7.remoción de arsénico

Remoción de Arsenico Con

medios de Óxido de Hierro –

SORB 33® As Adsorción

Richard S. Dennis

Severn Trent Services, Inc.

El papel de Severn Trent en laRemoción

del arsénico

Fechas – bajos niveles de Arsénico

en aguas potables Limite Normal en 1990 - 50 g/L

1993 WHO Recomienda 10 g/L

1994 USEPA Recomienda 2-20 g/L

2000 Nueva Directiva EC

2003 UK Adopta 10 g/L como Estandard

2006 USEPA reclama que debe ser 10 g/L

Severn Trent Water

2a Mayor empresa de Agua en UK - 8 Millones de clientes

Pozos con Arsenico As > 10 g/L

Capacidad Total de Tratamiento - 46.8 MGD (177 ML/Dia)

No Existe una Tecnologia Selectiva para remover Arsénico

SORB 33® - Adsorción de Arsénico

Características del Proceso

Remueve As hasta <2 g/L

Usa óxido Férrico Granular (GFO) Adsorbente - Bayoxide® E33

Alta capacidad para As – Hasta 2 Años de vida del medio

Fácil Disposición del Medio – Cumple Test TCLP de la EPA

Muy bajos residuo (Aguas Residuales)

Operación en línea en tanques presurizados- Sin Rebombeo

Ventajas del Sitema

Bajpo Capital y costos Operativos

Proceso Simple- Operación automática

No se usan químicos para regenerar el Medio

Remueve As(III)

Química del Arsénico

-Se encuentra en ambientes oxidantes

- Se encuentra en ambientes reductores

Y en aguas con un pH en rangos normales, se encuentyran las siguientes

especies:

H3AsO3, H2AsO3-, H2AsO4

- & HAsO42-

As(III) ocurre principalmente bajo condiciones reductoras, como en ausencia

de Oxígeno.

Cuendo el agua tiene contacto con el aire, el As(III) se oxida como As(V).

El Arsenico se encuentra en aguas profundas normalmente en su forma

inorgánica como un un oxianión soluble. Tiene dos valencias, Tres

valencias As(III) y cinco valencias As(V).

Química Oxidación/Reducción del

Arsénico

Condiciones

de agua

subterránea 0

5

10

15

20

-5

-10

-15

pe

0 2 4 6 8 10 12 14

pH

0.0

H2AsO41-

HAsO42-

AsO43-

H3AsO30

As2S3

0.5

1.0

-0.5

EMF

(voltios)

H3AsO40

H2AsO31-

HAsO32- AsO3

3-

Estado

de Valencias y

Disociación del Arsenico

As(III) – Verde

As(V) - Azul

Oxid

ació

n

Re

du

cció

n

SORB 33® & Bayoxide® E33 Medio

• SORB 33® - Proceso de Adsorción de Severn Trent

• STS Desarrolla el proceso de Óxido Ferrico Granular(GFO)

para la remoción del As

– Especialistas en Tecnologías de óxido de hierro

– Medio de Adsorción-Bayoxide® E33 (GFO)

– Aprobado con el Estándar 61 de NSF

Adsorción Sistemas SORB 33® & Medio Bayoxide® E33

El agua fluye a través de un medio filtrante

• Pros

– Fácil operación

– Poca Automatización

– Mantenimiento Sencillo

– Baja Inversión

– Bajos costos de

Operación y

mantenimiento

• Contras

– Aguas complejas

– Bajos volumenes del medio / Alta O&M

• Tecnologia mas aceptada

– Mayor cantidad de proyectos en US como

adsorción

Sistema de Remoción de Arsénico – U.S. Arizona: 2,400 gpm

Sistema de Remoción de Arsénico – U.S.

Base Aerea Nellis: 550 GPM

Sistema de Remoción de Arsénico –

U.S.

Loma Linda, CA

Four 14’-Ø Adsorbers

3,000 gpm

Bernallilo, NM

Four 4’-Ø Adsorbers

450 gpm

Modelos del Sistema SORB 33® • Grandes sistemas de agua: EAS

– 80 gpm – 4,500 gpm+

(20 m³/hr – 275 m³/hr)

• Pequeños sistemas de agua: ARS

– 50 gpm – 700 gpm

(10 m³/hr – 160 m³/hr)

Arizona EAS - 3,600 gpm (817 m³/hr)

Florida ARS - 400 gpm (91 m³/hr)

Bayoxide® E33

Lista parcial de sistemas instalados - US Location SORB 33 Flow Rate Flow Bayoxide E33

Client Name Model No (gpm) Configuration Product Vol (ft3)

1. New Mexico APU-300 300 Parallel Pellets 128

2. Michigan APU-300 640 Parallel Granules 304

3. Maryland APU-300 240 Parallel Granules 152

4. Pennsylvania APU-300 300 Parallel w/Bypass Granules 152

5. Texas Media Only 4,800 Granules 3,300

6. Texas Media Only Granules 1,036

7. Texas Media Only Granules 920

8. Texas APU-30S 150 Series Pellets 96

9. Nevada EAS-3008 550 Parallel Granules 285

10. Nevada EAS-3008 600 Parallel Granules 361

11. New Mexico APU-450 450 Parallel Pellets 210

12. Arizona EAS-9014 3,600 Parallel w/Bypass Granules 3,470




16. Arizona EAS-9014 600 Parallel w/Bypass Granules 836

17. California EAS-9014 3,000 Parallel w/Bypass 2,014

18. New Mexico Media Only 1,000 Parallel w/Bypass Granules 420

19. Arizona Media Only 3,500 Granules 1,881

20. California Media Only 700 Granules 228

21. California Media Only 700 Granules 228

22. New Mexico ASU-1604 450 Parallel w/Bypass Granules 190

23. California APU-300 300 Parallel w/Bypass Granules 152

24. Arizona 168 Parallel Granules 38

25. Arizona EAS-3008 450 Parallel Granules 285

26. Arizona EAS-4710 1,250 Parallel w/Bypass Granules 513

27. Arizona EAS-1606 500 Parallel w/Bypass Granules 228

28. Arizona EAS-4710 1,200 Parallel w/Bypass Granules 513

29. Montana EAS-4710 840 Sequencing Granules 760

30. Arizona EAS-9014 1,160 Series Granules 620

31. Arizona EAS-3809 500 Series Pellets 336

32. Pennsylvania FPU/APU-300 300 Parallel w/Bypass Granules 152

33. Pennsylvania EAS-1606 500 Parallel w/Bypass Granules 290

34. Texas EAS-6812 900 Single Adsorber Granules 393

35. Arizona EAS-6812 900 Series (lead/lag) Granules 570

Preguntas para diseñar un sistema

Formato

• Completar y Enviar

• Flujos, contaminantes y

concentración

Analisis Severn Trent

• Presupuesto

∙ capital

∙ O&M

– Conceptualizar

∙ Diseño

∙ Flexibilidad

Inorganic Contaminants Removal

Well Water Treatment - Site Qualification

File: IOC-SiteQualify-U07.xls: Rev 26-Jul-07

Utility Client: Well Location or Name:

Contact Name: Phone No. (Enter 10 Digits):

Proposal Due Date: (Enter mm/dd/yy): E-mail Address:

Engineer: Phone No. (Enter 10 Digits):

Notes/Schedule:

Flow Capacity: MGD or GPM Annual Well Utilization (% Run Time): 50.0%

Inorganic Removal Objectives: Select from Dropdown List or Enter:

Water System Operation Checklist

A. Disinfection: Disinfectant Type Used: 7 3

B. Well Pump(s): Operation Type: 5 Well Pressure (psig):

C. Wastewater Handling: Backwash Discharge Available: 3 Discharge Point: 5

Zero Discharge Required (Water Reclaim Required):

D. Treatment Options Bypass/Blend Option OK?: 3 Use of Chemicals Below OK?: 3

System Redundancy (Spare Capacity) Required: pH Adjust/Regen Chemicals: CO2, HCl or NaOH

E. Process Control System Automation Required: 3 SCADA Signals Required: 3

F. Special Notes

Well Water Analysis

pH Anions Metals & Radionuclides

Temperature oF Alkalinity mg/L CaCO3 Antimony g/L Sb

ORP (EMF) mV Bicarbonate mg/L CaCO3 Total Arsenic g/L As

Conductivity S/cm Carbonate mg/L CaCO3 Reduced As(III) g/L As(III)

Dissolved Solids mg/L TDS Chloride mg/L Cl Chromium g/L Cr

Suspended Solids mg/L TSS Fluoride mg/L F Iron g/L Fe

Turbidity NTU Nitrate mg/L NO3 Lead g/L Pb

Cations Phosphate mg/L PO4 Manganese g/L Mn

Hardness mg/L CaCO3 Silica mg/L SiO2 Radium pCi/L Ra

Calcium mg/L Ca Sulfate mg/L SO4 Selenium g/L Se

Magnesium mg/L Mg Sulfide mg/L S Uranium g/L U

Potassium mg/L K __________ mg/L ____ Vanadium g/L V

Sodium mg/L Na __________ mg/L ____ __________ g/L ___

Filtration

Products

Wastewater Plant

Primer paso:

Consideraciones para el Diseño

Caracterización del Agua – Modelo para estimar su desempeño (BV’s)

– Es un agua normal en sus componentes o se sugiere analisis completo? ∙ Costos por unidad - Operación - $/1,000 gals

– RSSCT – Prueba Rápida con Columna a Escala ∙ 4 Semanas de prueba en laboratorio para cuantificar el desempeño del bayoxide

∙ Pruebas hechas en laboratorios de Tampa

– Prueba Piloto en Sitio ∙ 0.5 gpm programa de prueba usando columna de 4”-Ø

∙ Prueba larga para determinar la remoción del Arsénico

Diseño del Sistema a Escala Real – Configuración: En Paralelo, Serie, con Bypass/Mezcla?

– Pretratamiento ∙ Cloración normal

∙ Ajuste de pH con CO2 o HCl

∙ Filtración de Fe/Mn para aguas con alta cantidad de estos elementos?

∙ Remoción de H2S – Aereación, GAC, Oxidación/Filtración

– Coagulación/Filtración ∙ Uso para precipitar Hierro y filtrar Arsénico?

∙ Dosificación de Cloruro Férrico? Para aguas complicadas?

Diseño del Piloto para Remoción de Arsénico:

Diagrama de Flujo

Media

Drain

Vent V - 11

B ’ wash Discharge

PDI E

fflu

ent/

Me

dia

Ba

ckw

ash

Media

Support

Backwash Sample

Treated Water

Sample

/Drain

E33 Feed

Sample

P - 01

P - 04

P - 02

S - 0

6

S - 0

8

S - 07

E33

GFO

Media

PG

P - 09

Treated Water

Or Backwash Effluent

B ’ wash Supply

FQI FI

Pre

s R

eg ’ r

Ra

te S

et

Well Water

P - 01

P - 03

FI/FQI

P - 04

P - 02

Rate Set

P - 03

Media

Drain

Vent V - 11


PDI E

fflu

ent/

Me

dia

Ba

ckw

ash

Media

Support

Backwash Sample

Treated Water

Sample

/Drain

E33 Feed

Sample

P - 01

P - 04

P - 02

S - 0

6

S - 0

8

S - 07

E33

GFO

Media

PG

P - 09

Treated Water


B ’ wash Supply

FQI FI

Pre

s R

eg ’ r

Ra

te S

et

Well Water

P - 01

P - 03

FI/FQI

P - 04

P - 02

Rate Set

P - 03

Media

Drain

Vent V - 11


PDI E

fflu

ent/

Me

dia

Ba

ckw

ash

Media

Support

Backwash Sample

Treated Water

Sample

/Drain

E33 Feed

Sample

P - 01

P - 04

P - 02

S - 0

6

S - 0

8

S - 07

E33

GFO

Media

E33

GFO

Media

PG

P - 09

Treated Water


B ’ wash Supply

FQI FI

Pre

s R

eg ’ r

Pre

s R

eg ’ r

Ra

te S

et

Ra

te S

et

Well Water

P - 01

P - 03

FI/FQI

P - 04

P - 02

Rate Set

P - 03

Program Scope • Test Protocol

• 4”- Clear Column with

Media

• Manual Valves

• Simple Instruments

• Consistent Water Supply

• Data Collection & Monitor

• Weekly Sampling

• 2-6 Month Program

Curva de Adsorción del Medio Filtrante

Método para evaluar adsorción (DSWA – Mesa, AZ)

Bed Volume vs. Arsenic

0

5

10

15

20

25

30

35

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000

Bed Volumes

Ars

enic

, pp

b Average Influent

WRT Z33

GFH

Solmetex AsXnp

Bayoxide E33

Severn Trent / Bayoxide E33

Performance

Chandler, AZ – Orchid Well

• As - 11.6 ppb; pH – 8.2; Silica – 18.6 ppm

– Bayoxide E33 – 127,300 BV

– GFH – 67,800 BV; AsXnp – 74,600 BV

– Ultrasorb F – 55,700 BV; Fe-AA – 95,000 BV

Las Vegas Valley Water - Searchlight

• As – 18 ppb; pH – 8.3; Silica – 35.7 ppm

– Bayoxide E33 – 57,229 BV (mas de 3X mejor)

– GFH - 16,172 BV

Gardiner, MT

• As – 22 ppb; pH – 7.5; Silica – 23 ppm

– Bayoxide E33 – 58,000 BV

– GFH - 33,000 BV

SORB 33®/Bayoxide® E33

Carga del Medio y Servicio

Conclusión – Severn Trent Services

“MAYOR” PROVEEDOR de

SOLUCIONES para

REMOCION de ARSENICO

– Mayor EXPERIENCIA

– Mas PROBADO

– Mas ECONOMICO

– Mas SIMPLE & FACIL en

SERVICIO

– Mas FLEXIBLE

– Mas SOCIOS IMPORTANTES

∙ Severn Trent Services

∙ Severn Trent Water

∙ Severn Trent Operating

∙ Veolia Water Budgetary Capital & Operating Costs Special Notes

Annual O&M Costs: $1,300 per Yr or $22 / Acre Ft Very Little Water Quality Data

Total Capital Costs:

Unit Capital Costs: per Gal/Day of Capacity

Total Water Volume Treated: 384 Million Gallons

Issued: 07-Feb-07 Proposal No. 34XXX

SORB 33® As Removal

System Sizing & Estimate

Filtration

Products

System

Configuration

$196,000

$0. 228

Project Name & General Information

Client: Clintonville, WI Well Capacity: 0.86 MGD

Name of Site: Central Treatment 600 gpm

Primary Contact: Reid Snedaker System Flow: 375 gpm

Engineer: Ayres Associates Well Utilization: 6% 37.5% Bypass

System Design

SORB 33® Model No: EAS-1606 Empty Bed Contact Time: 3.5 Min

Adsorber No & Size: Two 6.0 ft Diameter Average Treatment Rate: 51,840 gals/Day

System Footprint: 16'L x 8'W x 10'H Design Flow Rate per Adsorber: 188 gpm

Flow Configuration: Parallel w

/Bypass Media Bed Depth: 3.1 ft

Adsorptive Media: Bayoxide E33P Pellets Loading Rate (Specific Velocity): 6.6 gpm/ft2

Media Quantity: 6,088 lbs (2.76 MT) Estimated Working Capacity: 293,000 BV's

175 cubic ft Media Cycle Life: 390 Months

Backwash Volume: 4,810 gals/vessel Volume Treated per Cycle: 384.4 million gals

SORB Backwash Rate: 370 gpm Arsenic Analysis: 12.0 g/L As

Special Features: None System Operating Pressure: 80 psig

pH Adjustment:

Treatment Bypass

38% Effluent As - <7 g/L

Not in Scope

Of Supply

Well

Pump

To Storage

or Distribution

Treated Water

Disinfection

NaOCl /Cl2

Storage

& Feed

FI FI

SORB 33®

Adsorber

E33 Media

SORB 33®

Adsorber

E33 Media

FC

SELECCIÓN DE TRATAMIENTO PARA

LA REMOCIÓN DE ARSÉNICO

• Adsorción – Simple & sin regeneración en la mayoria de los casos

– Proceso de un solos paso para la mayoría de las aplicaciones

• Coagulación/Microfiltración – Efectivo para aguas con alta cantidad de Fe/Mn

– No admite productos químicos para desinfección si la relación

Fe/As es > 25

• Osmosis Inversa – Efectiva si se debe remover Sólidos Disueltos Adicionales

– No removerá As(III)

• Intercambio Iónico – Bueno para aguas con alto As y pH con bajos SO4 y HCO3

– Bueno co-removiendo NO3 y/o CrO4

– Requiere regeneración/postratamiento; No remueve As(III)

Consideraciones de Diseño en U.S.

Ha probado ser la mejor Tecnología & Medios con mejor

Apariencia Estética

• Pequeño footprint

• Fácil de localizar

Diseño Simple / Instalación Simple

Facil de Operar y Mantener

• Flexible

Experiencia de STS con Bayoxide

E33

Operaciones en el Reino Unido • Trata 27.3 MGD

• 16 sitios en UK

• Mas de 500,000 consumidores

• Algunos desde 1999

Operaciones en U.S. • Las mas estudiadas/pilotos

• Las mas aceptadas

• Con estudios independientes

• Mas de 350 sistemas • +40 US Operaciones residenciales

• +180 US Operaciones Industriales

• Aprobada en mas de 32 US Estados

Severn Trent / Bayoxide E33

Operación & Mantenimiento

Programa • Muestra de agua en el Efluente

– Averiguar la curva de performance ∙ No es inmediato pero se hace con la primera carga

– Repetibilidad ∙ Una vez establecido el ciclo inicial

∙ Futuros ciclos son similares – Tendencia de los pozos es igual

• Servicio – Estimado “Solo una vez al año o mas”

– Mejor diseño para Servicio & Operaciones

– Facil de remover y recargar en menos de 1 dia

– Equipos estandard para servicio

• Disposición – Numerosos estudios independientes –

Remoción de Arsénico combinado con / Hierro / Manganeso

OmniSORB™ - Medio Catalítico MnO2

Coagulación / Filtración

Hierro / Manganeso

Aplicación • Remueve Fe y Mn

• Remueve As/Fe/Mn

– Necesita alto Hierro

– Fe:As - 25:1 o mejor

• As/Fe/Mn o Fe/Mn

– Cataliza el Fe y Mn en un proceso de oxidación/precipitación

– Coagulació / Filtración

– Retrolavado

• Bayoxide Hibrido

– Limitado o sin acceso a ser dispuesto

– Capacidad de descarga cero ∙ Agua de retrolavado debe ser

retornada

7.remoción de arsénico

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