MEJORAMIENTO MEDIANTE OZONO DE LA

MEJORAMIENTO MEDIANTE OZONO DE LA COAGULACIÓN-FLOCULACIÓN
EN AGUA RESIDUAL
Altamirano Corro Juan Manuel, Orta de Velásquez María Teresa, Monge Ramírez Ignacio
Instituto de Ingeniería-UNAM Edificio 5, Coordinación de Ingeniería Ambiental. Ap. 70-472,
Coyoacán, CP 04510, México.
La ozonación es una tecnología que ha probado su eficiencia en la desinfección de agua, pero que requiere
de un alto costo en la inversión. Sin embargo se vuelve atractivo cuando su aplicación representa ahorro
en productos químicos y disminución en la producción de lodos. Se llevaron a cabo pruebas experimentales
utilizando como modelo de estudio el agua residual cruda del gran canal de la ciudad de México. Mediante
pruebas de jarras se simuló un tratamiento primario avanzado utilizando sulfato de aluminio como
coagulante primario y 2 tipos de polielectrolitos (uno aniónico -comercial- y otro anfotérico -UNAM-) en
presencia de pequeñas dosis de ozono a diferentes tiempos de contacto. Al final del tratamiento las
muestras sedimentadas fueron filtradas para simular la filtración en una planta real. El efecto del ozono en
la coagulación-floculación, así como en el proceso de desinfección fue evaluado mediante los parámetros
correspondientes. Los resultados de este estudio indican mejoras significativas en la calidad del efluente,
estimándose como dosis óptima de ozono transferido ≈3.5 mg/l. De esta manera se logró una reducción
importante en la cantidad de coagulante utilizado (≈20%) y por ende del lodo producido (20%-30%); un
incremento en la velocidad de los flóculos formados por un aumento en su tamaño promedio, disminución
en los SST, SSed, turbiedad y color en el sobrenadante para ambos polielectrolitos, antes y después de
filtrar. Adicionalmente, la aplicación de pequeñas dosis de ozono reduce significativamente la dosis cloro
requerida para una desinfección eficiente.
Palabras clave: ozono, partículas, coagulación-floculación, primario avanzado
INTRODUCCIÓN
Numerosos investigadores de todo el mundo han observado que cuando el ozono es adicionado en el agua
(principalmente con fines de potabilización), éste afecta el comportamiento de las partículas presentes de
manera tal que se presentan cambios en la distribución del tamaño de las partículas en dirección a tamaños
mayores; formación de partículas coloidales a partir de materia orgánica "disuelta"; mejor remoción de
turbiedad y COT durante los tratamientos subsecuentes de sedimentación, filtración o flotación; reducción
de la dosis requerida de coagulante para lograr la turbiedad o la concentración de COT deseada en el
efluente; un mejoramiento en las propiedades de sedimentación de los flóculos; disminución del tiempo de
filtración ; aumento en el tiempo de corrida de los filtros; remoción de precursores de trihalometanos, etc.
( Edwards, Benjamin, 1991 ),
El efecto que el ozono tiene sobre la estabilidad de las partículas es frecuentemente atribuido a alguna
modificación en las propiedades de la materia orgánica natural (MON) presente en el agua. Algunos
mecanismos propuestos son ( Langlais et. al, 1991 ):
1) Incremento en las asociaciones aluminio-materia orgánica ozonada.
2) Aumento en el acomplejamiento de calcio por materia orgánica ozonada.
3) Pérdida de materia orgánica de la superficie de las partículas de arcilla.
4) Polimerización de la materia orgánica.
5) Rompimiento de complejos organometálicos.
6) Reacciones con algas.
MATERIALES Y MÉTODOS
−El ozono fue obtenido por medio de un generador EMERY TRAILIGAZ LABO 76 con una capacidad de
producción de 19 gO3/h, utilizando como gas de alimentación aire enriquecido con oxígeno mediante un
separador AIRSEP que entrega gas al generador con las siguientes características: presión de 62.1 kPa,
punto de rocío de -73 ºC y una pureza de oxígeno de 90% +/- 5%.
−Para este estudio se construyó un sistema de ozonación adaptado a pruebas de jarras, constituido por
vasos disolutores cerrados herméticamente con tres entradas de 24/40 en las cuales se colocaron tapones
de teflón. La entrada central permite la entrada del agitador, el ozono es aplicado por medio de un difusor
de vidrio poroso ubicado en el fondo del contactor que entra lateralmente. El sistema cuenta también con
una entrada disponible para la aplicación de los reactivos.
−Las pruebas de jarras que simulan el tratamiento primario avanzado se realizaron mediante la utilización
de un aparato de agitación controlada marca PHIPPS & BIRD STIRRER, MOD-7790-400 con la siguiente secuencia:
una agitación a 100 r.p.m. 30 seg. después de agregar el coagulante, 2 min. a 70 r.p.m., 2 min. a 55 r.p.m.,
2 min. a 30 r.p.m. y 10 min. de sedimentación.
−La cuantificación del ozono en fase gaseosa se realizó mediante del método yodométrico (Birdsall, 1952 )
con la ayuda de 2 acotadores de gases acoplados a un medidor de flujo PRECISION SCIENTIFIC MOD. 63115. El
ozono en fase acuosa se determinó por el método colorimétrico con el reactivo de índigo ( propuesta 4500O3 B, Bader et. al, 1981 ).
−Los parámetros fisicoquímicos pH, turbiedad, conductividad y DQO (demanda química de oxígeno) fueron
determinados de acuerdo a los procedimientos que se describen en los métodos estándar (APHA, 1992 ).
−El carbono orgánico total se determinó de acuerdo al métodos estándar 415.1 utilizando un analizador
BECKMAN INDUSTRIAL MOD. 915-B
−Los sólidos en todas sus formas fueron realizados conforme a los métodos estándar ( APHA 1992 ).
−Las coliformes fecales se realizaron utilizando la técnica de membrana filtrante de acuerdo a los métodos
estándar ( APHA 1992 ).
−La caracterización del tamaño de los flóculos se hizo con la ayuda de un preparado micrométrico con 2
mm = 200 divisiones ( portaobjetos y un ocular de medida con placa de trazos con 10 mm = 100
divisiones, acoplados a un microscopio WILD LEITZ MOD. LEITZ LABORLUXS.
−La determinación de color se llevó a cabo utilizando un medidor de color ORBECO-HELLIGE AQUA TESTER con
un disco con escala de hasta 25 unidades de color APHA en la escala Platino-Cobalto con una dilución de
1:20.
RESULTADOS
APLICACIÓN DE OZONO EN EL PRIMARIO AVANZADO
El primer paso consistió en determinar el momento más adecuado para administrar el ozono en pruebas de
jarras que simulaban el tratamiento primario avanzado, por lo que se procedió a ozonar el agua residual
antes, durante y después de dichas pruebas de jarras a 28% del máximo voltaje de salida, 0.6 amperes y
un gasto a la salida del generador de ozono de 0.73 l/min. Se aplicaron dosis de ozono en un rango de 4 a
24 mg/l para 3 diferentes tiempos de contacto (10, 30 y 60 segundos respectivamente). El polímero
aniónico comercial fue agregado en una concentración de 0.4 mg/l después de adicionar el coagulante
metálico (Al2(SO4)3 a 50 mg/l) y ozonar, evitándose así cualquier posible rompimiento o flotación de
flóculos durante la ozonación. Las muestras se dejaron sedimentar durante 10 minutos y los sobrenadantes
se filtraron al vacío en filtros WHATMAN No. 40. Finalmente se determinaron SST al sobrenadante y al
filtrado, los resultados se presentan en la tabla I.
Tabla I Valores promedio para SST (mg/l) obtenidos en
pruebas de jarras ( octubre de 1995 )
O3
O3
O3
O3
O3
O3
antes PJ (S/F)
antes PJ (F)
durante PJ (S/F)
durante PJ (F)
después PJ (S/F)
después PJ (S/F)
S/O3
19
12
19
11
19
11
10” O3
15
11
16
6
17
8
30” O3
12
9
9
3
11
6
60” O3
12
9
12
5
12
7
Nomenclatura: (S/F): sin filtrar; (F): después de filtrar; PJ : Prueba de jarras;
S/O3 : sin aplicar O3
De estos resultados se puede inferir que la ozonación resulta más efectiva al aplicarla durante y después
de pruebas de jarras, principalmente por la remoción obtenida después de filtración. Para comprobar este
resultado se diseñó un experimento estadístico por bloques completos aleatorizados para las 3 opciones de
ozonación (antes, durante y después de pruebas de jarras), manteniendo fijo el tiempo de ozonación más
adecuado de los 3 que probamos (30” de ozonación) con 5 repeticiones, bloqueando el efecto por manejo
de muestra, encontrándose que había diferencia significativas entre los tratamientos para un error tipo α del
5% y además que no existían diferencia significativas entre las muestras.
Para determinar a que se debía la diferencia entre los tratamientos se procedió a hacer una prueba de
rango múltiple de Duncan donde se encontró que resulta equivalente ozonar durante y después de pruebas
de jarras, pero no antes. Finalmente, se validó estadísticamente una celda haciendo 30 repeticiones para
comprobar la normalidad de los datos mediante su función de distribución y la homocedasticidad por medio
de la prueba de igualdad de varianzas de Cochran. Cabe mencionar que cuando aplicamos ozono después
de pruebas de jarras, se presenta en cierto grado una flotación de partículas que pudiera enmascarar los
resultados para SST, por lo tanto, se optó por ozonar durante pruebas de jarras en los experimentos
posteriores.
Se determinó el valor de la dosis de ozono transferido para los diferentes tiempos de ozonación (10, 30 y
60 segundos) realizando para ello los balances de materia correspondientes. Los resultados se resumen en
las tablas II y III. Se puede concluir que aunque hubo variaciones en el ozono a la salida del generador
debido a variaciones en el voltaje, en promedio se transfieren alrededor de 0.4, 3.5 y 5.2 mg/l de ozono en
fase acuosa para 10, 30 y 60 segundos de ozonación respectivamente.
Tabla II Determinaciones de ozono en fase gas y líquida (noviembre de
1995)
O3 (10” )
O3 (30” )
O3 (60” )
(O3)sg (i)
(mg/l)
23.4
23.4
23.4
(O3)i
(mg/l)
2.85
8.55
17.08
(O3)sg (o)
(mg/l)
20.16
13
15.72
(O3)o
(mg/l)
2.4518
4.7452
11.475
(O3)resid
(mg/l)
0.0476
0.0952
0.1666
(O3)transf
(mg/l)
0.3506
3.7098
5.4377
Tabla III Determinación de ozono en fase gas y líquida (enero de 1996)
O3 (10” )
O3 (30” )
O3 (60” )
(O3)sg (i)
(mg/l)
39.6
39.6
39.6
(O3)i
(mg/l)
4.62
13.86
27.72
(O3)sg (o)
(mg/l)
35
29.83
32.34
(O3)o
(mg/l)
4.1
10.44
22.64
(O3)resid
(mg/l)
0.0496
0.0723
0.1065
(O3)transf
(mg/l)
0.4704
3.3477
4.9735
EFECTO COAGULANTE DEL OZONO
Con el propósito de comprobar de manera concluyente el efecto coagulante del ozono, se evaluaron los
siguientes parámetros: SST, SDT, COT, DQO, SSed., turbiedad, conductividad, pH y color; tanto en el
sobrenadante de pruebas de jarras como en los filtrados. El tratamiento primario se simuló de nuevo en
pruebas de jarras, utilizando como coagulante principal sulfato de aluminio (50 mg/l) y 2 tipos de
floculantes. Esto último, con el propósito de realizar una comparación entre un polielectrolito aniónico
comercial a una concentración de 0.4 mg/l y un polielectrolito Anfotérico no comercial (sintetizado en el
instituto de materiales de la UNAM) a una concentración de 0.1 mg/l (anfotérico). Las concentraciones
usadas de los polielectrolitos fueron determinadas en estudios anteriores en base a la remoción de SST
teniendo como base 80% de eficiencia. Los resultados promedio se presenta en la Tabla IV.
Tabla IV. Efecto del ozono agregado a diferentes tiempos de contacto
sobre la remoción de algunos parámetros fisicoquímicos.
(octubre - noviembre de 1995 y marzo de 1996 ).
ANIO-PJ (S/F)
ANIO-10" (S/F)
ANIO-30" (S/F)
ANIO-60" (S/F)
ANIO-P.J. (F)
ANIO-10" (F)
ANIO-30" (F)
ANIO-60” (F)
ANFO-PJ (S/F)
ANFO-10" (S/F)
ANFO-30" (S/F)
ANFO-60" (S/F)
ANFO-PJ (F)
ANFO-10" (F)
ANFO-30" (F)
ANFO-60" (F)
Agua Cruda
A. C. ( F )
Conductividad.
(mS/cm)
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
2.7
pH
8.5
8.3
8.3
8.3
8.5
8.3
8.3
8.3
8.4
8.3
8.3
8.3
8.4
8.3
8.3
8.2
8.4
8.4
SDT
(mg/l)
1639
1632
1605
1625
—
—
—
—
1645
1618
1601
1632
—
—
—
—
1649
—
DQO
(mg/l)
297
293
280
286
288
283
273
284
302
298
283
285
292
284
278
281
408
303
COLOR*
200
190
170
140
180
150
130
100
205
193
170
135
180
150
135
100
350
330
Nomenclatura: (S/F): sin filtrar; (F): después de filtrar; PJ : Prueba de jarras sin aplicar ozono;
ANIO: con polímero aniónico (comercial); ANFO: con polímero anfotérico (UNAM).
* unidades de color en la escala de platino cobalto.
Se puede constatar que existe un pequeño aumento en la producción de lodos (SSed.) como producto de la
mejor remoción del material suspendido y disuelto (fig. 1a), también se aprecian remociones considerables
en algunos parámetros antes y después de filtración; principalmente en la turbiedad, los SST y el COT
(figuras 1b, 1c y 1d respectivamente ). Se observa también una ligera acidificación del medio después de
ozonar, probablemente debida a la formación de nuevas substancias con características ácidas. En los
parámetros restantes se aprecian mejorías, aunque no tan evidentes como las anteriores.
Con lo referente a los polielectrolitos en estudio, se aprecia una mayor eficiencia del polímero anfotérico,
ya que se obtuvieron resultados similares con solo la cuarta parte en concentración comparado con el
polímero aniónico, por lo que podría explorarse como una alternativa para su aplicación en estudios
posteriores.
TURBIEDAD
10.6
10.1
9.6
9.1
8.6
8.1
7.6
7.1
UTN
ml/l
SÓLIDOS SEDIMENTABLES
0
2
4
140
120
100
80
60
40
20
0
0
6
Ozono transferido (mg/l)
Aniónico
2
Anfotérico
Aniónico
Aniónico (F)
(a)
6
Anfotérico
Anfotérico (F)
(b)
COT
SST
150
25
mg/l
20
mg/l
4
Ozono transferido (mg/l)
15
10
100
50
5
0
0
0
2
4
0
6
Aniónico
Aniónico (F)
Anfotérico
2
4
6
Ozono transferido (mg/l)
Ozono transferido (mg/l)
Anfotérico (F)
Aniónico
Aniónico (F)
(c)
Anfotérico
Anfotérico (F)
(d)
Fig. 1 Efecto del ozono sobre la calidad final del efluente
REDUCCIÓN DE LA DOSIS DE COAGULANTE POR EFECTO DEL OZONO
Otro estudio consistió en determinar el ahorro de coagulante metálico por efecto del ozono. Las pruebas
consistieron en disminuir paulatinamente la cantidad de coagulante aplicado, manteniendo la dosis de
ozono transferida “ óptima” de 3.5 mg/l, así como también la concentración de los floculantes. Los
resultados indican que con una reducción del 20% en la dosis coagulante (de 50 mg/l a 40 mg/l) se
consigue una remoción similar a la lograda en pruebas de jarras sin ozonar para todos los parámetros
(tabla VI), con la ventaja de una disminución considerable en la producción de lodos (del 20% al 30%) y la
presencia de color (entre 15% y 17% antes de filtrar y de aprox. 35% después de filtrar) como se puede
apreciar en la tabla VII.
Tabla VI efecto por reducción de la dosis de coagulante sobre diversos parámetros (abril de 1996).
ANIO-PJ 50mg/l
(S/F)
ANIO-50 mg/l (S/F)
ANIO-45 mg/l (S/F)
ANIO-40 mg/l (S/F)
ANIO-35 mg/l (S/F)
ANIO-30 mg/l (S/F)
ANIO-PJ 50mg/l(F)
ANIO-50 mg/l (F)
ANIO-45 mg/l (F)
ANIO-40 mg/l (F)
ANIO-35 mg/l (F)
ANIO-30 mg/l (F)
ANFO-PJ 50 mg/l
(S/F)
ANFO-50 mg/l(S/F)
ANFO-45 mg/l(S/F)
ANFO-40 mg/l(S/F)
ANFO-35 mg/l(S/F)
ANFO-30 mg/l(S/F)
ANFO-PJ50mg/l(F)
ANFO-50 mg/l (F)
ANFO-45 mg/l (F)
ANFO-40 mg/l (F)
ANFO-35 mg/l (F)
ANFO-30 mg/l (F)
Agua Cruda (S/T)
A.C. (F)
Turbiedad
(UTN)
128
Conduct.
(mS/cm)
2.1
120
128
127
138
139
120
116
123
121
134
130
129
124
129
128
133
138
125
117
119
121
125
130
209
152
pH
7.50
SST
(mg/l)
22
SDT
(mg/l)
1682
COT
(mg/l)
148
DQO
(mg/l)
359
2.12
2.12
1.97
1.97
1.98
2.0
2.1
2.0
1.98
1.95
1.98
2.11
7.40
7.35
7.35
7.35
7.38
7.48
7.39
7.35
7.35
7.35
7.37
7.45
13
12
18
24
26
18
11
10
16
20
20
22
1680
1686
1690
1681
1692
—
—
—
—
—
—
1676
78
109
140
156
180
130
70
100
98
143
150
151
356
360
365
377
379
345
340
345
360
363
371
365
2.12
2.13
2.15
2.06
1.98
2.1
2.1
2.11
2.1
2.0
2.0
2.1
2.08
7.35
7.37
7.35
7.36
7.35
7.45
7.35
7.38
7.37
7.36
7.35
7.51
7.50
13
14
17
25
27
20
12
12
14
20
20
68
20
1685
1687
1689
1676
1677
—
—
—
—
—
—
1673
—
89
130
144
148
168
126
78
120
124
148
156
192
164
355
363
363
369
372
349
343
345
348
348
358
480
296
Tabla VII efecto de la reducción del coagulante sobre la velocidad de sedimentación,
producción de lodos, sólidos disueltos totales y color (junio 1996).
Vsedim.
( m/min.)
SSedim.
( ml/l )
SDT
( mg/l )
COLOR*
Cruda
(S/T)
—
ANIO-PJ
50 mg/l
0.1
ANIO50 mg/l
0.15
ANIO40 mg/l
0.11
ANFO-PJ
50 mg/l
0.0545
ANFO50 mg/l
0.0571
ANFO40 mg/l
0.0545
0.5
11
11
7.5
11
12
9
1192
1026
992
1010
999
960
982
345
190
165
165
195
165
165
Nomenclatura (tablas VI y VII): (S/F) : Sin filtrar; (F) : Después de filtrar; PJ : Prueba de jarras sin aplicar ozono; (S/T) : sin
tratamiento alguno; ANIO : Polímero aniónico en pruebas de jarras; ANFO : polímero anfotérico en pruebas de jarras; A.C. :
agua cruda. * unidades de color en la escala de platino cobalto.
Para corroborar si el incremento en la velocidad de sedimentación se debía a un aumento en el tamaño
promedio de los flóculos después de aplicar ozono, se midió el tamaño promedio con la ayuda de un
microscopio, pudiéndose concluir que efectivamente se generó un incremento en el tamaño promedio de
dichos flóculos. los resultados se presentan en la Tabla VIII.
Tabla VIII Tamaño de los flóculos determinado con el objetivo 4x/0.12 (junio de 1996).
PPJ
#.divisiones
Valor en µm
30 a 40
840 a
1120
P30”
50 mg/l
35 a 45
980 a
1260
P30”
45 mg/l
35 a 45
980 a
1260
P30”
40 mg/l
30 a 40
840 a
1120
SPJ
15 a 25
420 a
700
S30”
50 mg/l
15 a 28
420 a
784
S30”
45 mg/l
15 a 28
420 a
780
S30”
40 mg/l
15 a 24
420 a
672
REDUCCIÓN DE LA DOSIS DE DESINFECTANTE POR EFECTO DE LA OZONACIÓN
Se
determinó la cantidad aproximada de ahorro en la dosificación de hipoclorito de sodio como cloro activo
en la desinfección del efluente posterior a la filtración. Para ello se diseñó un experimento bifactorial con la
finalidad de evaluar el efecto sobre la desinfección de los factores considerados (dosis de cloro activo y
dosis de ozono), así como las interacciones entre ellos, de manera simultánea.
Para el agua residual tratada mediante un proceso primario avanzado, la dosis de cloro activo determinada
en estudios anteriores realizados por el instituto de ingeniería de la UNAM es de aproximadamente 20 mg/l
para cumplir con la norma de riego agrícola en lo referente al contenido de coliformes fecales (1 x 103
UFC/100 ml). Los resultados promedio para cada celda (tratamiento) se presentan el la tabla IX y de
acuerdo al análisis estadístico realizado se determinó que tanto los efectos principales como los de
interacción entre dosis de ozono y dosis de cloro son significativos a un nivel de error tipo α del 5%.De este
experimento se puede inferir que la cantidad de cloro necesaria para alcanzar la norma junto con los 30” de
ozonación se encuentra entre los 15 y los 20 mg/l de Cl2.
Tabla IX Coliformes
fecales del 25 de enero de 1996 (agua cruda
con 2.6 X 106 UFC/100 ml.)
Sin ozonar
30”
ozonación
60”
ozonación
10 mg/l Cl2
1.3 ∗ 105
1 ∗ 105
15 mg/l Cl2
2 ∗ 104
1.8 ∗ 103
20 mg/l Cl2
0
0
3 ∗ 104
0
0
Posteriormente, se procedió a delimitar la dosis aplicada de cloro a 15, 17 y 20 mg/l, con el fin de estimar la
de cloro que se podría economizar incluyendo ozono como parte del tratamiento. Para este caso se
consideró que los coliformes fecales varían a lo largo del año de entre 105 y 107 UFC/100 ml en el agua
residual en estudio. En la tabla X se presentan los resultados obtenidos.
Tabla XI7Coliformes fecales del 6 de junio de 1996 (agua cruda de
1.8 X 10 UFC/100 ml.)
Sin ozonar
10”
ozonación
30”
ozonación
60”
ozonación
15 mg/l Cl2
4 ∗ 105
3 ∗ 105
17 mg/l Cl2
1.3 ∗ 105
1.2 ∗ 105
20 mg/l Cl2
0
0
2.8∗
∗ 104
1.5 ∗ 103
0
500
0
0
El resultado estadístico es similar al anterior, pero aquí podemos observar que con 17 mg/l de cloro activo
y 30 segundos de ozonación (3.5 mg/l de ozono transferido), se llega a una aproximación adecuada a al
norma de riego.
CONCLUSIONES
Se puede concluir que el ozono efectivamente tiene una influencia positiva en el proceso de coagulaciónfloculación cuando es aplicado en pequeñas dosis, al igual que se ha reportado para aguas potables y
superficiales, y que dosis más elevadas presentan efectos negativos. Debido a la complejidad en la
composición en las aguas residuales es difícil inferir acerca de los mecanismos de acción implicados en el
proceso.
Un resultado importante fue la determinación del punto mas adecuado para la aplicación del ozono, para de
esta manera aprovechar al máximo los beneficios inherentes a dicha aplicación. Los mejores resultados se
obtuvieron cuando se ozona poco después de adicionar el coagulante, y una posible explicación a esto
sería que existe una mayor cantidad de ozono disponible para reacciones moleculares directas como
podrían ser: la polimerización de compuestos orgánicos metaestables catalizada en superficies polímerometal polivalente, superficies de partículas de arcillas o interfases gas/liquido creadas durante el contacto
con ozono.
Respecto a la dosis de ozono para el agua residual en estudio, se concluye que se tiene un incremento en
la remoción de la materia orgánica, debido a su efecto coagulante y polimerizante a bajas concentraciones
transferidas ( 3.5 mg/l ). Otros efectos benéficos de la aplicación de ozono a estas concentraciones son : la
reducción de turbiedad y color; la disminución en la producción de lodos por ahorro en la dosis de
coagulante aplicada; mejora la velocidad de sedimentación de los flóculos; se tiene un incremento en la
duración de la carrera de los filtros y reduce la dosis de cloro activo requerida para desinfección
(Petruševski et. al 1994)
Con respecto a los polímeros, se aprecia claramente la mayor eficiencia del polímero anfotérico, ya que se
obtuvieron resultados similares al aniónico con solo la cuarta parte en concentración. Sin embargo, debe
tomarse en cuenta que con respecto al tamaño de los flóculos, éstos resultaron ser menores que los del
producto comercial y por lo tanto mas susceptibles a resuspensión en un proceso continuo.
REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA
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Vol. 15.
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• Langlais, B., Reckhow, D. A., Brink, D. R. (1991).Ozone in water treatment / application and engineering.
• Petruševski B. ,van Breemen A. N., van Aelst A. C., Alaerts G. (1994). “ Pre-ozonation: key for efficient
particle and algae removal in direct filtration” .Proceedings, IOA regional conference Zurich.
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Water Research
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• Rebhun and M. Lurie. (1993).“ Control of organic matter by coagulation and floc separation” . Water
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• Singer. (1990). “ Assessing ozonation research needs in water treatment” . J. Am. Water Works Assoc.
• William B. Dowbiggin and Philip C. Singer. (1989).“ Effects of natural organic matter and calcium on
ozone-induced particle destabilization” . J. Am. Water Works Assoc.
I.Q. JUAN MANUEL ALTAMIRANO CORRO
CURRICULUM VITAE
Tiene la licenciatura de Ingeniero Químico por la Universidad Veracruzana, realizó su tesis de licenciatura
en el Instituto de Ecología A. C. diseñando un reactor biológico para la fermentación alcohólica de mieles
incristalizables mediante levaduras, acoplado a un sistema de destilación. Actualmente es pasante de la
maestría en Ingeniería Ambiental (UNAM) y realiza su tesis de grado en colaboración con el grupo de
trabajo de la Dra. Ma teresa Orta en el Instututo de Ingeniería de la UNAM, el cual realiza estudios
enfocados a los procesos fisicoquimicos avanzados, desinfección de aguas potables y residuales y
oxidación de compuestos persistentes. Dicha tesis tiene como fin la investigación de los efectos del ozono
en los procesos de coagulacíon-floculación de aguas residuales durante un tratamiento primario avanzado
y como desinfectante. Participó como asistente en el curso “ treatment of agro-industrial residues. case
estudies of wastewater treatment” (AIDIS-IAWQ-UNAM), y en conferencias nacionales e internacionales
del área de Ing. Ambiental.
Coagulación con Al (III).El Aluminio y las sales Férricas son los coagulantes-floculantes más usados en la práctica,
particularmente cuando la Materia Orgánica Disuelta (MOD) está presente y el objetivo primordial del
proceso de tratamiento es la remoción de dicha MOD. La química del Al(III) como coagulante floculante
puede resumirse como sigue:
OHOH[Al(H2O)6](+3) ⇒ [Al(H2O)5OH](+2) --------> [Al6(OH)15](+3)(aq) ⇒ [Al8(OH)20] (+4)(aq) --------->
polimeriz.
pH de 4 a 7
[Al(OH)3(H2O)3](s) ⇒ [Al(OH)4]pH alcalino
Los polihidroxocomplejos cargados positivamente como [Al8(OH)20](+4)(aq) son los floculantes
efectivos en un rango de 4 a 7. Si hay sobresaturación y formación de un precipitado amorfo de hidróxido
[Al(OH)3(H2O)3](s) atrapa partículas coloidales en un "barrido del flóculo".
Mediciones en el potencial Z muestran que probablemente al menos 2 mecanismos toman lugar en
el fenómeno de Adsorción, el cuál solo es posible en la superficie de los flóculos.Un mecanismo es rápido e
involucra una atracción entre las cargas positivas de los flóculos y las cargas negativas de, por ejemplo los
ácidos húmicos (precipitación). El segundo mecanismo es lento e involucra una reacción de intercambio,
consistente en la liberación de un ión hidroxilo por las partes aniónicas delas sustancias orgánicas (ácidos
húmicos). En conclusión podemos decir que la materia orgánica (ác. fúlvicos y húmicos por ejemplo) puede
ser adsorbida sobre la superficie de los flóculos del hidróxido metálico principalmente durante el proceso de
coagulación floculación y que en la etapa de coagulación, la neutralización o disminución de la carga
coloidal, puede ser causada parcialmente por la precipitación de los coloides sobre la superficie
microscópica cargada positivamente del hidróxido metálico.
[Mex(OH)y]n+ + AHm[Mex(OH)y]n+ + AHm-
⇔
⇔
[Mex(OH)y AH](m-n)-
[Mex(OH)y-1 AH](m-(n+1))- + OH-
-Las partículas en las aguas están rodeadas en algún grado de materia orgánica, la cuál tiene influencia
sobre las propiedades superficiales de las partículas e influye significativamente en la carga superficial y en
la estabilidad coloidal. El ozono reduce el grosor de esta capa, reduciendo su efecto esteárico y
promoviendo la agregación de las partículas.
-El ozono reduce la aromaticidad de la MON, con el correspondiente incremento en la concentración de
grupos funcionales ácidos. Estos grupos pueden causar que el material orgánico interactúe de manera
diferente que el material orgánico original con la superficie de las partículas y con los coagulantes
metálicos. Tales reacciones pueden dar como resultado la formación de peróxidos orgánicos y radicales
orgánicos, los cuales pueden originar a su vez reacciones de condensación o polimerización, estas ultimas
reacciones conducir a la formación de polímeros que pueden ayudar a la coagulación del material
paticulado.
-Incremento en las asociaciones aluminio-materia orgánica ozonada debido al incremento de grupos
funcionales oxigenados (especialmente en los ácidos carboxílicos). Y son los grupos funcionales
carboxílicos y fenólicos presentes en la materia orgánica los que interactúan con los óxidos de aluminio y la
superficies de las arcillas para formar dichas asociaciones.
-La ozonación ha demostrado su utilidad en el rompimiento de complejos organometálicos, liberando
especies metálicas que pueden interactuar y posiblemente desestabilizar partículas.
-Otros mecanismos que se han utilizado para explicar los beneficios del ozono como ayuda de coagulación
son su habilidad para oxidar rápidamente el hierro y el manganeso reducidos, creando de esta manera
coagulantes “ in situ” ; y su potencial para lisar algas, lo cual tiene como consecuencia la liberación de
materiales poliméricos que pueden ayudar a la agregación del material particulado.
-El ozono provoca también el lisamiento de algas con la consecuente liberación de compuestos de alto
peso molecular que podrían ayudar a la floculación.
-Investigaciones recientes también demostraron que el ozono es efectivo induciendo a la coagulación sobre
todo en presencia de calcio.