Eficiencia del proceso de electrocoagulación en la remoción de altas turbiedades en aguas superficiales

Abstract

La electrocoagulación se ha usado para tratar diferentes tipos de agua; pero en el uso para consumo humano es una buena oportunidad para aprovecharla por todos los antecedentes teóricos y los aplicados al estudio del tratamiento que tiene. Aunque en el Perú el desarrollo de su investigación y aplicación es incipiente. Se hizo el estudio de la tecnología mediante un reactor de electrocoagulación usando aguas claras del río Rímac, 10- 30 UNT aproximadamente y analizado a través del crecimiento progresivo de la turbiedad del agua hasta 1000 UNT. Nuestro parámetro de lectura de la electrocoagulación fue la turbiedad respecto del tiempo y se contrastó con los resultados de la coagulación química (usando el sulfato de aluminio tipo B) mediante el método de la prueba de jarras, para tener una referencia de evaluación más realista. Se tuvo en cuenta el pH, conductividad, volumen de agua muestra de 5.6 litros y una fuente de poder que nos suministró amperajes de estudio de 1A, 3A y 5A, manteniéndose constante el volumen de la celda (5.6 litros), separación entre placas (1 cm) y las 04 pares de placas hierro-aluminio. El comportamiento y eficiencia del proceso fue leído mediante gráficos de turbiedad final-tiempo, porcentaje remoción final-tiempo y las curvas eficientes de amperaje. Salvo las aguas tipo I: 21 UNT, tipo II: 135 UNT, tipo III: 212 UNT y tipo IV: 300 UNT que fueron las que se encontraron en el río y no se alteraron para el estudio, los demás tipos de agua (V, VI, VII, VIII y IX) tuvieron que ser preparadas previamente para poder alcanzar turbiedades superiores a la turbiedad del río Rímac. El procedimiento para obtener los restantes tipos de agua mayores a 300 UNT fue añadir arcilla comercial al agua del río hasta alcanzar las turbiedades deseadas para el estudio. Los resultados, agua tipo I: 21 UNT, tipo II: 135 UNT, tipo III: 212 UNT y tipo IV: 300 UNT, mediante la coagulación química nos dieron resultados típicos cuando se usa el sulfato de aluminio, tipo B, como coagulante. Valores de dosis, concentración y pH ocurrieron para dosis entre 25 y 45 mg/l, concentraciones de 1%, a pH natural y turbiedades finales entre 1.16 y 2.10 UNT. En el agua tipo V: 564 UNT la dosis aumentó, debido a la mayor cantidad de partículas en suspensión, con 80 mg/l; pero conservando el mismo valor de concentración, pH natural y turbiedad final de 1.90 UNT. Los cambios empiezaron aparecer en los restantes tipos de agua como tipo VI: 742 UNT, tipo VII: 865 UNT, tipo V III: 990 UNT y tipo IX: 2313 UNT. Dosis altas entre 70 mg/l y 100 mg/l, concentraciones entre 2.5% y 5%, pH natural. El agua tipo IX: 2313 UNT es aún más notorio el aumento en su dosis de 180 mg/l, concentración de 10% y turbiedad final de 66.2 UNT. Para la electrocoagulación la remoción final de turbiedad en todos los tipos de agua tratada se presentaron entre 10 y 20 UNT; pero con tiempos de tratamiento distintos. Es decir, para turbiedades altas, mayor tiempo de tratamiento y de corriente; y cuando fue disminuyendo la turbiedad del agua a tratar, el tiempo de tratamiento y la corriente también lo hicieron. Incluso una turbiedad tan alta como la de tipo IX: 2313 UNT con 5 amperios de tratamiento la remoción final de turbiedad alcanzó los 16.5 UNT en 35 minutos. En el análisis comparativo técnico de ambos procesos, la coagulación química mostró mejores resultados para aquellos ocho primeras tipos de agua (desde 21 a 990 UNT). Sólo en el agua tipo IX: 2313 UNT la electrocoagulación presentó mejores resultados (16.5 UNT en 40 minutos). El tema económico, los costos respecto al uso del sulfato de aluminio y de la corriente eléctrica para los tratamientos por coagulación química y de la electrocoagulación respectivamente, presentaron valores similares en turbiedades menores, 21 UNT; en turbiedades mayores, 564, 742, 865 y 990 UNT, costos más económico para la EC; turbiedades intermedias, 135, 212 y 300 UNT, los costos favorecieron mejor al tratamiento fisicoquímico. En el agua tipo IX: 2313 UNT los costos por tratamiento mediante la electrocoagulación presentaron gran diferencia: 0.55 S./ respecto a los 3.24 S./ por m3 de agua tratada en el caso de usar estrictamente el sulfato de aluminio como remoción de turbiedad.

Electrocoagulation has been used to treat different types of water; but in the use for human consumption it is a good opportunity to take advantage of it for all the theoretical antecedents and applied to the study of the treatment that it has. Although in Peru the development of its research and application is incipient. The study of the technology was made by means of an electrocoagulation reactor using clear waters of the Rímac River, approximately 10-30 UNT and analyzed through the progressive growth of water turbidity up to 1000 NTU. Our electrocoagulation reading parameter was turbidity with respect to time and was compared with the results of the chemical coagulation (using type B aluminum sulphate) by means of the jar test method, to have a more realistic evaluation reference. The pH, conductivity, sample water volume of 5.6 liters and a power source that supplied us with study amps of 1A, 3A and 5A were taken into account, keeping the volume of the cell constant (5.6 liters), separation between plates (1 cm) and the 04 pairs of iron-aluminum plates. The behavior and efficiency of the process was read by graphs of final turbidity-time, percentage final-time removal and efficient curves of amperage. Except for type I waters: 21 UNT, type II: 135 UNT, type III: 212 UNT and type IV: 300 UNT that were found in the river and were not altered for the study, the other types of water (V , VI, VII, VIII and IX) had to be prepared previously to be able to reach turbidities superior to the turbidity of the Rímac river. The procedure to obtain the remaining types of water greater than 300 NTU was to add commercial clay to the river water until reaching the desired turbidity for the study. The results, water type I: 21 UNT, type II: 135 UNT, type III: 212 UNT and type IV: 300 UNT, through chemical coagulation gave us typical results when using aluminum sulphate, type B, as a coagulant. Values of dose, concentration and pH occurred for doses between 25 and 45 mg / l, concentrations of 1%, at natural pH and final turbidity between 1.16 and 2.10 UNT. In water type V: 564 UNT the dose increased, due to the greater amount of particles in suspension, with 80 mg / l; but keeping the same concentration value, natural pH and final turbidity of 1.90 UNT. The changes began to appear in the remaining types of water as type VI: 742 UNT, type VII: 865 UNT, type V III: 990 UNT and type IX: 2313 UNT. High doses between 70 mg / l and 100 mg / l, concentrations between 2.5% and 5%, natural pH. Water type IX: 2313 UNT is even more notorious the increase in its dose of 180 mg / l, concentration of 10% and final turbidity of 66.2 UNT. For electrocoagulation the final turbidity removal in all types of treated water was between 10 and 20 NTU; but with different treatment times. That is, for high turbidity, longer treatment time and current; and when the turbidity of the water to be treated was decreasing, the treatment time and the current also did. Even a turbidity as high as that of type IX: 2313 UNT with 5 amps of treatment the final turbidity removal reached 16.5 NTU in 35 minutes. In the technical comparative analysis of both processes, the chemical coagulation showed better results for those eight first types of water (from 21 to 990 UNT). Only in water type IX: 2313 UNT electrocoagulation showed better results (16.5 UNT in 40 minutes). The economic issue, the costs regarding the use of aluminum sulphate and the electric current for treatments by chemical coagulation and electrocoagulation respectively, presented similar values in lower turbidity, 21 NTU; in larger turbines, 564, 742, 865 and 990 UNT, costs more economical for the EC; intermediate turbidity, 135, 212 and 300 UNT, the costs favored the physicochemical treatment better. In water type IX: 2313 UNT the costs for treatment by electrocoagulation presented a great difference: 0.55 S. / respect to 3.24 S. / per m3 of treated water in the case of strictly using aluminum sulphate as turbidity removal