Tratamiento de agua del río Rímac para consumo humano utilizando el Quitosano como coagulante en época de estiaje

Abstract

La presente investigación utiliza el quitosano como coagulante, a través de técnicas de tratamiento convencional de agua superficial para consumo humano para la remoción de la turbidez, materia orgánica y metales como el hierro y el aluminio. Para la realización de esta investigación, se realizó un análisis de los antecedentes de la calidad del Río Rímac entre el 2003 y 2013 donde se determinó que de los metales analizados rutinariamente por Sedapal, se tienen mayores concentraciones promedio de hierro (2.88mg/l) y aluminio (2.22mg/l) y, posteriormente se tomaron muestras en la Bocatoma N° 1 de La Atarjea durante la época de estiaje entre los meses de abril a noviembre de 2014 y los meses de octubre y setiembre de 2015. Se realizaron ensayos de laboratorio con la metodología de tratamiento convencional de agua para consumo humano para turbiedades de 20 y 15 UNT y con la metodología de filtración directa, para turbiedades de 10 UNT. Empleando el quitosano al 0.5% con una dosis optima de 21 mg/l, como coagulante primario, en una muestra de agua con turbidez inicial de 20UNT, Aluminio inicial de 0.543 mg/l, Hierro inicial de 0.365 mg/l y materia orgánica (IP) inicial < 0.5mg/l , utilizando el método de floculación y decantación (sin filtración), con gradientes bajas (40, 30 y 20 s-1) y tiempo óptimo de floculación de 20min, se obtuvo una tasa de decantación de 43.08 m3/m2/d. Asimismo, se demostró que el quitosano es técnicamente viable para la remoción de la turbiedad (Dosis óptima=21mg/l, concentración de 0.5%, Turbidez final= 3,43 UNT (82.85%)), remoción del hierro a 0.070mg/l (80.82%) y remoción del aluminio a 0.338 (37.75%). Por otro lado, el costo de producción por insumos químicos, empleando el quitosano (S/. 598,92/ 1000m3) como coagulante es mayor al del sulfato de Aluminio (S/. 30/1000m3), a pesar que en ambos casos, las dosis óptimas utilizadas fueron de 21 mg/l y 20mg/l respectivamente. Por lo tanto, el costo por insumos químicos utilizando el quitosano como coagulante representa el 1,996.3% que utilizando el sulfato de aluminio. Empleando el quitosano al 0.5% con una dosis optima de 18 mg/l, como coagulante primario, en una muestra de agua con turbidez inicial de 15UNT, Aluminio inicial de 0.543 mg/l, Hierro inicial de 0.365 mg/l y materia orgánica (IP) inicial < 0.5mg/l, utilizando el método de floculación y decantación (sin filtración), con gradientes altas (70, 50 y 20 s-1) y tiempo óptimo de floculación de 20min, se obtuvo una tasa de decantación de 46.15 m3/m2/d. Asimismo, se demostró que el quitosano es técnicamente viable para la remoción de la turbiedad (Dosis óptima=18mg/l, concentración de 0.5%, Turbidez final= 2,82 UNT (81.2%)), remoción del hierro a 0.053mg/l (85.48%) y remoción del aluminio a 0.127mg/l (76.71%). Por otro lado, el costo de producción de agua por insumos químicos, empleando el quitosano (S/.513,360/1000m3) como coagulante es mayor al del sulfato de Aluminio (S/.37.5/1000m3), a pesar que en ambos casos las dosis optimas utilizadas fueron de 25 mg/l y 18mg/l respectivamente. Por lo tanto, el costo del quitosano como coagulante representa el 2,053.3% del costo del sulfato de aluminio. Empleando el quitosano al 0.5% con una dosis optima de 3 mg/l, como coagulante primario, en una muestra de agua con turbidez inicial de 10UNT, Aluminio inicial de 0.358 mg/l, Hierro inicial de 0.210mg/l y materia orgánica inicial (IP) de 3.2mg/l, utilizando el método de filtración directa, se demostró que el quitosano es técnicamente viable para la remoción de la turbiedad (Dosis óptima=3mg/l, concentración de 0.5%, Turbidez final= 0.78 UNT (92.2%)), remoción del hierro a 0.007mg/l (96.67%), remoción del aluminio a 0.069mg/l (80.73%) y remoción de materia orgánica (IP) a 1.2 mg/l (62.5%). Por otro lado, el costo producción de agua por insumos químicos, empleando el quitosano (S/.85,560/1000m3) como coagulante es mayor al del sulfato de Aluminio (S/.7.5/1000m3), a pesar que en ambos casos las dosis óptimas utilizadas fueron de 5 mg/l y 3mg/l respectivamente. Por lo tanto, el costo del quitosano como coagulante representa el 1,140.7% del costo del sulfato de aluminio. Finalmente, se demostró ser eficiente en la remoción de los turbiedad, hierro, aluminio y materia orgánica; sin embargo, al no ser económicamente rentable, se recomienda su utilización como ayudante de coagulación para la remoción de metales.