Remoción de arsénico, manganeso y dureza a partir de agua de pozo del distrito de Cocachacra - Islay para obtención de agua potable mediante ósmosis inversa.

Abstract

La presente investigación aborda el tema de tratamiento de agua potable, se realizó en el laboratorio de la PTAP Hernán Perochena de la empresa Sedapar S.A. sede Mollendo de la provincia de Islay - Arequipa en el periodo de abril a junio del 2021. El objetivo de esta investigación fue remover arsénico, manganeso y dureza a partir de agua de pozo del distrito de Cocachacra - Islay para obtener agua potable de óptima calidad mediante ósmosis inversa. Como punto inicial de incentivo a esta investigación partió del proyecto “Ampliación, renovación y mejoramiento del sistema de agua potable y alcantarillado de Cocachacra”, ejecutado por Sedapar S.A., en el cual contempla implementar una planta de ósmosis inversa reemplazando a la actual que es convencional y deficiente, y variar el agua de ingreso de superficial a subterránea. La implementación de este proyecto según investigaciones preliminares trajo consigo parámetros con concentraciones muy elevadas en la nueva fuente de ingreso como es el caso del arsénico, manganeso y dureza, lo cual acarrea problemas para el nuevo sistema de ósmosis inversa, problemas de eficiencia en producción y calidad del agua potable, contaminación y problemas económicos para la empresa prestadora de servicios los cuales no fueron contemplados en el desarrollo del proyecto. Se puso en marcha la presente investigación modificando (pretratando) la muestra inicial de agua de pozo en la cual se le varió los valores de pH, concentración de oxidante y coagulante para lograr remover los parámetros indeseables ya nombrados, subsecuente a ello se alimentó a un sistema de ósmosis inversa con el agua pretratada, obteniendo así un agua permeada producto de óptima calidad para consumo humano. Se empleó una investigación de enfoque cuantitativo a nivel explicativo y con diseño experimental, en el que se realizó un diseño estadístico de superficie de respuesta de tipo Box Behnken (DBB) con 15 tratamientos de tres factores en tres niveles. Se evaluó la calidad del agua, la remoción y el descenso de niveles de arsénico, manganeso y dureza luego de la aplicación de los tratamientos. Se construyó modelos matemáticos para cada uno de los factores (Arsénico, Manganeso y Dureza) que está representado por ecuaciones y graficas en 2D y 3D, todo esto empleando el programa estadístico STATISTICA 8.0; se realizó un análisis de varianza ANOVA para la validación del modelo matemático. Según los resultados del pretratamiento de la prueba N°4 del Test de jarras electa como optima (pH: 9.5, 70 mg/L de FeCl3 y 3 mg/L KMnO4), logró remover un 94 % del arsénico, 82% del manganeso y 62% de la dureza contenida en el agua subterránea y logró disminuir el contenido desde 0.10 mg/L hasta los 0.006 mg/L, de 0.936 mg/L hasta 0.169 mg/L y de 800 mg/L hasta 306 mg/L respectivamente, considerando que para consumo humano el límite máximo permitido de arsénico en el agua es de 0.01 mg/L, de manganeso es de 0.4 mg/L y de dureza 500 mg/L según el DS. 031-2010-SA. Posteriormente, se alimentó a un sistema de ósmosis inversa domestico de 5 etapas con dos tipos de agua como es el agua de la Prueba N°4 y el agua cruda de pozo, todo esto por separado y cada tipo de agua con una membrana nueva donde se evaluó en ambos casos los caudales, concentraciones (Arsénico, Manganeso y Dureza) y porcentajes de agua de rechazo y permeada. En el análisis y comparación de estos datos se empleó el programa Microsoft Excel para la ejecución de los análisis exploratorios, descriptivos, correlaciónales y la confección de tablas y gráficos. Según resultados obtenidos en el proceso de OI al agua pretratada electa óptima se obtuvo caudales constantes de agua de 0.30 L/min y 0.25 L/min para el agua cruda, el caudal en ambos casos difiere del valor establecido por el equipo en el mejor de los casos que es de 0.26 L/min. Los porcentajes de rechazo y permeado del agua pretratada fueron de 35% y 65% respectivamente, los cuales son ideales respecto a los teóricos máximos de 40% y 60%, mientras que en el agua cruda fueron de 45% y 55% los cuales no optimizan el proceso. En la caracterización final del tratamiento para los dos tipos de agua se obtuvo concentraciones de arsénico de 0.0002 mg/L y manganeso de 0.0007 mg/L para el agua pretratada osmotizada y en el agua cruda osmotizada concentraciones de arsénico de 0.0003 mg/L y manganeso de 0.0009 mg/L, mientras que la dureza en el agua osmotizada pretratada fue de 40 mg/L y en el agua cruda osmotizada 180 mg/L, lo cual en el agua pretratada se logró conseguir las condiciones óptimas y una mayor eficiencia el cual nos dará un mayor tiempo de vida de las membranas del sistema de OI al no contener material incrustante, disminuirá frecuencias de lavados por ende disminuirá la contaminación provocada por este mismo; siendo comprobado todo esto en la presente investigación. Finalmente se recomendó realizar estudios de remoción de boro, tomando como punto de partida el agua pretratada electa óptima de la presente investigación debido a su gran poder oxidante luego del pretratamiento y utilizar el agua de rechazo del agua pretratada óptima en una recirculación al sistema, en regado de plantas, lavado de ropa, pisos y baños.