ELECTROCOAGULACIÓN DE AGUAS RESIDUALES EN UN REACTOR EN FLUJO CONTINÚO

Abstract

Aguas residuales industriales de una fábrica de chocolate que tenía las siguientes condiciones; pH ácido (4.38), con un alto contenido de materia orgánica como Demanda Química de Oxígeno (DQO) de 9566 mg/L, Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5) de 4666.97 mg/L, Índice de Biodegradabilidad (IB) de 0.49 y carbono orgánico total (COT) de 1318.7 mg/L, se trató por electrocoagulación en batch. La muestra de agua residual presenta importante contenido de nitrógeno y fósforo que podrían causar eutrofi zación si se descarga sin tratamiento previo. En este proyecto, se propone un tratamiento por electrocoagulación solar fotovoltaica para tratar las aguas residuales utilizando aluminio, cobre y zinc como materiales anódicos. Se estudió el efecto del pH (4.38 y 7), la densidad de corriente (1.781 mA/cm2 y 0.356 mA/cm2) a los 60 minutos de tiempo de tratamiento. El sistema de aluminio exhibió los mejores resultados para parámetros orgánicos: la DQO logró una eficiencia de eliminación del 50%, reduciendo la DBO5 al 39%. El IB aumentó considerablemente de 0.49 a 0.59 y el TOC disminuyó solo 26.65%. El sistema de cobre también mostró un comportamiento aceptable en la eliminación orgánica al 43% de DQO, 53% de DBO5, 30.7% de COT y el IB fue 0.4. Y el sistema de zinc fue ligeramente menos eficiente que el cobre y el aluminio, donde la eliminación alcanzada fue de 39% DQO, 30% BOD5 y 19% COT. El IB muestra un aumento a 0.56, mejorando la biodegradabilidad de las aguas residuales. La cuantificación y caracterización del lodo se llevó a cabo mediante Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) y Espectroscopía de dispersión de energía (EDS). Los ahorros de energía se efectuaron utilizando un panel solar, sin embargo, se calcularon los costos asociados con el consumo energético. La Espectroscopía Infrarroja (IR) y la espectroscopía de fluorescencia demostraron la eliminación de materia orgánica y nitrogenada. En una segunda etapa, se probó un reactor electroquímico de columna de flujo descendente, los experimentos previos mostraron que los electrodos de aluminio eliminaron una mayor concentración de DQO y materia inorgánica de un agua residual de la industria del chocolate. Las variables estudiadas fueron corriente eléctrica 1.58 A (781mA/cm2) y 3.16 A (562 mA/cm2) y caudal volumétrico (Q) (0.060 L/s y 0.032 L/s). Se encontró que el efecto conjunto de ambas variables es importante en la eliminación de DQO. El volumen de aguas residuales procesadas fue RESUMEN 11 de 6 L. La corriente continua se proporcionó desde un panel solar. La carga entregada al sistema fue regulada por un controlador de energía. Por lo tanto, la corriente eléctrica fue constante durante todo el tratamiento y esto lleva a ahorrar energía. Se observó que después de los primeros 5 minutos de tratamiento, se eliminaron 51% de DQO y 80% de color a 0.06 L/s y 3.16 A. En estas condiciones, también se eliminaron los sólidos en suspensión. Se concluye que una de las ventajas del reactor en columna de flujo descendente es que el hidrógeno producido se retiene en el sistema sin presurizarlo. Los datos resultantes fueron ajustados por un modelo Behnajady-Modirshahla - Ghanbery (BMG). Durante la estadía en Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM), se trabajó con el desempeño de un electrolizador, para tratar un desecho de clopiralida. El electrolizador equipado con electrodo que constan del mismo revestimiento de Diamante Dopado con Boro (DDB) depositado en diferentes sustratos (Si, Ta y Nb). Los resultados exponen grandes diferencias a pesar de usar el mismo recubrimiento. Se lograron tasas de eliminación más rápidas con electrodos Ta- y Nb-BDD. La cantidad de energía requerida para lograr la misma eficiencia de eliminación mostró grandes diferencias. Se eliminaron hasta 1.95 mg/Wh de plaguicida cuando se usó sustrato de Si, en comparación con 2.14 mg/Wh eliminados con Ta. Además, la cantidad y la fuerza de los oxidantes generados también fueron bastante diferentes. Se necesitaron 86.78 mmol de oxidantes para eliminar un gramo de plaguicida con Ta-BDD y 30.57 mmol con Si-BDD. Por lo tanto, la resistencia del electrodo es un aspecto importante que debe considerarse para obtener un diseño adecuado de sistemas de almacenamiento de energía que permitan la alimentación fotovoltaica ecológica de las tecnologías electroquímicas que utilizan baterías convencionales como refuerzo para garantizar un funcionamiento continúo.