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APLICACIÓN DE LA FOTOCATÁLISIS SOLAR PARA TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES DE INDUTRIAS CON CABINAS DE PINTURA HÚMEDAS
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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..