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L A S ZEOl.lr17AS EN I?I, TRATAMIENTO DI< ACIIAS

V.l) LAS ZEOLITAS 'EN EL PROCESO DE DESCONTAMlNAClON Y PURlFlCAClON DE AGUAS.

Las zeolitas del tipo clinoptilolita, permiten llevar alcabo tratamientos de aguas residuales en una forma mucho mas eficiente y económica que otros materiales conocidos para estos efectos.

Adicionando adecuadamente zeolitas naturales en sus diversas modificacianes cationicas en los sistemas de filtración, se pueden alcanzar niveles de purificación de aguas bastante notables, y lograr no sólo la remosión de fosfatos, sulfatos, y cloruros; sino también, la eliminación de metales pesados como plomc, arsénico, níquel, cobre, etc.

Al mismo tiempo se tienen incrementos en la actividad biológica (se reduce el nlirnero de bacterias wliformes y rnecofilicas); mejora la eficiencia hidráulim (disminuye en 1.5-dos veces la mida de la presion); aumenta la utilizacibn de los nutrientes y del oxigeno; y se mejora riotablemente la estabilidad de los Iodos, cracias a la formación de floculos alrededor de las partículas zeoliticas, en tanto se aceleran sustancialmente los procesos de degradación biológica y nitrificacion.

Los floculos bien conformados y de tamaño pequeño que se forman á!rededor de los granos de las zeolitas, permiten utilizar en forma más extensa, los nutrientes y el oxígeno contenido en las aguas de tratamiento.

Los lodos pueden ser fácilmente lavados; y además tratados en las mismas condiciones, se pueden obtener Iodos que contengan de 2-7% más de sólidos que cuando no se Iiisan zeolitas, reduciéndose el valumen de Iodo disponible de 17-35%

Entre las ventajas que ofrecen las zeolitas, se pueden señalar las siguientes:

a) Son de fácil aplicación

b No necesitan condicion~ s especiales para fa construccion de los sistemas de tratamientos de agua s.

c) No se produce: un exceso de compuestos químicos, que posteriormente se conviertan -3n obstaculo del tratamiento; y el exceso de Iodos puede ser fácilmente removido para su uso en la Agricultura.

Las zeoiitas introducidas como una suspensibn de pre-tratamiento, reducen la concentración de fósforo hasta niveles deseados, estimulan la efectividad biomatelitica, incrementan en forma moderada la actividad de los Iodos, y aceleran la descomposicion biológica y los procesos de nitrificacibn.

Mediante el uso de zeolitas en los procesos de tratamiento de aguas, pueden ser reemplazados los procesos de aceleración por otros de alta velocidad, sln que empeoren las propiedades de flujo de los Iodos. Las aguas de desecho previamente tratadas, se hacen pasar por los filtros que contienen la cama de zeolitas, y éstas retienen los contaminantes como el amonio (NH4), a través de un proceso de intercambio catiónico. Además, el filtro zeolíttco retiene la mayoria de los sólidos suspendidos; y de esta manera, la demanda bioquirnica de oxígeno (DBO} y la demanda química de oxígeno (DQO) disminuyen, reduciendo la antidad de bacterias coliformes. Las zeolitas también reducen considerablemente los olores y sabores desagradables que provoca la polución.

Los cationes de calcio (Ca) y Magnesio (Mg) son removidos de las estructuras d e las zeolitas, medianta un proceso de intercambio iónico por iones ds sodio (Na) que causan dureza. Las zeolitas se colocan en los filtros de la misma manera que la arena, y pueden además, con bastante efectividad, remover el Fe, Torri (1 978 ).

No obstante que la clinoptilgli!a natural presenta una capacidad de intercambio ionico menor que las resinas de intercambio, este defecto o deficiencia es compensado por la gran selectividad que manifiesta por los iones de amonjo (NH4). Además, el uso de las resinas se ve limitado por el gran volumen de desechos Srcidos que se forman durante los procesos de regeneración, razjn por la cua!, su utilización como aguas de reciclaje se nglifica.

Las zeolitas naturales en su modificación de cationada (H-zeolita), reemplazan al Ca y al Mg en las aguas por hidrógeno (H), en lugar del sodio, formando ácido carbónico, u otros ácidos en lugar de sales de Na. El ácido carbónico puede ser eliminado por medio de aereación, y el agua resultante, puede ser usada corno ;agua destilada.

Las zeolitas naturales tienen capacidad para eliminar de 7,000 a 12,000 gramos de d~ reza por metro cúbico, cediendo en este renglón a las zeolitas sintéticas, qLe son capaces de remover de 20,000 a 60,000 gramos de dureza por metro ;úbico. Sin embargo, su costo es demasiado elevado en comparación con las naturales.

Si el tratami ?rito de agua con una dureza de 300 mgllt , se realiza e n un abiandador que contiene 3,000 litros de reolita, con una capacidad ablandadora de t2,000 gramos por metra cúbico, y que su capacidad de remocion tot, iI entre cada regeneración, es de 36,000 gramos (3.0 m3 X í 2 , C O O g l n x = 36,OC3), entonces ta zeofita podrá ablandar 120,000 Ittros de agua por cada regeneración

Por cada 1,000 gramos de dureza removida, se requiera de aproximadamer~te 3 Kg. de sal para su regeneracion. La dureza del agua debe ser de 100-200 mg/Lt. No se recomienda tener aguas de dureza cero, porque son corrosivas, y también porque aguas muy blandas, no son deseables para usos normales.

La calidad de las aguas trabajadas puede ser determinada mediante pruebas específicas, tales como demanda bioquimica de oxigeno (DBO), demanda química de oxígeno (DQO), ph, conductividad, color; nitrógeno arnoniacal y orgánico, bacterias mliformes y mesofilicas.

El parametro de la demanda bioquimica de oxígeno, nos indica si es mucha o poca la materia orgánica prutescible presente en las aguas de desecho, en tadto que la demanda química de oxígeno, es un índice del contenido tanto de materia orgánica, como de la que no lo es. Es decir, el contenido de quimicos, en ambas se expresa como 0 2 .

Cuando se emplea el método de diluciones, el oxigeno disuelto sirve como base para la determinación de la demanda bioquimiw de oxigeno. El oxigeno disuelto además de ser un Índice que refleja el nivel de corrosividad de las aguas, indica la actividad fotosintética que avala el grado de septicidad de las mismas. El oxigeno disuelto en cantidades adecuadas, juega un papel de gran irnpcrtancia, y muy riecesario para la vida de los peces y otros organismos ecuaticos.

El oxígeno consumido que expresa el grado de susceptibilidad de la materis organica a la oxidación con Kmn04 (no es un oxidante tan fuerte como el acido crórnico), precede como prueba a ta demanda qaímica de oxígeno.

La demanda bioquimica de oxigeno (DBO), permite medir la capacidad que tienen las bacterias comunes para digerir la materia orgánica, generalmente en un periodo de 5 días, a 20°C. El análisis de la DBO, se realiza midiendo la rlisminuci6n del oxígeno que tiene lugar día con día. Dicho de otra manera, la demanda bioquimia de oxigeno, nos indica la cantidad de oxigeno disuelto que se necesita para estabilizar la rriateria putresci ble por accihn bioquímica aerobia.

La demanda química de oxigeno (DQO}, permite medir ta capacidad de la oxidación de la materia orgánica bajo la acción de una solución de acido cromico en caliente.

Otro de los parametros importantes que caracterizan la calidad de las aguas, lo represe ita la conductividad que estas manifiestan. La conductividad en las aguas depende del contenido de sales presentes en ellas. A mayor contenido de minerales, mayor es la conductividad en el agua; y por ende, la corriente eléctrica fluirá con mucha mayor rapidez a través del liquido, haciendo que la c 3rrosión se acelere.

En la corrosión influyen tambien el ph, el contenido de oxigeno disuelto, los metales presentes en el sistema acuoso como materia suspendida, siendo corroido el mas anódico de ellos. Por ejemplo, el zinc en el bronce, donde la parte de la superficie metálica (Cristales de Zn) se vuelve anodica en relación a la parte catodica (el Cu).

La dureza del agua depende de la presencia en ella de sales que contienen metales bivalentes, especialmente rnagnesio (Mg) y calcio (Ca), y puede ser temporai o permanente. La primera esta relacionada a la presencia en las aguas de bicarbonato que se descomponen bajo la acción de la temperatura, formando carbonatos, oxicarbonatos, e hidroxidos insolubles. La suma de las durezas temporal y permanente, da como resultado la dureza total de las aguas. La dureza del Mg representa aproximadamente una tercera parte de la dureza total, en tanto que las otras dos terceras partes, corresponden a la dureza del Ca.

Uno de los factores importante y que influyen notoriamente en la purificación del agua tratada con zeolitas por medio del intercambio ionico, es el ph. Por ejemplo, en un medio alcalino, gran parte del amoníaco diluido se encuentra como NH4Oi-i. Estas moléculas se caracterizan por tener un grado de disociación muy bajo; y además, la efectividad de extracción del amoniaco disminuye bruscamente; no obstante que la clinoptilolita presenta una capacidad de intercambio iónico menor que las resinas sintéticas. Este defecto o deficiencia, es conipensado por la gran selectividad que manifiesta por las iones de amonio.

Para purificar aguas residuales que contienen nitrógeno amoniacal (NHdN), y qtie previamente han sido sornstidas a un proceso de tratamientc fisicu- químico y biológico, se recorriienda en primer I~igar, que las aguas que contienen ivnes de amonio sean pesadas por filtros con zeolitas. Las zeolitas, una vez agotado su ciclo de trabajo, deben ser regeneradas con soluciones salino-ácidas y salino-básicas; y posteriormente, deben ser lavadas rigurosamente con agus limpia.

Los nitratos o sulfatos que se forman durante el proceso de regeneración ácida, pueden ser utilizados cuyo fertilizantes en la Agricultura Tarasievich (1 979).

Las zeolitas presentan grandes ventajas respecto a otros tipos de materiales filtrantes, gracias a la gran afinidad que manifiestan por los cationes de potasio, amonio, calcio, estron ;io, níquel, plomo, y otros. Además son resistentes a la acciori degradante del cloro y del yodo, los que entre paréntesis, tienen propiedades ca ~cerigenas.

La rnicro-porosidad de las zeolitas fué establecida en los años 20-30 de nuestro siglo, gracias a estudias de adsorción con diversas y diferentes moléculas que se diferf ~nciaban en ¡os tamaños de sus diametros cineticos. Posteriormente, estos datos que fueron corro'borados por resultados obtenidos con rayos X; perrn~tieron definir a las zeolitas como tamices moleculares. eti

los cuales es posible llevar a cabo la separdcidn de mezclas de diferentes sustancias, en función del tamafio de las ventanas de entrada que caracterizan a cada zeolita.

Una de las caracteristicas principales que diferencian a las -zeolitas d e los alurninosilicaíos arnorfos, es la resistencia .de su malla, gracias a una distribución equitativa en ella de los tetraedros de aluminio y silicio. A su vez, las zeoliias se disiinguen de los feldespafos, por la particularidad de sus esqueletos aluminosilicebs, representados por sistemas de canales regulares, los cuales se relacionan a traves de cavidades internas, con diámetros aproximadamente iguales a los diámetros de las moléculas que se adsorben.

Las zeolitas se distinguen además, por una posición muy caracteristica y particular del átomo de aluminio en sus estructuras. El átomo de aluminio juega un papel muy importante y semejante al papel que desempeñan los átomos de silicio; y por lo tanto, puede ser incluido dentro del complejo radical de tipo alurninosiiiceo. En otras compuestos, su posición y papei son idénticos a los cationes tipicos de las bases, y particularmente, a los átomos de rnagnesio.

Las propiedades que caracterizan a los cristales de las zeolitas como tamices malecuiares, están determinadas no solo por las particularidades geometricas de sus esqueletos aIuminosiliceos, sino que en grado superlativo, dependen de la c~mposición química de los cristales mismos. Estas propiedades dependen principalmente, de la naturaleza y cantidad de cationes que compensan la carga negativa del anión polimerico alurninosilíceo.

Ds la -composición química, delnden también otras propiedades de las zeolitas. Por sjernplo, la estabilidad t e r r n i a de la malla cristalina, la resistencia a los medios ácidos, ta capacidad de adsorción, y la interacción con sustancias contaminantes del medio ambiente.

En la descontaminación de aguas negras, mediante procesos de dilucibn de las mismas, se consume hasta tres veces mas agua pura al año que para todas las demás necesidades del hombre. Por esta razbn, se debe prestar toda la atención posible a los procesos dirigidos a descontaminar los depósitos contenedores de agua, como son los estanques, lagos, rios, y otros. Las aguas negras y las aguas residuales de industrias, fungen como fuentes bacterianas y biológicas de las sustancias qu. contaminan el medio ambiente, deteriorando especialmente, los mantos freaticos y el subsuelo.

Las sustancias contaminantes contenidas en las aguas residuales o de desechos industriales, se pueden dividir en insolubles, solubles, y coloidales. A su vez, las sustancias contaminantes pueden ser de origen mineral, orgánico, bacteriano, y biológico. Entre las sustancias contaminantes de tipo mineral, se cuentan las partículas arcillosas, la escoria, las menas, y las soluciones ácidas, alcalinas, y salinas. Por su parte, las de tipo orgánico están representadas por restos de plantas, tejidos animales, excreciones fisiológicas humanas y animales, etc.

Mediante ef uso de zeolitas enriquecidas con iones de sodio, se logra eliminar hasta un 25% mas de amoníaco contenido e n aguas residuales que cuando se usan zeolitas no modificadas. En función de las condiciones hidráulicas, se pueden usar filtros gravitacionales abiertos con flujo ascendente o

- descendente, con cargas de -60-1.80 Mts., y gastos de 100-1 20 Ltlrninlm2 en el caso de los primeros.; y de 160-320 Ltlminlmz para los segundos.

Debido a que el tetraedro de aluminio (A104), no puede existir en la carcasa de la zeolita sin ta compensación de la carga negativa, se requiere de la presencia de iones de carga opuesta, para que las zeolitas sean neutras desde el punto de vista eléctrico. Por esta razón, las zeolitas tienen en [a superficie volumétrica de su estructura, que esta constituida por las cavidades y canales que se relacionan entre si, campos eIectrostaticos. En los aluminosiiicatos amorfos, los campos electrostaticos están debidamente expresados. En las zeolitas que contienen cationes monovalentes como Na, K, etc., la tensión del campo electrostatico es mínima, a diferencia de los cationes polivalentes, como son Ca, Mg, La, y otros, que generan su brusco aumento en las zeolitas mismas.

l a tensián del campo electrostático es directamente proporcional a la carga del catión e inverslimente proporciona! a su radio, adernss depende del modulo aluminosiliceo, es deei:, de la relación SiOz/A!z0z, que determina el t ~ p r i de zeolita.

En función del sistema de canales que forman las estructuras de las zeolitas, se pueden distinguir tres tipos:

a) Unidirnensionaics. En los que las rnolecglas plieden desplazarse sólo en una dirección.

b) Bidimensionales. En los que las moléculas pueden moverse solo en el plano.

c) Tridimensionales. En los que el catión o la molécula de agua con un tamaño adecuado, pqeden ir o llegar a cualquier lugar del cristal de una determinada zeolita.

Los sistemas de canales se repiten en función de la simetría estructural que caracteriza a los cristales de las zeolitas. Por ejemplo, en la analcima, el sistema de canales es par:ilelo a los ejes del cubo, y está formado por haces de canales en forma paralela que no se intercepta. La modernita por su parte, se caracteriza por un esper tro bidimensional de canales, respecto a maleculas con diámetros criticos rnenclres que el diámetro del canal más angosto, siendo unidirnensional en las moléculas grandes.

En la faujasita, el sistema d e canales que compone su estructura cristalina es también paralelo; sin embargo, los canales se interceptan en las grandes

cavidades faujasiticas, formando una red tr!dimensional muy parecida a la malla cristalrna del diamante.

En condiciones normales. los canales y cavidades conforman las estructuras de las zeotitas estan llenos de cationes y moleculas de agua. Se podría creer que la relativa facilidad con que se realiza el intercambio ionico, pudiera causar un cierto desorden en la ubicación de los cationes y moléculas de agua que forman parte del esqueleto de las zeolitas. No obstante, se ha demostrado por medio de diversas mediciones físico-químicas, que la mayoria de las molécuias de agua y de los cationes, ocupan posiciones muy determinadas dentro del volumen de la carcasa zeolitica.

Las distancias cation-átomo de oxigeno y cation-rnolecula, dependen fundamentalmente del carácter del ion, y especialmente de su tamaño. De esta manera, el ion Mg se encuentra circundado sólo por moléculas de agua, en tanto que los iones de K y Ba, probablemente y por lo general, están rodeados de átomos de oxigeno.

La geometría de las cavidades influye sustancialmente en la forma en que se hayan rodeados los iones de Ca y Na. Por ejemplo, en las zeolitas del grupo de la natrolita, que se caracterizan por tener estructuras estrechas, estos iones se encuentran rodeados por cuatro átomos de cixigeno y por dos moléculas de agua e[ ion N3, y tres moléculas de agua el ion Ca.

Para la purificación de aguas residuales que contienen amoniaco y que previamente han sido sometidas a tratamientos físico-químicos y biológicos, se propone con base en estudios realizados, el siguiente diseño tecn~lógico.

a) Purificar EI agua qus contiene amoniam, haciéndola pasar por filtros que wntieneri clinoptilolita.

b) Regenerar las capas de la reolita tratada con una solución de NaCI, y su posterior lavado con agua limpia.

c) Restablecer la solución de regeneración con una soluciOn alcalina, y someter a soplado con aire el amoniaco.

d) Sedimentar en el estanque correspondiente, el carbonato de calcio y el hidróxido de magnesio que se forr~an a partir de la solución alcalina.

e) Adsorber con ácido sulfúrico el amoniaco desprendido, para formar sulfato de amonio, que puede ser usado como fertilizante en la Agricultura.

Estudios de minerales que contenían clinoptilolita de la Región de Dregvi (URSS de Georgia), permitieron, con base en los resultados obtenidos, determinar que estas muestras tenian ventaja muy notorias en comparación con las arenas silicas. Por ejemplo, la capa filtrante de zeolitas tenia no sólo mayor porosidad y capacidad para eliminar impurezas, sino tanlbien disminuía

casi al doble la caída de presibn, y se incrementaba el ciclo de Vabajo. Además de reducirse la cantidad de agua necesaria para el lavado del filtro, existe la posibilidad de purificar aguas con altas concentraciones de partículas en suspension. Con base en los datos logrados, se proyect9 una planta de tratamiento de aguas con una capacidad de 10,000 m3 al dia.

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Todo lo antes expuesto nos permite concluir que las zeolitas son la piedra del futuro, y jugaran un papel de suma importancia en el desarrollo de la industria del siglo venidero.

V. 2) PLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CON TECNOLOGIA DE ZEOLITAS ACTIVADAS.

Descripcion del Proceso.

Una planta de tratamiento de aguas residuales, a b a s ~ de zeolitas activadas, puede ser dividida en dos grandes etapas de proceso. Una primaria de retención de sólidos y acondicionamiento de la corriente liquida; y una secundaria de purificación de es:a a los limites est~blecidos por la norma de calidad oficial. En términos generales, el tratamiento es el siguiente.

Etapa Primaria.

La corriente de descarga del drenaje ss hace pasar .por un registro, en el cual una reja metálica retiene todo objeto cruesu que se arrastra como desperdicio (residuos plásticos, basura, etc.). f l filtrado se recibe en una primera fosa de sedimsntacion, en la cual las particulas shlidas, mayores de unas 100 micras, son colectadas en el forido por gravedad. Una cama de zeolitas es utilizada para reducir los malos olores resultantes del proceso de septificacion de la materia orgánica. El tiempo de residencia recomendable es de 8 horas, asegurando la clarificación del liquido.

En qina segunda fosa de sedimentación, la corriente es sometida. a un tratainiento de coagulación mediante la adición de reactivos químicos, principalmente cal hidratada y sutfato de amonio, con lo que se logra precipitar toda particula de tamaño mayor de 44 micras, con un tiempo de ,residencia de 4 horas como minimo. €1 tamaño promedio de corte de la fracción gruesa es alred2dor de 15 micras. Los sólidos colectados en a m b ~ s fosas son canalizados hacia una fosa de lados, en donde son decant~ldos para su post~:ior retiro, mientras que el líquido es circundado hacia la primera fosa. La corri~nte así tratada, queda lista para ser bombeada a las unidades de purificación empacadas con zeolitas

Por sus propiedades especiales, las zeolitas actúan tanto como un tamiz rnolecular, reteniendo particulas de tarnano mayor de 6 amstrongs (1 X 10-0 cm ), como una unidad de intercambio ionico En el primer caso. los

sólidos mas pequehos (microorganisrnos), como son los virus, con tarnafios minimos de 30 arnstrongs, quedan retenidos en el entramado del mineral. En el segundo caso, el proceso se efectúa en tres etapas seriadas, que son las siguientes.

Etapa Secundaria.

La zeolita activada intercarnbia iones Na+ por iones Ca++ y Mg++, eliminand~ básicamente la dureza del agua, definiendo al mineral por el radical R. La reacción es la siguiente.

El mineral activado intercambia iones básicos (OH-) por radicales negativos (COs), principalmente eliminando la alca!inidad. La reacción es la siguiente.

c) Purificación Final

De las anteriores reacciones puede notarse que el ph del agua se neu?ra!iza, ya que los iorieS ácidos (H+) se ccmbinan con los básicos (OH) yeneraaos. Además, las dos etapas secuenciales a m a n una variaciiin y un cambio brusco de la soiucion del ph, lo que destruye la mayor parte de la fauna microbiana presente en la materia orgánica fecal inicial.

Un tercer paso de tratamiento con zeolita activad;i a base de sales de plata, asegura la eliminación de especies vivas cdntarninantes, dejando un liquido neutro (no corrosivo ni incrustante) y libr 3 de microorganisrnos patogenos. Este paso es equivalente al de clora:iÓn usado por otros sistemas de tratamiento, pero sin la aplicacioii costosa y efectos secunddrios que causa el cloro.

Nuestrc objetivo es el de fabricar las unidades de ti atamiento, tanto en la activacilin de las zeolitas crudas, como en el Aiseño de ia planta, considerando los contaminantes en cada regiór y en su caso, los problemas especificas La descripción de las acti ,idades involucradas, es la siguiente.

Activacibn de Zeolitas Naturales.

f l proceso de activación de ' las zeolitas naturales se realiza en reactores químicos, bajo condiciones controladas de temperatura, presión, y tiempo de reacción, de acuerdo con un esquema discontinuo (Batch). Al saturarse el '~rirnero, el segundo entra en operación, haciendo el proceso continuo en todo momento, mientras tanto, el primer tren realiza su ciclo de retrolavado y regeneración,' a fin de quedar listo para operar nuevamente cuando el segundo alcance su nivel de saturación. Este esquema se repite alternadamente.

La capacidad d e tratamiento de las zeolitas activadas es de 1.33 LtlhoralKg, por lo que cada unidad esta empacada con 1.5 toneladas de mineral. El peso específico aparente es de 1.7 toneladasfrns, por lo que su volumen asciende a 0.88 m3. El factor de carga es de un poco más del 80°h, ya que el espacio restante es requerido para instalar los .soportes, la tubería, y los accesorios de alimentación y descarga de la corriente líquida.

Por otro lado, un adecuado patrón de distribución del liquido a través de toda el área de sección transversal de la unidad, exige de una relación no menor de 3 entre la longitud y el diámetro de la unidad, con el objeto de evitar las canalizacioner del fhjo en la cama de zeolitas.

De esta manera, las dimensiones de la uriidad son de 0.75 m. de dihmetro interior y de 2.25 'm. de longitud. Al estandarizar la unidad, es posible incrementar el gasto a manejar hasta cualquier valor, instaiando trenes adicionaies en paralelo al modulo básico, lo que flexibilira el diseño de las plantas de traiamiento, y simplificarel de fabricaciói~ (en serie) de las unidades empacadas.

La materia prima está constituida por zeolitas crudas de tipo clinoptilolita, chabasita, y modernita, principalmente; trituradas y clasificadas a un tamaño de partícula comprendido en un rango de 850 a 425 micras. Los proveedores son nacionales y extranjeros. El mineral se recibe en ei almacén de materia prima y de ahí se alimenta directamente a los reactores.

En cada tipo de zeolitas activadas, se utilizan reactivos quimicos diferentes. Para las de tipo ácido, el cloruro de sodio se prepara previamente en salmuera, siendo dosificada al reactor cargado con .el mineral. En las de tipo básico, se usa una solución de sosa cáustica preparada a partir de granalla (sosa sólida en escamas). Por Último, en las de t:po microbicida, se utiliza nitrato de plata en solución formulada a partir de plaia metálica y acido nitrico.

Por supuesto, las condiciones de operación varían en cada caso. El tercer tipo de zeolitas activadas, es el de mayor complejidad, debido al cuidado con que debe manejarse el reactivo, por su elevado costo.

Fabricación del Contenedor.

Las caracteristicas de las aguas residuales son variables, tanto en composicion, como en gasto. Por elfo se ha diseñado un sistema modular, con una capacidad de tratamiento de 2 rnslhora, integrado por un tren de tres unidades (ácida, básica, y rnicrobicida) en operación, y otro en stand-by, por razones de higiene, durabiijdad, estabilidad, y presentación comercial.

El material de construcción de la unidad es de acero inoxidable tipo 301, o poly-glass, asegurando alta calidad del producto, debido a que la presión de operación del sistema es baja (menor de Kglcm2). El espesor de la placa recomendable, es calibre número 8 ussg, equivalente a 0.164 pulgadas, y con un peso unitario de 6.875 Ibfpie2. €1 acabado del producto será grado sanitario (pulido y abrillantado).

V.3) PLANTAS POTABILIZADORAS DE AGUA DE MAR TIPO OSMOSIS INVERSA.

Especificaciones Técnicas

Mem brarias de composición delgada-fina (Mimo-fi ltración) Sistema complementario automatizado. Sistema anti-eskalante Sistema automático de limpieza de membranas Sistema auiornatico de control en los tanques de inyecci6ri d e quimiccs. Medidor de T.D.S. y conductividad Medidor de agua potable Medidor de agua de rechazo Sistema de presión líquido se1 lado Recirculador con válvulas para agua de rechazo Válvulas de control de velocidad Sistemg eléctrico a 50 hz1220 volts Switch iiutomático de paro por baja presión Switch ;iutomatico de paro por alta presión Panel d 3 control en acero Sistem~ de pre-filtrado de acero inoxidable de múltiples cartuchr 1s.

Bomba de alta eficiencia Sistems: integrado Nema 12 para agua Panel cl>n sistema de luces para indicar la correcta operación de todo el r !quipe.

Especificaciones De Operacidn rf

Temperatura máxima del agua: 1 O°F - Presion de alimentación: 20-80 PSI

Presion de operacibn: 200 PSI TDS en el agua: 0-2000 p. p.m.

+ Rango del ph: + 3-1 1

El i i 2 0 debe ser removido antes del equipo La turbiedad del aGua debe ser eliminada antes del equipo Tolerancia de fierro en eI agua: 0.5 p.p.m. maximo

V.4) EXPLICAC~ON DEL FUNClONAMlENTO DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESlDUALES

Registro con rejillas separadoras

El objeto de las rejillas es la eliminación de objetos de tamafio superior a los 2.5 cm. como protección al sistema. Se recomienda ya en la operación, una limpieza sernanal.

La construcción es de concreto armado con impermeabilizacion y acabado pulido. La separaciiin entre barras es de 2.5 cm. El espesor de las barras es de 1 .O cm. El material de la rsjllla es de acero.

Cárcamo de recepción

En este depósito se reciben todas las aguas residuates que vienen de! colector central de la unidad (hoteles, fraccionamientos, industrias, etc.). Generainiente en un &r&rno de aguas negras, se pueden encontrar metales contaminantes, desechos orgánicos, detergentes, grasas, etc., que &n ciri momento determinado, contaminan ríos, lagos y en general, los mantos acuíferos cercanos.

Filtro de Prefiltrado

Este filtro, a base de 'Polimenas modificadas" (Zeolitas activadas), sirve para eliminar algunos minerales sólidos y otras rnaterias inmersas en el agua. Esto actúa como un proceso de ablandamierto de las mismas, que permiten acelerar en paso posterior, la velocidad de precipitación y sedimentación superior a cualquier tecnologia.

Depósito para Adicionar Reactivos

En este deposito se agregan al agua, reaci vos para un doble cambio de ph y eliminación de solidos totales Al cambio t-usco de ph del agua, se eliminan bacterias, las que no tienen capacidad de idaptacidn al nuevo ambiente. Los reactivos que se usan cambian otra vez e nivel de! ph en forma brusca. La bacteria que sobreviva al prinier cambia, feriecera en el segundo cambio

Area de Agitacidn

En este tanque, los agitadores proporcionan una excelente homogeneización de materia organica, productos químicos, y oxigeno, en preparaciiin al siguiente paso.

Tanques de Sedimentación

A estos tanques llega el agua con la dosificación exacta de reactivos y comienza el periodo de floculacion y sedimentación. En este iiltimo, todos los sólidos por gravedad van al fondo del tanque, formando una capa de iodos y haciendo clarificar el agua. El agua queda en condiciones de ser enviada a los filtros purificadores.

Depósito de Lodos

En este depósito quedan tos Iodos obtenidos en los tanques sedimentadores, mismos que caen pcr gravedad a una cama de "Polimenas" tratadas especialmante, para que deshidraten y esterilicen los Iodos como un excelente fertilizante.

Filtros Purificadores

Al pasar ol sgua clarificada &veniente de los tanques de sedimentación, a Los filtros purificadores que contienen la "Pofimenan tratada para este tipo de agua, esta queda librv ds todo contaminante sin sólidos y con un ph balanceadc. Esto significa que eda agua por su c;aIjdad, puede ser utilizada en regadíos y servicios, o bien, reciclarla para uso industrial.

Depósitos de Agua Limpia

Es el lugar donde se recibe el agua de los .liltros purificadores para su, posterior utilización.

Planta de Tratamiento de Lodos I

Esta planta no está incluida en el sistema, pero se le puede adicionar. Los Iodos pueden ser tratados térmicamente y transformarlos en gránulos o pequeñas galletas, d e las cuales se pueden obtener materias. primas o, en algunos casos, dependiendo de la cantidad de Iodos, usad-3s como abonos.

Traslado de Lodos

A base d e tuberia de P.V.C. tipo industrial , para enviar de la planta de tratamiento de aguas, a la planta de tratamiento de Iodos.

Forma parte de la planta de tratamiento de Iodos, en donde se trataran estos

Recepcibn de Aguas de Lodos

t o s todos al caer en ' la cama de "Polimenas" del deposito de Iodos, aun contienen gran cantidad de agua. Esta es retornada al tanque de sedimentación y al tanque de agitacion.

Salida de Aguas Limpias

Salida o toma de aguas totalmente tratadas, aptas para conectarse a la red de riego, reciclarse, o conectarse al drenaje con la calidad de agua marcada dentro de las normas de Sedesol y de la Comisión Nacional del Agua.

Desalojo de Lodos

En el fondo d e los tanques de sedimentación, se encuentran las viilvulas mediante las cuales se vaciaran hacia el depósito de Iodos, todos los sólidos obtenidos durante la floculación y sedimentación.

Equipo de Detecci6n

Los equipos que se instalaran en la planta, para el control de !a operación, serán:

- 'Catidalímetro electromerxinico - Medidor fisico-quimico (control de ph)

Manometros (medidoi-es de presión con sensor) Medidores de nivel (máximo y mínimo)

- Termómetros (medidores de temperatura por sistema de termoresistencia.

~ e t o r n t de Aguas para Retrolavado y Regeneración

Red de tuberías que transportan el agua desde el dep6sito de aguas limpias (tratada;) hacia los filtros purificadores y filtros primarios.

En e s t ~ sistema de plantas, existen dos baterias de filtros. Cuando esta funcion~ndo la planta, se trabaja con una batería. Al dar los primeros paramet -os de saturación, se hace funcionar de inmediato la segunda batería, mientrac la primera se retrolava y se regenera.

Sistem: Etectrdnico , Inteligente

Estas plantas pueden ser completamente automatizadas, si el cliente lo solicita

V.5) INFORME TECNICO DE LA COMPARACION DE LAS ZEOtfTAS ACTIVADAS CONTRA OTROS PRODUCTOS

Comparación de ~eo l i t as Vs Arenas Sílicas.

El efecto filtrante de la arena es menor que el de las zeolitas, ya que los sólidos en suspensi6n son retenidos entre los huecos de los granos, mientras que la zeolitas se filtran por los huecos intramoleculares, moleculares, y entre los huecos de los granos.

- La arena silica no es porosa y la zeolita si.

- El 60% del volumen de la zeolita es un medio activo filtrante.

La resistencia física de la zeolita es de 5-6 de la escala de Mhos, por lo cual, no se pulveriza.

- l a caída de presión con la reolita, se redsce un 50% en cornparaciori con la arena sílica.

La capacidad de retención de sólidos de la zeolita, es de 10-4 2 Kglrn2 de área.

La zeolitas se pueden lavar y regenerar, por lo que su vida activa es larga.

- La zeolita es polifuncional, ya que remueve s6lidos y purifica el agua.

Comparación de la Zeolita Vs Resinas de intercambio Iónico.

- Las resinas sintéticas se regeneran con soluciones ácidas que .son caras y contaminan los mantos acuíferos.

Las resinas sintéticas eliminan específicamente la dureza (calcio y magnesio).

La vida de las resinas 5:intéticas es corta.

Las zeolitas, en igualdad de volumen con las resinas sintéticas, tienen una capacidad de 30% menos, y se regeneran con cloruro de sodio (sal común) Adernas, son polifuncionales y no sólo retienen dureza, sino que también eliminan metales pesados, ya que la afinidad por compuesto es como sigue. (de mayor a menor) Cr, Rb, NH4. Ni, Cu, Pb, Na, Mg, Al, Li

- El límite máximo de dureza que se recomienda para suavizar el agua de manera económica con zeolitas, es de 500 p.p.m. Lo anterior permite indicar que las zeolitas son recomeAdables como pulidoras para eliminar las impurezas, tales como: metales pesados, DBO, DUO, coloides, etc., que son eliminados por los procesos con resinas sintéticas antes de hacer el desecho de estas al drenaje. Las resinas sintéticas generalmente rinden agua purificada ácida o básica. Las zeolitas entregan agua neutra.

Comparación de la Zeofita Vs el Carbón Activado.

- El carbón activado solo quita olores y color, siendo atacable por el yodo, cloro, ozono, y otros. La regeneración de carbón es complicada y cara, la zeolitas tienen una capacidad de retención de olor y color del 65-70% del carbón activado, pero es polifuncional removiendo simultáneamente otras impurezas. Resiste el ataque del yodo, cloro y ozono. Se regenera fácilmente 51 a bajo costo

Ventaias Económicas

- El costo de las zeolitases menor al de las reshac. sintéticas yfo carbbn activado. ~ra 'c ias a su polifuncionalidad, el afluente que se obtiene es de mayor calidad. Su regeneracibn es fácil y barata. Su resistencia física es similar a la de la arena silica, por lo que su vida Útil es larga. La combinación de los factores mzncionados, origina que e¡ cristo de purificación por litro sea bajo, por lo cual, el anklisis costo-bsrieficio, basado en un costo inicial similar al del carbcn activado y de resinas sintéticas, es favorable a las zeolitas .

Efectos y Aplicaciones

- Reducción del contenido de NH4 y otros - Reducción de metales pesados - Reducción de color - Reducción de olor - Reducción de dureza - Reducción de S.S.T. - Reducción de conductividad - Reducción de grasas y aceites - Reducción de fosfatos totales - Reducción de bacterias coliformes (especialmente) - Reducción de cuenta bacteriana total

Ajuste a neutro o cercano del ph det ifluente

PROPUESTA PARA LA CONSTRUCCION DE VLANTAS DE TRATAMIENTOS PARA AGUAS RESIDUALES

PRESENTACION.

Para proporcionar agua de exceiente calidad, esta propuesta ofrece la construcción de plantas de tratamientos para aguas, utilizando intercambiadores ionicos naturales modificados con bajos costos de producción, operacibn, y mantenimiento.

INFORMACION TECNICA.

Dentro de la tecnología que se aplica en la etapa de filtración, se utilizan intercambiadores ionicos naturales modificados, de acuerdo a las concentraciones de los elementos contaminantes para obtaner agua de excelente calidad, de acuerdo con las Normas Internacionales.

Los intercambiadores son minerales de origen vol&nico, formados por estructuras cristalinas, rigidas y tridimensionales, que dejan entre ellos, grzndes cavidades intercor?ectadas por canales a escala molecular. El conjunto de canales, cavidades, mnfiguración estructura!, y propiedades divei'sós, les da una ventaja como catalizadares, !o cual permite que el proceso selleveacabo. .

Esta arquitectura les da la propiedad de admitir o perder moléculas de agua y adsorber gases, además de intercámbiar cationes sin que su estructura sufra alteraciones o se destruya. Las cavidades están ocupadas por iones grandes y mol&culas de agua con gran libertad de movimiento, permitiendo el intercambio ionico y la deshidratación reversible, funcionando como una especie de esponja mineral, capaz de adsorber y procesar la humedad del ambiente. Si es sumergida en una solución, la filtra setectivamente, dejando pasar unas substancias y reteniendo otras.

Dependiendo del cation a intercambiar, podemos obtener intercambiadores ionicos naturales modificados ácidos, básicos, cálcicos, potasicos, barícos, plateados, etc. Existen 36 especies naturales, y alrededor de 150 especies sintéticas.

DESCRIPCION DE LA PLANTA DE TRATAMIEIYTO.

La construcción de la planta consistirá en canales de pre-tratamiento; tanques de filtración; tanques de secado de todos; tanque para reactivos; tanque para sedimentación; suministro y colocación de intercambiadores ionicos naturales modificados; trampa para grasa y aceites; tuberías y conexiones de diferentes longitudes y diámetros, con valvulas de propileno, motores y bombas de diferentes capacidades, tnstalacianes electromecánicas y tableros de control

COSTOS DE CONSTRUCCION, OPERACION. Y MANTENIMIENTO.

El costo de construcción es bajo si se compara a otros sistemas. El costo de operacion y mantenimiento es de $ 0.04 USDlms de agua tratada.

PUESTA EN MARCHA.

Es el proceso de arranque de la planta, su operación provis~onal, capacitación del personal para su operación y mantenimiento, y la entrega de la misma, a satisfacción del ct iente.

FORMA DE PAGO.

Para iniciar la construccion de la planta, es necesario aportar el 50% del costo; y el resto, segiin programas de ministraciones y avance de trabajos.

TIEMPO DE ENTREGA.

El tiempo de entrega de la planta es de 90 días hábiles, duran!e los cuales se elaboran 13s estudi~s de calidad c i d agua a tratar, el proyecto ejecutivo, la const;uccion de la planta, y la puesta en marcha de la misma.

GARANTIAS.

Esta empresa ofrece una garantía de calidad del agua tratada de 12 meses, siempre y cuandri la operación y rnantenimienta de la plante se ajusten al manual respectivo. La empresa tendrá el derecha de verificar periódicamente el funcionamiento de la planta, para comprobar la calidad del agua tratada.

VENTAJAS.

Las ventajas que tienen las plantas de tratamiento que utilizan intercambiadores ionicos naturales modificados, son las siguientes.

a) La calidad del agua tratada cumple con las normas internacionales.

b) Los c,~stos de construcción, operación, y mantenimiento, son bajo:;.

c) Requiere de menores áreas de construcciCin.

d) Requiere de equipos sencillos para su operación y mantenimiento, de origen nacional y personal minimamente capacitado.

e) Utiliza menos agua para su retrolavado. Tiene mayor porosidad en comparacibn con las arenas filtrantes.

f l Los tiempos de operación son más prolongados entre las etapas de regeneración y reposición de los intercambiadores iónicos naturales modificados. La regeneracion se hace igual -que en las resinas sinteticas.

g ) No se producen excesos de Iodos residuales con compuestos químicos peligrosos que puedan significar dificultades para su carga, acarreo, y deposito final, ya que fácilmente podrán removerse para su uso posterior.

h) Reduce casi el 50% de la caída de presibn, en comparación con las arenas silicas.

i ) Tiene enorme capacidad de captación de bacterias.

j) Scn de fácil aplicación.

k) Presentan una resistencia mecánica, siilo superada por la dureza del cuarzo.