Catalizadores para reducir hierro y manganeso en el agua

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Equipos para disminuir la cantidad de ácido sulfhídrico H₂S, hierro y manganeso

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

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)

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