Remoción de Arsénico mediante soluciones sencillas de tratamiento de agua a nivel domiciliar

Remoción de Arsénico mediante soluciones
sencillas de tratamiento de agua a nivel domiciliar
Henry Juárez, Malena Castro (AguaSAN Perú)
Tommy Ngai (CAWST)
Lesly Mamani, Omar Juarez (LAS)
Rosa Miglio (UNALM)
Jornada: Aguas y Arsénico
Tecnologías de Detección y Remoción: Tecnologías Emergentes
Lima, 24 de Septiembre de 2014
Laboratorios Analíticos del Sur

Contenido
• Estudios sobre la contaminación por Arsénico en Lima
• Tratamiento de agua a nivel domiciliar (TAND)
• TAND + Remoción de Arsénico
• Pasos futuros en investigación y aplicación

Estudios sobre la contaminación por Arsénico en Lima
Objetivo:
 Evaluar en espacio y tiempo la
calidad de agua de la cuenca
del rio Rímac,
 Evaluar el impacto en los
suelos y las hortalizas que se
producen en el Cono Este de
Lima.

 SEDAPAL:28
estaciones de
monitoreo (1997-
2004)
 DIGESA:24
estaciones de
monitoreo (2001-
2004)

 Se realizaron interpolaciones para cada
punto de monitoreo para estimar los
valores de calidad de agua en toda la
Cuenca del Río Rímac.
 El método de interpolación usado fue la
Distancia Inversa Ponderada.
 Se usó el promedio anual de calidad de
agua para observar tendencias. Se
clasificó la información acuerdo a la Ley
General de Aguas 17752.
 Una herramienta útil para entender
espacial y temporalmente el problema de
la calidad de agua en la cuenca.

Estudios sobre la contaminación…
Arsénico: SEDAPAL & DIGESA
[ mg/L ]
Bajo
<0.1
Medio
0.1 - 0.2
Alto
0.2 - 0.5
Muy Alto
>0.5
 Ley de Aguas para regadío
vegetales Clase III: 200 ug/L,
ECA 100 ug-L
 OMS límite permitido: 10 ug/L

 No perdamos de vista la calidad
microbiológica del agua.
 Ley de Aguas para regadío Clase III: 1,000
NMP /100mL
 OMS límite para agua potable: <10 NMP
/100mL
Juarez, H. 2008. Water contamination in the Rímac River and associated water, soil and vegetable contamination in Eastern Lima, Perú. Agriculture in Urban Planning. Generating
Livelihoods and Food Security. Earthscan/IDRC 2008. ISBN 978-1-84407-668-0. e-ISBN 978-1-55250-427-7. 272 pp.http://www.idrc.ca/en/ev-135133-201-1-DO_TOPIC.html

Arsénico en suelos y hortalizas
 Se tomaron muestras de suelo en cada zona agrícola. Se
analizo por arsénico total y arsénico bio-disponible (Acetato de
Amonio 1N para la extracción de As) (Yanai et al., 1998).
 Se tomaron muestras de hortalizas (Huacatay, Lechuga,
Rabanito, Nabo y Beterraga) y se analizo por As total.
Juarez, H. 2008. Water contamination in the Rímac River and associated water, soil and vegetable contamination in Eastern Lima, Perú.
Agriculture in Urban Planning. Generating Livelihoods and Food Security. Earthscan/IDRC 2008. ISBN 978-1-84407-668-0. e-ISBN 978-1-
55250-427-7. 272 pp.http://www.idrc.ca/en/ev-135133-201-1-DO_TOPIC.html

8.0
6.0
4.0
2.0
0.0
Campo Sol Guadalupe Huancayo Nuevo
Hor izont e
Tulipanes
As [mg/Kg]
B
Arsénico en suelos
200
150
100
50
0
Campo Sol Guadalupe Huancayo Nuevo
Hor izont e
Tulipanes
As [mg/Kg]
Valor
"C"
A
Totales Solubles
 Todas las muestras de As total en suelos superan la guía de 40
mg/kg (definido como valor de contaminación)
 No se han definido limites para As biodisponible en suelos.
 No hay relación alguna entre el contenido de As total y As bio-disponible
en suelos (p=0.2453). El As no necesariamente
proviene del suelo, sino mas bien de otras fuentes como el agua
del Río Rímac.

0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
Follaje Raiz
As [mg/Kg]
LMP
Vegetales
B
Arsénico en hortalizas
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0.00
Betarraga Huacatay Lechuga Nabo Rabanito
As [mg/Kg]
LMP
Vegetales
A
LMP: (Lin, 1991).
 El contenido de As en huacatay y lechuga fue significativamente
mayor que en rabanito, betarraga y nabo.
 En general, la concentración de As acumulado en cultivos de
follaje fue mayor que el contenido en cultivos de raíces.
 Esto ya ha sido reportado por Lin (1991) en Chen (2000) y
muestra que el contenido de As es mas fácilmente acumulado en
hortalizas de follaje > hortalizas de fruto > hortalizas de raíces.

Calidad de agua en la cuenca del río
Rímac…!
Tratamiento de agua a nivel domiciliar
Arsénico
Coliformes fecales 2004
[NFC mg/100 mL ]
Low
<100
Medium
100 - 1,000
High
1,000 - 10,000
Very high
>10,000
 El río Rímac está siendo
contaminado con
patógenos entéricos y
metales pesados (As, Cd,
Cr y Pb).
 La calidad del agua es
peor en la cuenca del
Rímac.
 Muchas comunidades a
lo largo del río Rímac
utilizan el agua sin tratar
para sus hogares porque
no tienen otra opción.
[ mg/L ]
Bajo
<0.1
Medio
0.1 - 0.2
Alto
0.2 - 0.5
Muy Alto
>0.5

 Se realizó un estudio en la Comunidad de 27 de Junio en Ñaña
n=14
que se abastecen de pozos.
 Los pozos se encontraron altamente contaminados con
coliformes fecales. No se encontró parásitos.
 El estudio muestra que el río es la causa principal de
contaminación.

Problemática:
 Familias que acceden al agua directamente
de los pozos.
 Familias que acceden de los tanques
cisternas.
 Familias que acceden mediante tuberías
directamente del Río Rímac a través de los
mediante canales de regadío.

Objetivo:
 Contribuir a reducir las
enfermedades diarreicas de
niños a travez de soluciones
sencillas de tratamiento de
agua para mejorar su calidad
y promoción de la higiene y
salud comunitaria.

Filtros Bioarena
Tapa
Prevents dirt and
impurities from
entering the filter.
Placa
difusora
Protects
biological layer
when water is
poured in.
Capa de
agua
Keeps
biological layer
alive during rest
periods.
Arena fina
Retains bacteria
and
contaminants.
Tubo de
Salida
Passes
filtered water
to the
exterior
container.
Arena
gruesa
Keeps fine
sand
separate
from gravel.
Grava
Helps the flow
of water toward
the exit tube.

Capa
biológica
Capas de
arena y
grava
 Sistema simple y sencillo de tratar el
agua para la parte microbiológica &
sedimentos.

 Materiales fáciles de adquirir
para su construcción.

 La calidad de agua de
en los nuevos
proyectos fue 977
MNP of CF/100 ml (no
apto para consumo
humano), después del
tratamiento, la calidad
de agua fue menor a
10 MNP of CF/100 ml
y la remoción alcanzó
98.9%. Además de
remover la turbidez.
 Las mamas/papas se
sienten mas contentos
y seguros con los
resultados alcanzados.
Juarez, H., Carrasco, M., Vega,V., Gomez, J., Waarnars, M., and Prain, G. Water and Health at the Household Level in Eastern
Lima, Peru: An Urban Ecosystem Approach. In: The Sustainable City V: Urban Regeneration and Sustainability 2008.
http://library.witpress.com/pages/PaperInfo.asp?PaperID=19744

 Mejor calidad de
agua
 Niños con mejor
salud
 Reducción de
diarreas
 Participación activa
de la comunidad.
Juarez, H., Carrasco, M., Vega,V., Gomez, J., Waarnars, M., and Prain, G. Water and Health at the Household Level in Eastern
Lima, Peru: An Urban Ecosystem Approach. In: The Sustainable City V: Urban Regeneration and Sustainability 2008.
http://library.witpress.com/pages/PaperInfo.asp?PaperID=19744

Escalamiento de la iniciativa Agua Limpia para Perú
familias (30,000 personas) en el Distrito que no tienen agua de buena calidad y
que podrían facilmente solucionarlo con el uso de los filtros.
21
 Las areas en rojo representan un estimado de demanda de más de 5,000
27 de Junio & Lindero
Bajo BSF=65
San Pedro y
San Pablo
BSF=80
Villa de la
Esperanza
BSF=170
Brisas de
Carapongo
BSF=87
Buenos
Aires y
Nicoline
BSF=93
San Antonio
de Pedregal
BSF=808
Bosque
Concordia
Comités 2,3,4
y 5 BSF=147
San Antonio
Pedregal y Jose
Galvez
BSF=209
LaRonda,
9 octubre,
Libertad
BSF=235
Cajamarquilla
BSF=343

De 65 filtros implementados del Proyecto piloto
a 2500 filtros implementados (~10,000 personas impactadas)

Se convenció a los donantes de financiar proyectos integrales que incluyen
además de la construccion de los filtros, la capacitación comunitaria en
higiene, salud y agua.

El filtro funciona muy bien para microbiología y
sedimentos… Cómo mejorar la calidad de agua para los
demás contaminantes como metales pesados y arsénico
usando estas tecnologías de TAND?

TAND + Remoción de Arsénico Diffuser
Objetivo:
 Evaluar la eficiencia de remoción
de arsénico en filtros biológicos de
arena (BSF) bajo diferentes
niveles de contaminación.
 Evaluar el impacto de la adición de
clavos de hierro para el filtro
biológico de arena en la
eliminación de arsénico.
Basin
Lid
Container
Pipe
Iron Nails
Water
Fine Sand
Coarse
Sand
Gravel
Clavos
Malla de plástico conteniendo los clavos
Las partículas de arsénico
son adsorbidas
efectivamente sobre la
superficie de las
partículas de hidróxido de
hierro

TAND + Remoción de Arsénico
Procedimiento Experimental
 40 filtros
3 diferentes concentraciones iniciales para As:
Ci ≈ LMP
Ci ≈ 10x LMP
Ci ≈ 100x LMP
 Donde LMP = 10 μg/L de As (WHO)
 pH = 6-8
 5 kg of clavo no galvanizados por filtro de (diferentes tamaños).
 Muestras tomadas a lo largo de 6 semanas.
½” ¾” 1” 1¼” 1½” Clavos
Clavos de hierro de diferentes tamaños
Malla de plástico conteniendo los clavos

Resultados: Efecto de la concentración
inicial de Arsénico y tamaño de clavos
100
90
80
70
60
50
40
Promedio porcentaje de remoción del Arsénico
F 41 F 42 F 43 F 44 F 45 F 46 F 47 F 48 F 49 F 50
½" ½" ½" ¾" ¾" 1" 1" 1 ¼" 1 ¼" 1 ½"
1071 1071 1071 887 887 734 734 810 810 691
% de remoción
C. Baja E. 0,0260 ppm
C. Intermedia E. 0,1136 ppm
C. Alta E. 1,118 ppm
Filtro
Tamaño clavo (pulg)
Superficie específica (cm2/kg)

Resultados: % remoción con filtros
sin clavos y con clavos.
100
95
90
85
80
75
Porcentaje de Remoción del Arsénico
(Concentración inicial alta)
F41 F42 F43 F44 F45 F46 F47 F48 F49 F50
% de remoción
Filtros
PROMEDIO C/ACC. C. E. 1,118 ppm
PROMEDIO S/ACC. C. E. 1,087 ppm

Resultados alentadores!
La efectividad de la remoción de los filtros se incrementa con la
concentración inicial de arsénico..
50-72% para concentración iniciales baja Ci ≈ LMP
86-93% para concentración iniciales baja Ci ≈ 10x LMP
Por encima de 95% para concentración iniciales altas Ci ≈ 100x
LMP
Los filtros con adición de clavos tienen un mejor remoción que filtros
que no usan clavos (5 a 18% mas alto).
El pH de entrada del filtro (6-8) no influyo en la eficiencia de remoción.
Para las concentraciones mas altas (Ci ≈ 100x LMP) los filtros pueden remover
por encima de 95%. Sin embargo, la mayoría de las muestras a la salida
del filtro estuvo por encima del LMP para agua potable de 10 μg/L.

Calidad de agua en la cuenca del río
Rímac…!
Pasos futuros en investigación y aplicación
 Pocos intentos se han hecho para modificar el filtro biológico
de arena para mejorar su capacidad de remoción para otros
contaminantes como metales pesados y arsénico.
 Para los filtros, es necesario evaluar diversas fuentes de lechos
filtrantes (colectados a lo largo del país) para proveer de de
información sobre la capacidad de remoción de los metales
pesados y el As.
 Adicionalmente, se deben implementar proyectos en zonas
contaminadas por As para evaluar su desempeño y el efecto en
la salud.

Gracias…! Henry Juárez
henry.juarez@aguasanperu.org
Agua y Saneamiento para Perú – AguaSAN Perú
www.aguasanperu.org
www.facebook.com/AguaSANPeru
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