Remoción de arsénico con medios de FeO

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Remoción de Arsenico Con 
medios de Óxido de Hierro – 
SORB 33® As Adsorción 
Richard S. Dennis 
Severn Trent Services, Inc. 
 
El papel de Severn Trent en laRemoción 
del arsénico 
Fechas – bajos niveles de Arsénico 
en aguas potables 
Limite Normal en 1990 - 50 g/L 
1993 WHO Recomienda 10 g/L 
1994 USEPA Recomienda 2-20 g/L 
2000 Nueva Directiva EC 
2003 UK Adopta 10 g/L como Estandard 
2006 USEPA reclama que debe ser 10 g/L 
Severn Trent Water 
 
2a Mayor empresa de Agua en UK - 8 Millones de clientes 
Pozos con Arsenico As > 10 g/L 
Capacidad Total de Tratamiento - 46.8 MGD (177 ML/Dia) 
No Existe una Tecnologia Selectiva para remover Arsénico 
SORB 33® - Adsorción de Arsénico 
Características del Proceso 
 
 Remueve As hasta <2 g/L 
 Usa óxido Férrico Granular (GFO) Adsorbente - Bayoxide® E33 
 Alta capacidad para As – Hasta 2 Años de vida del medio 
 Fácil Disposición del Medio – Cumple Test TCLP de la EPA 
 Muy bajos residuo (Aguas Residuales) 
 Operación en línea en tanques presurizados- Sin Rebombeo 
Ventajas del Sitema 
 
Bajpo Capital y costos Operativos 
Proceso Simple- Operación automática 
No se usan químicos para regenerar el Medio 
Remueve As(III) 
Química del Arsénico 
-Se encuentra en ambientes oxidantes 
 
- Se encuentra en ambientes reductores 
Y en aguas con un pH en rangos normales, se encuentyran las siguientes 
especies: 
 
 H3AsO3, H2AsO3
-, H2AsO4
- & HAsO4
2- 
 
As(III) ocurre principalmente bajo condiciones reductoras, como en ausencia 
de Oxígeno. 
Cuendo el agua tiene contacto con el aire, el As(III) se oxida como As(V). 
El Arsenico se encuentra en aguas profundas normalmente en su forma 
inorgánica como un un oxianión soluble. Tiene dos valencias, Tres 
valencias As(III) y cinco valencias As(V). 
Química Oxidación/Reducción del 
Arsénico 
Condiciones 
de agua 
subterránea 0 
5 
10 
15 
20 
-5 
-10 
-15 
pe 
0 2 4 6 8 10 12 14 
pH 
0.0 
H2AsO4
1- 
HAsO4
2- 
AsO4
3- 
H3AsO3
0 
As2S3 
0.5 
1.0 
-0.5 
EMF 
(voltios) 
H3AsO4
0 
H2AsO3
1- 
HAsO3
2- 
AsO3
3- 
Estado 
de Valencias y 
Disociación del Arsenico 
 
As(III) – Verde 
As(V) - Azul 
O
x
id
a
c
ió
n
 
R
e
d
u
c
c
ió
n
 
SORB 33® & Bayoxide® E33 Medio 
• SORB 33® - Proceso de Adsorción de Severn Trent 
• STS Desarrolla el proceso de Óxido Ferrico Granular(GFO) 
para la remoción del As 
– Especialistas en Tecnologías de óxido de hierro 
– Medio de Adsorción-Bayoxide® E33 (GFO) 
– Aprobado con el Estándar 61 de NSF 
 
Adsorción 
Sistemas SORB 33® & Medio Bayoxide® E33 
El agua fluye a través de un medio filtrante 
• Pros 
– Fácil operación 
– Poca Automatización 
– Mantenimiento Sencillo 
– Baja Inversión 
– Bajos costos de 
 Operación y 
 mantenimiento 
• Contras 
– Aguas complejas 
– Bajos volumenes del medio / Alta O&M 
• Tecnologia mas aceptada 
– Mayor cantidad de proyectos en US como 
adsorción 
Sistema de Remoción de Arsénico – U.S. 
Arizona: 2,400 gpm 
Sistema de Remoción de Arsénico – U.S. 
Base Aerea Nellis: 550 GPM 
Sistema de Remoción de Arsénico – 
U.S. 
Loma Linda, CA 
Four 14’-Ø Adsorbers 
3,000 gpm 
Bernallilo, NM 
Four 4’-Ø Adsorbers 
450 gpm 
Modelos del Sistema SORB 33® 
• Grandes sistemas de agua: EAS 
– 80 gpm – 4,500 gpm+ 
 (20 m³/hr – 275 m³/hr) 
• Pequeños sistemas de agua: ARS 
– 50 gpm – 700 gpm 
 (10 m³/hr – 160 m³/hr) 
 
Arizona EAS - 3,600 gpm (817 m³/hr) 
Florida ARS - 400 gpm (91 m³/hr) 
Bayoxide® E33 
Lista parcial de sistemas instalados - US 
Location SORB 33 Flow Rate Flow Bayoxide E33
Client Name Model No (gpm) Configuration Product Vol (ft
3
)
1. New Mexico APU-300 300 Parallel Pellets 128 
2. Michigan APU-300 640 Parallel Granules 304 
3. Maryland APU-300 240 Parallel Granules 152 
4. Pennsylvania APU-300 300 Parallel 
w
/Bypass Granules 152 
5. Texas Media Only 4,800 Granules 3,300 
6. Texas Media Only Granules 1,036 
7. Texas Media Only Granules 920 
8. Texas APU-30S 150 Series Pellets 96 
9. Nevada EAS-3008 550 Parallel Granules 285 
10. Nevada EAS-3008 600 Parallel Granules 361 
11. New Mexico APU-450 450 Parallel Pellets 210 
12. Arizona EAS-9014 3,600 Parallel 
w
/Bypass Granules 3,470 
13. Arizona EAS-9014 2,400 Parallel 
w
/Bypass Granules 1,634 
14. Arizona EAS-5511 1,400 Parallel 
w
/Bypass Granules 1,026 
15. Arizona EAS-6812 1,800 Parallel 
w
/Bypass Granules 1,216 
16. Arizona EAS-9014 600 Parallel 
w
/Bypass Granules 836 
17. California EAS-9014 3,000 Parallel 
w
/Bypass 2,014 
18. New Mexico Media Only 1,000 Parallel 
w
/Bypass Granules 420 
19. Arizona Media Only 3,500 Granules 1,881 
20. California Media Only 700 Granules 228 
21. California Media Only 700 Granules 228 
22. New Mexico ASU-1604 450 Parallel 
w
/Bypass Granules 190 
23. California APU-300 300 Parallel 
w
/Bypass Granules 152 
24. Arizona 168 Parallel Granules 38 
25. Arizona EAS-3008 450 Parallel Granules 285 
26. Arizona EAS-4710 1,250 Parallel 
w
/Bypass Granules 513 
27. Arizona EAS-1606 500 Parallel 
w
/Bypass Granules 228 
28. Arizona EAS-4710 1,200 Parallel 
w
/Bypass Granules 513 
29. Montana EAS-4710 840 Sequencing Granules 760 
30. Arizona EAS-9014 1,160 Series Granules 620 
31. Arizona EAS-3809 500 Series Pellets 336 
32. Pennsylvania FPU/APU-300 300 Parallel 
w
/Bypass Granules 152 
33. Pennsylvania EAS-1606 500 Parallel 
w
/Bypass Granules 290 
34. Texas EAS-6812 900 Single Adsorber Granules 393 
35. Arizona EAS-6812 900 Series (lead/lag) Granules 570 
Preguntas para diseñar un sistema 
Formato 
• Completar y Enviar 
• Flujos, contaminantes y 
concentración 
Analisis Severn Trent 
• Presupuesto 
∙ capital 
∙ O&M 
– Conceptualizar 
∙ Diseño 
∙ Flexibilidad 
 
 
Inorganic Contaminants Removal
Well Water Treatment - Site Qualification
File: IOC-SiteQualify-U07.xls: Rev 26-Jul-07
Utility Client: Well Location or Name: 
Contact Name: Phone No. (Enter 10 Digits): 
Proposal Due Date: (Enter mm/dd/yy): E-mail Address: 
Engineer: Phone No. (Enter 10 Digits): 
Notes/Schedule: 
Flow Capacity: MGD or GPM Annual Well Utilization (% Run Time): 50.0%
Inorganic Removal Objectives: Select from Dropdown List or Enter:
Water System Operation Checklist
A. Disinfection: Disinfectant Type Used: 7 3
B. Well Pump(s): Operation Type: 5 Well Pressure (psig): 
C. Wastewater Handling: Backwash Discharge Available: 3 Discharge Point: 5
Zero Discharge Required (Water Reclaim Required): 
D. Treatment Options Bypass/Blend Option OK?: 3 Use of Chemicals Below OK?: 3
System Redundancy (Spare Capacity) Required: pH Adjust/Regen Chemicals: CO2, HCl or NaOH
E. Process Control System Automation Required: 3 SCADA Signals Required: 3
F. Special Notes
Well Water Analysis
pH Anions Metals & Radionuclides
Temperature 
o
F Alkalinity mg/L CaCO3 Antimony g/L Sb
ORP (EMF) mV Bicarbonate mg/L CaCO3 Total Arsenic g/L As
Conductivity S/cm Carbonate mg/L CaCO3 Reduced As(III) g/L As(III)
Dissolved Solids mg/L TDS Chloride mg/L Cl Chromium g/L CrSuspended Solids mg/L TSS Fluoride mg/L F Iron g/L Fe
Turbidity NTU Nitrate mg/L NO3 Lead g/L Pb
Cations Phosphate mg/L PO4 Manganese g/L Mn
Hardness mg/L CaCO3 Silica mg/L SiO2 Radium pCi/L Ra
Calcium mg/L Ca Sulfate mg/L SO4 Selenium g/L Se
Magnesium mg/L Mg Sulfide mg/L S Uranium g/L U
Potassium mg/L K __________ mg/L ____ Vanadium g/L V
Sodium mg/L Na __________ mg/L ____ __________ g/L ___
Filtration
Products
Wastewater Plant
Primer paso: 
 
Consideraciones para el Diseño 
Caracterización del Agua 
– Modelo para estimar su desempeño (BV’s) 
– Es un agua normal en sus componentes o se sugiere analisis 
completo? 
∙ Costos por unidad - Operación - $/1,000 gals 
– RSSCT – Prueba Rápida con Columna a Escala 
∙ 4 Semanas de prueba en laboratorio para cuantificar el desempeño del bayoxide 
∙ Pruebas hechas en laboratorios de Tampa 
– Prueba Piloto en Sitio 
∙ 0.5 gpm programa de prueba usando columna de 4”-Ø 
∙ Prueba larga para determinar la remoción del Arsénico 
Diseño del Sistema a Escala Real 
– Configuración: En Paralelo, Serie, con Bypass/Mezcla? 
– Pretratamiento 
∙ Cloración normal 
∙ Ajuste de pH con CO2 o HCl 
∙ Filtración de Fe/Mn para aguas con alta cantidad de estos elementos? 
∙ Remoción de H2S – Aereación, GAC, Oxidación/Filtración 
– Coagulación/Filtración 
∙ Uso para precipitar Hierro y filtrar Arsénico? 
∙ Dosificación de Cloruro Férrico? Para aguas complicadas? 
Diseño del Piloto para Remoción de Arsénico: 
Diagrama de Flujo 
Media 
Drain 
Vent 
V - 11 
B ’ wash Discharge 
PDI 
E
ff
lu
e
n
t/
M
e
d
ia
 B
a
c
k
w
a
s
h 
Media 
Support 
Backwash 
Sample 
Treated Water 
Sample 
/Drain 
E33 Feed 
Sample 
P - 01 
P - 04 
P - 02 
S
 - 0
6
 
S
 - 0
8
 
S - 07 
E33 
GFO 
Media 
PG 
P - 09 
Treated 
Water 
Or 
Backwash 
Effluent 
B ’ wash Supply 
FQI FI 
P
re
s
 R
e
g
 ’ r
 
R
a
te
 S
e
t 
Well 
Water 
P - 01 
P - 03 
FI/FQI 
P - 04 
P - 02 
Rate Set 
P - 03 
Media 
Drain 
Vent 
V - 11 
B ’ wash Discharge 
PDI 
E
ff
lu
e
n
t/
M
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d
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 B
a
c
k
w
a
s
h 
Media 
Support 
Backwash 
Sample 
Treated Water 
Sample 
/Drain 
E33 Feed 
Sample 
P - 01 
P - 04 
P - 02 
S
 - 0
6
 
S
 - 0
8
 
S - 07 
E33 
GFO 
Media 
PG 
P - 09 
Treated 
Water 
Or 
Backwash 
Effluent 
B ’ wash Supply 
FQI FI 
P
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g
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R
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te
 S
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t 
Well 
Water 
P - 01 
P - 03 
FI/FQI 
P - 04 
P - 02 
Rate Set 
P - 03 
Media 
Drain 
Vent 
V - 11 
B ’ wash Discharge 
PDI 
E
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lu
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n
t/
M
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ia
 B
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c
k
w
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s
h 
Media 
Support 
Backwash 
Sample 
Treated Water 
Sample 
/Drain 
E33 Feed 
Sample 
P - 01 
P - 04 
P - 02 
S
 - 0
6
 
S
 - 0
8
 
S - 07 
E33 
GFO 
Media 
E33 
GFO 
Media 
PG 
P - 09 
Treated 
Water 
Or 
Backwash 
Effluent 
B ’ wash Supply 
FQI FI 
P
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P
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 R
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R
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te
 S
e
t 
R
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te
 S
e
t 
Well 
Water 
P - 01 
P - 03 
FI/FQI 
P - 04 
P - 02 
Rate Set 
P - 03 
Program Scope 
 
• Test Protocol 
 
• 4”- Clear Column with 
Media 
 
• Manual Valves 
 
• Simple Instruments 
 
• Consistent Water Supply 
 
• Data Collection & Monitor 
 
• Weekly Sampling 
 
• 2-6 Month Program 
Curva de Adsorción del Medio Filtrante 
Método para evaluar adsorción (DSWA – Mesa, AZ) 
Bed Volume vs. Arsenic
0
5
10
15
20
25
30
35
0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000
Bed Volumes
Ar
se
ni
c, 
pp
b Average Influent
WRT Z33
GFH
Solmetex AsXnp
Bayoxide E33
Severn Trent / Bayoxide E33 
Performance 
Chandler, AZ – Orchid Well 
• As - 11.6 ppb; pH – 8.2; Silica – 18.6 ppm 
– Bayoxide E33 – 127,300 BV 
– GFH – 67,800 BV; AsXnp – 74,600 BV 
– Ultrasorb F – 55,700 BV; Fe-AA – 95,000 BV 
Las Vegas Valley Water - Searchlight 
• As – 18 ppb; pH – 8.3; Silica – 35.7 ppm 
– Bayoxide E33 – 57,229 BV (mas de 3X mejor) 
– GFH - 16,172 BV 
Gardiner, MT 
• As – 22 ppb; pH – 7.5; Silica – 23 ppm 
– Bayoxide E33 – 58,000 BV 
– GFH - 33,000 BV 
SORB 33®/Bayoxide® E33 
Carga del Medio y Servicio 
Conclusión – Severn Trent Services 
“MAYOR” PROVEEDOR de 
SOLUCIONES para 
REMOCION de ARSENICO 
– Mayor EXPERIENCIA 
– Mas PROBADO 
– Mas ECONOMICO 
– Mas SIMPLE & FACIL en 
SERVICIO 
– Mas FLEXIBLE 
– Mas SOCIOS IMPORTANTES 
∙ Severn Trent Services 
∙ Severn Trent Water 
∙ Severn Trent Operating 
∙ Veolia Water 
Budgetary Capital & Operating Costs Special Notes
Annual O&M Costs: $1,300 per Yr or $22 / Acre Ft Very Little Water Quality Data
Total Capital Costs: 
Unit Capital Costs: per Gal/Day of Capacity
Total Water Volume Treated: 384 Million Gallons
Issued: 07-Feb-07 Proposal No. 34XXX 
SORB 33® As Removal 
System Sizing & Estimate 
Filtration 
Products 
System 
Configuration 
$196,000 
$0. 228 
Project Name & General Information
Client: Clintonville, WI Well Capacity: 0.86 MGD
Name of Site: Central Treatment 600 gpm
Primary Contact: Reid Snedaker System Flow: 375 gpm
Engineer: Ayres Associates Well Utilization: 6% 37.5% Bypass
System Design
SORB 33® Model No: EAS-1606 Empty Bed Contact Time: 3.5 Min
Adsorber No & Size: Two 6.0 ft Diameter Average Treatment Rate: 51,840 gals/Day
System Footprint: 16'L x 8'W x 10'H Design Flow Rate per Adsorber: 188 gpm
Flow Configuration: Parallel 
w
/Bypass Media Bed Depth: 3.1 ft
Adsorptive Media: Bayoxide E33P Pellets Loading Rate (Specific Velocity): 6.6 gpm/ft
2
Media Quantity: 6,088 lbs (2.76 MT) Estimated Working Capacity: 293,000 BV's
175 cubic ft Media Cycle Life: 390 Months
Backwash Volume: 4,810 gals/vessel Volume Treated per Cycle: 384.4 million gals
SORB Backwash Rate: 370 gpm Arsenic Analysis: 12.0 g/L As
Special Features: None System Operating Pressure: 80 psig
 
pH Adjustment: 
Treatment Bypass 
38% Effluent As - <7 g/L 
 
 
Not in Scope 
Of Supply 
Well 
Pump 
To Storage 
or Distribution 
Treated Water 
Disinfection 
NaOCl /Cl2 
Storage 
& Feed 
FI FI 
 
SORB 33® 
Adsorber 
E33 Media 
 
SORB 33® 
Adsorber 
E33 Media 
FC 
SELECCIÓN DE TRATAMIENTO PARA 
LA REMOCIÓN DE ARSÉNICO 
• Adsorción 
– Simple & sin regeneración en la mayoria de los casos 
– Proceso de un solos paso para la mayoría de las aplicaciones 
• Coagulación/Microfiltración 
– Efectivo para aguas con alta cantidad de Fe/Mn 
– No admite productos químicos para desinfección si la relación 
Fe/As es > 25 
• Osmosis Inversa 
– Efectiva si se debe remover Sólidos Disueltos Adicionales 
– No removerá As(III) 
• Intercambio Iónico 
– Bueno para aguas con alto As y pH con bajos SO4 y HCO3 
– Bueno co-removiendo NO3 y/o CrO4 
– Requiere regeneración/postratamiento; No remueve As(III) 
Consideraciones de Diseño en U.S. 
Ha probado ser la mejor Tecnología & Medios con mejor 
Apariencia Estética 
 
• Pequeño footprint 
• Fácil de localizar 
Diseño Simple / Instalación Simple 
Facil de Operar y Mantener 
• Flexible 
 
Experiencia de STS con Bayoxide 
E33 
Operaciones en el Reino Unido 
• Trata 27.3 MGD 
• 16 sitios en UK 
• Mas de 500,000consumidores 
• Algunos desde 1999 
 
 
Operaciones en U.S. 
• Las mas estudiadas/pilotos 
• Las mas aceptadas 
• Con estudios independientes 
• Mas de 350 sistemas 
• +40 US Operaciones residenciales 
• +180 US Operaciones Industriales 
• Aprobada en mas de 32 US Estados 
Severn Trent / Bayoxide E33 
Operación & Mantenimiento 
Programa 
• Muestra de agua en el Efluente 
– Averiguar la curva de performance 
∙ No es inmediato pero se hace con la primera carga 
– Repetibilidad 
∙ Una vez establecido el ciclo inicial 
∙ Futuros ciclos son similares – Tendencia de los pozos es igual 
• Servicio 
– Estimado “Solo una vez al año o mas” 
– Mejor diseño para Servicio & Operaciones 
– Facil de remover y recargar en menos de 1 dia 
– Equipos estandard para servicio 
• Disposición 
– Numerosos estudios independientes – 
 
 
Remoción de Arsénico combinado con / Hierro / Manganeso 
OmniSORB™ - Medio Catalítico MnO2 
Coagulación / Filtración 
Hierro / Manganeso 
 
Aplicación 
• Remueve Fe y Mn 
• Remueve As/Fe/Mn 
– Necesita alto Hierro 
– Fe:As - 25:1 o mejor 
• As/Fe/Mn o Fe/Mn 
– Cataliza el Fe y Mn en un proceso 
de oxidación/precipitación 
– Coagulació / Filtración 
– Retrolavado 
• Bayoxide Hibrido 
– Limitado o sin acceso a ser 
dispuesto 
– Capacidad de descarga cero 
∙ Agua de retrolavado debe ser 
retornada