g/l,
sin embargo al comparar las diferencias de porcentaje de remoción entre las dosis
no excede el 4%, por lo cual no se justificaría tomar la dosis de 100g/l para obtener
una remoción similar a la de 80g/l; por consiguiente se sugiere la dosis de 80g/l
como la dosis óptima. Se puede corroborar con los datos reportados en el Anexo B.
5.3.
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
Se utilizó el paquete estadístico SPSS (Statistical Pckage for Social Science)
versión 9.0 para desarrollar el análisis estadístico de las variables independientes:
dosis de CAG y tiempo de contacto, y evaluar el efecto sobre las variables
dependientes: remoción de color aparente y color real.
30
Mediante un análisis univariable factorial de varianza se verificó el modelo de diseño
experimental empleado comprobando que era confiable y los resultados se utilizaron
para corroborar los datos seleccionados anteriormente como parámetros óptimos de
las variables independientes de la presente investigación
Tabla 5. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color real para el lixiviado
viejo
Ensayo
1
2
3
Fuente de
Variación
Tiempo (min)
Dosis CAG (g/l)
Tiempo * CAG
Error
Total
Suma de
Media de
df
F
Sig. P
cuadrados Tipo III
cuadrados
811,077
5
162,215
186,192 ,000
7259,049
5
1451,810 1666,395 ,000
96,156
25
3,846
4,415
,000
64,471
74
,871
605518,535
111
Coeficiente de determinación R2= 0,997
Tiempo (min)
2001,739
5
400,348
295,536 ,000
Dosis CAG (g/l)
6067,800
5
1213,560
895,849 ,000
Tiempo * CAG
170,620
25
6,825
5,038
,000
Error
100,244
74
1,355
Total
602833,776
111
Coeficiente de determinación R2 = 0,996
Tiempo (min)
2221,991
5
444,398
396,999 ,000
Dosis CAG (g/l)
7228,915
5
1445,783 1291,576 ,000
Tiempo * CAG
231,636
25
9,265
8,277
,000
Error
82,835
74
1,119
Total
584465,478
111
2
Coeficiente de determinación R = 0,997
Tabla 6. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color real para el efluente
del FAFA
Ensayo
1
2
3
Fuente de
variación
Suma de
Media de
df
F
Sig.P
cuadrados Tipo III
cuadrados
2
Coeficiente de determinación R =0,996
Tiempo (min)
5746,077
5
1149,215 4538,013 ,000
Dosis CAG (g/l)
1319,515
4
329,879
1302,623 ,000
Tiempo * CAG
61,097
20
3,055
12,063
,000
Error
15,701
62
,253
Total
316239,810
93
Coeficiente de determinación R2= 0,999
Tiempo (min)
1577,772
5
315,554
673,158 ,000
Dosis CAG (g/l)
5773,625
5
1154,725 2463,321 ,000
Tiempo * CAG
103,022
25
4,121
8,791
,000
Error
34,689
74
,469
Total
387822,904
111
Coeficiente de determinación R2= 0,998
Tiempo (min)
2481,486
5
496,297
642,396 ,000
Dosis CAG (g/l)
5867,252
5
1173,450 1518,888 ,000
Tiempo * CAG
109,915
25
4,397
5,691
,000
Error
57,170
74
,773
Total
397332,623
111
2
Coeficiente de determinación R = 0,997
31
Tabla 7. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color para el efluente del
reactor UASB
Ensayo
1
2
3
Fuente de
variación
Tiempo (min)
Dosis CAG (g/l)
Tiempo * CAG
Error
Total
Suma de
Media de
df
F
Sig. P
cuadrados Tipo III
cuadrados
2806,264
5
561,253
260,600 ,000
6154,193
5
1230,839 571,501 ,000
215,676
25
8,627
4,006
,000
159,373
74
2,154
372985,146
111
Coeficiente de determinación R2= 0,992
Tiempo (min)
1296,954
5
259,391
58,453 ,000
Dosis CAG (g/l)
6646,706
5
1329,341 299,561 ,000
Tiempo * CAG
196,847
25
7,874
1,774
,031
Error
328,384
74
4,438
Total
381129,550
111
Coeficiente de determinación R2= 0,982
Tiempo (min)
2294,511
5
458,902
169,759 ,000
Dosis CAG (g/l)
7471,264
5
1494,253 552,761 ,000
Tiempo * CAG
191,829
25
7,673
2,838
,000
Error
200,041
74
2,703
Total
386007,711
111
Coeficiente de determinación R2= 0,990
De acuerdo con la tablas 5, 6 y 7 de análisis de varianza se puede constatar con los
valores de significancía P, que los efectos de la dosis de CAG (g/l) y tiempo de
contacto (min) de forma independiente y combinada sobre la remoción de color real
de los efluentes son significativos para el lixiviado viejo (P≤ 0.01), para el FAFA (P≤
0.01), y para el UASB (P< 0,05), aunque en algunos ensayos se encontró que el
efecto combinado de estas variables no es significativo sobre la remoción de color
aparente (anexo 3)
El promedio del valor del coeficiente de determinación para la remoción de color real
es R2=0,997 para el lixiviado viejo, R2=0,998 para el efluente del FAFA y R2=0,988
para el reactor UASB, indican que el modelo de diseño experimental adoptado
explica el 99.7% para el lixiviado viejo, el 99.8% para el efluente del FAFA y 98.8%
para el reactor UASB de la variabilidad de los datos.
32
Datos estadísticos
Tabla 8. Remoción de color real del lixiviado viejo * Dosis de CAG
Ensayo
1
2
3
Dosis
CAG(g/l)
0
40
60
80
100
120
140
0
40
60
80
100
120
140
0
40
60
80
100
120
140
Media
0,00
59,33
68,66
75,04
78,91
80,89
83,37
0,00
61,74
67,79
73,59
77,74
81,33
82,97
0,00
58,71
66,90
72,85
76,46
79,43
83,33
Desviación
estándar
0,000
3,343
3,974
3,296
2,820
2,592
2,159
0,000
5,886
5,824
4,519
3,343
4,318
3,856
0,000
7,014
5,589
5,148
4,378
3,499
3,295
Máximo
Mínimo
Mediana
Moda
Variaza
Rango
,00
65,22
75,78
78,88
82,61
84,38
86,34
,00
68,52
74,07
78,70
82,24
88,18
88,18
,00
67,14
72,46
79,71
80,29
84,06
87,14
,00
54,04
62,50
68,75
74,23
75,78
78,26
,00
50,93
54,21
64,49
71,96
73,15
76,36
,00
45,26
56,52
63,04
68,61
72,46
77,37
0,00
60,74
67,91
75,00
79,32
81,06
83,60
0,00
63,77
69,72
75,23
78,34
81,10
82,73
0,00
60,07
68,59
73,03
78,91
79,64
84,73
,00
55,21
63,19
69,94
74,23
76,07
81,60
,00
51,40
54,21
64,49
71,96
73,83
76,64
,00
45,26
57,66
64,23
68,61
72,99
77,37
0,00
11,18
15,79
10,86
7,95
6,72
4,66
0,00
34,64
33,92
20,43
11,18
18,65
14,87
0,00
49,20
31,24
26,50
19,17
12,25
10,86
,00
11,18
13,28
10,13
8,38
8,60
8,08
,00
17,59
19,86
14,21
10,28
15,03
11,82
,00
21,88
15,94
16,67
11,68
11,60
9,77
Tabla 9. Remoción de color real del efluente del FAFA * Dosis de CAG
Ensayo
1
2
3
Dosis
CAG (g/l)
0
40
60
80
100
120
140
0
40
60
80
100
120
140
0
40
60
80
100
120
140
Media
0,00
44,22
52,83
58,97
62,90
64,95
67,76
0,00
46,40
54,11
59,09
62,83
65,80
67,83
0,00
46,44
55,13
60,29
63,82
66,36
67,96
Desviación
estándar
0,000
4,597
4,295
4,088
4,595
3,852
2,739
0,000
5,265
4,047
4,087
3,716
4,082
3,103
0,000
6,111
5,868
5,239
4,765
4,409
3,797
Máximo
Mínimo
Mediana
Moda
Varianza
Rango
,00
50,00
57,89
63,00
67,98
68,28
70,48
,00
52,68
59,02
63,90
68,45
71,22
72,68
,00
54,55
61,42
66,33
69,70
71,21
72,08
,00
35,96
45,61
51,32
54,82
57,71
62,72
,00
37,86
46,12
51,22
55,61
58,54
63,11
,00
34,18
42,86
50,00
54,55
57,36
60,20
0,00
44,30
53,30
60,35
64,47
66,96
69,16
0,00
47,69
55,23
60,25
63,41
66,34
67,96
0,00
47,71
56,60
61,27
64,21
66,93
68,20
,00
35,96
46,49
51,32
54,82
57,89
62,72
,00
39,02
47,32
52,20
55,61
59,02
63,41
,00
35,53
45,18
50,76
55,84
57,36
61,93
0,00
21,14
18,44
16,71
21,11
14,84
7,50
0,00
27,72
16,38
16,70
13,81
16,67
9,63
0,00
37,35
34,44
27,45
22,71
19,44
14,42
,00
14,04
12,28
11,68
13,16
10,57
7,76
,00
14,82
12,90
12,68
12,84
12,68
9,57
,00
20,37
18,56
16,33
15,15
13,85
11,88
33
Tabla 10. Remoción de color real del efluente del reactor UASB * Dosis de CAG
DOSIS
CAG (g/l)
0
40
60
80
100
120
140
0
40
60
80
100
120
140
0
40
60
80
100
120
140
Ensayo
1
2
3
Media
0,00
44,77
52,36
58,16
61,44
64,31
67,13
0,00
36,87
43,48
51,20
53,82
55,31
57,35
0,00
43,51
53,46
59,45
64,77
65,44
67,34
Desviación
estándar
0,000
6,362
6,248
6,652
4,992
4,864
3,847
0,000
4,598
3,277
4,740
4,940
4,141
3,704
0,000
6,173
6,264
4,707
4,895
4,964
3,151
Máximo
Mínimo
Mediana
Moda
Varianza
Rango
,00
51,55
59,38
64,95
67,01
69,07
72,16
,00
41,67
47,50
55,83
59,17
60,00
60,00
,00
55,00
63,00
66,00
72,00
73,00
73,00
,00
30,21
40,21
44,79
51,55
55,67
59,79
,00
27,12
34,75
41,53
44,92
47,50
48,31
,00
32,65
42,86
49,00
56,00
53,00
61,22
0,00
47,15
53,90
59,59
63,22
66,33
68,91
0,00
38,98
44,96
53,78
55,03
56,78
58,82
0,00
43,43
53,50
60,11
66,00
67,00
67,18
,00
48,96
59,38
64,58
66,67
68,75
68,75
,00
40,00
45,83
55,83
59,17
60,00
59,17
,00
34,00
46,00
49,00
56,00
53,00
63,00
0,00
40,48
39,03
44,25
24,92
23,65
14,80
0,00
21,14
10,74
22,47
24,40
17,15
13,72
0,00
38,11
39,24
22,15
23,96
24,64
9,93
,00
21,34
19,17
20,16
15,46
13,40
12,37
,00
14,55
12,75
14,30
14,25
12,50
11,69
,00
22,35
20,14
17,00
16,00
20,00
11,78
Los datos estadísticos reportados en las tablas 8, 9 y 10 para los tres ensayos de
los efluentes, evidencian una diferencia aproximada del 4% entre los valores
promedios de remoción de color real para las dosis de 80 y 100g/l de CAG, es decir
si se quisiere escoger una dosis óptima de CAG podríamos sugerir en primera
instancia una dosis de 80 g/l, basados solamente en un ahorro en el consumo de
CAG y en que para esta dosis se alcanza una remoción considerable.
Tabla 11. Remoción de color real del lixiviado viejo * tiempo
Ensayo
1
2
TIEMPO
(min)
0
90
120
150
180
210
240
0
60
90
120
150
180
210
Media
0,00
70,04
72,02
73,55
76,31
76,42
77,86
0,00
66,56
70,97
74,45
76,00
78,05
79,13
Desviación
estándar
0,000
8,900
9,298
8,481
8,204
8,526
7,672
0,000
9,580
8,842
6,468
7,116
7,545
7,315
Máximo
Mínimo
Mediana
Moda
Varianza
Rango
,00
81,60
81,99
84,66
84,66
85,63
86,34
,00
76,85
82,73
81,82
83,33
87,96
88,18
,00
54,38
54,04
58,75
60,74
60,74
61,88
,00
50,93
56,48
61,68
62,96
63,89
67,27
0,00
72,09
74,61
75,61
79,32
79,69
80,24
0,00
69,78
71,11
76,05
78,14
78,34
79,63
,00
55,21
55,21
60,74
60,74
60,74
63,19
,00
51,40
57,94
61,68
64,49
67,29
67,29
0,00
79,20
86,46
71,93
67,31
72,69
58,86
0,00
91,77
78,18
41,83
50,64
56,92
53,51
,00
27,22
27,95
25,91
23,92
24,89
24,46
,00
25,92
26,25
20,14
20,37
24,07
20,91
34
0
30
60
90
120
150
180
3
0,00
64,65
69,55
74,09
74,70
77,14
77,55
0,000
10,820
9,256
8,461
8,059
7,267
7,186
,00
78,57
80,29
84,78
85,71
86,43
87,14
,00
45,26
53,28
59,12
58,39
63,77
64,96
0,00
66,45
71,59
76,01
76,28
78,42
79,64
,00
45,26
53,28
59,12
58,39
64,23
64,96
0,00
117,07
85,67
71,59
64,95
52,81
51,64
,00
33,31
27,01
25,66
27,32
22,66
22,18
Tabla 12. Remoción de color real del efluente del FAFA * tiempo
Ensayo
1
2
3
TIEMPO
(min)
0
60
90
120
150
180
0
60
90
120
150
180
210
0
60
90
120
150
180
210
Media
0,00
51,83
57,30
59,81
61,49
62,59
0,00
52,65
56,28
59,39
61,44
63,36
62,93
0,00
50,93
58,04
59,11
62,52
64,36
65,06
Desviación
estándar
0,000
8,839
8,373
8,843
7,852
7,378
0,000
8,512
8,276
7,405
7,124
7,218
7,009
0,000
8,816
7,806
8,514
6,860
7,299
6,595
Máximo
Mínimo
Mediana
Moda
Varianza
Rango
,00
63,44
67,98
69,30
69,30
70,48
,00
63,41
65,37
67,96
68,93
72,68
71,71
,00
61,93
67,17
68,02
69,70
72,08
72,08
,00
35,96
42,73
44,30
46,70
49,34
,00
37,86
41,26
45,37
48,78
50,24
51,71
,00
34,18
44,44
41,84
50,00
49,49
52,55
0,00
53,51
59,34
62,72
63,60
65,27
0,00
53,91
58,50
61,46
63,17
64,88
63,26
0,00
53,29
60,16
60,67
64,12
67,09
66,84
,00
35,96
42,98
44,30
47,37
49,56
,00
39,02
41,46
45,85
48,78
51,22
51,71
,00
35,53
45,18
43,15
50,76
50,76
52,79
0,00
78,13
70,11
78,20
61,66
54,44
0,00
72,45
68,48
54,83
50,74
52,10
49,12
0,00
77,73
60,93
72,48
47,06
53,27
43,49
,00
27,48
25,25
25,00
22,60
21,14
,00
25,55
24,11
22,59
20,15
22,44
20,00
,00
27,75
22,73
26,18
19,70
22,59
19,53
Tabla 13. Remoción de color real del efluente del reactor UASB * tiempo
Ensayo
1
2
3
TIEMPO
(min)
0
60
90
120
150
180
210
0
60
90
120
150
180
210
0
60
90
120
150
180
210
Media
0,00
48,56
54,14
59,25
61,49
62,01
62,70
0,00
42,03
47,72
50,28
52,23
52,74
53,02
0,00
51,28
56,21
57,77
60,46
62,69
65,55
Desviación
estándar
0,000
9,647
7,905
8,008
6,725
7,941
7,490
0,000
7,839
7,711
7,005
7,834
7,683
7,426
0,000
10,076
8,417
9,791
8,774
8,150
7,135
Máximo
Mínimo
Mediana
Moda
Varianza
Rango
,00
61,46
65,63
72,16
69,79
69,79
71,13
,00
51,67
60,00
59,32
60,00
60,00
60,00
,00
64,00
66,33
68,00
68,00
70,00
73,00
,00
30,21
38,14
46,88
47,92
46,39
48,45
,00
27,12
34,17
37,29
38,33
38,98
40,00
,00
32,65
40,82
38,00
42,86
46,00
52,00
0,00
49,49
56,19
59,79
63,41
64,95
65,28
0,00
44,96
49,58
53,33
55,84
56,67
56,25
0,00
54,03
59,00
61,14
64,50
65,68
66,50
,00
61,46
65,63
68,75
69,79
69,79
68,75
,00
51,67
56,67
58,33
60,00
60,00
59,17
,00
34,00
44,00
38,00
46,00
46,00
52,00
0,00
93,07
62,49
64,13
45,23
63,06
56,09
0,00
61,46
59,46
49,07
61,38
59,03
55,15
0,00
101,52
70,85
95,86
76,98
66,43
50,90
,00
31,25
27,49
25,28
21,87
23,40
22,68
,00
24,55
25,83
22,03
21,67
21,02
20,00
,00
31,35
25,51
30,00
25,14
24,00
21,00
35
De acuerdo con los datos consignados en las tablas 11, 12 y 13 para los tres
ensayos realizados, se observa que para un tiempo de contacto a 90 minutos la
remoción de color real alcanza un valor promedio de 71.93% para el lixiviado viejo,
57.2% para el FAFA y 52.69% para el reactor UASB, valores que no cambian
apreciablemente en los siguientes 30 y 60 minutos. Con lo cual existe un indicio de
que este tiempo de contacto podría ser el valor óptimo para el tratamiento.
Para una adecuada selección de los parámetros óptimos se realizo además un test
de Tukey HSD con una confiabilidad del 95 %.de comparaciones múltiples para la
diferencia de medias.
Tabla 14. Test de comparaciones múltiples de medias
Tiempo
de
contacto
Dosis
de
CAG
90
80
90
Tiempo
de
contacto
Dosis
de CAG
Reactor UASB
Dosis
De
CAG
FAFA
Tiempo
de
contacto
Lixiviado viejo
Efluente Variable (I)
80
90
80
(J)
0
120
150
180
210
240
0
40
60
100
120
140
0
60
120
150
180
0
40
60
100
120
140
0
60
120
150
180
210
0
40
60
100
120
140
Diferencia de Error
medias (I-J) estándar
70,0411
,5821
-1,9794
,3111
-3,5117
,3111
-6,2706
,3111
-6,3750
,3111
-7,8183
,3111
75,0361
,5821
15,7033
,3111
6,3744
,3111
-3,8739
,3111
-5,8556
,3111
-8,3333
,3111
57,2956
,3138
5,4661
,1677
-2,5144
,1677
-4,1978
,1677
-5,2956
,1677
58,9740
,3183
14,7580
,1838
6,1480
,1838
-3,9247
,1838
-5,9740
,1838
-8,7867
,1838
54,1428
,9152
5,5806
,4892
-5,1089
,4892
-7,3483
,4892
-7,8694
,4892
-8,5589
,4892
58,1594
,9152
13,3917
,4892
5,8017
,4892
-3,2789
,4892
-6,1528
,4892
-8,9667
,4892
Sig.
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
,000
Limite
inferior
68,2769
-2,9225
-4,4547
-7,2136
-7,3180
-8,7614
73,2719
14,7603
5,4314
-4,8169
-6,7986
-9,2764
56,3727
4,9728
-3,0077
-4,6911
-5,7888
58,0042
14,1981
5,5881
-4,4846
-6,5339
-9,3466
51,3689
4,0979
-6,5916
-8,8310
-9,3521
-10,0416
55,3856
11,9090
4,3190
-4,7616
-7,6355
-10,4494
Limite
superior
71,8054
-1,0364
-2,5686
-5,3275
-5,4320
-6,8753
76,8004
16,6464
7,3175
-2,9309
-4,9125
-7,3903
58,2184
5,9594
-2,0212
-3,7045
-4,8023
59,9438
15,3179
6,7079
-3,3647
-5,4141
-8,2267
56,9166
7,0632
-3,6262
-5,8656
-6,3868
-7,0762
60,9333
14,8744
7,2844
-1,7962
-4,6701
-7,4840
(I) y (J) indican los valores de las medias comparadas de las variables independientes
tiempo de contacto y dosis de CAG.
36
Según los datos reportados en la tabla 14 para la variable tiempo se puede inferir
que existen diferencias significativas para los valores de las medias de remoción de
color real (P =0,000) para los tres efluentes, entonces es aquí en donde se tiene que
utilizar criterios de ingeniería para definir que tan significativas son estas diferencias.
Al observar el valor para la diferencia de medias de remoción de color real para los
tiempos 90 y 120 minutos encontramos que este es inferior al 5%, significando esto
que no se justificaría utilizar un tiempo de contacto superior 90 minutos para
remover entre un 2% más de remoción de color, además resultaría costoso utilizar
un tiempo de contacto superior a los 90 minutos.
Al analizar los datos reportados en la tabla 14 para la variable dosis de CAG, se
observa que los valores de significancia para las dosis 80 g/l y 100 g/l de CAG son
cero, indicando esto que la diferencia entre las medias de remoción de color
aparente y color real son significativas y que para la escogencia de la dosis óptima
tenemos que utilizar otro criterio o la primera apreciación realizada de los datos
estadísticos.
Luego de este primer análisis estadístico el paso siguiente es la verificación del
modelo de diseño experimental empleado, el cual se realizó mediante un examen de
residuos estandarizados para las dos variables independientes del modelo diseño.
37
Standardized Residual for REMOREAL
StandardizedR
esidual for R
EM
O
R
EAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
3
2
1
0
-1
-2
-3
-100
0
100
200
300
TIEMPO (min)
3
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
Figura 21. Residuos estandarizados de remoción de color real del lixiviado viejo contra
tiempo (primer ensayo)
1
0
-1
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
CAG
Dosis CAG (g/l)
Figura 22. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra dosis
CAG (primer ensayo)
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
3
1
0
-1
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
TIEMPO
(min)
CAG
Figura 23. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA contra
tiempo primer ensayo
38
Residuos estandarizados de
remoción
deforcolor
real
Standardized
Residual
REMOREAL
2
1
0
-1
-2
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Dosis
CAG (g/l)
CAG
3
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
Figura 24. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA contra
dosis CAG (primer ensayo)
1
0
-1
-2
-3
-100
0
100
200
300
TIEMPO
(min)
TIEMPO
3
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
Figura 25. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del reactor UASB
contra tiempo primer ensayo
1
0
-1
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Dosis CAG (g/l)
CAG
Figura 26. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del reactor UASB
contra dosis CAG primer ensayo
39
Al analizar las gráficas 21 a 26, no se observa un patrón o tendencia en la
dispersión de los residuos estandarizados a lo largo del rango de tiempo de contacto
y de dosis de CAG, lo que indica la independencia de las mediciones. Sin embargo
al observar las gráficas de residuos estandarizados de la remoción de color
aparente contra dosis para el lixiviado viejo y la gráfica de residuos estandarizados
de remoción de color aparente contra tiempo primer ensayo para el efluente del
reactor UASB
(Anexo C), se identifican algunas tendencias. En la primera se
observa una tendencia hacia la disminución de la variabilidad en las mediciones a lo
largo de rango de dosis de CAG, y en la segunda se identifica una tendencia al
aumento de la dispersión de los residuos estandarizados a lo largo del rango de
tiempo de contacto, indicando esto la dependencia de las mediciones y posibles
errores en la toma de las mismas. Para verificar el comportamiento de los residuos
estandarizados de los demás ensayos ver Anexo C.
5.4.
CONDICIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓN
De acuerdo con los resultados del análisis estadístico y las gráficas de remoción en
función de tiempo y dosis de carbón (Ver anexo 2) se concluyó que los parámetros
óptimos, para la obtención de las isotermas y posterior diseño de las columnas son:
Tabla 15. Parámetros óptimos de dosis de carbón y tiempo de contacto
Dosis de carbón (g/l)
Tiempo de contacto (min)
Lixiviado viejo
80
90
Efluente UASB
80
90
Efluente FAFA
80
90
Los parámetros anteriores se determinaron a partir del análisis estadístico, pero
principalmente con base en los resultados experimentales de laboratorio, ya que de
acuerdo con los resultados cuantitativos de remoción de color, las diferencias son
considerables con respecto a los valores inferiores de los parámetros óptimos
seleccionados y para los superiores es mínima y las remociones son levemente
superiores, también se debe pensar en el costo de material adsorbente o el gasto de
tiempo para obtener prácticamente los mismos resultados (Anexo B).
40
En la tabla 16 se presentan dos ensayos con las condiciones óptimas:
Tabla 16. Adsorción del lixiviado con las condiciones óptimas
Parámetro
pH
Temperatura (°C)
Turbiedad inicial (FAU)
Color aparente inicial (UC)
Color aparente final (UC)
% Remoción de color aparente
Color real inicial (UC)
Color real final (UC)
% Remoción de color real
DQO(mg/l) inicial
DQO (mg/l) final
% Remoción de DQO
Lix.
viejo
7.66
20.9
51
331
65
80.36
329
58
82.37
442.43
356.8
19.35
UASB
FAFA
8.14
18.6
850
2200
1030
53.18
1870
760
59.36
3639.36
2164.59
40.52
8.30
17.1
610
2090
960
54.07
1820
760
58.24
3496.64
2021.87
42.18
Lix.
viejo
8.07
21
110
685
170
75.15
655
155
76.34
809.6
420.99
48.00
UASB
FAFA
8.16
18.7
860
2160
1150
46.76
1840
780
57.61
3157.44
1754.13
44.44
8.21
18.1
600
2070
1000
51.69
1830
740
59.56
2752.64
1565.23
43.14
La variable de mayor importancia en este trabajo fue la concentración de color de
los lixiviados y en la tabla 16 se observa que la remoción de color para el lixiviado
viejo es mayor en comparación con el efluente del reactor UASB y del filtro FAFA,
esto se debe a que la concentración en el lixiviado viejo es menor que el lixiviado
nuevo tratado biológicamente; es importante resaltar también la diferencia entre el
color real y el color aparente que es menor en el lixiviado viejo debido a la cantidad
de sólidos presente y para el caso del reactor UASB y el FAFA seria necesario un
filtro antes del proceso de adsorción para retirar los sólidos.
Por otro lado los resultados de las pruebas de DQO indican que el proceso de
adsorción sobre carbón activado también se hace efectivo para este fin debido a
que los compuestos que se adsorben son orgánicos, compuestos fúlmicos, húmicos
entre otros y que hacen parte de la medida de éste parámetro
Tabla 17. Determinación de metales
Metal
Cromo
Plomo
Selenio
Mercurio
Lixiviado viejo
Inicial
Final
%
0,29
0,17
41.38
0,35
0,52
-48.57
2,80
2,30
17.86
12,00
11,95
0.42
Efluente reactor UASB
Inicial
Final
%
2,07
1,32
36.23
0,86
1,19
-38.37
2,65
1,70
35.85
24,00
3,10
87.08
Efluente FAFA
Inicial
Final
%
1,62
1,32
18.52
0,62
0,77
-24.19
1,90
2,64
-38.95
11,60
5.55
52.16
41
Debido a inconvenientes con el método de análisis de metales se alcanzo a realizar
solo una determinación; como se observa en la tabla 17 la remoción de cromo,
selenio y mercurio es alta pero hay un incremento en la concentración de plomo
debido, seguramente a contaminación del material de laboratorio que se utilizo en la
practica, por consiguiente es difícil concluir de manera precisa sobre la eficiencia
del proceso para este objetivo.
En cuanto a los resultados cualitativos, es visible el cambio de color de los lixiviados
después de someterlos a la adsorción con carbón activado. En el gráfico 27 se
observa claramente la eficiencia del proceso, sin embargo queda por estudiar el
comportamiento en un sistema de columnas piloto para determinar el tiempo de
saturación del carbón y de paso definir la eficiencia no solo en cuanto a remoción de
color sino también en costos de regeneración y de adsorbente.
Figura 27. Comparación visual del proceso de adsorción
5.5.
ISOTERMAS DE ADSORCIÓN
Para la obtención de las isotermas se tomaron los datos correspondientes al tiempo
óptimo de contacto (90 minutos) valor que se estableció al determinar el tiempo de
equilibrio entre la concentración adsorbida y la concentración remanente, también
42
se tomo como criterio una diferencia máxima del 5% entre remociones para los
tiempos de contacto, considerando así que no se justifica un mayor tiempo para
obtener remociones similares a los valores considerados anteriormente, o sea
diferencias de remociones inferiores al 5%.
Los datos correspondientes al tiempo de contacto óptimo se correlacionaron para
definir el tipo de isoterma (anexo B), para esto es necesario determinar los valores
de concentración de equilibrio, la concentración de color removida por dosis de
carbón y el color residual de cada ensayo y para cada efluente, tablas 19, 20 y 21.
Las condiciones iniciales y de operación para cada efluente se presentan en la
siguiente tabla.
Tabla 18. Condiciones iniciales para los ensayos realizados
Efluente
Ensayo
1
2
3
1
2
3
1
2
3
Lixiviado
viejo
Reactor
UASB
FAFA
Color
inicial
aparente
(UC)
1397
1127
1660
2427
2387
2340
2650
2410
2310
Color
inicial
Real
(UC)
1387
1083
1613
1933
1927
1987
2277
2057
1970
pH
T
(ºC)
r.p.m.
8.48
8.49
8.51
8.06
8.1
8.46
8.19
8.24
8.24
20.6
20.7
21.3
19.3
19.4
19.6
18.6
20.1
19.6
90
90
90
90
90
90
90
90
90
Tiempo
de
contacto
(min)
90
90
90
90
90
90
90
90
90
Volumen
(l)
1
1
1
1
1
1
1
1
1
Tabla 19. Resultados obtenidos para el lixiviado viejo.
Ensayo
1
2
M
(g)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
Ce
(mg/l)
720
597
493
403
367
333
460
397
330
280
223
197
X
(mg)
893
1017
1120
1210
1247
1280
593
687
750
803
837
880
X/M
(mg/g)
22,33
16,94
14,00
12,10
10,39
9,14
14,83
11,44
9,38
8,03
6,97
6,29
Ce/(X/M)
(g/l)
32,2388
35,2131
35,2381
33,3333
35,2941
36,4583
31,0112
34,6602
35,2000
34,8548
32,0319
31,2879
Ce/Co
0,446
0,369
0,305
0,250
0,227
0,206
0,424
0,366
0,304
0,258
0,206
0,181
Ce/((X/M)*(CoCe)) (g/mg)
0,03609
0,03464
0,03146
0,02755
0,02831
0,02848
0,04975
0,05048
0,04673
0,04339
0,03725
0,03529
43
40
60
80
100
120
140
3
633
523
407
380
307
277
733
833
973
1013
1073
1093
18,33
13,89
12,17
10,13
8,94
7,81
34,5455
37,6800
33,4247
37,5000
34,2857
35,4268
0,457
0,378
0,293
0,274
0,221
0,200
0,04606
0,04381
0,03422
0,03738
0,03184
0,03201
Tabla 20. Resultados obtenidos para el efluente del reactor UASB.
Ensayo
1
2
3
M
(g)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
Ce
(mg/l)
1140
993
887
827
773
700
1127
980
840
747
707
673
1147
1007
860
773
747
687
X
(mg)
793
940
1047
1107
1160
1233
800
947
1087
1180
1220
1253
840
980
1127
1213
1240
1300
X/M
(mg/g)
19,83
15,67
13,08
11,07
9,67
8,81
20,00
15,78
13,58
11,80
10,17
8,95
21,00
16,33
14,08
12,13
10,33
9,29
Ce/(X/M)
(g/l)
57,479
63,404
67,771
74,699
80,000
79,459
56,333
62,113
61,840
63,277
69,508
75,213
54,603
61,633
61,065
63,736
72,258
73,949
Ce/Co
0,590
0,514
0,459
0,428
0,400
0,362
0,585
0,509
0,436
0,388
0,367
0,349
0,577
0,507
0,433
0,389
0,376
0,346
Ce/((X/M)*(Co
-Ce)) (g/mg)
0,072
0,067
0,065
0,067
0,069
0,064
0,070
0,066
0,057
0,054
0,057
0,060
0,065
0,063
0,054
0,053
0,058
0,057
Tabla 21. Resultados obtenidos para el efluente del FAFA
Ensayo
1
2
3
M
(g)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
Ce
(mg/l)
1293
1123
940
903
830
763
1187
1000
893
810
757
717
1080
957
823
X
(mg)
983
1153
1337
1373
1447
1513
870
1057
1163
1247
1300
1340
890
1013
1147
X/M
(mg/g)
24,58
19,22
16,71
13,73
12,06
10,81
21,75
17,61
14,54
12,47
10,83
9,57
22,25
16,89
14,33
Ce/(X/M)
(g/l)
52,610
58,439
56,259
65,777
68,848
70,617
54,559
56,782
61,433
64,973
69,846
74,876
48,539
56,645
57,442
Ce/Co
0,568
0,493
0,413
0,397
0,365
0,335
0,577
0,486
0,434
0,394
0,368
0,348
0,548
0,486
0,418
Ce/((X/M)*(Co
-Ce)) (g/mg)
0,054
0,051
0,042
0,048
0,048
0,047
0,063
0,054
0,053
0,052
0,054
0,056
0,055
0,056
0,050
44
100
120
140
747
697
657
1223
1273
1313
12,23
10,61
9,38
61,035
65,654
70,000
0,379
0,354
0,333
0,050
0,052
0,053
Los datos anteriores se correlacionaron a las ecuaciones de Freundlich, Langmuir y
BET y en las figuras siguientes se presentan las tres isotermas de adsorción, para
los tres efluentes (lixiviado viejo, efluente del reactor UASB y efluente del FAFA), y
en la tabla 22 se presenta un resumen de todas las isotermas para los efluentes.
23,5
X/M (mg/g)
18,5
1,0952
X/M = 0,0161Ce
2
R = 0,9886
13,5
8,5
320
420
520
620
Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
720
Figura 28. Isoterma de Freundlich para el lixiviado viejo (primer ensayo)
Ce/(X/M) (g/l)
37
35
33
Ce/(X/M) = -0,0067Ce + 37,861
R2 = 0,4151
31
300
400
500
600
Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
700
Figura 29. Isoterma de Langmuir para el lixiviado viejo (primer ensayo)
45
Ce/((X/M)(Co-Ce))
0,0388
0,0348
0,0308
Ce/((X/M)(Co-Ce)) = 0,0375Ce/Co + 0,0198
R2 = 0,9275
0,0268
0,20
0,30 Ce/co
0,40
Figura 30. Isoterma de BET para el lixiviado viejo (primer ensayo)
X/M (mg/g)
20
16
X/M= 1E-04Ce
1,735
2
R = 0,9908
12
8
680
780
880
980
Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
1080
Figura 31. Isoterma de Freundlich para el reactor UASB (primer ensayo)
Ce/(X/M) (g/l)
85
75
Ce/(X/M) = -0,0556Ce + 119,8
R2 = 0,9448
65
55
680
780
880
980
Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
1080
Figura 32. Isoterma de Langmuir para el reactor UASB (primer ensayo)
46
Ce/((X/m)(Co-Ce))
0,072
Ce/((X/M)(Co-Ce)) = 0,0253Ce/Co + 0,056
R2 = 0,4961
0,068
0,064
0,35
0,40
0,45
Ce/Co 0,50
0,55
0,60
Figura 33. Isoterma de BET para el reactor UASB (primer ensayo)
X/M (mg/g)
28
22
1,5616
X/M= 0,0003Ce
2
R = 0,9985
16
10
700
900
1100
Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
1300
Ce/(X/M) (g/l)
Figura 34. Isoterma de Freundlich para el FAFA (primer ensayo)
70
Ce/(X/M) = -0,0343Ce + 96,956
R2 = 0,9992
60
50
700
900
1100
Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
1300
Figura 35. Isoterma de Langmuir para el FAFA (primer ensayo)
47
Ce/((X/M)(Co-Ce))
0,055
0,053
0,050
Ce/((X/M)Co-Ce) = 0,0287Ce/Co+ 0,0369
R2 = 0,9852
0,048
0,045
0,30
0,35
0,40
0,45
Ce/Co
0,50
0,55
0,60
Figura 36. Isoterma de BET para el FAFA (primer ensayo)
Tabla 22. Isotermas de adsorción para los tres efluentes.
EFLUENTE
ENSAYO
1
Lixiviado
viejo
2
3
1
UASB
2
3
1
FAFA
2
3
FREUNDLICH
k
n
0.0161 0.9130
1.0952
0.0161*Ce
0.0376
1.039
0.9616
0.0376*Ce
0.0318
1.020
0.9801
0.0318*Ce
0.0001 0.5764
1.735
0.0001*Ce
0.0008 0.6911
1.447
0.0008*Ce
0.0004 0.6918
1.5322
0.0004*Ce
0.0003 0.6403
1.5616
0.0003*Ce
0.00007 0.5553
1.8009
0.00007*Ce
0.0001 0.5837
1.7133
0.0001*Ce
LANGMUIR
a(mg/g)
b (l/mg)
-149.25 -0.00018
-0.0067*Ce+37.861
476.19
0.000059
0.0021*Ce+32.52
769.23
0.000037
0.0013*Ce+34.935
-17.9856 -0.00046
-0.055*Ce+119.8
-31.056 -0.00035
-0.0322*Ce+91.956
-26.882 -0.00038
-0.0372*Ce+96.911
-29.1545 -0.00035
-0.0343*Ce+96.956
-16.5016 -0.00052
-0.0606*Ce+116.17
-21.1416 -0.00048
-0.0473*Ce+98.391
BET
K
Xm
2.894
17.452
0.0375*Ce/Co+0.0198
3.574
11.148
0.0646*Ce/Co+0.0251
4.1036
12.626
0.0599*Ce/Co+0.0193
1.452
12.3001
0.0253*Ce/Co+0.056
2.6867
10.3001
0.0587*Ce/Co+0.0348
2.1017
12.1065
0.0433*Ce/Co+0.0393
1.7778
15.2439
0.0287*Ce/Co+0.0369
2.2987
13.2439
-0.0106*Ce/Co+0.058
3.6337
16
0.0172*Ce/Co+0.0453
Tabla 23. Coeficientes de correlación de las isotermas
EFLUENTE
Lixiviado viejo
UASB
FAFA
ENSAYO
1
2
3
1
2
3
1
2
3
FREUNDLICH
0.9886
0.9754
0.9684
0.9908
0.9753
0.9763
0.9985
0.9952
0.997
LANGMUIR
0.4151
0.0098
0.0119
0.9448
0.7336
0.7928
0.992
0.9446
0.9374
BET
0.9275
0.9205
0.8983
0.4961
0.7335
0.6167
0.9852
0.1715
0.3394
48
En primer lugar, los resultados obtenidos en los experimentos de contacto se
intentaron
ajustar
al
modelo
de
Langmuir,
ecuación
(1),
utilizando
su
correspondiente linealización. En todos los casos en estudio, este modelo no se
cumplió de manera aceptable, obteniéndose líneas quebradas y con pendiente
negativa, esta diferencia de pendientes, se suele relacionar con variaciones en el
calor de adsorción, pudiéndose considerar prácticamente constante en un intervalo
de linealidad dado, o con diferencias en la accesibilidad de las moléculas de
adsorbato a los sitios activos superficiales del sólido. Como ejemplo se presenta el
caso de los resultados correspondientes a la linealización de Langmuir de la
isoterma obtenida para el primer ensayo de los tres efluentes.
Sin embargo, el modelo de Freundlich ajustó eficientemente los resultados
obtenidos en los ensayos de contacto. Como se puede ver en las figuras 28, 31 y
34, los datos experimentales cumplen bastante bien con lo predicho por la ecuación
(4).
Con respecto a la isoterma de BET es claro que la adsorción en multicapas no se
presenta en este tipo de aguas residuales ya que no en todos los casos se
comportan de forma lineal.
De las tablas 22 y 23 se puede concluir que el tipo de adsorción que se presenta
con este tipo de agua residual es de tipo monocapa, por lo cual la isoterma que
describe de manera clara el fenómeno de adsorción es la de Freundlich. Esto se
pudo concluir comparando los valores de las correlaciones de todas las isotermas, y
los valores de las constantes empíricas, ya que algunos valores de las pendientes
de las rectas de Langmuir y BET fueron negativos indicando esto que no existe
ningún sentido físico, y estableciendo que la adsorción no es viable basándose en
estas isotermas.
Para determinar que ensayo tomar de cada efluente para la obtención de los
parámetros de diseño de las columnas piloto se compararon los valores de las
constantes de la isoterma de Freundlich, k que se toma como una indicación
aproximada de la capacidad de adsorción, y n que representa la intensidad del
49
carbón y comparando además la que presenta la mejor correlación. Se tomo el
primer ensayo para los tres efluentes
5.6.
PARAMETROS DE DISEÑO DE LAS COLUMNAS DE ADSORCIÓN
PILOTO
A continuación se presenta los parámetros de diseño de las columnas de adsorción
con base a la isoterma de Freundlich para los tres efluentes. Como muestra de
cálculo se presenta el diseño para la primera isoterma para el lixiviado viejo. Los
resultados para el efluente del UASB y el efluente del FAFA se reportan en las tabla
24. (Anexo D)
Tiempo de residencia. El tiempo de residencia es de 90 minutos, tiempo óptimo de
contacto del carbón activado determinado anteriormente para los tres efluentes de
trabajo.
Caudal de operación. El caudal que se utilizó para este diseño es de 10 ml/s, sin
embargo para el diseño el caudal de lixiviado fue un parámetro que se vario entre
2,5 y 100 ml/s para definir a que caudal se puede esperar una remoción del 80%
aproximadamente.
Volumen de lixiviado tratado
V = 10ml / s * 5400 s
V = 54000 ml
V = 54 L
Masa de contaminante adsorbido en el lecho
C0: como color inicial se tomó el color real mayor de los ensayos, para tomarlo como
un valor crítico máximo; en este caso es 1613 mg Pt-Co/l (Tabla 18).
50
Ce: la concentración final se fijó como la remoción máxima que se presento para
cada efluente, en el caso del lixiviado viejo fue del 10% de la concentración inicial,
para el efluente del reactor UASB y el efluente del FAFA la concentración final fue
del 20% de la concentración inicial.
x = (1613 mg / l − 161.3mg / l ) * 54 L
x = 78391.8 mg
x = 78.392 g
Masa de carbón activado
De la isoterma de adsorción de Freundlich se despejó la masa requerida de carbón:
78397.8mg
(0.0161 *161.31.0652 )mg / g
78397.8 mg
m=
= 18605.6 g
4.2133mg / g
m = 18,61 Kg de carbón
m=
Masa de carbón por columna.
El número de columnas se eligió con base en estudios similares y en la teoría que
sugiere tres para el buen funcionamiento y aprovechamiento del carbón en el
momento de regeneración de una de las columnas.
18,61 Kg de carbón
3
m = 6,20 Kg
mi =
Volumen de carbón
VC =
6,20 Kg
0.45Kg / L
Vc = 13,78 L = 0,01378 m3
51
Área transversal de la columna
AT = π * (4 * 2.54) 2 /(4 *1000)
AT = 0.0081m 2
Altura del lecho de carbón
0,01378 m3
0,0081m 2
hc = 1,70 m
hC =
Altura total de la columna
Teniendo en cuenta que la columna debe tener un espacio mínimo necesario para el
retrolavado del carbón y regeneración en caso de ser química, se sugiere que la
altura del lecho del carbón sea el 70% del total de la columna.
1,70 m *100
70
H c = 2,43 m
Hc =
Altura final de la columna
Generalmente en un diseño se debe incorporar un factor de sobrediseño, para
asegurar el buen funcionamiento de la torre en caso de que las condiciones de
operación sean extremas y diferentes al diseño original.
H = 1.15 * 2.43m
H = 2.79 m
52
El diseño anterior no es el más adecuado para un sistema de columnas piloto, sin
embargo en las tablas 24, 25 y 26 se presentan los posibles diseños para los tres
efluentes.
En la figura 35 se presenta un esquema de las columnas de adsorción piloto, con
sus correspondientes líneas de flujo, y válvulas correspondientes a los puntos de
muestreo.
Afluente
Efluente
Agua de
retrolavado
Figura 37. Diagrama general del sistema de columnas piloto de adsorción
Tabla 24. Parámetros de diseño para el lixiviado viejo
Parametro
caudal (ml/s)
2,5
Tiempo (s)
5400
volumen (L)
13,5
Color real de afluente (mg Pt-Co/l) 1613
Color real del efluente (mg Pt-Co/l) 161,3
masa contaminante(g)
19,60
isoterma
4,21
masa carbón (Kg)
4,65
masa de carbón por columna (Kg)
1,55
densidad (Kg/L)
0,45
volumen de carbón por columna (l) 3,45
diametro (plg)
4
area transversal (cm^2)
81,07
altura del lecho (m)
0,42
altura de la columna (m)
0,61
Sobrediseño (m)
0,70
5
5
10
10
15
5400
5400
5400
5400
5400
27
27
54
54
81
1613
1613
1613
1613
1613
161,3 161,3 161,3 161,3 161,3
39,20 39,20 78,39 78,39 117,59
4,21
4,21
4,21
4,21
4,21
9,30
9,30 18,61 18,61 27,91
3,10
3,10
6,20
6,20
9,30
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
6,89
6,89 13,78 13,78 20,67
4
6
6
8
8
81,07 182,42 182,42 324,29 324,29
0,85
0,38
0,76
0,42
0,64
1,21
0,54
1,08
0,61
0,91
1,40
0,62
1,24
0,70
1,05
20
5400
108
1613
161,3
156,78
4,21
37,21
12,40
0,45
27,56
8
324,29
0,85
1,21
1,40
53
Tabla 25. Parámetros de diseño para el efluente del reactor UASB
Parametro
caudal (ml/s)
2,5
5
10
15
20
Tiempo (s)
5400
5400
5400
5400
5400
volumen (L)
13,5
27
54
81
108
Color real de afluente (mg Pt-Co/l) 1987
1987
1987
1987
1987
Color real del efluente (mg Pt-Co/l) 397,4 397,4 397,4 397,4 397,4
masa contaminante(g)
21,46 42,92 85,84 128,76 171,68
isoterma
3,23
3,23
3,23
3,23
3,23
masa carbón (Kg)
6,64 13,27 26,55 39,82 53,09
masa de carbón por columna (Kg)
2,21
4,42
8,85 13,27 17,70
densidad (Kg/L)
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
volumen de carbón por columna (l) 4,92
9,83 19,66 29,50 39,33
diametro (plg)
4
6
8
8
8
area transversal (cm^2)
81,07 182,42 324,29 324,29 324,29
altura del lecho (m)
0,61
0,54
0,61
0,91
1,21
altura de la columna (m)
0,87
0,77
0,87
1,30
1,73
Sobrediseño (m)
1,00
0,89
1,00
1,49
1,99
Tabla 26. Parámetros de diseño para el efluente del filtro FAFA
parametro
caudal (ml/s)
Tiempo (s)
volumen (L)
Color real de afluente (mg Pt-Co/l)
Color real del efluente (mg Pt-Co/l)
masa contaminante(g)
isoterma
masa carbón (Kg)
masa de carbón por columna (Kg)
densidad (Kg/L)
volumen de carbón por columna (l)
diametro (plg)
area transversal (cm^2)
altura del lecho (m)
altura de la columna (m)
sobrediseño
2,5
5400
13,5
2277
455,4
24,59
4,25
5,79
1,93
0,45
4,29
4
81,07
0,53
0,76
0,87
5
5
10
10
15
20
5400
5400
5400
5400
5400
5400
27
27
54
54
81
108
2277
2277
2277
2277
2277
2277
455,4 455,4 455,4 455,4 455,4 455,4
49,18 49,18 98,37 98,37 147,55 196,73
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
4,25
11,57 11,57 23,14 23,14 34,71 46,28
3,86
3,86
7,71
7,71 11,57 15,43
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
0,45
8,57
8,57 17,14 17,14 25,71 34,28
4
6
6
8
8
8
81,07 182,42 182,42 324,29 324,29 324,29
1,06
0,47
0,94
0,53
0,79
1,06
1,51
0,67
1,34
0,76
1,13
1,51
1,74
0,77
1,54
0,87
1,30
1,74
Los resultados obtenidos hasta el momento hacen parte de la primera fase de este
tipo de trabajos; siendo la química ósea de laboratorio; quedaría por desarrollar la
parte de ingeniería que corresponde a la construcción y seguimiento del sistema de
columnas de adsorción piloto para
verificar la eficiencia del proceso y así
determinar los parámetros de diseño de un sistema de flujo continuo.
54
En caso de tomar la decisión por parte de la empresa EMAS S.A E.S.P sobre la
selección del tipo de efluente a tratar para la remoción de color por medio de la
técnica de adsorción sobre carbón activado empacado en columnas piloto, la
segunda fase del presente estudio involucraría las siguientes actividades:
¾ Disposición y adecuación del sitio de montaje de las columnas.
¾ Construcción y Montaje de las columnas de adsorción piloto
¾ Arranque del sistema de columnas de adsorción.
¾ Seguimiento de las columnas de adsorción piloto, es decir programación de
corridas para establecer las condiciones de saturación de los lechos de carbón
activado (construcción de curvas de ruptura).
¾ Establecimiento de las condiciones de regeneración del carbón activado.
¾ Diseñar el sistema en continuo a escala de planta mediante el empleo de
ecuaciones como de Bohart-Adams, en caso de conseguir buenas remociones
en el sistema piloto.
¾ Analizar costos por inversión y mantenimiento del sistema.
55
CONCLUSIONES.
•
La variación del pH en el lixiviado no presentó una influencia significativa sobre
el proceso de adsorción con carbón activado, esto se comprobó haciendo
variaciones en el pH de 4, 6 y el pH normal de cada efluente; la eficiencia del
proceso de adsorción es similar a pH básico (valor de 8.0) y a pH ácido (valor de
4) por lo cual es conveniente trabajar con el pH original para evitar gastos de
reactivos por acidificación.
•
En la mayoría de los ensayos se pudo verificar el modelo de diseño experimental
empleado, corroborando las suposiciones
que se hacen en el análisis de
varianza, como son, que la distribución de las observaciones fuera de una
manera normal e independiente, y con la misma varianza para cada tratamiento.
•
El análisis estadístico realizado a los datos encontrados en la experimentación
con el software
SPSS FOR WINDOWS versión 9,0 se utilizó en primera
instancia con el objetivo de evaluar y verificar el modelo de diseño experimental
empleado durante el estudio, sin embargo también se creía que este podía ser
utilizado mediante la ayuda de herramientas como el test de comparaciones
múltiples de medias para la selección de los parámetros óptimos de la
adsorción, pero al final se tuvo que emplear criterios de ingeniería.
•
Los experimentos realizados en régimen discontinuo permitieron determinar que
los mejores valores de algunos parámetros de diseño de las columnas de
adsorción fueron: tiempo de contacto óptimo 90 minutos, expansión del lecho
30%. Estos valores de los parámetros de operación y diseño de una columna
prototipo se sitúan dentro de los criterios recomendados y datos reportados en
plantas de tratamiento de agua residual.
•
De los ensayos desarrollados experimentalmente se concluyo que la adsorción
sobre carbón activado en lixiviados es de tipo monocapa, descartando el modelo
56
de BET, que se fundamenta en la adsorción de tipo multicapa indicando además
que la adsorción es química, formando verdaderos enlaces químicos entre el
adsorbato y el sustrato descartando la adsorción fisica donde las moléculas del
adsorbato se mantienen unidas a la superficie del sólido por medio de fuerzas de
van der Waals. Y entre los dos modelos que representan la adsorción monocapa
el que mejor correlacionó los datos fuel el modelo de Freundlich ya que las
pendientes del modelo de Langmuir dieron valores negativos indicando ningún
sentido físico.
•
A partir de los datos de la isoterma de Freundlich se pudo determinar los
parámetros de diseño de las columnas de adsorción piloto dejando además,
varios diseños indicando que se pueden trabajar para diversos caudales,
diferentes masas de carbón pero igual porcentaje de remoción para cada
efluente.
•
Al Comparar los resultados de las pruebas de DQO, se concluye que el proceso
de adsorción sobre carbón activo se hace efectivo también para este fin ya que
los porcentajes de remoción de la demanda química de oxigeno están entre 40 y
50%, resultados que hacen viable este proceso además del objetivo principal del
trabajo.
•
A pesar de que los lixiviados generados en el relleno sanitario poseen una gran
variabilidad en las concentraciones de color, los resultados obtenidos en la
investigación se consideran representativos, ya que la temporada en que se
realizó ésta fue la mas seca del año, es decir, en donde se presentan las
concentraciones mas altas de color (condiciones criticas); también se comprobó
que la concentración inicial de adsorbato no influyo en la determinación de la
isoterma de adsorción, puesto que para los tres efluentes la isoterma de
Freundlich fue la que mejor correlaciono los datos experimentales.
57
RECOMENDACIONES
•
Durante el desarrollo de la primera parte del estudio se empleó un carbón
activado granular (CAG) producido por la empresa Sulfoquímica (Medellín), el
cual posee buenas características como adsorbente para el tratamiento de los
lixiviados del relleno sanitario, sin embargo, el carbón utilizado presento una
granulometría muy variada afectando la medida de las condiciones, pero no
opacó la eficiencia del trabajo, con lo que se sugiere que para trabajos
posteriores o seguimiento del mismo se piense en cambiar el carbón por uno
más uniforme o eliminar la presencia de finos del carbón activado ya sea por
lavado o algún otro medio para evitar una posible estratificación y colmatación
del lecho, también se pueden evaluar otros tipos de carbón activado comerciales
y de fácil adquisición que puedan mejorar la eficiencia de la adsorción en las
columnas piloto.
•
Durante el estudio del proceso de adsorción sobre carbón activado granular, se
encontró que las remociones de color son mayores en los tres ensayos
efectuados para el lixiviado viejo, seguido por el efluente del filtro FAFA y el
efluente del reactor UASB. Indicando esto tal vez, que la extensión de la
adsorción depende en gran medida de la cantidad de sólidos suspendidos
presentes en el efluente. En caso de que la empresa tome la decisión de
construir el sistema de columnas piloto para el tratamiento del efluente del
reactor UASB, se recomienda construir un filtro de arena para remover los
sólidos suspendidos presentes que puedan disminuir la eficiencia de la
adsorción.
•
Para la selección del diseño más adecuado para la operación de las columnas
piloto de adsorción se deben tener en cuenta tanto consideraciones de carácter
hidráulico como condiciones críticas de las concentraciones de color que
presenta el lixiviado, es decir, que cuando se presenten condiciones críticas
máximas el sistema se pueda operar en serie sin ningún problema, y que
cuando se presenten condiciones críticas mínimas mediante manejo de flujos se
58
pueda operar el sistema de columnas en paralelo para darle el mejor
aprovechamiento al lecho de carbón.
•
Aunque el proceso de adsorción con carbón activado para la remoción de color
de los lixiviados del relleno sanitario La Esmeralda ha sido el objetivo principal
del presente estudio, se recomienda durante el desarrollo de la segunda fase del
mismo la evaluación de otros parámetros importantes como la carga orgánica
como DQO y DBO, y la remoción del olor característico de los lixiviados ya que
esta técnica puede ser utilizada para dicho fin.
59
BIBLIOGRAFIA
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tratamiento de lixiviados del relleno sanitario La Esmeralda. Universidad Nacional de
Colombia, Manizales.2004.
9. LOPEZ, V. MENDOZA, P. Estudio de la calidad del lixiviado del relleno sanitario
La Esmeralda y su respuesta bajo tratamiento en el filtro anaerobio de flujo
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11.
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60
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20.
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DURÁN PILOTZI
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22.
DURAN Moreno A.. Contribution a l’étude de l’adsortion et de la
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24.
RIVERA ORTIZ, Arturo, Rosa María Ramírez Zamora, Alfonso Durán
Moreno. Pruebas rssct con mini-columnas de carbón activado para remover
materia orgánica natural (mon) presente en aguas naturales.
61
ANEXOS
ANEXO A.
ENSAYOS PRELIMINARES
ANEXO A1.
ENSAYOS PRELIMINARES PARA LA DETERMINACIÓN DE RANGO
DOSIS DE CARBÓN, DE TIEMPO DE CONTACTO Y PH.
Tabla 1. Condiciones iniciales de los lixiviados
Muestra
p
T (ºC) Color (UC) Turbiedad (FAU)
Lixiv.Viejo 8.30
Lixiv.UASB 7.97
21.7
20.5
1420
2060
250
1320
jarras Gradiente de mezcla
r.p.m.
1
30
1
30
Tabla 2. Condiciones finales del lixiviado
Muestra
Tiempo de
Dosis
Contacto
CAG (g)
(horas)
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
2
3
Lixiv.Viejo
4
5
2
3
Lixiv.UASB
4
5
pH
T (ºC)
8.32
8.36
8.33
8.37
8.34
8.38
8.35
8.39
8.10
8.14
8.12
8.16
8.38
8.16
8.39
8.18
23.6
23.4
24
23.8
24.2
24.1
24
24.1
23
22.4
23.7
23.6
24.1
24
24.2
24.1
Color aparente
%
Turbiedad
(UC)
Remoción
(FAU)
1290
1220
1300
1190
1300
1150
1280
1150
1900
1800
1850
1700
1820
1650
1800
1500
9.15
14.08
8.45
16.20
8.45
19.01
9.86
19.01
7.77
12.62
10.19
17.48
11,65
19.90
12,62
27.18
260
270
270
260
270
250
260
250
1100
1100
1050
1050
1150
1050
1250
1000
Remoción (%)
30
25
20
15
10
5
0
0
60
120
180
Tiempo (min)
Lix. Viejo CAG 5g
Lix. Viejo CAG 10g
UASB CAG 5g
UASB CAG 10g
240
300
Figura 1. Remoción de color del lixiviado viejo y del efluente del reactor UASB
Tabla 3. Condiciones iniciales del lixiviado viejo
pH inicial pH 4 pH 6
Lixiviado viejo
pH
Temperatura (ºC)
Color Aparente (UC)
Color Real (UC)
Turbiedad (FAU)
8,27
20,3
1070
1050
190
4,08
21,2
1080
1000
210
6,09
21
1020
980
170
TABLA 1A- 4. Condiciones finales del lixiviado viejo
Tiempo
de
Muestra
contacto
(horas)
1
Normal
pH 4
pH 6
2
Normal
pH 4
pH 6
3
Normal
pH 4
pH 6
4
Normal
pH 4
pH 6
Dosis
CAG
(g)
pH
T
(ºC)
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
5
10
8,28
8,34
5,38
5,91
6,44
6,54
8,3
8,35
5,61
6,18
6,65
6,72
8,32
8,36
5,73
6,32
6,77
6,86
8,31
8,35
5,87
6,47
6,9
7
20,8
20,9
21,4
21,4
21,3
21,3
21,5
21,5
21,9
21,8
21,8
21,8
21,7
21,8
22,1
22
22
22,1
22
22,2
22,4
22,3
22,3
22,4
Color
Turbiedad
%
Aparente
(FAU)
Remoción
(UC)
220
250
210
240
190
220
210
230
200
210
180
230
210
220
200
220
190
220
200
210
200
210
190
210
1040
1020
1020
990
980
970
1000
990
980
890
950
940
980
960
970
870
920
900
940
930
950
890
900
900
2,8
4,7
5,6
8,3
3,9
4,9
6,5
7,5
9,3
17,6
6,9
7,8
8,4
10,3
10,2
19,4
9,8
11,8
12,1
13,1
12,0
17,6
11,8
11,8
Color
%
Real
Remoción
(UC)
990
920
960
880
910
870
950
890
890
850
900
830
920
870
900
840
880
830
930
880
890
850
890
820
5,7
12,4
4,0
12,0
7,1
11,2
9,5
15,2
11,0
15,0
8,2
15,3
12,4
17,1
10,0
16,0
10,2
15,3
11,4
16,2
11,0
15,0
9,2
16,3
25
Remoción (%)
20
15
10
5
0
0
30
60
90
120
150
Tiempo (min)
180
210
CAG 5g, pH normal
CAG 10g, pH normal
CAG 5g, pH 4
CAG 10g,pH 4
CAG 5g, pH 6
CAG 10g, pH 6
240
Remoción (%)
Figura 2. Remoción de color aparente del lixiviado Viejo
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
60
120
180
Tiempo (min)
CAG 5g, pH inicial
CAG 10g, pH 4
CAG 10g, pH inicial
CAG 5g, pH 6
CAG 5g, pH 4
CAG 10g, pH 6
Figura 3. Remoción de color real del lixiviado viejo
240
Tabla 5. Condiciones iniciales deL efluente del reactor UASB
pH inicial pH 4 pH 6
UASB
pH
Temperatura (ºC)
Color Aparente (UC)
Color Real (UC)
Turbiedad (FAU)
7,98
18,5
2150
1390
840
4
19
2080
1120
760
6,02
20
2100
1290
730
TABLA 1A-6. Condiciones finales del efluente del reactor UASB
Tiempo
Dosis
Contacto Muestra CAG
(horas)
(g)
5
Normal
10
5
1
pH 4
10
5
pH 6
10
5
Normal
10
5
2
pH 4
10
5
pH 6
10
5
Normal
10
5
3
pH 4
10
5
pH 6
10
pH
8,04
8,11
4,73
5,12
6,41
6,53
8,08
8,13
4,78
5,25
6,61
6,75
8,1
8,15
4,83
5,39
6,78
6,92
Color
%
T Turbiedad
Aparente
Remoción
(ºC)
(FAU)
(UC)
21,4
77
2120
1,395
21,2
840
2117
1,535
21,3
720
1960
5,769
21,4
760
1990
4,327
21,1
690
2030
3,333
21,3
750
2030
3,333
22,1
780
2110
1,86
22
860
2116
1,581
22,1
730
1950
6,25
22,2
770
1970
5,288
21,9
700
1990
5,238
22,1
740
2030
3,333
22,7
770
2110
1,86
22,6
830
2115
1,628
22,7
740
1950
6,25
22,7
760
1970
5,288
22,6
690
2000
4,762
22,7
730
2010
4,286
Color
%
Real
Remoción
(UC)
1270
8,633
1210
12,95
1070
4,464
1090
2,679
1190
7,752
1240
3,876
1240
10,79
1200
13,67
1050
6,25
1070
4,464
1160
10,08
1170
9,302
1230
11,51
1200
13,67
1040
7,143
1060
5,357
1160
10,08
1160
10,08
7
Remoción (%)
6
5
4
3
2
1
0
0
60
CAG 5g, pH normal
CAG 10g,pH 4
Tiempo (min)
120
CAG 10g, pH normal
CAG 5g, pH 6
180
CAG 5g, pH 4
CAG 10g, pH 6
Figura 4. Remoción de color aparente del UASB
16
14
Remoción (%)
12
10
8
6
4
2
0
0
60
CAG 5g, pH inicial
CAG 10g, pH 4
Tiempo (min)
CAG 10g, pH inicial
CAG 5g, pH 6
120
180
CAG 5g, pH 4
CAG 10g, pH 6
Figura 5. Remoción de color real del UASB
Tabla 7. Condiciones iniciales del efluente del FAFA
pH inicial pH 4 pH 6
FAFA
pH
Temperatura (ºC)
Color Aparente (UC)
Color Real (UC)
Turbiedad (FAU)
8,29
20,3
1550
1320
390
3,98
21,1
1420
1080
340
6,17
21
1450
1200
340
Tabla 8. Condiciones finales del efluente del FAFA
Tiempo
Dosis
Contacto Muestra CAG
(horas)
(g)
5
Normal
10
5
1
pH 4
10
5
pH 6
10
5
Normal
10
5
2
pH 4
10
5
pH 6
10
5
Normal
10
5
3
pH 4
10
5
pH 6
10
5
Normal
10
5
4
pH 4
10
5
pH 6
10
pH
8,3
8,35
5,11
5,72
6,5
6,64
8,3
8,34
5,32
6,14
6,68
6,87
8,3
8,34
5,48
6,29
6,85
7,06
8,31
8,34
5,63
6,48
7,01
7,16
Color
Color
T
Turbiedad
Aparente %Remoción Real %Remoción
(ºC)
(FAU)
(UC)
(UC)
21
1520
1,94
1270
3,79
420
21
1510
2,58
1220
7,58
460
21,6
1410
0,70
1070
0,93
380
21,8
1390
2,11
1070
0,93
410
21,7
1390
4,14
1170
2,50
370
21,8
1380
4,83
1120
6,67
410
22
1490
3,87
1200
9,09
390
22
1440
7,10
1170
11,36
440
22,7
1390
2,11
1070
0,93
380
22,9
1340
5,63
1050
2,78
400
22,6
1370
5,52
1130
5,83
340
22,6
1310
9,66
1050
12,50
410
22,9
1450
6,45
1180
10,61
400
22,9
1400
9,68
1140
13,64
420
23,3
1380
2,82
1060
1,85
380
23,3
1320
7,04
1020
5,56
400
23,3
1350
6,90
1110
7,50
360
23,4
1300
10,34
1040
13,33
400
23,6
1440
7,10
1170
11,36
410
23,7
1400
9,68
1100
16,67
440
23,9
1360
4,23
1060
1,85
390
23,9
1320
7,04
1000
7,41
420
23,9
1360
6,21
1090
9,17
380
23,9
1310
9,66
1020
15,00
410
12
Remoción (%)
10
8
6
4
2
0
0
60
120
Tiempo (min)
180
CAG 5g, pH inicial
CAG 10g, pH inicial
CAG 5g, pH 4
CAG 10g, pH 4
CAG 5g, pH 6
CAG 10g, pH 6
240
Figura 6. Remoción de color aparente del FAFA
18
16
Remoción (%)
14
12
10
8
6
4
2
0
0
60
120
Tiempo (min)
CAG 5g, pH inicial
CAG 10g, pH inicial
CAG 10g, pH 4
CAG 5g, pH 6
180
CAG 5g, pH 4
CAG 10g, pH 6
Figura 7. Remoción de color real del FAFA
240
Tabla 9. Condiciones iniciales del lixiviado viejo
pH inicial pH 4 pH 6
Lixiviado viejo
pH
Temperatura (ºC)
Color Aparente (UC)
Color Real (UC)
Turbiedad (FAU)
Jarras (l)
Gradiente de mezcla ( r.p.m.)
8.62
21.7
940
940
160
1
90
4.10
22.8
1000
840
170
1
90
6.07
22.7
900
870
140
1
90
Tabla 10. Condiciones finales del lixiviado viejo
Tiempo
Contacto
(horas)
Muestra
Normal
1
pH 4
pH 6
Normal
2
pH 4
pH 6
Normal
3
pH 4
pH 6
Normal
4
pH 4
pH 6
Normal
5
pH 4
pH 6
Dosis
CAG
(g)
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
50
100
pH
T
(ºC)
9.15
9.32
7.40
8.17
7.71
8.40
9.04
9.25
7.63
8.32
7.89
8.53
9.09
9.30
7.79
8.43
8.08
8.60
9.35
9.56
8.20
8.78
8.47
8.93
9.52
9.63
8.24
8.80
8.52
8.94
22.9
23
23.3
23.3
23.1
23.3
23.4
23.5
23.5
23.5
23.3
23.3
23.5
23.5
23.7
23.7
23.6
23.7
23.8
23.7
23.8
23.7
23.6
23.6
23.9
23.8
23.9
23.8
23.9
23.8
Color
Aparente
(UC)
580
430
610
410
560
440
480
290
490
300
440
290
400
260
420
220
390
260
410
230
400
210
380
240
370
220
370
200
350
200
%
Remoción
Color Real
(UC)
38,30
54,26
39,00
59,00
37,78
51,11
48,94
69,15
51,00
70,00
51,11
67.78
57,45
72,34
58,00
78,00
56,67
71.11
56,38
75,53
60,00
79,00
57,78
73.33
60,64
76,60
63,00
80,00
61,11
77,78
570
420
570
420
550
360
470
330
460
280
470
280
420
260
420
260
420
210
400
250
220
350
400
200
360
210
350
190
400
180
%
Turbiedad
(FAU)
Remoción
39,36
55,32
32,14
50,00
36,78
58,62
50,00
64,89
45,24
66,67
45,98
67,82
55,32
72,34
50,00
69,05
51,72
75,86
57,45
73,40
73,81
58,33
54,02
77,01
61,70
77,66
58,33
77,38
54,02
79,31
350
520
320
420
480
610
360
480
310
290
430
600
290
420
280
360
420
510
340
360
260
340
290
--260
310
260
320
370
450
90
80
Remoción (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
60
120 Tiempo (min) 180
240
CAG 50g, pH normal
CAG 100g, pH normal
CAG 50g, pH 4
CAG 100g,pH 4
CAG 50g, pH 6
CAG 100g, pH 6
300
Figura 8. Remoción de color aparente del lixiviado viejo
90
80
Remoción (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
60
CAG 50g, pH inicial
CAG 100g, pH 4
120
180
Tiempo (min)
CAG 100g, pH inicial
CAG 50g, pH 6
240
CAG 50g, pH 4
CAG 100g, pH 6
Figura 9. Remoción de color real del lixiviado viejo
300
ANEXO B
TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR
DEL CARBÓN ACTIVADO
ANEXO B1.
TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO EN EL LIXIVIADO VIEJO
Tabla 1. Condiciones iniciales del lixiviado viejo (primer ensayo)
Lixiviado viejo
PH
T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente (UC
Color real (UC)
8,51
21,3
280
1660
1613
Tabla 2. Condiciones finales del lixiviado viejo (primer ensayo)
Tiempo de
contacto
(minutos)
90
120
150
180
210
240
Dosis
CAG
(g)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
pH
T
(°C)
Turbiedad
(FAU)
8,67
8,61
8,67
8,73
8,73
8,76
8,6
8,62
8,66
8,7
8,74
8,77
8,6
8,65
8,66
8,72
8,75
8,77
8,62
8,63
8,66
8,7
8,74
8,77
8,59
8,64
8,65
8,71
8,74
8,76
8,6
8,63
8,67
8,77
8,74
8,8
23,9
30
23,4
23,9
23
23,8
23
22,9
22,8
22,8
22,8
23,2
24,1
23,9
23,8
23,6
23,6
24,1
23,2
23,2
23,1
23,1
23,1
23,5
24,3
24,1
24
23,4
23,8
24,6
23,7
23,5
23,5
23,5
23,4
23,6
300
300
270
320
360
510
290
250
260
280
310
460
300
250
280
280
350
470
250
240
240
260
290
260
210
290
250
260
300
270
240
230
230
250
280
600
Color
aparente
(UC)
773
607
493
420
380
307
727
593
490
397
363
307
650
523
443
387
310
283
660
497
383
337
317
290
637
487
403
320
313
290
607
413
383
310
277
263
%
remoción
53,4
63,5
70,3
74,7
77,1
81,5
56,2
64,3
70,5
76,1
78,1
81,5
60,8
68,5
73,3
76,7
81,3
82,9
60,2
70,1
76,9
79,7
80,9
82,5
61,6
70,7
75,7
80,7
81,1
82,5
63,5
75,1
76,9
81,3
83,3
84,1
Color
real
(UC)
720
597
493
403
367
333
727
540
430
387
330
297
650
543
417
370
317
263
627
453
367
313
287
250
623
483
357
300
273
247
590
410
353
290
273
227
%
Remoción
55,4
63,0
69,4
75,0
77,3
81,0
54,9
66,5
73,3
76,0
79,5
81,6
59,7
66,3
74,2
77,1
80,4
83,7
61,1
71,9
77,3
80,6
82,2
84,5
61,4
70,0
77,9
81,4
83,1
84,7
63,4
74,6
78,1
82,0
83,1
85,9
90
80
Remoción (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
60
Tiempo (min)120
CAG 40
CAG 100
180
CAG 60
CAG 120
240
CAG 80
CAG 140
Figura 1. Remoción de color aparente del lixiviado viejo
90
80
Remoción (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
60
120
Tiempo (min)
180
CAG 40
CAG 60
CAG 80
CAG 100
CAG 120
CAG 140
Figura 2. Remoción de color real del lixiviado viejo
240
Tabla 3. Condiciones iniciales del lixiviado viejo (tercer ensayo)
Lixiviado viejo
pH
T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente (UC)
Color real (UC)
8,48
20,6
260
1397
1383
Tabla 4. Condiciones finales del lixiviado viejo (tercer ensayo)
Tiempo de
contacto
(minutos)
60
90
120
150
180
210
Dosis
CAG
(g)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
pH
T (°C)
Turbiedad
(FAU)
8,6
8,66
8,7
8,73
8,76
8,8
8,63
8,67
8,7
8,74
8,78
8,88
8,6
8,67
8,71
8,74
8,77
8,82
8,63
8,67
8,7
8,74
8,78
8,88
8,63
8,68
8,71
8,74
8,77
8,82
8,63
8,67
8,7
8,71
8,71
8,89
21,2
21,3
21,3
21,2
21,3
21,6
21,2
21,3
21,2
21,2
21,2
21,6
21,5
21,7
21,6
21,2
21,6
21,6
21,6
21,7
21,5
21,4
21,4
21,6
21,7
21,9
21,8
21,5
21,6
21,8
21,9
21,9
21,7
21,7
21,8
21,8
330
370
320
370
450
570
290
280
340
340
360
550
290
300
280
320
400
500
280
260
310
300
320
460
270
290
250
320
420
510
290
280
280
320
300
410
Color
aparente
(UC)
750
593
503
433
383
307
650
550
410
370
310
290
563
410
390
293
270
217
560
450
377
300
287
203
500
393
317
290
243
207
480
393
303
297
243
200
%
remoción
46,3
57,5
64,0
69,0
72,6
78,0
53,5
60,6
70,6
73,5
77,8
79,2
59,7
70,6
72,1
79,0
80,7
84,5
59,9
67,8
73,0
78,5
79,5
85,4
64,2
71,8
77,3
79,2
82,6
85,2
65,6
71,8
78,3
78,8
82,6
85,7
Color
Real
(UC)
743
587
500
430
370
303
633
523
407
380
307
277
557
433
377
290
277
217
530
430
370
280
283
207
483
390
307
293
230
193
480
383
293
280
240
187
%
Remoción
46,3
57,6
63,9
68,9
73,3
78,1
53,0
60,2
70,4
73,3
77,6
79,0
59,8
68,7
72,8
79,0
80,0
84,3
61,7
68,9
73,3
79,8
79,5
85,1
65,1
71,8
77,8
78,8
83,4
86,0
65,3
72,3
78,8
79,8
82,7
86,5
90
80
Remoción (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
60
90
120
150
180
210
Tiempo (min)
CAG 40
CAG 60
CAG 80
CAG 100
CAG 120
CAG 140
Figura 3. Remoción de color aparente del lixiviado viejo
100
Remoción (%)
80
60
40
20
0
0
30
60
90
120
CAG 40
Tiempo (min)
CAG 60
CAG 80
CAG 120
CAG140
150
180
CAG 100
Figura 4. Remoción de color real del lixiviado viejo
210
ANEXO B2.
TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO EN EL EFLUENTE DEL FAFA
Tabla 1. Condiciones iniciales del efluente del FAFA, (primer ensayo)
Efluente del FAFA
PH
T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente (UC
Color real (UC)
8,19
18,6
830
2653
2277
Tabla 2. Condiciones finales del efluente del FAFA (primer ensayo)
Tiempo
de
contacto
(minutos)
60
90
120
150
180
Dosis
CAG
(g)
pH
T (°C)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
8,39
8,48
8,52
8,56
8,58
8,63
8,35
8,44
8,49
8,53
8,56
8,6
8,4
8,46
8,51
8,55
8,58
8,68
8,38
8,45
8,5
8,54
8,57
8,6
8,41
8,46
8,5
8,54
8,57
8,63
19,6
19,7
19,8
19,9
19,9
210
21
20,9
20,7
20,8
20,8
21
20,4
20,5
20,5
20,5
20,5
20,5
21,6
21,5
21,1
21,4
21,3
21,4
20,9
21
21
21
21
21
Color
%
Turbiedad
aparente
remoción
(FAU)
(UC)
930
1000
1060
1070
1110
1330
900
920
960
1083
1200
1333
880
910
970
1180
1370
1270
770
840
990
1133
1217
1217
870
890
920
967
983
1183
1867
1647
1500
1393
1273
1153
1740
1500
1367
1261
1172
1106
1643
1443
1280
1263
1094
1017
1563
1387
1247
1206
1094
1017
1553
1397
1210
1183
1067
994,4
29,64
37,93
43,46
47,48
52
56,53
34,41
43,46
48,49
52,46
55,82
58,33
38,06
45,6
51,75
52,38
58,75
61,68
41,07
47,73
53,01
54,56
58,75
61,68
41,45
47,36
54,39
55,4
59,79
62,52
Color
real
(UC)
%
Remoción
1443
1227
1100
1013
953
843
1293
1123
940
903
830
763
1267
1063
897
810
753
700
1200
987
873
780
733
687
1143
990
850
783
730
700
36,6125
46,1279
51,6908
55,497
58,132
62,963
43,2001
50,6661
58,7176
60,3279
63,5485
66,4764
44,3712
53,3011
60,6207
64,4269
66,9155
69,2578
47,2991
56,6681
61,6454
65,7444
67,7939
69,8434
49,7877
56,5217
62,6702
65,598
67,9403
69,2578
70
Remoción (%)
60
50
40
30
20
10
0
0
50
CAG 40
100
Tiempo (min)
CAG 60
CAG 80
150
CAG 100
CAG 120
CAG 140
Figura 1. Remoción de color aparente del efluente del FAFA
80
70
Remoción (%)
60
50
40
30
20
10
0
0
30
CAG 40
60
CAG 60
90
Tiempo (min)
CAG 80
120
CAG 100
150
CAG 120
Figura 2. Remoción de color real del efluente del FAFA
180
CAG 140
Tabla 3. Condiciones iniciales del efluente del FAFA (segundo ensayo)
Efluente del FAFA
pH
T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente (UC)
Color real (UC)
8,24
20,1
690
2410
2053
Tabla 4. Condiciones finales del efluente del FAFA (segundo ensayo)
Tiempo de
Dosis
contacto
CAG (g)
(minutos)
40
60
80
30
100
120
140
40
60
80
60
100
120
140
40
60
80
90
100
120
140
40
60
80
120
100
120
140
40
60
80
150
100
120
140
40
60
80
180
100
120
140
pH
T (°C)
Turbiedad
(FAU)
8,45
8,52
8,54
8,6
8,63
8,68
8,46
8,52
8,56
8,62
8,64
8,68
8,48
8,53
8,56
8,6
8,63
8,68
8,46
8,53
8,56
8,62
8,63
8,69
8,46
5,82
8,56
8,59
8,63
8,68
8,48
8,53
8,55
8,6
8,63
8,67
20,9
20,9
21
21
21
21,3
21,7
21,7
21,5
21,7
21,5
22
21,4
21,4
21,5
21,5
21,4
21,8
22,5
22,3
22,1
22,3
22,2
22,4
22,1
21,9
21,9
21,8
21,8
22,1
22,4
23,7
21,6
22,8
22,7
22,8
840
950
1033
1117
1083
1300
790
900
1000
1100
1080
1300
800
850
1000
1050
983
1130
790
820
850
883
933
1117
790
820
900
883
867
1033
740
760
783
867
833
1117
Color
aparente
(UC)
1607
1400
1317
1217
1133
1111
1453
1310
1250
1144
1067
994
1423
1243
1210
1061
983
916
1333
1213
1128
1021
1033
900
1300
1153
1083
971
956
906
1283
1130
1071
1017
950
921
%
remoción
33,3
41,9
45,4
49,5
53,0
53,9
39,7
45,6
48,1
52,5
55,7
58,7
40,9
48,4
49,8
56,0
59,2
62,0
44,7
49,7
53,2
57,6
57,1
62,7
46,1
52,1
55,0
59,7
60,4
62,4
46,7
53,1
55,6
57,8
60,6
61,8
Color
Real
(UC)
1267
1090
990
893
840
753
1203
1000
893
817
757
717
1110
920
833
747
727
667
1037
907
797
713
647
650
1007
850
767
670
633
587
980
887
760
740
610
590
%
Remoción
38,3
46,9
51,8
56,5
59,1
63,3
41,4
51,3
56,5
60,2
63,1
65,1
45,9
55,2
59,4
63,6
64,6
67,5
49,5
55,8
61,2
65,3
68,5
68,3
51,0
58,6
62,7
67,4
69,2
71,4
52,3
56,8
63,0
64,0
70,3
71,3
70
60
Remoción (%)
50
40
30
20
10
0
0
20
CAG 40g
40
CAG 60g
60
80
Tiempo (min)
CAG 80g
100
CAG 100g
120
140
CAG 120g
CAG 140g
Figura 3. Remoción de color aparente del efluente del FAFA
80
Remoción de color (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
CAG 40g
20
CAG 60g
40
60
80
Tiempo (min)
CAG 80g
CAG 100g
100
120
140
CAG 120g
Figura 4. Remoción de color real del efluente del FAFA
CAG 140g
Tabla 5. Condiciones iniciales del FAFA, (tercer ensayo)
Efluente del FAFA
pH
T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente (UC)
Color real (UC)
8,24
19,6
710
2310
1970
Tabla 6. Condiciones finales del efluente del FAFA (tercer ensayo)
Tiempo de
contacto
(minutos)
30
60
90
120
150
180
Dosis
CAG
(g)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
pH
T (°C)
Turbiedad
(FAU)
8,43
8,51
8,55
8,59
8,63
8,66
8,44
8,51
8,55
8,6
8,63
8,67
8,45
8,51
8,54
8,58
8,62
8,65
8,44
8,5
8,56
8,6
8,63
8,67
8,45
8,51
8,55
8,59
8,62
8,66
8,44
8,5
8,56
8,58
8,63
8,68
19,9
20
20
20,1
20,1
20,3
21,2
21,1
21
21,1
21,1
21,2
20,6
20,7
20,8
20,8
20,7
21
21,5
21,4
21,2
21,4
21,4
21,4
21,1
21,2
21,2
21,1
21
22,1
21,8
21,8
21,5
21,4
21,6
21,6
840
990
1017
1150
1183
1417
830
870
983
1017
1067
1233
710
810
867
967
983
1300
790
820
900
950
950
1200
750
830
833
950
967
1167
770
780
850
900
933
1183
Color
aparente
(UC)
1593
1400
1233
1150
1106
1038
1447
1273
1117
1008
967
928
1417
1187
1071
973
908
878
1350
1183
1056
911
877
862
1313
1107
989
911
843
817
1257
1097
927
893
822
810
%
remoción
31,0
39,4
46,6
50,2
52,1
55,1
37,4
44,9
51,7
56,4
58,2
59,8
38,7
48,6
53,6
57,9
60,7
62,0
41,6
48,8
54,3
60,6
62,0
62,7
43,1
52,1
57,2
60,6
63,5
64,6
45,6
52,5
59,9
61,3
64,4
64,9
Color
Real
(UC)
1263
1090
967
883
827
770
1080
957
823
747
697
657
1120
873
810
733
660
637
977
833
727
667
620
607
970
773
697
620
597
557
920
777
670
627
577
560
%
Remoción
35,9
44,7
50,9
55,2
58,0
60,9
45,2
51,4
58,2
62,1
64,6
66,7
43,1
55,7
58,9
62,8
66,5
67,7
50,4
57,7
63,1
66,2
68,5
69,2
50,8
60,7
64,6
68,5
69,7
71,7
53,3
60,6
66,0
68,2
70,7
71,6
70
60
Remoción (%)
50
40
30
20
10
0
0
30
CAG 40g
60
CAG 60g
90Tiempo (min)
120
CAG 80g
CAG 100g
150
180
CAG 120g
210
CAG 140g
Figura 5 Remoción de color aparente del efluente del FAFA
80
Remoción de color (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
CAG 40g
CAG 60g
60
90
120
Tiempo (min)
CAG 80g
CAG 100g
150
180
CAG 120g
Figura 6 Remoción de color real del efluente del FAFA
210
CAG 140g
ANEXO B3
TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO EN EL EFLUENTE DEL UASB
Tabla 1. Condiciones iniciales del efluente del reactor UASB, (primer ensayo)
Efluente del UASB
pH
T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente (UC)
Color real (UC)
8,06
19,3
1200
2427
1933
Tabla 2. Condiciones finales del efluente del reactor UASB (primer ensayo)
Tiempo de
contacto
(minutos)
60
90
120
150
180
210
Dosis
CAG
(g)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
pH
T (°C)
Turbiedad
(FAU)
8,52
8,61
8,67
8,74
8,78
8,85
8,42
8,5
8,55
8,59
8,77
8,85
8,43
8,48
8,46
8,52
8,55
8,59
8,27
8,35
8,4
8,46
8,49
8,52
8,33
8,39
8,44
8,49
8,5
8,56
8,32
8,39
8,43
8,5
8,53
8,57
20,2
20,3
20,3
20,4
20,6
20,7
20,8
20,8
20,8
21
20,6
21,4
21,2
21,2
21,3
21,3
21,5
21,6
21,7
21,7
21,7
21,8
21,8
21
22,1
22
22,1
22,8
22,4
22,5
22,6
22,4
22,5
22,5
22,5
22,6
1040
1100
1200
1320
1380
1600
1020
1100
1140
1220
1300
1600
1060
1100
1140
1220
1260
1500
1000
1040
1140
1220
1160
1320
1000
1200
1140
1220
1160
1200
740
980
940
1020
1160
1320
Color
aparente
(UC)
1747
1553
1427
1353
1293
1200
1560
1427
1280
1187
1133
1127
1487
1380
1213
1173
1140
1033
1473
1333
1187
1140
1093
1013
1453
1333
1160
1113
1067
1013
1433
1247
1120
1080
1027
947
%
remoción
28,0
36,0
41,2
44,2
46,7
50,6
35,7
41,2
47,3
51,1
53,3
53,6
38,7
43,1
50,0
51,7
53,0
57,4
39,3
45,1
51,1
53,0
55,0
58,2
40,1
45,1
52,2
54,1
56,0
58,2
40,9
48,6
53,9
55,5
57,7
61,0
Color
Real
(UC)
1293
1127
1033
907
847
760
1140
993
887
827
773
700
993
947
820
727
660
580
973
827
720
700
647
600
1027
813
693
667
613
593
980
820
700
647
600
580
%
Remoción
33,1
41,7
46,5
53,1
56,2
60,7
41,0
48,6
54,1
57,2
60,0
63,8
48,6
51,0
57,6
62,4
65,9
70,0
49,6
57,2
62,8
63,8
66,5
69,0
46,9
57,9
64,1
65,5
68,3
69,3
49,3
57,6
63,8
66,5
69,0
70,0
70
60
Remoción (%)
50
40
30
20
10
0
0
30
CAG 40g
60
CAG 60g
90
120
Tiempo (min)
CAG 80g
CAG 100g
150
180
CAG 120g
210
CAG 140g
Figura 1. Remoción de color aparente del reactor UASB
80
Remoción de color (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
30
CAG 40g
CAG 60g
60
90
120
Tiempo (min)
CAG 80g
CAG 100g
150
180
CAG 120g
Figura 2. Remoción de color real del reactor UASB
210
CAG 140g
Tabla 3. Condiciones iniciales del efluente del reactor UASB, (segundo ensayo)
Efluente del UASB
pH
T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente (UC)
Color real (UC)
8,1
19,4
1100
2387
1927
Tabla 4. Condiciones finales del efluente del reactor UASB, (segundo ensayo)
Tiempo de
contacto
(minutos)
60
90
120
150
150
210
Dosis
CAG
(g)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
pH
8,31
8,39
8,46
8,47
8,43
8,63
8,38
8,46
8,52
8,57
8,61
8,65
8,31
8,4
8,47
8,52
8,57
8,61
8,22
8,35
8,43
8,48
8,5
8,55
8,34
8,43
8,48
8,59
8,5
8,63
8,48
8,56
8,62
8,67
8,72
8,76
T
Turbiedad
(°C)
(FAU)
20,4
20,2
20,2
20,4
20,4
20,6
21,1
20,9
21
21,1
21,1
21,3
21,7
20,9
21,5
21,6
21,6
22
22,1
21,1
21,9
22
22
22,7
22,4
22,2
22,1
22,2
22,1
23,1
22,6
22,4
22,4
22,4
22,9
22,8
800
960
1060
1080
1120
1360
1040
1000
1100
1080
1080
1180
900
1060
1100
1340
1320
1800
1040
1140
1100
1280
1260
1760
920
1000
1080
1200
1260
1780
900
920
1400
1020
1000
1480
Color
aparente
(UC)
1720
1500
1347
1307
1227
1200
1553
1360
1253
1180
1140
1000
1467
1327
1133
1113
1087
993
1453
1313
1093
1020
987
973
1433
1300
1087
993
980
973
1413
1293
1073
1000
980
967
%
Remoción
27,9
37,2
43,6
45,3
48,6
49,7
34,9
43,0
47,5
50,6
52,2
58,1
38,6
44,4
52,5
53,4
54,5
58,4
39,1
45,0
54,2
57,3
58,7
59,2
40,0
45,5
54,5
58,4
58,9
59,2
40,8
45,8
55,0
58,1
58,9
59,5
Color
real
(UC)
1233
1060
960
800
727
707
1127
980
840
747
707
673
1053
907
787
693
633
647
1020
860
733
673
640
640
987
847
733
647
633
627
960
827
693
647
640
633
%
Remoción
36,0
45,0
50,2
58,5
62,3
63,3
41,5
49,1
56,4
61,3
63,3
65,1
45,3
52,9
59,2
64,0
67,1
66,4
47,1
55,4
61,9
65,1
66,8
66,8
48,8
56,1
61,9
66,4
67,1
67,5
50,2
57,1
64,0
66,4
66,8
67,1
70
Remoción (%)
60
50
40
30
20
10
0
0
30
CAG 40g
60
CAG 60g
90
120
Tiempo (min)
CAG 80g
150
CAG 100g
180
CAG 120g
210
CAG 140g
Figura 3. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB
80
Remoción de color (%)
70
60
50
40
30
20
10
0
0
CAG 40g
30
60
CAG 60g
90
120
Tiempo (min)
CAG 80g
150
CAG 100g
180
210
CAG 120g
Figura 4. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB
Tabla 5. Condiciones iniciales del efluente del reactor UASB, (tercer ensayo)
Efluente del UASB
pH
T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente (UC)
Color real (UC)
8,46
19,6
900
2340
1987
Tabla 6. Condiciones finales del efluente del reactor UASB, (tercer ensayo)
Tiempo de
contacto
(minutos)
30
60
90
120
150
180
Dosis
CAG
(g)
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
40
60
80
100
120
140
pH
8,63
8,71
8,78
8,84
8,89
8,51
8,61
8,69
8,77
8,81
8,85
8,9
8,67
8,76
8,82
8,88
8,93
8,93
8,66
8,73
8,78
8,81
8,85
8,89
8,77
8,76
8,82
8,87
8,92
8,94
8,65
8,72
8,77
8,8
8,84
8,9
T
Turbiedad
(°C)
(FAU)
20,6
20,6
20,7
20,7
20,3
21
21,3
21,3
21,3
21,4
21,4
21,6
21,2
21,2
21,2
21,2
21,2
21,4
20,1
21,9
21,8
21,9
21,9
21,1
21,7
21,7
21,6
21,6
21,6
21,4
22,3
22,2
222
22,3
22,4
22,4
920
920
1060
1180
1160
1560
920
980
1000
1040
1180
1400
840
900
980
1080
1060
1400
980
920
980
1000
1140
1360
800
880
900
900
960
1260
940
940
940
860
1000
1100
Color
aparente
(UC)
1680
1447
1333
1213
1200
1120
1433
1340
1260
1167
1093
1060
1413
1273
1147
1053
1053
1000
1333
1233
1113
987
993
940
1307
1180
1087
973
947
940
1273
1100
1047
980
927
880
%
Remoción
28,2
38,2
43,0
48,1
48,7
52,1
38,7
42,7
46,2
50,1
53,3
54,7
39,6
45,6
51,0
55,0
55,0
57,3
43,0
47,3
52,4
57,8
57,5
59,8
44,2
49,6
53,6
58,4
59,5
59,8
45,6
53,0
55,3
58,1
60,4
62,4
Color
real
(UC)
1313
1107
947
853
847
740
1147
1007
860
773
747
687
1180
967
847
700
687
653
1107
900
747
667
647
647
1053
807
727
613
627
620
933
760
707
593
567
547
%
Remoción
33,9
44,3
52,4
57,1
57,4
62,8
42,3
49,3
56,7
61,1
62,4
65,4
40,6
51,4
57,4
64,8
65,4
67,1
44,3
54,7
62,4
66,4
67,5
67,5
47,0
59,4
63,4
69,1
68,5
68,8
53,0
61,8
64,4
70,1
71,5
72,5
70
60
Remoción (%)
50
40
30
20
10
0
0
CAG 40g
30
60
CAG 60g
90
120
Tiempo (min)
CAG 80g
CAG 100g
150
180
CAG 120g
210
CAG 140g
Figura 5. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB
80
70
Remoción (%)
60
50
40
30
20
10
0
0
CAG 40g
30
CAG 60g
60
90
120
Tiempo (min)
CAG 80g
CAG 100g
150
180
CAG 120g
210
CAG 140g
Figura 6. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB
ANEXO C.
ANÁLISIS ESTADÍSTICO
ANEXO C1.
RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL LIXIVIADO VIEJO
EFLUENTE: Lixiviado viejo
Tabla 1. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color aparente para el
lixiviado viejo
Ensayo
1
2
3
Suma de
Grados
Fuente de
Media de
Significancia
cuadrados
de
F
variación
cuadrados
P
Tipo III
libertad
TIEMPO
698,261
5
139,652
16,043
,000
(min)
DOSIS
6105,292
5
1221,058
140,271
,000
CAG (g/l)
TIEMPO *
335,256
25
13,410
1,541
,079
CAG
Error
644,170
74
8,705
Total
593966,330
111
Coeficiente de determinación R2 =0,973
TIEMPO
1770,770
5
354,154
429,467
,000
(min)
DOSIS
5653,000
5
1130,600 1371,029
,000
CAG (g/l)
TIEMPO *
113,004
25
4,520
5,481
,000
CAG
Error
61,023
74
,825
Total
600421,524
111
Coeficiente de determinación R2= 0,997
TIEMPO
2142,302
5
428,460
673,170
,000
(min)
DOSIS
7366,757
5
1473,351 2314,836
,000
CAG (g/l)
TIEMPO *
266,879
25
10,675
16,772
,000
CAG
Error
47,100
74
,636
Total
580323,244
111
Coeficiente de determinación R2= 0,998
DATOS ESTADÍSTICOS
Tabla 2. Remoción de color aparente para el lixiviado viejo * dosis de cag
Ensayo
1
DOSIS
CAG
(g/l)
0
40
60
80
100
120
140
Media
0,00
60,64
67,74
73,36
77,88
80,02
82,40
Desviación
Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
estándar
0,000
6,793
4,941
3,477
2,919
2,430
1,273
,00
83,73
75,45
78,18
81,93
84,43
85,03
,00
52,41
59,64
67,47
72,29
76,36
80,12
0,00
60,73
68,98
73,65
76,81
80,67
82,23
,00
52,41
62,65
71,08
74,70
77,71
81,33
0,00
46,14
24,42
12,09
8,52
5,90
1,62
,00
31,32
15,81
10,71
9,64
8,07
4,91
2
3
0
40
60
80
100
120
140
0
40
60
80
100
120
140
0,00
61,79
68,24
73,62
77,61
80,62
82,64
0,00
58,19
66,71
72,55
76,34
79,28
83,02
0,000
5,262
5,288
4,316
3,977
3,680
3,282
0,000
6,798
5,844
4,903
4,054
3,610
3,259
,00
68,75
75,22
77,88
83,19
85,84
86,73
,00
65,71
72,86
79,14
79,86
82,86
86,33
,00
52,68
56,64
65,49
70,54
74,11
76,11
,00
45,71
57,14
63,31
68,35
71,22
77,86
0,00
64,29
69,64
75,11
78,13
81,86
83,12
0,00
59,86
68,82
72,50
78,57
79,58
84,65
,00
53,98
56,64
65,49
71,68
74,34
76,11
,00
45,71
57,86
63,57
69,29
72,86
77,86
0,00
27,68
27,96
18,63
15,82
13,55
10,77
0,00
46,21
34,16
24,04
16,43
13,03
10,62
,00
16,07
18,58
12,39
12,65
11,73
10,62
,00
20,00
15,72
15,83
11,51
11,64
8,47
Tabla 3. Remoción de color aparente para el lixiviado viejo * tiempo
Ensayo
1
2
3
TIEMPO
(min)
0
90
120
150
180
210
240
0
60
90
120
150
180
210
0
30
60
90
120
150
180
210
Media
0,00
70,21
71,12
72,66
75,27
75,40
77,38
0,00
66,72
71,15
74,71
76,09
77,07
78,80
0,00
64,56
69,21
74,42
74,03
76,73
77,13
79,99
Desviación
Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
estándar
0,000
,00
,00
0,00
,00
0,00
,00
9,758
82,63
52,41
72,82
52,41
95,21
30,22
8,950
82,04
55,69
73,21
57,23
80,10
26,35
8,005
83,03
60,61
73,80
60,84
64,08
22,42
8,172
83,83
59,64
78,55
83,73
66,78
24,19
7,604
83,13
60,61
78,85
62,05
57,83
22,52
7,264
85,03
62,65
79,16
62,65
52,76
22,38
0,000
,00
,00
0,00
,00
0,00
,00
8,577
77,68
52,68
68,46
53,98
73,56
25,00
8,823
82,30
55,36
72,13
56,64
77,85
26,94
6,471
83,19
64,29
76,11
64,60
41,88
18,90
7,253
84,07
63,72
78,32
63,72
52,61
20,35
6,954
86,73
64,60
78,23
65,49
48,36
22,13
6,965
86,73
66,37
80,09
66,37
48,51
20,36
0,000
,00
,00
0,00
,00
0,00
,00
10,716
78,42
45,71
66,68
45,71 114,83
32,71
9,607
79,86
52,52
71,33
53,57
92,29
27,34
8,420
85,00
59,29
75,72
60,00
70,89
25,71
8,618
85,71
59,29
76,26
59,29
74,27
26,42
7,218
85,71
63,31
78,22
65,00
52,10
22,40
6,888
86,33
65,47
78,57
65,71
47,44
20,86
4,185
85,78
72,33
80,80
72,86
17,51
13,45
Test de comparaciones múltiples de medias Tukey HSD con una confiabilidad
del 95%.
Tabla 4. Test de comparaciones múltiples de medias de remoción de color aparente
para el lixiviado viejo
Diferencia de
Error
Limite
Significancia
medias (I-J) estándar
inferior
0
70,2117
1,8399
,000
64,6350
120
,9835
-3,8859
-,9050
,968
150
-2,4472
,9835
-5,4281
Tiempo de
,179
90
contacto
180
-5,0561
,9835
,000
-8,0370
210
-5,1922
,9835
,000
-8,1731
240
-7,1639
,9835
,000
-10,1448
0
73,3600
1,8399
,000
67,7833
40
12,7178
,9835
,000
9,7369
60
5,6222
,9835
,000
2,6413
Dosis de
80
CAG
100
,9835
,000
-7,4998
-4,5189
120
-6,6600
,9835
,000
-9,6409
140
-9,0356
,9835
,000
-12,0164
(I)y (J) indican los valores de las medias comparadas de las variables independientes
tiempo de contacto y dosis de CAG.
(I)
Variable
(J)
Limite
superior
75,7884
2,0759
,5337
-2,0752
-2,2113
-4,1830
78,9367
15,6987
8,6031
-1,5380
-3,6791
-6,0547
Verificación del modelo de diseño experimental empleado
Standardized Residual for REMOAPA
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
6
4
2
0
-2
-4
-100
0
100
200
300
TIEMPO (min)
TIEMPO
Figura 1. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del lixiviado viejo
contra tiempo (primer ensayo)
Residuos estandarizados de
Standardized
Residual
for REMOAPA
remoción
de color
aparente
6
4
2
0
-2
-4
-20
0
CAG
DOSIS
20
40
60
80
100
120
140
160
CAG (g/l)
Residuos estandarizados de
Standardized Residual for REMOAPA
remoción de color aparente
Figura 2. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo
contra dosis CAG (primer ensayo)
3
2
1
0
-1
-2
-3
-100
0
100
200
300
TIEMPO
TIEMPO (min)
Residuos estandarizados de
Standardized Residual
for REMOAPA
remoción
de color
aparente
Figura 3. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo
contra tiempo (segundo ensayo)
3
2
1
0
-1
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
CAG
DOSIS CAG (g/l)
Figura 4. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo
contra dosis CAG (segundo ensayo)
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
3
1
0
-1
-2
-3
-4
-100
0
100
200
300
TIEMPO (min)
TIEMPO
3
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados
de remoción de color real
Figura 5. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra
tiempo (segundo ensayo)
1
0
-1
-2
-3
-4
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
CAG
DOSIS CAG (g/l)
Figura 6. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra
dosis CAG (segundo ensayo)
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
d
a
r
d
i
z
e
d
R
e
s
i
d
u
a
l
f
o
r
R
E
M
O
A
P
A
DOSIS CAG (g/l)
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-100
0
100
200
300
TIEMPO
(min)
TIEMPO
Figura 7. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo
contra tiempo (tercer ensayo)
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
d
a
r
d
i
z
e
d
4
3
R
e
s
i
d
u
a
l
2
1
0
f
o
r
-1
R
E
M
O
A
P
A
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
CAG
Dosis CAG (g/l)
Figura 8. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo
contra dosis CAG (tercer ensayo)
Residuos estandarizados de
remoción de color real
Standardized Residual for REMOREAL
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-100
0
100
200
300
TIEMPO
TIEMPO
(min)
Figura 9. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra
tiempo (tercer ensayo)
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados
de remoción de color real
3
1
0
-1
-2
-3
-4
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
CAG
DOSIS
CAG (g/l)
Figura 10. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra
dosis CAG (tercer ensayo)
ANEXO C2.
RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL EFLUENTE DEL
FAFA
EFLUENTE: FAFA
Tabla 1. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color aparente para el
efluente del FAFA
Ensayo
1
2
3
Suma de
Grados
Fuente de
Media de
Significancia
cuadrados
de
F
variación
cuadrados
P
Tipo III
libertad
TIEMPO
942,952
4
235,738
327,104
,000
(min)
DOSIS
5312,016
5
1062,403 1474,164
,000
CAG (g/l)
TIEMPO *
68,199
20
3,410
4,732
,000
CAG
Error
44,682
62
,721
Total
233900,939
93
Coeficiente de determinación R2= 0,997
TIEMPO
4067,307
5
813,461
925,096
,000
(min)
DOSIS
1304,933
5
260,987
296,803
,000
CAG (g/l)
TIEMPO *
115,636
25
4,625
5,260
,000
CAG
Error
65,070
74
,879
Total
303230,046
111
Coeficiente de determinación R2=0,995
TIEMPO
1789,158
5
357,832
410,424
,000
(min)
CAG (g/l) 6396,394
5
1279,279 1467,301
,000
TIEMPO *
53,724
25
2,149
2,465
,001
CAG
Error
64,518
74
,872
Total
316735,961
111
Coeficiente de determinación R2=0,996
DATOS ESTADÍSTICOS
Tabla 2. Remoción de color aparente para el efluente del FAFA * dosis de cag
Ensayo
1
DOSIS
CAG
(g/l)
0
40
60
80
100
120
140
Media
0,00
37,09
44,42
50,53
52,74
56,73
60,18
Desviación
Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
estándar
0,000
4,568
3,714
4,052
3,151
2,880
2,474
,00
42,11
47,92
55,09
56,77
60,53
63,02
,00
29,06
37,74
43,23
47,17
51,13
55,47
0,00
38,11
45,66
52,08
52,83
57,74
60,53
,00
29,81
38,11
43,77
47,17
52,08
57,36
0,00
20,86
13,79
16,42
9,93
8,29
6,12
,00
13,05
10,18
11,86
9,60
9,40
7,55
2
3
0
40
60
80
100
120
140
0
40
60
80
100
120
140
0,00
41,91
48,48
51,18
55,52
57,66
60,25
0,00
39,56
47,71
53,88
57,81
60,15
61,53
0,000
4,755
3,985
3,907
3,661
2,908
3,432
0,000
4,883
4,682
4,362
4,000
4,317
3,574
,00
47,08
53,72
56,25
60,74
61,96
64,19
,00
46,35
52,81
60,66
62,23
65,67
66,81
,00
33,06
41,25
43,98
48,82
52,78
52,78
,00
29,69
38,86
46,35
49,78
50,51
54,15
0,00
42,83
49,17
51,35
56,78
58,07
61,61
0,00
40,05
48,71
53,83
58,88
61,36
62,57
,00
33,33
41,25
47,22
50,00
52,78
52,78
,00
31,17
38,96
46,61
50,22
52,38
55,27
0,00
22,61
15,88
15,26
13,41
8,46
11,78
0,00
23,84
21,92
19,03
16,00
18,64
12,77
,00
46,69
53,72
55,37
57,99
59,37
64,19
,00
16,66
13,95
14,31
12,45
15,16
12,66
Tabla 3. Remoción de color aparente para el efluente del FAFA * tiempo
Ensayo
1
2
3
TIEMPO
(min)
0
60
90
120
150
180
0
60
90
120
150
180
210
0
60
90
120
150
180
210
Media
0,00
44,52
49,31
51,17
52,81
53,60
0,00
46,17
50,08
52,72
54,16
55,96
55,93
0,00
45,74
51,38
53,58
54,98
56,85
58,11
Desviación
Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
estándar
0,000
,00
,00
0,00
,00
0,00
,00
9,168
57,36
29,06
45,47
29,81
84,05
28,30
8,242
60,53
33,96
51,89
34,72
67,93
26,57
7,947
63,02
37,74
52,17
37,74
63,16
25,28
6,978
62,26
40,75
54,43
40,75
48,69
21,51
7,436
63,02
40,38
55,28
40,38
55,30
22,64
0,000
,00
,00
0,00
,00
0,00
,00
7,324
54,55
33,06
48,02
33,33
53,64
54,55
6,612
60,06
39,42
49,65
40,00
43,72
60,06
7,366
62,81
40,66
52,82
41,25
54,26
62,81
6,028
63,19
44,40
55,24
44,58
36,34
62,12
5,834
63,89
45,64
57,13
45,83
34,04
60,74
5,282
64,19
46,47
56,69
47,08
27,90
64,19
0,000
,00
,00
0,00
,00
0,00
,00
8,501
55,79
29,69
48,33
31,17
72,27
26,10
8,251
61,43
36,68
54,13
37,23
68,07
24,75
8,287
62,80
37,99
55,82
38,53
68,67
24,81
7,996
62,88
40,61
57,26
41,99
63,93
22,27
7,667
65,37
41,92
58,88
43,72
58,78
23,45
7,176
66,81
44,98
60,32
45,45
51,49
21,83
Test de comparaciones múltiples de medias Tukey HSD con una confiabilidad
del 95%.
Tabla 4. Test de comparaciones múltiples de medias de remoción de color aparente
para el efluente del FAFA
(I)
Variable
(J)
Diferencia de
medias (I-J)
Error
Significancia
estándar
Limite
inferior
0
49,3089
,5294
,000
47,7521
60
4,7939
,2830
,000
3,9617
Tiempo de
90
120
,2830
,000
-2,6955
-1,8633
contacto
150
-3,4967
,2830
,000
-4,3288
-4,2928
,2830
,000
-5,1249
180
0
50,5280
,5369
,000
48,8919
40
13,4427
,3100
,000
12,4981
60
6,1073
,3100
,000
5,1627
Dosis de CAG
80
100
,3100
,000
-3,1559
-2,2113
120
-6,2067
,3100
,000
-7,1513
-9,6480
,3100
,000
-10,5926
140
(I) y (J) indican los valores de las medias comparadas de las variables independientes
tiempo de contacto y dosis de CAG.
Verificación del modelo de diseño experimental empleado
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
d
a
r
d
i
z
e
d
R
e
s
i
d
u
a
l
f
o
r
R
E
M
O
A
P
A
3
2
1
0
-1
-2
-3
-100
0
100
200
TIEMPO (min)
TIEMPO
Figura 1. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
FAFA contra tiempo (primer ensayo)
Limite
superior
50,8657
5,6260
-1,0312
-2,6645
-3,4606
52,1641
14,3873
7,0519
-1,2667
-5,2621
-8,7034
d
a
r
d
i
z
e
d
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
3
2
R
e
s
i
d
u
a
l
1
0
f
o
r
-1
R
E
M
O
A
P
A
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
DOSIS CAG (g/l)
Figura 2. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del
FAFA contra dosis CAG (primer ensayo)
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
d
a
r
d
i
z
e
d
R
e
s
i
d
u
a
l
f
o
r
R
E
M
O
A
P
A
3
2
1
0
-1
-2
-3
-100
0
100
200
300
TIEMPO
TIEMPO (min)
Figura 3. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
FAFA contra tiempo (segundo ensayo)
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
d
a
r
d
i
z
e
d
R
e
s
i
d
u
a
l
f
o
r
R
E
M
O
A
P
A
3
2
1
0
-1
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
CAG
DOSIS CAG
Figura 4. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del
FAFA contra dosis CAG (segundo ensayo)
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados
de remoción de color real
3
1
0
-1
-2
-3
-100
0
100
200
300
TIEMPO (min)
Figura 5. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA
contra tiempo (segundo ensayo)
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
3
1
0
-1
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
DOSIS
CAG (g/l)
CAG
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
Figura 6. Residuos estandarizados de remoción color real del efluente del FAFA
contra dosis CAG (segundo ensayo)
d
a
r
d
i
z
e
d
R
e
s
i
d
u
a
l
f
o
r
R
E
M
O
A
P
A
3
2
1
0
-1
-2
-100
0
100
200
300
TIEMPO
TIEMPO
(min)
Figura 7. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
FAFA contra tiempo (tercer ensayo)
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
3
2
1
0
-1
-2
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
DOSIS CAG (g/l)
Figura 8. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del
FAFA contra dosis CAG (tercer ensayo)
a
r
d
i
z
e
d
Residuos estandarizados de
remoción de color real
3
2
R
e
s
i
d
u
a
l
1
0
f
o
r
-1
R
E
M
O
R
E
A
L
-2
-3
-100
0
100
200
300
TIEMPO (min)
TIEMPO
Figura 9. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA
contra tiempo (tercer ensayo)
Residuos estandarizados
de remoción de color real
a
r
d
i
z
e
d
R
e
s
i
d
u
a
l
f
o
r
R
E
M
O
R
E
A
L
3
2
1
0
-1
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
DOSIS
CAG (g/l)
CAG
Figura 10. Residuos estandarizados de remoción color real del efluente del FAFA
contra dosis CAG (tercer ensayo)
ANEXO C3.
RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL EFLUENTE DEL
REACTOR UASB
EFLUENTE: UASB
Tabla 1. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color aparente para el
efluente del reactor UASB
Ensayo
1
2
3
Suma de
Grados
Fuente de
Media de
cuadrados
de
F
variación
cuadrados
Tipo III
libertad
TIEMPO
1542,789
5
308,558
204,220
(min)
DOSIS
4642,881
5
928,576
614,581
CAG (g/l)
TIEMPO *
52,202
25
2,088
1,382
CAG
Error
111,807
74
1,511
Total
260910,922
111
Coeficiente de determinación R2 =0,992
TIEMPO
1615,313
5
323,063
178,993
(min)
DOSIS
5626,071
5
1125,214
623,427
CAG (g/l)
TIEMPO *
114,528
25
4,581
2,538
CAG
Error
133,561
74
1,805
Total
273949,155
111
Coeficiente de determinación R2 =0,991
TIEMPO
1996,976
5
399,395
395,696
(min)
DOSIS
4109,697
5
821,939
814,326
CAG (g/l)
TIEMPO *
131,568
25
5,263
5,214
CAG
Error
74,692
74
1,009
Total
283970,471
111
Coeficiente de determinación R2 =0,995
Significancia
P
,000
,000
,144
,000
,000
,001
,000
,000
,000
DATOS ESTADÍSTICOS
Tabla 2. Remoción de color aparente para el efluente del reactor UASB * dosis de
cag
Ensayo
1
DOSIS
CAG
(g/l)
0
40
60
80
100
120
140
Media
0,00
37,13
43,18
49,27
51,60
53,62
56,50
Desviación
Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
estándar
0,000
4,603
4,177
4,432
3,809
3,724
3,707
,00
42,15
50,82
54,55
56,20
57,85
63,93
,00
26,45
35,25
40,16
43,80
46,28
50,00
0,00
39,09
44,26
50,62
52,07
54,55
57,44
,00
39,67
46,28
54,55
56,20
57,85
59,50
0,00
21,19
17,45
19,64
14,51
13,87
13,74
,00
15,70
15,57
14,39
12,40
11,57
13,93
2
3
0
40
60
80
100
120
140
0
40
60
80
100
120
140
0,00
36,87
43,48
51,20
53,82
55,31
57,35
0,00
39,89
46,06
50,24
54,61
55,74
57,69
0,000
4,598
3,277
4,740
4,940
4,141
3,704
0,000
5,952
4,923
4,458
4,392
4,147
3,687
,00
41,67
47,50
55,83
59,17
60,00
60,00
,00
46,15
53,45
55,93
60,34
61,54
63,79
,00
27,12
34,75
41,53
44,92
47,50
48,31
,00
27,59
37,93
42,74
46,61
48,31
51,28
0,00
38,98
44,96
53,78
55,03
56,78
58,82
0,00
41,03
46,16
51,93
55,37
56,42
58,55
,00
40,00
45,83
55,83
59,17
60,00
59,17
,00
27,59
37,93
43,10
50,86
49,14
53,45
0,00
21,14
10,74
22,47
24,40
17,15
13,72
0,00
35,42
24,23
19,87
19,29
17,20
13,59
,00
14,55
12,75
14,30
14,25
12,50
11,69
,00
18,56
15,52
13,19
13,73
13,23
12,51
Tabla 3. Remoción de color aparente para el efluente del reactor UASB * tiempo
Ensayo
1
2
3
TIEMPO
(min)
0
60
90
120
150
180
210
0
60
90
120
150
180
210
0
60
90
120
150
180
210
Media
0,00
41,12
47,02
48,99
50,27
50,96
52,93
0,00
42,03
47,72
50,28
52,23
52,74
53,02
0,00
43,07
47,63
50,57
52,99
54,17
55,79
Desviación
Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
estándar
0,000
,00
,00
0,00
,00
0,00
,00
7,642
51,24
26,45
42,98
50,41
58,40
24,79
6,830
54,55
34,71
49,59
53,72
46,65
19,84
6,535
59,02
38,02
51,03
56,20
42,70
21,00
6,603
59,02
38,02
51,85
58,68
43,60
21,00
6,653
58,68
39,67
53,31
57,85
44,26
19,01
6,867
63,93
39,67
54,55
59,50
47,16
24,26
0,000
,00
,00
0,00
,00
0,00
,00
7,839
51,67
27,12
44,96
51,67
61,46
24,55
7,711
60,00
34,17
49,58
56,67
59,46
25,83
7,005
59,32
37,29
53,33
58,33
49,07
22,03
7,834
60,00
38,33
55,84
60,00
61,38
21,67
7,683
60,00
38,98
56,67
60,00
59,03
21,02
7,426
60,00
40,00
56,25
59,17
55,15
20,00
0,000
,00
,00
0,00
,00
0,00
,00
8,297
53,45
27,59
44,92
27,59
68,84
25,86
5,878
55,56
38,14
48,08
38,79
34,55
17,42
6,383
58,47
38,98
53,02
39,66
40,74
19,49
6,361
61,02
41,88
54,08
43,10
40,47
19,14
6,048
61,86
43,10
56,17
43,10
36,58
18,76
5,718
63,79
44,92
56,78
45,69
32,70
18,87
Test de comparaciones múltiples de medias Tukey HSD con una confiabilidad
del 95%.
Tabla 4. Test de comparaciones múltiples de medias de remoción de color aparente
para el efluente del reactor UASB
Variable
(I)
(J)
Diferencia de
medias (I-J)
Error
Significancia
estándar
Limite
inferior
Limite
superior
0
47,0244
,7665
,000
44,7011 49,3478
60
5,9067
,4097
,000
4,6648 7,1485
120
,4097
,000
-3,2091 -,7253
90
-1,9672
Tiempo de
contacto
150
-3,2494
,4097
,000
-4,4913 -2,0076
180
-3,9367
,4097
,000
-5,1785 -2,6948
-5,9033
,4097
,000
-7,1452 -4,6615
210
0
49,2672
,7665
,000
46,9439 51,5906
40
12,1350
,4097
,000
10,8931 13,3769
60
6,0900
,4097
,000
4,8481 7,3319
Dosis de CAG
80
100
,4097
,000
-3,5785 -1,0948
-2,3367
120
-4,3494
,4097
,000
-5,5913 -3,1076
140
-7,2322
,4097
,000
-8,4741 -5,9903
(I) y (J) indican los valores de las medias comparadas de las variables independientes
tiempo de contacto y dosis de CAG.
Verificación del modelo de diseño experimental empleado
2
Standardized Residual for REMOAPA
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
3
1
0
-1
-2
-100
0
100
200
300
TIEMPO (min)
Figura 1. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
reactor UASB contra tiempo (primer ensayo)
2
Standardized Residual for REMOAPA
Residuos estandarizados
de remoción de color
3
1
0
-1
-2
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
DOSIS CAG (g/l)
Figura 2. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del
reactor UASB contra dosis CAG (primer ensayo)
1
Standardized Residual for REMOAPA
Residuos estandarizados de
remoción de color aparente
2
0
-1
-2
-3
-4
-100
0
100
200
300
TIEMPO (min)
Residuos estandarizados
de remoción de color
Standardized Residual for REMOAPA
aparente
Figura 3. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
reactor UASB contra tiempo (segundo ensayo)
2
1
0
-1
-2
-3
-4
-100
0
100
200
300
TIEMPO
TIEMPO
(min)
Figura 4. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del
reactor UASB contra dosis CAG (segundo ensayo)
Residuos estandarizados
Standardized
Residual for
REMOREAL
de
remoción
de
color real
6
4
2
0
-2
-4
-100
0
100
200
300
TIEMPO (min)
TIEMPO
Figura 5. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del
reactor UASB contra tiempo (segundo ensayo)
4
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
6
2
0
-2
-4
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
CAG
DOSIS
CAG (g/l)
Figura 6. Residuos estandarizados de remoción color real del efluente del reactor
UASB contra dosis CAG (segundo ensayo)
Residuos estandarizados
de remoción de color
Standardized Residual for REMOAPA
aparente
3
2
1
0
-1
-2
-3
-100
0
100
200
300
TIEMPO (min)
TIEMPO
Figura 7. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
reactor UASB contra tiempo (tercer ensayo)
Residuos estandarizados
de remoción de color
aparente
Standardized Residual for REMOAPA
3
2
1
0
-1
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
CAG
DOSIS CAG (g/l)
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
Figura 8. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del
reactor UASB contra dosis CAG (tercer ensayo)
1
0
-1
-2
-3
-100
0
100
200
300
TIEMPO
TIEMPO
(min)
2
Standardized Residual for REMOREAL
Residuos estandarizados de
remoción de color real
Figura 9. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del
reactor UASB contra tiempo (tercer ensayo)
1
0
-1
-2
-3
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
160
DOSIS
CAG
CAG (g/l)
Figura 10. Residuos estandarizados de remoción color real del efluente del reactor
UASB contra dosis CAG (tercer ensayo)
ANEXO D
DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DEL LECHO DE CARBÓN
ACTIVADO DE LAS COLUMNAS PILOTO
Volumen de lixiviado tratado
V = Q * tr
(1)
Donde
V: volumen de lixiviado tratado
Q: Caudal de operación
Tr= Tiempo de residencia
Masa de contaminante adsorbido en el lecho
x = (Co − Ce ) * V
(2)
Donde
X: Masa de contaminante adsorbido
Co: Concentración del color en el afluente
Ce: Concentración de color en el efluente
Masa de carbón activado
De la correlación obtenida de la isoterma de adsorción podemos despejar la masa
requerida de carbón, por ejemplo en el caso de que la isoterma de Freundlich,
tenemos:
m=
x
( K * C1 / n )
(3)
Donde:
m: masa de carbón activado
K y n: constantes obtenidas de la regresión potencial de los datos experimentales
Volumen de carbón
VC =
m
ρc
(4)
Donde:
Vc: Volumen de carbón
ρc: Densidad del carbón
Área transversal de la columna
AT = π * R 2
(5)
Donde:
R: Radio de la columna
AT: Área transversal de la columna
Altura del lecho de carbón
hC =
Vc
AT
(6)
Donde:
hc: Altura del lecho de carbón en la columna de adsorción
Altura de la columna
H c = F * hc
(7)
Donde:
Hc: Altura de la columna
F: Factor de sobrediseño (como criterio ingenieril puede utilizarse un F = 1.5)