APLICACIÓN DE LA FOTOCATÁLISIS SOLAR PARA TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES DE INDUTRIAS CON ...
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1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones
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• 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.
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En el proyecto se han estudiado las industrias de:
Inyección Zámak (Vibros)
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En el proyecto se han estudiado las industrias de :
Inyección Zámak (Vibros)
Cabinas de pintura húmedas
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En el proyecto se han estudiado las industrias de :
Inyección Zámak (Vibros)
Cabinas de pintura húmedas
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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.
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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*
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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
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1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones
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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...
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1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones
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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
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- Fase 1: Recogida de las muestras
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- 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
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- Fase 3: Controles de oscuridad y fotolisis
Fotólisis Control oscuridad
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- Fase 4: Fotocatálisis Solar a escala laboratorio
Fotocatálisis heterogénea
TiO2 (200 mg/L) + Muestra ( Volumen 250 ml)
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- Fase 4: Fotocatálisis Solar a escala laboratorio
Foto-Fenton
250 ml de muestra Ajuste pH 2.7 + 0.025 g de Fe+2 + H2O2
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- Fase 5: Fotocatálisis Solar a escala planta piloto
Planta piloto
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- Fase 5: Fotocatálisis Solar a escala planta piloto
Depósito 4 litros
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- Fase 5: Fotocatálisis Solar a escala planta piloto
Radiómetro
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- Fase 6: Fotocatálisis Solar a escala planta industrial
Planta industrial
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1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- 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
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- Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial
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- Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial
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1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones
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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
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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..