Evaluation of waste tire crumb rubber and dewatered sludges as adsorbents of heavy metals ions in the Miradero Water Treatment Plant at Mayagüez, Puerto Rico

Abstract

Water pollution by heavy metal species is a major environmental concern, and existing technologies are not always adequate for meeting regulatory limits. Major sources of pollution of aqueous effluents with heavy metal ions (mainly Pb, Cu, and Zn) in Puerto Rico are municipal wastewater treatment plants and the discharges from electroplating, metal finishing, and printed circuit board manufacturing industries. Typical concentrations of toxic inorganic species in those aqueous effluents range from 0.1 to 100 ppm. The mercury pollution in Juncos and the presence of lead in some wells in Gurabo (newspaper, El Nuevo Dia, June 15, 2003), can be considered local case-studies. In this regard, the presence of Cu, Pb and Zn species in the final discharge generated at the water filtration facility in Mayaguez (as stated by the Puerto Rico Aqueduct and Sewer Authority, PRASA, the Puerto Rican Agency in charge of the potable water facilities) represents an incomparable opportunity to test the capability of waste tire crumb rubber (WTCR) and dewatered sludge to solve an actual environmental problem. The main difference between both is in the sorption rate: the sorption rate of Cu and Pb was faster when WTCR was used than the sludge. The sludge was capable of removing Zn ions whereas the WTCR was not. A combination of these methods and chemical precipitation resulted in the removal of the heavy metals to achieve compliance with the NPDES permit. The engineering recommendation involves the installation of a helicon tank where the settled sludge will contributes to the adsorption of the aqueous metal species. This infrastructure is similar to others installed at Añasco filtration plant and other facilities of potable water treatment in Puerto Rico. As shown in the laboratory, using coagulant incites colloidal particles precipitate and remove in the last Thickener.

La contaminación del agua por metales pesados es una fuente importante de preocupación ambiental. Las tecnologías existentes no siempre son adecuadas para cumplir con los límites reglamentarios. Las principales fuentes de contaminación de los efluentes acuosos con iones de metales pesados (principalmente Pb, Cu y Zn) en Puerto Rico son las plantas municipales de tratamiento de aguas residuales y las descargas de las industrias de galvanoplastía y de circuitos de computadoras. Las concentraciones típicas de especies inorgánicas tóxicas en los efluentes acuosos están entre 0.1 a 100 ppm. La contaminación por mercurio en Juncos y la presencia de plomo en algunos pozos en Gurabo (periódico El Nuevo Día, 15 de junio de 2003), son casos locales. En este sentido, la presencia de Cu, Pb y Zn especialmente en las descargas generadas por la planta de filtración de aguas en Mayagüez (según lo declarado por la AAA, la Agencia de Puerto Rico a cargo de las instalaciones de agua potable) representa una oportunidad inigualable para poner a prueba la capacidad del polvo de neumático (WTCR, por sus siglas en ingles) y lodos deshidratados para resolver un problema ambiental real. La principal diferencia entre ambos está en la tasa de absorción: la tasa de absorción de Cu y Pb fue más rápida cuando se utilizó WTCR en comparación con los lodos. El lodo fue capaz de eliminar los iones de zinc, mientras que el WTCR no resultó serlo. La combinación de estos métodos y la precipitación química permitió obtener la eliminación de metales pesados y así lograr el cumplimiento de las regulaciones en los permisos NPDES, por sus siglas en ingles. La recomendación ingenieril es la instalación de un tanque cónico para formar una capa de lodo que absorba los metales pesados. Esta infraestructura es similar a otras instaladas en la planta de filtración de Añasco y otras instalaciones de tratamiento de agua potable en Puerto Rico. Como se demostró en las pruebas de laboratorio, la aplicación de un coagulante precipita las partículas coloidales presentes y pueden ser eliminadas en el último tanque clarificador.