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Red de Revistas Científicas de América Latina y el Caribe, España y Portugal
Rev. Int. Contam. Ambie. 26 (3) 211-220, 2010
DETERMINACIÓN DE LA DOSIS ÓPTIMA DE REACTIVO FENTON EN UN TRATAMIENTO
DE LIXIVIADOS POR FENTON-ADSORCIÓN
Roger Iván MÉNDEZ NOVELO, José Alfredo PIETROGIOVANNA BRONCA,
Beatriz SANTOS OCAMPO, María Rosa SAURI RIANCHO, Germán GIÁCOMAN VALLEJOS,
y Elba René CASTILLO BORGES
Universidad Autónoma de Yucatán, Facultad de Ingeniería. Av. Industrias No Contaminantes por Periférico
Norte, s/n. Tablaje Catastral 12685. Mérida, Yucatán, México. Correo electrónico: mnovelo@uady.mx
(Recibido octubre 2009, aceptado enero 2010)
Palabras clave:
Oxidación avanzada, relleno sanitario, adsorción, carbón activado granular, índice de
biodegradabilidad
RESUMEN
Los lixiviados son el resultado de la percolación de líquidos a través de los desechos
sólidos en proceso de estabilización. La complejidad de su tratamiento se debe a que su
composición es altamente tóxica y variable. Lo anterior y el suelo altamente permeable
de la península de Yucatán, representan un alto peligro a la salud. Se ensayó un trata-
miento de oxidación tipo Fenton-adsorción con el que se obtuvieron mejores resultados
que con otros tratamientos ±sicoquímicos o biológicos reportados en la literatura. El
proceso Fenton consiste en tratar la carga contaminante con una combinación de H
2
O
2
y
FeSO
4
en condiciones ácidas. Se evaluó si la ±ltración de los lodos producidos durante
el proceso Fenton es un proceso más e±ciente que la sedimentación. Se determinó el
tiempo de contacto óptimo de la oxidación Fenton, así como la dosis óptima de los
reactivos usados en función de la DQO del lixiviado, mediante la determinación de las
mejores relaciones [Fe
2+
]/[H
2
O
2
] y [DQO]/[H
2
O
2
]. Después de optimizar el proceso,
se ±ltraron las muestras oxidadas y se ensayó la adsorción mediante columnas empa-
cadas con carbón activado granular. Se concluyó que el lodo generado por el proceso
Fenton se remueve más e±cientemente mediante ±ltración que por sedimentación. Los
tiempos de contacto óptimos fueron de 5 min para la remoción de la DQO y una hora
para la remoción de color, tiempo elegido para proteger el carbón activado. Las mejores
relaciones para [Fe
2+
]/[H
2
O
2
] y [DQO]/[H
2
O
2
] fueron 0.6 y 9, respectivamente. La
e±ciencia máxima de remoción después del proceso de adsorción fue de 98.9 % para
la DQO y 100 % para el color. El índice de biodegradabilidad ±nal alcanzado después
de las pruebas de Fenton-adsorción fue de 0.24.
Key words: Advanced oxidation, land±ll, adsorption, granular activated carbon, biodegradability index
ABSTRACT
Leachates are formed as a result of the percolation of liquids, through the solid wastes
in stabilization process. Their composition is variable and highly toxic; therefore, leach-
ates treatment is a complex task. Due to the high permeability of the soil of the Yucatán
Peninsula leachates represent a high risk to health. Fenton type oxidation and adsorption
R.I. Méndez Novelo
et al
.
212
treatment have been tested, and they have showed better results than other types of bio-
logical or physicochemical treatment. Fenton process consists in treating the contaminant
load with a combination of H
2
O
2
and FeSO
4
under acidic conditions. Experiments were
conducted in order to determine if ±ltration was better than the sedimentation of the slud-
ges. The optimum contact time and the best relations [Fe
2+
]/[H
2
O
2
] and [COD]/[H
2
O
2
]
were determined. Subsequently, the oxidized samples were ±ltered and the adsorption
process was tested using two columns in series packed with activated carbon. It was
concluded that the sludge generated by the Fenton process was removed more ef±ciently
through ±ltration than sedimentation. Optimal contact times were 5 min for COD removal,
and 1 hour for colour removal; process time was set to one hour in order to protect the
activated carbon. The best relations for [Fe
2+
]/[H
2
O
2
] and [COD]/[H
2
O
2
] were 0.6 and 9
respectively. The maximum removal ef±ciency after the adsorption process was 98.9%
for COD and 100% for colour at zero time of the column. A ±nal biodegradability index
of 0.24 was reached after the Fenton-adsorption tests.
INTRODUCCIÓN
Los lixiviados son el resultado de la percolación
de líquidos a través de los desechos en proceso de
estabilización: líquidos que a²oran a la super±cie o
se in±ltran hacia el terreno donde esté instalado un
relleno sanitario o un vertedero de basura. Los lixi-
viados presentan altas cargas de carbono orgánico
total (COT) y demanda química de oxígeno (DQO),
por lo que contienen cantidades considerables de ma-
teria y compuestos orgánicos, sustancias inorgánicas
como metales pesados, gran variabilidad de pH, alto
contenido de sólidos totales y disueltos, presencia
de nitrógeno como N-NH
3
, alta concentración de
cloruros, etc. Dicha composición depende de la
naturaleza de los desechos (pH, edad, temperatura,
tipo de material de cubierta) y de la fase de estabili-
zación en que se encuentren (Borzacconi
et al.
1996,
El-Fadel
et al.
2002).
Para el tratamiento de los lixiviados se han ensa-
yado diferentes procesos, tanto biológicos (aerobios o
anaerobios) como ±sicoquímicos (Coulter
et al.
1997;
Waritch
et al.
1998; Tatsi
et al.
2003; Rivas
et al.
2003; Rivas
et al.
2004; entre otros). En la literatura
se encuentra que la concentración de contaminantes
de los lixiviados varía con el tiempo, por lo que
difícilmente puede emplearse con éxito un único
tratamiento a estos líquidos. De manera general, se
puede decir que lixiviados de rellenos jóvenes poseen
elevadas concentraciones de materia orgánica e ín-
dices de biodegradabilidad (DBO
5
/DQO) superiores
a 0.4, lo que hace posible que sean tratados e±cien-
temente por procesos biológicos; pero en lixiviados
de rellenos viejos, con índices de biodegradabilidad
inferiores a 0.02, estos tratamientos no son e±cientes
(Waritch
et al.
1998; Robles 2005). Mientras la edad
del relleno sanitario aumenta, la fracción orgánica
biodegradable en el lixiviado disminuye, lo que re-
sulta en una relación DBO
5
/DQO muy baja debido
a que los ácidos grasos y otras sustancias fácilmente
biodegradables han sido convertidos en metano den-
tro del relleno (Lau
et al.
2001). La mayoría de los
compuestos orgánicos de rellenos estabilizados son
compuestos refractarios y por lo tanto los procesos
biológicos para el tratamiento de sus lixiviados tie-
nen una muy limitada efectividad (Lau
et al.
2001,
Yoo
et al.
2001). Su naturaleza refractaria involucra
la necesidad de utilizar métodos alternativos a los
procesos de biodegradación para reducir las cargas
contaminantes de estos e²uentes.
El proceso Fenton trata la carga contaminante con
una combinación de peróxido de hidrógeno y sulfato
ferroso (reactivo Fenton), a presión atmosférica,
temperatura entre 20 y 40 ºC y en condiciones ácidas
(Martínez y López 2001). El agente responsable de
la oxidación es el radical hidroxilo •OH, el cual es
en extremo reactivo (potencial estándar de 2.80 V)
(Tchobanoglous
et al
. 2004); se forma por la des-
composición catalítica del peróxido de hidrógeno
en un medio ácido.
Fe
2+
+ H
2
O
2
Fe
3+
+ HO
-
+ •OH
La mayor ventaja del reactivo Fenton es que sus
componentes son fáciles de manipular, ambiental-
mente benignos y económicos (Kavitha y Palanivelu
2003), por lo que el proceso Fenton ha sido consi-
derado más viable que otros métodos de tratamiento
(Solmaz
et al.
2006). Por otra parte, ha mostrado
mejores resultados que otros procesos ±sicoquímicos
en lixiviados de un mismo relleno sanitario (Méndez
et al.
2005).
Nawghare
et al.
(2001) mencionan que la oxi-
dación de materia orgánica biodegradable es menor
DOSIS ÓPTIMA DE FENTON EN UN TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS POR FENTON-ADSORCIÓN
213
que la de no biodegradable o la inorgánica. Un
lixiviado tratado por el proceso Fenton aún posee
altas concentraciones de materia orgánica y sustan-
cias recalcitrantes a procesos biológicos, por lo que
requiere de otro tratamiento antes de su disposición
en cuerpos de agua o de otro tipo. Si se somete un
lixiviado a la oxidación Fenton, se incrementa su
IB; si éste es superior a 0.4, puede ensayarse con
éxito un proceso biológico; de otro modo, deberá
aplicarse un proceso fsicoquímico, distinto al tipo
coagulación-±oculación, por lo que un tratamiento
como la adsorción podría complementar la remoción
de las sustancias remanentes.
La concentración y composición inicial de la carga
orgánica que puede oxidarse se relaciona con la dosis
y con la relación másica [Fe
2+
]/[H
2
O
2
] del reactivo
Fenton. De lo anterior se desprende la necesidad de
determinar las relaciones másicas [Fe
2+
]/[H
2
O
2
] y
[DQO]/[H
2
O
2
] con las que se alcanza un mayor grado
de oxidación y, por tanto, optimizan el proceso en
lixiviados. Las proporciones de Fe
+2
/H
2
O
2
y DQO/
H
2
O
2
usadas en investigaciones anteriores han pre-
sentado gran variabilidad, por lo cual es importante
determinar los valores óptimos para estas relaciones.
En el
cuadro I
se observa que la relación Fenton
[Fe
2+
]/[H
2
O
2
] varía de 0.016 a 1.67, con valor medio
de 0.63, y la relación [DQO]/[H
2
O
2
] varía de 0.24
a 38.33, con valor medio de 10.83. El pH oscila en
el rango de 2.5 a 4. García (2006), trabajando con
los lixiviados del relleno sanitario de la ciudad de
Mérida, Yucatán, determinó que el valor óptimo de
pH es 4, valor utilizado en el presente estudio dado
que se trabajó con el mismo lixiviado.
Como producto del proceso Fenton a lixiviados se
obtienen elevados volúmenes de lodos poco densos y,
por consiguiente, di²íciles de remover por acción de
la gravedad. Los volúmenes de lodos que se obtienen
representan entre 50 y 90 % del lixiviado tratado,
por lo que es necesario determinar si resulta más
económico remover los lodos generados mediante
un proceso de fltración.
En la presente investigación se determinaron las
mejores relaciones [Fe
2+
]/[H
2
O
2
] y [DQO]/[H
2
O
2
]
para el proceso Fenton-adsorción con carbón activado
granular, lo cual presenta la particularidad de que
son dos tratamientos fsicoquímicos secuenciados
con los que se pueden tratar todo tipo de lixiviados,
independientemente de la edad de los rellenos de
CUADRO I
.
COMPARACIÓN DE RESULTADOS DEL PROCESO FENTON A LIXIVIADOS
Parámetro
Unidad
Mérida
a
Italia
b
Delaware
c
Hong kong
d
España 1
e
Estambul
²
España 2
g
pH
Unidades de pH
8.57
8.2
6.67
8.5
-
7.3
7.1
Conductividad
mS/cm
21.83
45.35
-
-
-
-
47.1
Alcalinidad
mg/L
6115.96
21470
4050
-
-
9850
-
DBO
5
mg/L
647
2300
-
75
475
12200
7100
DQO
mg/L
9080
10540
8596
1500
8100
20700
6500
COT
mg/L
2266
3900
2124
470
-
-
-
DBO
5
/DQO
---
0.071
0.218
-
0.050
0.059
0.589
0.54
Valores óptimos
Tiempo de reacción
minutos
20
120
120
30
40
5
60
pH
Unidad de pH
4
3
3
2.5
6
3.5
3.5 - 4.0
3
H
2
O
2
mg/L
600
3300
10000
2550
200
34000
2000
6500
Fe
2+
mg/L
1000
275
830
2792
300
558
1000
650
DQO/H
2
O
2
Adimensional
15.1
3.19
1.045
3.37
7.5
0.24
10.35
1
Fe
2+
/ H
2
O
2
Adimensional
1.67
0.083
0.083
1.09
1.5
0.016
0.5
0.1
Efciencia alcanzada
DQO
%
77
60
61
49
38
70
80
85
75
COT
%
71
-
-
-
-
-
-
-
-
-
DBO
5
%
44
-
-
-
-
-
-
-
-
98
DBO
5
/DQO
-
0.100
0.5
-
-
-
-
-
-
-
-
a
García 2006
e
Rivas
et al.
2005
b López
et al
. 2003
² Calli
et al.
2005
c Zhang
et al
. 2005
g
Trujillo
et al
. 2006
d Lau
et al.
2001
R.I. Méndez Novelo
et al
.
214
donde provengan. Para tal efecto se obtuvieron las
mayores eFciencias de remoción de parámetros como
DBO
5
total, DQO total y color de los lixiviados del
relleno sanitario de la ciudad de Mérida.
MATERIALES Y MÉTODOS
Muestreo
.
Se tomaron muestras compuestas de las
cuatro lagunas de evaporación a las que llegan los
lixiviados procedentes de los cárcamos de las ocho
celdas que conforman el relleno sanitario de Mérida.
La primera celda comenzó a operar en noviembre de
1997. El muestreo se realizó dos veces por semana
durante el periodo comprendido entre septiembre de
2008 y mayo de 2009.
Sistema experimental.
El proceso estudiado con-
sistió en el siguiente tren de tratamiento: Proceso
±enton, remoción de sólidos suspendidos y adsorción.
El ajuste de pH se realizó mediante un medidor
de parámetros múltiples con doble entrada marca
Hach, modelo HQ40d. La determinación de la DQO
se llevó a cabo con el método de re²ujo cerrado
por espectrofotometría (Castillo
et al.
2001, APHA
2005) con una modiFcación: se utilizaron tubos con
reactivos preparados por la compañía Hach en lugar
de prepararlos como lo dicta la técnica. El color fue
determinado mediante el método estándar platino-
cobalto 8025 (APHA 2005). La lectura de la DQO y
color se llevó a cabo en un espectrofotómetro portátil
Hach, modelo DR 2800. La determinación de la
DBO
5
se realizó mediante el método de incubación
y electrodo de membrana 5210 B (APHA 2005).
Oxidación Fenton
.
En los lixiviados de la ciudad
de Mérida hay una alta presencia de carbonatos y
bicarbonatos, la cual disminuye la eFciencia de la
reacción ±enton (Beltrán
et al.
1998). La concentra-
ción de carbonatos y bicarbonatos en lixiviados con
un pH de 4 o inferior es nula (Giácoman y Quintal
2006), lo cual explica que sea el valor óptimo para la
realización del proceso ±enton. Se ajustó el pH del
lixiviado usando H
2
SO
4
concentrado (97 % w/w).
Las dosis de peróxido de hidrógeno (H
2
O
2
a 30 %
w/w, grado reactivo) y de hierro (±e
2+
, a partir de
±e
2
SO
4
•7H
2
O grado analítico de Baker) se mezclaron
durante un minuto a 300 rpm en equipos para pruebas
de jarras marca Phillips & Bird.
Prueba de sedimentabilidad
.
Se realizó el proceso
±enton a tres lixiviados de lagunas diferentes con
600
mg/L de H
2
O
2
y 1000 mg/L de ±e
+2
(valores óptimos,
García 2006), previo ajuste del pH a 4. Posteriormen-
te se realizaron pruebas de sedimentación en un cono
Imhoff; los datos de sedimentabilidad se obtuvieron
durante 1, 2, 3, 4, 18, 24, 36 y 48 h.
Comparación entre sedimentación y fltración de
los lodos.
Los valores de DQO y color del sobrenadan-
te se determinaron después de una hora de sedimen-
tación contra el obtenido con el proceso de Fltración.
La Fltración se llevó a cabo con Fltros G±/C marca
Whatman No. 41 (20-25 μm de diámetro de poro).
Determinación del tiempo de contacto óptimo
.
A
los 5, 10, 20, 40, 60, 80, 100 y 120 minutos de inicia-
da la oxidación ±enton, se Fltró el lodo, del cual se
determinaron por triplicado la DQO y color. El valor
óptimo corresponde al tiempo mínimo requerido para
obtener el mayor porcentaje de remoción tanto de
DQO como de color.
Determinación de las mejores relaciones [Fe
2+
]/
[H
2
O
2
] y [DQO]/[H
2
O
2
].
Se ensayó un análisis de
varianza de dos vías (Montgomery 1983) en el que las
fuentes fueron cada una de las relaciones estudiadas
a los siguientes niveles: [±e
2+
]/[H
2
O
2
] con valores de
0.2, 0.6, 1.0, 1.4 y 1.8; la relación [DQO]/[H
2
O
2
] con
valores de 1, 5, 9, 13 y 17. Los ensayos se realizaron
por triplicado y de manera aleatoria; se midió el color
y la DQO total al principio y después de la Fltración.
En todos los casos de análisis estadísticos se utilizó
el programa Statgraphics, versión 5.1 para Windows,
para elegir el ensayo óptimo, así como análisis de
varianza factorial y el método de diferencia mínima
signiFcativa (DMS) de ±ischer para contrastar las
medias de cada tratamiento.
Adsorción con carbón activado granular
.
La
adsorción se llevó a cabo en columnas de 5.7 cm de
diámetro y 58.8 cm de longitud, operadas en serie
y con ²ujo ascendente y continuo. Se hizo pasar
el lixiviado Fltrado por la columna empacada con
carbón activado granular de la marca Merck (tamaño
aproximado de grano 1.24 mm, residuos de calcina-
ción ≤ 5 %, densidad aparente 40 g/100 mL, densidad
real 1.53 g/cm
3
). Se usó una bomba peristáltica con
un gasto de 6 mL/min, ²ujo que corresponde a un
tiempo de contacto de cuatro horas. El e²uente se
vigiló desde su primera salida cada hora, durante las
primeras 24 horas.
Evaluación del tren de tratamiento
.
Se tomaron
muestras por triplicado en cada punto del tren de
tratamiento: al lixiviado crudo, después del proce-
DOSIS ÓPTIMA DE FENTON EN UN TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS POR FENTON-ADSORCIÓN
215
so Fenton, después de la fltración y la última del
e±uente de las columnas de adsorción. A todas se les
determinaron los siguientes parámetros: DBO
5
total,
DQO total y color.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En los procesos de Fenton y adsorción se pueden
remover no sólo partículas suspendidas, sino también
sólidos disueltos. Por esta razón, existen reportes de
experiencias exitosas de remoción de materia orgá-
nica en muchos tipos de aguas residuales, incluso de
tratamiento de lixiviados (Lau
et al
. 2001, Yoo
et al
.
2001, Xiao
et al
. 2002, Kargi y Pamukoglu 2004a,
b, Lopes y Peralta 2005, Rivas
et al
. 2005). No obs-
tante, los e±uentes obtenidos poseen elevadas cargas
orgánicas e inorgánicas que deben ser eliminadas para
cumplir con las condiciones de descarga. Por este
motivo se utilizaron ambos procesos en secuencia,
primero el proceso Fenton para optimizar la remoción
de DQO y color, y posteriormente el de adsorción.
La optimización de la remoción de color permitirá un
uso más prolongado del carbón activado del segundo
proceso, por ser el más caro.
Prueba de sedimentabilidad.
Los resultados se
muestran en la
fgura 1
, donde se aprecia que la
sedimentación sucede en las primeras 18 horas. Se
obtuvieron volúmenes de lodo de 480 a 630 mL/L,
lo cual signifca condiciones muy pobres para una
sedimentación efciente. Por tal motivo, resulta poco
práctico eliminar con un decantador los lodos gene-
rados en el proceso Fenton.
Comparación entre sedimentación y fltración de
los lodos.
En el
cuadro II
se muestran los valores
de DQO y color del sobrenadante de los lixiviados
tratados con el proceso Fenton, seguido de la sedi-
mentación y de la fltración, así como la sedimenta-
bilidad después de una hora.
El promedio de la DQO del sobrenadante ²ue de
2298 mg/L, con una desviación estándar de 63; en
la fltración de los lodos se presenta un promedio de
1938 mg/L, con una desviación estándar de 164.56.
De ²orma similar, con la fltración se produce
una mayor reducción de color que con la sedimen-
tación; el valor promedio ²ue de 1392 U Pt-Co, con
una desviación estándar de 147.2. En cambio, con
la sedimentación se logró un promedio de 1706 U
Pt-Co, con una desviación estándar de 196.1. Otra
ventaja de la fltración sobre la sedimentación es la
rapidez con la que se realiza.
Determinación del tiempo de contacto óptimo
.
En los estudios presentados en el
cuadro I
se puede
observar que los tiempos de reacción del proceso
Fenton para la remoción de la DQO varían de 5 a
120 minutos. Como se observa en la
fgura 2
, el
tiempo de oxidación óptimo del proceso Fenton para
la remoción de DQO ²ue de 5 minutos; a tiempos
mayores no se obtiene remoción adicional. García
(2006) obtuvo 20 minutos como tiempo óptimo para
el proceso Fenton, siendo éste el menor que experi-
mentó. Cabe destacar que en su investigación sólo
1000
900
800
700
600
500
400
0
10
Prueba 1
Prueba 2
Prueba 3
20
30
40
50
Tiempo de sedimentación (h)
Sólidos sedimentables (mL/L)
Fig. 1.
Prueba de sedimentabilidad de lixiviados tratados con
Fenton
CUADRO II
.
RESULTADOS DE LA COMPARACIÓN DE
FILTRACIÓN Y SEDIMENTACIÓN
Muestra
Parámetros
DQO
(mg/L)
Color
(U Pt-Co)
Sedimentabilidad
(mL/L) (1 h)
Lixiviado crudo
8510
10,600
N/A
Sedimentación
1
2390
1780
920
2
2250
1920
920
3
2320
1680
930
4
2300
1470
900
5
2230
1680
910
Promedio
2298
1706
916
Desv. est.
63.0
164.6
11.4
Filtración
1
1950
1120
N/A
2
2090
970
N/A
3
2050
900
N/A
4
1880
1220
N/A
5
1720
1390
N/A
Promedio
1938
1392
N/A
Desv. est.
147.2
196.1
N/A
N/A: No aplica
R.I. Méndez Novelo
et al
.
216
se probó el tratamiento de lixiviados con el proceso
Fenton, mientras que ahora se propone un tren de tra-
tamiento Fenton-adsorción, por lo que era relevante
determinar conjuntamente los tiempos óptimos para
la remoción de DQO y color. La remoción óptima
para el color se alcanzó después de una hora (
fg. 3
),
por lo tanto se estableció como el tiempo de contacto
óptimo, debido a que una reducción en el color po-
dría proteger el carbón activado que será usado en
el proceso de adsorción.
Determinación de las mejores relaciones
[Fe
2+
]/
[H
2
O
2
] y [DQO]/[H
2
O
2
]
.
En el
cuadro I
puede ob-
servarse que la relación [DQO]/[H
2
O
2
] varía de 0.24
a 15.1 y la relación ([Fe
2+
]/[H
2
O
2
] varía de 0.016 a
1.67 y en ninguno de los estudios citados se hace
referencia a una relación óptima.
En el
cuadro III
se presentan los resultados pro-
medio de la optimización de la dosis del reactivo Fen-
ton en función de la DQO y del color del lixiviado.
De los 75 ensayos de pruebas de jarras a lixiviados,
las relaciones que resultaban en una adición de una
gran cantidad de iones Fe
2+
ocasionaban e±ciencias
relativamente bajas de DQO y color. De acuerdo a
Neyens y Baeyens (2003) cuando la cantidad de io-
nes Fe
+2
excede a la concentración de H
2
O
2
, tiende
a presentarse un efecto de coagulación química que
inter±ere con la remoción de contaminantes.
El ANOVA indica que ambas relaciones ([Fe
2+
]/
[H
2
O
2
] y [DQO]/[H
2
O
2
]) fueron signi±cativas a
niveles de con±anza superiores a 95 %, tanto para
la remoción de DQO como de color. En las
fguras
4
y
5
se presentan la remoción promedio de DQO y
color de lixiviados en función de la relación [DQO]/
[H
2
O
2
], con intervalos de con±anza (DMS) cons-
CUADRO III.
REMOCIÓN DE DQO Y COLOR DE LIXI-
VIADOS SOMETIDOS AL PROCESO FEN-
TON EN FUNCIÓN DE LAS RELACIONES
[Fe
2+
]/[H
2
O
2
] y [DQO]/[H
2
O
2
]
[Fe]/[H
2
O
2
]
[DQO]/[H
2
O
2
]
Remoción de
DQO (%)
Remoción de
color (%)
0.2
1
79.15
88.13
0.2
5
58.74
94.18
0.2
9
50.69
88.05
0.2
13
38.36
57.19
0.2
17
31.25
37.30
0.6
1
76.42
17.95
0.6
5
78.13
91.04
0.6
9
72.69
95.65
0.6
13
60.22
95.25
0.6
17
63.50
94.33
1.0
1
72.30
0.00
1.0
5
77.23
64.74
1.0
9
76.27
90.84
1.0
13
75.85
93.85
1.0
17
68.83
93.84
1.4
1
69.10
0.00
1.4
5
76.96
23.01
1.4
9
77.90
60.64
1.4
13
76.89
91.18
1.4
17
72.86
93.04
1.8
1
67.24
2.61
1.8
5
76.20
3.45
1.8
9
77.63
34.72
1.8
13
75.13
90.28
1.8
17
71.87
91.84
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
Prueba 1
Prueba 2
Prueba 3
60
100
80
120
140
Tiempo de sedimentación (min)
Remoción de DQO (%)
Fig. 2.
E±ciencia de remoción de DQO de lixiviados en función
del tiempo de oxidación Fenton
120
100
80
60
40
20
0
0
20
40
Prueba 1
Prueba 2
Prueba 3
60
100
80
120
140
Tiempo de sedimentación (min)
Remoción de color (%)
Fig. 3.
E±ciencia de remoción de color de lixiviados en función
del tiempo de oxidación Fenton
78
74
70
66
62
58
1
5
9
13
17
Relación (DQO/H2O2)
Eficiencia de remoción de DQO
Fig. 4.
Intervalos de con±anza de la prueba de DSM para la
remoción de DQO en función de la relación [DQO/H
2
O
2
]
DOSIS ÓPTIMA DE FENTON EN UN TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS POR FENTON-ADSORCIÓN
217
truidos a 95 %. En la
fgura 4
se aprecia que las
relaciones 1, 5 y 9 presentaron efciencias similares
respecto a la DQO; se consideran estadísticamente
iguales, con 95 % de confanza. En cambio, respecto
al color (
Fig. 5
), las relaciones 9, 13 y 17 tuvieron la
mejor efciencia. Por tanto, la relación 9 es la única
que optimiza ambos parámetros.
En las
fguras 6
y
7
se presenta la remoción
promedio de DQO y color en ±unción de la relación
[Fe
2+
]/[H
2
O
2
], con intervalos de confanza (DMS)
construidos a 95 %. En la
fgura 6
se aprecia que las
relaciones 0.6, 1, 1.4 y 1.8 presentaron efciencias
similares respecto a la DQO y se consideran estadís-
ticamente iguales con 95 % de confanza. En cambio,
respecto al color (
Fig. 7
), las relaciones 0.2, 0.6 y 1
tuvieron la mejor efciencia. Por tanto, se observa que
las relaciones de 1 y 0.6 optimizan ambos parámetros;
aunque no hay di±erencia signifcativa entre ellas, la
relación de 0.6 es pre±erida puesto que requiere menor
cantidad de reactivos.
Con los resultados obtenidos pueden establecerse
las concentraciones de Fe
2+
y de H
2
O
2
óptimas según
la concentración de DQO del lixiviado.
Adsorción con carbón activado granular
.
Para la
adsorción con carbón activado se realizó nuevamen-
te el proceso Fenton, con tiempo y dosis óptimos,
al lixiviado crudo; éste presentaba las siguientes
características: DQO = 17 450 mg/L, color = 26
160 U Pt-Co. El e²uente se vigiló desde su primera
salida cada hora, durante las primeras 24 horas para
ambas columnas. Luego se muestreó a las 28, 36,
42 y 48 horas.
En las
fguras 8
y
9
se muestran los gráfcos ob-
tenidos –en términos de DQO y color– durante las
48 horas de adsorción en las columnas. En la
fgura
8
se observa que se removió totalmente el color a
las 14 horas en la primera columna, y a las 16 horas
en la segunda columna. En la
fgura 9
no se observa
una remoción constante de DQO, lo que indica que
se requieren mayores volúmenes de carbón activado
para construir la zona de transición. Se concluye que
se pueden obtener concentraciones de DQO in±eriores
a 200 mg/L. No obstante en los reportes de remoción
de materia orgánica en aguas residuales (Lau
et al
.
2001, Yoo
et al
. 2001, Xiao
et al
. 2002, Kargi y
Pamukoglu 2004a, b, Lopes y Peralta 2005, Rivas
et al
. 2005), no se encontraron experiencias cuyas
concentraciones ±ueran menores a las obtenidas en
el presente estudio.
En el
cuadro
IV
se muestra un concentrado de
los resultados obtenidos en cada etapa del tren de
100
80
60
40
20
0
1
5
9
13
17
Relación (DQO/H
2
O
2
)
Eficiencia de remoción de color
Fig. 5.
Intervalos de confanza de la prueba de DSM para la
remoción de color en ±unción de la relación [DQO/H
2
O
2
]
94
84
74
64
54
44
34
0.2
0.6
1
1.4
1.8
Relación (Fe/H
2
O
2
)
Eficiencia de remoción de DQO
Fig. 6.
Intervalos de confanza de la prueba de DSM para la re-
moción de DQO en ±unción de la relación [Fe
2+
]/[H
2
O
2
]
94
84
74
64
54
44
34
0.2
0.6
1
1.4
1.8
Relación (Fe/H
2
O
2
)
Eficiencia de remoción de color
Fig. 7.
Intervalos de confanza de la prueba de DSM para la
remoción de color en ±unción de la relación [Fe
2+
]/[H
2
O
2
]
400
450
500
350
250
300
200
100
150
50
0
0
10
Columna 2
Columna 1
20
30
40
50
Tiempo (h)
Color (U Pt-Co)
Fig. 8.
Curva de avance de la prueba de adsorción para la re-
moción de color
R.I. Méndez Novelo
et al
.
218
tratamiento y los valores de remoción respecto al va-
lor del lixiviado crudo (mostrados entre paréntesis).
El lixiviado tratado mostró un pH muy alto
comparado con otros lixiviados. Słomczyńska y
Słomczyński (2004) reportan valores de pH de entre
5.4 y 7 en seis rellenos polacos y dos estadouniden-
ses. Los valores altos de pH obtenidos en el relleno
sanitario de la ciudad de Mérida se deben al mate-
rial de cubierta utilizado (Sahcab), de naturaleza
caliza y estructura frágil, por lo que se comprime
al ser sometido a la compactación durante la etapa
de construcción del relleno. Lo anterior reduce su
porosidad y produce un doble efecto: actúa como
Fltro reteniendo las partículas de mayor tamaño
y propicia una disolución de sus carbonatos. Por
otra parte, el lixiviado crudo mostró valores altos
de color y DQO, dando un IB muy bajo (0.033).
Después de realizado el proceso ±enton, el pH bajó
de 4 a 2.7. La Fltración de los lodos no produjo un
cambio en el pH, ni una mejoría notable del IB.
Se obtuvieron eFciencias de remoción de 77 % de
DQO y 95.7 % de color, que concuerdan con los
resultados obtenidos por García (2006) en la etapa
de optimización de las relaciones del proceso ±en-
ton; en su caso, los lixiviados fueron obtenidos en
épocas de lluvias y nortes, contrario a esta prueba,
que fueron obtenidos en época de secas.
En el
cuadro I
se observa que las eFciencias de
remoción de DQO obtenidas con el proceso ±enton
en otros estudios se encuentran entre 60 y 85 %, se-
mejantes a las obtenidas en el presente trabajo (77 %),
no obstante los valores absolutos de los parámetros de
contaminación continúan siendo elevados, por lo que
los lixiviados tratados no pueden ser dispuestos direc-
tamente. Por tal motivo resultaba necesario ensayar un
tratamiento complementario, pero no del tipo biológi-
co pues el valor del IB obtenido fue de 0.083. Tampoco
resultaría ensayar un tratamiento Fsicoquímico del tipo
coagulación-²oculación por ser un proceso semejante
al ±enton. Con el proceso de adsorción se pueden
remover sólidos suspendidos y disueltos, por lo que
resulta complementario al proceso ±enton. Posterior
a la adsorción se obtuvo un e²uente altamente básico
y una mejora notable del IB (0.24); sin embargo, no
es suFcientemente elevado para tratarlo mediante un
proceso biológico, para lo cual se recomienda un IB de
0.4-0.5 (Millot 1986, Warith y Sharma 1998). Por lo
tanto, optimizando el proceso de adsorción, se pueden
obtener remociones de materia orgánica que permitan
cumplir con las condiciones de descarga mexicanas.
CONCLUSIONES
• La dosis óptima del reactivo ±enton para el trata-
miento de lixiviados en un proceso ±enton-adsorción
se obtuvo con las relaciones [±e
2+
]/[H
2
O
2
] = 0.6 y
[DQO]/[H
2
O
2
] = 9.
• Los tiempos de contacto óptimos fueron 5 min
para remoción de DQO y una hora para remoción
de color, tiempo óptimo de elección del proceso
±enton-adsorción a Fn de proteger lo más posible el
carbón activado.
• La eFciencia máxima de remoción después del
proceso de adsorción fue 99 % para DQO y 100 %
para color.
• El proceso de Fltración resultó más eFciente que
el de sedimentación para la remoción de los lodos
generados en el proceso ±enton, en términos de eF-
ciencia de remoción de DQO y color.
• Las pruebas de sedimentabilidad de los lodos del
proceso ±enton mostraron valores muy pobres (> 450
mL/L después de 48 horas).
• El índice de biodegradabilidad alcanzado después
de las pruebas de ±enton-adsorción fue de 0.24.
Fig. 9.
Curva de avance de la prueba de adsorción para la re-
moción de DQO
1000
1200
600
800
400
200
0
0
10
Columna 2
Columna 1
20
30
40
50
Tiempo (h)
DQO (mg/L)
CUADRO IV
.
RESULTADOS ±INALES DEL PROCESO
±ENTON - ADSORCIÓN
Muestra
pH
DQO
(mg/L)
Color
(U Pt-Co)
DBO
5
(mg/L)
IB
Lixiviado crudo
9.0
17450
26160
580
0.033
±enton-Fltración
2.7
4000
(77 %)
1120
(95.7 %)
335
(42 %)
0.083
Adsorción
10.0
190
(99 %)
0
(100 %)
45
(92 %)
0.24
Los porcentajes de remoción aparecen entre paréntesis
DOSIS ÓPTIMA DE FENTON EN UN TRATAMIENTO DE LIXIVIADOS POR FENTON-ADSORCIÓN
219
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