Eliminación Eficaz de Arsénico en Aguas de Huancané Mediante Coagulación-Floculación

Estudio sobre la Adsorción de Arsénico en Aguas Municipales y Pozos Domésticos de Huancané por Coagulación-Floculación

Resumen

La investigación aborda la adsorción de arsénico en aguas municipales y de pozos de Huancané mediante el proceso de coagulación-floculación, utilizando sulfato de aluminio (Al₂(SO₄)₃) e hidróxido de calcio (Ca(OH)₂). Los niveles iniciales de arsénico registrados fueron de 0.057 mg/L en aguas municipales y 0.059 mg/L en aguas de pozo, superando ambos el límite máximo permisible legal de 0.010 mg/L establecido por la normativa vigente.

Durante el estudio, se evaluaron diferentes parámetros operativos, incluyendo el pH (variando de 7.5 a 12), la dosis de coagulante (sulfato de aluminio, de 30 a 100 mg/L), la velocidad de agitación (de 20 a 150 rpm) y el tiempo de mezcla rápida (de 10 a 20 minutos). Los resultados demostraron una alta eficacia del tratamiento, logrando una adsorción del 95.88% del arsénico en las aguas municipales y del 95.64% en las aguas de pozo. Las concentraciones finales de arsénico se redujeron significativamente a 0.00235 mg/L y 0.0027 mg/L, respectivamente, cumpliendo así con la normativa.

Se determinó que las condiciones óptimas para la máxima adsorción incluyen un pH de 7.5 y un tiempo de coagulación de 10 minutos a una velocidad de agitación de 150 rpm. Además, se desarrolló un modelo matemático para describir el proceso, obteniendo coeficientes de correlación (R²) de 97.98% para las aguas municipales y 91.41% para las aguas de pozo, lo que confirma la fiabilidad y eficacia del método de coagulación-floculación para la remoción de arsénico en las condiciones estudiadas.

Objetivos del Estudio

Objetivo General

Determinar la eficacia del proceso de adsorción de arsénico de las aguas municipales y de los pozos domésticos en la ciudad de Huancané mediante el método de coagulación-floculación.

Objetivos Específicos

• Determinar la cantidad de arsénico adsorbida utilizando el método de coagulación-floculación.
• Identificar los parámetros óptimos de pH, tiempo de adsorción y velocidad de agitación para maximizar la adsorción de arsénico mediante coagulación-floculación.
• Definir un modelo matemático que describa el proceso de adsorción de arsénico en las aguas municipales y de pozos domésticos de la ciudad de Huancané.

Metodología

Determinación de la Cantidad Adsorbida de Arsénico mediante Coagulación-Floculación

Prueba de Jarras

Este método estándar se utiliza para determinar las condiciones óptimas de operación (dosis de químicos, pH, tiempos y velocidades de mezcla) para el tratamiento de aguas a escala de laboratorio. Permite simular los procesos de coagulación y floculación que ocurrirían en una planta de tratamiento. En esta prueba, se ajusta el pH inicial, se varían las dosis de coagulantes y floculantes, se alternan las velocidades de mezclado (rápido y lento) y los tiempos de contacto, simulando así los procesos a pequeña escala para optimizar la remoción de contaminantes.

Procedimiento Experimental

1. Se tomaron y prepararon ocho muestras de 150 mL cada una, tanto de agua municipal como de agua de pozo.
2. Se ajustó el pH inicial del agua municipal a 8 y el del agua de pozo a 7.8.
3. Se añadieron dosis variables de sulfato de aluminio (Al₂(SO₄)₃) como coagulante, en un rango de 30 a 100 mg/L, a cada muestra. Se aplicó una agitación rápida a 150 rpm durante 20 minutos para asegurar la dispersión del coagulante (fase de coagulación).
4. Posteriormente, se ajustó el pH de cada muestra a valores específicos dentro del rango de 7.8 a 12, utilizando una solución de hidróxido de calcio (Ca(OH)₂) 1 M. Durante este ajuste y la fase de floculación, se aplicó una agitación suave a 20 rpm durante 15 minutos para promover la formación de flóculos más grandes y densos.
5. Tras la agitación lenta, se dejó sedimentar las muestras durante un periodo de decantación de 20 minutos para permitir que los flóculos que contienen el arsénico adsorbido se asienten.
6. Finalmente, se separó cuidadosamente el líquido sobrenadante del precipitado (lodo). Se filtraron los contenidos y se tomaron muestras tanto del sobrenadante claro como del precipitado para su análisis.
7. Las muestras recolectadas (sobrenadante) fueron enviadas a laboratorios especializados para determinar la concentración final de arsénico y evaluar la eficiencia del proceso.