COMPARACIÓN DE CUATRO TRATAMIENTOS FISICOQUÍMICOS DE LIXIVIADOS

Se presentan los resultados de cuatro tratamientos fisicoquímicos aplicados a los lixiviados del relleno sanitario de la ciudad de Mérida: coagulación-floculación, flotación, adsorción y oxidación Fenton. Los procesos coagulación-floculación y flotación consisten en la remoción de partículas suspendidas mediante la adición de sustancias químicas (coagulantes). Ambos resultaron poco eficientes dado que los lixiviados estudiados poseen bajas concentraciones de sólidos suspendidos. No se encontraron en la literatura experiencias exitosas de estos tratamientos y, en concordancia, se comprobó que los lixiviados de los rellenos sanitarios poseen bajas concentraciones de sólidos suspendidos, lo cual explica la baja eficiencia de remoción. La mayor parte de las partículas suspendidas de los lixiviados estudiados tenían tamaños en el rango de 0 a 75 ¿m, con una media de 23 ¿m, los cuales corresponden a partículas coloidales que dan color al lixiviado. La remoción de este tipo de partículas se realiza a valores bajos de pH. Por este motivo, las mejores remociones fueron de 40 % a valores de pH < 2 para el proceso coagulación-floculación y de 37 % a pH 2 para la flotación. Con el proceso de adsorción se pueden eliminar sólidos suspendidos y disueltos, por lo que se pueden obtener mejores remociones que con los procesos de coagulación-floculación y flotación, en los que sólo se remueven sólidos suspendidos. No obstante, resulta un proceso costoso debido a la necesidad de regenerar el carbón activado. En la prueba de adsorción, las eficiencias de remoción de la demanda química de oxígeno (DQO) se redujeron de 60 a 30 % durante las primeras 80 horas cuando el tiempo de retención fue de ocho horas, y durante las primeras 60 horas cuando el tiempo de retención fue de cuatro horas. En el proceso de oxidación, la carga contaminante se trata con una combinación de peróxido de hidrógeno y sulfato ferroso (reactivo Fenton), típicamente a presión atmosférica y temperatura entre 20 y 40 ºC. Las condiciones óptimas del reactivo Fenton se obtienen a valores ácidos de pH y con ellas se pueden alcanzar altas remociones de los contaminantes orgánicos. Las condiciones y dosis óptimas del proceso de oxidación fueron: tiempo de contacto 20 minutos, pH 4, concentraciones de H2O2 de 600 mg/L y Fe2+ de 1000 mg/L. Las mejores remociones alcanzadas fueron de 78 % para la DQO y 87 % para el carbón orgánico total (COT), por lo que resultó el tratamiento más eficiente entre los probados en el estudio.

Results from four physicochemical treatments applied to the leachate of a sanitary landfill of Mérida, México, are presented: coagulation-flocculation, flotation, adsorption and Fenton oxidation. Coagulation-flocculation and flotation processes consist on the removal of suspended particles by means of the addition of chemical substances (coagulants). Both processes were not efficient since the leachates treated had low suspended solids content. No successful applications of these treatments were found in literature since leachates from other landfills also have low suspended solids content, which explains the low efficiency of these treatments. In the leachates studied, most sizes of the suspended particles ranged from 0 to 75 ¿m, with an average of 23 ¿m, which correspond to color producing colloidal particles. Removal of these particles is carried out at low pH. For this reason, the best results obtained were 40 % at pH < 2 for the coagulation-flocculation process, and 37 % at pH 2 for the flotation process. Adsorption process can eliminate both suspended and dissolved solids; therefore, better removal rates can be obtained with adsorption than with coagulation-flocculation and flotation processes. Nevertheless, adsorption is expensive due to the regeneration of activated carbon. In the adsorption trial, chemical oxygen demand (COD) removal efficiency decreased from 60 to 30 % during the first 80 hours when retention time was 8 hours, and during the first 60 hours when retention time was 4 hours. In the oxidation process the contaminants are treated with a combination of hydrogen peroxide and ferrous sulfate (Fenton¿s reagent), typically at atmospheric pressure and at temperature ranging between 20 to 40 °C. Optimal conditions for Fenton¿s reagent are obtained at acid pH and high removals of organic pollutants can be obtained. Optimal conditions and doses for the oxidation process were: contact time 20 minutes, pH 4, H2O2 concentration of 600 mg/L and Fe2+ concentration of 1000 mg/L. Best removals reached were 78 % for COD and 87 % for total organic carbon (TOC), therefore, Fenton¿s oxidation process was the most efficient among all the processes tested in this study.

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Resumen

Español Se presentan los resultados de cuatro tratamientos fisicoquímicos aplicados a los lixiviados del relleno sanitario de la ciudad de Mérida: coagulación-floculación, flotación, adsorción y oxidación Fenton. Los procesos coagulación-floculación y flotación consisten en la remoción de partículas suspendidas mediante la adición de sustancias químicas (coagulantes). Ambos resultaron poco eficientes dado que los lixiviados estudiados poseen bajas concentraciones de sólidos suspendidos. No se encontraron en la literatura experiencias exitosas de estos tratamientos y, en concordancia, se comprobó que los lixiviados de los rellenos sanitarios poseen bajas concentraciones de sólidos suspendidos, lo cual explica la baja eficiencia de remoción. La mayor parte de las partículas suspendidas de los lixiviados estudiados tenían tamaños en el rango de 0 a 75 ¿m, con una media de 23 ¿m, los cuales corresponden a partículas coloidales que dan color al lixiviado. La remoción de este tipo de partículas se realiza a valores bajos de pH. Por este motivo, las mejores remociones fueron de 40 % a valores de pH < 2 para el proceso coagulación-floculación y de 37 % a pH 2 para la flotación. Con el proceso de adsorción se pueden eliminar sólidos suspendidos y disueltos, por lo que se pueden obtener mejores remociones que con los procesos de coagulación-floculación y flotación, en los que sólo se remueven sólidos suspendidos. No obstante, resulta un proceso costoso debido a la necesidad de regenerar el carbón activado. En la prueba de adsorción, las eficiencias de remoción de la demanda química de oxígeno (DQO) se redujeron de 60 a 30 % durante las primeras 80 horas cuando el tiempo de retención fue de ocho horas, y durante las primeras 60 horas cuando el tiempo de retención fue de cuatro horas. En el proceso de oxidación, la carga contaminante se trata con una combinación de peróxido de hidrógeno y sulfato ferroso (reactivo Fenton), típicamente a presión atmosférica y temperatura entre 20 y 40 ºC. Las condiciones óptimas del reactivo Fenton se obtienen a valores ácidos de pH y con ellas se pueden alcanzar altas remociones de los contaminantes orgánicos. Las condiciones y dosis óptimas del proceso de oxidación fueron: tiempo de contacto 20 minutos, pH 4, concentraciones de H2O2 de 600 mg/L y Fe2+ de 1000 mg/L. Las mejores remociones alcanzadas fueron de 78 % para la DQO y 87 % para el carbón orgánico total (COT), por lo que resultó el tratamiento más eficiente entre los probados en el estudio.

Inglés Results from four physicochemical treatments applied to the leachate of a sanitary landfill of Mérida, México, are presented: coagulation-flocculation, flotation, adsorption and Fenton oxidation. Coagulation-flocculation and flotation processes consist on the removal of suspended particles by means of the addition of chemical substances (coagulants). Both processes were not efficient since the leachates treated had low suspended solids content. No successful applications of these treatments were found in literature since leachates from other landfills also have low suspended solids content, which explains the low efficiency of these treatments. In the leachates studied, most sizes of the suspended particles ranged from 0 to 75 ¿m, with an average of 23 ¿m, which correspond to color producing colloidal particles. Removal of these particles is carried out at low pH. For this reason, the best results obtained were 40 % at pH < 2 for the coagulation-flocculation process, and 37 % at pH 2 for the flotation process. Adsorption process can eliminate both suspended and dissolved solids; therefore, better removal rates can be obtained with adsorption than with coagulation-flocculation and flotation processes. Nevertheless, adsorption is expensive due to the regeneration of activated carbon. In the adsorption trial, chemical oxygen demand (COD) removal efficiency decreased from 60 to 30 % during the first 80 hours when retention time was 8 hours, and during the first 60 hours when retention time was 4 hours. In the oxidation process the contaminants are treated with a combination of hydrogen peroxide and ferrous sulfate (Fenton¿s reagent), typically at atmospheric pressure and at temperature ranging between 20 to 40 °C. Optimal conditions for Fenton¿s reagent are obtained at acid pH and high removals of organic pollutants can be obtained. Optimal conditions and doses for the oxidation process were: contact time 20 minutes, pH 4, H2O2 concentration of 600 mg/L and Fe2+ concentration of 1000 mg/L. Best removals reached were 78 % for COD and 87 % for total organic carbon (TOC), therefore, Fenton¿s oxidation process was the most efficient among all the processes tested in this study.