7.remoción de arsénico
Post on 22-Jun-2015
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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
13. Arizona EAS-9014 2,400 Parallel w/Bypass Granules 1,634
14. Arizona EAS-5511 1,400 Parallel w/Bypass Granules 1,026
15. Arizona EAS-6812 1,800 Parallel w/Bypass Granules 1,216
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
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
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
E33
GFO
Media
PG
P - 09
Treated Water
Or Backwash Effluent
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
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