DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO PARA LA REMOCIÓN DE ARSÉNICO DEL AGUA DE CONSUMO EN EL ALTIPLANO Y VALLES DE BOLIVIA

Autores/as

  • Ramiro Escalera Universidad Privada Boliviana
  • Omar Ormachea Universidad Privada Boliviana
  • Mauricio Ormachea Universidad Mayor de San Andrés
  • José Luis García
  • Jesús Suso
  • María Eugenia García Universidad Mayor de San Andrés
  • Jorge Hornero
  • Oscar Fernandez Universidad Privada Boliviana 
  • Ana Zelaya Universidad Privada Boliviana
  • Lizángela Huallpara Universidad Mayor de San Andrés

DOI:

https://doi.org/10.23881/idupbo.020.1-2i

Resumen

La presencia de elevadas concentraciones de arsénico encontradas en el agua de consumo de dos sitios geográficamente distantes en Bolivia, ha requerido el diseño, la construcción y la implementación de un sistema de remoción de arsénico para así obtener agua más segura para su consumo. Uno de los sitios se encuentra en una unidad educativa de la zona periurbana de la ciudad de Cochabamba y el otro en una escuela rural en la población de Quillacas en el departamento de Oruro dentro del área del Altiplano boliviano. El sistema consta de dos procesos de  remoción de arsénico que funcionan en serie: i) el proceso RAOS que requiere una etapa de aireación y dosificación con sulfato ferroso y citrato de sodio automáticamente controlado con el flujo de agua, 6 fotoreactores provistos de tubos de acrílico de alta transmitancia emplazados en colectores solares tipo Fresnel (con capacidad colectora equivalente a 17,5 soles) y ii) el proceso IHE-ADART que utiliza filtros de arena recubierta con óxido de hierro, IOCS, seguidos de una microfiltración con filtros de polipropileno de 5 y 1 micras dispuestos en serie. El sistema es capaz de remover el arsénico total (particulado y disuelto) hasta concentraciones menores a lo requerido por la guía de la Organización Mundial para la Salud (OMS) y la norma boliviana para agua potable (NB 512) (10 μg/l) en ambas unidades educativas, aun cuando las características hidroquímicas de las aguas tratadas fueron sustancialmente diferentes. Las características del agua de pozo en Cochabamba, favorecen la remoción de arsénico hasta en un 75% por ambos procesos, especialmente el pH, el potencial óxido-reducción y las bajas concentraciones de aniones competidores (cloruros, sulfatos y nitratos) por los sitios de adsorción que están sobre la superficie de los microflóculos de hidróxido férrico o de la capa de óxido férrico que recubre la arena de los filtros IOCS. Por otra parte, las elevadas concentraciones de cloruros, boratos y sulfatos presentes en el agua de pozo que usa la unidad educativa de Quillacas y su alta salinidad no afectan significativamente a la capacidad de adsorción de la arena IOCS, permitiendo elevadas eficiencias de remoción de arsénico (mayores al 90%). En conclusión, el sistema es adecuado, desde el punto de vista técnico para la remoción de arsénico natural presente en aguas subterráneas del valle bajo de Cochabamba y de la zona sur colindante con el lago Poopó en el altiplano boliviano.

Descargas

Los datos de descargas todavía no están disponibles.

Afiliación del autor/a

Ramiro Escalera, Universidad Privada Boliviana

Centro de Investigaciones en Procesos Industriales (CIPI)

Omar Ormachea, Universidad Privada Boliviana

2Centro de Investigaciones Ópticas y Energías (CIOE)

Mauricio Ormachea, Universidad Mayor de San Andrés

Instituto de Investigaciones Químicas

José Luis García

Instituto Geológico y Minero de España

Jesús Suso

Geólogos del Mundo

María Eugenia García, Universidad Mayor de San Andrés

Instituto de Investigaciones Químicas

Jorge Hornero

Instituto Geológico y Minero de España

Oscar Fernandez, Universidad Privada Boliviana 

Centro de Investigaciones Ópticas y Energías (CIOE)

Ana Zelaya, Universidad Privada Boliviana

Centro de Investigaciones en Procesos Industriales (CIPI)

Lizángela Huallpara, Universidad Mayor de San Andrés

Instituto de Investigaciones Químicas

Referencias

Kapaj, S., Peterson, H., Liber, K. and Bhattacharya, P. Human Health Effects from Chronic Arsenic Poisoning–A Review, Journal of Environmental Science and Health Part A, 41:2399–2428, 2006

Hughes, M., Beck, B., Chen, Y., Lewis, A., and Thomas, D. Arsenic Exposure and Toxicology: A Historical Perspective Toxicological Sciences 123(2), 305–332 (2011)

Smedley, P.L., Kinniburgh, D.G., 2002. A review of the source, behavior and distribution of arsenic in natural waters. Appl. Geochem. 17, 517–568.

Murcott S. (2012). Arsenic contamination in the world. An international sourcebook. IWA Publishing, London, 282 p.

Ravenscroft, P., Brammer, H., Richards, K.S., 2009. Arsenic Pollution: A Global Synthesis. Wiley-Blackwell, West Sussex (579 p).

Bhattacharya P, Polya D.A. and Jovanovic D. (Eds.). Best Practice Guide on the Control of Arsenic in Drinking Water. IWA Publishing (2017) Metals and Related Substances in Drinking Water Series, 267 pp.

WHO (2011) Guidelines for Drinking-Water Quality. 4th ed. (Geneva).

D. Kinniburgh and P. Smedley, “Arsenic contamination of groundwater in Bangladesh,” British GeologicalSurvey, Keyworth, 2001.

D. N. Guha Mazumder, R. Haque, N. Ghosh, B. K. De, A. Santra, D. Chakraborty, and A. H. Smith, “Arsenic, levels in drinking water and the prevalence of skin lesions in West Bengal, India.,” Int. J. Epidemiol., vol. 27, no.5, pp. 871–7, Oct. 1998

J. Bundschuh, A. Pérez Carrera, and M. Litter, IBEROARSEN: Distribución del arsénico en las regiones Ibérica e Iberoamericana. [Spain] CYTED, Ciencia y Tecnología para el Desarrollo, 2008

Bhattacharya, P., Claesson, M., Bundschuh, J., Sracek, O., Fagerberg, J., Jacks, G., Martin, R. A., Storniolo, A., Thir, J. M. Distribution and mobility of arsenic in the Río Dulce alluvial aquifers in Santiago del Estero Province, Argentina. Science of the Total Environment, 358, 2006, pp. 97–120

Cornejo, L., Lienqueo, H., Arenas, M., Acarapi, J., Contreras, D., and Yáñez, J. In field arsenic removal from natural water by zero-valent iron assisted by solar radiation. Environmental Pollution, 156, 2008, pp. 827-831

Bundschuh, J., Litter, M.I., Parvez, F., Román-Ross, G., Nicolli, H.B., Jiin-Shuh, J., Chen-Wuing, L. López, D., Armienta, M.A. Guilherme, L.R.G., Gomez Cuevas, A., Cornejo, L., Cumbal, L., Toujaguez, R. (2012) One century of arsenic exposure in Latin America: A review of history and occurrence from 14 countries. Science of the Total Environment. 429 2–35.

Proyecto Piloto Oruro (PPO) (1996a) Impacto de la Contaminación Minera e Industrial Sobre Aguas Subterráneas (Impact of Mining and Industrial Pollution On Groundwaters; in Spanish). R-BOE-9.45-9702-PPO 9616. Ministerio de Desarrollo Sostenible y Medio Ambiente, Secretaría de Medio Ambiente, Swedish Geological AB, La Paz.

Banks, D., Markland, H., Smith, P.V., Mendez, C., Rodriguez, J., Huerta, A., Sæther, O.M. (2004). Distribution, salinity and pH dependence of elements in surface waters of the catchment areas of the Salars of Coipasa and Uyuni, Bolivian Altiplano. Journal of Geochemical Exploration. 84 141–166.

Hermansson, E., Karlsson, L. (2004) Occurrence and Distribution of Heavy Metals in the Groundwater of Poopó Basin, Bolivian Altiplano. MSc. Thesis, Lund University, 92pp.

K. Van Den Bergh, G. Du aing, J. C. Montoya. De Deckere, and F. M. G. ack, “Arsenic in drinking water wells on the Bolivian high plain: Field monitoring and effect of salinity on removal efficiency of iron-oxides-containing filters,” J. Environ. Sci. Heal. Part A, vol. 45, no. 13, pp. 1741–1749, Oct. 2010.

Tapia, J. Murray, M. Ormachea, N. Tirado, D. K. Nordstrom (2019) Origin, distribution, and geochemistry of arsenic in the Altiplano-Puna plateau of Argentina, Bolivia, Chile, and Perú 678 (2019) 309-325.

Ramos Ramos, O.E., Fernando Cáceres, L., Ormachea Muñoz, M.R., Bhattacharya, P., Quino, I., Quintanilla, J., Sracek, O., Thunvik, R., Bundschuh, J., and Eugenia García,M. (2011). Sources and behavior of arsenic and trace elements in groundwater and surface water in the Poopó Lake Basin, Bolivian Altiplano, Environmental Earth Sciences, 66, 793-807.

Ormachea Muñoz, M.R., Wern, H., Johnsson, F., Bhattacharya, P., Sracek, O., Thunvik, R., Quintanilla, J.,and Bundschuh, J. (2013) Geogenic arsenic and other trace elements in the shallow hydrogeologic system of Southern Poopó Basin, Bolivian Altip. (2014). Presencia Natural de Arsénico en Aguas de Pozos Profundos y su Remoción Usando un Prototipo Piloto Basado en Colectores Solares de Bajo Costo. Investigación & Desarrollo, 14 (2); 85–93.

Ormachea Muñoz, M.R., Garcia Aróstegui, J.L., Bhattacharya, P., Sracek, O., Garcia Moreno, M.E., Kohfahl, C., Quintanilla Aguirre, J., and Hornero Diaz, J. (2016) Geochemistry of naturally occurring arsenic in groundwater and surface-water in the southern part of the Poopó Lake basin, Bolivian Altiplano. Journal of Groundwater for Sustainable Development. 2–3, 104-116.

Escalera, R., Ormachea, M., Ormachea, O., y Heredia, M. (2007). Presencia de arsénico en aguas de pozos profundos y su remoción usando un prototipo piloto basado en colectores solares de bajo costo. Investigación & Desarrollo, No. 14 (2): 83 – 91.

Escalera Vásquez R., and Ormachea Muñoz, M. (2017). Water chemistry of naturally occuring arsenic in groundwater of the suburban areas of Cochabamba - Bolivia and technical feasibility evaluation of arsenic removal processes (in Spanish). UPB - Investigación & Desarrollo, 17 (1): 27-41.

R Escalera and O. A. Ormachea, “Solar Oxidation and Removal of Arsenic from Groundwater Utilizing a Semicircular Section Tubular Photoreactor,” J. Environ. Sci. Eng., vol. 1, no. 9A, pp. 1071–1082, 2012.

F. Lara, Cornejo, Yáñez, Freer, and H. D. Mansilla, “Solar-light assisted removal of arsenic from natural waters: effect of iron and citrate concentrations,” J. Chem. Technol. Biotechnol., vol. 81, no. 7, pp. 1282–1287, Jul. 2006.

R. Escalera, O. Ormachea, N. Casanovas, M. Ormachea, and L. Huallpara, “Remoción de Arsénico Asistida por Oxidación UV Solar (RAOS) en Foto-reactores Tubulares de Sección Semicircular -Cinética del Crecimiento de Flóculos de Fe(OH)3,” Investig. Desarro., vol. 11, no. 2011, pp. 37–45, 2011.

R. Escalera, M. Ormachea, O. Ormachea, and M. Heredia, “Presencia Natural de Arsénico en Aguas de Pozos Profundos y su Remoción Usando un Prototipo Piloto Basado en Colectores Solares de Bajo Costo,” Investig. Desarro., vol. 2, pp. 85–93, 2014.

Escalera, R. “Remoción de Arsénico en Aguas Subterráneas con bajas concentraciones de hierro, mediante microfiltros comerciales”. Investig. Desarro, vol.1. no. 16, pp. 39 - 48, 2016

B. Petrusevski, S. Sharma, J. C. Schippers and K. Shordt, “Arsenic in Drinking Water" Thematic Overview Paper 17, IRC International Water and Sanitation Cenlano, Journal of Hazardous Materials, Journal of Hazardous Materials 262, 924– 940.

Manning, B. A.; Goldberg, S. (1997). Arsenic (III) and Arsenic (V) adsorption on three California soils. Soil Sci. 162 (12), 886-895.

Hug, S.T., Wegelin, M., Gechter, D., Canonica, L., “Arsenic contamination of groundwater: disastrous consequences in Bangladesh”. EAWG News 49, (2001a) 18–20.

Hug, S.T. y Leupin, O. (2003). Iron-Catalyzed Oxidation of Arsenic(III) by Oxygen and by Hydrogen Peroxide: pH-Dependent Formation of Oxidants in the Fenton Reaction. Environ. Sci. Technol., 37, 2734-2742

K. Van Den Bergh, G. Du aing, J. C. Montoya. De Deckere, and F. M. G. ack, (2010), “Arsenic in drinking water wells on the Bolivian high plain: Field monitoring and effect of salinity on removal efficiency of iron-oxides-containing filters,” J. Environ. Sci. Heal. Part A, vol. 45, no. 13, pp. 1741–1749.

Bhattacharya, P. Jacks, G. Ahmed, K. M., Khan, A. A., Routh, J.,2002b. Arsenic in groundwater of the Bengal Delta Plain Aquifers in Bangladesh. Bull.Environ.Contam. Toxicol. 69(4), 538–545.

M.G. García, J. d’Hiriart, J. Giullitti, H. Lin, G. Custo, M. del V. Hidalgo, et al., (2004). Solar light induced removal of arsenic from contaminated groundwater: The interplay of solar energy and chemical variables, Solar Energy 77 601-613.

Hsu, J.C.; Lin, C.J.; Liao, C.H.; Chen, S.T. Evaluation of the multiple-ion competition in the adsorption of As(V) onto reclaimed iron-oxide coated sands by fractional factorial design.Chemosphere 2008, 72(7), 1049–1055.

Publicado

30-07-2020

Cómo citar

Escalera, R., Ormachea, O., Ormachea, M., García, J. L., Suso, J., García, M. E., Hornero, J., Fernandez, O., Zelaya, A., & Huallpara, L. (2020). DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA DE TRATAMIENTO PARA LA REMOCIÓN DE ARSÉNICO DEL AGUA DE CONSUMO EN EL ALTIPLANO Y VALLES DE BOLIVIA. Revista Investigación &Amp; Desarrollo, 20(1). https://doi.org/10.23881/idupbo.020.1-2i

Número

Sección

Ingenierías