Descripción
Sistemas catalizadores para reducir hierro y manganeso en el agua, además de H₂S.
Los catalizadores para reducir hierro y manganeso en el agua han cobrado una mayor importancia con el paso del tiempo y, con los últimos años, su uso va en aumento. En algunas regiones geográficas, el agua de origen natural contiene hierro, manganeso o ácido sulfhídrico H₂S. Estos tres contaminantes reaccionan con cualquier tipo de oxidantes y precipitan conforme se oxidan.
Las reacciones de oxidación entre estos compuestos se llevan a cabo de manera lenta, para combatir este problema se hace uso de catalizadores. Recordando, un catalizador es una sustancia que aumenta la velocidad con la que se realiza una reacción química, en algunos casos puede regenerarse y recuperarse al final de la misma.
Uno de los catalizadores más aplicados para los contaminantes mencionados es el dióxido de manganeso (MnO2), normalmente encontrado en estado sólido, en forma de gránulos y con una coloración entre morada y negra.
Los catalizadores de esta gama ofertados en el mercado pueden ser de pirulosita (mineral de MnO2 en estado natural) o algún sustrato (arena, zeolita) impregnado con el mismo dióxido. La pirulosita tiene la ventaja de tener mayor contenido de dióxido (superficie e interior), lo cual la vuelve una opción más costosa.
Cabe destacar que no todos los métodos impregnados de MnO2 toleran todos los oxidantes, por lo que debe prestarse atención en las especificaciones del catalizador a usar.
Tabla para selección de sistemas catalizadores de acuerdo con sus características.
| Código | Tamaño del tanque (in) | Volumen de cama (ft3) | Flujo de servicio para potabilizar (gpm) | Flujo de retrolavado (lpm) | Flujo de retrolavado (gpm) | Válvula | Conexiones Entrada/Salida (in) | Conexiones Drenaje (in) |
Equipos catalizadores manuales |
||||||||
| P_650001 | 9 x 48 | 1 | 1.1 – 1.9 | 36.71 | 9.7 | Modelo F1 | 1 | 1 |
| P_650002 | 10 x 54 | 1.5 | 1.6 – 2.8 | 45.42 | 12 | Modelo F1 | 1 | 1 |
| P_650003 | 12 x 52 | 2 | 2.1 – 3.7 | 65.48 | 17.3 | Modelo F1 | 1 | 1 |
| P_650004 | 13 x 54 | 2.5 | 2.7 – 4.7 | 76.84 | 20.3 | Modelo F1 | 2 | 2 |
| P_650005 | 14 x 65 | 3 | 3.2 – 5.6 | 88.95 | 23.5 | Modelo F2 | 2 | 2 |
| P_650006 | 16 x 65 | 4 | 4.3 – 7.5 | 116.20 | 30.7 | Modelo F2 | 2 | 2 |
| P_650007 | 18 x 65 | 5 | 5.3 – 9.4 | 147.24 | 38.9 | Modelo F2 | 2 | 2 |
Equipos catalizadores con válvulas premium Clack |
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| P_650008 | 9 x 48 | 1 | 1.1 – 1.9 | 36.71 | 9.7 | Clack WS1 | 3/4 | 3/4 |
| P_650009 | 10 x 54 | 1.5 | 1.6 – 2.8 | 45.42 | 12 | Clack WS1 | 1 | 1 |
| P_650010 | 12 x 52 | 2 | 2.1 – 3.7 | 65.48 | 17.3 | Clack WS1 | 1 | 1 |
| P_650011 | 13 x 54 | 2.5 | 2.7 – 4.7 | 76.84 | 20.3 | Clack WS1.25 | 3/4 | 1 |
| P_650012 | 14 x 65 | 3 | 3.2 – 5.6 | 88.95 | 23.5 | Clack WS1.25 | 3/4 | 1 |
| P_650013 | 16 x 65 | 4 | 4.3 – 7.5 | 116.20 | 30.7 | Clack WS1.25 | 1 1/4 | 1 |
| P_650014 | 18 x 65 | 5 | 5.3 – 9.4 | 147.24 | 38.9 | Clack WS1.5 | 1 1/2 | 1 1/2 |
| P_650015 | 21 x 62 | 7 | 7.5 – 13.1 | 200.23 | 52.9 | Clack WS1.5 | 1 1/2 | 1 1/2 |
| P_650016 | 24 x 72 | 10 | 10.7 – 18.7 | 261.54 | 69.1 | Clack WS2/QC | 2 | 2 |
| P_650017 | 30 x 72 | 15 | 16 – 28.1 | 408.78 | 108 | Clack WS2H | 2 | 2 1/2 |
| P_650018 | 36 x 72 | 20 | 21.4 – 37.4 | 588.57 | 155.5 | Clack WS3 | 3 | 3 |
| P_650019 | 42 x 72 | 30 | 32.1 – 56.1 | 801.28 | 211.7 | Clack WS3 | 3 | 4 |
Equipos catalizadores con válvulas electromecánicas |
||||||||
| P_650020 | 9 x 48 | 1 | 1.1 – 1.9 | 36.71 | 9.7 | AQT-275FT | 1 | 3/4 |
| P_650021 | 10 x 54 | 1.5 | 1.6 – 2.8 | 45.42 | 12 | AQT-275FT | 1 | 3/4 |
| P_650022 | 12 x 52 | 2 | 2.1 – 3.7 | 65.48 | 17.3 | AQT-275FT | 1 | 3/4 |
| P_650023 | 13 x 54 | 2.5 | 2.7 – 4.7 | 76.84 | 20.3 | AQT-285FT | 1 | 3/4 |
| P_650024 | 14 x 65 | 3 | 3.2 – 5.6 | 88.95 | 23.5 | AQT-285FT | 1 | 3/4 |
| P_650025 | 16 x 65 | 4 | 4.3 – 7.5 | 116.20 | 30.7 | AQT-285FT | 1 1/2 | 1 |
| P_650026 | 18 x 65 | 5 | 5.3 – 9.4 | 147.24 | 38.9 | AQT-285FT | 1 1/2 | 1 |
| P_650027 | 21 x 62 | 7 | 7.5 – 13.1 | 200.23 | 52.9 | AQT-315FT | 2 | 2 |
| P_650028 | 24 x 72 | 10 | 10.7 – 18.7 | 261.54 | 69.1 | AQT-315FT | 2 | 2 |
Componentes de un filtro catalizador para eliminar ácido sulfhídrico H₂S, hierro y manganeso.
- Tanque de fibra de vidrio.
Hecho como una sola pieza, su interior está hecho de polipropileno revestido con fibra de vidrio, lo que añade resistencia mecánica. Su presión máxima es de operación 150 psi.
- Válvula automática.
El agua cruda pasa por ella para llegar a la cama de catalizador. Cuenta con sus respectivas conexiones de entrada, salida y drenaje. Permite el cambio de posiciones de servicio o retrolavado, esto a través de una programación por tiempo. De manera similar al tanque, su presión máxima de operación es de 125 psi.
- Catalizador.
Medio granular.
- Distribuidor superior e inferior y tubo de distribución.
Los distribuidores permiten una mejor distribución del flujo durante el retrolavado, gracias a su estructura microranurada. Además, funge como barrera para evitar la fuga del medio granular hacia la línea de salida.
Por otro lado, el tubo de distribución central es un tubo de PVC cédula 40 que conecta los distribuidores con la válvula.
- Grava de soporte.
El tanque contiene grava sílica de soporte de malla 1/8 x 1/16. El distribuidor microranurado evita que se coloquen varias camas de grava de distinta granulometría.
Ventajas de los equipos catalizadores.
Algunas de las ventajas que ofrecen los equipos catalizadores para reducir hierro y manganeso son:
- Alta capacidad para almacenar compuestos oxidantes en su superficie, lo cual permite una regeneración intermitente. Con esto no es necesario añadir oxidante de manera continua, ya que el catalizador puede aportarlo conforme trabaja.
- Permiten el uso de retrolavados para eliminar (cada cierto tiempo) las partículas que tapan los poros del medio.
- Tienen un tiempo de vida de entre 7 a 10 años, aproximadamente.
Diseño de sistemas catalizadores.
Para el diseño de equipos con medios granulares que causan un cambio fisicoquímico (catalizadores, por ejemplo) es importante tomar en cuenta las variables de tiempo de contacto en cama vacía (TCCV) y la velocidad de flujo de servicio (no muy alta para evitar caída de presión y erosión del medio, ni muy baja para afectar la transferencia de masa).
Para el tiempo de contacto en cama vacía, tratándose de hierro y manganeso como contaminantes, se puede usar la siguiente ecuación, la cual muestra la concentración total a partir de la de hierro y manganeso:
C = [Fe+2] + 2[Mn+2]
Donde:
- Si C < 5, TCCV recomendado de 4 min (no menor a 3 min).
- Si C = 5 a 10, TCCV recomendado de 7 min (no menor a 4 min).
- Si C = 10 a 30 min, dos tanques conectados en serie, cada uno con TCCV de 7 min.
- Si C > 30, hay que analizar el caso con mayor detalle, ya que el tratamiento propuesto puede requerir mayor detalle.
Para la velocidad de flujo de servicio, normalmente se proponen:
- 10 a 20 m/h (4 a 8 gpm/ft2).
- 7 a 10 m/h (3 a 4 gpm/ft2) en casos de altas concentraciones de contaminantes.
*Artículos sugeridos:
Z-OX Para remoción de manganeso y hierro en el agua – Carbotecnia
Métodos de remoción de fierro o hierro y manganeso – Carbotecnia
Catalizadores de hierro, manganeso y ácido sulfhídrico. (carbotecnia.info)
Pyrolox Catalizador para reducir Fierro y Manganeso – Filtrashop
