Caso de éxito: abatimiento de arsénico mediante el uso de sulfato de aluminio base bauxita

En la presente nota se detallan los problemas de calidad del agua surgidos por la crisis hídrica del año 2009 en la provincia de Córdoba, las acciones tomadas, sus resultados y las conclusiones de una aplicación exitosa para la corrección de los problemas.

Breve descripción de la zona

En la zona de Belle Ville, sus aguas subterráneas tienen muy alto contenido de arsénico, es por ello que nos vemos obligados a utilizar como fuente de agua potable la del Río Ctalamochita. Este río, a caudales normales no tiene arsénico, pero cuando los caudales bajan a menos de 10 m3/s aparece en valores entre 0.015 a 0.020 ppm; en la crisis hídrica del año 2009 ese valor subió sensiblemente. Los valores de Arsénico en aguas de pozo en la región están en el intervalo de 0,100 a 2,00 ppm.

Datos de la cuenca del Río Ctalamochita

La cuenca tiene 3700 km2. Está formada por seis diques, Cerro Pelado, Arroyo Corto, Embalse de Río Tercero, Segunda Usina Central Ing. Cassafousth, Tercera Usina Central Ing. Reolín y Piedras Moras. El volumen embalsado es superior a los 1000 Hm3. Los ríos que la conforman, entre otros son: Santa Rosa, Grande, Quillinzo y La Cruz. El caudal medio del río Ctalamochita es de 27m3/seg.

Descripción de la crisis hídrica del año 2009

En el mes de noviembre del año 2009 se produce la bajante más significativa del caudal del río que se tenga memoria. Menor a 5 m3/seg. Esta situación estuvo relacionada a la sequía prolongada que vivió toda la provincia.

Para esta crisis fue fundamental el uso de sulfato de
aluminio base
bauxita con un 10% de hierro debido a que su constante de solubilidad es muy favorable frente al aluminio mejorando el abatimiento.

Calidad de agua del río

Alta conductividad, de la media de 400 μS/cm pasó a 2200 μS/cm, esto significa gran cantidad de sales, aportadas por las vertientes de los márgenes, incluyendo Arsénico. La turbiedad que era muy baja se debía a la falta de sólidos en suspensión, los que son fácilmente coagulables y decantables. La baja turbiedad, muchas horas de sol, baja velocidad, altas temperaturas del agua y aporte de nutrientes hicieron que la colonia de algas pase de 15000 a 950000 org/ml. Afortunadamente no predominaron las cianofíceas o Verde-azules.

Acciones tomadas frente al problema de calidad del río para abatir el arsénico

De acuerdo a experiencias tomadas de plantas de abatimiento de arsénico, lo primero fue bajar el pH, aproximadamente a 7 y no disponiendo de ácido sulfúrico en stock se decide subir la dosis de sulfato de aluminio (Bauxita) hasta encontrar por hidrólisis del mismo el pH adecuado para el abatimiento.

Determinaciones Valores promedios normales Valores promedios de la crisis
Alcalinidad total ppm c/CO3Ca 94 240
Arsénico ppm c/As+++ <0.010 0.112
Cloruros ppm c/ClNa 37.62 514
Conductividad – ms/cm 400 2220
Nitratos ppm c/NO3- 6 12
Sodio ppm c/Na+ 30 350
Sólidos solubles totales -ppm 145 1050
Turbiedad – unt 48 4
Ph 7,60 8,80
Dureza total –ppm c/CO3Ca 68 150

Tabla I.– Tabla de valores analíticos comparativa del río.

Acciones tomadas frente al problema de coagulación

• Se realizaron más de 40 ensayos de jarra diarios.
• Se ensayó con PAC, SULFATOS DE ALUMINIO, POLIELECTROLITOS CATIONICOS, ANIONICOS Y NO IONICOS y de estos todas las combinaciones y cantidades posibles.
• Agregado de carbón activado.
• Ensayo con bentonita.
• Ajuste al pH de coagulación
• Se convocó a profesionales externos, especialistas en la materia, con nulo resultado para eliminar color y sabor.

Resultados obtenidos
• Logramos abatir el arsénico, manteniendo valores inferiores al límite admisible usando como coagulante sulfato de aluminio base bauxita.
• Unos pocos días los valores de turbiedad superaron los límites de la norma.
• Bacteriológicamente el agua fue apta para el consumo humano.
• Fue imposible evitar el color proveniente de las algas y el gusto de las sales (especialmente Sodio)
• La curva del ensayo tiene toda su amplitud sensible, con resultados de exactitud de 0,010 a 0,050 ppm.
• Dichos valores fueron chequeados por método de adición, y en forma paralela en laboratorios externos por absorción atómica con equipo de generación de hidruros, encontrándose valores concordantes con desvíos aceptables al 14%.

A continuación mostramos el cuadro de datos un interlaboratorio realizado el 29/05/2009.

Determinaciones Valores promedios normales Valores promedios de la crisis
Alcalinidad total ppm. c/CO3Ca 80 150
Arsénico ppm c/As+++ <0.010 <0.010
Cloruros ppm c/ClNa 47.62 367
Conductividad – ms/cm 350 2520
Nitratos ppm c/NO3- 5 12
Sodio ppm c/Na+ 30 410
Sólidos solubles totales -ppm 170 1200
Turbiedad – unt 0.22 5.00
Ph 7,90 7,00
Dureza total –ppm c/CO3Ca 68 118

Tabla II .- Tabla de valores analíticos comparativos de agua potable.

Método de ensayo y medición utilizado

Está en uso el método normalizado foto colorimétrico fundamentado en la generación de arsina (H3As) y reaccionando con dietil ditiocarbamato de plata (reacción roja positiva) medido en 535 nm, espesor de capa de 2 cm con entorno de curva 0,000 a 0,050 ppm. La curva de ensayo tiene toda su amplitud sensible, con resultados de exactitud de 0,010 a 0,050 ppm.

Conclusiones

Para esta crisis fue fundamental el uso de sulfato de aluminio base bauxita con un 10% de hierro debido a que su constante de solubilidad es muy favorable frente al aluminio mejorando el abatimiento. Para la planta es imprescindible mantener caudales mínimos de río por encima de 10 m3/h. Los valores solicitados para la calidad de agua potable en el CAA que exige valores menores a 10 ppb son muy difíciles de alcanzar para una amplia zona de nuestro país y es necesario el uso de un coagulante como se demostró en este desarrollo.

Muestra Nº pH Conductividad ms/cm Arsénico s/Lab. Coop. ppm. Fotocolorimetría Arsénico s/Proanálisis ppm. Abs. Atómica Arsénico s/CEPRONOR ppm.
1 7.86 369 <0,010 0,011 <0.010
2 8.04 415 0,034 0,046 0,035
3 8.00 400 0,019 0,020 0,025

Tabla III Interlaboratorio

Instrumentos Parámetros
Conductímetros Alcalinidad – Nitrato
PHmetros Aluminio Nitrito
Medidor de pxígeno Dis. Amoníaco color
Turbidímetros Arsénico oxígeno disuelto
Espectrofotómetros Cobre pH
Electrodos selectivos DE Cloro plomo
Sodio, Potasio, Nitratos Cloruros potasio
Microscopio con conex. A PC Color Sodio
Balanzas de precisión Conductividad Sol. Solubl.
Autoclave Cromo Sulfatos
Estufa de incubación DBO5 Turbiedad
Centrífugas DQO
Medidores selec. de cloro Dureza
Equipo de medición de DBO Hierro
Equipo de Jart Test Manganeso
Desmineralizadores de agua Materia orgánica

Tabla IV

Agradecimientos a los desarrolladores del presente trabajo:

  • Cooperativa de Trabajo Sudeste Ltda.
  • Plantas Potabilizadoras Bell Ville y San Marcos Sud, Córdoba
  • Ing. Roberto Rodriguez, Presidente
  • Qco. Ind. Alejandro Armando Vidal, Departamento Desarrollo Arquimia S.A.

Más información: www.arquimiasa.com.ar