Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol., 2 (1), e464, doi: 10.51252/reacae.v2i1.e464
Artículo original
Original article
Ene-Jun, 2023
https://revistas.unsm.edu.pe/index.php/reacae
e-ISSN: 2810-8817
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Efecto de coagulación-floculación en remoción del hierro y
manganeso en acuífero
Coagulation effect-flocculation in removal of iron and manganese in aquifer
Olano-Arévalo, Roydichan1*
Tuesta-Casique, Angel1
Azabache-Aliaga, Belén2
1Universidad Nacional de San Martín, Tarapoto, Perú
2Universidad Privada Antenor Orrego, Trujillo, Perú
Recibido: 24 Jun. 2022 | Aceptado: 29 Dic. 2022 | Publicado: 20 Ene. 2023
Autor de correspondencia*: rolano@unsm.edu.pe
Como citar este artículo: Olano-Arévalo, R., Tuesta-Casique, A. & Azabache-Aliaga, B. (2023). Efecto de coagulación-floculación
en remoción del hierro y manganeso en acuífero. Revista Amazónica de Ciencias Ambientales y Ecológicas, 2(1), e464.
https://doi.org/10.51252/reacae.v2i1.e464
RESUMEN
En el distrito de Yantaló, Moyobamba, existe un acuífero que abastece de agua como servicio ambiental a la comunidad, éste
presenta evidencias de alta concentración de hierro y manganeso indicando contaminación por metales pesados. El objetivo
fue determinar el efecto del proceso de coagulación - floculación en la remoción del hierro (Fe) y manganeso (Mn) en el
acuífero. Se hipotetizó que el proceso de coagulación - floculación favorece la remoción del hierro y manganeso, siendo la
investigación aplicada, cuyo diseño fue pre experimental. El acuífero se dividió en cinco zonas, tomándose 20 muestras y se
utilizó el método de Prueba de Jarras. Los resultados iniciales arrojaron que la concentración de hierro superaba los Límites
Máximos Permisibles (LMP) de agua para consumo humano; después de aplicar la variable independiente las
concentraciones de hierro disminuyeron hasta 0,3 mg Fe/L. Concluyendo que luego del proceso de coagulación - floculación
a través de la dosis óptima de sulfato de aluminio al 1% de solución madre, los parámetros finales se mantienen dentro del
rango esperado. Se propone el diseño de dosificación óptima del Coagulante - Floculante para el tratamiento convencional
del agua del acuífero.
Palabras clave: agua; coagulantes; floculantes; parámetros
ABSTRACT
In the district of Yantaló, Moyobamba, there is an aquifer that supplies water as an environmental service to the community,
it presents evidence of a high concentration of iron and manganese indicating contamination by heavy metals. The objective
was to determine the effect of the coagulation-flocculation process on the removal of iron (Fe) and manganese (Mn) in the
aquifer. It was hypothesized that the coagulation - flocculation process favors the removal of iron and manganese, being the
applied research, whose design was pre-experimental. The aquifer was divided into five zones, taking 20 samples and using
the Jar Test method. The initial results showed that the iron concentration exceeded the Maximum Permissible Limits (MLP)
of water for human consumption; after applying the independent variable, iron concentrations decreased to 0.3 mg Fe/L.
Concluding that after the coagulation - flocculation process through the optimal dose of aluminum sulfate at 1% mother
solution, the final parameters remain within the expected range. The optimal dosage design of the Coagulant - Flocculant for
the conventional treatment of aquifer water is proposed.
Keywords: water; coagulants; flocculants; parameters
Olano-Arévalo, R. et al.
2 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 2(1): e464; (Ene-Jun, 2023). e-ISSN: 2810-8817
1. INTRODUCCIÓN
El hierro y el manganeso son elementos que dificultan el abastecimiento del agua potable. Álvarez Bastida
(2018) encontró en un acuífero en Toluca presencia de hierro y manganeso en uno de los pozos estudiados
que rebasa el límite permisible, lo cual puede causar daños a la salud de los consumidores. Siendo el más
común el hierro que el manganeso, pero con poca frecuencia ocurren juntos, ello ha ocasionado que
ciudades que no cuenten con sistema de tratamiento adecuado del agua presenten bacterias, hierro y
manganeso, causando problemas en la salud de los consumidores, así como, en las tuberías y otros. La
presencia de hierro puede provocar coloración, olor y generación de turbidez en las aguas debido a la
oxidación de este compuesto, y la presencia de manganeso en niveles elevados se consideran indeseables
ya que la interacción de este componente con el aire provoca la oxidación a Mn (IV) el cual otorga un sabor
amargo o metálico y en interacciones con ciertos materiales provoca manchas (Guillen-Rivas et al., 2021).
La calidad del agua es un tema sensible y preocupante, puesto que una de las causales de su alteración es
la contaminación, la UNESCO (2021) en su Informe de las Naciones Unidas sobre el desarrollo de los
recursos hídricos 2021; afirma que se han logrado reportar algunas tendencias sobre la calidad del agua, a
pesar de que los datos mundiales sobre la misma siguen siendo escasos, dada la falta de capacidad para
supervisar y elaborar informes, especialmente en algunos de los países menos desarrollados. La calidad del
agua se ha deteriorado como resultado de la contaminación en casi todos los principales ríos de África, Asia
y América Latina (Sierra Ramírez, 2021).
En contraste al problema, el Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo, en el Objetivo de
Desarrollo Sostenible sobre agua limpia y saneamiento PNUD (2015), menciona que la escasez de agua
afecta a más del 40 por ciento de la población mundial, una cifra alarmante que probablemente aumente a
medida que se incrementen las temperaturas globales debido al cambio climático. Aunque 2,100 millones
de personas han obtenido acceso a mejores servicios de agua y saneamiento desde 1990, la disminución
del acceso al agua potable de alta calidad es un problema importante y delicado que afecta a todos los
continentes.
Se conoce que, en las redes de suministro de agua, el hierro y el manganeso del agua del grifo se oxidan a
una valencia alta durante la desinfección. La precipitación de óxido formada en la tubería se adsorbe
fácilmente en la red de suministro de agua, lo que afecta la calidad del suministro de agua potable (Kang et
al., 2022). Es por ello, que en el proceso de potabilización del agua para consumo humano, la clarificación
es una etapa importante, ya que permite la eliminación de los materiales sólidos y coloidales suspendidos,
que involucra las fases de coagulación - floculación, donde para la coagulación se emplean compuestos
químicos y polímeros sintéticos para aglutinar los sólidos en suspensión; la floculación, es la acumulación,
por gravedad y filtrado de los flóculos, y la sedimentación, en la cual se retiran las partículas portadoras de
bacterias que generan el color y la turbiedad del agua. En consecuencia, el compuesto químico más utilizado
es el sulfato de aluminio (Valeriano-Mamani & Matos-Chamorro, 2019).
En el ámbito internacional respecto a la contaminación de aguas subterráneas por metales pesados,
Hernández González et al. (2017) encontraron que las concentraciones de metales, específicamente hierro
y manganeso, pueden indicar un grado de contaminación en estos acuíferos. Lo anterior, implica evitar su
consumo por parte de la comunidad, ya que los datos encontrados reflejan que los niveles en algunos de
los pozos muestreados rebasan los límites máximos permisibles. El consumo de agua con altos contenidos
de manganeso representa graves daños a la salud, especialmente a la niñez. Aunque el hierro y el
manganeso son oligoelementos necesarios para el cuerpo humano, beber agua superficial o subterránea
con alto contenido de hierro y manganeso durante mucho tiempo provocará una intoxicación crónica y
daños a la salud humana (Guillen-Rivas et al., 2021). Por lo general, el manganeso en cantidades excesivas
puede actuar como un neurotóxico potencial; una mayor acumulación dentro del cuerpo puede afectar
potencialmente la patogénesis neurodegenerativa (Chang-Long et al., 2022).
Olano-Arévalo, R. et al.
3 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 2(1): e464; (Ene-Jun, 2023). e-ISSN: 2810-8817
En la Amazonía peruana las aguas que provienen de cuerpos de agua superficial se convierten en un
elemento fundamental para la promoción del desarrollo sostenible de las comunidades cuyo uso va desde
el consumo humano, agrícola, pecuario, minero y energético. Asimismo, las fuentes de aguas subterráneas
son las reservas de agua dulce para consumo humano, por lo tanto, resulta necesario definir su ubicación,
cantidad, calidad, y distribución dentro de la unidad básica de planificación y desarrollo llamado cuenca
hidrológica (Ruiz Martínez & Coronado Coronel, 2016).
En el distrito de Yantaló existe un acuífero que abastece de agua como servicio ambiental a toda la
comunidad, la misma que presenta evidencias de alta concentración de hierro y manganeso, cuya presencia
indica un alto nivel de contaminación por metales pesados; por lo tanto, estas aguas para ser usadas en el
consumo humano y otros fines, deben ser previamente descontaminadas mediante procesos adecuados
para garantizar el suministro de un servicio ambiental de calidad (Sandoval Salazar et al., 2020).
El hierro y el manganeso en las aguas subterráneas se pueden eliminar de manera efectiva mediante el uso
de técnicas de tratamiento de agua que podrían adaptarse a la forma y concentración de hierro y
manganeso contenida en el agua (Zevi et al., 2018). En consecuencia, existen diversos procesos disponibles
para eliminar estos contaminantes y tienen una base fisicoquímica o biológica. Du et al. (2017)
desarrollaron la propuesta PAC-MBR como una tecnología prometedora para la eliminación de hierro,
manganeso y amoníaco en las aguas subterráneas, concluyendo que el sistema PAC-MBR produjo un buen
efluente (hierro < 0,2 mg/L − 1; manganeso < 0,1 mg/L − 1 y amoníaco < 0,05 mg/L − 1) al purificar una
gama más amplia de afluentes. En la misma línea de propuestas de eliminación de metales pesados en el
agua, Swistock & William Sharpe (2019) precisa que los filtros oxidantes oxidan y filtran hierro y
manganeso en una sola unidad. El filtro suele estar compuesto por arena verde tratada con manganeso,
aunque también se pueden utilizar otros materiales como el BIRM. En el caso de un filtro de arena verde
de manganeso, el medio filtrante se trata con permanganato de potasio para formar una capa que oxida el
hierro y el manganeso disueltos y luego los filtra fuera del agua. Debido a que estas unidades combinan
oxidación y filtración, pueden usarse para tratar agua cruda con hierro y manganeso disueltos y/u
oxidados.
En el presente estudio optamos por aplicar del proceso de coagulación - floculación, en la remoción del
hierro y manganeso presente en aguas del acuífero. El problema se define por la presencia de impurezas
del tipo inorgánica y orgánica provenientes de los acuíferos, tales impurezas coloidales presentan una
carga superficial negativa, que impide que las partículas se aproximen unas a otras y las lleva a permanecer
en un medio que favorece su estabilidad. Para su remoción, tuvimos que alterar algunas características del
agua, y logramos esta transformación a través de los procesos de coagulación, floculación, sedimentación
y filtración. Planteamos como objetivo general, determinar el efecto del proceso de coagulación -
floculación en la remoción del hierro y manganeso presente en acuífero.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
La investigación tiene una cobertura para las aguas del acuífero. La investigación es del tipo aplicada. El
diseño de investigación es el establecido por Hernández Sampieri et al. (2014), denominado “Diseño de
preprueba – posprueba con un solo grupo” que se ubica en diseños preexperimentales.
Utilizamos los siguientes materiales y equipos: Equipo de Prueba de Jarras, coagulante, floculante.; y
reactivos: Sulfato de Aluminio tipo A, sulfato de aluminio tipo B y polímero catiónico.
Para disminuir el error experimental, dividimos el acuífero en cinco zonas y en cada zona tomamos cuatro
muestras, lo cual hace un total de veinte muestras debido a la alta variabilidad geográfica del terreno.
Realizamos ocho ensayos en dos meses consecutivos, hicimos evaluaciones cualitativas y cuantitativas de
las muestras captadas en cada zona. Para las interpretaciones de los resultados, en las variables
Olano-Arévalo, R. et al.
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cuantitativas, utilizamos las medidas de dispersión estadística, los coeficientes de regresión y correlación
lineal y múltiple.
Finalmente, hicimos una evaluación comparando con Estándares de la Legislación Peruana para aguas de
consumo doméstico. Una vez aplicado los instrumentos de recolección de la información, realizamos el
tratamiento correspondiente para el análisis de los mismos, utilizando la estadística descriptiva.
3. RESULTADOS
3.1. Características físico químicas iniciales (Turbidez, pH, conductividad, STD, color, hierro y
manganeso) del agua del acuífero
En la Tabla 1, se observa que los valores de turbidez obtenidos no varían considerablemente, el mayor valor
obtenido es 90 UNT y el menor 58 UNT. Dichos valores superan los Límites Máximos Permisibles (LMP) de
parámetros de calidad de agua para consumo humano (5 UNT), de acuerdo a lo establecido en el Decreto
Supremo N.° 031-2010-SA (2010).
Los valores de pH, conductividad, TDS, color, Fe+2 y Mn, no presentan diferencias significativas; los valores
mayores y menores de los parámetros obtenidos son los siguientes: pH es 6,9 y 6,68; de conductividad es
47,5 y 35,00, de TDS 24,3 y 12,2; de color es 70,2 y 55; el de hierro 0,56 y 0,38 mg/L y el valor mayor
obtenido de manganeso de 0,32 y el menor es de 0,25 mg Mn/L. Dichos valores no superan los LMP de
parámetros de calidad de agua para consumo humano, los valores establecidos son: el rango de pH esta
entre 6,5 a 8,5; el de conductividad 1 500 µmho/cm, el de TDS 1 000 mg/L, el de color 15 UCV escala Pt/Co,
el de hierro 0,3 mg/L y el de manganeso 0,4 mg Mn/L. A continuación, se presentan los resultados
obtenidos.
Tabla 1.
Parámetros físico – químicos iniciales del agua cruda del acuífero
Parámetro
Unid.
Resultados obtenidos del análisis de laboratorio en los ensayos
2
3
5
6
8
Turbiedad
NTU
68,00
70,00
58,00
74,00
80,00
pH
Unid.
6,70
6,68
6,85
6,82
6,78
Conductividad
µS/cm
42,20
40,00
45,50
42,00
38,20
TDS
mg/L
20,10
20,00
23,00
21,00
19,20
Color
UCV-Pt/Co
60,00
58,00
55,00
62,00
60,00
Temperatura
°C
22,50
22,60
22,60
22,60
22,50
Hierro
mg/L
0,48
0,40
0,38
0,48
0,40
Manganeso
mg/L
0,30
0,25
0,25
0,29
0,25
Según la Tabla 2, los valores de Aluminio obtenidos durante el período de evaluación no varían
consideradamente, obteniendo el mayor valor 0,19 mg/L y el menor 0,15 mg/L. Dichos valores no superan
los LMP de parámetros de calidad de agua para consumo humano (0,2 mg/L), asimismo, se puede
determinar el olor aceptable de las evaluaciones del agua cruda. Otros parámetros evaluados, se muestran
en la siguiente tabla.
Tabla 2.
Parámetros adicionales evaluados en el agua cruda del acuífero
Parámetro
Unid.
Resultados obtenidos del análisis de laboratorio en los ensayos
1
2
3
4
5
6
7
8
Olor
Aceptable
Ferroso
Ferroso
Ferroso
Ferroso
Ferroso
Ferroso
Ferroso
Ferroso
Aluminio
mg/L
0,17
0,18
0,15
0,16
0,15
0,15
0,19
0,15
Olano-Arévalo, R. et al.
5 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 2(1): e464; (Ene-Jun, 2023). e-ISSN: 2810-8817
3.2. Relación del hierro y manganeso con los rangos establecidos para aguas con fines de consumo
humano (LMP)
Tabla 3.
Relación de niveles de hierro y LMP para agua de consumo humano
Parámetro
Unid.
Resultados obtenidos del análisis de Laboratorio según
ensayos
1
2
3
4
5
6
7
8
Hierro
mg/L
0,45
0,48
0,40
0,38
0,38
0,48
0,56
0,40
LMP
mg/L
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
0,30
Diferencia
mg/L
0,15
0,18
0,10
0,08
0,08
0,18
0,26
0,10
Observación
Superan los LMP
Nota: El Límite Máximo Permisible para el parámetro hierro (+2), en agua para consumo humano de acuerdo con lo
establecidos en el Decreto Supremo N.° 031-2010-SA (2010) es de 0,3 mg Fe/L.
Según la Figura 1, la concentración de Fe+2 supera los LMP de parámetros de calidad de agua; por lo que es
necesario realizar el tratamiento para la reducción.
Figura 1. Resultados de concentración de hierro del agua
Tabla 4.
Relación de niveles de Manganeso y LMP para agua de consumo humano
Parámetro
Unid.
Resultados obtenidos del análisis de laboratorio según
ensayos
1
2
3
4
5
6
7
8
Manganeso
mg/L
0,32
0,30
0,25
0,29
0,25
0,29
0,28
0,25
LMP
mg/L
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
0,40
Diferencia
mg/L
-0,08
-0,10
-0,15
-0,11
-0,15
-0,11
-0,12
-0,15
Observación
No superan los LMP
En la Figura 2, se observa que la concentración de Mn no supera los LMP de parámetros de calidad de agua
para consumo humano, por lo que se encuentra dentro de LMP y no es necesario la reducción en el nivel de
Mn presente en el agua.
0.45
0.48
0.40 0.38 0.38
0.48
0.56
0.40
0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30 0.30
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0.5
0.55
0.6
0 2 4 6 8
Concentración Hierro / mg*L-1
Tiempo de evaluación / semanas Hierro
LMP
Olano-Arévalo, R. et al.
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Figura 2. Resultados de concentración de manganeso del agua
3.3. Parámetros finales físico químicos (turbiedad, pH y hierro); después del proceso de
coagulación – floculación
Para determinar los niveles de los parámetros físicos químicos finales, utilizamos la Prueba de Jarras. Cabe
señalar que el proceso de coagulación – floculación, con sulfato de aluminio tipo A, sulfato de aluminio tipo
B (coagulantes) y con polímero catiónico (floculante); tuvimos en cuenta las siguientes consideraciones
técnicas:
Tabla 5.
Dosificación de coagulante – floculantes empleados
Solución / 2000 mL
Jarra 1
Jarra 2
Jarra 3
Jarra 4
Jarra 5
Jarra 6
Concentración (mg/L)
10
15
20
25
30
35
mL
2
3
4
5
6
7
Según la Tabla 6, los resultados en los ensayos 5, 6, 7, 8 realizados el mes octubre son buenos después de
haber utilizado el sulfato de aluminio granulado tipo A, donde los parámetros se encuentran dentro del
rango que indican los LMP. Los parámetros físico químicos del agua varían en función al tiempo climático
ya que en estas épocas de setiembre y octubre registran turbiedades bajas y poca variación en sus
concentraciones.
El sulfato de aluminio tipo A, es un coagulante efectivo en el tratamiento de aguas para consumo humano
dado que se presentan porcentajes significativos en la turbiedad.
Tabla 6.
Parámetros físico - químicos finales del agua cruda del acuífero
0.32
0.3
0.25
0.29
0.25
0.29 0.28
0.25
0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40 0.40
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0 2 4 6 8
Concentración Manganeso / mg*L-1
Tiempo de evaluación / semanas
Manganeso LMP
Parámetro
Unid
Resultados obtenidos del análisis de laboratorio en las Prueba de Jarras según ensayos
Prueba de
Jarras
Ensayos (setiembre – octubre)
Prom
DE
IC
(95%)
N°
mg/
L
1
2
3
4
5
6
7
8
Turbiedad
NTU
1
10
44,00
38,00
40,00
38,00
30,00
29,00
52,00
25,00
37,00
8,7994
6,0975
2
15
7,93
6,93
8,20
9,93
8,63
8,43
10,32
9,20
8,70
1,0981
0,7609
3
20
1,20
4,20
3,20
3,20
2,20
1,40
1,80
1,10
2,29
1,1307
0,7835
4
25
2,50
1,10
3,00
1,50
1,30
2,00
2,45
2,00
1,98
0,6546
0,4536
Olano-Arévalo, R. et al.
7 Rev. Amaz. Cienc. Ambient. Ecol. 2(1): e464; (Ene-Jun, 2023). e-ISSN: 2810-8817
En la Figura 3, se observa que luego de realizar la Prueba de Jarras con la dosificación especificada de
coagulante y floculante en las Jarras 3, 4, 5 y 6 cuyas concentraciones son 20, 25, 30 y 35 mg/L, los niveles
de turbidez no superan los LMP de parámetros de calidad de agua para consumo humano (5 NTU) de
acuerdo con lo establecido en el Decreto Supremo N.° 031-2010-SA (2010). Asimismo, las barras de error
indican un adecuado desarrollo de las mediciones en cada uno de los ensayos.
Figura 3. Resultados de turbiedad / NTU del agua
En la Figura 4, se evidencia que los resultados obtenidos al realizar la Prueba de Jarras con la dosificación
especificada de coagulante y floculante en todas las Jarras los niveles de pH se encuentran dentro de los
LMP de parámetros de calidad de agua para consumo humano (6,5 a 8,5) de acuerdo con lo establecido en
el Decreto Supremo N.° 031-2010-SA (2010). Asimismo, las barras de error indican un adecuado desarrollo
de las mediciones en cada uno de los ensayos.
En la Figura 5, se aprecia que los resultados obtenidos al realizar la Prueba de Jarras con la dosificación
especificada de coagulante y floculante; las concentraciones de Hierro se encuentran por debajo de los LMP
de parámetros de calidad de agua para consumo humano (0,3 mg Fe/L) de acuerdo con lo establecido en
el Decreto Supremo N.° 031-2010-SA (2010). En efecto, siendo el menor valor obtenido de 0,16 mg/L al
aplicar las dosificaciones en las jarras 3, 4 y 6 (20, 25 y 35 mg/L) resultan eficientes para el proceso de
remoción del hierro (+2) en aguas del acuífero estudiado.
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
0 1 2 3 4 5 6
Turbiedad / NTU
Concentración de Coagulante - Floculante según Prueba de
Jarras / mg*L-1
Promedio de Turbiedad después del tratamiento LMP
5
30
2,80
2,20
2,00
2,18
2,80
1,85
1,25
2,15
2,15
0,5245
0,3635
6
35
1,80
1,60
2,15
1,95
1,60
1,72
1,58
1,40
1,73
0,2375
0,1646
pH
Unid
1
10
7,54
7,68
7,55
7,55
7,45
7,52
7,57
7,43
7,54
0,0767
0,0532
2
15
7,57
7,65
7,50
7,60
7,52
7,55
7,56
7,48
7,55
0,0550
0,0381
3
20
7,37
7,58
7,48
7,52
7,48
7,60
7,52
7,45
7,50
0,0731
0,0507
4
25
7,49
7,49
7,50
7,50
7,47
7,52
7,55
7,40
7,49
0,0434
0,0301
5
30
7,58
7,68
7,56
7,51
7,56
7,54
7,58
7,52
7,57
0,0526
0,0365
6
35
7,45
7,55
7,59
7,56
7,50
7,58
7,55
7,46
7,53
0,0535
0,0370
Hierro
mg/L
1
10
0,30
0,18
0,25
0,22
0,19
0,18
0,19
0,20
0,21
0,0421
0,0292
2
15
0,28
0,20
0,20
0,19
0,18
0,19
0,17
0,18
0,20
0,0344
0,0238
3
20
0,13
0,19
0,22
0,18
0,20
0,13
0,15
0,10
0,16
0,0419
0,0290
4
25
0,22
0,12
0,19
0,13
0,12
0,16
0,18
0,15
0,16
0,0360
0,0250
5
30
0,29
0,20
0,12
0,15
0,15
0,16
0,13
0,16
0,17
0,0540
0,0374
6
35
0,23
0,19
0,15
0,17
0,13
0,15
0,14
0,12
0,16
0,0359
0,0248
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Figura 4. Resultados de potencial hidrógeno (pH) del agua
Figura 5. Resultados de hierro en el agua
3.4. Propuesta de diseño de dosificación óptima
La propuesta de diseño de dosificación óptima para el tratamiento convencional del agua del acuífero del
distrito de Yantaló mediante el proceso de coagulación – floculación para remoción del hierro y manganeso
empleando sulfato de aluminio tipo A, sulfato de aluminio tipo B (coagulantes) y con polímero catiónico
(floculante), se plantea a partir del resultado promedio de dosis óptima obtenidos en cada ensayo realizado
durante dos meses (setiembre y octubre del 2015). Los parámetros de operación que se sugieren son los
propuestos en la Tabla 5. El resumen de dosis óptimas encontradas se presenta en la tabla siguiente:
Tabla 7.
Resumen de dosis óptima encontrada en los ensayos de Pruebas de Jarras para la remoción del Hierro
durante el tiempo de evaluación (setiembre – octubre)
Coagulante
Unid.
Dosis óptimas según ensayos para la remoción del Hierro
1
2
3
4
5
6
7
8
Prom
Sulfato de
Aluminio
Al2(SO4)3
mg/L
20,00
25,00
30,00
25,00
25,00
20,00
30,00
20,00
24,38
6.00
6.50
7.00
7.50
8.00
8.50
9.00
0 1 2 3 4 5 6
Potencial de Hidrogeno / pH
Concentración de Coagulante - Floculante según Prueba de Jarras /
mg*L-1
Promedio de pH después del tratamiento
Límite inferior de pH según LMP
Límite superior de pH según LMP
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0 1 2 3 4 5 6
Hierro / mg*L-1
Concentración de Coagulante - Floculante según Prueba de Jarras
/ mg*L-1
Promedio de Hierro después del tratamiento LMP
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Tabla 8.
Propuesta de diseño de dosificación óptima de Coagulante – Floculante para la remoción de hierro y
manganeso presente en las aguas del acuífero
Solución / 2000 mL
Dosificación del Coagulante
- Floculante
Sulfato de Aluminio Al2 (SO4)3 / mg*L-1
25
mL
5
4. DISCUSIONES
De los parámetros físico químico iniciales de calidad de agua del acuífero, el parámetro de turbiedad supera
considerablemente (el menor nivel es de 58 UNT) los LMP (5 UNT), al igual que los parámetros color y
hierro; siendo el valor obtenido de 70,2 UCV escala Pt/Co y 0,56 mg/L respectivamente en comparación
con los ECAS establecidas en el Decreto Supremo N.°015-2015-MINAM (2015) (15 UCV escala Pt/Co y 0,30
mg/L respectivamente). Los parámetros conductividad, STD, pH y manganeso no superan los LMP, al igual
que menciona Álvarez Bastida (2018), en los últimos años se han observado cambios significativos y
continuos en la composición fisicoquímica del agua de uso y consumo, entre ellos, el incremento de los
iones nitratos y el dióxido de carbono, los cuáles pueden ser transportados al agua naturalmente o por
actividades antropogénicas, y entrar en contacto con el agua aportando acidez lo cual la hace corrosiva o
agresiva, deteriorando la infraestructura metálica y/o materiales con que entra en contacto, incorporando
al agua hierro y manganeso solubles lo que afectan las propiedades organolépticas, al aportar color y
turbiedad al agua.
Los niveles de hierro obtenidos del análisis de laboratorio en el periodo de evaluación superan los niveles
establecidos en el Decreto Supremo N.°015-2015-MINAM (2015) y en el Decreto Supremo N.° 031-2010-
SA (2010); siendo el mayor valor de diferencia de 0,26 mg/L y el menor de 0,08 mg/L, excediendo en 33%
aproximadamente. Respecto a los niveles de manganeso. Dichos valores no superan los Límites Máximos
Permisibles de parámetros de calidad de agua para consumo humano (0,4 mg Mn/L), de acuerdo con lo
establecidos en el Decreto Supremo N.° 031-2010-SA (2010), así como Hernández González et al. (2017)
indica que la presencia de manganeso fue detectada en cinco de los siete pozos analizados en el Municipio
de Apan. Sin embargo, solo en los pozos de Santa Cruz (4,05 mg/L) y Chimalpa (3,718 mg/L,), los niveles
de manganeso sobrepasaron ampliamente el límite recomendado por la Norma Oficial Mexicana que es de
0,15 mg/L. Asimismo, no se encontró correlación entre las concentraciones de hierro y manganeso. De los
sitios evaluados, el pozo de Santa Cruz fue el que presentó las concentraciones más altas para ambos
metales. El resto de los parámetros complementarios estuvieron dentro del rango establecido por la norma.
Los niveles de los parámetros físico químico finales de calidad de agua del acuífero a través de la dosis
óptima de sulfato de aluminio al 1% de solución madre (Prueba de jarras) se pudo establecer los
parámetros finales una turbiedad 1,73 NTU, pH 7,49 y de hierro (+2) 0,16 mg/L. Se observa, que en los
ensayos 5, 6, 7, 8 realizados el mes octubre son buenos después de haber utilizado el sulfato de aluminio
granulado tipo A donde los parámetros se encuentran dentro del rango que nos indican los Estándares de
Calidad Ambiental (ECA) y los Límites Máximos Permisibles (LMP). En efecto, no existe una correlación
lineal entre la dosis óptima aplicada del coagulante y la turbiedad del agua cruda, dado que en los ensayos
experimentales se obtuvieron resultados con dosificaciones mayores en muestras de turbiedad bajas,
mientras que en turbiedades altas se emplean dosificaciones menores; así como menciona SENA (2020),
que el ensayo de jarras ha sido ampliamente usado; sus resultados tienen gran aplicabilidad en el diseño y
la operación real de las unidades de tratamiento, así como en la optimización de plantas existentes. El
procedimiento requiere como datos previos los valores de pH, turbiedad, color y alcalinidad del agua cruda;
Cruz Monzon et al. (2011) afirma que uno de los coagulantes que se utilizan en la práctica para agua potable
son sales de Aluminio quienes forman un floc ligeramente pesado. Las más conocidas son: El Sulfato de
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Aluminio, Al2(SO4)3 x 14H2O, que en la práctica se le denomina como Alumbre; el Sulfato de Aluminio
Amoniacal y el Aluminato Sódico. El primero es el que se usa con mayor frecuencia dado su bajo costo y
manejo relativamente sencillo. En la misma línea de coincidencias Bora et al. (2018) concluye que el
método OCOP modificado muestra que las concentraciones de hierro y manganeso del agua contaminada
se pueden eliminar simultáneamente a menos de 0,03 mg/L y 0,009 mg/L a partir de concentraciones
iniciales de 1–8 mg/L y 0,5–5,0 mg/L, respectivamente.
La propuesta de diseño de dosificación optima del coagulante - floculante para el tratamiento convencional
del agua del acuífero del distrito de Yantaló con sulfato de aluminio al 1% de solución madre, la
concentración óptima es de 25 mg/L, en comparación de lo que determinó Galindo Yantas (2018) que
durante los meses de avenidas las dosis optimas del coagulante sulfato de aluminio granulado tipo B, siendo
el rango de aplicación en la época de avenidas (enero, febrero, marzo y abril), de 29 mg/L a 34 mg/L, siendo
el promedio de la dosificación en épocas de avenidas 31,5 mg/L, mientras en la época de estiaje el rango de
aplicación se encuentra dentro del rango de 24 mg/L a 29 mg/, siendo el promedio de la dosificación en
épocas de estiaje 26,5 mg/L al aplicar las dosis en los rangos ya mencionados se puede garantizar que el
agua tratada cumpla el LMP de turbiedad (5 NTU) y el LMP de color (15 UCV), de acuerdo a lo establecido
en el Decreto Supremo N.° 031-2010-SA (2010).
5. CONCLUSIONES
Los valores obtenidos de los parámetros físico químico iniciales de calidad de agua son: el parámetro de
turbiedad supera (el menor nivel es de 58 UNT) los LMP (5 UNT), al igual que los parámetros color y hierro;
siendo el valor obtenido de 70,2 UCV escala Pt/Co y 0,56 mg/L respectivamente en comparación con los
ECAS establecidas en el Decreto Supremo N.°015-2015-MINAM (2015), (15 UCV escala Pt/Co y 0,30 mg/L
respectivamente). Los parámetros conductividad, STD, pH y manganeso no superan los LMP.
La relación de los niveles de hierro supera los niveles establecidos en el Decreto Supremo N.°015-2015-
MINAM (2015) y en el Decreto Supremo N.° 031-2010-SA (2010); siendo en mayor valor de diferencia de
0,26 mg/L y el menor de 0,08 mg/L, excediendo en 33% aproximadamente. Respecto a los niveles de
manganeso dichos valores no superan los Límites Máximos Permisibles de parámetros de calidad de agua
para consumo humano (0,4 mg Mn/L), de acuerdo a lo establecidos en Decreto Supremo N.° 031-2010-SA
(2010).
Los parámetros físico químico finales de calidad de agua a través de la dosis óptima de sulfato de aluminio
al 1% de solución madre se pudo establecer los parámetros finales una turbiedad 1,73 NTU, pH 7,49 y de
hierro 0,16 mg/L. Se observa, que en los ensayos 5, 6, 7, 8 realizados son buenos después de haber utilizado
el sulfato de aluminio granulado tipo A donde los parámetros se encuentran dentro del rango que nos
indican los Estándares de Calidad Ambiental (ECA) y los Límites Máximos Permisibles (LMP). En efecto, no
existe una correlación lineal entre la dosis óptima aplicada del coagulante y la turbiedad del agua cruda
dado que en los ensayos experimentales se obtuvieron resultados con dosificaciones mayores en muestras
de turbiedad bajas, mientras que en turbiedades altas se emplean dosificaciones menores.
La propuesta de diseño de dosificación optima del coagulante - floculante para el tratamiento convencional
del agua del acuífero con sulfato de aluminio al 1% de solución madre arroja una concentración óptima de
25 mg/L.
FINANCIAMIENTO
La investigación ha sido financiada por la Universidad Nacional de San Martín a través del “Concurso de
Proyectos de Investigación Científica – Tecnológica e Innovación de la UNSM-T, período 2015” según
Resolución de Consejo Universitario N° 138-2015-UNSM/CU-R/NLU.
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CONFLICTO DE INTERESES
El presente artículo no presenta conflicto de intereses.
CONTRIBUCIÓN DE LOS AUTORES
Olano-Arévalo, R., Tuesta-Casique, A. y Azabache Aliaga, R.: Conceptualización.
Olano-Arévalo, R., Tuesta-Casique, A. y Azabache Aliaga, R.: Curación de datos.
Olano-Arévalo, R., Tuesta-Casique, A. y Azabache Aliaga, R.: Análisis formal.
Olano-Arévalo, R. y Tuesta-Casique, A.: Investigación.
Olano-Arévalo, R., Tuesta-Casique, A. y Azabache Aliaga, R.: Metodología.
Tuesta-Casique, A.: Supervisión.
Olano-Arévalo, R.: Validación.
Tuesta-Casique, A. y Azabache Aliaga, R.: Redacción (borrador original).
Olano-Arévalo, R.: Redacción (revisión y edición).
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