operaciones unitarias




INTRODUCCIÓN

El tratamiento terciario se emplea para separar la materia residual de los efluentes de procesos de tratamiento biológico, a fin de prevenir la contaminación de los cuerpos de agua receptores, o bien, obtener la calidad adecuada para el reuso, factor de importancia en la planeación de recursos hidráulicos donde el abastecimiento de agua potable es limitado, como ocurre enlas grandes metrópolis de nuestro país
Los sistemas terciarios frecuentemente implican elevados costos de inversión. No obstante, se han reportado algunas experiencias con resultados satisfactorios en la aplicación de materiales naturales locales de bajo costo para la remoción de contaminantes residuales (v. g. Jiménez et al., 1990).
El intercambio iónico empleando minerales porosos naturales,como las zeolitas, permite la separación de cationes metálicos en solución que se difunden a través de intersticios del material, ocupando el sitio de iones fácilmente permutables hacia la solución, como el Na+ y el K+ , entre otros (Barrer, 1978). Las zeolitas deben sus propiedades de intercambio a la carga en exceso que se genera por la sustitución del Al+3 con Si+4 en el tetraedro básico de suestructura. En particular, la zeolita con alto contenido de clinoptilolita tiene capacidad de remoción selectiva de metales, aún en bajas concentraciones (Ackley y Yang, 1991; Carland y Aplan, 1995; Groffman, et al., 1992; Maliou, 1992; Zamzow y Murphy, 1990).
Sin embargo, los sólidos en suspensión de las aguas residuales pueden obstruir el proceso de intercambio, por lo que la filtraciónterciaria resulta un paso previo indispensable. En este proceso también es factible la aplicación de un material local de bajo costo, como el tezontle, cuyas características físicas lo hacen adecuado para su empleo como medio filtrante (Jiménez et al., 1995). Cabe notar que los sólidos que provienen del tratamiento biológico en gran parte están constituidos por flóculos de microorganismos que al serseparados por filtración pueden constituirse en una biopelícula activa que se encargará de la degradación de sustancias orgánicas residuales, como fenoles y coadyuvará en la separación de metales pesados en bajas concentraciones (Vaca et al., 1996).
En este trabajo se ha estudiado la aplicación del tezontle y la zeolita con alto contenido de clinoptilolita en la separación de sólidos suspendidos yturbiedad, metales pesados como plomo, cadmio, cobre y cinc, materia orgánica expresada como carbón orgánico total y fenol.


MATERIAL Y MÉTODOS
El tezontle se caracterizó mediante las técnicas de peso específico, porosidad, pérdida de material por ignición, solubilidad al ácido clorhídrico al 30 %, solubilidad al hidróxido de sodio, al 30% y pérdida por abrasión, descritas por Jiménez et al.,1995. Para su empleo en las pruebas de filtración y soporte de biocapa el tezontle recibió un tratamiento previo a la filtración para separar impurezas en la superficie de los granos, el material fue sumergido en ácido acético al 1% durante 24 horas. Se eliminaron los finos y por tamizado selectivo se obtuvo un coeficiente de uniformidad de 1.2 y un tamaño efectivo de 0.5 mm. Todas las pruebasanteriores también fueron practicadas a la zeolita para su caracterización física.
Para comprobar la efectividad del tezontle como soporte de biocapa se empleó el efluente secundario proveniente de un tratamiento biológico del cual se determinaron los siguientes parámetros: pH, color, turbiedad, sólidos suspendidos totales (SST) y fenoles, siguiendo los métodos normalizados de análisis (AWWA,APHA, WPCF, 1985).
La capacidad de separación de metales pesados del tezontle se determinó mediante una prueba en reactores intermitentes, empleando 1 g de tezontle y soluciones de Cu, Cd, Pb y Zn en concentraciones de 1, 3 y 5 mg/L, neutralizadas con NH4OH y CH3COOH 0.1N. Se sometieron a una agitación rotatoria a 30 rpm por 18 horas. Los metales fueron analizados por espectrometría de absorción...