aplicaciÓn de la fotocatÁlisis solar para tratamientos de aguas residuales de indutrias con ...

1.- Introducción

2.- Objetivo

3.- Procedimiento Experimental

4.- Resultados y discusión

5.- Conclusiones

• Gran variedad de empresas auxiliares del sector del juguete en la Foia de Castalla (inyección de metales, matricería, pintura, etc..)

• Generación importante de efluentes acuosos contaminados.

• Normalmente, dichos efluentes no reciben tratamientos eficientes.

• Necesidad de buscar de métodos alternativos de tratamientos.

• Posibilidad de aplicar técnicas de oxidación avanzada.

En el proyecto se han estudiado las industrias de:

Inyección Zámak (Vibros)

En el proyecto se han estudiado las industrias de :

Inyección Zámak (Vibros)

Cabinas de pintura húmedas

En el proyecto se han estudiado las industrias de :

Inyección Zámak (Vibros)

Cabinas de pintura húmedas

Impresión offset

Técnicas de Oxidación Avanzada

Procesos fisicoquímicos capaces de producir cambios profundos en la estructura química de los contaminantes, generalmente debido al uso de especies fuertemente oxidantes (·OH).

Características comunes:

- Posibilidad de llegar a mineralización de los contaminantes orgánicos y oxidación de compuestos inorgánicos hasta CO2 e iones como cloruros, nitratos, etc.

- No generan barros ni intermedios peligrosos

- Útiles para contaminantes refractarios que resisten otros métodos de tratamiento.

- Posibilidad de utilizar la radiación solar como fuente de energía.

Los procesos más destacados son:

- Ozono y combinaciones (UV/O3, Catalizadores/Ozono)

- Fotólisis del agua en el ultravioleta de vacío

- UV / peróxido de hidrógeno

- Fenton, Foto-Fenton, electroFenton

- Fotocatálisis solar

Fe+2 + H2O2 Fe+3 + OH- + OH*

Fe+3 + H2O Fe+2 + HO* + H+

H2O2 + hv 2 HO*

Los procesos más destacados son:

- Ozono y combinaciones (UV/O3, Catalizadores/Ozono)

- Fotólisis del agua en el ultravioleta de vacío

- UV / peróxido de hidrógeno

- Fenton, Foto-Fenton, electroFenton

- Fotocatálisis solar

HOHOHh 2

hehTiO

2

1.- Introducción

2.- Objetivo

3.- Procedimiento Experimental

4.- Resultados y discusión

5.- Conclusiones

Validar una tecnología de oxidación avanzada (AOP´s) como alternativa a los actuales procesos para el tratamiento de las aguas residuales de las industrias auxiliares del sector juguete.

Objetivos específicos:

• Determinar en que procesos industriales es viable la aplicación de la fotocatálisis solar.

• Optimizar el proceso de foto-Fenton en las aguas a tratar.

• Estudiar el efecto que produce el tratamiento en las aguas residuales, como eliminación de materia orgánica, disminución de la toxicidad, aumento de la biodegradibilidad, etc...

1.- Introducción

2.- Objetivo

3.- Procedimiento Experimental

4.- Resultados y discusión

5.- Conclusiones

El tratamiento con esta aguas residuales se ha dividido en seis fases:

- Fase 1: Recogida de las muestras

- Fase 2: Caracterización de las aguas residuales

- Fase 3: Controles oscuridad y fotolisis escala laboratorio

- Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio

- Fase 5: Fotocatálisis solar a escala planta piloto

- Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial

- Fase 1: Recogida de las muestras

- Fase 2: Caracterización muestras

Tensión Superficial

Medida pH

Conductividad

Carbono Orgánico Total (COT)

Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)

Demanda Química de Oxígeno (DQO)

Toxicidad por Bioluminiscencia

Gases - Masa

Digital Tensiometer K9

pHmetro de modelo GLP 22Conductímetro Basic 30Shimadzu TOC-VCSH

Botellas en frigorífico

Fotómetro NOVA 60

Digestor Thermoreaktor Inyección suspensión bacteriana

BioFix® Lumi

GCMS-QP2010

- Fase 3: Controles de oscuridad y fotolisis

Fotólisis Control oscuridad

- Fase 4: Fotocatálisis Solar a escala laboratorio

Fotocatálisis heterogénea

TiO2 (200 mg/L) + Muestra ( Volumen 250 ml)

- Fase 4: Fotocatálisis Solar a escala laboratorio

Foto-Fenton

250 ml de muestra Ajuste pH 2.7 + 0.025 g de Fe+2 + H2O2

- Fase 5: Fotocatálisis Solar a escala planta piloto

Planta piloto

- Fase 5: Fotocatálisis Solar a escala planta piloto

Depósito 4 litros

- Fase 5: Fotocatálisis Solar a escala planta piloto

Radiómetro

- Fase 6: Fotocatálisis Solar a escala planta industrial

Planta industrial

1.- Introducción

2.- Objetivo

3.- Procedimiento Experimental

4.- Resultados y discusión

5.- Conclusiones

- Fase 2: Caracterización muestras

Offset Zámak Cabina Persiana

DQO (mg/l) 18462 890 1020 87600

DBO5(mg O2/l) 80 17 130 470

TOC (mg/l) 5742.6 407.9 457 31840

TC (mg/l) 6752.4 466.8 581.2 32270

IC (mg/l) 497.4 58.89 124.2 428

TN (mg/l) 221.05 38.33 0 1145.44

TOXICIDAD VIBRIO FISHERI

81% inh - 74 % inh 64 % inh

TOXICIDAD (Fangos activos)

Muy toxico

Nada Tóxico Tóxico

TENSIÓN SUPERFICIAL

(mN/m)30.5 62 50.9 39.3

pH 12.85 8.87 8.61 8.16

Conductividad (S/cm)

5950 747 2210 2.28

- Fase 2: Caracterización muestras

Offset Zámak Cabina Persiana

DQO (mg/l) 18462 890 1020 87600

DBO5(mg O2/l) 80 17 130 470

TOC (mg/l) 5742.6 407.9 457 31840

TC (mg/l) 6752.4 466.8 581.2 32270

IC (mg/l) 497.4 58.89 124.2 428

TN (mg/l) 221.05 38.33 0 1145.44

TOXICIDAD VIBRIO FISHERI

81% inh - 74 % inh 64 % inh

TOXICIDAD(Fangos activos)

Muy toxico

Nada Tóxico Tóxico

TENSIÓN SUPERFICIAL

(mN/m)30.5 62 50.9 39.3

pH 12.85 8.87 8.61 8.16

Conductividad (S/cm)

5950 747 2210 2.28

- Fase 2: Caracterización muestras

Cabina-1

DQO (mg/l) 1824

DBO5 (mg O2/l) 250

TOC (mg/l) 538,8

TC (mg/l) 610,8

IC (mg/l) 71,9

TN (mg/l) 9,34

TOXICIDAD VIBRIO FISHERI

74 % inh

TENSIÓN SUPERFICIAL (mN/m)

57,5

pH 7,88

Conductividad (S/cm) 3680

- Fase 3: Controles de oscuridad y fotólisis a escala laboratorio

• Poca variación en los resultados tanto de fotólisis como de evaporación,

• DQO y TOC descienden por igual debido a la presencia de sustancias volátiles en la muestras.

Inicial Fotólisis Oscuridad

DQO (mg/l) 1824 1772 1812

TOC (mg/l) 538,8 530.5 532.5

TC (mg/l) 610,8 598.1 605.2

IC (mg/l) 71,9 67.6 72.7

TN (mg/l) 9,34 8.847 8.912

- Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio Fotocatálisis heterogénea

Cabina-1-TiO2 Inicial

DQO (mg/l) 1648 1824

TOC (mg/l) 527,8 538,8

TC (mg/l) 584,84 610,8

IC (mg/l) 57,08 71,9

TN (mg/l) 9,04 9,34

• Poca variación en los resultados tanto de DQO como de TOC.

• Se decide hacer un ensayo con TiO2 y H2O2

- Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio Fotocatálisis heterogénea

- Se añaden 50 mg de TiO2 y 5,88 mL de H2O2

- Duración del ensayo: 3 horas

• Se consigue mejorar los resultados del tratamiento en términos de oxidación de materia orgánica.

Inicial Cabina-1- TiO2 + H2O2

DQO (mg/l) 1824 1396

TOC (mg/l) 538,8 476,2

TC (mg/l) 610,8 533,64

IC (mg/l) 71,9 57,42

TN (mg/l) 9,34 8,82

- Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio Método foto - Fenton

InicialCabina-1 foto-Fenton filtrada

Cabina-1 foto-Fenton sin

filtrar

DQO (mg/l) 1824 1010 1092

TOC (mg/l) 538,8 389,4 387,6

TC (mg/l) 610,8 393,2 392,2

IC (mg/l) 71,9 3,862 4,776

TN (mg/l) 9,34 10,018 9,906

- Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio

Porcentaje DQO tras los distintos procesosPorcentaje TOC residual tras los distintos procesos

Inicial TiO2

TiO2 +

H2O2

Foto-Fenton

DQO (mg/l) 1824 1648 1396 1010

TOC (mg/l) 538,8 527,8 476,2 389,4

TC (mg/l) 610,8 584,84 533,64 393,2

IC (mg/l) 71,9 57,08 57,42 3,862

TN (mg/l) 9,34 9,04 8,82 10,018

0

20

40

60

80

100

DQO (%)

DQO

Inicial

Evaporación

Fotólisis

TiO2

TiO2+H2O2

FotoFenton

0

20

40

60

80

100

TOC (%)

TOC

Inicial

Evaporación

Fotólisis

TiO2

TiO2+H2O2

FotoFenton

- Fase 5: Fotocatálisis solar a escala planta piloto

Inicial FotoFentonTiO2 + H2O2

DQO (mg/l) 1824 1090 1620

DBO5 (mg O2/l) 230 - -

TOC (mg/l) 538,8 442,2 467,6

TC (mg/l) 610,6 446,2 539

IC (mg/l) 71,9 3,838 71,42

TN (mg/l) 9,634 40,56 37,34

TOXICIDAD VIBRIO FISHERI

74 % inh 17 % inh 51 % inh

TENSIÓN SUPERFICIAL

(mN/m)57,8 63,7 62,6

pH 7,44 2,72 7,72

Conductividad (mS/cm)

3,62 4,2 3,46

- Fase 5: Fotocatálisis solar a escala planta piloto

Porcentaje DQO residual tras los distintos procesosPorcentaje TOC residual tras los distintos procesos

0

20

40

60

80

100

DQO (%)

DQO

Inicial

fotoFenton

TiO2 + H2O2

0

20

40

60

80

100

TOC (%)

TOC

Inicial

fotoFenton

TiO2 + H2O2

- Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial

InicialR 19,21

t30W

R 39,33 t30W

R 59,19 t30W

R 85,83 t30W

R 111,57 t30W

R 132,17 t30W

DQO (mg/l) 1050 890 750 625 510 420 355

DBO5 (mg O2/l) 230 - - - - - 430

TOC (mg/l) 315 298 255 236 215 188 153

TC (mg/l) 350,2 330,4 289,3 266,7 243 213,3 164,3

IC (mg/l) 35 32,1 34,2 30,3 27,4 24,6 11,1

TN (mg/l) 9,634 40,56 27,34 19,24 17,56 13,23 9,41

TOXICIDAD VIBRIO FISHERI

64 % inh

58 % inh44 %inh

34 % inh21 %inh

11% inh 0 % inh

TENSIÓN SUPERFICIAL

(mN/m)55,9 63,2 63,9 67,1 68,2 69,6 70,2

pH 8,61 2,11 2,06 2,17 2,19 2,24 2,28

Conductividad (mS/cm)

3,47 4,74 5,05 5,25 5,28 5,30 5,32

- Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial

Tensión Superficial residual tras el proceso, cabina-1.

Tensión Superficial

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 20 40 60 80 100 120 140

mN/m

t30W

- Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial

Porcentaje TOC Y DQO residual tras el proceso, cabina-1.

0

20

40

60

80

100

120

0 20 40 60 80 100 120 140

DQO

TOC

%

t30W

- Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial

- Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial

1.- Introducción

2.- Objetivo

3.- Procedimiento Experimental

4.- Resultados y discusión

5.- Conclusiones

Primeros controles analíticos demuestran que las aguas residuales industriales estudiadas pueden ser tratadas eficazmente mediante AOP´s

Método idóneo: foto – Fenton:

- Mayor eficiencia en oxidación de materia orgánica (52% de eliminación de DQO, 70% de eliminación de TOC)

- Mayor eficacia en detoxificación

- Tensión superficial aumenta hasta 70 mN/m

Tratamiento idóneo:

1º - Tratamiento primario con un coagulante y floculante

2º - Aplicar el método fotoFenton

3º - Verter a la EDAR donde terminar su depuración mediante un proceso biológico convencional..