Vol. 24 No. 3 (2022)
Original articles

Use of sodium hypochlorite to reduce the concentration of Mn2+ in acid mine waters to improve the water quality of the Yauli River, Junín, Perú

Castillo Ungaro Castillo Ungaro
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA UNI
Victor Pulido Capurro
Universidad Privada San Juan Bautista
Dominga Micaela Cano Coa
universidad Nacional de Juliaca
Edith Olivera Carhuaz
4Universidad Privada San Juan Bautista

Published 2022-08-25

Keywords

  • Sodium hypochlorite; concentration of Mn2 , Maximum Permissible Limit (LMP); Water quality (category 3); Environmental Quality Standard (ECA).

How to Cite

Castillo Ungaro, C. U., Pulido Capurro, V., Cano Coa, D. M. ., & Olivera Carhuaz, E. . (2022). Use of sodium hypochlorite to reduce the concentration of Mn2+ in acid mine waters to improve the water quality of the Yauli River, Junín, Perú. Revista De Investigaciones Altoandinas - Journal of High Andean Research, 24(3), 208-219. https://doi.org/10.18271/ria.2022.440

Abstract

In the world, most of the underground and surface water supply sources are affected by the presence of manganese Mn2+, which is one of the biggest pollutants and causes an impact on the environment. Underground mining operations generate acidic water, whose pH is between 2 and 6; however, the mining companies do not present methodologies for control. Acid water samples were obtained from the industrial area of the Carahuacra mining production unit (Volcán S.A.A. Mining Company), according to the Water Monitoring Protocol of the National Water Authority (ANA) at 4600 meters above sea level, in the province of Yauli, Junín Region. The acidic water studied has a pH between 3.5 and 5.5 and a Mn2+ concentration of up to 250 mg/L. According to current regulations, the concentration is required to be reduced below 0.2 mg/L (ECA-2017). The objective of this work is proposing the use of sodium hypochlorite (NaClO) as an oxidizing agent to allow its precipitation and separation. Tests were performed at different pH, concentrations (%) and sodium hypochlorite consumption (mg/L); achieving 99.96% Mn2+ removal. The optimum pH range achieved was between 8.5 and 8.8 while the concentration and consumption of sodium hypochlorite was 0.05% or 1.0 mg/L respectively. The present procedure can be applied by other companies to decrease the Mn2+ concentration ion.

References

  1. Acuña-Moraga, O., Severino-González, P. & Cires-Gómez, A. (2019) Responsabilidad social empresarial y ventaja competitiva. El estudio de pequeñas empresas mineras de Chile. Encuentros, Revistas de la Universidad Autónoma del Caribe, 17-02. Doi: http://dx.doi.org/10.15665/encuent.v17i02.979
  2. Aduvire, O. (2006). Drenaje ácido de mina: generación y tratamiento. Madrid: Instituto Geológico y Minero de España. Edición IGME. Código: SID-63187. http://info.igme.es/SidPDF/113000/258/113258_0000001.pdf
  3. ANA. (2011). Protocolo Nacional de Monitoreo de la Calidad de los Cuerpos Naturales de Agua Superficial, Resolución Jefatural N°182-2011-ANA. https://www.gob.pe/ana
  4. Anu, Y. (2015). Bioremediation of wastewater using various sorbents and vegetable enzymes. Research in Biotechnology, 6(5), 16-23. http://updatepublishing.com/journal/index.php/rib/article/view/2482/2460
  5. Bamforth, S. M.; Manning, D. A. C.; Singleton, I.; Younger, P. L. & Johnson, K. L. (2006). Manganese removal from mine waters – investigating the occurrence and importance of manganese carbonates. Applied Geochemistry, 21(8), 1274–1287. doi: 10.1016/j.apgeochem.2006.06.004
  6. Bora, A. J., Mohan, R., & Dutta, R. K. (2017). Simultaneous removal of arsenic, iron and manganese from groundwater by oxidation-coagulation-adsorption at optimized pH. Water Supply, 18(1), 60-70. https://doi.org/10.2166/ws.2017.092
  7. Calderón de Alvarado, J. M. & Tuiro, M. C. (2021). Precipitación de fierro y manganeso secuencial de efluentes de drenaje ácidos. Revista del Instituto de investigación de la Facultad de Minas, Metalurgia y Ciencias Geográficas, 24(47), 41–46. https://doi.org/10.15381/iigeo.v24i47.20642
  8. Civardi, J., & Tompeck, M. (2015). Iron and Manganese Removal Handbook. American Water Works Association.
  9. Cheng, L.-H., Xiong, Z.-Z., Cai, S., Li, D.-W., & Xu, X.-H. (2020). Aeration-manganese sand filter-ultrafiltration to remove iron and manganese from water: Oxidation effect and fouling behavior of manganese sand coated film. Journal of Water Process Engineering, 38, 101621. doi: 10.1016/j.jwpe.2020.101621
  10. El Azher, N., Gourich, B., Vial, C., Soulami, M. B., & Ziyad, M. (2008). Study of ferrous iron oxidation in Morocco drinking water in an airlift reactor. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification, 47(9-10), 1877–1886. doi: 10.1016/j.cep.2007.10.013
  11. Escobar-Mamani, F.; Branca, D. & Haller, A. (2020). Investigación de montaña sobre y para la región andina. Revista de Investigaciones Altoandinas, 22(4), 311–312. DOI: https://doi.org/10.18271/ria.
  12. Escobar-Mamani, F. & Pulido Capurro, V. (2021). Biodiversidad y científicos viajeros: una visión desde los Andes. Revista de Investigaciones Altoandinas, 23(1), 5-9. DOI:10.18271/ria.2021.238
  13. Farland, M. & Dozier M. (2004). Problemas del agua potable: El hierro y el manganeso. El Sistema Universitario Texas A&M, 5p. https://texaswater.tamu.edu/resources/factsheets/l5451sironandman.pdf
  14. Guillen-Rivas, J.; Jaramillo-Cedeño, A.; Baquerizo-Crespo, R. & Córdova-Mosquera, R. (2021, septiembre). Estudio de los procesos de remoción de hierro y manganeso en aguas subterráneas: una revisión. Polo de Conocimiento, 6(9), 1384-1407. DOI: 10.23857/pc.v6i9.3118
  15. Haller, A. & Branca, D. (2020). Montología: una perspectiva de montaña hacia la investigación transdisciplinaria y el desarrollo sostenible. Revista de Investigaciones Altoandinas, 22(4), 313-322. http://dx.doi.org/10.18271/ria.2020.193.
  16. Hem, J. D., Lind, C. J., (1994). Chemistry of manganese precipitation in Pinal Creek, Arizona, USA: A laboratory study. Geochimica et Cosmochimica Acta 586, 1601–1613.
  17. https://doi.org/10.1016/0016-7037(94)90562-2
  18. Herndon, E. M. & Brantley, S. L. (2011). Movement of manganese contamination through the Critical Zone. Applied Geochemistry, 26, S40–S43. doi: 10.1016/j.apgeochem.2011.03.024
  19. Kasim, N.; Mohammad, A. W., & Abdullah, S. R. S. (2016). Performance of membrane filtration in the removal of iron and manganese from Malaysia’s groundwater. Membrane and Water Treatment, 7(4), 277–296. https://doi.org/10.12989/MWT.2016.7.4.277
  20. Khatri, N.; Tyagi, S. & Rawtani, D. (2017). Recent strategies for the removal of iron from water: A review. Journal of Water Process Engineering, 19, 291-304. https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2017.08.015
  21. Kwakye, B.; Sefa, B.; Von, E.; Nkrumah, I. & Williams, C. (2019). Adsorptive removal of iron and manganese from groundwater samples in Ghana by zeolite y synthesized from Bauxite and Kaolin. Water Journal, 11(9), 1912. doi:10.3390/w11091912
  22. Li, C.; Wang, S.; Du, X.; Cheng, X.; Fu, M.; Hou, N. & Li, D. (2016). Immobilization of iron- and manganese-oxidizing bacteria with a biofilm-forming bacterium for the effective removal of iron and manganese from groundwater. Bioresource Technology, 220, 76-84. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.08.020
  23. Loroña-Calderón, F. & Gomez-Lora, W. (2017). Propuesta de tratamiento para la eliminación del manganeso en la Planta de Neutralización de Aguas Ácidas, Victoria-Compañía Minera Volcán S. A. A, Perú. Cátedra Villarreal, 5(1), 11-30. http://dx.doi.org/10.24039/cv201751183
  24. Loza, N. & Aduvire, O. (2017). Optimización de un proceso de tratamiento de aguas ácidas de mina para reducir contenidos de manganeso mediante neutralización secuencial. https://dxi97tvbmhbca.cloudfront.net/upload/user/image/NLoza-OAduvire_Reduccion_de_manganeso_mediante_neutralizacion_secuencial_201720200220210814141.pdf
  25. MINAM. (2010). Aprobar los Límites Máximos Permisibles - LMP, para la descarga de efluentes líquidos de Actividades Minero – Metalúrgicas. Decreto Supremo Nº 010-2010-MINAM. https://www.oefa.gob.pe/?wpfb_dl=3668
  26. MINAM. (2017). Aprueban Estándares de Calidad Ambiental (ECA) para Aire y establecen disposiciones complementarias Decreto Supremo Nº 003-2017-MINAM. https://sinia.minam.gob.pe/normas/aprueban-estandares-calidad-ambiental-eca-aire-establecen-disposiciones
  27. Patil, D. S., Chavan, S. M., & Oubagaranadin, J. U. K. (2016). A review of technologies for manganese removal from wastewaters. Journal of Environmental Chemical Engineering, 4(1), 468-487. https://doi.org/10.1016/j.jece.2015.11.028
  28. Pulido Capurro, V., Málaga Arenas, E., Velarde Falconí, D., Cano Coa, D. M., Olivera Carhuaz, E., & Acevedo Flores, J. (2021). Censo de aves acuáticas y conservación de humedales en las vertientes altoandinas del Perú. Revista de Investigaciones Altoandinas, 23(4), 244-257. DOI: 10.18271/ria.2021.310
  29. Rosario Ferrer, Y. (2016). Seguimiento en el tiempo de la evaluación de impacto ambiental en proyectos mineros. Revista Luna Azul, (42): 256-269. DOI: 10.17151/luaz.2016.42.16
  30. Sharma, S.K., Petrusevski, B. & Schippers, J.C. (2005). Eliminación biológica de hierro de las aguas subterráneas: una revisión, J. Suministro de agua: Res. Technol.-AQUA, 54(4), 239
  31. Tognelli, M. F., Lasso, C.A., Bota-Sierra, C. A., Jiménez-Segura, L. F. & Cox, N. A. (Editores). (2016). Estado de conservación y distribución de la biodiversidad de agua dulce en los Andes tropicales. http://dx.doi.org/10.2305/IUCN.CH.2016.02.es
  32. Vries, D.; Bertelkamp, C.; Schoonenberg Kegel, F.; Hofs, B.; Dusseldorp, J.; Bruins, J. H.; de Vet, W., & van den Akker, B. (2017). Iron and manganese removal: Recent advances in modelling treatment efficiency by rapid sand filtration. Water Research, 109, 35-45. https://doi.org/10.1016/j.watres.2016.11.032