Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO FACULTAD DE INGENIERIA QUÍMICA ie ría Q uí m ica ESCUELA ACADÉMICA PROFESIONAL DE INGENIERIA QUÍMICA EVALUACIÓN DE pH, CONCENTRACIÓN DE FeSO4 Y FeCl3, EN en LA REMOCIÓN DE SÓLIDOS SUSPENDIDOS Y SULFUROS EN In g EFLUENTES DE PELAMBRE EN CURTIEMBRES de TESIS PARA OPTAR EL TITULO DE INGENIERO QUÍMICO AUTORES ca CHRISTINA ELIZABETH MONTOYA ARIAS Bi b lio te KIMBERLY ALEXANDRA SILENCIO ACUÑA ASESOR: Ms. Jorge Mendoza Bobadilla TRUJILLO-2017 PERÚ I Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación In g en ie ría Dr. Segundo Ruiz Benites (Presidente) Q uí m ica MIEMBROS DEL JURADO Bi b lio te ca de Dr. Alfredo Cruz Monzón (Secretario) Ms. Jorge Mendoza Bobadilla (Asesor) II Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación ca de In g en ie ría Q uí m ica DEDICATORIA Bi b lio te A Dios, a mis padres y todas las personas que me han apoyado y formado académicamente, en especial a nuestro asesor por su gran dedicación. KIMBERLY ALEXANDRA SILENCIO ACUÑA III Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación ica DEDICATORIA A Dios y la Virgen por haberme guiado en este arduo camino, por uí m darme las fuerzas para continuar, por su enorme bendición y no desmayar Q ante las adversidades. ría A mis padres y hermanos que han sido mi apoyo incondicional ie dándome siempre el empuje y aliento poder lograr mis objetivos en siendo parte fundamental para In g poder seguir adelante. A mis hijos, Nícolas y Daniel que son el motivo y la razón que me ha llevado de a seguir superándome día a día, para alcanzar mis más apreciados ideales ca de superación, quiero también dejar a cada uno de ellos la enseñanza que lio te cuando se quiere alcanzar algo en la vida no hay tiempo ni obstáculo que lo impida para poder LOGRARLO; y que por más lejos que parezcan sus sueños Bi b jamás dejen de perseguirlos. CHRISTINA ELIZABETH MONTOYA ARIAS IV Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación AGRADECIMIENTOS ica Nuestro más sincero agradecimiento: Al Ing. Jorge Mendoza Bobadilla por su enorme interés, paciencia, apoyo y uí m dedicación para la realización de esta investigación. A los miembros del Departamento de Ingeniería Química e Ingeniería Ambiental Q de la Universidad Nacional de Trujillo, por su disponibilidad y amabilidad en todo momento, en especial al técnico de laboratorio Jesús Mora, por su enorme ría disponibilidad y apoyo. ie A nuestra familia, por su cariño y apoyo en todos los momentos, en especial a nuestros padres a quienes debemos este trabajo por su inmenso esfuerzo, por en su dedicación e incondicional apoyo In g A todas aquellas personas que participaron de forma directa o indirecta en el proceso de la elaboración de esta tesis, pues son muchas las personas que han sido parte de todo este proceso siendo un apoyo fundamental en aquellos Bi b lio te ca de momentos buenos y malos que forman nuestra vida personal y profesional. CHRISTINA ELIZABETH MONTOYA ARIAS KIMBERLY ALEXANDRA SILENCIO ACUÑA V Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación ica INDICE RESUMEN…………………………………………………………………..…...XVI uí m CAPITULO I: NTRODUCCION………………………………………………………………..…01 1.1 REALIDAD PROBLEMÁTICA………………..………………………….....01 Q 1.2 ANTECEDENTES………………………………………………….……..…03 1.3 MARCO TEÓRICO……………………………………………….………....04 ría 1.3.1 INDUSTRIAS DE CURTIEMBRES…………..……….………..…04 1.3.2 CONTAMINACIÓN POR LA INDUSTRIA DE CURTIEMBRE...05 ie 1.3.3 FINALIDAD DE LAS CURTIEMBRES……………….…….….....05 1.3.4 PROCESO DE ELABORACION DEL CUERO……………….…05 en 1.3.4.1 Etapa de Rivera….………………………….……….……06 1.3.4.2 Etapa de curtido.……………………………….…….…...09 In g 1.3.4.3 Secado y terminación……………………………….…....09 1.3.5 IMPACTO AMBIENTAL………………………………………..…..09 1.3.5.1 Residuos sólidos………………….………………….……10 de 1.3.5.2 Emisiones gaseosas……………………….……….….…10 1.3.5.3 Efluentes líquidos …………………………………..…….10 1.3.6 POTENCIAL HIDRÓGENO (pH)……………...………….……....11 ca 1.3.7 TURBIDEZ…………………………………………………….….…12 1.3.8 MODIFICACIONES DEL pH……………………….…..…..……...12 lio te 1.3.9 SISTEMA DE COLOIDES………………………………….….…..13 1.3.9.1 Estabilidad e inestabilidad de coloides…………….….13 1.3.9.2 Afinidad de los coloides con el agua……..…..…….....14 Bi b 1.3.10 COAGULACIÓN…………………………………….....……….…..14 1.3.10.1 Clasificación de coagulantes…………………………...15 1.3.10.2 Mecanismos de coagulación……………………..….....16 1.3.10.3 Coagulantes más utilizados…………………….…....…18 1.3.10.4 Factores que influyen en la coagulación…………...…19 1.3.10.5 Etapas del proceso de coagulación………….…….…..22 VI Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.10.6 Coagulantes a base de fierro………………….….…….23 1.3.10.7 Ayudantes de coagulación……………………….……..23 1.3.11 FLOCULACIÓN………………………………………………...…...24 ica 1.3.11.1 Clasificación de floculantes…………………...…...….25 1.3.11.2 Floculantes más usados………………………...……26 uí m 1.3.11.3 Factores que influyen en la floculación……….....…..26 1.3.12 PRUEBA DE JARRAS…………………………..………………..28 1.3.13 LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES………………………….…29 1.4 PROBLEMA…………………………………………………..………..….…30 Q 1.5 HIPÓTESIS……………………………………………………………….….30 1.6 OBJETIVOS……………………………………………………………….…30 ría 1.6.1 OBJETIVO GENERAL…………………………………………......30 1.6.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS…………………………….………...30 MATERIAL, REACTIVOS, EQUIPOS E INSTRUMENTO…..…….…..31 en 2.1 ie CAPITULO II: MATERIALES Y MÉTODOS………………………………..…..31 2.1.1 MATERIAL DE ESTUDIO…………………..……………………..31 In g 2.1.2 REACTIVOS QUÍMICOS…………………..………………………31 2.1.3 MATERIAL DE LABORATORIO…….…….……………………....32 2.1.4 EQUIPOS E INSTRUMENTOS……………………..…………….33 METODOLOGIA DE INVESTIGACIÓN…..………………….…………..33 de 2.2 2.2.1 MUESTREO DE AGUA DE LA ETAPA DE PELAMBRE EN CURTIEMBRE………….……………...................…………….....33 ca 2.2.2 CARACTERIZACIÓN DE LA MUESTRA…………………...……33 2.2.3 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL…………………………….34 lio te 2.2.3.1 ETAPA I: Evaluación de pH óptimo en el proceso de coagulación………..…………………………………….…..34 Bi b 2.2.3.2. ETAPA II: Evaluación de la concentración de FeSO 4 y FeCl3 a pH óptimo…..…………………………………..…36 2.2.3.3. ETAPA III: Evaluación del tipo y concentración de floculante a pH y concentración de coagulante óptimo.37 CAPITULO III: RESULTADOS……………………..……………………...….…41 3.1 CARACTERIZACIÓN DEL EFLUENTE………………………………...…41 3.2 ETAPA I: Evaluación del pH óptimo en el proceso de coagulación…..42 VII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 3.3 ETAPA II: Evaluación de la concentración de FeSO4 y FeCl3 a pH óptimo…………………..…………………..……………………….……….46 3.4 ETAPA III: Evaluación de floculante óptimo……………………………...49 ica 3.4.1 PARA EL CLORURO FÉRRICO…………………...……..….....49 3.4.2 PARA SULFATO FERROSO……………………….………...….55 RESULTADOS FINALES………..………..…………………….……........64 3.6 DESARROLLO DE LOS COSTOS DE TRATAMIENTO….…….….….67 uí m 3.5 3.6.1 PARA EL CLORURO FÉRRICO………………..…………..……67 3.6.2 PARA EL SULFATO FERROSO……………..……..…….….…..68 Q CAPITULO IV: DISCUSION….…………………………………….……...……..69 4.1 CARACTERIZACIÓN DEL EFLUENTE………………………………..…..69 ría 4.2 ETAPA I: EVALUACIÓN DEL pH ÓPTIMO EN EL PROCESO DE COAGULACIÓN…………………………………………………………..…..70 ie 4.3 ETAPA II: EVALUACIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE FeSO4 Y FeCl3 en A pH ÓPTIMO…..……...…………………………………………………....71 4.4 ETAPA III: EVALUACIÓN DEL MEJOR FLOCULANTE……….…..…..73 In g CAPITULO V: CONCLUSIONES……………………………………………..…75 CAPITULO VI: RECOMENDACIONES……………………………...……..…..78 CAPITULO VII: BIBLIOGRAFIA……………………………………………..…..79 de ANEXOS………………………………………………………………………..….82 REGISTRO FOTOGRAFICO DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS…………….86 REGISTRO FOTOGRAFICO DE LOS PROCESOS DE COAGULACIÓN- Bi b lio te ca FOCULACIÓN………………………………………………………………….….87 VIII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación ica INDICE DE FIGURAS Figura 1. Distribución del tamaño de partícula en el agua…………….……..13 uí m Figura 2. Coagulación por adsorción……………..……………………..…......16 Q Figura3. Potencial zeta en la coagulación por adsorción…..……...…………17 ría Figura 4. Coagulación de barrido o arrastre de partículas…………..…….....17 ie Figura 5. Potencial zeta en la coagulación por barrido……..…………..…....18 en Figura 6. Modelo esquemático del proceso de coagulación……………..…..23 In g Figura 7. Efecto del periodo de floculación en la sedimentación….……..….27 Figura 8. Evaluación de pH óptimo en la remoción de turbidez, ST, SS, S2- y de DQO a concentración de FeCl3 de 8000 mg/L……….………….…44 Figura 9. Evaluación del pH óptimo en la remoción de turbidez, ST, SS, S2- y ca DQO a concentración de FeSO4 de 16000 mg/L……….……….....45 Figura 10. Evaluación de concentración de FeCl 3 en la remoción de turbidez, lio te ST, SS, S2- y DQO a pH 9.00……………….……........................47 Bi b Figura 11. Evaluación de la concentración (mg/L) del coagulante FeSO4 de acuerdo a los porcentajes de remoción en turbidez, ST, SS, S2- y DQO a pH 9.0…………………………………..….........................48 Figura 12. Evaluación de concentración de floculante aniónico a pH 9.00 y concentración de coagulante FeCl3 a 7000 mg/L.…………...…..51 IX Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Figura 13. Evaluación de concentración de floculante amina cuaternaria a pH 9.00 y concentración de coagulante FeCl3 a 7000 mg/L..…….…... 52 ica Figura 14. Evaluación de concentración de floculante poliacrilamida a pH 9.00 y uí m concentración de coagulante FeCl3 a 7000 mg/L………………...…53 Figura 15. Evaluación de tipo de floculante a 50 mg/L a pH 9.0 y concentración de coagulante FeCl3 a 7000 mg/L…….……………………………....54 Q Figura 16. Evaluación de concentración de Floculante Aniónico a pH 9.00 y ría concentración de coagulante FeSO4 a 12000 mg/L………….……..57 Figura 17. Evaluación de concentración de amina cuaternaria a pH 9.0 y en ie concentración de coagulante FeSO4 12000 mg/L……….…….....…58 Figura 18. Evaluación de concentración de floculante poliacrilamida a pH 9.0 y In g concentración coagulante FeSO4 de 12000 mg/L…….…………….59 Figura 19. Evaluación del tipo de floculante a concentración de 50 mg/L, pH 9.0 de y concentración coagulante FeSO4 a 12000 mg/L……………….…60 Figura 20. Evaluación de los porcentajes de remoción en turbidez, sólidos ca suspendidos, sulfuros y demanda química oxígeno en el proceso de Coagulación Vs coagulación-floculación a pH 9.00, concentración lio te coagulante FeCl 3 de 7000 mg/L y concentración de floculante aniónico de 50 mg/L…………………………………………………...64 Bi b Figura 21. Evaluación de los porcentajes de remoción en turbidez, sólidos suspendidos, sulfuros y demanda química oxígeno en el proceso de Coagulación Vs coagulación-floculación a pH 9.00, concentración coagulante FeSO4 de 12000 mg/L y concentración floculante aniónico de 50 mg/L………………………………….……………..…65 X Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Figura 22. Evaluación de los % de remoción en SS, S y DQO en el proceso de coagulación-floculación a pH 9.00, [FeCl3]=7000 mg/L y [floculante aniónico]= 50 mg/L frente a [FeSO4]=12000 mg/L y [floculante ica aniónico]= 50 mg/L…………………………………………….………...66 uí m Figura 23. Digestor Automático NANOCOLOR VARIO 2……………………….91 Figura 24. Espectrofotómetro…………………………….……..……….….......….91 Q Figura 25. Filtración al vacío………………………………………………….…….91 ría Figura 26. Turbidímetro HACTH…………………………………………..……….91 ie Figura 27. Regulación de a pH 9.0, 10.0 y 11.0 al efluente licor de en pelambre………………….……………………………………….........92 In g Figura 28. Codificación de muestras en la determinación del mejor pH en el proceso de coagulación (Etapa I) para el FeCl3 y FeSO4, y la de muestra original………………………………………………………...92 Figura 29. ETAPA II: Determinación de la concentración de Coagulante FeCl 3 ca en el proceso de coagulación a pH 9.0……………………..……….92 Figura 30. ETAPA II: Determinación de la concentración de Coagulante FeSO 4 lio te en el proceso de coagulación a pH 9.0, a los 60 min de reposo……………………………………………………………….……93 Bi b Figura 31. Lodos sedimentados en la Etapa II, del proceso de coagulación en vasos de precipitación y luego vertidos a los envases de 500 ml para luego realizar la determinación de la concentración de FeSO 4 a pH 9.0, según los resultados del efluente sobrenadante tratado; a los 60 min de reposo………………………………………………..….93 XI Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Figura 32. Etapa III: Evaluación de concentración de floculante aniónico a pH 9.0 y coagulante FeCl3 a concentración de 7000 mg/L, a los 10 min de ica reposo………………………………………………………….……..….94 uí m Figura 33. Sólidos Totales del sobrenadante del efluente tratado de licor de pelambre en la Etapa I………………………………….…….…….….94 Figura 34. Sólidos Suspendidos del sobrenadante del efluente tratado de licor Q de pelambre; ETAPA II: Determinación de la concentración de ría Coagulante FeCl 3 en el proceso de coagulación a pH 9.0………....95 Figura 35. Sólidos Suspendidos del sobrenadante del efluente tratado de licor ie de pelambre; ETAPA II: Determinación de la concentración de Bi b lio te ca de In g en Coagulante FeSO4 en el proceso de coagulación a pH 9.0……..…95 XII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación INDICE DE TABLAS ica Tabla 1 Proceso para la fabricación del cuero……………...…….......………….08 Tabla 2 Límites máximos permisibles de parámetros contaminantes para la uí m industria curtiembre…………......………………………..……………….29 Tabla 3 Material de laboratorio……………..………………….………………….32 Q Tabla 4 Equipos e Instrumentos…………………..………………….……………33 ría Tabla 5 Métodos analíticos utilizados en la investigación……………......…….34 ie Tabla 6 Identificación de las muestras en la evaluación del pH óptimo para en FeCl3 y FeSO4 en el proceso de coagulación………………..…….…..35 Tabla 7 Identificación de las muestras en la evaluación de concentración In g óptima de coagulante para FeCl 3 y FeSO4 a pH óptimo en el proceso de coagulación……….………..……………….……….....................…..37 de Tabla 8 Identificación de las muestras en la evaluación del tipo y concentración de floculante óptimo a concentración óptima de FeCl 3 en el proceso de ca coagulación-floculación…………………………………………………...39 lio te Tabla 9 Identificación de las muestras en la evaluación de la mejor concentración y tipo de floculante a mejor concentración de FeSO4 en el proceso de coagulación-floculación…….…………………………..…40 Bi b Tabla 10 Características fisicoquímicas del agua residual proveniente de la etapa de ribera (licor de pelambre) de la curtiembre “Ecológica del Norte S.A” y su comparación con los VMA de la descargas de aguas residuales no domesticas en el sistema de alcantarillado…………..42 XIII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 11 Resultados finales de los parámetros evaluados al sobrenadante en la caracterización de muestra del efluente licor de pelambre tratado con ica FeCl3……………………………………………………………...........….61 Tabla 12 Comparación de los resultados obtenidos en el tratamiento efluente uí m de licor de pelambre en el proceso de coagulación-floculación para el parámetro de sólidos suspendidos Vs los valores máximos admisibles y su porcentaje de remoción……….…………………..…..62 Q Tabla 13 Comparación de los resultados obtenidos en el tratamiento efluente de licor de pelambre en el proceso de coagulación-floculación para el ría parámetro de sulfuros Vs valores máximos admisibles y su ie porcentaje de remoción……………………..………………………..….62 en Tabla14 Comparación de los resultados obtenidos en el tratamiento efluente de licor de pelambre en el proceso de coagulación-floculación para el In g parámetro de demanda química de oxígeno Vs los valores máximos admisibles y su porcentaje de remoción……………………….....…...63 de Tabla 15 Resultados obtenidos de la caracterización de muestra original (licor de pelambre)…………………………………………................………..81 ca Tabla 16 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) en el proceso de determinación del pH óptimo (Etapa I) lio te para el FeCl3 y FeSO4…………………………….…………………...…81 Tabla 17 Resultados de los parámetros evaluados en función de los Bi b porcentajes de remoción al efluente tratado (licor de pelambre) en el proceso de determinación del pH óptimo (Etapa I) para el FeCl 3 y FeSO4………………………………………………………...………..…..82 Tabla 18 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) en el proceso de coagulación; Determinación de la concentración de coagulante (Etapa II) para el FeCl3 y FeSO4……..83 XIV Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 19 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) representados en porcentajes de remoción en el proceso ica de coagulación; Determinación de la concentración de coagulante uí m (Etapa II) para el FeCl3 y FeSO4…………………………..…..……….84 Tabla 20 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) en el proceso de coagulación-floculación; determinación de la concentración y tipo de floculante (Etapa III) para el Q FeCl3.……...…………………………………………………………........85 ría Tabla 21 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) representados en porcentajes de remoción en el proceso ie de coagulación-floculación; determinación de la concentración y tipo en de floculante (Etapa III) para el FeCl 3……………………..…………...86 Tabla 22 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de In g pelambre) en el proceso de coagulación-floculación; determinación de la concentración y tipo de floculante (Etapa III) para el de FeSO4……..……………………………………………..………..…….....87 Tabla 23 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) representados en porcentajes de remoción en el proceso ca de coagulación-floculación; determinación de la concentración y tipo lio te de floculante (Etapa III) para el FeSO4……………………………...….88 Tabla 24 Resumen de los resultados obtenidos, expresados en mg/L en la caracterización de las muestras tratadas y determinadas con las Bi b mejores condiciones de operación en cada etapa …........................89 Tabla 25 Resumen de los resultados obtenidos, expresados en porcentajes de remoción en la caracterización de las muestras tratadas y determinadas con las mejores condiciones de operación en cada etapa ………………………………………………………………….……90 XV Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación RESUMEN ica En un incentivo por contribuir a contrarrestar la contaminación por efluentes de curtiembres, esta investigación tiene como objetivo evaluar la influencia del pH, uí m concentración de sulfato ferroso (FeSO4) y cloruro férrico (FeCl3), así como la concentración y tipo de floculantes en la remoción de sólidos suspendidos y sulfuros en efluentes de la etapa de pelambre procedentes de la curtiembre Q “Ecológica del Norte S.A”. Los valores más adecuados de las variables se determinaron mediante el ría método de prueba de jarras, ya que permitió determinar el pH óptimo, concentración de coagulante óptimo así como la concentración y tipo de ie floculante óptimo en el proceso de coagulación-floculación para el tratamiento de In g “Ecológica del Norte S.A”. en aguas residuales de la etapa de pelambre procedentes de la curtiembre El cloruro férrico (FeCl3) y sulfato ferroso (FeSO4) fueron empleados como coagulantes en combinación tanto con los floculantes aniónico, poliacrilamida, de amina cuaternaria y floculante catiónico respectivamente. Con los valores de pH y concentración de coagulante óptimo se procedió a ca evaluar la mejor dosis de concentración y tipo de floculante para el proceso de coagulación-floculación según los porcentajes de remoción en turbidez, sólidos lio te suspendidos, sólidos totales, demanda química de oxígeno y sulfuros Se evaluó el pH óptimo al cual se puede realizar el proceso de coagulación (en Bi b el rango de 9.00 a 12.40) encontrando como pH óptimo 9.00 luego se evaluó la mejor dosis de concentración de FeSO4 (rango entre 10000 y 20000 mg/L) y FeCl3 (rango entre 6000 y 9000 mg/L) y a pH óptimo en el proceso de coagulación. XVI Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Finalmente se estableció que la mejor combinación entre coagulante y floculante óptimo fue a pH 9.00, con una concentración de cloruro férrico de 7000 mg/L y ica concentración de floculante aniónico de 50 mg/L con los cuales se logró una remoción de turbidez del 82.22 %, sólidos totales del 75.63 %, sólidos uí m suspendidos del 95.46 %, demanda química de oxigeno del 98.41 % y sulfuros del 99.89%. Así mismo generó un costo de tratamiento de 27.84 nuevos soles /m3 de efluente tratado. Q Palabras Clave: Pelambre, Coagulación, Floculación, Cloruro Férrico, Sulfato Bi b lio te ca de In g en ie ría ferroso XVII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación ABSTRACT ica The objective of this research was to evaluate the influence of pH, concentration of ferrous sulfate (FeSO4) and ferric chloride (FeCl 3), as well as the concentration and type of flocculants in the removal Suspended solids and sulphides in effluent uí m from the fur stage from the "Ecológica del Norte SA" tannery. The most suitable values of the variables were determined by the jar test method, Q since it allowed to determine the optimum pH, optimum coagulant concentration as well as the concentration and type of optimum flocculant in the coagulation- ría flocculation process for water treatment Residues of the fur stage from the ie tannery "Ecológica del Norte SA". Ferric chloride (FeCl 3) and ferrous sulfate (FeSO4) were used as coagulants in en combination with both the anionic, polyacrylamide, quaternary amine and cationic In g flocculant flocculants, respectively. With the optimum coagulant pH and concentration values, the best concentration and flocculant rate for the coagulation-flocculation process was evaluated de according to percentages of removal in turbidity, suspended solids, total solids, ca chemical demand for oxygen and sulfides. The optimum pH at which the coagulation process (in the range of 9.00 to 12.40) lio te can be performed was found to be the optimum pH of 9.00 and the best dose of FeSO4 (range between 10000 and 20000 mg/L) and FeCl 3 (Range between 6000 Bi b and 9000 mg/L) and at optimum pH in the coagulation process. Finally, it was established that the best combination between coagulant and optimum flocculant was at pH 9.00, with a concentration of ferric chloride of 7000 mg/L and anionic flocculant concentration of 50 mg/L with which a turbidity removal of 82.22%, Total solids of 75.63%, suspended solids of 95.46%, XVIII Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación chemical demand of oxygen of 98.41% and sulfides of 99.89%. It also generated a treatment cost of 27.84 nuevos soles/m3 of treated effluent. Bi b lio te ca de In g en ie ría Q uí m ica Keywords: Pelambre, Coagulation, Flocculation, Ferric Chloride, Ferrous Sulphate XIX Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación CAPITULO I 1.1 ica INTRODUCCIÓN REALIDAD PROBLEMÁTICA: uí m Existen industrias que emiten efluentes contaminantes a los ríos y mares, poniendo en peligro a los animales, plantas y personas que dependen de ellos. Una de las industrias importantes y con mayor carga contaminante ría otros, usados como agentes de curtición. Q es la curtiembre, cuyos efluentes contienen residuos de cromo, entre Las estadísticas hasta el 2006 indican que los principales países ie productores de cuero fueron China, Italia e India, produciendo un total anual de 613,07; 199,45 y 161,52 millones de metros cuadrados de cuero en respectivamente. Asimismo, Brasil y Argentina lograron ubicarse entre los 10 países con mayor producción. La producción mundial se centra In g mayoritariamente en cueros bovinos (65% de la producción mundial) y, como minorías, los cueros de oveja, cabra y cerdo (15, 9% y 11% de respectivamente). [1] A nivel nacional las empresas dedicadas a la industria curtiembre, tanto formal como informal, operan principalmente en las ciudades de Trujillo, ca Arequipa y Lima. Estas se agrupan en parques industriales, permitiendo a las empresas unir esfuerzos en el tratamiento de efluentes [1]. lio te La industria del curtido de pieles es una actividad estrechamente ligada a dos importantes sectores productivos del país, la industria del calzado y Bi b el faenamiento de animales, especialmente bovinos. Para el primero constituye su principal proveedor de materia prima, en cambio para el segundo, es un importante cliente para su subproducto cuero. 1 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Desde el punto de vista ambiental, el rubro curtiembre siempre ha visto como una industria contaminante neta, sin tener en cuenta que aprovecha un subproducto altamente putrescible y de biodegradación lenta. Ahora ica bien, es cierto que el proceso del curtido genera una importante carga contaminante, sin embargo, tomando las medidas y precauciones uí m necesarias, esta puede contrarrestarse adecuadamente [2]. Una de las principales cargas contaminantes es la descarga de residuos a cuerpos de agua, que produce efectos nocivos en las corrientes de agua Q y en la comunidad, debidos al contenido de materia orgánica que ría presentan los efluentes. A partir de este gran inconveniente surge la necesidad de hacer un ie tratamiento adecuado a las aguas residuales para disminuir su impacto en en el ambiente. In g Existen diversos tratamientos con el fin de remover los contenidos de materia orgánica en estos cuerpos de agua, para así mejorar o incrementar la calidad del agua residual. La mejor alternativa para esto de son la coagulación y floculación, ya que nos ayuda a eliminar las partículas coloidales que causan la turbiedad y el color del agua. ca La coagulación se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas de modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre lio te ellas, y la floculación, a la aglomeración de las partículas suspendidas pequeñas que andan sueltas, formando flocs más pesados y fácilmente Bi b sedimentables. La velocidad y eficiencia de estos procesos dependen de la composición del agua residual, la temperatura, pH, la velocidad de mezcla, y el orden en que los coagulantes y los floculantes son introducidos dentro del agua residual [3]. 2 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.2.1. ANTECEDENTES: De lo dicho anteriormente, se cuenta con los siguientes estudios. ica Forward, Y., House V., y Place V., que realizaron el trabajo “Treatment of tannery wastewater by chemical coagulation”, en el que se propone que uí m el cloruro férrico produce mejores resultados que el sulfato de aluminio en términos de DQO. La eficiencia de la coagulación de aguas residuales en curtiembres es altamente dependiente del control de pH (7,5) y la dosis de coagulante (800 mg / L) dentro de un intervalo óptimo. Q Los resultados muestran una reducción significativa de la contaminación por desechos de alrededor del 40 % para la DQO, el 69% y del 86% para ría eliminación del color. La aplicación de la centrifugación después de la coagulación no ofrece mucho de una ventaja sobre química de en ie establecerse en términos de eliminación de la DQO [4]. Ramírez R ,Durán, A., Bernal,A., Teresa y Orta de Velásquez, T., In g realizaron el trabajo “Proceso de coagulación-floculación para el tratamiento de aguas residuales: Desarrollo y utilización de nuevos compuestos para la reducción de lodo” en el cual fueron evaluados seis de coagulantes: el sulfato de aluminio como referencia determinada en un estudio anterior (Jiménez et al. 1996), tres compuestos en diversas presentaciones de policloruro de aluminio, otro a base de fierro (PAX ca XL60, PAX16, TECHNIFLOC PLUS y FERRIX respectivamente) y un coagulante-floculante de origen natural (TANFLAC SG). Los floculantes lio te utilizados fueron tres: un compuesto zwitteriónico 2PNOD2R (desarrollado por el Instituto de Ingeniería UNAM-UAM Iztapalapa), un compuesto aniónico PROSIFLOC y un compuesto catiónico TECHNIFLOC 4800. Los Bi b resultados obtenidos permiten observar que en las diferentes condiciones experimentales examinadas, los compuestos más eficientes fueron el PAX XL60 y el 2PNOD2R. Los cuales presentan una remoción de sólidos suspendidos siete veces superior a las de sulfato de aluminio, además que se reduce el volumen de lodos. En la parte económica no existen diferencias significativas entre ambos coagulantes [5]. 3 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Según el estudio realizado por Campos V. (2003) en la tesis “Análisis y mejora de procesos de una curtiembre ubicada en la ciudad de Trujillo” se ica muestra una serie de propuestas que buscan mejorar los procesos de uí m fabricación de una curtiembre. Entre los principales problemas se destacó la falta de aprovechamiento de sus efluentes, desarrollando que los procesos de ribera que solo eran 1.3. MARCO TEÓRICO ie 1.3.1. INDUSTRIAS DE CURTIEMBRES ría reutilizados hasta en cuatro oportunidades [6]. Q utilizados una vez y luego arrojados al alcantarillado, ahora pueden ser en En las industrias del curtido se utilizan las pieles de los animales en bruto que se obtienen como subproducto de las industrias cárnicas, y que, de In g no ser por el curtido, habría que depositarlas en botaderos, rellenos sanitarios o someterlas a incineración. de Se denomina curtido al proceso mediante el cual las pieles de los animales se transforman en un material denominado cuero, que se conserva a través del tiempo con características de flexibilidad, ca resistencia y belleza. Bi b lio te La piel histológicamente está constituida en tres partes: Epidermis (piel superficial). Cutis o Corium (piel propia del cuero). Subcutis (tejido conjuntivo situado debajo de la piel). Las pieles que más comúnmente se utilizan son las de bovino, porcino y ovino, las cuales constituyen la principal materia prima del sector industrial del curtido [7]. 4 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.2. CONTAMINACIÓN POR LA INDUSTRIA DE CURTIEMBRE ica En el proceso del curtido son necesarios alrededor de 500 kilos de productos químicos para el procesamiento de una tonelada de cuero uí m crudo; se estima que un 85% no se incorporan en el cuero acabado. La producción también requiere la eliminación de la mayoría de los componentes de la piel cruda, de la cual se termina aprovechando Q únicamente el 20% del peso; el otro 80% se descarta como residuo. ría Como consecuencia directa, se generan importantes volúmenes de residuos, sólidos o como efluentes líquidos con una combinación ie extremadamente compleja de compuestos orgánicos e inorgánicos que en hace que el sector sea altamente contaminante [8]. In g 1.3.3. FINALIDAD DE LAS CURTIEMBRES Tiene como finalidad transformar la piel de un animal en un producto de imputrescible y con mejores propiedades. Para esto, la piel pasa por una serie de etapas que la acondicionan y transforman hasta obtener el ca producto final. Existe un procedimiento general para el proceso que las curtidurías suelen lio te modificar, ya sea alterando la secuencia de etapas a seguir o utilizando diferentes reactivos, para poder diferenciar su producto. Este hecho es muy importante pues, si la diferenciación es efectiva y produce un cuero Bi b de alta calidad y buenas propiedades, la curtiduría será más competitiva frente a las demás. Pero, al no existir un proceso estandarizado, no se puede generalizar las propiedades de los efluentes y habrá gran variabilidad en la matriz del efluente de cada empresa de curtido [9]. 5 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.4. PROCESO DE ELABORACIÓN DEL CUERO Las operaciones y procesos para la producción del cuero ya trasladado ica a la curtiembre, se realizan de acuerdo a las siguientes etapas: uí m 1.3.4.1 ETAPA DE RIBERA En esta etapa el cuero es preparado para ser curtido, en ella es limpiado y acondicionado asegurándole un correcto grado de humedad. Q En esta se presenta el mayor consumo de agua y su efluente presenta un elevado pH. Devuelve el estado húmedo inicial a aquellas pieles que se ría conservaron antes de ser llevadas a la curtiembre; también permite la limpieza y desinfección de éstas antes de comenzar el proceso de ie pelambre. Este proceso emplea sulfuro de sodio y cal para eliminar la en epidermis de la piel además del pelo que la recubre [10]. In g La sección de ribera se compone de una serie de pasos intermedios, que son: de a) Recorte en recepción: Proceso que se realiza cuando la piel animal llega a la curtiembre, en donde se procede al recorte de partes ca correspondientes al cuello, la cola y las extremidades. b) Remojo: Proceso para rehidratar la piel, eliminar la sal y otros lio te elementos como sangre, excretas y suciedad en general. Durante esta operación se emplean grandes volúmenes de agua que arrastran consigo tierra, cloruros y materia orgánica, así como sangre y estiércol. Bi b Entre los compuestos químicos que se emplean están el hidróxido de sodio, el hipoclorito de sodio, los agentes tensoactivos y las preparaciones enzimáticas. c) Pelambre: Proceso a través del cual se disuelve el pelo utilizando cal y sulfuro de sodio, produciéndose además, al interior del cuero, el 6 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación desdoblamiento de fibras a fibrillas, que prepara el cuero para la posterior curtición. Este proceso emplea un gran volumen de agua y la descarga de sus efluentes representa el mayor aporte de carga ica orgánica. Además de la presencia de sulfuro y cal, el efluente tiene un uí m elevado pH (11 a 12). d) Desencalado: Proceso donde se lava la piel para remover la cal y el sulfuro, para evitar posibles interferencias en las etapas posteriores del curtido y en el que se emplean volúmenes considerables de agua. Q Entre los compuestos químicos que se emplean están los ácidos orgánicos tamponados (sulfúrico, clorhídrico, láctico, fórmico, bórico y ría mezclas), las sales de amonio, el bisulfito de sodio, el peróxido de ie hidrógeno, azúcares y melazas, e inclusive ácido sulfoftálico. en e) Descarnado: proceso que consiste en la eliminación mecánica de la grasa natural, y del tejido conjuntivo, esencial para las operaciones In g secuenciales posteriores hasta el curtido, estos residuos presentan gran porcentaje de humedad. de f) Desengrase: Proceso que produce una descarga líquida que contiene materia orgánica, solventes y agentes tensoactivos. Entre los solventes utilizados están el kerosene, el monoclorobenceno y el ca percloroetileno, este último para pieles de oveja después de curtidas. lio te g) Rendido (o Purga): Es un proceso donde se promueve el aflojamiento de las fibras de colágeno, deshinchamiento de las pieles, aflojamiento del repelo (raíz de pelo anclada Aún en folículo piloso) y una Bi b considerable disociación y degradación de grasas naturales por la presencia de lipasas. Cuanto más suelto, caído y suave deba ser el cuero, este proceso se deberá realizar con más intensidad [11]. 7 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación TABLA 1 ETAPA RIBERA ENTRADAS Y OPERACIONES PARAMETROS DE OPERACIONES DESCRIPCION uí m PROCESO Desengrasante Humectante 1h Bactericida LAVADO PROFUNDO Na2S , Ca(OH)2 pH 7- 12 3h Reposar ie PELAMBRE Agua DESCARNE 1h Sulfato de Amonio 45 minutos Humectante Elimina el exceso de reactivos utilizados previamente Saca las capas de grasa y carne sobrantes Elimina la cal del pelambre Limpia los poros Agua NACl 15 min H2SO4 al 1.2% (o HCOOH) pH 2-3 2h PIQUELADO Bi b Rodar 10 minutos cada 2 horas Desengrasa y da un lavado profundo Desengrasante ca lio te LAVADO 1h Bisulfito de Sodio de DESENCALADO Desintegra y saca el pelo 1 - 3h In g LAVADO 12 h en Lavado profundo de las pieles Limpia los poros de manera más profunda que el remojo. ría 2h Prepara las pieles, las humecta y elimina los sólidos y desechos de la piel, así como el NaCl, si lo tuviera. Q REMOJO PURGA ica Proceso para la fabricación del cuero [10]. Lavado profundo de las pieles 2h Acondiciona el pH para el curtido. Se lava hasta que el agua ya no salga sucia. Del piquelado al curtido no se bota el agua. 8 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.4.2 ETAPA DE CURTIDO a) Etapa de piquelado ica El proceso de piquelado comprende la preparación química de la piel para el proceso de curtido, mediante la utilización de ácido fórmico y uí m sulfúrico principalmente, que hacen un aporte de protones, los que se enlazan con el grupo carboxílico, permitiendo la difusión del curtiente hacia el interior de la piel sin que se fije en las capas externas del Q colágeno [10]. b) Curtido ría Proceso por el cual se estabiliza el colágeno de la piel mediante agentes curtientes, minerales o vegetales, transformándola en cuero, ie siendo las sales de cromo las más utilizadas. Genera un efluente con SECADO Y TERMINACIÓN In g 1.3.4.3 en pH bajo al final de la etapa [10]. Comprende las operaciones y procesos que dan al cuero las de características finales que requiere para la confección de diferentes artículos. ca En esta etapa se procede al recurtido, teñido, suavizado y pintado final del producto. No hay una generación importante de residuos líquidos lio te ni de alta carga contaminante, pero si presenta efluentes coloreados debido a los tintes utilizados y volúmenes importantes de residuos Bi b sólidos [12]. 1.3.5 IMPACTO AMBIENTAL Los problemas ambientales que se presentan en la elaboración del cuero son varios y están asociados a los diferentes componentes ambientales: agua, aire, suelo. 9 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.5.1 RESIDUOS SÓLIDOS Se producen residuos sólidos sin curtir en las actividades de ribera que ica se dan como resultado de los recortes de piel en bruto y tripa, carnazas, piltrafas, pelo y lana y también residuos sólidos con cromo provenientes uí m de las actividades de acabado como lijado, rebajado y los recortes de cueros. Estos residuos son muy contaminantes ya que después de los procesos adquieren componentes nocivos como el cromo y sulfuro, además de haber variado sus niveles originales de pH, y si son Q recolectados parcialmente en los efluentes causan atoros y anomalías en las redes de alcantarillado. También empobrece la belleza escénica ie en 1.3.5.2 EMISIONES GASEOSAS ría a causa de la inadecuada disposición final de los residuos sólidos [13]. Malos olores debido al cuero y efluentes residuales, también emisiones In g de ácido sulfhídrico por reacción del sulfuro en el pelambre, generación de vapor por calderos y gases tóxicos debido al uso de lacas y pinturas en el área de acabado del cuero, e incluso con emisión de olores que de son inhaladas por el personal, debido a una inadecuada política de mantención e higiene de las instalaciones [13]. ca 1.3.5.3 EFLUENTES LÍQUIDOS lio te Se vierten al desagüe, aguas residuales de los procesos industriales de remojo, pelambre y curtido con parámetros muy por encima de la legislación vigente; alto nivel de DQO, DBO, sólidos totales, grasas, Bi b cromo III, etc. (D.S N° 003-2010 - MINAM) [13]. 10 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.6 POTENCIAL HIDRÓGENO (pH) El potencial hidrógeno es la medida de la concentración del ión hidrógeno ica en el agua, expresada como el logaritmo negativo de la concentración molar del ión hidrógeno. El pH es un parámetro importante en las aguas uí m residuales y en su tratamiento pues un agua con pH menor a 6 favorece el crecimiento de hongos, mientras que si tiene un pH mayor a 6 forma nitrógeno amoniacal en forma gaseosa, es por ello que el pH es Q fundamental para el tratamiento de aguas residuales [15]. ría 1.3.7 TURBIDEZ La turbidez es una expresión de la propiedad o efecto óptico causado por ie la dispersión o interferencia de los rayos luminosos que pasan a través de en una muestra de agua; en otras palabras, la turbiedad es la propiedad óptica de una suspensión que hace que la luz sea remitida y no In g transmitida a través de la suspensión. La turbidez en un agua puede ser causada por una gran variedad de de materiales en suspensión, que varían en tamaño desde dispersiones coloidales hasta partículas gruesas, entre otros, arcillas, limo, materia orgánica e inorgánica finamente dividida, organismos planctónicos, ca microorganismos, etc. lio te La determinación de turbidez es de gran importancia en aguas para consumo humano y en una gran cantidad de industrias procesadoras de Bi b alimentos y bebidas. Los valores de turbidez sirven para determinar el grado de tratamiento requerido por una fuente de agua cruda, su filtrabilidad y, consecuentemente, la tasa de filtración más adecuada, la efectividad de los procesos de coagulación, sedimentación y filtración, así como para determinar la potabilidad del agua [17]. 11 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.8 MODIFICACIONES DEL pH Para lograr mejores resultados en el tratamiento, en algunos casos será ica necesario regular la alcalinidad del agua o modificar su pH; para ello se Óxido de calcio o cal viva: CaO Hidróxido de calcio: Ca (OH)2 Carbonato de sodio: Na2CO3 Hidróxido de sodio: NaOH Gas carbónico: CO2 Ácido sulfúrico: H2SO4 Ácido clorhídrico: HCl Ácido fórmico (H-COOH) Ácido fosfórico (H3PO4) In g en ie ría Q uí m emplean [18]: 1.3.9 SISTEMA DE COLOIDES de Son en general, sólidos finamente divididos que no sedimentan por la simple acción de la gravedad pero que pueden removerse del agua ca mediante coagulación, filtración o acción biológica. Las partículas coloidales y suspendidas que se encuentran en la mayoría lio te de las aguas superficiales naturales están cargadas negativamente; esto explica por qué las sales de aluminio o hierro son las más usadas como Bi b coagulantes en ingeniería de tratamiento de aguas [19]. Las partículas coloidales presentan un tamaño intermedio entre las partículas en solución verdadera y las partículas en suspensión, sin embargo, sus dimensiones las define la naturaleza de los mismos, pudiendo estar entre medidas como 1 y 1.000 milimicrómetros [18]. 12 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.9.1 In g Figura 1. Distribución del tamaño de partícula en el agua [18] ESTABILIDAD E INESTABILIDAD DE COLOIDES de Las suspensiones coloidales están sujetas a ser estabilizadas y desestabilizadas [18]. a) Entre las fuerzas de estabilización o repulsión podemos mencionar ca las siguientes: La carga de las partículas y la hidratación, que generalmente es importante para los coloides hidrofílicos, aunque lio te tienen menor importancia en este caso. b) Los factores de atracción o desestabilización son los siguientes: La gravedad: Es insignificante en la desestabilización de las Bi b partículas coloidales y, por lo tanto, no se tratará con mayor detalle. El movimiento browniano: Permite que las partículas entren en contacto, lo que constituye un requerimiento para la desestabilización. La fuerza de Van der Waals: Una fuerza débil de origen eléctrico, postulada por primera vez por el químico holandés Johanns 13 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Diderick Van der Waals. Es un factor muy importante, pues constituye la principal fuerza atractiva entre las partículas coloidales. Estas fuerzas siempre atractivas, que decrecen ica rápidamente con la distancia, se deben a la interacción de dipolos 1.3.9.2 uí m permanentes o inducidos en las partículas. AFINIDAD DE LOS COLOIDES CON EL AGUA Las partículas coloidales se caracterizan por ser hidrofílicos (tienen Q afinidad por el agua) e hidrófobos (es decir que rechazan al agua), los primeros se dispersan espontáneamente dentro del agua y son ría rodeados de moléculas de agua que previenen todo contacto posterior entre estas partículas; las partículas hidrofóbicas no son rodeados de ie moléculas de agua, su dispersión dentro del agua no es espontáneo en por lo que requiere de la ayuda de medios químicos y físicos [19]. In g 1.3.10 COAGULACIÓN Es un proceso de desestabilización química de las partículas coloidales de que se producen al neutralizar las fuerzas que los mantienen separados, por medio de la adición de los coagulantes químicos y la aplicación de la energía de mezclado. ca La coagulación es el tratamiento más eficaz pero también es el que representa un gasto elevado cuando no está bien realizado. Es lio te igualmente el método universal porque elimina una gran cantidad de sustancias de diversas naturalezas y de peso de materia que son Bi b eliminados al menor costo, en comparación con otros métodos [19]. 14 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.10.1 CLASIFICACION DE COAGULANTES ica a) Coagulantes Inorgánicos Como ejemplos de coagulantes inorgánicos tenemos a [20]: uí m Sales de aluminio Polímeros de aluminio Q Sales de hierro Otros coagulantes inorgánicos ría Usadas en: ie Clarificación del agua superficial en Tratamiento de aguas residuales Clarificación del agua superficial In g Retiro de fosfatos Algicida de Agua con materia orgánica ca Para iniciar la coagulación del agua del mar lio te b) Coagulantes Orgánicos Entre los coagulantes naturales están los de origen orgánico que se encuentran en ciertas plantas. Son de diversos tipos, incluyen Bi b semillas en polvo del árbol Moringa olifeira, tipos de arcilla tales como la bentonita, el polvo de pepas de durazno, las habas, penca de tuna y una de las más antiguas es la fariña obtenida de la planta conocida como mandioca o yuca [21]. 15 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.10.2 MECANISMOS DE COAGULACIÓN Como se ha visto anteriormente, las partículas coloidales, las ica sustancias húmicas y algunos microorganismos presentan una carga negativa en el agua, lo cual impide la aproximación de las mismas. En uí m el tratamiento del agua será necesario alterar esta fuerza iónica mediante la adición de sales de aluminio o de hierro o de polímeros Q sintéticos que provoquen el fenómeno de la coagulación [18]. a) Adsorción ría Adsorción de las especies hidrolíticas por el coloide, lo que provoca la neutralización de la carga. Este mecanismo es denominado ie neutralización de carga (también se le llama de desestabilización- lio te ca de In g en adsorción). Bi b Figura 2. Coagulación por adsorción [18]. Cuando la cantidad de coloides presente en el agua es grande, la distancia entre ellos es pequeña. Por lo tanto, es mayor la fuerza de atracción y la energía requerida para su desestabilización menor, así como el potencial zeta resultante. 16 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación ría Q Figura 3. Potencial zeta en la coagulación por adsorción [18]. b) Barrido ie Coagulación de barrido, en la que se producen las interacciones en entre el coloide y el hidróxido precipitado. Este tipo de coagulación se presenta normalmente cuando el agua In g es clara y el porcentaje de partículas coloidales es pequeño. En este caso, las partículas son entrampadas al producirse una Bi b lio te ca de sobresaturación de precipitado de hidróxido de aluminio o hierro. Figura 4. Coagulación de barrido o arrastre de partículas [18]. 17 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Debido a que la distancia entre las partículas es mayor, las fuerzas de atracción son menores y se requiere mayor cantidad de coagulante y energía para desestabilizarlas, lo que aumenta el ica potencial zeta y el tiempo de reacción, que puede llegar hasta 7 en ie ría Q uí m segundos. In g Figura 5. Potencial zeta en la coagulación por barrido [18]. de 1.3.10.3 COAGULANTES MAS UTILIZADOS Los principales coagulantes utilizados para desestabilizar las ca partículas y producir el floc son: Sulfato de Aluminio. lio te Aluminato de Sodio. Cloruro de Aluminio. Bi b Cloruro Férrico. Sulfato Férrico. Sulfato Ferroso. Polielectrolitos (Como ayudantes de floculación). Siendo los más utilizados las sales de Aluminio y de Hierro; cuando se adiciona estas sales al agua se producen una serie de reacciones 18 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación muy complejas donde los productos de hidrólisis son más eficaces que los iones mismos; estas sales reaccionan con la alcalinidad del insolubles y forman los precipitados [19]. uí m 1.3.10.4 FACTORES QUE INFLUYEN LA COAGULACIÓN ica agua y producen los hidróxidos de aluminio o hierro que son a) Influencia del pH Q El pH es la variable más importante a tener en cuenta al momento de la coagulación, para cada agua existe un rango de pH óptimo ría para la cual la coagulación tiene lugar rápidamente, ello depende ie de la naturaleza de los iones y de la alcalinidad del agua. en El rango de pH es función del tipo de coagulante a ser utilizado y de la naturaleza del agua a tratar; si la coagulación se realiza fuera In g del rango de pH óptimo entonces se debe aumentar la cantidad del coagulante; por lo tanto la dosis requerida es alta [19]. de El pH necesario para la coagulación se puede ajustar por la Catión Mejor grado de pH para la Coagulación-Floculación Al 3+ 6,0-7,4 Fe 3+ >5 Bi b lio te ca adición de un ácido o de una base [20]. 19 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación b) Influencia de las Sales disueltas siguientes sobre la coagulación y floculación [19]: Modificación del rango de pH óptimo. ica Las sales contenidas dentro del agua ejercen las influencias uí m Modificación del tiempo requerido para la floculación. Modificación de la cantidad de coagulantes requeridos. Modificación de la cantidad residual del coagulante Q dentro del efluente. c) Influencia de la Temperatura del Agua ría La variación de 1°C en la temperatura del agua conduce a la formación de corrientes de densidad (variación de la densidad del ie agua) de diferentes grados que afectan a la energía cinética de en las partículas en suspensión, por lo que la coagulación se hace más lenta; temperaturas muy elevadas desfavorecen igualmente In g a la coagulación. Una disminución de la temperatura del agua en una unidad de decantación conlleva a un aumento de su viscosidad; esto explica de las dificultades de la sedimentación de un floc [19]. d) Influencia de Mezcla ca El grado de agitación que se da a la masa de agua durante la adición del coagulante, determina si la coagulación es completa; lio te turbulencias desiguales hacen que cierta porción de agua tenga mayor concentración de coagulantes y la otra parte tenga poco o casi nada; la agitación debe ser uniforme e intensa en toda la Bi b masa de agua, para asegurar que la mezcla entre el agua y el coagulante haya sido bien hecho y que se haya producido la reacción química de neutralización de cargas correspondiente [19]. 20 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación e) Influencia de la Turbidez La variación de la concentración de las partículas permite hacer ica las siguientes predicciones [19]: Para cada turbiedad existe una cantidad de coagulante, con uí m el que se obtiene la turbiedad residual más baja, que corresponde a la dosis óptima. Cuando la turbiedad aumenta se debe adicionar la cantidad Q de coagulante que no es mucho debido a la probabilidad de colisión entre las partículas es muy elevada; por lo que la ría coagulación se realiza con facilidad; por el contrario cuando la turbiedad es baja la coagulación se realiza muy difícilmente, turbiedad fuese alta. ie y la cantidad del coagulante es igual o mayor que si la en Cuando la turbiedad es muy alta, conviene realizar una pre sedimentación natural o forzada, en este caso con el empleo In g de un polímero aniónico. Es siempre más fácil coagular las aguas de baja turbiedad y aquellas contaminadas por desagües domésticos de industriales, porque requieren mayor cantidad de coagulante que los no contaminados. ca f) Influencia de la Dosis de coagulante La selección del coagulante y la dosis juegan un rol muy lio te importante sobre: La buena o mala calidad del agua clarificada y el buen o mal funcionamiento de los decantadores [19]. Bi b Poca cantidad del coagulante, no neutraliza totalmente la carga de la partícula, la formación de los microflóculos es muy escaso, por lo tanto la turbiedad residual es elevada. Alta cantidad de coagulante produce la inversión de la carga de la partícula, conduce a la formación de gran cantidad de microflóculos con tamaños muy pequeños cuyas velocidades 21 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación de sedimentación son muy bajas, por lo tanto la turbiedad residual es igualmente elevada. La selección del coagulante y la cantidad óptima de ica aplicación; se determina mediante los ensayos de pruebas de 1.3.10.5 ETAPAS DEL PROCESO DE COAGULACIÓN uí m jarra. Q Algunas de estas etapas ocurren secuencialmente. Otras coinciden parcialmente y otras incluso pueden ocurrir simultáneamente. Se ría puede suponer que diferentes etapas de la reacción pueden resultar controlables en un cierto porcentaje, bajo diversas condiciones ie químicas [18]. en Hidrólisis de los iones metálicos multivalentes y su consecuente polimerización hasta llegar a especies hidrolíticas multinucleadas. In g Adsorción de las especies hidrolíticas en la interfaz de la solución sólida para lograr la desestabilización del coloide. Aglomeración de las partículas desestabilizadas mediante un de puente entre las partículas que involucra el transporte de estas y las interacciones químicas. Aglomeración de las partículas desestabilizadas mediante el ca transporte de las mismas y las fuerzas de Van der Waals. Formación de los flóculos. Bi b lio te Precipitación del hidróxido metálico. 22 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación In g Figura 6. Modelo esquemático del proceso de coagulación [18]. 1.3.10.6 COAGULANTES A BASE DE FIERRO de En general, los conceptos y conclusiones expuestos para el sulfato de aluminio son aplicables al hierro como coagulante [18]. ca 1.3.10.7 AYUDANTES DE COAGULACIÓN lio te Su uso es bastante generalizado en los países desarrollados; para ser usados, deben ser aprobados, previa evaluación, por la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA) a partir de datos Bi b toxicológicos confidenciales presentados por las industrias productoras. Son polímeros aniónicos, catiónicos (de polaridad muy variable) o neutros, los cuales pueden presentar forma sólida (polvo) o líquida. Son 23 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación sustancias de un alto peso molecular, de origen natural o sintético. Requieren ensayos de coagulación y floculación antes de su elección. ica Los polímeros en polvo se usan bajo la forma de suspensión, que puede contener entre 2 y 10 g/L; la duración de las suspensiones es uí m inferior a una semana. Por lo general, requieren un tiempo de contacto entre 30 y 60 minutos. Q Por lo general, se usan dosis pequeñas (0,1 a 1 g/L). Para los polímeros líquidos, la distribución se hace a las mismas ría concentraciones, expresadas en producto seco. ie La solubilidad de los polímeros es variable y su viscosidad elevada en (hasta 100 poises para concentraciones de 5 g/L). La masa volumétrica aparente varía de 300 a 600 kg/m3. Los polímeros generalmente In g ejercen acción sobre el acero no protegido. Si un polímero contiene grupos ionizantes, se lo conoce como de polielectrolito. Los polímeros sólidos son generalmente poliacrilamida o poliacrilamida hidrolizada y son no iónicos. Los líquidos son generalmente soluciones catiónicas, que contienen de 10 a 60% de ca polímero activo [18]. lio te 1.3.11 FLOCULACIÓN La floculación es el proceso que sigue a la coagulación, que consiste en Bi b la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién formados con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesarios para sedimentar con facilidad. Estos flóculos inicialmente pequeños, crean al juntarse, aglomerados mayores que son capaces de sedimentar [12]. 24 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación La floculación es favorecida por el mezclado lento que permite juntar poco a poco los flóculos; un mezclado demasiado intenso los rompe y raramente se vuelven a formar en su tamaño y fuerza óptimos. La ica floculación no solo incrementa el tamaño de las partículas del flóculo, sino que también aumenta su peso. La floculación puede ser mejorada por la uí m adición de un reactivo de floculación o ayudante de floculación [19]. Q 1.3.11.1 CLASIFICACIÓN DE FLOCULANTES a) Floculantes Minerales Se encuentra la sílice activada, que es el primer floculante ría empleado, que debe ser preparado antes de emplear, su preparación es tan delicada y presenta el riesgo de la ie gelatinización; produce la neutralización parcial de la alcalinidad de en silicato de sodio en solución [20]. In g b) Floculantes Inorgánicos y Orgánicos Naturales Son polímeros naturales extraídos de sustancias animales o vegetales y se usan con agua fría, con sales férricas o con sales de de aluminio [20]. c) Floculantes Orgánicos de Síntesis ca Son los más utilizados y son macromoléculas de una gran cadena, obtenidos por asociación de monómeros sintéticos con masa lio te molecular elevada de 106 a 107 g/mol, estos se clasifican de acuerdo a la ionicidad de los polímeros [22]: Bi b Aniónicos (generalmente copolímeros de la acrilamida y del ácido acrílico). Neutros o no iónicos (poliacrilamidas). Catiónicos (copolímero de acrilamidas + un monómero catiónico). 25 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.11.2 FLÓCULANTES MAS USADOS a) Agentes adsorbentes ica Su misión consiste en dar mayor peso a los flóculos ligeros, caso de la adición de arcillas bentoníticas que, al añadirse a los flóculos uí m formados, mejoran su densidad (función ponderante). Para ello también se emplea el carbonato de cálcico pulverizado (caliza) [23]. b) Sílice activa Q Se obtiene a partir del silicato sódico (Na2SiO3) en disolución, a la cual se le neutraliza con ácido una parte importante de la ría alcalinidad, en cuyo momento se dice que se ha activado [21]. ie c) Polielectrolitos en En la actualidad son los compuestos más utilizados en la floculación. Contienen In g Son polímeros de alto peso molecular, naturales o sintéticos. unidades de bajo peso molecular combinadas químicamente para formar una molécula de tamaño coloidal en las de que cada una de ellas tiene una o más cargas o grupos ionizables [23]. ca 1.3.11.3 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FLOCULACIÓN lio te a) Naturaleza del agua La coagulación y, por consiguiente, la floculación son extremadamente sensibles a las características fisicoquímicas del Bi b agua cruda, tales como la alcalinidad, el pH y la turbiedad. Algunos iones presentes en el agua pueden influir en el equilibrio fisicoquímico del sistema, en la generación de cadenas poliméricas de los hidróxidos que se forman o en la interacción de estos 26 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación polímeros con las partículas coloidales, lo que afectará el tiempo de floculación [24]. ica b) Influencia del tiempo de floculación uí m La permanencia del agua en el floculador durante un tiempo inferior o superior al óptimo produce resultados inferiores, tanto más acentuados cuanto más se aleje este del tiempo óptimo de de In g en ie ría Q floculación [24]. ca Figura 7. Efecto del período de floculación en la sedimentación [24]. lio te c) Influencia de la variación del caudal Es conocido que al variarse el caudal de operación de la planta, se modifican los tiempos de residencia y gradientes de velocidad en Bi b los reactores. El floculador hidráulico es algo flexible a estas variaciones. Al disminuir el caudal, aumenta el tiempo de retención y disminuye el gradiente de velocidad. Al aumentar el caudal, el tiempo de 27 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación retención disminuye, el gradiente de velocidad se incrementa y viceversa [24]. ica 1.3.12 PRUEBA DE JARRAS uí m El ensayo de jarras es uno de los más importantes en el control del proceso de coagulación química del agua. Este también tiene otros propósitos: Q Selección del tipo de coagulación más efectivo. Determinación del pH óptimo de coagulación. ría Evaluación de la dosis óptima de coagulante. Determinación de la dosis de ayudante de coagulación. en productos químicos. ie Determinación del orden más efectivo de adición de los diferentes Determinación de los niveles óptimos de mezcla, gradiente de In g velocidad y tiempo de mezcla. El ensayo de jarras ha sido ampliamente usado; sus resultados tienen de gran aplicabilidad en el diseño y la operación real de las unidades de tratamiento, así como en la optimización de plantas existentes. El procedimiento requiere como datos previos los valores de pH, turbiedad, ca color y alcalinidad del agua cruda. lio te La unidad de mezcla típica consiste en una serie de agitadores de paletas acoplados mecánicamente para operar a la misma velocidad, generalmente entre 10 a 300 RPM. Como jarras de coagulación se Bi b recomienda, jarras rectangulares de 1 a 2 litros en acrílico transparente [25]. 28 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.3.13 LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES Es la medida de la concentración o del grado de elementos, sustancias o ica parámetros físicos, químicos y biológicos, que caracterizan a un efluente o una emisión, que al ser excedida causa o puede causar daños a la salud, Su determinación corresponde al Ministerio uí m al bienestar humano y al ambiente. del Ambiente. Su cumplimiento es exigible legalmente por el Ministerio del Ambiente y los Q organismos que conforman el Sistema Nacional de Gestión Ambiental. establecidos por dicho Ministerio [26]. ría Los criterios para la determinación de la supervisión y sanción serán ie En Perú, estos LMP han sido modificados en diversas ocasiones, en estableciéndose los más recientes en el Decreto Supremo N° 003–2002– PRODUCE. Dichos límites son mostrados en la Tabla N°02 y dan una idea curtido de TABLA 2 In g del tipo de carga contaminante que es encontrada en los efluentes de Límites máximos permisibles de parámetros contaminantes de la industria Bi b lio te ca curtiembre, según el decreto supremo N° 003-2002- PRODUCE [1]. 29 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 1.4 PROBLEMA ¿Cómo influye la evaluación del pH, concentración de FeSO4 y FeCl3 en ica la remoción de sólidos suspendidos y sulfuros en efluentes de pelambre 1.5 uí m en curtiembres? HIPÓTESIS La evaluación del pH y la concentración de FeSO4 y FeCl3 influyen Q directamente en la remoción de sólidos suspendidos y sulfuros en efluentes de pelambre en curtiembres. Debido a que los coagulantes ría actúan a pH determinados, el cual depende del tipo de coagulante y de las características del efluente a tratar, así mismo el porcentaje de ie remoción de sólidos suspendidos y sulfuros aumentará de acuerdo a las OBJETIVOS In g 1.6 en condiciones óptimas de pH y concentración de coagulante. 1.6.1. OBJETIVO GENERAL de Evaluar el pH, concentración de FeSO4 y FeCl3, en la remoción de sólidos suspendidos y sulfuros en efluentes de pelambre en curtiembres. Evaluar la influencia del pH en el proceso de coagulación midiendo los lio te ca 1.6.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS porcentajes de remoción en sólidos suspendidos y sulfuros. A pH óptimo evaluar la influencia de la concentración de FeSO 4 Y Bi b FeCl3 en la remoción de sólidos suspendidos y sulfuros. A pH óptimo y dosis de concentración de coagulante óptimo evaluar la influencia del floculante Aniónico, catiónico, poliacrilamida y amina cuaternaria en la remoción de sólidos suspendidos y sulfuros. Determinar la estimación de los costos por tratamiento de un metro cúbico de efluentes según lo propuesto por Bayramoglu. 30 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación CAPITULO II 2.1. MATERIAL, REACTIVOS, EQUIPOS E INSTRUMENTOS uí m 2.1.1. MATERIAL DE ESTUDIO ica MATERIALES Y METODOS El material de estudios son los efluentes que proceden de la curtiembre “Ecológica del Norte S.A” que se encuentra ubicada en el Parque Q Industrial de la ciudad de Trujillo. Las muestras han sido recogidas en recipientes cerrados (baldes de 20 ría litros) y se almacenan en ambientes aislados de la luz a 4ºC. ie 2.1.2. REACTIVOS QUIMICOS ACIDOS PARA AJUSTE DE pH In g en Se utilizan los siguientes Reactivos químicos: - Ácido fórmico (H-COOH) grado comercial de - Ácido fosfórico (H3PO4) grado comercial PARA DETERMINAR DQO ca - Ácido sulfúrico - Cloruro Férrico (FeCl 3) grado comercial lio te - Biftalato de potasio Q.P - Sulfato de plata Q.P - Dicromato de potasio Q.P Bi b PARA DETERMINAR SULFUROS COAGULANTES - Cloruro Férrico (FeCl 3) grado comercial - Sulfato ferroso (FeSO4) grado comercial 31 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Floculante Aniónico - Poliacrilamida - Amina Cuaternaria - Floculante Catiónico uí m - ica FLOCULANTES 2.1.3 MATERIAL DE LABORATORIO Q TABLA 3 ría Material de Laboratorio Balón de 10 mL, 100 mL, 250 mL en Bureta de 50 mL. ie MATERIALES Capsulas In g Celdas de Vidrio Embudo de decantación 250 mL CANTIDAD (UNIDADES) 5 c/u 2 15 20 2 2 c/u Fiola de 10mL, 25mL, 50mL, 100mL, 500mL, 1000mL. 2 c/u de Embudo de Filtración Frascos para DQO 10 Gradillas para tubos de ensayos 2 3 c/u Matraz Erlenmeyer 100 mL,250 mL,500 mL 2 c/u ca Jeringas de 1mL, 5mL, 10 mL, 20 mL. 10 Pinzas para Capsulas 2 lio te Papel Filtro Pipeta de 1mL, 5mL,10 mL 4 c/u 2 Probeta 50 mL 2 Termómetro (0 a 100°C) 1 Vaso de precipitación 100 mL, 250 mL. 20 Bi b Pisetas Fuente: Elaboración propia. 32 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 2.1.4 EQUIPOS E INSTRUMENTOS Equipos e Instrumentos MARCA/MODELO OHAUS Digestor Automático NANOCOLOR VARIO 2 Estufa Eléctrica FISHER OVEN Fotómetro Visible NANOCOLOR 400D pH-Metro WATERPROOF Test de Jarras JARTEST Turbidímetro HACH 2100Q en ie ría Q Balanza Digital Fuente: Elaboración propia. METODOLOGÍA DE INVESTIGACIÓN In g 2.2. uí m EQUIPO ica TABLA 4 2.2.1. MUESTREO DE AGUA DE LA ETAPA DE PELAMBRE EN de CURTIEMBRE Las muestras utilizadas proceden de la curtiembre “Ecológica del Norte ca S.A” la cual está ubicada en el Parque Industrial de la ciudad de Trujillo. Las muestras han sido tomadas de la salida de los botales de la etapa lio te de ribera, proceso de pelambre (licor de pelambre) el cual han sido pasado por una malla N° 60 (0.250 mm) para la eliminación de los sólidos presentes en la muestra, luego se coloca en recipientes cerrados y se Bi b almacenan en ambientes aislados de la luz a 4ºC para su respectiva caracterización y evaluación de acuerdo al procedimiento experimental. 33 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 2.2.2. CARACTERIZACIÓN DE LA MUESTRA Para la caracterización físico-química del efluente se utilizaron las ica metodologías normalizadas descritas a continuación: TABLA 5. PARAMETRO METODO uí m Métodos Analíticos utilizados en la investigación REFERENCIA Potenciométrico. DQO Titulométrico. Estándar Methods APHA, 522-C Sólidos Suspendidos Evaporación Estándar Methods APHA, 2540-C Sólidos Totales Evaporación. Estándar Methods APHA, 2540-C Sulfuros Azul de Metileno. Turbidez Determinación turbidímetra en ratio ie ría Q pH en Estándar Methods APHA, 4500 S2- D In g Método EPA 180.1 de Fuente: Elaboración propia. 2.2.3. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL ca Previamente caracterizadas las Muestras el trabajo experimental estará lio te divido en tres etapas: 2.2.3.1. ETAPA I: Evaluación de pH óptimo en el proceso de coagulación. Bi b Se trabajó con 200 ml de muestra en presencia de FeCl 3 y FeSO4 a concentraciones de 8000 mg/L y 16000 mg/L respectivamente en los siguientes pH 12.40 (muestra original), 11.00, 10.00 y 9.00, luego se procedió a realizar los análisis de los parámetros a evaluar sobre el efluente tratado y con la obtención de los resultados de los análisis se obtendrá el valor del pH óptimo. 34 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Los pasos a seguir son los siguientes: Primero se acondicionó las muestras a los pH establecidos (ajuste ica de pH con ácido fosfórico) y se procedió a agitar la muestra a 60 RPM por espacio de un minuto.(Ver figura 27) Luego se agregó la dosis de coagulante correspondiente a uí m concentración establecida. (Ver tabla 6 y figura 28) Luego se procede a agitar la muestra a 80 RPM durante 4 minutos. Se procede a verter la mezcla en botellas plásticas transparentes Q de 500 ml de capacidad y se dejó reposar por 24 horas para su ría respectiva sedimentación. Finalmente se procede a realizar el análisis de resultados de los parámetros como turbidez, ST, SS, DQO y S2- para el efluente ie tratado tanto con FeCl 3 y FeSO4 respectivamente para determinar en el pH óptimo para cada coagulante. (Ver tabla 16) In g TABLA 6 Identificación de las muestras en la evaluación del pH óptimo para de FeCl3 y FeSO4 en el proceso de coagulación. pH Coagulante Dosis (mg/L) M1-01 9.00 FeCl3 8000 M1-02 10.00 FeCl3 8000 M1-03 11.00 FeCl3 8000 M1-04 12.40 FeCl3 8000 M2-01 9.00 FeSO4 16000 M2-02 10.00 FeSO4 16000 M2-03 11.00 FeSO4 16000 M2-04 12.40 FeSO4 16000 Bi b lio te ca Muestra Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 35 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 2.2.3.2. ETAPA II: Evaluación de la concentración de FeSO4 y FeCl3 a pH óptimo. ica Luego de obtener el pH óptimo al cual puede trabajar el coagulante se procede a evaluar la concentración de FeSO4 y FeCl3 respectivamente. uí m Para ello se tiene 200 ml de muestra a pH óptimo; se procede a agregar la dosis de coagulante determinado, luego se procedió a realizar los análisis de los parámetros a evaluar sobre el efluente tratado y con la obtención de los resultados de los análisis se obtendrá la concentración Q óptima de coagulante. Primero se acondicionó las muestras a los pH establecidos (pH ie ría Los pasos a seguir son los siguientes: de un minuto. Luego se agregó la dosis de coagulante correspondiente para In g en 9.00) y se procedió a agitar la muestra a 60 RPM por espacio la evaluación de concentración óptima de FeSO 4 y FeCl3 Luego se procede a agitar cada muestra a 80 RPM durante 4 de codificándolos según dosis a evaluar. (Ver tabla 7) minutos. Se procede a verter la mezcla en botellas plásticas ca transparentes de 500 ml de capacidad y se dejó reposar por 60 minutos para su respectiva sedimentación. (Ver figura 29, 30 y lio te 31) Finalmente se procede a realizar el análisis de resultados de los parámetros como turbidez, ST, SS, DQO Y S2- para el efluente Bi b tratado tanto con FeCl 3 y FeSO4 respectivamente al efluente sobrenadante para determinar la dosis óptima para cada coagulante. (Ver tabla 18). 36 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación TABLA 7 Identificación de las muestras en la evaluación de la de concentración óptima de coagulante para FeCl3 y FeSO4 a pH óptimo en el proceso de ica coagulación. pH Tipo de Coagulante M1-05 9.00 FeCl3 M1-06 9.00 FeCl3 M1-07 9.00 FeCl3 M1-08 9.00 FeCl3 M2-05 9.00 FeSO4 M2-06 9.00 FeSO4 11000 M2-07 9.00 FeSO4 12000 M2-08 9.00 FeSO4 13000 M2-09 9.00 FeSO4 14000 M2-10 9.00 FeSO4 15000 M2-11 9.00 FeSO4 16000 M2-12 9.00 FeSO4 17000 M2-13 9.00 FeSO4 18000 M2-14 9.00 FeSO4 19000 M2-15 9.00 FeSO4 20000 6000 7000 Q 8000 9000 10000 ría ie en In g de Dosis (mg/L) uí m Muestra ca Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. lio te 2.2.3.3. ETAPA III: Evaluación del tipo y concentración de floculante a pH y Bi b concentración de coagulante óptimo Luego de obtener el pH y concentración de coagulante óptimo al cual se puede trabajar, se procede a evaluar la mejor concentración y tipo de Floculante óptimo en el proceso de coagulación-floculación. Para ello se tiene 200 ml de muestra a pH óptimo y concentración coagulante para FeCl3 y FeSO4 respectivamente, luego se procede a 37 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación agregar la dosis de cada floculante determinado a evaluar para cada muestra según el coagulante a emplear, luego se procedió a realizar los análisis de los parámetros a evaluar sobre el efluente tratado y con ica la obtención de los resultados de los análisis se obtendrá la mejor dosis uí m de concentración y tipo de floculante. Los pasos a seguir son los siguientes: • Primero se acondicionó las muestras a los pH establecidos (pH Q 9.00) y se procedió a agitar la muestra a 60 RPM por espacio de un minuto. Luego se agregó la dosis de coagulante correspondiente para ría • la evaluación de concentración óptima de FeSO 4 y FeCl3. minutos. • ie Luego se procede a agitar la muestra a 80 RPM durante cuatro en • Luego se procede a agregar la dosis de cada floculante In g determinado a evaluar para cada muestra según el coagulante a emplear para la evaluación de tipo y concentración óptima de floculante (Ver tabla 8 y 9) Luego se procede a agitar la muestra a 40 RPM durante dos de • minutos. • Se procede a verter la mezcla en botellas plásticas ca transparentes de 500 ml de capacidad y Se dejó reposar por 10 minutos para su respectiva sedimentación. Finalmente se procede a realizar el análisis de resultados de lio te • los parámetros como turbidez, ST, SS, DQO Y S2- para el efluente tratado tanto con FeCl 3 y FeSO4 respectivamente para Bi b determinar la dosis óptima para cada floculante. (Ver tabla 20 y 22) • Finalmente se procede a determinar la dosis óptima de para cada floculante tanto para FeCl 3 como FeSO4 respectivamente de acuerdo a los porcentajes de remoción. (Ver tabla 21 y 23). 38 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación • Luego determinamos el tipo de floculante óptimo tanto para FeCl3 como FeSO4 respectivamente de acuerdo a los ica porcentajes de remoción. (Ver Figura 15 y 19) TABLA 8 uí m Identificación de las muestras en la evaluación del tipo y concentración de floculante óptimo a concentración óptima de FeCl3 en el proceso de pH Coagulante [ ] (mg/L) Tipo de Floculante Q [ ] (mg/L) M1-09 9.00 FeCl3 7000 Aniónico 50 M1-10 9.00 FeCl3 7000 Aniónico 80 M1-11 9.00 FeCl3 7000 Aniónico 100 M1-12 9.00 FeCl3 7000 Aniónico 120 M1-13 9.00 FeCl3 7000 Amina Cuaternaria 50 M1-14 9.00 M1-15 9.00 M1-16 In g en ría Muestra ie coagulación-floculación. 7000 Amina Cuaternaria 80 FeCl3 7000 Amina Cuaternaria 100 9.00 FeCl3 7000 Amina Cuaternaria 120 M1-17 9.00 FeCl3 7000 Poliacrilamida 50 M1-18 9.00 FeCl3 7000 Poliacrilamida 80 M1-19 9.00 FeCl3 7000 Poliacrilamida 100 lio te ca de FeCl3 9.00 FeCl3 7000 Poliacrilamida 120 M1-21 9.00 FeCl3 7000 Catiónico 50 M1-22 9.00 FeCl3 7000 Catiónico 80 M1-23 9.00 FeCl3 7000 Catiónico 100 M1-24 9.00 FeCl3 7000 Catiónico 120 Bi b M1-20 Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 39 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación TABLA 9 Identificación de las muestras en la evaluación de la mejor concentración y tipo Floculación. pH Tipo de Floculante [ ] (mg/L) M2-16 9.00 FeSO4 12000 Aniónico 50 M2-17 9.00 FeSO4 12000 Aniónico 80 M2-18 9.00 FeSO4 12000 Aniónico 100 M2-19 9.00 FeSO4 12000 M2-20 9.00 FeSO4 12000 M2-21 9.00 FeSO4 M2-22 9.00 FeSO4 M2-23 9.00 FeSO4 M2-24 9.00 FeSO4 M2-25 9.00 M2-26 9.00 Q uí m Muestra ría Coagulante [ ] (mg/L) ica de floculante a mejor concentración de FeSO 4 en el proceso de Coagulación- 120 Amina Cuaternaria 50 12000 Amina Cuaternaria 80 12000 Amina Cuaternaria 100 12000 Amina Cuaternaria 120 12000 Poliacrilamida 50 FeSO4 12000 Poliacrilamida 80 FeSO4 12000 Poliacrilamida 100 ca de In g en ie Aniónico 9.00 FeSO4 12000 Poliacrilamida 120 M2-28 9.00 FeSO4 12000 Catiónico 50 M2-29 9.00 FeSO4 12000 Catiónico 80 M2-30 9.00 FeSO4 12000 Catiónico 100 M2-31 9.00 FeSO4 12000 Catiónico 120 Bi b lio te M2-27 Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 40 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación CAPITULO III RESULTADOS ica En este capítulo presentamos el análisis de resultados obtenidos del efluente proveniente de la etapa de pelambre de acuerdo a los parámetros evaluados uí m para encontrar las mejores condiciones de operación en la evaluación de pH, encontrando la mejor dosis de concentración de los coagulantes FeSO 4 y FeCl3, en la remoción de sólidos suspendidos y sulfuros en efluentes de pelambre en curtiembres logrando una estimación de costos por tratamiento de un metro 3.1 CARACTERIZACIÓN DEL EFLUENTE ría Q cúbico de efluentes. ie En la tabla 10 se muestran los resultados obtenidos para la caracterización físico- química del efluente licor de pelambre proveniente de la etapa de In g máximos admisibles. en pelambre de la curtiembre “Ecológica del Norte S.A”, así mismo los valores De acuerdo a estos resultados, el efluente (licor de pelambre) proveniente de la etapa de ribera de la curtiembre “Ecológica del Norte S.A” tiene un alto valor en sus parámetros evaluados en relación con los valores máximos de admisibles de las descargas de aguas residuales no domesticas en el sistema de alcantarillado (D.S. N°21-2009-VIVIENDA), motivo por el cual se ca tiene que considerar la variación de la concentración de sus coagulantes a Bi b lio te evaluar. 41 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación TABLA 10 UNIDAD EXPRESIÓN PELAMBRE (*) pH 12.40 6-9(*) 788 ----- 62296 1000 43900 ----- pH VMA (**) uí m PARÁMETRO ica Características fisicoquímicas del agua residual proveniente de la etapa de ribera (licor de pelambre) de la curtiembre “Ecológica del Norte S.A” y su comparación con los VMA de la descargas de aguas residuales no domesticas en el sistema de alcantarillado. NTU TURBIDEZ DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO mg/L DQO SÓLIDOS TOTALES mg/L ST SÓLIDOS SUSPENDIDOS mg/L SS 10800 500 SULFUROS mg/L S2- 881 5 ie ría Q TURBIDEZ en Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. In g (*) Valores obtenidos en la caracterización de efluente de la etapa de pelambre. (**) Valores Máximos Admisibles (VMA) De Las Descargas De Aguas Residuales No Domésticas En El Sistema De Alcantarillado Sanitario D.S. N° 021-2009- VIVIENDA. 3.2 ETAPA I: Evaluación de pH óptimo en el proceso de coagulación. de En esta primera etapa se evaluó la influencia del pH en el proceso de coagulación. ca Se realizaron evaluaciones de los respectivos parámetros como Turbidez, ST, SS, DQO Y S2-, para el FeCl3 y FeSO4 a concentraciones de [8000 mg/L] lio te y [16000 mg/L] respectivamente en los siguientes pH: pH=12.40 (muestra original), pH=11.00, pH=10.00 y pH=9.00. Al realizar la evaluación del pH óptimo podemos observar que a pH 11.00 y Bi b 12.40 (pH de la muestra original) el fluente se forma una mezcla de coloración oscura casi negra por la remoción del sulfuro en presencia del Fe2+ y Fe3+ quedando estos en suspensión del efluente a evaluar, quedando una sola mezcla en el cual no se puede apreciar la sedimentación y siendo para esta investigación despreciable la valoración y análisis en la remoción 42 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación de los parámetros para el sobrenadante a investigar dándole la valoración de 0% en porcentaje de remoción a pH 11.00 y 12.40. ica De acuerdos a la evaluación de resultados de los parámetros de la Figura 8 a concentración de [8000 mg/L] de FeCl 3 se logra determinar el mejor pH uí m igual a 9.00 obteniendo un porcentaje de remoción en turbidez del 79.06%, sólidos totales del 71.75%, sólidos suspendidos del 94.44%, demanda química de oxígeno del 97.66 % y sulfuros del 99.51%. En la evaluación de resultados de los parámetros de la Figura 9 a Q concentración de [16000 mg/L] de FeSO4 se logra determinar un mejor pH igual a 9.00 obteniendo un porcentaje de remoción en turbidez del 92.85%, ría sólidos totales del 70.62 %, sólidos suspendidos del 80.00 %, demanda Bi b lio te ca de In g en ie química de oxígeno del 37.87% y sulfuros del 99.91%. 43 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ lio te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Bi b Figura 8. Evaluación de pH óptimo en la remoción de turbidez, ST, SS, S 2- y DQO a concentración de FeCl3 de 8000 mg/L 44 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Bi b lio Figura 9. Evaluación de pH óptimo en la remoción de turbidez, ST, SS, S 2- y DQO a concentración de FeSO4 de 16000 mg/L. 45 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 3.3 Etapa II: Evaluación de la concentración de FeSO4 y FeCl3 a pH óptimo. ica En esta etapa se determinó la mejor concentración de coagulante a pH 9.00. Al realizar la evaluación de la concentración de coagulante podemos observar uí m en la figura 10 y 11; que para el coagulante FeCl 3 a concentración de 6000 mg/L y coagulante FeSO4 a concentración de 10 000 y 11000 mg/L el efluente forma una mezcla de coloración oscura casi negra por la remoción del sulfuro en Q presencia del Fe2+ y Fe3+ quedando estos en suspensión del efluente a evaluar, en el cual no se puede apreciar la sedimentación y siendo despreciable la ría valoración y análisis en la remoción de los parámetros para el sobrenadante a investigar dándole la valoración de 0% en porcentaje de remoción a dichas en ie concentraciones según la concentración y tipo de coagulante a evaluar. En el figura 10 se muestran los valores de porcentaje de remoción a In g concentraciones de FeCl 3 (6000, 7000, 8000, 9000 mg/L) determinando la mejor concentración a 7000 mg/L con los siguientes porcentajes de remoción turbidez del 80.66%, sólidos totales del 73.80%, sólidos suspendidos del 94.17%, de demanda química de oxígeno del 98.30% y sulfuros del 99.91%. En el figura 11 se muestran los valores de porcentaje de remoción a ca concentraciones de FeSO4 (10000,11000, 12000, 13000, 14000, 15000, 16000, 17000, 18000, 19000 Y 20000 mg/L) determinando la mejor concentración a lio te 12000 mg/L con los siguientes porcentajes de remoción turbidez del 97.44%, sólidos totales del 33.94%, sólidos suspendidos del 87.96%, demanda química Bi b de oxígeno del 83.68% y sulfuros del 99.76%. 46 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ ica te c a de In g en ie ría Q uí m Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Bi b lio Figura 10. Evaluación de concentración de FeCl 3 en la remoción de turbidez, ST, SS, S2- y DQO a pH 9.00. 47 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ ica te c a de In g en ie ría Q uí m Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Figura 11. Evaluación de la concentración (mg/L) del coagulante FeSO4 de acuerdo a los porcentajes de remoción Bi b lio en turbidez, ST, SS, S2- y DQO a pH 9.00. 48 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 3.4 ETAPA III: Evaluación del mejor floculante Con los valores de pH y concentración de mejor coagulante se procede a ica evaluar el mejor tipo de floculante. 3.4.1 PARA EL CLORURO FÉRRICO uí m En la etapa II se puede observar que a mejor pH de 9.00 y concentración de 7000 mg/L de FeCl 3 los porcentajes de remoción de turbidez, ST, SS, S2- y DQO son los más altos es por ello que se realiza la evaluación de Q los parámetros en mención utilizando 4 tipos de floculantes: floculante aniónico, amina cuaternaria, poliacrilamida y floculante catiónico para ría determinar el mejor floculante. ie Luego se realiza la evaluación de la concentración para cada tipo de Floculante en la remoción de Turbidez, ST, SS, S2- y DQO en las In g siguientes Figuras: en siguientes condiciones: pH=9.00 y [FeCl3]=7000 mg/L como muestra los En la figura 12 muestra los resultados de evaluación realizados para el efluente tratado a pH=9.00, [FeCl3]=7000 mg/L y [floculante aniónico]= 50 de ,80 ,100 y 120 mg/L, obteniendo los mayores porcentajes de remoción a concentración de 50 mg/L con los siguientes resultados: turbidez del 82.22 ca %, sólidos totales del 75.63%, sólidos suspendidos del 95.46 %, demanda lio te química de oxígeno del 98.41 % y sulfuros del 99.89%. En la figura 13 muestra los resultados de evaluación realizados para el efluente tratado a pH=9.00, [FeCl3]=7000 mg/L y [amina cuaternaria]= Bi b 50,80 ,100 y 120 mg/L, obteniendo los mayores porcentajes de remoción a concentración de 50 mg/L con los siguientes resultados: turbidez del 75.10 %, sólidos totales del 38.27%, sólidos suspendidos del 86.11%, demanda química de oxígeno del 99.42% y sulfuros del 99.89%. En la figura 14 muestra los resultados de evaluación realizados para el efluente tratado a pH=9.00 y [FeCl3]=7000 mg/L, [Poliacrilamida]= 50, 80, 49 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 100 y 120 mg/L, obteniendo los mayores porcentajes de remoción a concentración de 50 mg/L con los siguientes resultados: turbidez del 81.13%, sólidos totales del 31.66%, sólidos suspendidos del 80.09 %, ica demanda química de oxígeno del 91.66 % y sulfuros del 99.90%. La evaluación del tipo de Floculantes en la remoción de Turbidez, ST, SS, uí m S2- y DQO se realiza en las siguientes condiciones: pH=9.00 y [FeCl3]=7000 mg/L, [floculante aniónico]= 50 mg/L, [amina cuaternaria]= 50 mg/L, [poliacrilamida]= 50 mg/L, [floculante catiónico]= 50 mg/L (Figura Q 5). ría En el figura 15 se puede observar los resultados obtenidos, que para los floculantes aniónico, amina cuaternaria y poliacrilamida representan un ie alto porcentaje de remoción con valores muy cercanos entre sí, sin embargo al utilizar el floculante catiónico tiene una representación igual a en cero dado que se forma un lodo con remoción de sulfuros y sólidos suspendidos pero sin formación de flóculos, por el contrario se forman los In g lodos tornando el agua de coloración oscura, siendo su porcentaje de Bi b lio te ca de remoción igual a cero. 50 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ lio te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Bi b Figura 12. Evaluación de concentración de floculante aniónico a pH 9.00 y coagulante [FeCl3] =7000 mg/L 51 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Bi b lio Figura 13. Evaluación de concentración de floculante amina cuaternaria a pH 9.00 y concentración de coagulante FeCl3 a 7000 mg/L 52 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Figura 14. Evaluación de concentración de floculante poliacrilamida a pH 9.00 y concentración de coagulante FeCl3 Bi b lio a 7000 mg/L 53 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Bi b lio Figura 15. Evaluación de tipo de floculante a 50 mg/L a pH 9.00 y concentración de coagulante FeCl3 a 7000 mg/L 54 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 3.4.2 PARA SULFATO FERROSO En la etapa II se puede observar que a mejor pH de 9.00 y concentraciones ica de 12000 a 20 000 mg/L de FeSO4 los porcentajes de remoción de Turbidez, ST, SS, S2- y DQO son muy cercanos es por ello que se realiza la evaluación uí m de los parámetros en mención utilizando 4 tipos de floculantes: aniónico, amina cuaternaria, poliacrilamida y catiónico para determinar la mayor eficiencia para las concentraciones más bajas de coagulantes a 12000 mg/L Q de sulfato ferroso. ría Luego se realiza la evaluación para cada tipo de floculante en la remoción de turbidez, ST, SS, S2- y DQO en las siguientes condiciones: pH=9.00 y ie [FeSO4]=12000 mg/L como muestra los siguientes Figuras: en En la figura 16 muestra los resultados de evaluación realizados para el efluente tratado a pH=9.00, [FeSO4]=12000 mg/L y [floculante aniónico]= 50, In g 80,100 y 120 mg/L, siendo los valores más altos en porcentajes de remoción a 50 mg/L de concentración en floculante con los siguientes datos: turbidez del 96.76 %, sólidos totales del 36.22 %, sólidos suspendidos del 88.43 %, de demanda química de oxígeno del 94.16 % y sulfuros del 99.64%. En la figura 17 muestra los resultados de evaluación realizados para el ca efluente tratado a pH=9.00 y [FeSO4]=12000 mg/L, [amina cuaternaria]= 50, 80,100 y 120 mg/L, siendo los valores más altos en porcentajes de remoción lio te a 50 mg/L de concentración en floculante con los siguientes datos: turbidez del 79.68 %, sólidos totales del 35.00 %, sólidos suspendidos del 88.15 %, Bi b demanda química de oxígeno del 93.39 % y sulfuros del 99.65 %. En la figura 18 muestra los resultados de evaluación realizados para el efluente tratado a pH = 9.00 y [FeSO4]=12000 mg/L, [poliacrilamida]= 50, 80,100 y 120 mg/L, siendo los valores más altos en porcentajes de remoción a 50 mg/L de concentración en floculante con los siguientes datos: turbidez 55 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación del 87.88 %, sólidos totales del 31.93 %, sólidos suspendidos del 82.41 %, ica demanda química de oxígeno del 99.56 % y sulfuros del 93.76%. Luego se realiza la evaluación del tipo de floculantes en la remoción de Turbidez, ST, SS, S2- y DQO en las siguientes condiciones: pH=9.00 y uí m [FeSO4]=12000 mg/L, [floculante aniónico]= 50 mg/L, [floculante amina cuaternaria]= 50 mg/L, [floculante poliacrilamida]= 50 mg/L, [floculante Q catiónico]= 50 mg/L. En la figura 19 se puede observar los resultados obtenidos que para los ría floculantes aniónico, amina cuaternaria y poliacrilamida representan un alto porcentaje de remoción con valores muy cercanos entre sí, sin embargo al ie utilizar el floculante catiónico el porcentaje de remoción se representa igual en a cero dado que se forma un lodo por efectos de la remoción de sulfuros y sólidos suspendidos pero sin formación de flóculos ni separación de dos In g fases, por el contrario se forman los lodos tornando el agua de coloración oscura y negra siendo nula la lectura en el equipo por lo que se le asigna un Bi b lio te ca de porcentaje de remoción igual a cero. 56 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación lio Figura 16. Evaluación de concentración de floculante aniónico a pH 9.00 y concentración de coagulante FeSO4 a Bi b 12000 mg/L 57 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Bi b lio Figura 17. Evaluación de concentración de amina cuaternaria a pH 9.00 y concentración de coagulante FeSO4 12000 mg/L 58 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Bi b 12000 mg/L. lio Figura 18. Evaluación de concentración de floculante poliacrilamida a pH 9.00 y concentración coagulante FeSO4 de 59 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Bi b lio Figura 19. Evaluación del tipo de floculante a concentración de 50 mg/L, pH 9.00 y concentración coagulante FeSO4 a 12000 mg/L 60 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 3.5. RESULTADOS FINALES Luego de determinar las mejores condiciones de trabajo a continuación presentamos las tablas con los mejores resultados obtenidos en el ica proceso de coagulación-floculación en el cual podemos apreciar la comparación de resultados obtenidos en el tratamiento de efluentes de uí m licor de pelambre de los parámetros evaluados Vs los Valores Máximos Admisibles (D.S. N°21-2009-VIVIENDA) y su porcentaje de remoción a mejor pH; utilizando como coagulantes al FeCl 3 y FeSO4 a Q concentraciones de 7000 y 12000 mg/L respectivamente y como floculante al floculante aniónico a concentración de 50 mg/L para ambos ría casos. ie Tabla 11 en Resultados finales de los parámetros evaluados al sobrenadante en la pH de MUESTRA TRATADA In g caracterización de muestra del efluente licor de pelambre tratado con FeCl 3 9.00 S.S. (mg/L) S 2(mg/L) DQO (mg/L) 140.10 490.00 0.97 990.87 ca Licor de pelambre Turbidez (NTU) Bi b lio te Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en el estudio. 61 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 12 Comparación de los resultados obtenidos en el tratamiento efluente de licor de pelambre en el proceso de coagulación-floculación para el parámetro de sólidos ica suspendidos Vs los valores máximos admisibles y su porcentaje de remoción. Coagulante [] mg/L Floculante [] mg/L FeCl3 7000 Aniónico 50 9.00 FeSO4 12000 Aniónico 50 10800 Efluente Tratado (mg/L) 490.00 VMA (mg/L) 500 1250.00 % Remoción 95.46 88.43 ría 9.00 Efluente Sin Trat. (mg/L) Q pH uí m SÓLIDOS SUSPENDIDOS en ie Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en el estudio. Tabla 13 In g Comparación de los resultados obtenidos en el tratamiento efluente de licor de pelambre en el proceso de coagulación-floculación para el parámetro de sulfuros Vs de los valores máximos admisibles y su porcentaje de remoción. SULFUROS (mg/L) [] mg/L Floculante [] mg/L Coagulante 9.00 FeCl3 7000 Aniónico 50 9.00 FeSO4 12000 Aniónico 50 Efluente Sin Trat. (mg/L) 881 Efluente Tratado (mg/L) 0.97 3.13 VMA (mg/L) 5 % Remoción 99.89 99.64 lio te ca pH Bi b Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en el estudio. 62 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 14 Comparación de los resultados obtenidos en el tratamiento efluente de licor de pelambre en el proceso de coagulación-floculación para el parámetro de demanda ica química de oxígeno Vs valores máximos admisibles y su porcentaje de remoción. Coagulante [] mg/L Floculante [] mg/L 9.00 FeCl3 7000 Aniónico 50 9.00 FeSO4 12000 Aniónico 50 Efluente Sin Trat. (mg/L) 990.87 3637.50 VMA (mg/L) 1000 % Remoción 98.41 94.16 ría 62296 Efluente Tratado (mg/L) Q pH uí m DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO ie Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en el estudio. en Así mismo presentamos las figuras 20 y 21 en los cuales podemos apreciar la evaluación de los porcentajes de remoción en turbidez, sólidos In g suspendidos, sulfuros y demanda química oxígeno en el proceso de coagulación Vs coagulación-floculación a pH 9.00 y [floculante aniónico] = 50 mg/L para los coagulantes [FeCl3]=7000 mg/L y [FeSO4]=12000 mg/L de respectivamente. En la figura 22 presentamos la evaluación de los porcentajes de remoción en el proceso de coagulación-floculación a pH 9.00, entre coagulante cloruro ca férrico [FeCl3] = 7000 mg/L + [floculante aniónico] = 50 mg/L Vs coagulante Bi b lio te sulfato ferroso [FeSO4] = 12000 mg/L + [floculante aniónico] = 50 mg/L. 63 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Figura 20. Evaluación de los porcentajes de remoción en turbidez, sólidos suspendidos, sulfuros y demanda química lio oxígeno en el proceso de coagulación Vs coagulación-floculación a pH 9.00, concentración coagulante FeCl3 de 7000 Bi b mg/L y concentración de floculante aniónico de 50 mg/L 64 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Figura 21. Evaluación de los porcentajes de remoción turbidez, sólidos suspendidos, sulfuros y demanda química lio oxígeno en el proceso de coagulación Vs el proceso de coagulación-floculación a pH 9.00 concentración de FeSO4 igual Bi b a 12000 mg/L y floculante aniónico igual a 50 mg/L. 65 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ te c a de In g en ie ría Q uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación lio Figura 22. Evaluación de los % de remoción en SS, S y DQO en el proceso de coagulación-floculación a pH 9.00, Bi b [FeCl3]=7000 mg/L y [floculante aniónico]= 50 mg/L frente a [FeSO4]=12000 mg/L y [floculante aniónico]= 50 mg/L. 66 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 3.6 DESARROLLO DE LOS COSTOS DE TRATAMIENTO La viabilidad de aplicación de este proceso a la realidad industrial depende ica de una ecuación de costo-beneficio. Costo operativo (S/. / m3)= a Cenergía + b Cquímicos Dónde: uí m Los costos se analizan según lo propuesto por Bayramonglu. Cenergía : es el consumo de energía (kw-h/m3) a: Precio de la energía eléctrico (S/. /kw –h) Cquímicos: consumos de reactivos químicos (kg/m3) b: Precio de los reactivos consumidos (S/. / Kg) ie ría Q en 3.6.1 USANDO CLORURO FÉRRICO: Condiciones: Tratamiento a pH = 9.00. Concentración de coagulante FeCl3 (mg/L) = 7000 Concentración floculante aniónico (mg/L) = 50 Precio de ácido fosfórico (S/. /Kg) = 2.08 Precio de coagulante FeCl3 (S/. /Kg) = 3.07 Precio floculante aniónico (S/. /Kg) = 16.60 ca de In g lio te Calculo de costo operativo: 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝟏 ( 𝑺/. 𝒎𝟑 )= (costo de energía)+ tratamiento a pH Bi b 9.00 + [FeCl3]= 7000 mg/L+ [floculante aniónico]= 50 mg/L. 𝑺/. 𝑆/. 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝟏 (𝒎𝟑 )=[0.4764 𝑘𝑤−ℎ × 2.42𝑥10−2 [(2.08 𝑆/. 𝐾𝑔 𝐾𝑔 𝑆/. 𝐾𝑔 × 0.004 𝑚3 ) + (3.07 𝐾𝑔 × 7 𝑚3 ) + (16.6 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝟏 ( 𝑆/. 𝐾𝑔 𝑘𝑤−ℎ 𝑚3 ]+ 𝐾𝑔 × 0.05 𝑚3 )] 𝑺/. ) = 𝟐𝟔. 𝟕𝟒 𝒎𝟑 66 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación 3.6.2 USANDO SULFATO FERROSO: Tratamiento a pH = 9.00. Concentración de coagulante FeSO4 (mg/L) = 12000 Concentración floculante aniónico (mg/L) = 50 Precio de ácido fosfórico (S/. /Kg) = 2.08 Precio de coagulante FeSO4 (S/. /Kg) = 2.25 Precio floculante aniónico (S/. /Kg) =16.60 Q uí m ica Condiciones: ría Calculo de costo operativo: 𝑺/. 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝟐 (𝒎𝟑 )= (costo de energía)+ Tratamiento a pH en ie 9.00 + [FeSO4]= 12000 mg/L+ [floculante aniónico] = 50 mg/L. 𝑺/. 𝑆/. 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝟐 (𝒎𝟑 )=[0.4764 𝑘𝑤−ℎ × 2.42𝑥10−2 𝑆/. 𝐾𝑔 𝐾𝑔 In g [(2.08 𝑆/. 𝐾𝑔 𝑘𝑤−ℎ 𝑆/. 𝑚3 ]+ 𝐾𝑔 × 0.004 𝑚3 ) + (2.25 𝐾𝑔 × 12 𝑚3 ) + (16.60 𝐾𝑔 × 0.05 𝑚3 )]. 𝑺/. ) = 𝟐𝟕. 𝟖𝟒 𝒎𝟑 Bi b lio te ca de 𝑪𝒐𝒔𝒕𝒐 𝑶𝒑𝒆𝒓𝒂𝒕𝒊𝒗𝒐 𝟐 ( 67 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación CAPITULO IV ica DISCUSIONES 4.1. CARACTERIZACIÓN DEL EFLUENTE uí m La muestra obtenida del efluente (licor de pelambre) proveniente de la etapa de ribera de la curtiembre “Ecológica del Norte” muestra un color oscuro con alta turbidez, olor desagradable debido a la alta presencia de sulfuros el cual al Q realizar la caracterización físico-química del efluente este presenta un alto valor ría en sus parámetros evaluados en relación con los VMA. A pesar de que existen varios métodos para reducir el consumo de insumos y ie para disminuir la concentración de los mismos en los efluentes de los procesos, ninguno permite emitir efluentes con características fisicoquímicas con dentro en de Valores Máximos Admisibles (VMA) según D.S. N° 021-2009-VIVIENDA para las descargas de aguas residuales no domésticas en el sistema de alcantarillado In g sanitario obligando a utilizar un tratamiento de sus efluentes que les permita el cumplir con la normatividad. de En la tabla 10 podemos observar los resultados de la caracterización del efluente el cual muestra un pH igual a 12.40 y valores de turbidez de 788 NTU, sólidos ca totales de 43900 mg/L, sólidos suspendidos de 10800 mg/L, demanda química lio te de oxigeno de 62296 mg/L y sulfuros 881 mg/L. La etapa de rivera es un proceso que emplea un gran volumen de agua así como un alto consumo de insumos y reactivos químicos, tales como el sulfuro de sodio y cal apagada que da salida a una descarga de efluentes de alta contaminación Bi b en la operación de pelambre. Motivo por el cual se tiene que considerar la variación de la concentración de sus coagulantes a evaluar; ya que los niveles de concentración de sulfuros analizados son 177 veces la concentración permitida por la norma, y los porcentaje de remoción están directamente relacionado con la carga de sulfuros presentes en el efluente a tratar. 68 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Los criterios utilizados en la valoración de las características analizadas de aguas residuales son, generalmente, los dispuestos por la legislación nacional ya revisada o aquellos propuestos en legislaciones de otros países de alto ica desarrollo medioambiental, cuando para alguno de los parámetros no contamos con nivel de referencia. Por otra parte, son de uso frecuente referencias ambientales no incluidas en la legislación pero comúnmente aceptados en el uí m entorno de la actividad ambiental. Q 4.2 ETAPA I: Evaluación del pH óptimo en el proceso de coagulación. El valor del pH es uno de los factores de mayor importancia e influencia sobre el ría proceso de coagulación en la remoción de turbidez, sólidos suspendidos, DQO y sulfuros dado que el pH afecta la solubilidad de los precipitados formados por ie el hierro, así como el tiempo requerido para formación de floc y la carga sobre las partículas coloidales. en Se sabe que el mejor pH al cual se trabaja la coagulación son cercanos a pH igual 7.50 para obtener el mayor porcentaje de remoción sin embargo el sulfuro In g a pH acido se presenta en forma gaseoso altamente toxico y por seguridad solo se evaluó a 4 diferentes pH (9.00, 10.00, 11.00 y 12.40) para el proceso de coagulación. de Otro punto a tener en cuenta es que la presencia de sulfuro en la operación de pelambre explica que esta operación, por sí sola, sea responsable de la mayor ca parte de la toxicidad total del efluente, en la forma de sulfuro, dado que el pH en el agua de pelambre es cercano a 13 y de acuerdo a los análisis en efluente a lio te tratar se encuentra a pH 12.40 El sulfuro y sulfuro ácido (H2S) están presentes en la solución de pelambre, en menor o mayor cantidad, dependiendo del pH de la solución y de la concentración inicial del sulfuro de sodio. Las condiciones de basicidad o acidez Bi b harán que la reacción genere una mayor o menor concentración de estas especies. Mientras más alto sea el pH, existirá mayor concentración de sulfuro y menor de sulfuro ácido y viceversa. Los resultados que presentan la figura 8 y figura 9 podemos observar que ha pH 9.00 y 10.00 los porcentajes de remoción son muy similares pero teniendo mayor representatividad a pH 9.00 69 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación De acuerdo a la evaluación de resultados de los parámetros de la figura 8 a concentración de 8000 mg/L de FeCl3 se logra determinar el pH óptimo a 9.00 obteniendo un porcentaje de remoción en turbidez del 79.06%, sólidos totales ica del 71.75%, sólidos suspendidos del 94.44%, demanda química de oxigeno del 97.66 % y sulfuros del 99.51% siendo estos valores los que representan el mayor porcentaje de remoción en la evaluación. uí m En la evaluación de resultados de los parámetros de la figura 9 a concentración de 16000 mg/L de FeSO4 se logra determinar el pH óptimo a 9.00 obteniendo un porcentaje de remoción en turbidez del 92.85%, sólidos totales del 84.28 %, Q sólidos suspendidos del 80.00 %, demanda química de oxigeno del 37.87% y sulfuros del 99.91%. ría Teniendo en cuenta que la coagulación en el tratamiento de las aguas residuales es un proceso de precipitación química en donde se agregan compuestos ie químicos con el fin de remover los sólidos es que se ha considerado tomar que el pH óptimo al cual se puede obtener los mejores resultados en tanto a la en coagulación para la obtención del mayor porcentaje de remoción es a pH 9.00 In g utilizando como coagulante al FeCl 3 y FeSO4. 4.3 Etapa II: Evaluación de la concentración de FeSO4 y Fecl3 a pH óptimo. de En esta etapa se evalúa la concentración de coagulante optima a pH óptimo; teniendo en cuenta que la coagulación es el proceso por el cual se reducen las ca fuerzas repelentes existentes entre partículas coloidales para formar partículas mayores de buena sedimentación; así mismo prepara el agua para la lio te sedimentación, incrementa grandemente la eficiencia de los sedimentadores y tiene como función principal desestabilizar, agregar y unir las substancias coloidales presentes en el agua. Las suspensiones coloidales suelen estar cargadas negativamente por lo que se usa un coagulante que aporte cargas Bi b positivas, como el cloruro férrico y sulfato ferroso. Los coagulantes metálicos son muy sensibles al pH, si el pH no está dentro del intervalo adecuado, la clarificación es pobre y pueden solubilizarse el hierro y generar problemas al usuario del agua. Por ello cuando se utilice la mejor dosis de coagulante a mejor pH, mayores serán los porcentajes de remoción. 70 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Todos los estudios consultados coinciden en una conclusión, la cual se refiere a que el sulfuro es de mayor interés desde el punto de vista ambiental ya que son los que generan un impacto negativo significativo sobre los cuerpos de agua, el ica suelo, el aire y sobre la salud humana por su potencial toxicidad y ecotoxicidad dado que el Sulfuro presenta un riesgo por la formación de gas sulfhídrico, el que en baja concentración genera olor desagradable y en alta concentración puede 3+ empleados en la coagulación como un uí m ser muy tóxico siendo el Fe2+ y Fe factor determinante para el tratamiento de efluentes de licor de pelambre en la eliminación de sulfuros. Q El proceso de coagulación remueve turbiedad, color, bacterias, algas y otros organismos planctónicos, fosfatos y substancias productoras de olores y sabores ría de igual manera se puede observar que la remoción de sulfuros es muy efectiva presencia del Fe 2+ y Fe3+. ie llegando a estar dentro los VMA que requiere la norma para efluentes en Al realizar la evaluación de la concentración de coagulante óptima podemos en observar que para el coagulante FeCl 3 a concentración de 6000 mg/L y coagulante FeSO4 a concentración de 10000 y 11000 mg/L el fluente se forma In g una mezcla de coloración oscura casi negra por la remoción del sulfuro en presencia del Fe2+ y Fe3+ (Ver Figura N°29 y 30) quedando estos en suspensión del efluente a evaluar, en el cual no se puede apreciar la sedimentación y siendo de despreciable la valoración y análisis en la remoción de los parámetros para el sobrenadante a investigar dándole la valoración de 0% en porcentaje de ca remoción a dichas concentraciones según el coagulante para las muestras Muestra M1-05,M2-05 y M2-06. lio te En la figura 10 se muestran los valores de porcentaje de remoción a concentraciones de FeCl 3 (6000, 7000, 8000, 9000 mg/L) en los cuales podemos observar que a concentraciones 7000, 8000, y 9000 mg/L los porcentajes de remoción son muy cercanos entre sí; los cuales fluctúan entre el 76.79% y Bi b 81.45% para la turbidez, entre 94.17% y 95.74% para los sólidos suspendidos, entre 99.91% y 99.95% para sulfuros; determinando como la mejor dosis de concentración para la coagulación a 7000 mg/L con los siguientes porcentajes de remoción: en turbidez del 80.66%, sólidos totales del 73.80%, sólidos suspendidos del 94.17 %, demanda química de oxigeno del 98.30% y sulfuros del 99.91%. Dado que a concentraciones de 8000 y 9000 mg/L el sobrenadante 71 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación muestra una coloración media naranja (Ver figura 29) lo que indica el exceso de concentración de FeCl 3 y a concentración de 7000 mg/L el sobrenadante que se analizó era de coloración transparente y representa los valores más altos de en ica porcentajes de remoción. En la figura 11 se muestran los valores de porcentaje de remoción a concentraciones de FeSO4 (10000, 11000, 12000, 13000, 14000, 15000, 16000, uí m 17000, 18000, 19000 Y 20000 mg/L), dichas dosis se fueron evaluando de manera consecutiva hasta encontrar la mejor concentración para la coagulación ya que se tuvo como referencia la concentración de 16000 mg/L en la Etapa 1 al Q evaluar el pH óptimo; por ello es que se determinó evaluar en dosis consecutivas aumentado y disminuyendo la concentración en 1000 mg/L hasta determinar la ría mejor dosis de concentración para FeSO 4, dado que al realizar los análisis al coagulante presente en el tratamiento. ie sobrenadante la coloración era casi naranja lo que indicaba el exceso de Así mismo también podemos observar que a concentraciones desde 12000 a en 20000 mg/L los porcentajes de remoción son bastante altos, los cuales fluctúan entre el 88.58% y 97.44% para la turbidez, entre 55.56% y 88.89% para los In g sólidos suspendidos y entre 99.76% y 99.91% para sulfuros. De igual manera podemos observar en la figura 31 que a concentraciones entre 13000 y 20000 mg/L el sobrenadante muestra una coloración media naranja lo que indica el de exceso de concentración de FeSO4 y que la muestra M2-07 a concentración de 12000 mg/L el sobrenadante se aprecia de coloración transparente siendo de ca igual manera todos analizados para su respectivo resultado en porcentajes de remoción (Ver figura 31). lio te En la figura 11 los mejores resultados los tenemos a concentración de 12000 mg/L obteniendo un % de remoción del 97.44% para la turbidez y 87.96% para sólidos suspendidos, esta dosis de coagulación se toma como la mejor ya que tenemos valores altos de remoción y se obtiene antes de la inversión de la carga Bi b de la partícula que se da a 13000 y 14000 mg/L en el cual se forman microflóculos con tamaños muy pequeños cuyas velocidad de sedimentación son muy lentas lo cual influye en la turbidez y sólidos suspendidos dando lugar a porcentajes de remoción más bajos. Así mismo podemos ver que a partir de 15000 mg/L ésta acción se invierte incrementado sus valores en porcentajes de remoción pero no siendo significativas ya que afectan considerablemente a los 72 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación sólidos disueltos en el efluente final así también la consideración de exceso de coagulante en el tratamiento determinando así como la mejor dosis de concentración para la coagulación a 12000 mg/L para el FeSO 4 con los ica siguientes porcentajes de remoción: en turbidez del 80.66%, sólidos totales del 73.80%, sólidos suspendidos del 94.17 %, demanda química de oxigeno del uí m 98.30% y sulfuros del 99.91%. 4.4 ETAPA III: EVALUACIÓN DEL FLOCULANTE ÓPTIMO Q En esta etapa se evalúa la mejor dosis y tipo de floculante óptimo a condiciones de pH y concentración de coagulante óptimo para el tratamiento del efluente ría proveniente de la etapa de rivera en curtiembres según el tipo de coagulante a emplear (FeCl 3 o FeSO4). En general, se emplea la medición de la turbidez y sobre la dosis óptima a utilizar. ie sólidos suspendidos en el agua tratada del ensayo como parámetro de decisión en Se sabe que la floculación consiste en la agitación de la masa coagulada que sirve para permitir el crecimiento y aglomeración de los flóculos recién formados, In g con la finalidad de aumentar el tamaño y peso necesario para sedimentar con facilidad. Así mismo podemos observar que para el tratamiento del efluente FeCl 3 y FeSO4 de se utilizó 4 tipos de Floculantes (floculante aniónico, amina cuaternaria, poliacrilamida y floculante catiónico) a concentraciones de 50, 80, 100 y 120 ca mg/L. En la figura 12 muestra los resultados de evaluación en función de los lio te porcentajes de remoción realizados para el efluente a pH 9.00 y concentración de FeCl3 a 7000 mg/L, concentración de floculante aniónico a 50 ,80 ,100 y 120 mg/L, en el cual podemos observar que los valores de los parámetros de turbidez, ST, SS, S2- y DQO son altos y muy cercanos entre sí, entonces al Bi b comparar los porcentajes de remoción estos fluctúan entre el 78.69% y 83.10% para la turbidez, entre 94.35% y 95.93% para los sólidos suspendidos, entre 99.68% y 99.89% para Sulfuros; determinando como la mejor dosis de concentración para la floculación a 50 mg/L con los valores de turbidez del 82.22 %, sólidos totales del 75.63%, sólidos suspendidos del 95.46 %, demanda química de oxigeno del 98.41 % y sulfuros del 99.89%. Dado que a ésta 73 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación concentración se representa el mayor porcentaje de remoción de turbidez así como el mayor porcentaje de remoción en sulfuros, sin embargo podemos observar que para lo sólidos suspendidos el porcentaje de remoción más alto lo ica encontramos a concentración de 80 mg/L siendo esto menos del 1% de diferencia del porcentaje de remoción a concentración de 50 mg/L siendo poco significativo para justificar aumentar la dosis de floculante lo que implica un uí m mayor costo de tratamiento del efluente; así mismo podemos observar en la figura 32 que el efluente tratado a 50 mg/L el cual lo representa la muestra M109 muestra un efluente más claro sin sólidos en suspensión . Q El mismo comportamiento lo tenemos en la figura 13 y figura 14 utilizando como floculante a la amina cuaternaria y poliacrilamida respectivamente determinando ría para ambos floculantes la mejor concentración a 50 mg/L. Luego se puede observar que los resultados obtenidos para los floculantes: ie floculante aniónico, amina cuaternaria y poliacrilamida representan un alto porcentaje de remoción con valores muy cercanos entre sí, sin embargo al utilizar en el floculante catiónico ocurre una desestabilización de partículas el cual forma un lodo con remoción de sulfuros y sólidos suspendidos pero sin formación de In g flóculos, por el contrario se forman los lodos sin sedimentación tornando el agua coloración oscura siendo su porcentaje de remoción igual a cero. Luego en la figura 15 para la Evaluación del tipo de floculante en la remoción de de turbidez, ST, SS, S2- y DQO se puede observar claramente que los mayores porcentajes de remoción se obtuvieron con el floculante aniónico determinando ca así como el mejor floculante al floculante aniónico a concentración de 50 mg/L. lio te Es importante destacar que la influencia de la concentración de los coagulantes y floculantes es fundamental ya que al utilizar mayor concentración de coagulante y/o floculante podemos obtener altos porcentajes de remoción Bi b similares a la de la dosis óptima pero a la vez mayores costos de tratamiento. 74 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación CAPITULO V CONCLUSIONES La evaluación del pH y la concentración de FeSO4 y FeCl3 influyen ica directamente en la remoción de sólidos suspendidos y sulfuros en efluentes de la etapa de rivera en el proceso de pelambre (licor de uí m pelambre) de la curtiembre Ecológica del Norte S.A. Las mejores condiciones de trabajo en la remoción de sólidos Q suspendidos y sulfuros son a pH 9.00 utilizando como coagulantes al cloruro férrico y sulfato ferroso de manera individual; en concentraciones ie floculante de aniónico de 50 mg/L. ría de [FeCl3]= 7000 mg/L y [FeSO4]=12000 mg/L, con una concentración de Los mayores porcentajes de remoción de sólidos suspendidos y sulfuros en se obtuvo bajo las siguientes condiciones de trabajo en la combinación del coagulante y floculante: In g A pH igual a 9.00, [FeCl3]=7000 mg/L y [floculante aniónico]= 50 mg/L se logra una remoción de turbidez del 82.22 %, sólidos totales del 75.63%, sólidos suspendidos del 95.46 %, demanda química de de oxigeno del 98.41 % y sulfuros del 99.89%. A pH igual a 9.00, [FeSO4]=12000 mg/L y [floculante aniónico]= 50 mg/L se logra una remoción turbidez del 96.76 %, sólidos totales ca del 36.22 %, sólidos suspendidos del 88.43 %, demanda química lio te de oxígeno del 94.16 % y sulfuros del 99.64%. En la determinación de los costos operativos del proceso según la Bi b evaluación se requiere una inversión por metro cubico de efluente de licor de pelambre tratado según los siguiente: - A pH 9 + [FeCl3]= 7000 mg/L+ [floculante aniónico]= 50 mg/L es de 26.74 Nuevos Soles /m3 de efluente tratado. 75 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación CAPITULO VI RECOMENDACIONES Tener en cuenta la presencia de sustancias químicas del efluente a tratar ica ya que en la etapa de pelambre se utiliza básicamente cal y sulfuro de sodio en su proceso por lo que se sugiere controlar los pH al cual se uí m llevara a cabo la investigación a fin de evitar la formación de gases tóxicos que pueden ser dañinos tanto para la salud como para el medio ambiente. El proceso de mezcla y floculación debe ser lento, un mezclado Q demasiado intenso pueden romper los flóculos ya formados, los rompe y ría raramente se vuelven a formar en su tamaño y fuerzas óptima, por ello se recomienda que si bien es importante mezclar bien el floculante con el ie agua, se considere tener en cuenta que la velocidad de mezcla de la Se recomienda seguir realizando periódicamente estudios a las diferentes In g en floculación sea menor a la velocidad de mezcla de coagulación. etapas del proceso de la elaboración del cuero con los coagulantes utilizados en la curtiembre. Realizar ensayos aplicados en ésta investigación para el tratamiento de de efluente total implicadas en el proceso de tratamiento de agua ya que los ca valores de los parámetros estudiados serían más bajos por la mezcla con los efluentes del proceso de lavado por consiguiente las dosis para el lio te proceso de coagulación-floculación serían más bajos. Considerar la factibilidad de reutilización de los efluentes tratados en la Bi b etapa de pelambre dado que se puede obtener beneficios económicos ya que al implementar las tecnologías de recirculación y reúso, no solo permiten disminuir los costos de producción, sino también permiten reducir el consumo de agua así como los pagos de tasa retributiva, dadas las remociones de carga contaminante que en ellas se genera. 76 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación CAPITULO VII BIBLIOGRAFIA million square feet. Disponible online ica [1] International Council of Tanners. Leather production -Top 30 countries en uí m http://www.tannerscouncilict.org/ict%20stats2008.pdf Consultado en Julio, 2013 [2] Guía para el control y prevención de la contaminación industrial, 1999, Q Santiago. ría [3] Néstor Alejandro Gómez Puentes, Trabajo de grado monoFigura para optar ie el título de ingeniero químico, Universidad Nacional de Colombia. en [4] Yorkshire Forward, Victoria House, Victoria Place (3 November 2003). Treatment of tannery wastewater by chemical coagulation. ELSEVIER, pp. 249- In g 259. [5] Jiménez, C. (1995). Estudio de Factibilidad del Saneamiento del Valle de de México. Informe preliminar del Instituto de Ingeniería, UNAM. México, D.F. ca [6] Víctor Junior Jhair campos cuenca (julio del 2013), Análisis y mejora de procesos de una curtiembre ubicada en la ciudad de Trujillo, Pontifica lio te universidad Católica del Peru, Lima. [7] Estudio de potenciales impactos ambientales y vulnerabilidades, cap 11, ciiu Bi b c-1511 [8] GREENPEACE (Marzo del 2012), Cueros Tóxicos-Nuevas evidencias de contaminación de curtiembres en la cuenca Matanza-Riachuelo, Buenos AiresArgentina. Disponible en <<http://www.greenpeace.org.ar>> 77 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación [9] Rey de Castro Rosas, Ana Cristina (Agosto del 2013). Recuperación de cromo (III) de efluentes de curtido para control ambiental y optimización del proceso ica productivo. Tesis para optar el Título de Licenciado en Química. Pontificia uí m universidad católica del Perú, Lima, pp.2-3. [10] El Proceso de Curtido (14 de Diciembre del 2002), pp.1-3. Disponible en [11] Grupo Cabyc Shoes. Proceso de Q <<file://C:\forcillo\proceso_de_curtido.htm>> curtido de pieles. ie ría <<Http://es.slideshare.net/ludyslu/proceso-de-curtido-de-pieles>> [12] Guía técnica para la minimización de residuos en curtiembres, división de In g en salud y ambiente (1993), Lima – Perú. [13] Pinedo Ochoa, Rosy Susana (4 de Abril del 2012). Impactos ambientales generados por la curtiembre D-LEYSE, en el distrito del porvenir, provincia Trujillo, región la libertad. Informe de práctica pre – profesional. Universidad de nacional agraria de la selva, Tingo Maria, Perú, pp. 48-49. ca [14] Pamela Cerón Chafla (Diciembre del 2011). Estudio de un sistema físicoquímico a escala prototipo de tratamiento de aguas residuales provenientes de lio te una curtiembre. Tesis de grado presentada como requisito para la obtención del título de Ingeniería Ambiental. Universidad san francisco de quito, Quito- Bi b Ecuador, pp. 13-17. [15] Ing. Yolanda Andía Cárdenas (Abril del 2000). Tratamiento de agua coagulación y floculación. SEDAPAL. Lima, pp.16. 78 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación [16] Hernán Alonso Restrepo Osorno, Evaluación del proceso de coagulación – floculación de una planta de tratamiento de agua potable. ica [17] Diana Marcela Murillo Castaño (2011). Análisis de la influencia de dos materias primas coagulantes en el aluminio residual del agua tratada. uí m Universidad Tecnológica de Pereira, Escuela de Tecnologías, Química Industrial, Pereira, pag 23-24. ría Q [18] Quím. Ada Barrenechea Martel, coagulación, capítulo 4. [19] Ing. Yolanda Andía Cárdenas (Abril del 2000). TRATAMIENTO DE AGUA Lenntech. Manual Degremont. en [20] ie COAGULACIÓN Y FLOCULACIÓN,SEDAPAL, Lima. Tratamiento de aguas. In g <http://www.lenntech.es/reactivos.htm > [21] Okunda T, Baes A, Nishijima W, Okanda M (2001). "Isolation and Solution." de Characterization of Coagulant Extracted from Moringa Oleifera Seed by Salt ca [22] Copias y Experiencias del Expositor en la Planta de Tratamiento de Agua de lio te Lima de SEDAPAL, desde 1982-2000 [23] Francisco Javier Pérez de la Cruz, Mario Andrés Urrea Mallebrera. Abastecimiento de aguas, Coagulacion y Floculacion, Universidad Politecnica de Bi b Cartagena. [25] Granados Castaños, Natalia Andrea (2007). Determinación de la dosis más efectiva de la mezcla de carbón activado en polvo con sulfato de aluminio líquido 79 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación para la potabilización de agua en la empresa Aguas y Aguas de Pereira. Universidad Tecnológica de Pereira. ica [26] Compendio de la Legislación Ambiental Peruana (31 de mayo del 2010), Bi b lio te ca de In g en ie ría Q uí m calidad. 80 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Anexos Tabla 15 ica Resultados obtenidos de la caracterización de muestra original (licor de uí m pelambre). pH Turbidez (NTU) S.T (mg/L) S.S (mg/L) S2- (mg/L) DQO (mg/L) ORIGINAL 12.40 788.00 43900.00 10800.00 881.34 62295.80 Q Muestra ie ría Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación.. en Tabla 16 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) In g en el proceso de determinación del mejor pH (Etapa I) para el FeCl 3 y FeSO4. pH Coagulante [ ] mg/L Turbidez (NTU) S.T (mg/L) S.S (mg/L) S2(mg/L) DQO (mg/L) M1-01 M1-02 9.0 10.0 FeCl3 FeCl3 8000 8000 165.00 470.00 12400.00 18300.00 600.00 1300.00 4.30 66.73 1456.90 15867.24 M1-03 M1-04 M2-01 M2-02 M2-03 M2-04 11.0 12.4 9.0 10.0 11.0 12.4 FeCl3 FeCl3 FeSO4 FeSO4 FeSO4 FeSO4 8000 8000 16000 16000 16000 16000 N.R. N.R 56.37 54.95 N.R N.R N.R N.R 12900.00 14600.00 N.R N.R N.R N.R 2160.00 4598.00 N.R N.R N.R N.R 0.81 2.26 N.R N.R N.R N.R 38701.40 55741.80 N.R N.R lio te ca de Muestra Bi b Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 81 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 17 Resultados de los parámetros evaluados en función de los porcentajes de remoción al efluente tratado (licor de pelambre) en el proceso de determinación ica del pH óptimo (Etapa I) para el FeCl3 y FeSO4. S2- DQO 71.75% 94.44% 99.51% 97.66% 58.31% 87.96% 92.43% 74.53% N.R N.R N.R N.R N.R N.R 70.62% 80.00% 99.91% 37.87% 66.74% 57.43% 99.74% 10.52% N.R N.R N.R N.R N.R N.R S.T M1-01 9.0 FeCl3 8000 79.06% M1-02 10.0 FeCl3 8000 40.36% M1-03 11.0 FeCl3 8000 N.R N.R M1-04 12.4 FeCl3 8000 N.R N.R M2-01 9.0 FeSO4 16000 92.85% M2-02 10.0 FeSO4 16000 93.03% M2-03 11.0 FeSO4 16000 N.R M2-04 12.4 FeSO4 16000 S.S uí m Coagulante [ ] mg/L Turbidez Q pH ría Muestra ie N.R N.R en N.R Bi b lio te ca de In g Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 82 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla18 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) en el proceso de coagulación; Determinación de la concentración de ica coagulante (Etapa II) para el FeCl3 y FeSO4 pH Coagulante [] mg/L Turbidez (NTU) S.T (mg/L) S.S (mg/L) S2(mg/L) DQO (mg/L) M1-05 9.0 FeCl3 6000 N.R N.R N.R N.R N.R M1-06 9.0 FeCl3 7000 152.42 11500.00 630.00 0.81 1058.65 M1-07 9.0 FeCl3 8000 182.90 10300.00 580.00 0.51 1296.49 M1-08 9.0 FeCl3 9000 146.20 M2-05 9.0 FeSO4 10000 N.R M2-06 9.0 FeSO4 11000 N.R M2-07 9.0 FeSO4 12000 M2-08 9.0 FeSO4 13000 M2-09 9.0 FeSO4 M2-10 9.0 FeSO4 M2-11 9.0 FeSO4 M2-12 9.0 M2-13 9.0 Q 1508.51 N.R N.R N.R N.R N.R N.R N.R N.R 20.20 2900.00 1300.00 2.10 10166.90 32.89 29650.00 1300.00 2.05 10658.45 In g ría 0.45 en ie 460.00 89.97 28700.00 1200.00 1.98 12783.00 15000 62.10 27100.00 1700.00 1.96 11992.00 16000 62.06 28700.00 2150.00 1.39 12837.00 de 14000 FeSO4 17000 61.54 28800.00 1950.00 1.14 15227.00 FeSO4 18000 119.00 31600.00 4800.00 0.96 18223.00 9.0 FeSO4 19000 32.95 29900.00 2000.00 0.83 14028.00 9.0 FeSO4 20000 28.67 28200.00 1850.00 0.79 10598.00 lio te M2-15 9700.00 ca M2-14 uí m Muestra Bi b Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 83 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 19 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) representados en porcentajes de remoción en el proceso de coagulación; ica Determinación de la concentración de coagulante (Etapa II) para el FeCl 3 y S.S S2- DQO N.R N.R N.R 73.80% uí m FeSO4. 94.17% 99.91% 98.30% 76.79% 76.54% 94.63% 99.94% 97.92% 9000 81.45% 77.90% 95.74% 99.95% 97.58% FeSO4 10000 N.R N.R N.R N.R N.R 9.0 FeSO4 11000 N.R N.R N.R N.R N.R M2-07 9.0 FeSO4 12000 97.44% 93.39% 87.96% 99.76% 83.68% M2-08 9.0 FeSO4 13000 95.83% 32.46% 87.96% 99.77% 82.89% M2-09 9.0 FeSO4 14000 88.58% 34.62% 88.89% 99.78% 79.48% M2-10 9.0 FeSO4 M2-11 9.0 FeSO4 M2-12 9.0 FeSO4 M2-13 9.0 M2-14 9.0 M2-15 9.0 pH Coagulante [ ] mg/L Turbidez S.T M1-05 9.0 FeCl3 6000 N.R N.R M1-06 9.0 FeCl3 7000 80.66% M1-07 9.0 FeCl3 8000 M1-08 9.0 FeCl3 M2-05 9.0 M2-06 In g en ie ría Q Muestra 92.12% 38.27% 84.26% 99.78% 80.75% 16000 92.12% 34.62% 80.09% 99.84% 79.39% 17000 92.19% 34.40% 81.94% 99.87% 75.56% de 15000 18000 84.90% 28.02% 55.56% 99.89% 70.75% FeSO4 19000 95.82% 31.89% 81.48% 99.91% 77.48% FeSO4 20000 96.36% 35.76% 82.87% 99.91% 82.99% ca FeSO4 Bi b lio te Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 84 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 20. Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) ica en el proceso de coagulación-floculación; determinación de la concentración y uí m tipo de floculante (Etapa III) para el FeCl3 Floculante [] mg/L Turbidez (NTU) S.T (mg/L) S.S (mg/L) S2(mg/L) DQO (mg/L) M1-09 Aniónico 50 140.10 10700.00 490.00 0.97 990.87 M1-10 Aniónico 80 139.00 9800.00 440.00 2.51 983.92 M1-11 Aniónico 100 167.90 12000.00 610.00 2.83 1044.63 M1-12 Aniónico 120 133.20 11900.00 570.00 2.60 4066.76 M1-13 Amina Cuaternaria 50 196.20 27100.00 1500.00 1.01 363.75 M1-14 Amina Cuaternaria 80 153.70 32100.00 1850.00 2.87 3607.98 M1-15 Amina Cuaternaria 100 154.90 32400.00 2100.00 2.58 4296.15 M1-16 Amina Cuaternaria 120 127.10 31400.00 2800.00 3.28 8163.01 M1-17 Poliacrilamida 50 148.70 30000.00 2150.00 0.91 5198.40 M1-18 Poliacrilamida 80 83.13 31400.00 2600.00 3.22 5049.86 M1-19 Poliacrilamida M1-20 Poliacrilamida M1-21 Catiónico M1-22 Catiónico M1-23 Catiónico M1-24 Catiónico In g en ie Q Muestra ría Resultados de parámetros utilizando como coagulante FeCl3 = 7000 mg/L Y pH 9.00 116.80 26700.00 1650.00 3.76 5279.25 120 147.60 26900.00 1200.00 3.02 2198.87 50 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. 80 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. 100 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. 120 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. ca de 100 Bi b lio te Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación.. 85 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 21 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) representados en porcentajes de remoción en el proceso de coagulación- ica floculación; Determinación de la concentración y tipo de floculante (Etapa III) para el FeCl3. uí m Evaluación del porcentaje de remoción utilizando como coagulante FeCl3 = 7000 mg/L y pH 9.00 S.S S2- DQO 95.46% 99.89% 98.41% 95.93% 99.71% 98.42% 94.35% 99.68% 98.32% 94.72% 99.70% 93.47% 38.27% 86.11% 99.89% 99.42% 80.49% 26.88% 82.87% 99.67% 94.21% 80.34% 26.20% 80.56% 99.71% 93.10% 28.47% 74.07% 99.63% 86.90% 81.13% 31.66% 80.09% 99.90% 91.66% 80 89.45% 28.47% 75.93% 99.64% 91.89% Poliacrilamida 100 85.18% 39.18% 84.72% 99.57% 91.53% M1-20 Poliacrilamida 120 81.27% 38.72% 88.89% 99.66% 96.47% M1-21 Catiónico 50 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. M1-22 Catiónico 80 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. M1-23 Catiónico 100 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. M1-24 Catiónico 120 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. Floculante [ ] mg/L Turbidez S.T M1-09 Aniónico 50 82.22% 75.63% M1-10 Aniónico 80 82.36% 77.68% M1-11 Aniónico 100 78.69% 72.67% M1-12 Aniónico 120 83.10% 72.89% M1-13 Amina Cuaternaria 50 75.10% M1-14 Amina Cuaternaria 80 M1-15 Amina Cuaternaria 100 M1-16 Amina Cuaternaria 120 83.87% M1-17 Poliacrilamida 50 M1-18 Poliacrilamida M1-19 ría ie en In g de ca Q Muestra Bi b lio te Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 86 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 22 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) en el proceso de coagulación-floculación; Determinación de la concentración y ica tipo de floculante (Etapa III) para el FeSO4 Resultados de parámetros utilizando como coagulante FeSO 4 = 12000 mg/L y pH = 9.00 S2(mg/L) DQO (mg/L) 28000.00 1250.00 3.13 3637.50 27.90 28400.00 1300.00 4.38 5869.11 100 28.67 31500.00 1340.00 4.69 4328.92 Aniónico 120 29.94 31000.00 1290.00 4.63 6229.58 M2-20 Amina Cuaternaria 50 160.10 28700.00 1280.00 3.10 4120.00 M2-21 Amina Cuaternaria 80 175.45 27560.00 1360.00 2.90 4723.81 M2-22 Amina Cuaternaria 100 179.97 29000.00 1400.00 3.50 4550.06 M2-23 Amina Cuaternaria 120 183.40 29800.00 1470.00 4.00 4695.33 M2-24 Poliacrilamida 50 95.50 30100.00 1900.00 3.84 3890.29 M2-25 Poliacrilamida 80 97.90 29000.00 2070.00 2.09 3970.83 M2-26 Poliacrilamida 100 100.45 31030.00 2190.00 1.98 4137.15 M2-27 Poliacrilamida 120 98.78 30900.00 2140.00 1.40 4983.96 M2-28 Catiónico 50 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. M2-29 Catiónico 80 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. M2-30 Catiónico 100 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. M2-31 Catiónico 120 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. M2-16 Aniónico 50 25.50 M2-17 Aniónico 80 M2-18 Aniónico M2-19 S.S (mg/L) en In g de lio te ca S.T (mg/L) uí m Turbidez (NTU) Q [] mg/L ría Floculante ie Muestra Bi b Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 87 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 23 Resultados de los parámetros evaluados al efluente tratado (licor de pelambre) ica representados en porcentajes de remoción en el proceso de coagulaciónfloculación; Determinación de la concentración y tipo de floculante (Etapa III) uí m para el FeSO4 Aniónico 50 96.76% 36.22% 88.43% 99.64% 94.16% M2-17 Aniónico 80 96.46% 35.31% 87.96% 99.50% 90.58% M2-18 Aniónico 100 96.36% 28.25% 87.59% 99.47% 93.05% M2-19 Aniónico 120 96.20% 29.38% 88.06% 99.48% 90.00% M2-20 Amina Cuaternaria 50 79.68% 34.62% 88.15% 99.65% 93.39% M2-21 Amina Cuaternaria 80 M2-22 Amina Cuaternaria 100 M2-23 Amina Cuaternaria 120 M2-24 Poliacrilamida M2-25 Poliacrilamida M2-26 Poliacrilamida M2-27 en ie ría M2-16 Q Evaluación de los porcentajes de remoción utilizando como coagulante FeSO 4 = 12000 mg/L y pH = 9.00 Muestr [] Floculante Turbidez S.T S.S S2DQO a mg/L 37.22% 87.41% 99.67% 92.42% 77.16% 33.94% 87.04% 99.60% 92.70% 76.73% 32.12% 86.39% 99.55% 92.46% 50 87.88% 31.44% 82.41% 99.56% 93.76% 80 87.58% 33.94% 80.83% 99.76% 93.63% 100 87.25% 29.32% 79.72% 99.78% 93.36% Poliacrilamida 120 87.46% 29.61% 80.19% 99.84% 92.00% M2-28 Catiónico 50 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. M2-29 Catiónico 80 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. lio te ca de In g 77.73% M2-30 Catiónico 100 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. M2-31 Catiónico 120 N.R. N.R. N.R. N.R. N.R. Bi b Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 88 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ ica uí m Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 24 Resumen de los resultados obtenidos, expresados en mg/L en la caracterización de las muestras tratadas y determinadas con las pH Coagulante [] mg/L Floculante [] mg/L ORIGINAL 0 12.4 ----- --- ------ --- M1-01 1 9.0 FeCl3 8000 ------ --- M1-06 2 9.0 FeCl3 7000 ------ M2-01 3 9.0 FeCl3 7000 Aniónico M2-07 1 9.0 FeSO4 16000 M1-09 2 9.0 FeSO4 12000 M2-16 3 9.0 FeSO4 12000 Turbidez (NTU) S.T (mg/L) S.S (mg/L) S2- (mg/L) DQO (mg/L) 788.00 43900.00 10800.00 881.34 62295.80 165.00 12400.00 600.00 4.30 1456.90 ie ETAPA en Muestra ría Q mejores condiciones de operación en cada etapa. 152.42 11500.00 630.00 0.81 1058.65 50 140.10 10700.00 490.00 0.97 990.87 In g --- --- 56.37 6900.00 2160.00 0.81 38701.40 ------ --- 20.20 2900.00 1300.00 2.10 10166.90 Aniónico 50 25.50 28000.00 1250.00 3.13 3637.50 de ------ Bi b lio te c a Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 89 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ ica uí m Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Tabla 25 determinadas con las mejores condiciones de operación en cada etapa. Q Resumen de los resultados obtenidos, expresados en porcentajes de remoción en la caracterización de las muestras tratadas y FASE pH Coagulante [] mg/L Floculante [] mg/L Turbidez(NTU) S.T (mg/L) S.S (mg/L) S2- (mg/L) DQO (mg/L) M1-01 1 9.0 FeCl3 8000 ------ --- 79.06% 71.75% 94.44% 99.51% 97.66% M1-06 2 9.0 FeCl3 7000 ------ --- 80.66% 73.80% 94.17% 99.91% 98.30% M2-01 3 9.0 FeCl3 7000 Aniónico M2-07 1 9.0 FeSO4 16000 ------ M1-09 2 9.0 FeSO4 12000 M2-16 3 9.0 FeSO4 12000 en ie ría Muestra 82.22% 75.63% 95.46% 99.89% 98.41% --- 92.85% 84.28% 80.00% 99.91% 37.87% ------ --- 97.44% 93.39% 87.96% 99.76% 83.68% Aniónico 50 96.76% 36.22% 88.43% 99.64% 94.16% de In g 50 Bi b lio te c a Fuente: Elaboración propia, datos obtenidos en la investigación. 90 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación ie Figura 24. Espectrofotómetro lio te ca de In g en Figura 23. Digestor Automático NANOCOLOR VARIO 2 ría Q uí m ica REGISTRO FOTOGRAFICO DE LOS EQUIPOS UTILIZADOS Figura 25. Filtración al vacío Bi b Figura 26. Turbidímetro HACTH 91 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación pH =10.00 pH =11.00 Q pH =9.00 uí m ica REGISTRO FOTOGRAFICO DE LOS PROCESOS DE COAGULACIÓN-FOCULACIÓN M.Orig. M1-02 M1-01 In g en ie ría Figura 27. Regulación de a pH 9.00, 10.00 y 11.00 al efluente licor de pelambre M1-03 M1-04 M2-01 M2-02 M2-03 M2-04 de Figura 28. Codificación de muestras en la determinación del mejor pH en el Bi b lio te ca proceso de coagulación (Etapa I) para el FeCl3 y FeSO4, y la muestra original. M1-05 M1-06 M1-07 M1-08 Figura 29. ETAPA II: Determinación de la concentración de Coagulante FeCl 3 en el proceso de coagulación a pH igual a 9.00. 92 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ M2-08 M2-07 M2-06 M2-09 uí m M2-05 ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Q Figura 30. ETAPA II: Determinación de la concentración de Coagulante FeSO 4 lio te ca de In g en ie ría en el proceso de coagulación a pH igual a 9.00, a los 60 min de reposo. Figura 31. Lodos sedimentados en la Etapa II, del proceso de coagulación en vasos de precipitación y luego vertidos a los envases de 500 ml para luego Bi b realizar la determinación de la concentración de FeSO 4 a pH = 9.00, según los resultados del efluente sobrenadante tratado; a los 60 min de reposo. 93 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ M1-11 M1-10 M1-12 ie ría Q M1-09 uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación Figura 32. Etapa III: Evaluación de concentración de Floculante Aniónico a pH M1-02 Bi b lio te ca de M1-01 In g en 9.00 y coagulante [FeCl3] =7000 mg/L, a los 10 min de reposo. M2-02 M2-01 Figura 33. Sólidos Totales del sobrenadante del efluente tratado de licor de pelambre en la Etapa I. 94 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/ uí m ica Biblioteca Digital - Dirección de Sistemas de Informática y Comunicación M1-07 Q M1-08 ría M1-06 ca de In g en ie Figura 34. Sólidos Suspendidos del sobrenadante del efluente tratado de licor de pelambre; ETAPA II: Determinación de la concentración de Coagulante FeCl3 en el proceso de coagulación a pH igual a 9.00. lio te Figura 35. Sólidos Suspendidos del sobrenadante del efluente tratado de licor de pelambre; ETAPA II: Determinación de la concentración de Coagulante Bi b FeSO4 en el proceso de coagulación a pH igual a 9.00. 95 Esta obra ha sido publicada bajo la licencia Creative Commons Reconocimiento-No Comercial-Compartir bajo la misma licencia 2.5 Perú. Para ver una copia de dicha licencia, visite http://creativecommons.org/licences/by-nc-sa/2.5/pe/
