¡La eliminación de manganeso no es eliminación de manganeso!

Estaba analizando las especificaciones de un proyecto a principios de este año que tenía objetivos muy ajustados para el hierro y el manganeso (objetivo combinado de >0,06 mg/L), pero no había datos piloto que respaldaran que estos objetivos eran alcanzables. Los licitadores debían garantizar que estos límites se cumplirían con el sistema de filtro de presión especificado con medios Greensand Plus. Cuando hubo un rechazo para garantizar el rendimiento del sistema (que el ingeniero había diseñado) sin ninguna prueba previa para demostrar que esto era posible, la respuesta del ingeniero fue que había otros filtros Greensand Plus en el estado que estaban logrando estos niveles, por lo que no debería haber problemas para hacer la garantía de cumplimiento…

Básicamente, esto decía que el desempeño de un proceso de tratamiento en una fuente de agua debe esperarse en una fuente de agua totalmente diferente sin considerar la calidad del agua de las dos fuentes. Cualquiera que sepa algo sobre el tratamiento del agua sabe que, si bien el hierro es relativamente fácil de eliminar, el manganeso es un animal totalmente diferente. Mientras que el manganeso puede ser fácil de eliminar en una fuente de agua, podría ser muy difícil eliminarlo en otra.

 En el Capítulo 3 del ‘Manual de eliminación de hierro y manganeso, segunda edición’ de la AWWA, se hacen las siguientes declaraciones:

• Oxidación de Fe y Mn: el dióxido de manganeso (manganeso en forma oxidada) forma un flóculo mucho más fino (que el hidróxido férrico), tan fino a veces que un filtro granular no lo eliminará.
• Complejización orgánica de Fe y Mn: los operadores que experimentan dificultades para eliminar Fe y Mn (especialmente Mn) han descubierto algunos factores comunes:

o   Un nivel de carbono orgánico (TOC) superior a 2 mg/L

o   Cierto nivel de amoníaco o sulfuro de hidrógeno en el agua de alimentación

• Métodos de eliminación por adsorción (mi resumen): el  manganeso se elimina mejor mediante adsorción en un medio de dióxido de manganeso como Greensand Plus o Pyrolusite. El hierro se elimina mejor por precipitación/filtración porque la adsorción de hierro ciega los medios. Por lo tanto, cuando ambos están presentes, el mejor proceso utilizado es una combinación de oxidación/filtración de hierro y adsorción de manganeso.

Además del último punto, la oxidación del manganeso lleva mucho más tiempo que la del hierro, donde se observa de segundos a un minuto para el hierro (Capítulo 5, Cloración) y hasta 30 minutos o más para el manganeso. Por lo tanto, en un sistema de filtración en el que se dosifica un oxidante en la tubería de alimentación a los filtros, puede tener un tiempo adecuado en la tubería y espacio en los filtros sobre el medio para la oxidación del hierro (unos pocos minutos) mientras permite la eliminación por adsorción del manganeso.

También hubo un muy buen artículo en Opflow de AWWA en diciembre de 2021 titulado «Evaluar y optimizar el tratamiento con manganeso». Este artículo explica que la forma y los niveles de manganeso pueden variar considerablemente entre pozos. Todos los métodos de eliminación de manganeso descritos en este artículo se basan en la sorción en el medio filtrante. Por lo tanto, se deben optimizar las condiciones para el mecanismo de sorción en los medios recubiertos con óxido de manganeso, lo que incluye garantizar que haya un oxidante residual libre para proporcionar una superficie de adsorción regenerada continuamente. El pH también afecta la cinética de la reacción de Mn, siendo más favorables los pH por encima de 7,0.

Como se mencionó anteriormente, TOC, amoníaco y H2S crean una demanda de cloro que afecta el cloro disponible para oxidar el Fe y regenerar el medio filtrante para la adsorción de Mn. Debido a que la reacción de oxidación del hierro es mucho más rápida en comparación con el TOC, normalmente se obtiene oxidación del hierro en presencia de TOC, siempre que el hierro no esté ligado orgánicamente al TOC. Cuando hay presencia de amoníaco y H2S, es posible que necesite una dosis más alta de cloro para superar la demanda de estos compuestos y proporcionar suficiente oxidación de hierro. Si bien no está tratando de eliminar el manganeso por oxidación/filtración, aún necesita un oxidante residual libre para mantener el medio de dióxido de manganeso regenerado para que absorba el manganeso. Por lo tanto, un agua con una alta demanda de cloro puede afectar la capacidad del medio para adsorber manganeso. Si hay amoníaco presente,

Si el hierro y/o el manganeso forman complejos con compuestos orgánicos, el proceso de oxidación puede verse afectado significativamente. Como mínimo, se requerirá una dosis de oxidación más alta y un tiempo de oxidación más largo y, si esto funciona, aún podría crear otro problema con la formación de subproductos de la desinfección. La coagulación puede ser una mejor opción para eliminar el manganeso ligado orgánicamente y posiblemente también el hierro.

Claramente, la química de eliminación de hierro y particularmente de manganeso no es simple, y no se puede asumir que si los niveles de Fe y Mn en una fuente de agua son similares a los de otra fuente de agua, una tecnología de tratamiento en particular funcionará de la misma manera en ambas. Otros componentes de la fuente de agua afectan el rendimiento de la eliminación y deben tenerse en cuenta e, idealmente, se deben realizar pruebas piloto y/o de banco para confirmar la eficacia de un proceso de tratamiento propuesto. Para robar un dicho de un viejo comercial de aceite móvil, ¡La eliminación de manganeso no es eliminación de manganeso!

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