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• Alison Gabriela Araúz Espinoza

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Tratamiento de aguas residuales de una industria textil a través de procesos electroquímicos

“Quien conoce a los demás posee inteligencia; quien se conoce a si mismo posee clarividencia. Quien vence a los demás posee fuerza; quien se vence a si mismo es fuerte.” Lao zi

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OBJETIVOS Objetivo General  Investigar el estudio de las nuevas alternativas y aplicación de procesos de electrocoagulación en el tratamiento de efluentes acuosos contaminados con materia coloidal, colorantes Objetivos específicos  Conocer el uso de electrodos de aluminio y hierro en el tratamiento de aguas residuales industriales  Comprobar la eliminación de colorantes a través de procesos electroquímicos

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Introducción El agua es un recurso natural renovable que se regenera continuamente mediante el ciclo del agua o ciclo hidrológico, es el punto clave para la supervivencia humana, sin embargo puede llegar a estar tan contaminada por las actividades humanas, que ya no sea útil, sino más bien nociva. Por ello con el tiempo se a desarrollado mecanismos que nos ayuden a prevenir y tratar el agua generando así las aguas residuales, aparecen sucias y contaminadas: llevan grasas, detergentes, materia orgánica, residuos de la industria sustancias muy tóxicas. Estas aguas residuales si no tiene un debido DQO, DBO exigidos por la municipalidad en la que la empresa se encuentre ubicada, deben ser depuradas, para devolver el agua a la naturaleza en las mejores condiciones posibles. El primer Contaminante que se reconoce es el color, puesto que una pequeña cantidad de pigmento en el agua, es altamente visible y afecta la transparencia y la solubilidad. El sector textil forma parte de una cadena productivaaltamente compleja que incluye producción agrícola, comercialización de fibras naturales y fibras sintéticas, industria textil, confección y comercialización; etapas de una actividad fuertemente eslabonada.En Nicaragua existe gran desarrollo textil la cual en su gran mayoría son intensivas en el uso de fibras sintéticas y en el tejido de punto. La industria manufacturera Nicaraguense produce alrededor de 750.000 m 2 de productos textiles cada año. La fabricación de los diferentes productos textiles se lleva a cabo a partir de proceso como limpiado,lanzado, estirado, acabado, teñido, entr otros. Debido a estos procesos la industria textil genera agua residual conteniendo fenoles, sulfuros, cromo y colorantes. Estos últimos son uno de los contaminantes que llama la atención, por el color y debido a que algunos son de difícil degradación. El sector textil se puede considerar de alto impacto ambiental y de acuerdo a la clasificación creada por MARENA, se puede catalogar como “Alta Significación Ambiental ASA”, siendo el impacto más negativo en los efluentes liquidos. El tratamiento de aguas residuales industriales, puede ser un problema complejo, debido a la gran variedad de compuestos y niveles de concentración posibles. Los avances en investigaciones acerca del efecto de ciertos contaminantes, normas ambientales más estrictas, y factores económicos, han generado nuevas tecnologías. Con el uso de nuevos sistemas de tratamiento, en algunas industrias se han dejado prácticas como el almacenamiento de desechos y el confinamiento, que desde el punto de vista de preservación del medio ambiente y protección de la salud humana no son de ninguna manera recomendable. Los métodos más deseables para tratar efluentes acuosos son aquellos capaces de mineralizar los contaminantes residuales o transformarlos en materiales inocuos al hombre y a la naturaleza a un bajo costo. Existen diversos métodos usados industrialmente para eliminar materia orgánica de efluentes acuosos, algunos de los cuales se valen de agentes oxidantes para la degradación, otros requieren de materiales adsorbentes y existen algunos que utilizan la degradación biológica. Los sistemas de tratamiento presentan diferentes características que determinan su conveniencia en el tratamiento de efluentes acuosos. La degradación biológica puede no ser factible en casos en los que existen compuestos persistentes a la degradación biológica, y para aquellos en los que su 3

toxicidad se presenta a muy bajas concentraciones (a niveles de subpartes por millón). Con el uso de permanganato de potasio se destruyen los contaminantes, pero se introducen nuevos elementos, además de que se requiere mucho tiempo para la degradación. La utilización de cloro provoca la formación de compuestos organoclorados, como los halometanos que pudieran resultar más perjudiciales que los compuestos originales. El proceso Zimmerman y la ozonólisis consumen mucha energía. La adsorción con carbón activado, resinas poliméricas y la desorción con aire son económicamente factibles, sin embargo, en cierto modo no terminan del todo con el problema principal de la contaminación al pasar los compuestos contaminantes de una fase a otra. El problema de la destrucción eficiente de contaminantes orgánicos ha llevado al desarrollo de los llamados procesos avanzados de oxidación. Estos permiten en ocasiones destruir completamente los contaminantes orgánicos, "mineralizándolos", al realizarse reacciones hasta convertirlos en CO2 y H2O. Otras veces producen compuestos "más deseables" que los compuestos originales (como ácidos minerales diluidos), dependiendo del tipo de molécula a tratar. Para tratarla lo podemos realizar con la ayuda de la electroquímica, para cumplir dichas normas establecidas, ya que no hay necesidad de agregar otros compuestos químicos para el tratamiento de aguas si no que con la ayuda de la una corriente eléctrica podemos realizar ese pretratamiento y así no afectar al medio ambiente donde es desechada este tipo de agua además de que se puede potabilizar para su consumo todo esto lo podemos lograr mediante procesos electroquímicos. La utilización de procesos electroquímicos para el tratamiento de aguas residuales está adquiriendo cada día más importancia por su versatilidad, reducido tamaño y capacidad de automatización. En ese artículo se hace una pequeña revisión de los distintos procesos electroquímicos aplicados en el tratamiento de aguas residuales y potables.

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Tratamiento de aguas residuales en la Industria Textil

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Justificación Las industrias textiles en donde se hacen teñidos y lavados de sus materias primas desechan aguas residuales que contienen restos de colorantes, sustancias orgánicas, sin ningun tratamiento previo, el motivo de esta investigación es aportar con nuestros conocimientos para dar alternativas diferentes haciéndolo primero a baja escala, gracias a una visita realizada en Pichincha en la industria INTELA se pudo observar la gran magnitud de contaminación que se está realizando, estas aguas son desechadas sin ningún problema además de que la concentración de colorantes es alta y sus moléculas de los colorantes son estructuras muy variadas y complejas , origen sintético, poco biodegradables por ello esta actividad industrial necesita un tratamiento de las aguas antes de ser llevadas al sistema de alcantarillado de la ciudad, la electroquímica ha desarrollado un gran incremento en procesos electroquímicos ya que son limpios y no requieren adición de mas contaminantes y lo único que requiere solo es energía limpia. El reúso del agua residual es ahora una necesidad, la cual está en busca de tecnologías efectivas y de bajo costo. Nuestra investigación busca cumplir con los requerimientos ambientales de vertimientos del agua residual de la industria textil, y contrarrestar la contaminación ambiental.

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Antecedentes La utilización de electricidad para tratar aguas residuales tiene una larga tradición, siendo utilizada por primera vez en Inglaterra en 1889. La utilización de procesos electrolíticos en la recuperación de metales fue patentada por Elmore en 1904 y el proceso de electrocoagulación (EC) con aluminio y hierro fue patentado en Estados Unidos en 1909. La primera utilización a gran escala de la EC para el tratamiento de aguas potables fue en 1946. Dado al relativo alto coste de las instalaciones y el alto consumo en energía eléctrica estas tecnologías no tuvieron una buena aceptación en esa época, no obstante distintos países como Estados unido o la antigua Unión soviética continuaron con las investigaciones durante los siguientes años lo que permitió acumular una gran experiencia y conocimiento sobre estos procesos. La promulgación de leyes cada vez más estrictas concernientes a los límites de vertido de distintas sustancias en las aguas residuales así como la mejora en los estándares de calidad del agua potable han hechos que las procesos electroquímicos ganen cada vez más importancia en las últimos dos décadas y hoy en día hay compañías que suministran sistemas electroquímicos para la recuperación de metales, tratamiento de aguas provenientes de procesos textiles, curtidurías, papeleras, tratamiento de aguas residuales con alto contenido en aceite o emulsiones aceiteagua. Hoy en día los procesos electroquímicos han alcanzado un estado en el cual no son solamente comparables desde el punto de vista económico con otros procesos sino que también son más eficientes, compactos y automatizados. Los procesos electroquímicos utilizados en el tratamiento de aguas utilizan electricidad para producir una reacción química destinada a la eliminación o destrucción del contaminante presente en el agua. Básicamente el sistema electroquímico está formado por un ánodo, donde ocurre la oxidación, un cátodo, donde tiene lugar la reducción y una fuente de corriente continua encargada de suministras la electricidad. Los parámetros claves a la hora de aplicar un proceso electrolítico son diseño del reactor, naturaleza de los electrodos, y diferencia de potencial y/o corriente de trabajo.

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Marco teórico El agua y su contaminación Es la alteración del estado original de la pureza del agua mediante la incorporación de agentes extraños de manera directa o indirecta El agua procedente de la lluvia antes de llegar al suelo ya recibe su primera contaminación al convertirse en lluvia acida con la contaminación de los autos. Se produce por la incorporación de materias extrañas como: Agentes infecciosos potencialmente presentes en aguas residuales domésticas no tratadas

Para el tratamiento o eliminación de estos elementos orgánicos, inorgánicos y agentes infecciosos los hacemos con la ayuda procesos electroquímicos.      

Agentes patógenos: Son los virus, bacterias, protozoarios Sustancias químicas inorgánicas: ácidos, metales tóxicos como el plomo y Hg Sustancias químicas orgánicas llegan al medio acuático por medio de detergentes, plaguicidas, plásticos y petróleo. Sedimentos o materia suspendida: Son partículas insolubles del suelo que enturbian el agua, estas son el mayor agente contaminante del agua. Sustancias Radioactivas: Estas pueden causar defectos congénitos y cáncer. Otros: desechos agrícolas de los fertilizantes y plaguicidas que son arrastrados por la lluvia hasta los ríos, desechos industriales, por la incineración de residuos tóxicos, por la actividad petrolera y por los residuos sólidos que provienen de la tala de árboles y la erosión. 8

Indicadores de la contaminación del agua Indicadores físico-químicos:       

Sólidos totales : comprende la materia (orgánica e inorgánica) disuelta, coloidal Color: debe ser incolora; las aguas residuales tienen un color entre gris y negro. Olor: ser inodora ; las aguas residuales domésticas tienen un olor desagradable. Temperatura: influye en el desarrollo de la vida acuática, el oxígeno disuelto. Turbidez: es mayor cuanto mayor es la contaminación del agua. pH: mide la concentración de hidrogeniones; pH del agua potable entre 6,5-8,5 (DBO): determina midiendo la cantidad de oxígeno consumido por los microorganismos.2mg/l

Indicadores microbiológicos  Coliformes: Escherichia coli; sirven como indicadores de contaminación fecal Otros indicadores:  Elementos no deseables y/o tóxicos: Al, As, Fe, Mn, Ti, Zn, Sb, Ag, Ba, Cr, Sn, F, Hg, Ni, Pb, Se,  Micro contaminantes orgánicos: hidrocarburos clorados, hidrocarburos aromáticos poli cíclicos, aceites y grasas, pesticidas, detergentes, cianuros, fenoles, etc. Límite máximo permisible para descargas en la Industria Textil

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Industria Textil La industria textil es una de las más grandes a nivel mundial sin embargo la cantidad de sustancias químicas que se utilizan en el proceso de tinción y deslavado provoca que las descargas de agua residual contenga una cantidad considerable de compuestos tóxicos al ambiente, la industria textil puede dividirse en cuatro etapas principales:  producción de la hebra, hilado,  tejido y punzonado;  Tintorería ,lavado, acabado de los tejidos;  fabricación de productos textiles. Características de los residuos Toda el agua residual se produce en la etapa final, las plantas de procesamiento textil emplean una amplia variedad de tintes y otros compuestos químicos,colorantes y otros acabados auxiliares. Muchos de estos no permanecen en el producto textil final sino que son desechados después de cumplir con un uso específico. Muchos de estos agentes químicos empleados en la industria textil son considerados tóxicos y peligrosos. La descarga de estas substancias en el medio ambiente puede causar serios perjuicios a la salud y al bienestar de una comunidad. 10

Ciclo toxico de la industria textil Los solventes clorados se usan en la industria textil en la operación de descrude como agentes desengrasantes y como portadores de los tintes. Los colorantes contienen metales pesados como cromo, cobre y zinc, y substancias orgánicas. Ciclo tóxico de la Industria Textil

Electroquímica Es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía eléctrica y la energía química, las reacciones químicas que se dan en la interfase de un conductor eléctrico (llamado electrodo, que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el electrolito) Celdas electrolíticas. La celda electroquímica es un dispositivo para generar electricidad mediante una reacción redox espontánea .En una celda el agente reductor pierde electrones por tanto se oxida. El electrodo en donde se verifica la oxidación se llama ánodo. En el otro electrodo la sustancia oxidante gana electrones y por tanto se reduce. El electrodo en que se verifica la reducción se llama cátodo. La corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo porque hay una diferencia de energía potencial entre los electrodos. En la celda electrolítica la batería u otra fuente de corriente eléctrica, empuja los electrones hacia el cátodo, por lo que éste tiene signo negativo (–) y los toma del ánodo, por lo que éste es positivo (+). Celda Electrolítica

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La utilización de procesos electroquímicos para el tratamiento de aguas residuales está adquiriendo cada día más importancia por su versatilidad, reducido tamaño y capacidad de automatización. Estos métodos involucran el uso de celdas electroquímicas evitando así el uso de microrganismo o reactivos el sistema emplea electrones para realizar el tratamiento, hoy en día los procesos electroquímicos han alcanzado un estado en el cual no son solamente comparables desde el punto de vista económico sino que también son más eficientes, compactos y automatizados. Los procesos electroquímicos utilizados en el tratamiento de aguas utilizan electricidad para producir una reacción química destinada a la eliminación o destrucción del contaminante presente en el agua. Electrodeposición La recuperación electroquímica de metales presentes en el agua proveniente de procesos industriales, se lleva aplicando desde hace mucho tiempo, el primer caso registrado data del siglo XVII. Esta recuperación es de gran importancia tanto desde el punto de vista medioambiental como económico.. El mecanismo de recuperación de metales es muy simple, básicamente una deposición en el cátodo (reducción) del tipo Mn+ + n e—> M Los mayores progresos en estos procesos se han realizado en la técnica de recuperación del metal depositado, así como mejoras en la eficiencia de la corriente, es decir metal depositado por unidad de corriente. Como cátodo se puede utilizar un cátodo del mismo metal a recuperar o grafito aplicada. Electroflotación

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El proceso de electroflotación (EF) es un proceso simple por el cual los contaminantes flotan en la superficie del agua adsorbidos sobre las pequeñas burbujas de hidrógeno y oxígeno generadas respectivamente en el cátodo y en el ánodo en el proceso de descomposición electrolítica del agua. La eficiencia del proceso de flotación está fundamentalmente determinada por el tamaño de las burbujas generadas, son preferibles las burbujas pequeñas ya que proporcionan una mayor superficie de contacto para la adsorción de las partículas a eliminar. Esta una de las principales ventajas del proceso de EF respecto a otros procesos de flotación clásicos como DAF (dissolved air flotation). El 90 % de las burbujas generadas en EF tienen un tamaño entre 15 y 45 μm mientras que en el proceso DAF el tamaño oscila entre 50 y 70 μm. Electrooxidación Los procesos de EO son los más interesantes y sus estudios se remontan a finales del siglo XIX, cuando se estudio la descomposición química de cianuro. La idea básica de estos procesos es la oxidación total (mineralización) o parcial (conversión de la materia orgánica a compuestos más sencillo más fácilmente degradables y menos contaminantes) de la materia orgánica utilizando la corriente eléctrica. Estos procesos están íntimamente relacionados con procesos anódicos. La oxidación se divide en dos: directas en este caso el contaminante es oxidado directamente en la superficie del ánodo mediante la generación de oxigeno activo fisisorbido en la superficie del ánodo (radicales hidroxilo OH· adsorbidos en la superficie del ánodo) o oxigeno activo quimisorbido en la superficie del ánodo (oxigeno en la red del óxido de metal del ánodo MOx+1 ) El primero de estos procesos , oxígeno activo fisisorbido produce la combustión completa de los compuestos orgánicos, mientras que el oxigeno activo quimisorbido produce una oxidación parcial de los compuestos orgánicos. Indirectos La oxidación no ocurre en la superficie del ánodo, en estos caso en el ánodo se generan especies oxidantes como peróxido de hidrógeno, ozono o cloro, proveniente de la oxidación de los cloruros presentes en el agua, que son liberados al agua y son éstos los que realmente oxidan a la materia orgánica presente en el agua. En el caso de reacciones directas el principal inconveniente viene dado por la reacción de oxidación de agua para generar oxígeno ya que esta reacción tiene lugar sobre el ánodo, teniendo en cuenta que el agua es el disolvente y está en mayor concentración que el contaminante esta reacción se vería favorecida lo que ralentizaría o evitaría la reacción deseada de oxidación de materia orgánica, disminuyendo la eficiencia de la corriente empleada. Esto se puede evitar parcialmente usando ánodos con materiales con un alto sobrepotencial de oxigeno, es decir materiales que necesitan un mayor potencial eléctrico para sobrepasar la energía de activación para la producción de oxigeno molecular. Los materiales más estudiados han sido Pt (1,3 V potencial de formación 13

de oxigeno), PbO2 (1,9 V), SnO2 (1,9 V), IrO2 (1,6 V) y últimamente electrodos de capas de diamante dopado con boro (BDD) sobre distintos materiales conductores como silicio, niobio o titanio donde dependiendo del espesor de la capa de BDD y la cantidad de boro usado como dopante se alcanzan valores de hasta 2,8 V. Electrodesinfección En este tipo de reacción es similar a la oxidación indirecta, en el ánodo se genera cloro gas por la oxidación de los iones cloruros, que disuelto en el agua genera hipoclorito/hipocloroso, el verdadero desinfectante. La mayor parte de las aguas contienen suficiente cantidad de iones cloruro para lograr la desinfección . Electrocoagulación El proceso de electrocoagulación implica la generación del coagulante in situ disolviendo electrolíticamente ánodos de aluminio o hierro para formar los respectivos cationes Al+3, Fe+2. Al- 3e- –> Al3+ Fe- 2e- –> Fe2+ Los ánodos empleados se llaman ánodos de castigo ya que se consumen en el proceso. En el cátodo se produce hidrógeno a partir de los protones, éste se libera como pequeñas burbujas que suben a la superficie. Este hidrogeno generado puede ayudar a que las partículas floculadas floten en la superficie recogiéndose de ésta con un rascador. Las principales ventajas de la electrocoagulación respecto a la coagulación clásica es la mayor eficiencia de los cationes nacientes de aluminio y hiero generados frente a los provenientes de productos químicos tradicionales como sulfato de aluminio o hierro, equipos más compactos, menor costo, posible automatización y menor generación de sales y residuos. La electrocoagulación es un proceso que utiliza la electricidad para eliminar contaminantes en el agua que se encuentran suspendidos, disueltos o emulsificados. La técnica consiste en inducir corriente eléctrica en el agua residual de bajo voltaje y por la acción a través de placas metálicas paralelas (electrodos metálicos, normalmente aluminio/hierro). La corriente eléctrica proporciona la fuerza electromotriz que provoca las reacciones químicas que desestabilizan las formas en las que los contaminantes se encuentran presentes, bien sea suspendidas o emulsificadas. Es así que los contaminantes presentes en el medio acuoso forman agregados, produciendo partículas sólidas que son menos coloidales y menos emulsificadas (o solubles) que en estado de equilibrio. Cuando esto ocurre, los contaminantes forman componentes hidrofóbicos que se precipitan y/o flotan y se pueden remover fácilmente En este proceso se genera una elevada carga de cationes que desestabilizan los contaminantes del agua residual, se 14

forman hidróxidos complejos, estos tienen capacidad de adsorción produciendo agregados (flóculos) con los contaminantes. La eficiencia del proceso está fundamentalmente determinada por el tamaño de las burbujas generadas, son preferibles las burbujas pequeñas ya que proporcionan una mayor superficie de contacto para la adsorción de las partículas a eliminar. El objetivo general es disminuir, DQO, DBO, COT y sólidos suspendidos en el efluente mediante un coagulante generado ‘in situ’. Este se forma por una reacción de oxidación del ánodo y las especies cargadas o metales pesados. Coagulación y floculación La coagulación es un proceso fisicoquímico tendiente a formar partículas mas grandes y de mayor densidad. La coagulación consiste en la dosificación de compuestos químicos que provocan la formación de polímeros que atrapan o encapsulan las partículas coloidales (partículas de muy pequeño tamaño), que por si mismas nunca lograrían separarse del líquido que las contiene. Sulfato de Aluminio, Sulfato Ferroso. La floculación es un fenómeno, también de carácter físico y químico, que provoca la formación de conglomerados de folículos o partículas a partir de los coágulos formados en el proceso de coagulación., causa que los coágulos formados se adhieran a los ramales de estas moléculas gigantes.

Coagulaciòn y floculación

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¿Qué es lo que en realidad pasa? El paso de 3 electrones ocasiona la liberación de un átomo de aluminio con tres cargas eléctricas positivas Al3+ que en contacto con el medio acuoso se transforma en Al(OH)3 que tiene un elevado poder coagulante, este coagulante atrae a la materia orgánica dispuesta en coloides formando coágulos esta atracción se debe a que coagulante y coloides tienen diferente carga eléctrica y forman el coagulo. En un proceso simultáneo los mismos electrones atacan a la molécula del agua y genera un radical hidroxilo y un átomo de H+ y este se enlazará con otro para formar H2 g y liberarse. a. Reacciones El ánodo que provee iones metálicos se le conoce como electrodo de sacrificio, ya que la placa metálica que lo conforma se disuelve, mientras la placa que forma el cátodo permanece sin disolverse. Cuando un potencial es aplicado a los electrodos, de hierro y aluminio, ocurre el siguiente proceso: el hierro o aluminio del ánodo se disuelven dando origen a iones metálicos, los iones producidos cumplen la función de desestabilizar las cargas que poseen las partículas contaminantes presentes en el agua. los cuales son hidrolizados inmediatamente para formar hidróxidos y polihidróxidos, estas sustancias son excelentes agentes coagulantes. La coagulación se logra cuando estos cationes son atraídos por las partículas negativas presentes en la solución, coloides. Cuando estas cargas se han neutralizado, permitiendo la formación de coágulos de los contaminantes e iniciando así el proceso de coagulación, formación, que dependiendo de su densidad pueden flotar o precipitar. 16

Las reacciones más importantes que pueden sufrir las partículas de contaminantes son: hidrólisis, electrólisis, reacciones de ionización y formación de radicales libres El proceso de electrocoagulación es afectado por diferentes factores. • La naturaleza y concentración de los contaminantes. • El pH del agua residual y la conductividad. Para el caso en el cual el hierro actúa como ánodo, se han propuesto dos mecanismos que explican la formación de dos posibles coagulantes. Estos pueden ser hidróxido ferroso Fe(OH)2 o hidróxido férrico Fe(OH)3. Reacciones de la electrocoagulación

 Mecanismo uno: Formación del hidróxido férrico

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Reacción global:

 Mecanismo dos: Formación del hidróxido ferroso. En el ánodo se dan las reacciones:

Reacciones químicas presentes en la electrocoagulación 18

Ficha técnica y económica DETALLE ELECTROCOAGULACION Relación de energía 0.020-0.032 $/m3 Relación de energía No usa químicos Tiempo de residencia de la (10-60)s. En la celda de EC reacción Tiempo de residencia de la sedimentación

(15-20)min. En el estanque de sedimentación

Desinfección

Uso de ozono

IMPORTANTE

b. Ventajas       

Tiende a llevar las aguas tratadas cerca de un PH neutro. Produce efluentes con menos contenido de TDS en comparación con los tratamientos químicos convencionales. Precipita metales pesados, arsénico, etc. Sólidos coloidales (orgánicos e inorgánicos), partículas y contaminantes inorgánicos solubles en medio acuoso. Higieniza y desinfecta de patógenos el vertido final debido a la formación de hipoclorito in situ. Evita la utilización de productos químicos. La planta requieren menos mantenimiento. Se produce un desprendimiento de H2 y O2 gaseoso en sus respectivos electrodos. Estos gases el ascender a la superficie provocan: -Separación rápida de coloides del electrodo (evitan se ensucien) Arrastre de coloides desestabilizados a la superficie, formando una nata

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     c.

Debido a las burbujas de gas, se producen corrientes ascendentes descendentes de la solución, ocasionando así un aumento en la eficiencia de la desestabilización. Esta agitación espontánea, evita la agitación mecánica Técnica amiga del medio ambiente. Los tiempos de residencia de la electrocoagulación son de 10 a 20 minutos, en comparación con los sistemas biológicos que requieren entre 12 y 24 horas. Los costos de inversión son un 50% más bajo que los sistemas biológicos. Los consumos de energía eléctrica son menores a los sistemas de tratamiento convencionales. Reacciones de la Electrofloculaciòn

Algunas reacciones que ocurren en los electrodos son similares a las que acorren en los electrodos de la electrocoagulación. Ánodo (Oxidación)

Con presencia de cloruros durante las reacciones de oxidación-reducción que tienen lugar en el ánodo y el cátodo, el cloro y el hipoclorito libres pueden ser generados los cuales son oxidantes muy fuertes y puede llevar a cabo la oxidación indirecta de la materia orgánica y suceden las reacciones siguientes:

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Ánodo

La oxidación de la materia orgánica se lleva a cabo por medio de oxígeno generado en la oxidación del agua en el ánodo y el peróxido de hidrógeno creado in situ. Sin embargo, el principal mecanismo para la eliminación de la materia orgánica disuelta se lleva a cabo por la oxidación mediante la capa de ozono añadida y mediante la oxidación indirecta del ánodo con la ayuda de en cloruro generado in situ e hipoclorito.

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Aplicaciones Aplicaciones Generales        

 

La industria metalúrgica. Industria productora de cromo: Estas aguas residuales son de alta toxicidad y el mejor tratamiento que se las puede dar es la electrocoagulación Industria productora de curtientes. Industria productora de fertilizantes. Industria mecánica. Las refinerías. Talleres de reparación automotriz. Industria alimentaria: estas aguas son caracterizadas por tener altos contenidos de DBO y DQO, además de altos porcentajes de grasas. Mediante la electrocoagulación mostro remociones de 99 y 88% en grasas y DQO respectivamente. Industria Textil: Donde se han obtenido eficiencias importantes en la remoción de materia orgánica, turbiedad y color. Potabilización de aguas: Es importante resaltar que el paso de la corriente eléctrica a través del agua a tratar tiene efecto desinfectante en cuanto que destruye, en porcentajes por encima del 99%, los microorganismos presentes en el agua, en esta misma aplicación se ha venido estudiando la electrocoagulación con buenos resultados en el tratamiento de aguas para consumo humano contaminadas con arsénico.

Aplicación detallada (ELECTROFLOCULACIÒN). La electrofloculación es muy adecuada para tratar los efluentes difíciles. Este proceso puede tratar grandes caudales se aguas residuales con bajos costos de funcionamiento y sin la utilización de productos químicos, con excepción del necesario para mantener un Ph cercano a 7. El filtrado obtenido puede en la mayoría de los casos ser reincorporado al proceso de fabricación o bien reciclado. También se puede, incorporando un equipo complementario, obtener un filtrado limpio, que puede ser utilizado en aquellas aplicaciones que necesitan un fluido de gran pureza. Descripción del proceso En primer lugar el Ph de las aguas residuales a tratar debe llevarse a un valor entre 6 y 8. Esto tiene lugar en el depósito de neutralización .Seguidamente el fluido es bombeado a la cuba de trabajo donde se encuentran los electrodos(Fe y Al. ). los electrodos reciben alimentación eléctrica con una corriente de fuerte amperaje y débil voltaje. El Fe y el Al. se transforman en cationes, formando como en la electrocoagulación . Esta técnica permite además eliminar los metales pesados disueltos en el agua, la corriente se interrumpe automáticamente y el fluido es evacuado hacia un depósito tampón o regulador. 22

Durante el vaciado de la cuba de trabajo los electrodos son limpiados. Este depósito regulador o tampón, alimenta un filtro-prensa mediante una bomba de membranas. Cuando el filtro-prensa está lleno, la presión en la bomba llega a su máximo y se puede proceder a la evacuación de los lodos (prácticamente secos) en un contenedor situado bajo el filtro. El filtrado que sale del filtro-prensa se envía a otro depósito tampón donde se controlan el pH, la temperatura y la turbidez. Si el filtrado responde a las exigencias requeridas, podrá ser reutilizado como destino final, si no será devuelto al efluente. Equipo para el tratamiento de aguas residuales mediante electro floculación

Desinfección UV La luz ultravioleta (UV) es una alternativa de desinfección de agua residual evitando así el uso del cloro y ozono., proveen una desinfección efectiva sin producción de subproductos. La luz ultravioleta es una porción del espectro electromagnético que se encuentra entre los rayos x y la luz visible El mecanismo de desinfección se basa en un fenómeno físico por el cual las ondas cortas de la radiación ultravioleta inciden sobre el material genético (ADN) de los microorganismos o probablemente en las nucleo proteínas que son esenciales para la 23

supervivencia del microorganismo y los virus, y los destruye en corto tiempo, sin producir cambios físicos o químicos notables en el agua tratada. La cinética de inactivación microbiana por UV es citada a menudo con ley de Chic k:

Donde No es la concentración inicial de microbios previa a la aplicación de UV, N es el número de microbios que restan después de la exposición a la luz UV. I es la intensidad UV, t es el tiempo de exposición, y k es la constante del ritmo de inactivación. La mayoría de los equipos de desinfección ultravioleta utilizan una exposición mínima (en el agua) de 30.000 µWs/cm2. Esto es adecuado para inactivar las bacterias y virus patógenos, pero quizá no sea suficiente para ciertos protozoos patógenos, quistes de protozoos y huevos de nemátodos, que pueden requerir hasta 100.000 µWs/cm2 para su in activación total. Radiación de energía ultravioleta necesaria microorganismos patógenos en el agua.

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para

destruir

en

un

99.99%

de

los

Reacciones

Subproductos de la desinfección con rayos ultravioleta No se conoce que haya efectos directos adversos sobre la salud de los consumidores de agua desinfectada con luz ultravioleta. la luz ultravioleta no altera el sabor ni el olor del agua tratada. Funcionamiento La luz ultravioleta se produce mediante lámparas de vapor de mercurio .La desinfección del agua con luz ultravioleta puede lograrse con longitudes de onda de luz entre 240 y 280 nm y se obtiene la máxima eficiencia germicida a los 260 nm Una consideración importante en el diseño del equipo de desinfección es asegurarse de que cada microorganismo reciba la dosis biocida de radiación en la cámara de contacto. Esto se logra determinando el espacio correcto entre las lámparas y las superficies reflectoras del interior de la cámara y agitando adecuadamente el agua cuando pasa por la cámara. 25

Si el flujo es perpendicular, las propias lámparas , pueden producir la turbulencia necesaria para asegurar que toda el agua quede expuesta a la dosis biocida. Cuando el flujo es paralelo a la longitud de las lámparas, es necesario utilizar mezcladores estáticos (pantallas) para proporcionar la turbulencia necesaria. Diseño del balastro

Componentes de la Lámpara Ultravioleta

Instalación típica de un equipo de radiación UV con lámpara sumergida

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Instalación típica de un equipo de radiación UV con lámpara fuera del agua

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Conclusiones 

Es importante que para cada operación de procesamiento textil se identifique cuidadosamente cada una de las fuentes de residuos. Esto se puede lograr mediante un control de inventario y un reconocimiento de los potenciales contaminantes contenidos en los productos adquiridos o un análisis del proceso.



Usar las estrategias para la prevención de la contaminación existen varias estrategias para la prevención de la contaminación (reducción en la fuente) que han sido utilizadas con éxito como la modificación del proceso, el uso de métodos alternativos, la conservación de los compuestos químicos y del agua, el tamizado y substitución de compuestos químicos.

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