ISSN: 2810-8027 (En l nea)
Volumen 4, N mero 1
Enero-Junio | 2023
e002
https://doi.org/10.54353/ritp.v4i1.e002
|
Tratamiento de aguas residuales de curtidur a con plantas cact ceas |
Tannery wastewater treatment with cactaceae plants |
|
|
|
1 Curtidur a Sarco S.A.C, Trujillo, Per
2 Instituto Tecnol gico de la Producci n, Trujillo, Per
3 Universidad Privada Antenor Orrego, Trujillo, Perú.
a jmarinos@itp.gob.pe, bbanhuaman@itp.gob.pe, c fiorella29mm@gmail.com, d jcabreral@upao.edu.pe, e mcampos@itp.gob.pe, fahuaman@itp.gob.pe, gcurtiduriasarco1@hotmail.com, hmpinglo@itp.gob.pe, igjaeger@itp.gob.pe, jjpelaez@itp.gob.pe
* Autor de correspondencia
| Recibido: 09/11/22 |
| Arbitrado por pares |
| Aceptado: 07/6/23 |
Resumen
La industrial de curtici n y adobo de pieles mantiene su representatividad como actividad productiva regional, no obstante, su problem tica persistente se dirige hacia el an lisis y efectividad en el tratamiento de sus efluentes. Bajo esta condici n, las empresas de la industria trabajan continuamente en la b squeda de implementaci n de acciones correctivas que permitan dar cumplimiento al DS-010-2019-VIVIENDA, regulado por los organismos correspondientes. Bajo ese objetivo, se ha analizado el uso de plantas cact ceas como coagulante natural de la fase de remoci n. La metodolog a aplicada est dividida en cuatro (04) tiempos, el primero, el proceso de obtenci n del floculante a partir de las plantas cact ceas, el segundo, an lisis f sico qu mico, tercero, an lisis por espectrofotometr a y finalmente, cuarto, determinaci n de variables de operaci n. De los ensayos realizados, se logr obtener una remoci n mayor a 70%, obteniendo que el floculante de mayor porcentaje de remoci n es el obtenido a partir del cactus San Pedro con hasta 99%, la cual corresponde a la mezcla de procesos de 300 purga, 300 sal y 200 cromo; todo ello bajo las condiciones de operaci n establecidas y validadas, permitiendo as el cumplimiento de los valores m ximos admisibles del DS 010-2019-VIVIENDA.
Palabras claves: Tratamiento de efluentes; Echinopsis pachanoi; remoci n; San Pedro; biofloculante; sulfato de aluminio.
Abstract
The leather tanning and dressing industry maintains its representativeness as a regional productive activity, however, its persistent problem is directed towards the analysis and effectiveness in the treatment of its effluents. Under this condition, the companies in the industry work continuously in the search for the implementation of corrective actions that allow them to comply with DS-010-2019-VIVIENDA, regulated by the corresponding organisms. Under this objective, the use of cacti plants as a natural coagulant in the removal phase has been analyzed.The applied methodology is divided into four (04) times, the first, the process of obtaining the flocculant from the cacti plants, the second, physical chemical analysis, third, spectrophotometric analysis, and finally, fourth, determination of operation variables. From the tests carried out, it was possible to obtain a removal greater than 70%, obtaining that the flocculant with the highest percentage of removal is the one obtained from the San Pedro cactus with up to 99%, which corresponds to the mixture of processes of 300 purge, 300 salt and 200 chrome; all this under the established and validated operating conditions, thus allowing compliance with the maximum admissible values of DS 010-2019-VIVIENDA..
Keywords: Effluent treatment; Echinopsis pachanoi; removal; San Pedro; bio flocculant; aluminum sulfate
Introducci n
Al cierre del a o 2021, la industria dedicada al curtido y adobo de pieles a nivel regional congreg a un promedio de 123 empresas activas seg n la Superintendencia Nacional de Aduanas y de Administraci n Tributaria. Curtiembres cuyo principal inconveniente se encuentra en la adecuaci n ambiental seg n los valores M ximo Admisibles (VMA) establecidos en el DS 010-2019-VIVIENDA, propiciando as el inicio de procesos sancionadores y multas con las autoridades fiscalizadoras de Organismo de Evaluaci n y Fiscalizaci n Ambiental - OEFA y SEDALIB. Adem s, La Libertad se caracteriza por ser una regi n del Per con un clima que favorece el crecimiento de las plantas cact ceas, por lo que se vio esta oportunidad como un agente solucionador del problema.
Actualmente, los sistemas de tratamientos de aguas residuales convencionales emplean productos qu micos, con un alto costo que incluye tomar medidas de contenci n para la salud de sus trabajadores, en respuesta a ello existen pruebas a nivel de investigaci n b sica imparten avances en el uso de plantas como alternativas para el tratamiento de estos efluentes.
Mishra, Anuradha & Yadav, Alpa & Agarwal, Mahadev & S, Rajani. (2004) injertaron un floculante natural de Plantago mucilage con Poliacrilonitrilo (Psy& PAN) para la remoci n de s lidos suspendidos y totales disueltos (TDS) de los efluentes de curtiembre. El floculante (copol mero) injertado se sintetiz extrayendo los principios activos de la planta muc laga y haci ndolos reaccionar con cido n trico en un sistema Redox. El pH, dosis ptima de pol mero y tiempo de contacto para la m xima remoci n de SS y TDS fueron estudiados. La dosis ptima fue de 1.2 mg/L, el pH fue de 7 y 9.2 para remociones de 89% de SS y 27% de TDS, respectivamente, durante 3 horas.
Fuquene Yate, D. (2011), en el trabajo de investigaci n para optar al t tulo de Magister en Ingenier a Ambiental en la Universidad Nacional de Colombia, se al que el reciclaje de las aguas tratadas (mediante el tratamiento propuesto) de pelambre mixto (qu mico y enzim tico) mostr que, a medida que se va recirculando el agua en un volumen de aproximadamente del 50%, la calidad de la piel apelambrada se mejora, lo que es causado por una remanencia de los productos qu micos que no se remueven con el sistema de tratamiento propuesto, como los sulfuros, el nitr geno y el amoniaco, ya que estos compuestos son base para la elaboraci n de agentes depilantes.
Kazi, T., & Virupakshi, A. (2013) estudiaron el uso de semillas de moringa y cactus como coagulantes naturales para reducir la turbidez y DQO de las aguas residuales de curtiembre. Se prepar el coagulante natural de cactus mediante el secado a 60 C por 24 horas de las especies de cactus frescos, cortados en pedazos de 1 cm; el material seco se dispuso en un molino de malla 600 um. Se determin la dosificaci n y el pH ptimos de 4.5 y 5.5, 0.6 g/L y 0.4 g/L de moringa y cactus, respectivamente. La reducci n de turbidez encontrada fue de 82 y 79%, mientras que para el DQO fue de 83 y 75%, respectivamente.
Sellami et al. (2014) han estudiado el efecto del extracto del cactus como biofloculante en el proceso f sico-qu mico para tratamiento de efluentes industriales comparando sus propiedades con poliacrilamida, un floculante comercial. Los efluentes industriales caso de estudio provinieron de industrias textiles y manufactura de goma. En los experimentos, el extracto de cactus se moli , filtr y fue conservado a 4 C hasta su uso, se emple al mina como coagulante. El biofloculante mostr eficiencias de remoci n de 85% para s lidos suspendidos (SS) y 65% para demanda qu mica de ox geno (DQO). La adici n de cal junto al extracto de cactus mejor el proceso f sico qu mico consiguiendo un efecto similar a la poliacrilamida con eficiencias mayores al 90% para SS y DQO.
Choque-Quispe, D., Choque-Quispe, Y., Solano-Reynoso, A. M., & Ramos-Pacheco, B. S. (2018) evaluaron la capacidad floculante de tres variedades de Cact ceas Echinopsis pachanoi, Neoraimondia arequipensis y Opuntia ficus en el tratamiento de agua residual artificial. Se aplicaron dosis del 1%, 2% y 3% de coagulante de las tres variedades de Cact ceas extra das con los tres solventes al agua residual artificial, observ ndose un incremento significativo (p-value<0.05) para la capacidad clarificante y el % de remoci n, con el aumento de dosis de coagulante, presentando mejores resultados la variedad San Pedro. Los par metros fisicoqu micos del agua tratada como el pH se incrementaron ligeramente de 6.61 del agua sin tratar a 7.58, mientras que la dureza y la alcalinidad no muestran diferencia significativa (p-value>0.05), la DBO del agua con coagulante se increment con el porcentaje de aplicaci n.
Mozafarjalali, M., Hajiani, M., & Haji, A. (2020) evaluaron la eficiencia de la aptenia cordifolia mucilage (planta suculenta llamada Roc o) en la remoci n de colorantes ani nicos de aguas residuales del proceso textil mediante procesos f sico-qu mico. Se evaluaron par metros como pH, concentraci n inicial de colorante, concentraci n de planta suculenta y temperatura en la eficiencia de remoci n. Para producir el extracto de suculenta, las plantas fueron secadas, comprimidas y reposadas en fr o por 48 horas, tras el tiempo, se recogi el sobrenadante y se us como coagulante. Los resultados mostraron que la remoci n m xima fue de 85.4% usando 5 mg de la planta a pH 4 en condiciones ambientales. Sin embargo, la aplicaci n de 1 mg de poli (propilen imina) dendr mero (PPI), un aditivo de uso com n en colorantes, incrementaba la eficiencia de remoci n de la suculenta a 92%. El estudio demuestra que el uso de esta planta puede ser beneficiosa, asequible y ecol gico para industrias que usan colorantes.
No obstante, estas soluciones presentan inconvenientes en su aplicaci n al requerir la aplicaci n de medidas espec ficas de contenci n para salud, al sumarse el riesgo de generar la proliferaci n de vectores infecciosos en grandes cantidades, creando focos de contaminaci n que reducir an la calidad del agua utilizada en el proceso de curtici n.
El objetivo del presente art culo es medir la efectividad de las plantas cact ceas como coagulante natural, logrando medir su eficacia en la remoci n de agentes contaminantes en las aguas residuales tomando como base las investigaciones previas que validan la eficacia y eficiencia del agente biorremediador en el tratamiento de aguas residuales.
Material y m todos
La metodolog a aplicada est dividida en cuatro (04) tiempos, el primero el proceso de obtenci n del floculante a partir de las plantas cact ceas, el segundo, an lisis f sico qu mico, tercero, an lisis por espectrofotometr a y finalmente, cuarto, determinaci n de variables de operaci n. Para ello se realiz la secuencia, contemplando las siguientes actividades.
A. Proceso de obtenci n de polvo fino
La primera etapa del proceso inici con la recolecci n de dos tallos de cactus San Pedro (Echinopsis pachanoi), dos pencas de tuna (Opuntia ficus-indica) y una planta de s bila (Aloeae) libre de da os externo, para el procesamiento de la muestra se siguieron los siguientes pasos secuenciales:
Se realiz el retiro de espinas y epidermis.
Se dividieron en secciones similares para proceder al pesado, secado, tamizado y posterior an lisis.
El pesado se realiz en fresco, en seco y en el producto fino final.
El secado se realiz en una estufa a temperatura constante de 105 C.
El tamizado se realiz a 1000, 250 y 75 μm con un tamiz con USA standard test, ASTM E-11 standard.
Se registr el pH del extracto fresco de secciones del cactus. Para ello se exprimi el contenido interno y se col previo a la lectura en el pHmetro.
Figura 1
Diagrama de flujo del proceso de obtenci n de polvo fino
Nota. La imagen muestra los pasos secuenciales para la obtenci n de polvo fino a partir de las plantas cact ceas.
B. An lisis f sico-qu mico
Una vez obtenido el polvo fino se procedi a realizar el an lisis f sico-qu mico en microscopio electr nico.
Tabla 1
Porcentaje de ceniza y pH de las muestras analizadas
|
Par metros |
Unidad |
|
Muestra |
|
|
San Pedro |
Tuna |
S bila |
||
|
Peso fresco |
g |
1196.1 |
1196.1 |
1196.1 |
|
Peso seco |
g |
27.2 |
25.03 |
4.2 |
|
% cenizas |
% |
2.3 |
2 |
0.32 |
|
% humedad |
% |
97.7 |
98 |
99.68 |
|
pH |
unidad |
5.3 |
5.2 |
5.2 |
Nota: Par metro evaluado en laboratorio.
De los resultados obtenidos, se determin que las tres (03) muestras tienen un alto contenido de carbono fijo y bajo porcentaje de cenizas. Esto nos indic tanto el cactus, la tuna como la s bila son adecuados para preparar una estructura porosa, una condici n necesaria para tener un rea de superficie incrementada.
C. An lisis de espectrofotometr a y difract metro de rayos X
Las muestras previamente analizadas fueron sometidas a an lisis por difract metro de rayos X y espectrofot metro de infrarrojo (FTIR).
Figura 2
Resultados del Difract metro de Rayos X
Nota: Lectura del difract metro de rayos X de la muestra de cactus San Pedro.
Figura 3
Resultados del Difract metro de Rayos X
Nota: Lectura del difract metro de rayos X de la muestra de penca de tuna.
En ambos casos, se observ similares picos en los mismos ngulos, pero con diferentes magnitudes.
Figura 4
Resultados del Espectrofot metro de Infrarrojo (FTIR)
Nota: Porcentaje de transmitancia versus longitud de onda de la muestra de cactus San Pedro.
Figura 5
Resultados del Espectrofot metro de Infrarrojo (FTIR)
Nota: Porcentaje de transmitancia versus longitud de onda de la muestra de penca de tuna.
Los resultados del FTIR mostraron patrones muy similares en ambas muestras analizadas.
El rea comprendida a los 3400 cm-1 nos indica estiramientos de vibraciones O-H de celulosa, pectina y lignina y los grupos N-H en la superficie biosorbente. Los picos del espectro alrededor de 1300 y 1050 cm-1 muestran la presencia de vibraciones de uni n C-H de alcanos y la vibraci n de estrechamiento C-O, respectivamente.
Figura 6
Resultados del microscopio electr nico de barrido (SEM)
Nota: Resultados para la muestra de cactus San Pedro.
Figura 7
Resultados del microscopio electr nico de barrido (SEM)
Nota: Porcentaje de transmitancia versus longitud de onda de la muestra de penca de tuna.
Del an lisis de ambas muestras, se concluy que las muestras contienen 69-72% de carbono, 27 a 29% de ox geno, lo cual es esperado para muestras org nicas. El contenido de calcio se encuentra en el rango de 0.09 a 0.10%, un componente esperado para las propiedades esperadas. Ninguna muestra contiene hierro, ni siquiera en trazas.
D. Determinaci n de variables de operaci n
Para determinar las variables de operaci n, se realiz experimentaci n recolectando dos (02) litros por proceso de remojo, pelambre y curtido. Para ello, se realiz diferentes mezclas en base a un (01) litro de muestra en un vaso de precipitaci n:
1L remojo principal.
600 mL remojo + 200 mL pelambre.
400 mL remojo + 400 mL pelambre.
600 mL de remojo + 200 mL pelambre.
1L sal.
1L de purga.
400 mL sal + 400 mL purga.
200 mL sal + 200 mL purga + 200 mL pelambre.
200 mL remojo + 300 mL sal + 300 mL de purga.
300 mL purga + 300 mL sal + 200 mL curtido.
400 mL remojo + 100 mL sal + 200 mL pelambre + 100 mL curtido.
Se coloc en el test de jarras tres (03) muestras con la misma mezcla en la cual se realizaron las variantes de dosificaciones seg n los insumos, los cuales fueron: oxidante, regulador de pH, coagulante y floculante. Las dosificaciones de cada insumo fueron de 3 - 10 ml, 0.5 - 2 ml, 1 - 1.5 y g de San Pedro, Tuna y s bila, respectivamente. Estas variaciones de dosificaciones permiten comprender c mo se llevaron a cabo los experimentos y c mo se controlar las condiciones para evaluar la eficacia del tratamiento de aguas residuales.
Los par metros que se evaluaron en el test de jarras, la cual es una t cnica utilizada para simular el proceso de tratamiento de aguas residuales a peque a escala en el laboratorio, calcul los par metros evaluados, que son: el tiempo de agitaci n, que para estas pruebas fue de 15 minutos, la velocidad de rotaci n por minuto (RPM) durante la coagulaci n que es 150, la RPM durante la floculaci n, que consisti en 70, y la cantidad de cada insumo utilizado en el tratamiento de las muestras de aguas residuales. Estos insumos incluyen oxidante, regulador de pH, coagulante y floculante.
Se procede a realizar el an lisis de las muestras. Para esto, se tom una muestra de 5 ml del sobrenadante, para posteriormente agregar en el tubo de vidrio y colocar en el turbid metro, para evaluar la concentraci n de s lidos eliminados por tratamiento aplicado.
Figura 8
An lisis por test de jarras
Nota: La imagen muestra la separaci n del an lisis en el test de jarras.
Resultados
La remoci n ha sido excepcional al finalizar el tratamiento, demostrando que logr ser eficaz el floculante propuesto al lograr una reducci n de hasta 98.993%, cumpliendo as los valores m ximos admisibles y l mites m ximo permisibles de la normativa ambiental.
Tabla 2
Resultados de par metros con respecto a la muestra de remojo principal
|
|
Muestra de Remojo principal |
Par metros |
|
|||||
|
M-1 |
M-2 |
M-3 |
M-4 |
RPM |
Tiempo |
|||
|
pH inicial |
8.5 |
8.5 |
8.5 |
8.5 |
- |
- |
||
|
Peroxido (mL) |
5 |
5 |
5 |
5 |
70 |
5 |
||
|
Regulador de pH |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
70 |
5 |
||
|
pH trabajo |
7 |
7 |
7 |
7 |
- |
- |
||
|
Coagulante |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
160 |
15 |
||
|
Floculante |
2 |
tuna |
San pedro |
S bila |
65 |
15 |
||
Nota: Empieza la formaci n de espuma a los 3 minutos luego que se agreg el per xido, el agua al finalizar tiene una turbidez mayor a 1000 ppm.
Tabla 3
Resultados obtenidos en la muestra de efluente de remojo pelambre
|
|
600 Remojo + 200 Pelambre |
Par metros |
||||||
|
M-1 |
M-2 |
M-3 |
M-4 |
M-5 |
M-6 |
RPM |
Tiempo |
|
|
pH inicial |
11 |
11 |
11 |
11 |
11 |
11 |
|
|
|
Per xido (mL) |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
70 |
5 |
|
0 |
0 |
0 |
5 |
5 |
5 |
|
5 |
|
|
0 |
0 |
0 |
3 |
3 |
3 |
|
5 |
|
|
Regulador de pH |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
70 |
5 |
|
pH trabajo |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
|
|
|
Coagulante |
0.5 SA |
0.5 SA |
0.5 SA |
2 PAC |
2PAC |
2 PAC |
155 |
15 |
|
Floculante |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
65 |
15 |
|
Tuna |
S bila |
San Pedro |
Tuna |
S bila |
San Pedro |
|
|
|
|
Turbidez |
|
718.6 |
890.6 |
|
1000 |
917.4 |
|
|
Nota: Se observ la formaci n de espuma en la parte superior, y la emulsi n de grasas, las cuales quedaron en la superficie. Se dio una precipitaci n lenta para las tres (03) primeras muestras tras 45 minutos. Solo sedimentaron 2 cm, las tres muestras siguientes fueron m s r pidas, pero a n con presencia de s lidos en el sobrenadante, se obtuvo 400 mL de sobrenadante de la M6.
Tabla 4
Resultados de la mezcla de remojo y pelambre
|
Variables |
600 Remojo + 200 Pelambre |
Par metros |
||||
|
M-1 |
M-2 |
M-3 |
M-4 |
RPM |
Tiempo |
|
|
pH inicial |
8.5 |
8.5 |
8.5 |
8.5 |
- |
- |
|
Per xido (mL) |
15 |
15 |
15 |
15 |
70 |
5 |
|
Regulador de pH |
1 |
1 |
1 |
1 |
70 |
5 |
|
pH trabajo |
7 |
7 |
7 |
7 |
- |
- |
|
Coagulante |
2 |
2 |
2 |
2 |
155 |
15 |
|
Floculante |
San pedro |
tuna |
San pedro |
San pedro |
65 |
15 |
Nota: Empieza la formaci n de espuma a los 3 minutos luego de agregar el per xido, el agua al finalizar tiene una turbidez mayor a 1000 ppm.
Tabla 5
Resultados de la mezcla de remojo y pelambre
|
Variable |
400 R + 400 P |
600 R + 200 P |
600 R+ 200 P |
|
M-4 |
M-5 |
M-6 |
|
|
pH inicial |
7 |
10 |
10 |
|
Per xido (mL) |
5 |
5 |
5 |
|
3 |
3 |
3 |
|
|
5 |
5 |
5 |
|
|
Regulador de pH |
0 |
0 |
0 |
|
Coagulante |
TAPA |
1 TAPA |
TAPA |
|
Floculante |
San Pedro |
San Pedro |
Tuna |
|
Turbidez |
567.5 |
817.5 |
148.8 |
Nota: La sedimentaci n es muy lenta y se observa la emulsi n de grasa en la parte superior.
Tabla 6
Resultados de par metros de remojo y pelambre floculante San Pedro y Tuna
|
Variable |
Sal |
Sal |
Purga |
Purga |
|
pH inicial |
9 |
9 |
9 |
9 |
|
Per xido |
1 |
0 |
1 |
0 |
|
cido |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
pH trabajo |
9 |
9 |
9.5 |
9 |
|
Sulfato de aluminio |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Floculante |
San pedro |
San Pedro |
San Pedro |
San Pedro |
|
Turbidez |
>1000 |
>1000 |
>1000 |
>1000 |
Nota: La Sedimentaci n lenta con formaci n de la formulaci n de fl culos muy finos que quedan en suspensi n.
Tabla 7
Resultados de par metros de remojo y pelambre floculante San Pedro y Tuna
|
|
400R+400P |
600R+200P |
600R+200P |
600R+200P |
600R+200P |
|
M1 |
M1 |
M2 |
M3 |
M4 |
|
|
pH inicial |
12.5 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Per xido (mL) |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
Regulador de pH |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
pH trabajo |
12 |
10 |
10 |
10 |
10 |
|
Coagulante |
Sulfato de aluminio 1 tapa |
||||
|
Floculante |
San Pedro |
San Pedro |
San Pedro |
Tuna |
Tuna |
|
Turbidez |
- |
- |
- |
- |
- |
Nota: La Sedimentaci n lenta con formaci n de la formulaci n de fl culos muy finos que quedan en suspensi n.
Tabla 8
Resultados de par metros de remojo y pelambre floculante San Pedro y Tuna
|
|
Sal |
Sal |
Purga |
Purga |
400 Sal + 400 Purga |
|
pH inicial |
9 |
9 |
9 |
9 |
9 |
|
Per xido |
1 |
0 |
1 |
0 |
1 |
|
cido |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
pH trabajo |
9 |
9 |
9.5 |
9 |
9 |
|
Sulfato de aluminio |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
Floculante |
San pedro |
San Pedro |
San Pedro |
San Pedro |
San Pedro |
|
Turbidez |
>1000 |
>1000 |
>1000 |
>1000 |
>1000 |
Nota: Se observa la precipitaci n; sin embargo, se observ espuma al inicio del proceso y, a pesar de que sediment , no hubo una remoci n ptima de s lidos suspendidos.
Tabla 9
Resultados de par metros de sal y purga
|
Variable |
Sal |
Purga |
400 Sal + 400 Purga |
200 Pel + 200 Purga+ 200 Sal |
|
pH inicial |
9 |
9 |
9 |
9.5 |
|
Per xido |
6 |
6 |
6 |
6 |
|
cido |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
pH trabajo |
9 |
9 |
9 |
9.5 |
|
Sulfato de aluminio |
8 |
8 |
8 |
8 |
|
Floculante |
San pedro |
San Pedro |
San Pedro |
San Pedro |
|
Turbidez |
>1000 |
>1000 |
>1000 |
>1000 |
Nota: Se observ sedimentaci n muy lenta, puesto que, para evaluarla, se requiere 24 horas; adem s, la remoci n de s lidos no es la adecuada.
Tabla 10
Resultados de par metros de sal y purga
|
Variable |
Purga |
Sal |
Remojo 200+ Sal 300+ Purga 300 |
400 Sal + 400 Purga |
400 Sal + 400 Purga |
401 Sal + 400 Purga |
|
pH inicial |
9 |
9 |
7 |
9 |
9 |
9 |
|
Per xido |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
|
cido |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|
pH trabajo |
9 |
9 |
4 |
5 |
5 |
7 |
|
Sulfato de aluminio |
1 gr |
1 gr |
1 gr |
1 gr |
1 gr |
1 |
|
Floculante |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
|
Turbidez |
- |
- |
215.6 |
- |
25.01 |
20.76 |
Nota: Se evidenci una sedimentaci n m s r pida para las muestras que presentan mezcla. El s lido generado fue tambi n muy fino.
Tabla 11
Resultados de par metros de procesos varios de efluentes
|
Variables |
sal+purg 400C/U |
sal+purg 400C/U |
sal+purg 400C/U |
Pu 300 + sal 300 +200Cu |
300 pu + 300sa +200Cu |
300 pu+sa 300 +200Cu |
|
M1 |
M2 |
M3 |
M4 |
M5 |
M6 |
|
|
pH inicial |
8.5 |
8.5 |
8.5 |
7.5 |
7.5 |
7.5 |
|
Per xido |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
3 |
|
cido |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
pH trabajo |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
|
Sulfato de aluminio |
1 g |
1 g |
1 g |
1 g |
1 g |
1g |
|
Floculante |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Turbidez |
26.95 |
20.27 |
22.94 |
189.9 |
10.07 |
15.51 |
Nota: Se evidenci un exceso de per xido para las mezclas que tienen agua de curtido debido a que la mezcla en un inicio sediment , pero luego empez a flotar y termin en la parte superior del proceso, haciendo un proceso DAF (Proceso de flotaci n).
Tabla 12
Resultados de par metros de procesos varios de efluentes
|
Variables |
Remojo |
Pelambre |
400 remojo + 400 pelambre |
200 Remojo + 200 pelambre + 200 sal + purga 200 |
Sal 300 + 300 remojo + 300 purga |
400 remojo + 100 sal + 200 pelambre + 100 curtido |
|
M1 |
M2 |
M3 |
M4 |
M5 |
M6 |
|
|
pH inicial |
7 |
13 |
11 |
9 |
8 |
8 |
|
Per xido |
8 |
8 |
8 |
3 |
3 |
3 |
|
cido |
0 |
3 |
1 |
1.5 |
1.5 |
0.5 |
|
pH trabajo |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
7 |
|
Sulfato de aluminio |
7 |
13 |
11 |
9 |
8 |
8 |
|
Floculante |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
|
Turbidez |
200 |
79.76 |
212.3 |
61.58 |
47.18 |
110.7 |
Nota: Al cabo de 2 horas y media, se evidenci la separaci n de las 02 fases: s lido y l quido. No present emulsi n de grasas. Sin embargo, el s lido generado s es un s lido muy fino.
Tabla 13
Matriz comparativa resumen de aplicaci n de plantas cact ceas
|
Mezclas |
Floculante |
Turbidez |
Remoci n |
|
M1 |
San Pedro |
567.5 |
43.25 |
|
M2 |
San Pedro |
817.5 |
18.25 |
|
M3 |
Tuna |
148.8 |
85.12 |
|
M4 |
S bila |
718.6 |
28.14 |
|
M5 |
San Pedro |
890.6 |
10.94 |
|
M6 |
Tuna |
1000 |
0 |
|
M7 |
S bila |
1000 |
0 |
|
M8 |
San Pedro |
917.4 |
8.26 |
|
M9 |
San Pedro |
215.6 |
78.44 |
|
M10 |
San Pedro |
- |
100 |
|
M11 |
San Pedro |
25.01 |
97.499 |
|
M12 |
San Pedro |
20.76 |
97.924 |
|
M13 |
San Pedro |
26.95 |
97.305 |
|
M14 |
San Pedro |
20.27 |
97.973 |
|
M15 |
San Pedro |
22.94 |
97.706 |
|
M16 |
San Pedro |
189.9 |
81.01 |
|
M17 |
San Pedro |
10.07 |
98.993 |
|
M18 |
San Pedro |
15.51 |
98.449 |
Nota: Resumen de las muestras indicando tipo de floculante, turbidez y porcentaje de remoci n.
Discusi n
El tratamiento de efluentes de curtidur a con el floculante a partir de las distintas plantas cact ceas supone una remoci n mayor, a diferencia de las investigaciones pasadas, pues se logr obtener una remoci n mayor a 70.0% del floculante a partir del cactus San Pedro con hasta 99.0%, la cual corresponde a la mezcla de procesos de 300 de purga, 300 sal y 200 cromo; todo ello bajo las condiciones de operaci n establecidas y validadas, permitiendo as el cumplimiento de los valores m ximos admisibles del DS 010-2019-VIVIENDA.
La alternativa de usar plantas como biofloculante para remover en aguas residuales industriales mediante procesos f sico qu micos ha sido validado y demostr su eficacia, pues Sellami et al. (2014) estudiaron el efecto del extracto del cactus como biofloculante en el proceso f sico-qu mico para tratamiento de efluentes industriales. En los experimentos, el extracto de cactus se moli , filtr y fue conservado a 4C hasta su uso, se emple al mina como coagulante. El biofloculante mostr eficiencias de remoci n de 85.0% para s lidos suspendidos (SS) y 65.0% para demanda qu mica de ox geno (DQO). Este mismo proceso fue el empleado en nuestra investigaci n, pero combinando con Sulfato de aluminio como coagulante, que permiti obtener remociones de hasta 99%.
En un estudio realizado por Mishra, Anuradha & Yadav, Alpa & Agarwal, Mahadev & S, Rajani. (2004), se injert un floculante natural de Plantago mucilage con Poliacrilonitrilo (Psy& PAN) para la remoci n de s lidos suspendidos y totales disueltos (TDS) de los efluentes de curtiembre. El floculante (copol mero) injertado se sintetiz extrayendo los principios activos de la planta muc laga y haci ndolos reaccionar con cido n trico en un sistema Redox. El pH, dosis ptima de pol mero y tiempo de contacto para la m xima remoci n de SS y TDS fueron estudiados. La dosis ptima fue de 1.2 mg/L, el pH fue de 7.0 y 9.2 para remociones de 89.0% de SS y 27.0% de TDS, respectivamente durante 3 horas.
Nuestro estudio evidencia en torno al uso de cactus San Pedro, para el cual se utiliz la dosis de 1.0 mg/L de sulfato de aluminio, 2.0 mg/l de biofloculante, el pH fue de 7.0 para remociones de 99.0%, obteniendo una turbidez de 10.1.
Choque-Quispe, D., Choque-Quispe, Y., Solano-Reynoso, A. M., & Ramos-Pacheco, B. S. (2018) evaluaron la capacidad floculante de tres variedades de Cact ceas: Echinopsis pachanoi, Neoraimondia arequipensis y Opuntia ficus en el tratamiento de agua residual artificial. Se aplicaron dosis del 1%, 2% y 3% de coagulante de las tres variedades de Cact ceas extra das con los tres solventes al agua residual artificial, observ ndose un incremento significativo (p-value<0.05) para la capacidad clarificante y el % de remoci n, con el aumento de dosis de coagulante, presentando mejores resultados la variedad San Pedro. Con el procedimiento que fue aplicado en nuestra investigaci n, fueron exitosos los resultados constrastados tambi n con la variedad San Pedro, contra la normativa ambiental vigente.
Conclusiones
De los ensayos realizados, se logr obtener una remoci n mayor a 70%, obteniendo que el floculante de mayor porcentaje de remoci n es el obtenido a partir del cactus San Pedro con hasta 99%, la cual corresponde a la mezcla de procesos de 300 purga, 300 sal y 200 cromo; todo ello bajo las condiciones de operaci n establecidas y validadas, permitiendo as el cumplimiento de los valores m ximos admisibles del DS 010-2019-VIVIENDA.
Agradecimientos e informaci n de financiamiento
Un especial agradecimiento al Programa Nacional de Desarrollo Tecnol gico e Innovaci n - Proinn vate por el cofinanciamiento para el desarrollo de la presente investigaci n y por su apoyo en la generaci n de proyectos innovadores, seleccionando, cofinanciando y acompa ando t cnicamente a los mismos, para as promover la investigaci n aplicada y desarrollo de nuevos productos orientados al desarrollo y fortalecimiento de los distintos actores del ecosistema de innovaci n, lo cual se reflejar en el incremento de la competitividad y productividad empresarial en el pa s.
Contribuci n de autor a
Juan Carlos Mari os Legendre, Bertha Beatriz Anhuaman Namoc, Fiorella Carolina Morillo M ndez, Juan Carlos Cabrera La Rosa y Pedro Pablo Luj n Castillo, concibieron la idea, dise aron el estudio, recogieron los datos y realizaron el an lisis e interpretaci n de datos. Maricielo Campos Guti rrez y Ana Isabel Huam n Jim nez realizaron la b squeda bibliogr fica, revisaron el borrador y elaboraron el primer borrador. Miguel El as Pinglo Baz n, Gina Lilibeth Jaeger Lozano y, Jos Alonso Pel ez Quevedo hicieron la revisi n cr tica de su contenido y revisi n final de la versi n que va a publicarse.
Conflictos de inter s
Los autores declaran que no existen conflictos de inter s.
Referencias bibliogr ficas
Choque-Quispe, D., Choque-Quispe, Y., Solano-Reynoso, A. M., & Ramos-Pacheco, B. S. (2018). Capacidad floculante de coagulantes naturales en el tratamiento de agua. Tecnolog a Qu mica, 38(2), 348-361.
Decreto Supremo N 010-2019-VIVIENDA que aprueba el Reglamento de Valores M ximos Admisibles (VMA) para las descargas de aguas residuales no dom sticas en el sistema de alcantarillado sanitario. El peruano, 11 de marzo de 2019, 17-31. https://busquedas.elperuano.pe/normaslegales/decreto-supremo-que-aprueba-el-reglamento-de-valores-maximos-decreto-supremo-n-010-2019-vivienda-1748339-3/
Fuquene Yate, D. (2011). Optimizaci n del uso del agua en la etapa de pelambre en un proceso que permita la mejor calidad del cuero final y el menor impacto ambiental [Tesis de maestr a, Universidad Nacional de Colombia]. https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/7608
Kazi, T., & Virupakshi, A. (2013). Treatment of tannery wastewater using natural coagulants. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 2(8), 4061-4068.
Mishra, A., Yadav, A., Agarwal, M. & Rajani, S. (2004). Polyacrylonitrile-grafted Plantago psyllium mucilage for the removal of suspended and dissolved solids from tannery effluent. Colloid and Polymer Science, 282. 300-303. https://doi.org/10.1007/s00396-003-0895-0
Mozafarjalali, M., Hajiani, M., & Haji, A. (2020). Efficiency of Aptenia Cordifolia Mucilage in Removal of Anion Dyes from Aqueous Solution. International Journal of New Chemistry, 7(2), 111-124. https://doi.org/10.22034/ijnc.2020.119029.1082
Sellami, M., Zarai, Z., Khadhraoui, M., Jdidi, N., Leduc, R. & Rebah, F.B. (2014). Cactus juice as bioflocculant in the coagulation flocculation process for industrial wastewater treatment: a comparative study with polyacrylamide. Water Science and Technology, 70(7), 1175 1181. https://doi.org/10.2166/wst.2014.328