TECNOLOGÍAS AVANZADAS DE OXIDACIÓN APLICADAS A LA DESCONTAMINACIÓN DE LOS EFLUENTES LÍQUIDOS ASOCIADOS A

LA PRODUCCIÓN ACTUAL DE BIODIESEL EN COLOMBIA

Periodo de realización: julio 2008 – julio 2010 Integrantes de la alianza: Grupo Procesos Fisicoquímicos Aplicados (PFA), Universidad de Antioquia, BIODERIVADOS. Resumen ejecutivo La producción de biodiesel representa una alternativa viable y medioambientalmente conveniente del diesel derivado del petróleo, sin embargo, requiere tratamiento de sus aguas de lavado para evitar el deterioro de los recursos hídricos a nivel mundial. La caracterización de las aguas residuales provenientes del proceso de lavado de biodiesel empleando técnicas como la Demanda Química de Oxígeno (DQO), el Carbono Orgánico Total (COT) y Cromatografía Gaseosa para la medición de metanol mostraron altos niveles en cada una de estas variables sugiriendo la necesidad de implementar procesos posteriores de tratamiento. Se evaluaron las tecnologías fotoquímicas Fotocatálisis Heterogénea y Foto-Fenton, resultando esta última como la más eficiente al haber alcanzado una remoción del 27,15% en el COT. Dentro de las tecnologías no fotoquímicas se evaluaron la ozonización y la electroquímica siendo la primera la de mejor resultado con un 41,39% de disminución en el COT. Se aplicó un tratamiento biológico de lodos activados luego de las tecnologías que se encontraron con mejores resultados, este acople generó una remoción del 61,6% y 66,9% en el COT para las aguas tratadas con Foto-Fenton y con Ozonización respectivamente. Los resultados obtenidos permiten concluir que ambas tecnologías son aptas para el tratamiento a mayor escala. Palabras claves: biodiesel, aguas residuales, caracterización, Tecnologías Avanzadas de Oxidación, tratamiento biológico. Abstract The production of biodiesel represents a viable and environmentally desirable petroleum diesel alternative; however, biodiesel washing water treatment is required to prevent deterioration of water resources worldwide. Wastewater characterization from biodiesel process using techniques such as Chemical Oxygen Demand (COD), Total Organic Carbon (TOC) and gas chromatography for the measurement of methanol showed high levels in each of these variables, suggesting the need to implement subsequent treatment processes. Photochemical technologies such as Heterogeneous Photocatalysis and Photo-Fenton were evaluated; being the last one the most efficient, getting a 27.15% reduction in the

TOC. The non-photochemical technologies evaluated, electrochemical and ozonation, showed the second one as the most efficient, getting a 41.39% reduction in TOC. The activated sludge biological treatment was applied after using technologies with better results, this coupling got a removal of 61.6% and 66.9% in the COT for water treated with Photo-Fenton and Ozonation respectively. The results obtained indicate that both technologies are suitable for treatment on a larger scale. Keywords: biodiesel, wastewater, characterization, Advanced Oxidation Technologies, biological treatment. 1. Introducción 1.1 Producción de biodiesel Colombia se constituye como un adecuado productor mundial de biocombustibles, debido a que tiene factores básicos que pueden generar eficiencias muy altas de producción, incluso por encima a otros países [1,2]. Debido a esto, en el país se ha expedido un marco jurídico a través del cual se estimula la producción y comercialización de biodiesel, se dan a conocer los requisitos técnicos y ambientales del biocombustible para uso en motores diesel y adicionalmente se muestra la conveniencia de sus mezclas con diesel de origen fósil, reglamentando inicialmente el uso de un 5% de biocombustible y un 95% de diesel de petróleo para el 2008. Este marco se fundamenta en la Ley 939 de 2004, reglamentada inicial y parcialmente a través de la Resolución 1239 de 2005 del Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial; el Decreto 383 del 12 de Febrero del 2007 de la Presidencia de la República, el cual busca otorgar los mismos beneficios de zonas francas a productores de biodiesel; la Resolución 18 0158 del 2 de febrero de 2007 de los Ministerios de Minas y Energía, de la Protección Social y de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, por la cual se determinan los combustibles limpios de conformidad con lo consagrado en el Parágrafo del Artículo 1º de la Ley 1083 de 2006 y entre los cuales se incluye al biodiesel; el Documento CONPES 3477, donde se establece una estrategia para el desarrollo competitivo del sector palmero colombiano; entre otros documentos. A partir de este marco se adelantan en Colombia importantes proyectos productivos y estudios de diferentes cultivos para ser empleados como materias primas en la producción de biodiesel así como también se presentan propuestas de desarrollo tecnológico para la construcción de plantas de producción en diferentes regiones de Colombia. De otra parte, la comunidad científica internacional y nacional realiza actividades de investigación principalmente en la caracterización de composición química [3,4], producción y valoración de la calidad del biodiesel [5-9], análisis de su desempeño [11-15], principalmente a escalas de laboratorio, y diseño de plantas de producción [16,17]. No obstante, son escasos los estudios sobre el tratamiento de los efluentes líquidos asociados a la producción del biodiesel, entre ellos se cuenta con el estudio realizado por Suehara [18] en el cual se tratan aguas sintéticas de producción de biodiesel a través de medios biológicos (Rhodotorula mucilaginosa HCU-1), se alcanzan buenos resultados y se obtienen condiciones de parámetros para ese tipo de aguas sintéticas

bajo un control estricto de condiciones para asegurar la viabilidad del microorganismo empleado; y los estudios de CORPODIB [19] donde se realiza un análisis detallado sobre el diseño de procesos para la producción de biodiesel y hacen referencia a las aguas residuales sin presentar opciones de tratamiento o descontaminación. Como se refirió anteriormente, no se encontraron estudios relacionados con la composición de las materias primas empleadas y su efecto en los compuestos de reuso, en la eficiencia de la tecnología de tratamiento empleada y en los materiales devueltos al medio ambiente. 1.2 Tecnologías Avanzadas de Oxidación, TAOs Las tecnologías propuestas para el desarrollo de este proyecto son las Tecnologías Avanzadas de Oxidación, las cuales son metodologías relativamente nuevas que han sido desarrolladas a partir del año 1975 [20], despertando desde entonces gran interés en la comunidad científica por sus posibles aplicaciones en potabilización y tratamiento de aguas residuales. Estas tecnologías se basan en métodos catalíticos químicos, fotoquímicos o electroquímicos que involucran la generación y uso de especies transitorias de gran poder oxidante, principalmente el radical hidroxilo (OH•) que posee una alta efectividad en la oxidación de materia orgánica [21].

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Estas tecnologías se clasifican en no fotoquímicas, tales como: ozonización en medio alcalino, ozonización con peróxido de hidrógeno, oxidación electroquímica, procesos Fenton, radiólisis, oxidaciones supercríticas y descargas electrohidraúlicas; y las tecnologías fotoquímicas: fotólisis del agua, radiación ultravioleta/peróxido de hidrógeno (UV/H2O2), radiación ultravioleta/ozono (UV/O3), Foto-Fenton y Fotocatálisis Heterogénea. La eficiencia de éstas técnicas radica en que los procesos involucrados poseen una mayor factibilidad termodinámica y una velocidad de oxidación muy incrementada por la participación de radicales en la oxidación de contaminantes presentes en el agua. Todas estas características hacen que las TAOs tengan grandes ventajas respecto a las tecnologías de tratamiento convencional, tales como: • Transforman químicamente la especie contaminante. • Usualmente no generan lodos que requieren de un proceso de tratamiento y/o disposición. • Son efectivas para contaminantes refractarios que resisten otros métodos de tratamiento, principalmente el biológico. • Son útiles para tratar contaminantes a muy baja concentración. • No se forman subproductos de reacción o se forman en baja concentración. • Son ideales para disminuir la concentración de compuestos formados por pretratamientos alternativos como la desinfección. • Mejoran las propiedades organolépticas del agua tratada. • En algunos casos consumen menos energía que otros métodos. • Permiten transformar contaminantes refractarios en productos que pueden ser removidos por medios más económicos como el tratamiento biológico.

• Eliminan efectos sobre la salud causados por desinfectantes y oxidantes residuales como el cloro. 1.3 Procesos biológicos La oxidación biológica de contaminantes acuosos ha sido la tecnología más empleada para el tratamiento de aguas residuales. El objetivo de este tipo de tratamiento es transformar los compuestos biodegradables a través de microorganismos en productos finales inocuos, capturar sólidos suspendidos y reducir la concentración de compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en un determinado efluente [22]. Los procesos de oxidación y síntesis de materia orgánica de forma aerobia se pueden representar mediante las reacciones siguientes:

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Las principales ventajas de este tipo de tratamientos son sus bajos costos operacionales y su capacidad para tratar gran cantidad de compuestos. Los principales procesos para tratamiento biológico pueden ser divididos en las siguientes categorías [23,24]: • Procesos de crecimiento en suspensión: son aquellos en los cuales los microorganismos responsables de la degradación de contaminantes se encuentran suspendidos en la fase líquida. • Procesos de crecimiento en bio-película: son aquellos en los que los microorganismos se encuentran soportados sobre un medio inerte. • Procesos anaerobios: son aquellos en los que se emplea microorganismos que no requieren oxígeno para su crecimiento y supervivencia. • El diseño y operación exitoso de este tipo de sistemas requiere conocer adecuadamente el tipo de microorganismos a emplear y compuestos orgánicos a remover, los factores ambientales que afectan el rendimiento del proceso y el tipo de reactores seleccionado. 1.4 Sistemas acoplados de TAOs y Procesos Biológicos. Se ha demostrado que la combinación de TAOs y Procesos biológicos presenta ventajas como [25]: • El pre-tratamiento por TAOs puede proteger a los microorganismos de compuestos tóxicos o inhibitorios. • Los costos totales de tratamiento se reducen en muchos casos al usar sistemas combinados. • El tiempo de tratamiento se disminuye al combinar tecnologías. • Se logra la mineralización total de los contaminantes a menor tiempo y costos que empleando tecnologías de tratamiento separadamente.

En la última década se han realizado estudios empleando tecnologías combinadas para el tratamiento de aguas residuales reales y sintéticas con alto contenido de compuestos no biodegradables, provenientes de industrias de diferentes procesos químicos [26-33], obteniéndose en la mayoría de los casos la completa mineralización con tiempos de residencia menores en cada tipo de reactor, mayores constantes de velocidad de remoción y la reducción en los costos totales de tratamiento si se compara con el uso de tecnologías no combinadas. Generalmente el agua residual de biodiesel tiene un alto contenido de DQO y contiene una mezcla de aceites y grasas, las cuales pueden bloquear el tratamiento biológico. Se propone la adición de sulfato de aluminio, antes de cualquier tratamiento, ya que este desestabiliza los aceites y las grasas, permitiéndoles flotar. El sulfato de aluminio ayuda a reducir los niveles de grasas y aceites y la demanda química de oxígeno DQO en aproximadamente un 50% y adicionalmente se obtiene una reducción del pH y de la alcalinidad. Debido al bajo contenido de nitrógeno y en el agua residual, se requiere la adición de carbonato de calcio y una fuente de nitrógeno para el tratamiento biológico Después de pasar la trampa de grasas, el agua residual pasa a un tanque anaeróbico, en el cual se redujo la DQO en un 90% en 30 días [34] El desarrollo de este proyecto completa la cadena de investigaciones desarrolladas actualmente en Colombia, desde el cultivo de materias primas, la producción del biodiesel a partir de diversos aceites, la valoración de la calidad y la evaluación del biocombustible. Este proyecto se enmarca en el último proceso correspondiente al tratamiento de los efluentes líquidos, aportando no sólo a la limpieza de los efluentes descargados al medio ambiente sino también contribuyendo al reuso de compuestos dentro del sistema productivo. 1.5 Objetivos del proyecto 1.5.1 Objetivo general Implementar Tecnologías Avanzadas de Oxidación en el tratamiento y descontaminación de efluentes líquidos asociados a la producción del biodiesel en Colombia. 1.5.2 Objetivos específicos • Determinar la composición fisicoquímica de los efluentes líquidos provenientes de la producción de biodiesel a partir de las materias primas: aceite de palma e higuerilla • Evaluar la eficiencia de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación no fotoquímicas: ozonización y oxidación electroquímica, en el tratamiento y descontaminación de efluentes líquidos asociados a la producción de biodiesel. • Evaluar la eficiencia de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación fotoquímicas: fotocatálisis y Foto-Fenton, en el tratamiento y descontaminación de efluentes líquidos asociados a la producción de biodiesel. • Determinar la influencia de los agentes oxidantes: oxígeno (O2), peróxido de hidrógeno (H2O2), y ozono (O3) en los procesos implementados con base en las Tecnologías Avanzadas de Oxidación.

• Evaluar la eficiencia y las ventajas del acople de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación más eficientes y viables, en la descontaminación de efluentes líquidos asociados a la producción del biodiesel, con los procesos biológicos (U. de A.). 2. Metodología 2.1. Materiales Como materia prima y reactivos se utilizaron: Aceite de Palma RBD, Aceite de Higuerilla RBD, Metanol p.a. (Merck), Hidróxido de Sodio p.a. (Merck), Hidróxido de Potasio p.a. (Merck), Peróxido de Hidrógeno 30% (Carlo Erba), hierro (II) sulfato heptahidratado p.a. (Carlo Erba), ácido sulfúrico 0,4N (Mol Labs), ácido sulfúrico 0,1N (Merck), cloruro de sodio (Merck), potasio yoduro (Merck), amonio heptamolibdato tetrahidrato (Carlo Erba), sodio tiosulfato 0,1N (Merck), almidón Ts (Mol Labs), manganeso óxido (Carlo Erba). Como equipos se utilizaron: lámpara UV (254nm) Mini 1.5 de Mighty Pure, bomba neumática de doble diafragma de Wilden, ozonizador de Ozonid, electrodo de diamante dopado con boro de BDD-Adamant Technologies, pH-metro portátil 315i de WTW con electrodo Sentix 41, fotómetro Nanocolor 500D de Macherey-Nagel y Cromatógrafo de gases 7890A de Agilent con SPME y detector FID para la medición de metanol. 2.2. Obtención del agua de lavado de Biodiesel Con el fin de comparar diferentes parámetros en las tecnologías se estandarizó a nivel de laboratorio la fabricación y lavado de biodiesel a partir de aceite de palma RBD (Refinado, Blanqueado y Desodorizado) de la siguiente forma: se parte de un aceite de palma libre de acidez o con una acidez muy baja a la cual se adiciona una cantidad de metanol equivalente a una relación molar de 1:6 (aceite:alcohol), en el cual se ha disuelto previamente el catalizador básico en una cantidad equivalente al 0.7% del aceite utilizado. La reacción se realiza a 60°C durante una hora, posteriormente se somete el producto a la separación de la fase glicerol y luego se recupera el metanol del biodiesel a 80°C en rotovaporador ya que es el reactivo más costoso en la elaboración del biodiesel y se agrega en exceso para asegurar un alto rendimiento.

Figura 1. Estandarización a nivel de laboratorio de la fabricación y el lavado de biodiesel Se procede a lavar el biodiesel con el 5% en volumen de agua a 60°C por medio de un sistema de burbujeo de aire, se deja separar por 24 horas y se decanta (Figura 2); se repite este lavado hasta que el pH del agua descartada sea cercano al neutro para garantizar principalmente la remoción del catalizador.

Figura 2. Progresión de lavados del biodiesel de palma RBD 2.3. Caracterización de efluentes líquidos provenientes de la producción de biodiesel a partir de las materias primas: aceite de palma e higuerilla. Se seleccionaron los efluentes líquidos de la producción de biodiesel a partir de las materias primas: aceite de palma e higuerilla. Para cada una de ellas se obtuvieron muestras de los procesos realizados en el laboratorio de Procesos Fisicoquímicos Aplicados (Tabla 1). Tabla 1. Métodos de análisis para las aguas residuales

Parámetro Método de análisis Descripción del equipo

utilizado Método estándar

Norma

pH Potenciométrico pH-metro marca WTW, modelo pH 315i con electrodo Sentix-41.

Standard Methods 2310 - 2005

Conductividad Potenciométrico Conductivímetro Scientific

Instrument IQ350. Standard Methods 2510B - 2005

Turbiedad Nefelométrico Turbidímetro Hach 2100P. Standard Methods 2130B - 2005

DQO Reflujo Cerrado,

Espectrofotométrico

Espectrofotómetro UV-Vis marca Thermo, modelo

evolution 600.

DIN ISO 15705 análogo APHA 5220D

COT Infrarrojo Espectrofotómetro UV-Vis marca Thermo, modelo

evolution 600.

DIN EN1484, análogo APHA 5310

Nitrógeno total Digestión Oxidación Digestor Macro-Kjeldahl Standard Methods 4500-NORB - 1989

Nitrógeno amoniacal

Digestión Oxidación

Digestor Kjeldahl Standard Methods 4500 – NH3B - 1989

DBO5 Incubación en frascos Winkler durante 5 días.

Fotómetro Nanocolor, marca Macherey-Nagel,

modelo 500 D.

DIN EN 1899-1-H51 + DIN EN 25813

Fosfatos

Determinación fotométrica con azul de molibdeno tras hidrólisis ácida y oxidación a

100-120°C.

Fotómetro Nanocolor, marca Macherey-Nagel,

modelo 500 D.

DIN EN ISO 6878 – D11, análogo APHA

4500-P-E

Sulfatos Determinación fotométrica de enturbiamiento con

sulfato de bario

Fotómetro Nanocolor, marca Macherey-Nagel,

modelo 500 D.

DIN 38405-D5-2, análogo APHA 4500 –

SO42-

Grasas y Aceites

Extracción por el método

Soxhlet

Para la determinación de Grasas y Aceites se utilizó

una plancha de calentamiento marca Electrothermal y equipo

Soxhlet.

Standard Methods 5520D - 2005

Detergentes Extracción: determinación fotométrica con azul de

metileno

Fotómetro Nanocolor, marca Macherey-Nagel,

modelo 500 D.

DIN 38409-H23-1 APHA 5540C

Alcalinidad Potenciométrico pHmetro marca WTW, modelo pH 315i con electrodo Sentix-41.

Standard Methods 2320B - 2005

Color Espectrofotometría Fotómetro Nanocolor, marca Macherey-Nagel,

modelo 500 D.

DIN EN ISO 7887 – C1 APHA 2120B

Toxicidad Bioensayos con Daphnia

Pulex Material Volumétrico de Laboratorio e Iluminación

Standard Methods 8711 - 2005

Metanol Cromatografía Gaseosa Cromatógrafo GC FID 7890A marca Agilent

Technology

Método para la determinación de

metanol*

Metales (Na, Ca, K, Mg)

Espectrofotometría de absorción atómica

Espectrofotómetro de Absorción Atómica marca

Unicam 929

Standard Methods 3111B - 2005

Se estandarizaron las técnicas analíticas: además de los análisis fisicoquímicos y microbiológicos realizados se determinaron otros compuestos presentes a partir de análisis de Cromatografía Gaseosa (CG) con detector de Masas (MS) y espectroscopía de Infrarrojo (FTIR) y ultravioleta visible (UV/Visible). Se realizó un análisis de las aguas para estudio de reuso: para cada de los efluentes líquidos obtenidos a partir de la producción de biodiesel a partir de las materias primas

aceite de palma e higuerilla, se preparó un diagrama de flujo de las etapas del proceso. Para los efluentes de cada una de estas etapas, se determinó la calidad fisicoquímica y microbiológica requerida para el reuso del agua. 2.4. Evaluación de los Procesos Avanzados de Oxidación no fotoquímicas. Las TAOs no fotoquímicas, ozonización y oxidación electroquímica, fueron evaluadas en el tratamiento y descontaminación de efluentes líquidos asociados a la producción de biodiesel a partir de las materias primas aceite de palma e higuerilla. Para cada uno de estas tecnologías se empleó el siguiente procedimiento general: Para la tecnología de ozonización se utilizó un ozonizador (Ozonid) con tres diferentes flujos de ozono, alimentado directamente con oxígeno grado UPA, por medio de un regulador de oxígeno de 2 a 15 L/min. El agua residual se colocó en un reservorio de vidrio de 2 litros de capacidad y el ozono fue suministrado al agua por medio de un difusor para garantizar la distribución del agente oxidante de forma homogénea. El sistema utilizado para el tratamiento por ozonización (Figura 3). Para llevar a cabo los experimentos, se ajustó el pH correspondiente con hidróxido de sodio 0.1 N (Merck) o ácido sulfúrico 0.1N (Merck), según el caso. Se aplicó un diseño de experimentos en el cual se varían el pH en tres niveles (12, 7 y 4,5) y el flujo de ozono entre un nivel bajo (0,17 g/h), un nivel medio (0,26 g/h) y un nivel alto (0,34 g/h), de acuerdo con la capacidad de trabajo del ozonizador.

Figura 3. Sistema de ozonización La tecnología de oxidación electroquímica se evaluó utilizando una celda electroquímica con capacidad de 250 ml provista de cuatro bocas para toma de muestras, medición de temperatura y suministro de voltaje, con agitación magnética y con un electrodo de diamante dopado con boro (BDD-Adamant Technologies) como ánodo, el cual posee un área de contacto de 4 cm2 (Figura 4). El cátodo utilizado fue un espiral de zirconio y el sistema fue alimentado utilizando una fuente de corriente directa (BK Precision), por medio de los respectivos cables hacia el ánodo y el cátodo. Para llevar a cabo los

experimentos, se adicionó la cantidad respectiva de electrolito, cloruro de sodio (Merck), según el caso. Se aplicó un diseño de experimentos en el cual se varían la concentración de electrolito cloruro de sodio (0,69, 1,00, 1,75, 2,50 y 2,81 g/L), y la densidad de corriente (0,01, 0,02, 0,03 y 0,04 amperios).

Figura 4. Sistema de electroquímica 2.5. Evaluación de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación fotoquímicas. Las TAOs fotoquímicas, Fotocatálisis Heterogénea con Dióxido de Titanio y Foto-Fenton, fueron evaluadas en el tratamiento y descontaminación de efluentes líquidos asociados a la producción de biodiesel a partir de las materias primas aceite de palma e higuerilla. Para la aplicación de la Fotocatálisis Heterogénea con dióxido de Titanio se inmovilizó el fotocatalizador P-25 (Degussa) con una matriz de sílice desarrollada por el método sol-gel con catálisis ácida de los precursores tetraetilo ortosilicato (TEOS) (Merck), Isopropanol (Merck) y agua destilada en proporciones molares 0,5:4:1 sobre anillos .rashing de vidrio borosilicato de 10 mm de diámetro externo, 10 mm de altura y 2 mm de espesor los cuales se situaron dentro de una carcasa de vidrio borosilicato de 10 cm de diámetro externo, 10 cm de longitud y 5 mm de espesor, el cual tiene una entrada de 6 mm de diámetro exterior en la parte inferior y una salida de 6 mm de diámetro externo en la parte superior, este fotorreactor está sellado por medio de bridas de acero. El sistema de foto-degradación cuenta con una fuente de radiación ultravioleta de longitud de onda 365nm y 26Watts de potencia con un colector parabólico de aluminio pulimentado para concentrar la radiación, y una bomba neumática de doble diafragma para regular el caudal de recirculación (Figura 5). Se aplicó un diseño de experimentos en el cual se varían el pH (3 y 9), la concentración de peróxido de hidrógeno (1 y 2mL/L) y el caudal (0,68 y 1L/min).

Figura 5. Sistema Fotocatálisis Heterogénea

Para la evaluación de la tecnología Foto-Fenton se empleó una lámpara UV (254nm) Mini 1.5 de Mighty Pure como fuente de radiación, una bomba neumática de doble diafragma marca Wilden para el sistema de recirculación (Figura 6). Se aplicó un diseño de experimentos en el cual se variaron la concentración de iones ferroso (0,1, 0,3 y 0,5 mM) y la concentración de peróxido de hidrógeno (35, 85 y 135mM).

Figura 6. Sistema Fotocatalítico Foto-Fenton

Todos los experimentos planteados para cada tecnología se realizaron por duplicado y se estudiaron por medio de lecturas periódicas de Carbono Orgánico Total (COT), Demanda Química de Oxígeno (DQO) y porcentaje de metanol.

2.6. Influencia de los agentes oxidantes: Tanto en las Tecnologías Avanzadas de Oxidación fotoquímicas como no fotoquímicas se requiere de un agente oxidante como iniciador o potenciador de los procesos de mineralización que se llevan a cabo. En el sistema de ozonización se aplicó un diseño experimental en el cual se emplearon valores de pH 7 y 12, y concentraciones de peróxido de hidrógeno de 3,4, 34,0 y 340,0 ppm, dejando el flujo de ozono fijo en 0.34 g/h. Para determinar la influencia de la adición de peróxido de hidrógeno en el sistema de electroquímica se planteó el diseño de experimentos en el cual se hizo una variación de la concentración de peróxido de hidrógeno correspondientes a 3,4ppm, 34,0ppm y 340ppm; se utilizaron valores de densidad de corriente 0,03A y 0,04A y de concentración de electrolito 2,5g/L y 2,81g/L Para la Fotocatálisis Heterogénea se utilizó el mismo sistema descrito anteriormente aplicando un diseño de experimentos factorial en el cual se emplearon concentraciones de peróxido de hidrógeno de 1mM y 2mM, con y sin adición de oxígeno, el cual se midió como flujo de aire suministrado al sistema el cual fue de 1,75L/min. Todos los experimentos se realizaron con un pH 9.0 y a un caudal de 1L/min. En el sistema descrito para la tecnología Foto-Fenton se aplicó un diseño de experimentos en el cual se empleó una cantidad de peróxido de hidrógeno de 35mM y se añadió oxígeno medido como flujo de aire suministrado al sistema el cual fue de 1,75L/min. En todos los casos se sostuvo la concentración de iones ferroso en 0.3mM. Todos los experimentos se realizaron con un pH 2.8 y a un caudal de 1L/min. Todos los experimentos planteados para cada tecnología se realizaron por duplicado y se estudiaron por medio de lecturas periódicas de COT, DQO y porcentaje de metanol. 2.7. Evaluación del acople de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación (TAOs) más eficientes y viables con los procesos biológicos. Luego de realizar la evaluación de las TAOs no fotoquímicas y fotoquímicas se seleccionaron las dos tecnologías con mejores resultados para ser evaluadas en acople con procesos de oxidación biológicos; para esto se desarrolló, construyó y evaluó un biorreactor a biomasa suspendida (Reactor Biológico Secuencial-SBR) mostrado en la Figura 7.

Figura 7. Reactor Biológico Secuencial (SBR)

El reactor SBR fue inoculado con lodos biológicos provenientes de la planta de tratamientos de aguas residuales textiles, ubicada en el municipio de Marinilla, Antioquia. Se conservaron en el laboratorio con aireación continua, y se alimentaron ocasionalmente con nutrientes. Los lodos fueron evaluados periódicamente con la medición de Sólidos Suspendidos Totales (SST), Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV) e Índice Volumétrico de Lodos (IVL) (Figura 8).

Figura 8. Prueba de Índice Volumétrico de Lodos (IVL)

Todos los experimentos planteados para cada tecnología se realizaron por duplicado y las aguas resultantes se estudiaron por medio de lecturas periódicas de COT, DQO y Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5). 3. Resultados y discusión. 3.1. Caracterización de las aguas residuales. Se caracterizaron las aguas de lavado de biodiesel elaborado en el laboratorio a partir de aceite de palma e higuerilla con Hidróxido de Sodio (NaOH) y con Hidróxido de Potasio (KOH) como catalizadores. Los resultados se muestran en la Tabla 2. Estos análisis permiten conocer las características fisicoquímicas de los efluentes líquidos así como sus propiedades de biodegradabilidad y toxicidad, y de esta manera establecer la calidad de las aguas de acuerdo a su proceso de obtención y por consiguiente planear los diferentes procesos de experimentación y tratamiento.

Tabla 2. Caracterización de las aguas residuales provenientes de la producción de biodiesel

PARÁMETRO

PALMA RBD HIGUERILLA RBD

Catalizador Catalizador

NaOH KOH NaOH KOH

pH 10,266 10,216 8,881 9,230

Conductividad (µS) 350 406,9 594,8 878,6

Turbiedad (NTU) >1000 >1000 >1000 >1000

COT (ppm) 19000 16000 10000 24000

DQO (ppm) 61000 74000 25600 51000

DBO5 (ppm) 32000 29000 15000 12500

Toxicidad Tóxico

Detergentes (ppm) 0,10 0,02 4,80 2,10

Alcalinidad Total (mg/L CaCO3 ) 200 400 400 510

Color > 500 > 500 > 500 > 500

Metanol (%) 2,61 3,13 1,38 1,66

Los valores de pH encontrados en las aguas residuales fueron altamente alcalinos debido a la utilización de catalizadores básicos (KOH y NaOH), los valores de conductividad fueron mayores en las aguas residuales obtenidas a partir de biodiesel de aceite de higuerilla, esta situación podría ser el resultado de la mayor cantidad de sólidos presentes en el proceso con aceite de higuerilla comparado con el de palma. Los sólidos no se cuantificaron, debido a que las características de las muestras no permitieron una evaluación fiable de dicho parámetro. Los valores de DQO, DBO5, COT y turbiedad se encontraban en general muy altos, lo que puede deberse a la presencia de diferentes tipos de contaminantes en el agua como son, grasas y aceites, nitrógeno, fosfatos, sulfatos y metanol. Las grasas y aceites observadas, y los altos valores de alcalinidad total de las aguas residuales a partir de aceite de higuerilla, se deben a que el proceso de separación de las fases, biodiesel-glicerina (Figura 9), fue bastante difícil porque presentaban un color similar y adicionalmente tienden a emulsionarse haciendo posible que esta situación genere una mayor carga de contaminantes en el agua de lavado.

Figura 9. Separación de fases Biodiesel-Glicerina Todas las muestras presentaron un color muy intenso debido a la presencia de compuestos emulsionados y residuales de la reacción. Los análisis de toxicidad revelaron en todos los casos que los organismos de los bioensayos no sobreviven debido principalmente a la alta concentración de metanol y otros contaminantes presentes en todas las aguas, lo que permite concluir que estas aguas residuales no pueden ser vertidas a las fuentes naturales sin un tratamiento previo.

3.2. Determinación de metanol Para la medición del contenido de metanol se desarrolló el método de micro-extracción en fase sólida acoplado a cromatografía de gases con detección por ionización de llama (SPME-CG-FID) en el que la muestra se obtuvo por contacto de la microfibra SPME (Fiber assembly, 85 um, polyacrylate coating) con los vapores de metanol en la muestra durante 30 segundos [35-37], posteriormente se inyectó en el GC el cual estaba configurado con las siguientes condiciones cromatográficas:

Temperatura en el inyector: 260°C Flujo en el inyector 2 mL/min Columna RTX-5, 5% diphenyl- 95% polysiloxane, 60 m, 0.25 mm ID, 0.25 um Temperatura de columna: 80°C/1 min, 10°C/min hasta 120°C Flujo por la columna 2 mL/min Detector FID Temperatura del detector: 350°C. A estas condiciones, el metanol presenta un tiempo de elución de 2,787 min, y para las mediciones se realizó una curva de calibración entre 0 y 25% de metanol en agua, para la cual se obtuvo la correlación: Área = 6.3735%Metanol + 0, R2 = 0.9981. El coeficiente de variación de repetitividad es: 0.87.

3.3 Tratamientos con TAOs 3.3.1. Ozonización El diseño de experimentos planteado fue aplicado sobre una matriz con una carga orgánica cien veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar parámetros propios de la tecnología.importantes remociones de COT y DQO (

Figura 10. Porcentajes de remoción de DQO y COT en aguas de lavado de biodiesel de concentración cien veces menor a la extraída del proceso con tecnología de

De acuerdo con los resultados obtenidos se observa que la tecnología utilizada es eficiente para remover la materia orgánica presente en el agua tratada, ya que se obtienen remociones de 79,41% para COT y de 81,20% para DQO, los cuales se consiguen utilizando un flujo acontaminantes está dada por el flujo de ozono, lo que no se observa con el pH, ya que tanto a valores bajos y altos de pconcluirse que de acuerdo en aplicaciones a gran escala, no sería necesario su ajuste, lo que haría aun más atractiva la tecnología. El experimento que presenta mayor remoción de COT y DQO flujo de ozono de 0,34 g/h y un pH de 12,0.de 4,5 y un flujo de ozono medio de 0,26 g/h, tanto de COT como de DQO, lo que ofrece una opción más económica de tratamiento a la hora de hacer un escalado de la tecnología. Las menores degradaciones se obtuvieron con un flujo de ozono de 0,17 g/h, el cual es el menor de los flujos probados. Adicionalmente, las condiciones de mejor respuesta, se aplicaron residuales de biodiesel con una dilución cinco veces menor a la descarga original

0,00

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% d

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ratamientos con TAOs no fotoquímicas

El diseño de experimentos planteado fue aplicado sobre una matriz con una carga orgánica cien veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar

etros propios de la tecnología. Por medio de esta tecnología se obtuvieron importantes remociones de COT y DQO (Figura 10).

Porcentajes de remoción de DQO y COT en aguas de lavado de biodiesel de concentración cien veces menor a la extraída del proceso con tecnología de

ozonización.

los resultados obtenidos se observa que la tecnología utilizada es eficiente para remover la materia orgánica presente en el agua tratada, ya que se obtienen remociones de 79,41% para COT y de 81,20% para DQO, los cuales se

lizando un flujo alto de ozono. La mayor influencia en la remoción de contaminantes está dada por el flujo de ozono, lo que no se observa con el pH, ya que tanto a valores bajos y altos de pH, la tecnología funciona bien. Por lo tanto, puede concluirse que de acuerdo con el análisis estadístico, el pH resultó no ser significativo y en aplicaciones a gran escala, no sería necesario su ajuste, lo que haría aun más

El experimento que presenta mayor remoción de COT y DQO fue el realizado o de 0,34 g/h y un pH de 12,0. Es de anotar que el experimento con un pH

y un flujo de ozono medio de 0,26 g/h, muestra buenos porcentajes de remoción tanto de COT como de DQO, lo que ofrece una opción más económica de tratamiento a

hacer un escalado de la tecnología. Las menores degradaciones se obtuvieron con un flujo de ozono de 0,17 g/h, el cual es el menor de los flujos probados.

Adicionalmente, las condiciones de mejor respuesta, se aplicaron a una matriz de aguas e biodiesel con una dilución cinco veces menor a la descarga original

El diseño de experimentos planteado fue aplicado sobre una matriz con una carga orgánica cien veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar los

Por medio de esta tecnología se obtuvieron

Porcentajes de remoción de DQO y COT en aguas de lavado de biodiesel

de concentración cien veces menor a la extraída del proceso con tecnología de

los resultados obtenidos se observa que la tecnología utilizada es eficiente para remover la materia orgánica presente en el agua tratada, ya que se obtienen remociones de 79,41% para COT y de 81,20% para DQO, los cuales se

La mayor influencia en la remoción de contaminantes está dada por el flujo de ozono, lo que no se observa con el pH, ya que

Por lo tanto, puede análisis estadístico, el pH resultó no ser significativo y

en aplicaciones a gran escala, no sería necesario su ajuste, lo que haría aun más

fue el realizado con un Es de anotar que el experimento con un pH

buenos porcentajes de remoción tanto de COT como de DQO, lo que ofrece una opción más económica de tratamiento a

hacer un escalado de la tecnología. Las menores degradaciones se obtuvieron con un flujo de ozono de 0,17 g/h, el cual es el menor de los flujos probados.

a una matriz de aguas e biodiesel con una dilución cinco veces menor a la descarga original

DQO

COT

extraída del proceso de lavado. Los resultados observados, fueron inferiores a los obtenidos para la dilución de cien veces, pero todavía se observan valores significativos de remoción, por lo que se decide realizar el ensayo con el agua extraída directamente del proceso de fabricación de biodiesel.

Figura 11. Porcentajes de remoción de DQO y COT y metanol, en aguas de lavado de biodiesel de concentración

Los valores de remoción obtenidos para el tratamiento de la matriz de agua residual directamente extraída del proceso de lavado de biodiesel, se muestran

Figura 12. Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de biodiesel extraídas directamente del proceso con

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extraída del proceso de lavado. Los resultados observados, fueron inferiores a los obtenidos para la dilución de cien veces, pero todavía se observan valores significativos

por lo que se decide realizar el ensayo con el agua extraída directamente del proceso de fabricación de biodiesel.

Porcentajes de remoción de DQO y COT y metanol, en aguas de lavado de biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología

de ozonización.

Los valores de remoción obtenidos para el tratamiento de la matriz de agua residual directamente extraída del proceso de lavado de biodiesel, se muestran

. Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de biodiesel extraídas directamente del proceso con tecnología de ozonización

COT DQO Metanol

22,01 21,31

31,36

COT DQO Metanol

12,004,96

14,40

extraída del proceso de lavado. Los resultados observados, fueron inferiores a los obtenidos para la dilución de cien veces, pero todavía se observan valores significativos

por lo que se decide realizar el ensayo con el agua extraída directamente

Porcentajes de remoción de DQO y COT y metanol, en aguas de lavado de

cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología

Los valores de remoción obtenidos para el tratamiento de la matriz de agua residual directamente extraída del proceso de lavado de biodiesel, se muestran en la Figura 12.

. Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de

tecnología de ozonización

Los resultados observados, muestran como era de esperarse, que el tratamiento con tecnología de ozonización aplicándolo a aguas extraídas directamente del proceso de lavado de biodiesel sin ningún tipo de dilución, es mucho más itrabaja con diluciones, ya que se trabaja con una carga mucho menor de contaminante. Sin embargo la tecnología permite realizar remociones del 12 y del 14% para el COT y el metanol respectivamente, mientras que para del DQO, la reaproximadamente el 5%. 3.3.2. Oxidación Electroquímica La Figura 13 muestra los porcentajes de remoción de DQO y COT del diseño de experimentos aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar los pará

Figura 13. Porcentajes de remoción del Carbono Orgánico Total y Demanda Química de Oxígeno para la tecnología avanzada de oxidación electroquímica

En el caso del proceso de electroquímica, la contaminantes está dada por la concentración de electrolito, lo que no ocurre con la corriente, ya que también a valores de 0,02 Amperios, se observan remociones del orden del 40%, tanto en DQO como en COT, usando una conalta. Por lo tanto, de acuerdo al análisis estadístico, la corriente aplicada no es tan significativa como el electrolito adicionado a la celda, lo que significa que para una concentración de electrolito alta, es suficiente aplicresultados de remoción satisfactorios con una disminución en el gasto final de energía.

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Los resultados observados, muestran como era de esperarse, que el tratamiento con tecnología de ozonización aplicándolo a aguas extraídas directamente del proceso de lavado de biodiesel sin ningún tipo de dilución, es mucho más ineficiente que cuando se trabaja con diluciones, ya que se trabaja con una carga mucho menor de contaminante. Sin embargo la tecnología permite realizar remociones del 12 y del 14% para el COT y el metanol respectivamente, mientras que para del DQO, la reducción es solo de

3.3.2. Oxidación Electroquímica

muestra los porcentajes de remoción de DQO y COT del diseño de experimentos aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar los parámetros propios de la tecnología.

. Porcentajes de remoción del Carbono Orgánico Total y Demanda Química de Oxígeno para la tecnología avanzada de oxidación electroquímica

En el caso del proceso de electroquímica, la mayor influencia en la remoción de contaminantes está dada por la concentración de electrolito, lo que no ocurre con la corriente, ya que también a valores de 0,02 Amperios, se observan remociones del orden del 40%, tanto en DQO como en COT, usando una concentración de electrolito alta. Por lo tanto, de acuerdo al análisis estadístico, la corriente aplicada no es tan significativa como el electrolito adicionado a la celda, lo que significa que para una concentración de electrolito alta, es suficiente aplicar una corriente baja para obtener resultados de remoción satisfactorios con una disminución en el gasto final de energía.

Experimento

Los resultados observados, muestran como era de esperarse, que el tratamiento con tecnología de ozonización aplicándolo a aguas extraídas directamente del proceso de

neficiente que cuando se trabaja con diluciones, ya que se trabaja con una carga mucho menor de contaminante. Sin embargo la tecnología permite realizar remociones del 12 y del 14% para el COT y

ducción es solo de

muestra los porcentajes de remoción de DQO y COT del diseño de experimentos aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga

metros propios de la tecnología.

. Porcentajes de remoción del Carbono Orgánico Total y Demanda Química de Oxígeno para la tecnología avanzada de oxidación electroquímica

mayor influencia en la remoción de contaminantes está dada por la concentración de electrolito, lo que no ocurre con la corriente, ya que también a valores de 0,02 Amperios, se observan remociones del

centración de electrolito alta. Por lo tanto, de acuerdo al análisis estadístico, la corriente aplicada no es tan significativa como el electrolito adicionado a la celda, lo que significa que para una

ar una corriente baja para obtener resultados de remoción satisfactorios con una disminución en el gasto final de energía.

DQO

COT

Los resultados encontrados, muestran que la electroquímica, a pesar de ser menos eficiente que la ozonización, remueve considerablemcomo resultados máximos de remoción un 58,49% en DQO y un 61,11% en COT. Estos resultados se obtuvieron para una corriente de 0,04 Amperios y una concentración de electrolito de 2,5 Las condiciones de máxima remoción se seleccionaron para tratar las aguas de biodiesel con una carga orgánica más alta, en este caso, una carga a la extraída directamente del proceso de lavado de biodiesel, cuyos resultados se muestran en la Figura 14. Se observa la disminución en el porcentaje de remoción de COT y DQO, comparado con los resultados

Figura 14. Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología

electroquímica ([NaCl] = 2,5 g/L

Posteriormente, el mismo arreglo, fue probado sobre el agudirectamente del proceso de fabricación del biodiesel a nivel de laboratorio, las cuales pueden compararse con las aguas obtenidas en los procesos industriales. Previamente se retiraron los jabones presentes en el agua por medio de una convertirlos en ácidos grasos de fácil remoción y disminuir la carga orgánica en primera instancia por técnicas físicas como debe realizarse a nivel industrial. La Figura 15, muestra que en este caso el porcentaje de remoción de materia orgánica es bajo en comparación con los resultados obtenidos cuando se trabaja a menores concentraciones, debido principalmente orgánica superior, la tecnología presenta limitaciones, lo que podría mejorarse utilizando mayores tiempos de reacción, en este caso, usando tiempos de reacción superiores a 2 horas, tiempo en el cual se hicieron los No obstante, la tecnología muestra aún tener una respuesta positiva sobre las aguas residuales de la producción de biodiesel, sobretodo en la remoción de metanol, el cual muestra incluso un valor un poco superior al obtenido cuan

0,0

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% R

em

oci

ón

Los resultados encontrados, muestran que la electroquímica, a pesar de ser menos eficiente que la ozonización, remueve considerablemente la materia orgánica, arrojando como resultados máximos de remoción un 58,49% en DQO y un 61,11% en COT. Estos resultados se obtuvieron para una corriente de 0,04 Amperios y una

electrolito de 2,5 g/L de NaCl.

Las condiciones de máxima remoción se seleccionaron para tratar las aguas de una carga orgánica más alta, en este caso, una carga cinco

a la extraída directamente del proceso de lavado de biodiesel, cuyos resultados se . Se observa la disminución en el porcentaje de remoción de

COT y DQO, comparado con los resultados reportados en la Figura 13

Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología

electroquímica ([NaCl] = 2,5 g/L y 0,04 A)

Posteriormente, el mismo arreglo, fue probado sobre el agua residual extraída directamente del proceso de fabricación del biodiesel a nivel de laboratorio, las cuales pueden compararse con las aguas obtenidas en los procesos industriales. Previamente se retiraron los jabones presentes en el agua por medio de una hidrólisis ácida para convertirlos en ácidos grasos de fácil remoción y disminuir la carga orgánica en primera instancia por técnicas físicas como debe realizarse a nivel industrial.

, muestra que en este caso el porcentaje de remoción de materia orgánica es bajo en comparación con los resultados obtenidos cuando se trabaja a menores concentraciones, debido principalmente a que, por ser una matriz con una carga orgánica superior, la tecnología presenta limitaciones, lo que podría mejorarse utilizando mayores tiempos de reacción, en este caso, usando tiempos de reacción superiores a 2 horas, tiempo en el cual se hicieron los experimentos reportados.

No obstante, la tecnología muestra aún tener una respuesta positiva sobre las aguas residuales de la producción de biodiesel, sobretodo en la remoción de metanol, el cual muestra incluso un valor un poco superior al obtenido cuando se tratan aguas con una

COT DQO Metanol

19,00 21,64 23,09

Los resultados encontrados, muestran que la electroquímica, a pesar de ser menos ente la materia orgánica, arrojando

como resultados máximos de remoción un 58,49% en DQO y un 61,11% en COT. Estos resultados se obtuvieron para una corriente de 0,04 Amperios y una

Las condiciones de máxima remoción se seleccionaron para tratar las aguas de cinco veces menor

a la extraída directamente del proceso de lavado de biodiesel, cuyos resultados se . Se observa la disminución en el porcentaje de remoción de

13.

Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de

biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología

a residual extraída directamente del proceso de fabricación del biodiesel a nivel de laboratorio, las cuales pueden compararse con las aguas obtenidas en los procesos industriales. Previamente

hidrólisis ácida para convertirlos en ácidos grasos de fácil remoción y disminuir la carga orgánica en primera

, muestra que en este caso el porcentaje de remoción de materia orgánica es bajo en comparación con los resultados obtenidos cuando se trabaja a menores

a que, por ser una matriz con una carga orgánica superior, la tecnología presenta limitaciones, lo que podría mejorarse utilizando mayores tiempos de reacción, en este caso, usando tiempos de reacción

experimentos reportados.

No obstante, la tecnología muestra aún tener una respuesta positiva sobre las aguas residuales de la producción de biodiesel, sobretodo en la remoción de metanol, el cual

do se tratan aguas con una

carga cinco veces menor, lo que puede deberse a que la electroquímica puede producir hidrógeno gaseoso, el cual puede arrastrar fácilmente el metanol presente en el agua residual.

Figura 15. Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de biodiesel de extraída directamente del proceso con tecnología electroquímica ([NaCl] =

3.4 Tratamiento con TAOs fotoquímicas 3.4.1. Fotocatálisis Heterogénea El diseño de experimentos planteado fue aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar los parámetros propios de la tecnología. Por medio de esta tecnología se obtuvieron importantes remociones de COT, DQO y metanol (experimentos realizados a pH alto en cuanto a la remoción de la DQO y del COcuales alcanzan valores del 60% y del 54% respectivamente para una dosificación de 1mL/L de peróxido de hidrógeno y caudal de 0,68L/min; aisladamente, no hay una apreciable influencia del catalizador sobre la remoción del COT demostrado por los porcentajes obtenidos con la fotólisis y la tecnología UV/peróxido similares a los de demás pruebas. El catalizador TiOlos compuestos inorgánicos presentes, las cuales, junto con los compuestos orgánicos, constituyen los valores de DQO.

0,0

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carga cinco veces menor, lo que puede deberse a que la electroquímica puede producir hidrógeno gaseoso, el cual puede arrastrar fácilmente el metanol presente en el agua

de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de biodiesel de extraída directamente del proceso con tecnología electroquímica ([NaCl] =

2,5 g/L y 0,04 A).

fotoquímicas

3.4.1. Fotocatálisis Heterogénea

diseño de experimentos planteado fue aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar los parámetros propios de la tecnología. Por medio de esta tecnología se obtuvieron importantes remociones

T, DQO y metanol (Figura 16). Es significativa la ventaja existente de los experimentos realizados a pH alto en cuanto a la remoción de la DQO y del COcuales alcanzan valores del 60% y del 54% respectivamente para una dosificación de 1mL/L de peróxido de hidrógeno y caudal de 0,68L/min; aisladamente, no hay una apreciable influencia del catalizador sobre la remoción del COT demostrado por los

entajes obtenidos con la fotólisis y la tecnología UV/peróxido similares a los de demás pruebas. El catalizador TiO2 ha mostrado tener acción sobre la degradación de los compuestos inorgánicos presentes, las cuales, junto con los compuestos orgánicos,

tituyen los valores de DQO.

COT DQO Metanol

10,44 8,96

27,48

carga cinco veces menor, lo que puede deberse a que la electroquímica puede producir hidrógeno gaseoso, el cual puede arrastrar fácilmente el metanol presente en el agua

de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de

biodiesel de extraída directamente del proceso con tecnología electroquímica ([NaCl] =

diseño de experimentos planteado fue aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar los parámetros propios de la tecnología. Por medio de esta tecnología se obtuvieron importantes remociones

). Es significativa la ventaja existente de los experimentos realizados a pH alto en cuanto a la remoción de la DQO y del COT, los cuales alcanzan valores del 60% y del 54% respectivamente para una dosificación de 1mL/L de peróxido de hidrógeno y caudal de 0,68L/min; aisladamente, no hay una apreciable influencia del catalizador sobre la remoción del COT demostrado por los

entajes obtenidos con la fotólisis y la tecnología UV/peróxido similares a los de ha mostrado tener acción sobre la degradación de

los compuestos inorgánicos presentes, las cuales, junto con los compuestos orgánicos,

Figura 16. Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de biodiesel de concentración 100 veces menor a la extraída del proceso con tecnología

El estudio realizado muestra que existe una fuerte dependencia del pH en la disminución de la DQO principalmente y medianamente en la disminución del COT y el contenido de metanol en las aguas evaluadas por medio de la Fotocatálisis Heterogénea, lo cual es mugeneralmente por tener valores elevados de pH debido a que la finalidad del lavado del biodiesel es retirar el catalizador básico. El arreglo de mejor respuesta, consistente en 1mL/L de peróxido de hidrógende 0,68L/min y pH alto, se aplicó a una matriz con valores de DQO y COT veinte veces mayor al del diseño de experimentos realizado anteriormente. La como resultado de esta prueba la ineficiente capacidad de esta tecnología para remover la DQO, el COT y el metanol. Se decide no hacer una evaluación de la tecnología directamente sobre el agua de lavado extraída de la producción de biodiesel ya que los resultados con las concentraciones menores no fueron satisfactorios.

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% Remoción

Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de biodiesel de concentración 100 veces menor a la extraída del proceso con tecnología

Fotocatálisis Heterogénea.

estudio realizado muestra que existe una fuerte dependencia del pH en la disminución de la DQO principalmente y medianamente en la disminución del COT y el contenido de metanol en las aguas evaluadas por medio de la Fotocatálisis Heterogénea, lo cual es muy conveniente ya que estas aguas se caracterizan generalmente por tener valores elevados de pH debido a que la finalidad del lavado del biodiesel es retirar el catalizador básico.

El arreglo de mejor respuesta, consistente en 1mL/L de peróxido de hidrógende 0,68L/min y pH alto, se aplicó a una matriz con valores de DQO y COT veinte veces mayor al del diseño de experimentos realizado anteriormente. La Figcomo resultado de esta prueba la ineficiente capacidad de esta tecnología para remover la DQO, el COT y el metanol. Se decide no hacer una evaluación de la tecnología

re el agua de lavado extraída de la producción de biodiesel ya que los resultados con las concentraciones menores no fueron satisfactorios.

Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de

biodiesel de concentración 100 veces menor a la extraída del proceso con tecnología

estudio realizado muestra que existe una fuerte dependencia del pH en la disminución de la DQO principalmente y medianamente en la disminución del COT y el contenido de metanol en las aguas evaluadas por medio de la Fotocatálisis

y conveniente ya que estas aguas se caracterizan generalmente por tener valores elevados de pH debido a que la finalidad del lavado del

El arreglo de mejor respuesta, consistente en 1mL/L de peróxido de hidrógeno, caudal de 0,68L/min y pH alto, se aplicó a una matriz con valores de DQO y COT veinte veces

Figura 17 muestra como resultado de esta prueba la ineficiente capacidad de esta tecnología para remover la DQO, el COT y el metanol. Se decide no hacer una evaluación de la tecnología

re el agua de lavado extraída de la producción de biodiesel ya que los

%DQO

%COT

%MetOH

Figura 17. Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología Fotocatálisis Heterogénea (1mL/L H2O2, caudal de 0,68L/min y pH Alto). 3.4.2. Foto-Fenton La

Figura 18 muestra los porcentajes de remoción de DQO, COT y metanol del diseño de experimentos aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar Se observa que la presencia de la radiación Ultravioleta influye radicalmente en el aumento de la remoción de DQO, mientras que en la reacción de Fenton (ausencia de radiación), no se observa un cambio apreciable inorgánicas oxidables presentes no son destruidas con tanta eficiencia como con el sistema irradiado. Se aprecia una mejor y consistente disminución del COT cuando se utilizó 0,3mM de hierro, y una mejor distribución 0,3mM de Hierro. Con la mayor concentración de hierro (0,5mM) se afecta en gran proporción la capacidad para disminuir el COT debido a una mayor selectividad en la remoción de las sales inorgánicas que a los co La cantidad de metanol en las muestras es un parámetro influyente en la toxicidad de este tipo de aguas. Aunque no fue posible medir el porcentaje de remoción de metanol en todos los experimentos (muestras insuficientes) es sproceso de Fotólisis no tiene un resultado visible sobre la destrucción de este contaminante, lo que indica que no es posible destruir el metanol sólo con el efecto de la radiación. La tecnología UV/Hremoción del metanol pero no se cuentan con los datos suficientes para evaluar la interacción de los parámetros de la tecnología con el porcentaje de remoción.

% Remoción

Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel de

concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología Fotocatálisis , caudal de 0,68L/min y pH Alto).

muestra los porcentajes de remoción de DQO, COT y metanol del diseño de experimentos aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar los parámetros propios de la tecnología.

Se observa que la presencia de la radiación Ultravioleta influye radicalmente en el aumento de la remoción de DQO, mientras que en la reacción de Fenton (ausencia de radiación), no se observa un cambio apreciable debido, posiblemente, a que las sales inorgánicas oxidables presentes no son destruidas con tanta eficiencia como con el

Se aprecia una mejor y consistente disminución del COT cuando se utilizó 0,3mM de hierro, y una mejor distribución del porcentaje de remoción de DQO con 0,1mM y 0,3mM de Hierro. Con la mayor concentración de hierro (0,5mM) se afecta en gran proporción la capacidad para disminuir el COT debido a una mayor selectividad en la remoción de las sales inorgánicas que a los compuestos orgánicos presentes.

La cantidad de metanol en las muestras es un parámetro influyente en la toxicidad de este tipo de aguas. Aunque no fue posible medir el porcentaje de remoción de metanol en todos los experimentos (muestras insuficientes) es significativo resaltar que el proceso de Fotólisis no tiene un resultado visible sobre la destrucción de este contaminante, lo que indica que no es posible destruir el metanol sólo con el efecto de la radiación. La tecnología UV/H2O2 y la Foto-Fenton tienen un efecto positivo en la remoción del metanol pero no se cuentan con los datos suficientes para evaluar la interacción de los parámetros de la tecnología con el porcentaje de remoción.

0,0

3,0

6,0

9,0

12,0

15,0

18,0

DQO COT Metanol (%)

2,971,86

15,34

Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología Fotocatálisis

muestra los porcentajes de remoción de DQO, COT y metanol del diseño de experimentos aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga

los parámetros propios de la tecnología.

Se observa que la presencia de la radiación Ultravioleta influye radicalmente en el aumento de la remoción de DQO, mientras que en la reacción de Fenton (ausencia de

debido, posiblemente, a que las sales inorgánicas oxidables presentes no son destruidas con tanta eficiencia como con el

Se aprecia una mejor y consistente disminución del COT cuando se utilizó 0,3mM de del porcentaje de remoción de DQO con 0,1mM y

0,3mM de Hierro. Con la mayor concentración de hierro (0,5mM) se afecta en gran proporción la capacidad para disminuir el COT debido a una mayor selectividad en la

mpuestos orgánicos presentes.

La cantidad de metanol en las muestras es un parámetro influyente en la toxicidad de este tipo de aguas. Aunque no fue posible medir el porcentaje de remoción de metanol

ignificativo resaltar que el proceso de Fotólisis no tiene un resultado visible sobre la destrucción de este contaminante, lo que indica que no es posible destruir el metanol sólo con el efecto de

un efecto positivo en la remoción del metanol pero no se cuentan con los datos suficientes para evaluar la interacción de los parámetros de la tecnología con el porcentaje de remoción.

Figura 18. Porcentajes de remoción del Oxígeno y metanol para el proceso Foto

La tecnología ha mostrado ser muy eficiente en la destrucción de la materia orgánica presente en el agua tratada, indicado por las altas remociones de COT y DQO. Caberesaltar que se aprecia una notable semejanza en las degradaciones obtenidas utilizando 0,3mM de Hierro (II), lo que muestra una leve independencia de la cantidad de peróxido de hidrógeno utilizada dentro del rango utilizado en el diseño de experimentos. De todo el diseño experimental el que presenta mayor consistencia y remoción de COT y DQO es que se realizó con una concentración de hierro (II) 0,3mM y con una de peróxido de hidrógeno de 35mM. Se seleccionó este experimento para aplicarlo sobre una caragua de biodiesel correspondiente a una DQO de 5 veces menor a la extraída directamente del proceso de lavado de biodiesel, cuyos resultados se muestran en la Figura 19. A pesar de que el porcentaje de remoción de COT y DQO no es tan elevado como muestran los resultados de la

Figura 18 se considera un muy buen resultado teniendo en cuenta que se trata de una alta carga de materia orgánica. Adicionalmente presenta una gran conservación de la relación entre los resultados graficados en la

Figura 18.

0

20

40

60

80

100

% Remoción

Porcentajes de remoción del Carbono Orgánico Total, Demanda Química de

Oxígeno y metanol para el proceso Foto-Fenton

La tecnología ha mostrado ser muy eficiente en la destrucción de la materia orgánica presente en el agua tratada, indicado por las altas remociones de COT y DQO. Caberesaltar que se aprecia una notable semejanza en las degradaciones obtenidas utilizando 0,3mM de Hierro (II), lo que muestra una leve independencia de la cantidad de peróxido de hidrógeno utilizada dentro del rango utilizado en el diseño de

De todo el diseño experimental el que presenta mayor consistencia y remoción de COT y DQO es que se realizó con una concentración de hierro (II) 0,3mM y con una de peróxido de hidrógeno de 35mM.

Se seleccionó este experimento para aplicarlo sobre una carga orgánica más alta de agua de biodiesel correspondiente a una DQO de 5 veces menor a la extraída directamente del proceso de lavado de biodiesel, cuyos resultados se muestran en la

. A pesar de que el porcentaje de remoción de COT y DQO no es tan elevado como muestran los resultados de la

se considera un muy buen resultado teniendo en cuenta que se trata de una alta carga de materia orgánica. Adicionalmente presenta una gran conservación de la relación entre los resultados graficados en la

Carbono Orgánico Total, Demanda Química de

La tecnología ha mostrado ser muy eficiente en la destrucción de la materia orgánica presente en el agua tratada, indicado por las altas remociones de COT y DQO. Cabe resaltar que se aprecia una notable semejanza en las degradaciones obtenidas utilizando 0,3mM de Hierro (II), lo que muestra una leve independencia de la cantidad de peróxido de hidrógeno utilizada dentro del rango utilizado en el diseño de

De todo el diseño experimental el que presenta mayor consistencia y remoción de COT y DQO es que se realizó con una concentración de hierro (II) 0,3mM y con una de

ga orgánica más alta de agua de biodiesel correspondiente a una DQO de 5 veces menor a la extraída directamente del proceso de lavado de biodiesel, cuyos resultados se muestran en la

. A pesar de que el porcentaje de remoción de COT y DQO no es tan elevado

se considera un muy buen resultado teniendo en cuenta que se trata de una alta carga de materia orgánica. Adicionalmente presenta una gran conservación de la

%DQO

%COT

MetOH

Figura 19. Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de biodiesel de concentración cinco veces menor a la

foto-Fenton (Hierro (II) 0,3mM y H El arreglo seleccionado fue entonces probado sobre el agua residual extraída directamente del proceso de fabricación del biodiesel a nivel de laboratorio, manifestando su comportamiento sobre este tipo de aguas de un modo comparativo con las de tipo industrial. Previamente se retiraron los jabones presentes en el agua por medio de una hidrólisis ácida para convertirlos en ácidos grasos de fácil remoción y disminuir la carga orgánica en primera instancia por técnicas físicas como debe realizarse a nivel industrial. La Figura 20 muestra que en este caso el porcentaje de remoción de materia orgánica es bajo en comparación con los resultados obtenidos sobre las concentraciones trabajadas previamente, debido principalmevalor de turbiedad, la radiación no pudo alcanzar la intensidad requerida al interior del reactor para que se llevaran a cabo todas las reacciones químicas necesarias para la destrucción de los compuestos orgánicos pmayor remoción con un tiempo de exposición más prolongado (el tiempo de reacción fue de 2 horas). No obstante, la tecnología muestra aún tener una respuesta positiva sobre las aguas residuales de la producción mundial remociones de COT y DQO realizados a este tipo de aguas directamente extraídas del proceso de fabricación del biodiesel.

% Remoción

Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de

biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología Fenton (Hierro (II) 0,3mM y H2O2 35mM).

El arreglo seleccionado fue entonces probado sobre el agua residual extraída directamente del proceso de fabricación del biodiesel a nivel de laboratorio,

portamiento sobre este tipo de aguas de un modo comparativo con las de tipo industrial. Previamente se retiraron los jabones presentes en el agua por medio de una hidrólisis ácida para convertirlos en ácidos grasos de fácil remoción y

gánica en primera instancia por técnicas físicas como debe

muestra que en este caso el porcentaje de remoción de materia orgánica es bajo en comparación con los resultados obtenidos sobre las concentraciones trabajadas previamente, debido principalmente a que, por ser una matriz con mayor valor de turbiedad, la radiación no pudo alcanzar la intensidad requerida al interior del reactor para que se llevaran a cabo todas las reacciones químicas necesarias para la destrucción de los compuestos orgánicos presentes, por tanto, es posible alcanzar una mayor remoción con un tiempo de exposición más prolongado (el tiempo de reacción

No obstante, la tecnología muestra aún tener una respuesta positiva sobre las aguas residuales de la producción de biodiesel, adicionalmente, no han sido reportados a nivel mundial remociones de COT y DQO realizados a este tipo de aguas directamente extraídas del proceso de fabricación del biodiesel.

0,0

20,0

40,0

60,0

80,0

100,0

DQO COT Metanol

80,2585,71

99,50

Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de extraída del proceso con tecnología

El arreglo seleccionado fue entonces probado sobre el agua residual extraída directamente del proceso de fabricación del biodiesel a nivel de laboratorio,

portamiento sobre este tipo de aguas de un modo comparativo con las de tipo industrial. Previamente se retiraron los jabones presentes en el agua por medio de una hidrólisis ácida para convertirlos en ácidos grasos de fácil remoción y

gánica en primera instancia por técnicas físicas como debe

muestra que en este caso el porcentaje de remoción de materia orgánica es bajo en comparación con los resultados obtenidos sobre las concentraciones

nte a que, por ser una matriz con mayor valor de turbiedad, la radiación no pudo alcanzar la intensidad requerida al interior del reactor para que se llevaran a cabo todas las reacciones químicas necesarias para la

resentes, por tanto, es posible alcanzar una mayor remoción con un tiempo de exposición más prolongado (el tiempo de reacción

No obstante, la tecnología muestra aún tener una respuesta positiva sobre las aguas de biodiesel, adicionalmente, no han sido reportados a nivel

mundial remociones de COT y DQO realizados a este tipo de aguas directamente

Figura 20. Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de biodiesel de extraída directamente del proceso con tecnología foto

3.5 . Acople TAO – sistemas biológicos 3.5.1. Evaluación de la DQO. En la Figura 21 Se muestra los resultados obtenidos para la remoción de la materia orgánica con el pos-tratamiento biológico, en esta gráuna remoción del 90% con el SBR, utilizando los métodos Foto Fenton y como pre tratamiento en los tiempos de 7 y 5 días respectivamente. Un aspecto a resaltar es como bien se reporto en el informe pasado, el tratamiento biológico por solo, para obtener estos mismos resultados, se requería de 13 a 14 días de tratamiey como se muestra en la gráel tiempo de tratamiento en un 60% y con el método Foto

Figura 21. Porcentaje de remoción de DQO, en el SBR después de un precon los métodos foto Fenton y

0,0

5,0

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% R

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mo

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n D

QO

(%

)

de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de biodiesel de extraída directamente del proceso con tecnología foto-Fenton (Hierro (II)

0,3mM y H2O2 35 mM).

sistemas biológicos

Evaluación de la DQO.

Se muestra los resultados obtenidos para la remoción de la materia atamiento biológico, en esta gráfica se observa que se

una remoción del 90% con el SBR, utilizando los métodos Foto Fenton y como pre tratamiento en los tiempos de 7 y 5 días respectivamente. Un aspecto a resaltar es como bien se reporto en el informe pasado, el tratamiento biológico por solo, para obtener estos mismos resultados, se requería de 13 a 14 días de tratamiey como se muestra en la gráfica, un pre-tratamiento con un método Ozonizaciónel tiempo de tratamiento en un 60% y con el método Foto- Fenton lo reduce en un

. Porcentaje de remoción de DQO, en el SBR después de un precon los métodos foto Fenton y Ozonización.

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

DQO COT Metanol (%)

7,04

27,15

23,79

1 2 3 4 5 6

Tiempo (dias)

Foto Fenton

ElectroquimicaOzonización

de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de

Fenton (Hierro (II)

Se muestra los resultados obtenidos para la remoción de la materia fica se observa que se obtiene

una remoción del 90% con el SBR, utilizando los métodos Foto Fenton y Ozonización como pre tratamiento en los tiempos de 7 y 5 días respectivamente. Un aspecto a resaltar es como bien se reporto en el informe pasado, el tratamiento biológico por sí solo, para obtener estos mismos resultados, se requería de 13 a 14 días de tratamiento,

Ozonización, reduce Fenton lo reduce en un 46%.

. Porcentaje de remoción de DQO, en el SBR después de un pre-tratamiento

7

Ambos datos son muy interesantes si se tiene en cuenta que ambos pre-tratamientos, tuvieron un tiempo de duración de 2 horas. 3.5.2. Demanda Bioquímica de Oxigeno DBO En la Figura 22 se muestran los resultados obtenidos para la remoción de la materia orgánica biodegradable con el pos-tratamiento biológico, en esta grafica se observa que se obtiene una remoción del 88 y 94% con el SBR, utilizando los métodos Foto Fenton y Ozonización como pre tratamiento en los tiempos de 7 y 5 días respectivamente. Un aspecto a resaltar es como bien se reporto en el informe pasado, el tratamiento biológico por sí solo, para obtener estos mismos resultados, se requería de 7 y 14 días de tratamiento, y como se muestra en la grafica, un pre-tratamiento con un método Ozonización, reduce el tiempo de tratamiento en un 60% y con el método Foto Fenton no existe reducción, ya que se toma el mismo tiempo.

Figura 22. Porcentaje de remoción de DBO, en el SBR después de un pre-tratamiento

con los métodos foto Fenton y Ozonización.

3.5.3. Carbono Orgánico Total (COT) En la Figura 23 se muestran los resultados obtenidos para la remoción de la materia orgánica biodegradable con el pos-tratamiento biológico, en esta grafica se observa que se obtiene una remoción del 61 y 66% con el SBR, utilizando los métodos Foto-Fenton y Ozonización como pre tratamiento en los tiempos de 7 y 5 días respectivamente.

0

0,1

0,2

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1

0 1 2 3 4 5 6 7

Re

mo

ció

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5 (

%)

Tiempo (dias)

Foto Fenton

ElectroquimicaOzonización

Figura 23. Porcentaje de remoción de COT, en el SBR después de un pre-tratamiento

con los métodos Foto Fenton y Ozonización.

Es interesante resaltar que el tratamiento biológico, no es un buen método para mineralizar la materia orgánica, ya que su actividad metabólica hace que la mayoría de la materia orgánica removida sea convertida en biomasa, sin embargo se observa un aumento en la mineralización con respecto al uso del tratamiento biológico exclusivamente, ya que como se reportó en el informe pasado los microorganismos mineralizaron solo el 20 % en 7 días y un 38 % en 30 días, luego el pre-tratamiento con los métodos mencionados anteriormente, mejoran significativamente la calidad del afluente. 3.6 . Influencia de los agentes oxidantes 3.6.1. Ozonización.

La Figura 24 muestra los resultados obtenidos, después de aplicar el diseño de experimentos planteado, para evaluar la influencia del peróxido de hidrógeno en la tecnología de ozonización

-0,1

6E-16

0,1

0,2

0,3

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0,6

0,7

0 1 2 3 4 5 6 7

Re

mo

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n C

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(%

)

Tiempo (dias)

Foto Fenton

ElectroquimicaOzonización

Figura 24. Porcentajes de remoción de la Demanda Química de Oxígeno y del Carbono Orgánico Total para el proceso de ozonización con peróxido de hidrógeno.

Observando los resultados, puede para remover la materia orgánica presente en el agua tratada, ya que se obtienen remociones del orden del 76% en DQO y del 83% en COT, los cuales se consiguen utilizando concentraciones medias de peróxidode la DQO, el mayor valor de la remoción se presentó a pH 12 (experimento 5) y para el caso del COT se presentó a pH 7 (experimento 2), pero los valores de remoción fueron muy similares, lo que muestra la baja depencon lo cual se concluye que con las condiciones empleadas (flujo de ozono y concentración de peróxido de hidrógeno) se pueden obtener buenas remociones a valores de pH neutro lo que se traduce en condiciones más sahorro de reactivos en el proceso. 3.6.2. Electroquímica La Figura 25 muestra los resultados obtenidos, después de aplicar el diseño de experimentos planteado, para evaluar la influencia del peróxido de hidrógeno en la tecnología de electroquímica

0

10

20

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50

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H2O2 (3,4

ppm)

pH=7

% d

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. Porcentajes de remoción de la Demanda Química de Oxígeno y del Carbono Orgánico Total para el proceso de ozonización con peróxido de hidrógeno.

Observando los resultados, puede concluirse que la tecnología utilizada es eficiente para remover la materia orgánica presente en el agua tratada, ya que se obtienen remociones del orden del 76% en DQO y del 83% en COT, los cuales se consiguen utilizando concentraciones medias de peróxido de hidrógeno (34,0 ppm). Para el caso de la DQO, el mayor valor de la remoción se presentó a pH 12 (experimento 5) y para el caso del COT se presentó a pH 7 (experimento 2), pero los valores de remoción fueron muy similares, lo que muestra la baja dependencia del pH en los resultados obtenidos, con lo cual se concluye que con las condiciones empleadas (flujo de ozono y concentración de peróxido de hidrógeno) se pueden obtener buenas remociones a valores de pH neutro lo que se traduce en condiciones más suaves de operación y ahorro de reactivos en el proceso.

muestra los resultados obtenidos, después de aplicar el diseño de experimentos planteado, para evaluar la influencia del peróxido de hidrógeno en la tecnología de electroquímica.

H2O2

(34,0

ppm)

pH=7

H2O2

(340,0

ppm)

pH=7

H2O2 (3,4

ppm)

pH=12

H2O2

(34,0

ppm)

pH=12

H2O2

(340,0

ppm)

pH=12

. Porcentajes de remoción de la Demanda Química de Oxígeno y del Carbono

Orgánico Total para el proceso de ozonización con peróxido de hidrógeno.

concluirse que la tecnología utilizada es eficiente para remover la materia orgánica presente en el agua tratada, ya que se obtienen remociones del orden del 76% en DQO y del 83% en COT, los cuales se consiguen

de hidrógeno (34,0 ppm). Para el caso de la DQO, el mayor valor de la remoción se presentó a pH 12 (experimento 5) y para el caso del COT se presentó a pH 7 (experimento 2), pero los valores de remoción fueron

dencia del pH en los resultados obtenidos, con lo cual se concluye que con las condiciones empleadas (flujo de ozono y concentración de peróxido de hidrógeno) se pueden obtener buenas remociones a

uaves de operación y

muestra los resultados obtenidos, después de aplicar el diseño de experimentos planteado, para evaluar la influencia del peróxido de hidrógeno en la

DQO

COT

Figura 25. Porcentajes de remoción de la Demanda Química de Oxígeno y de Carbono Orgánico Total, para el proceso de electroquímica con peróxido de hidrógeno

Se observa que a concentraciones altas de electrolito se obtienen los mejores de remoción de DQO, obteniéndose un valor máximo de remoción del 47%. En cuanto a la remoción de COT, se observan las mismas tendencias que para la DQO, solo que las remociones generalmente son menores, obteniéndose como máximo de remoción solamente un 22,16%. 3.6.3. Fotocatálisis Heterogénea La Figura 26 muestra el estudio que se realizó variando la concentración de peróxido de hidrógeno y su sustitución parcial o total por oxígeno mediante aireación. Los resultados sugieren que es conveniente la utilización del peróxido de hidrógeno como agente oxidante en una concentración de 1mL por Litro de solución y muestra el inconveniente de utilizar una concentración mayor. El uso del oxígeno no está validado para este caso por presentar remociones muy inconsistentes tanto de COT como de DQO.

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H2O2 (3,4

ppm)

NaCl=2,5 g/l

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NaCl=2,5 g/l

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remoción de la Demanda Química de Oxígeno y de Carbono Orgánico Total, para el proceso de electroquímica con peróxido de hidrógeno

Se observa que a concentraciones altas de electrolito se obtienen los mejores de remoción de DQO, obteniéndose un valor máximo de remoción del 47%. En cuanto a la remoción de COT, se observan las mismas tendencias que para la DQO, solo que las remociones generalmente son menores, obteniéndose como máximo de remoción

Fotocatálisis Heterogénea

muestra el estudio que se realizó variando la concentración de peróxido de tución parcial o total por oxígeno mediante aireación. Los resultados

sugieren que es conveniente la utilización del peróxido de hidrógeno como agente oxidante en una concentración de 1mL por Litro de solución y muestra el inconveniente

centración mayor. El uso del oxígeno no está validado para este caso por presentar remociones muy inconsistentes tanto de COT como de DQO.

H2O2 (34,0

ppm)

NaCl=2,5 g/l

H2O2 (340,0

ppm)

NaCl=2,5 g/l

H2O2 (3,4

ppm)

NaCl=2,81 g/l

H2O2 (34,0

ppm)

NaCl=2,81 g/l

H2O2 (340,0

ppm)

NaCl=2,81 g/l

remoción de la Demanda Química de Oxígeno y de Carbono

Orgánico Total, para el proceso de electroquímica con peróxido de hidrógeno

Se observa que a concentraciones altas de electrolito se obtienen los mejores valores de remoción de DQO, obteniéndose un valor máximo de remoción del 47%. En cuanto a la remoción de COT, se observan las mismas tendencias que para la DQO, solo que las remociones generalmente son menores, obteniéndose como máximo de remoción

muestra el estudio que se realizó variando la concentración de peróxido de tución parcial o total por oxígeno mediante aireación. Los resultados

sugieren que es conveniente la utilización del peróxido de hidrógeno como agente oxidante en una concentración de 1mL por Litro de solución y muestra el inconveniente

centración mayor. El uso del oxígeno no está validado para este caso por presentar remociones muy inconsistentes tanto de COT como de DQO.

DQO

COT

Figura 26. Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel para la evaluación del agente oxidante por la tecnología Fotocatálisis Heterogénea.

3.6.4. Foto-Fenton En la Figura 27 se observa, suplementario a la inexistente influencia del oxígeno en el proceso de degradación de los compuestos orgánicos presentes en el agua de lavado, el evidente efecto negativo sobre elperóxido. Por tanto no es viable la adición o sustitución del peróxido de hidrógeno por oxígeno en este proceso.

Figura 27. Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado depara la evaluación del agente oxidante por la tecnología foto

0

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H2O2 (0),

Aire

(1,75)

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H2O2 (0),

Aire (0)

% R

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Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel evaluación del agente oxidante por la tecnología Fotocatálisis Heterogénea.

se observa, suplementario a la inexistente influencia del oxígeno en el proceso de degradación de los compuestos orgánicos presentes en el agua de lavado, el evidente efecto negativo sobre el resultado que se obtendría sólo adicionando peróxido. Por tanto no es viable la adición o sustitución del peróxido de hidrógeno por

Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado depara la evaluación del agente oxidante por la tecnología foto-

H2O2 (0), H2O2 (1),

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H2O2 (2),

Aire (0)

H2O2 (0),

Aire (0)

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Aire

(1,75)

H2O2 (2),

Aire

(1,75)

H2O2 (0),

Aire (0)

H2O2 (35),

Aire (0)

H2O2 (35),

Aire (1,75)

H2O2 (0),

Aire (1,75)

%COT

%DQO

Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel

evaluación del agente oxidante por la tecnología Fotocatálisis Heterogénea.

se observa, suplementario a la inexistente influencia del oxígeno en el proceso de degradación de los compuestos orgánicos presentes en el agua de lavado,

resultado que se obtendría sólo adicionando peróxido. Por tanto no es viable la adición o sustitución del peróxido de hidrógeno por

Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel

-Fenton.

%DQO

%COT

%COT

%DQO

4. Conclusiones Se realizó una caracterización detallada de estas aguas considerando que la materia prima utilizada para la elaboración de biodiesel se encontrara entre las más empleadas en Colombia. Por medio de los parámetros evaluados se demostró claramente la necesidad de un tratamiento eficiente en la destrucción de los contaminantes presentes en dichas aguas las cuales resultaron altamente tóxicas. Por medio de la tecnología de ozonización se lograron buenas remociones de contaminantes, se observó que a un pH de 12,0 y un flujo de ozono de 0,34 g/h se obtuvieron los mejores resultados. Se observó que existe una gran influencia de la cantidad de ozono inyectada al sistema en la eficiencia de la tecnología. Se encontraron altos valores de degradación de los contaminantes por medio de la tecnología Foto-Fenton advirtiendo la viabilidad de implementar la técnica a este tipo de aguas en una escala industrial con tiempos de residencia mayores. La condición encontrada como óptima fue utilizando una concentración de ion ferroso de 0,3mM y una concentración de peróxido de hidrógeno de 35mM. Se evaluaron las Tecnologías Avanzadas de Oxidación Foto-Fenton y Ozonización, en el acople con el tratamiento biológico y se concluyó que éstas permiten oxidar la materia orgánica de compuestos no biodegradables, consiguiendo aumentar su biodegradabilidad, y por ende reducir significativamente el tiempo de tratamiento en el reactor SBR; se observó también que el método de Ozonización como pre-tratamiento a un tratamiento biológico, obtuvo mejores resultados, tanto en remoción de materia orgánica como de tiempo de tratamiento en el reactor biológico. Referencias [1] Benjumea P. N., Agudelo J. R. y Rios L. A., Biodiesel: Producción, calidad y caracterización, 1ª edición, pp 152, Editorial Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia, 2009. [2] Benavides, A., Benjumea, P., Pashova, V. “El biodiesel de aceite de higuerilla como Combustible alternativo para motores diesel”, Dyna, 153, 141-150, 2007 [3] Kinney, A.J., Clemente, T.E. “Modifying soybean oil for enhanced performance in biodiesel blends”, Fuel Processing Technology, 86, 2005, 1137-1147. [4] Knothe, G. “Dependence of Biodiesel fuel properties on the structure of fatty acid alkyl esters“. Fuel processing Technology, 86, 2005, 1059-1070. [5] Agarwal, D. Kumar, L, Kumar, A. “Performance evaluation of a vegetable oil fuelled compression ignition engine”, Renewable Energy, 33, 2008, 1147-1156

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