Tratamiento de aguas vía floculación usando materiales ambientalmente amigables: Ensayos en México
Resumen
Actualmente, la contaminación de los cuerpos de agua y su relación con los riesgos de la salud humana es uno de los principales problemas alrededor del mundo. Algunos procesos industriales y la disposición inapropiada de aguas residuales han incrementado los niveles de contaminación de las fuentes de agua, depositando diferentes contaminantes (biomasas, pesticidas, fármacos residuales, iones de metales pesados). En México se descargan grandes cantidades de aguas residuales sin tratar. Relacionado con el tratamiento de aguas, la floculación es uno de los enfoques más usados para la remoción de sólidos suspendidos en el agua. Por ello, en este artículo de revisión se aborda un panorama general sobre tratamiento de aguas usando floculantes ambientalmente amigables y se resumen algunos ensayos con muestras de agua de río y aguas residuales, los cuales se han llevado a cabo en México.
Texto completo:
PDFReferencias
Addo-Bediako, A., Matlou, K., & Makushu, E. (2018). Heavy metal concentrations in water and sediment of the Steelpoort River, Olifants River System, South Africa. African Journal of Aquatic Science, 43(4), 413-416.
Al-Sakkari, E. G., Abdeldayem, O. M., Genina, E. E., Amin, L., Bahgat, N. T., Rene, E. R., & El-Sherbiny, I. M. (2020). New Alginate-Based Interpenetrating Polymer Networks for Water Treatment: A Response Surface Methodology Based Optimization Study. International Journal of Biological Macromolecules, 155, 772–785.
Andía-Cárdenas Y. (2000). Tratamiento de agua coagulación y floculación. Evaluación de Plantas y Desarrollo Tecnológico. Disponible en: http://www.sedapal.com.pe/c/document_library/get_file?uuid=2792d3e3-59b7-4b9e-ae55-56209841d9b8&groupId=1015 (consultado el 10 de octubre de 2020).
Arias-Lizárraga, D. M. & Méndez-Gómez, E. (2014). Remoción de sólidos en aguas residuales de la industria harinera de pescado empleando biopolímeros. Tecnología y Ciencias del Agua, 5(3), 115-123.
Bilal, M., Adeel, M., Rasheed, T., Zhao, Y., & Iqbal, H. M. (2019). Emerging contaminants of high concern and their enzyme-assisted biodegradation–a review. Environment International, 124, 336-353.
Boamah, P. O., Huang, Y., Hua, M., Zhang, Q., Liu, Y., Onumah, J., ... & Song, Y. (2015). Removal of cadmium from aqueous solution using low molecular weight chitosan derivative. Carbohydrate polymers, 122, 255-264.
Calderón, A., Meraz, M., & Tomasini, A. (2019). Pharmaceuticals present in urban and hospital wastewaters in Mexico City. Journal of Water Chemistry and Technology, 41(2), 105-112.
Carpinteyro-Urban, S., Vaca, M., & Torres, L. G. (2012). Can vegetal biopolymers work as coagulant–flocculant aids in the treatment of high-load cosmetic industrial wastewaters?. Water, Air, & Soil Pollution, 223(8), 4925-4936.
Cheng, D., Ngo, H. H., Guo, W., Chang, S. W., Nguyen, D. D., Liu, Y., ... & Wei, D. (2020). A critical review on antibiotics and hormones in swine wastewater: Water pollution problems and control approaches. Journal of hazardous materials, 387, 121682.
CONAGUA (2016) Manual de Agua Potable, Alcantarillado y Saneamiento Diseño de Plantas de Tratamiento de Aguas Residuales Municipales: Pretratamiento y Tratamiento Primario. Comisión Nacional del Agua. Publicaciones Estadísticas y Geográficas SINA 130:92.
CONAGUA, SEMARNAT (2015a) Inventario Nacional de Plantas Municipales de Potabilización y de Tratamiento de Aguas Residuales en Operación. Edición 2015. Conagua, Semarnat, México.
CONAGUA, SEMARNAT (2015d). Situación del Subsector de Agua Potable, Drenaje y Saneamiento. Edición 2015. Conagua, Semarnat. México.
CONAGUA, SEMARNAT, (2015c) www.conagua.gob.mx/Contenido.aspx?n1=3&n2=60&n3=60. Conagua, Semarnat, SI-NA. México.
CONAGUA, SEMARNAT. (2015b) Estadísticas del Agua en México. Edición 2015. Conagua, Semarnat. México.
Crini G, Lichtfouse E, Wilson LD, Morin-Crini N. 2019. Conventional and non-conventional adsorbents for wastewater treatment. Environmental Chemistry Letters 17: 195-213.
Devrimci, H. A., Yuksel, A. M., & Sanin, F. D. (2012). Algal Alginate: A Potential Coagulant for Drinking Water Treatment. Desalination, 299, 16–21.
Díaz-Torres, E., Gibson, R., González-Farías, F., Zarco-Arista, A. E., & Mazari-Hiriart, M. (2013). Endocrine disruptors in the Xochimilco wetland, Mexico City. Water, Air, & Soil Pollution, 224(6), 1586.
Dogu, I. & Arol, A. I. (2004). Separation of Dark-Colored Minerals from Feldspar by Selective Flocculation using Starch. Powder Technology, 139, 258–263.
EPA, 2017. Contaminants of Emerging Concern
Evans, A. E., Mateo-Sagasta, J., Qadir, M., Boelee, E., & Ippolito, A. (2019). Agricultural water pollution: key knowledge gaps and research needs. Current opinion in environmental sustainability, 36, 20-27.
Félix-Alcalá D.V. (2020). Estudio comparativo usando quitosano de diferentes proveedores para la remoción de turbidez en muestras de agua cruda (Tesis de Licenciatura). Universidad Autónoma de Sinaloa. Culiacán Sinaloa.
Félix–Cañedo, T. E., Durán–Álvarez, J. C., & Jiménez–Cisneros, B. (2013). The occurrence and distribution of a group of organic micropollutants in Mexico City's water sources. Science of the Total Environment, 454, 109-118.
Ferral-Pérez, H., Torres Bustillos, L. G., Méndez, H., Rodríguez-Santillan, J. L., Chairez, I. (2016). Sequential treatment of tequila industry vinasses by biopolymer-based coagulation/flocculation and catalytic ozonation. Ozone: Science & Engineering, 38(4), 279-290.
García-de la Parra, L. M.; Cervantes-Mojica, L. J.; González-Valdivia, C.; Martínez-Cordero, F. J.; Aguilar-Zárate, G.; Bastidas- Bastidas, P.; Betancourt-Lozano, M. (2012). Distribution of Pesticides and PCBs in Sediments of Agricultural Drains in the Culiacan Valley, Sinaloa, Mexico. Archives of Environmental Contamination and Toxicology, 2012, 63, 323−336.
Gardner, D. J., Oporto, G. S.; Mills, R., & Samir, M. A. S. A (2008). Adhesion and Surface Issues in Cellulose and Nanocellulose. Journal of Adhesion Science and Technology, 22, 545–567.
Helmiyati & Aprilliza, M. (2017). Characterization and Properties of Sodium Alginate from Brown Algae used as an Ecofriendly Superabsorbent. Materials Science and Engineering Conference Series (Vol. 188, p. 012019).
Ide, A. H., Osawa, R. A., Marcante, L. O., da Costa Pereira, J., & de Azevedo, J. C. R. (2017). Occurrence of pharmaceutical products, female sex hormones and caffeine in a subtropical region in Brazil. CLEAN–Soil, Air, Water, 45(9), 1700334.
Ikeda, A., Takemura, A., Ono, H. (2000). Preparation of Low-Molecular Weight Alginic Acid by Acid Hydrolysis. Carbohydrate Polymers, 42, 421–425.
Laines-Canepa, J. R., Goñi-Arévalo, J. A., Adams Schroeder, R. H., & Camacho Chiu, W. (2008). Mezclas Con Potencial Coagulante Para Tratamiento de Lixiviados de Un Relleno Sanitario. Interciencia, 33, 22–28.
Lee, C. S., Robinson, J., & Chong, M. F. (2014). A review on application of flocculants in wastewater treatment. Process Safety and Environmental Protection, 92, 489-508.
Lesser, L. E., Mora, A., Moreau, C., Mahlknecht, J., Hernández-Antonio, A., Ramírez, A. I., & Barrios-Piña, H. (2018). Survey of 218 organic contaminants in groundwater derived from the world's largest untreated wastewater irrigation system: Mezquital Valley, Mexico. Chemosphere, 198, 510-521.
Li, N., Sheng, G. P., Lu, Y. Z., Zeng, R. J., & Yu, H. Q. (2017). Removal of antibiotic resistance genes from wastewater treatment plant effluent by coagulation. Water research, 111, 204-212.
Lichtfouse E, Morin-Crini N, Fourmentin M., Zemmouri H., do Carmo Nascimento IO, Queiroz LM, Mohd M, Picos-Corrales LA, Pei H, Wilson D, Crini, G. 2019. Chitosan for Direct Bioflocculation Processes. En: Crini, G. y Lichtfouse. Sustainable Agriculture Reviews 36: Chitin and Chitosan: Applications in Food, Agriculture, Pharmacy, Medicine and Wastewater Treatment. 36. Francia: Springer. 335-380.
Liu, C., Gao, B., Wang, S., Guo, K., Shen, X., Yue, Q., & Xu, X. (2020). Synthesis, characterization and flocculation performance of a novel sodium alginate-based flocculant. Carbohydrate Polymers, 248, 116790.
Makarigakis, A. K., & Jimenez-Cisneros, B. E. (2019). UNESCO’s contribution to face global water challenges. Water, 11(2), 388.
Mendoza, I., Fernández, N., Ettiene, G. (2000). Uso de La Moringa Oleifera Como Coagulante en la Potabilización de las Aguas. Ciencia, 8, 235–242.
Mohammed, N., Grishkewich, N., & Tam, K. C. (2018). Cellulose Nanomaterials: Promising Sustainable Nanomaterials for Application in Water/Wastewater Treatment Processes. Environmental Science: Nano, 5, 623–658.
Montes, A.M., González-Farias, F.A. & Botello, A.V. (2012). Pollution by organochlorine pesticides in Navachiste-Macapule, Sinaloa, Mexico. Environmental Monitoring and Assessment, 184, 1359–1369.
Nasrollahzadeh, M., Sajjadi, M., Iravani, S., & Varma, R. S. (2020). Starch, Cellulose, Pectin, Gum, Alginate, Chitin and Chitosan Derived (Nano)Materials for Sustainable Water Treatment: A Review. Carbohydrate Polymers, 251, 116986.
Nharingo T, Moyo M. (2016). Application of Opuntia ficus-indica in bioremediation of wastewaters. A critical review. Journal of Environmental Management 166: 55-72.
Norma oficial mexicana NOM-127-SSA1-1994, "Salud ambiental, agua para uso y consumo humano-Límites permisibles de calidad y tratamientos a que debe someterse el agua para su potabilización"
Novillo, O., Pertusa, J. F., & Tomás, J. (2017). Exploring the presence of pollutants at sea: monitoring heavy metals and pesticides in loggerhead turtles (Caretta caretta) from the western Mediterranean. Science of the Total Environment, 598, 1130-1139.
Ortega-Domínguez, J. A., Laines-Canepa, J. R., & Aparicio-Trápala, M. A. (2010). Almidón Modificado de Plátano: Posible Uso En El Tratamiento de Lixiviados Provenientes de Rellenos Sanitarios. Kuxulkab, XVII, 87–97.
Ortiz, V., López, G., Torres, C., Pampillón, L. (2018). Almidón de yuca (Manihot esculenta Crantz) como coadyuvante en la coagulación floculación de aguas residuales domésticas/Cassava Starch (Manihot esculenta Crantz) As a coadyuvant in the coagula-tion flocculation of domestic wastewater. CIBA Revista Iberoamericana de las Ciencias Biológicas y Agropecuarias, 7(13), 18-46.
Özacar, M., & Şengil, İ. A. (2003). Evaluation of tannin biopolymer as a coagulant aid for coagulation of colloidal particles. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 229, 85-96.
Patel, P., Raju, N. J., Reddy, B. S. R., Suresh, U., Sankar, D. B., & Reddy, T. V. K. (2018). Heavy metal contamination in river water and sediments of the Swarnamukhi River Basin, India: risk assessment and environmental implications. Environmental Geochemistry and Health, 40(2), 609-623.
Pérez-Coyotl, I., Galar-Martínez, M., García-Medina, S., Gómez-Oliván, L. M., Gasca-Pérez, E., Martínez-Galero, E., ... & Pérez-Solsona, S. (2019). Polluted water from an urban reservoir (Madín dam, México) induces toxicity and oxidative stress in Cyprinus carpio embryos. Environmental Pollution, 251, 510-521.
Pérez-Espejo, R., Aguilar-Ibarra, A., Escobedo-Sagaz, J.L. (2011) Agriculture and Water Pollution: Farmers' Perceptions in Central Mexico, International Journal of Water Resources Development, 27:1, 263-273.
Perez-Gonzalez, E., Osuna-Martinez, U. G., Herrera-Moreno, M. N., Rodriguez-Meza, G. D., Gonzalez-Ocampo, H. A., & Bucio-Pacheco, M. (2017). Organochlorine pesticides in gonad, brain, and blood of mice in two agricultural areas of Sinaloa. Bulletin of Environmental Contamination and toxicology, 98(4), 454-459.
Picos-Corrales, L. A., Sarmiento-Sánchez, J. I., Ruelas-Leyva, J. P., Crini, G., Hermosillo-Ochoa, E., & Gutiérrez-Montes, J. A. (2020). Environment-Friendly Approach toward the Treatment of Raw Agricultural Wastewater and River Water via Flocculation Using Chitosan and Bean Straw Flour as Bioflocculants. ACS omega, 5(8), 3943-3951.
Pino-Otín, M. R., Muñiz, S., Val, J., & Navarro, E. (2017). Effects of 18 pharmaceuticals on the physiological diversity of edaphic microorganisms. Science of The Total Environment, 595, 441-450.
Piras, C. C. & Smith, D. K. (2020). Multicomponent Polysaccharide Alginate-Based Bioinks. Journal of Materials Chemistry B, 8, 8171–8188.
Prakash N.B., Sockan V., Jayakaran P. 2014. Wastewater treatment by coagulation and flocculation. International Journal of Engineering Science and Innovative Technology 3: 479-484.
Raynal-Villasenor, J. A. (Ed.). (2020). Water Resources of Mexico. World Water Re-sources, 6. https://doi.org/10.1007/978-3-030-40686-8
Renault F, Sancey B, Badot P, Crini G. (2009). Chitosan for Coagulation/Flocculation Processes – An Eco-Friendly Approach. European Polymer Journal, 45, 1337-1348.
Renault, F., Sancey, B., Charles, J., Morin-Crini, N., Badot, P. M., Winterton, P., & Crini, G. (2009). Chitosan flocculation of cardboard-mill secondary biological wastewater. Chemical Engineering Journal, 155, 775-783.
Reynolds, C., & Ryan, P. G. (2018). Micro-plastic ingestion by waterbirds from contaminated wetlands in South Africa. Marine pollution bulletin, 126, 330-333.
Rodríguez, Á. G. P., López, M. I. R., Casillas, T. A. D., León, J. A. A., Prusty, B. A. K., & Cervera, F. J. Á. (2017). Levels of persistent organic pollutants in breast milk of Maya women in Yucatan, Mexico.
Environmental Monitoring and Assessment, 189(2), 59.
Ruelas‐Leyva, J. P., Contreras‐Andrade, I., Sarmiento‐Sánchez, J. I., Licea‐Claveríe, A., Jiménez‐Lam, S. A., Cristerna‐Madrigal, Y. G., & Picos‐Corrales, L. A. (2017). The Effectiveness of Moringa oleifera Seed Flour and Chitosan as Coagulant‐Flocculants for Water Treatment. CLEAN–Soil, Air, Water, 45(8), 1600339.
Sánchez-Peña, Y., Martínez-Ávila, G., Sinagawa-García, S., & Vázquez-Rodríguez, J. (2013). Moringa oleifera; Importancia, Funcionalidad y Estudios Involucrados. AQM Acta Química Mexicana, 5, 25–30.
SEMARNART. 2016. Informe de la situación del medio ambiente. Edición 2015. Ciudad de México, México: Semarnart. 498 p.
Solís-Silvan, R., Laines-Canepa, J. R., & Hernández-Barajas, J. R. (2012). Mezclas con potencial coagulante para clarificar aguas superficiales. Revista Internacional de Contaminación Ambiental, 28(3), 229-236.
Strokal, M., Ma, L., Bai, Z., Luan, S., Kroeze, C., Oenema, O., ... & Zhang, F. (2016). Alarming nutrient pollution of Chinese rivers as a result of agricultural transitions. Environmental Research Letters, 11(2), 024014.
Stuart, M., Lapworth, D., Crane, E., & Hart, A. (2012). Review of risk from potential emerging contaminants in UK groundwater. Science of the Total Environment, 416, 1-21.
Suarez-Meraz, K. A., Ponce-Vargas, S. M., Lopez-Maldonado, J. T., Cornejo-Bravo, J. M., Oropeza-Guzman, M. T., & López-Maldonado, E. A. (2016). Eco-friendly innovation for nejayote coagulation–flocculation process using chitosan: Evaluation through zeta potential measurements. Chemical Engineering Journal, 284, 536-542.
Szyguła, A., Guibal, E., Palacín, M. A., Ruiz, M., Sastre, A. M. (2009). Removal of an anionic dye (Acid Blue 92) by coagulation–flocculation using chitosan. Journal of Environmental Management, 90, 2979-2986.
Vacio-Muro, K. J., Lozano-Álvarez, J. A., Sánchez-González, M. N., Vela, N. A. C., Torres-Ramírez, E., & Jáuregui-Rincón, J. (2020). Remoción de Contaminantes del Nejayote con Alginato y Quitosano. Revista Internacional de Contaminación Ambiental, 36(3), 497-515.
Vargas-Berrones, K., Bernal-Jácome, L., de León-Martínez, L. D., & Flores-Ramírez, R. (2020). Emerging pollutants (EPs) in Latin América: A critical review of under-studied EPs, case of study-Nonylphenol. Science of The Total Environment, 726, 138493.
Yakout, A. A., El-Sokkary, R. H., Shreadah, M. A., & Hamid, O. G. A. (2016). Removal of Cd (II) and Pb (II) from wastewater by using triethylenetetramine functionalized grafted cellulose acetate-manganese dioxide composite. Carbohydrate Polymers, 148, 406-414.
Revista Ingeniería y Tecnología UAS, Año 3 (2020), No. 3, es una publicación semestral editada por la Facultad de Ingeniería Culiacán, Calzada de las Américas y Universitarios, Ciudad Universitaria, s/n, Código Postal: 80040, Culiacán Rosales, Sinaloa. Teléfono: +52 (667) 7134053, http://ingenieria.uas.edu.mx, Correo Electrónico: karlalopez@uas.edu.mx Universidad Autónoma de Sinaloa. Editor responsable: Edén Bojórquez Mora. Reserva de Derechos al Uso Exclusivo: 04-2020-010915343800-203. ISSN: 2683-2445, otorgado por el Instituto Nacional de Derechos de Autor. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación.