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• Isamar Jimenez Vega

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2013-II Tratamiento de Agua Doméstica (Lagunas de Oxidación)

Industria de los Procesos Químicos PI 318/ B Profesor: -

Ing. Reategui Romero, Warren

Alumna: -

Jimenez Vega, Isamar Beatriz

20104543E

Fecha de Presentación: 06 de Noviembre del 2013

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ÍNDICE

1. Introducción

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2. Procesos de la Industria

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3. Tecnologías Relacionadas a la Actividad

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4. Conclusiones

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5. Biliografía

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Tratamiento de Aguas Domésticas Residuales – Lagunas de Oxidación 1. Introducción: Las aguas servidas o aguas negras son los desechos provenientes del uso doméstico, comercial e industrial. Estas llevan consigo disueltas o en suspensión una cantidad de materia orgánica e inorgánica. Provienen de la descarga de sumideros, fregaderos, inodoros, cocinas, lavanderías (detergentes), residuos de origen industrial (aceites, grasas, curtiembres, etc). En todo lugar donde exista sistemas de alcantarillado confluyen a un sistema colector de aguas cloacales y estas deberían terminar en una planta de tratamiento de aguas. En el Perú las plantas de tratamiento son escasas y por lo general las aguas servidas son vertidas al mar, los ríos o los lagos, ocasionando una seria contaminación de las aguas por saturación de materia orgánica y por los patógenos contenidos (bacterias, virus, huevos de parásitos, etc). Las aguas servidas deben ser tratadas antes de ser vertidas al ambiente y para esto existen sistemas y procesos adecuados y amigables con el medio ambiente. Uno de los tratamientos más usados y más simples que existen en la actualidad son las lagunas de estabilización, también llamadas, lagunas de oxidación que degrada la materia orgánica con microorganismos aerobios y anaerobios, estos serán explicados a lo largo de este trabajo. 2. Proceso de la Industria: Las lagunas de estabilización son el método más simple de tratamiento de aguas residuales que existe, están constituidas por excavaciones poco profundas cercadas por taludes de tierra. Generalmente tienen formas rectangulares o cuadradas.

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Facultad de Ingeniería Química y Texil – Universidad de Ingeniería Química Los objetivos de estas lagunas son: - Remover de las aguas residuales la materia orgánica que ocasiona la contaminación - Eliminar microorganismos patógenos que representan un grave peligro para la salud. - Utilizar su efluente para reutilización, con otros fines como la agricultura. Para clasificar la cantidad de materia susceptible a ser consumida u oxidada por medios biológicos que contiene una muestra líquida, disuelta o en suspensión, se utiliza el parámetro conocido como demanda biológica de oxígeno (DBO) que mide el grado de contaminación normalmente se mide transcurridos cinco días de reacción (DBO5) y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l). Este ensayo se basa en medir el oxígeno consumido por una población microbiana en condiciones en las que se ha inhibido los procesos fotosintéticos de producción de oxígeno en condiciones que favorecen el desarrollo de microorganismos. La eficiencia de este tratamiento depende en gran cantidad de las condiciones climáticas de la zona, temperatura, radiación solar, frecuencia y fuerza de los vientos locales y otros factores que afectan directamente a la biología del sistema. Estas operan con concentraciones reducidas de biomasa que ejerce reacciona a lo largo de periodos prolongados; la eliminación de la materia orgánica en las lagunas de estabilización es una serie de procesos físicos, químicos y biológicos, destacando dos grupos importantes: -

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Sedimentación de los sólidos en suspensión, regularmente representan entre el 40 – 60 % como DBO5 de la materia orgánica contenida en el agua residual, produciendo una eliminación del 75 – 80 % de la DBO5 del efluente. Transformaciones biológicas que determinan la oxidación de la materia orgánica contenida en el agua residual.

Podemos hacer mención a los procesos biológicos más importantes que tienen lugar en este proceso: 1. Oxidación de la materia orgánica por bacterias aerobias. La respiración bacteriana provoca la degradación de la DBO5 del agua residual hasta CO2 y H2O produciendo energía y nuevas células.

2. Producción fotosintética de oxígeno. La fotosíntesis algal produce, a partir de CO2, nuevas algas, y O2, que es utilizado en la respiración bacteriana.

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3. Digestión anaeróbica de la materia orgánica con producción de metano.

Podemos clasificar en distintos tipos de lagunas de oxidación a) Lagunas Aerobias: Reciben aguas residuales que ya han sido sometidos a un tratamiento y cntienen de forma relativa pocos sólidos en suspensión. En esta lagunas se produce la degradación de la materia orgánica mediante la actividad de bacterias aerobias que consumen oxígeno producido fotosintéticamente por las algas. Son poco profundas solo tienen de 1 a 1.5m de profundidad y también suelen tener tiempo de residencia elevada de 20 a 30 días. El grupo específico de algas, animales o especies bacterianas que están presentes en cualquier zona de una laguna aerobia depende directamente de factores tales como la carga orgánica, el grado de mezcla de la laguna, el pH, la luz solar, los nutrientes y la temperatura. Según el método de aireación podemos clasificarlas en aerobias y aireadas: - Lagunas Aerobias: La aireación es natural, el oxígeno es suministrado por intercambio a través de la interfase aire-agua y primordialmente por la actividad fotosintética de las algas. - Lagunas Aireadas: Aquí la cantidad de oxígeno suministrado naturalmente no es suficiente para llevar a cabo la oxidación, así que es necesario un suministro adicional de oxígeno por medios mecánicos. b) Lagunas Anaerobias: El tratamiento es realizado por las bacterias anaerobias. El contenido de oxígeno disuelto se mantiene muy bajo o nulo durante todo el año, eso es causado por la elevada carga orgánica y el corto periodo de retención del agua residual. El objetivo es retener la mayor parte posible de los sólidos en suspensión, que luego se incorporan en la capa de fangos acumulados en el fondo y asi eliminar parte de la carga orgánica. La estabilización en estas lagunas tiene lugar mediante las etapas siguientes: - Hidrólisis: los compuestos orgánicos complejos e insolubles en otros compuestos más sencillos y solubles en agua. - Formación de ácidos: los compuestos orgánicos sencillos generados en la etapa anterior son utilizados por las bacterias generadoras de ácidos. Produciéndose su conversión en ácidos orgánicos volátiles.

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Formación de metano: una vez que se han formado los ácidos orgánicos, una nueva categoría de bacterias actúa y los utiliza para convertirlos finalmente de metano y dióxido de carbono.

Las lagunas anaerobias suelen tener profundidad entre 2 y 5 m, el parámetro más utilizado para el diseño de lagunas anaerobias es la carga volumétrica que por su alto valor lleva a que sean habituales tiempos de retención con valores comprendidos entre 2 a 5 días. c) Lagunas Facultativas: Son aquellas que poseen una zona aerobia y una anaerobia, siendo respectivamente en superficie y fondo. La finalidad de esta laguna es la estabilización de la materia orgánica en un medio oxigenado proporcionando principalmente por las algas presentes En este tipo de lagunas se puede encontrar cualquier tipo de microorganismos, desde anaerobios estrictos, en el fango del fondo, hasta aerobios estrictos en la zona inmediatamente adyacente a la superficie. Además de las bacterias y protozoarios, en las lagunas facultativas es esencial la presencia de algas, que son los principales suministradoras de oxígeno disuelto El objetivo de las lagunas facultativas es obtener un efluente de la mayor calidad posible, en el que se haya alcanzado un elevada estabilización de la materia orgánica, y una reducción en el contenido en nutrientes y bacterias coliformes. La profundidad de las lagunas facultativas suele estar comprendida entre 1 y 2 m para facilitar así un ambiente oxigenado en la mayor parte del perfil vertical Las bacterias y algas actúan en forma simbiótica, con el resultado global de la degradación de la materia orgánica. Las bacterias utilizan el oxígeno suministrado por las algas para metabolizar en forma aeróbica los compuestos orgánicos. En este proceso se liberan nutrientes solubles (nitratos, fosfatos) y dióxido de carbono en grandes cantidades, estos son utilizados por las algas en su crecimiento. De esta forma, la actividad de ambas es mutuamente beneficiosa. Podemos observar en la siguiente imagen la actividad entre algas y bacterias.

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Facultad de Ingeniería Química y Texil – Universidad de Ingeniería Química También podemos observar las zonas de la laguna facultativa:

En una laguna facultativa existen tres zonas: 1. Una zona superficial en la que existen bacterias aerobias y algas en una relación simbiótica, como se ha descrito anteriormente. 2. Una zona inferior anaerobia en la que se descomponen activamente los sólidos acumulados por acción de las bacterias anaerobias. 3. Una zona intermedia, que es parcialmente aerobia y anaerobia, en la que la descomposición de los residuos orgánicos la llevan a cabo las bacterias facultativas. Los sólidos de gran tamaño se sedimentan para formar una capa de fango anaerobio. Los materiales orgánicos sólidos y coloidales se oxidan por la acción de las bacterias aerobias y facultativas empleando el oxígeno generado por las algas presentes cerca de la superficie. El dióxido de carbono, que se produce en el proceso de oxidación orgánica, sirve como fuente de carbono por las algas. La descomposición anaerobia de los sólidos de la capa de fango implica la producción de compuestos orgánicos disueltos y de gases tales como el CO2, H2S y el CH4, que o bien se oxidan por las bacterias aerobias, o se liberan a la atmósfera d) Lagunas de Maduración: Este tipo de laguna tiene como objetivo fundamental la eliminación de bacterias patógenas. Además de su efecto desinfectante, las lagunas de maduración cumplen otros objetivos, como son la nitrificación del nitrógeno amoniacal, cierta eliminación de nutrientes, clarificación del efluente y consecución de un efluente bien oxigenado. Las lagunas de maduración se construyen generalmente con tiempo de retención de 3 a 10 días cada una, mínimo 5 días cuando se usa una sola y profundidades de 1 a 1.5 metros. En la práctica el número de lagunas de maduración lo determina el tiempo de retención necesario para proveer una remoción requerida de coliformes fecales.

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Facultad de Ingeniería Química y Texil – Universidad de Ingeniería Química Las lagunas de maduración suelen constituir la última etapa del tratamiento, por medio de una laguna facultativa primaria o secundaria o de una planta de tratamiento convencional, debido a la eliminación de agentes patógenos, si se reutiliza el agua depurada.

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Factores Climáticos que afectan las lagunas: Temperatura: Las reacciones físicas, químicas y bioquímicas que ocurren en las lagunas de estabilización son muy influenciadas por la temperatura En general y para los intervalos de temperatura normales en las lagunas, se puede decir que la velocidad de degradación aumenta con la temperatura, en especial en lo que concierne a la actividad de las bacterias. Estos fenómenos son retardados por las bajas temperaturas. Por eso, el proyecto de las lagunas debe tener en cuenta siempre las condiciones de temperaturas más adversas. Una caída de 10°C en la temperatura reducirá la actividad microbiológica aproximadamente 50%. La actividad de fermentación del lodo no ocurre significativamente en temperaturas por debajo de l7° C

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Radiación Solar: La luz es fundamental para la actividad fotosintética, ésta depende no solo de la luz que alcanza la superficie del agua, sino de la que penetra en profundidad. Como la intensidad de la luz varía a lo largo del año, la velocidad de crecimiento de las algas cambia de misma forma. Este fenómeno da lugar a dos efectos: el oxígeno disuelto y el pH del agua presentan valores mínimos al final de la noche, y aumentan durante las horas de luz solar hasta alcanzar valores máximos a media tarde.

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Viento: El viento tiene un efecto importante en el comportamiento de las lagunas, ya que induce a la mezcla vertical del líquido de la laguna, una buena mezcla asegura una distribución más uniforme de DBO, oxígeno disuelto (importante para lagunas aerobias y facultativas), bacterias y algas y por lo tanto un mejor grado de estabilización del agua residual. En ausencia de mezcla inducida por el viento, la población de algas tiende a estratificarse en banda estrecha, de unos 20 cm de ancho, durante las horas de luz del día. Esta banda concentrada de algas se mueve hacia arriba o hacia abajo en la capa superior, de 50 cm de espesor

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Evaporación: La repercusión principal de la evaporación es la concentración de los sólidos que contiene el agua almacenada. El consiguiente aumento de la salinidad puede resultar perjudicial si el efluente se va a emplear en riego.

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Precipitación: El oxígeno disuelto suele bajar después de tormentas debido a la demanda adicional de oxígeno provocada por los sólidos arrastrados por el agua de lluvia y los sedimentos de las lagunas que se mezclan con la columna de 2013-II

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Facultad de Ingeniería Química y Texil – Universidad de Ingeniería Química agua. Otro efecto de la lluvia es una cierta oxigenación en la zona superficial de las lagunas, debido tanto al propio contenido en oxígeno de la lluvia como a la turbulencia que provoca con su caída.

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Factores Físicos: Estratificación: La densidad del agua cambia con la temperatura, es mínima a 4 °C y aumenta para temperaturas mayores o menores, el agua más cálida es más ligera y tiende a flotar sobre las capas más frías. Durante los meses de primavera y verano el calentamiento tiene lugar desde la superficie, la capas superiores están más calientes que las inferiores, son menos densas y flotan sobre ellas sin que se produzca la mezcla entre unas y otras. Durante la primavera, la mayoría de las lagunas tienen una temperatura casi uniforme, por lo tanto se mezclan con facilidad gracias a las corrientes inducidas por los vientos. Cuando se aproxima el verano, las aguas de las capas superiores se calientan y su densidad disminuye produciéndose una estratificación estable.

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Flujo a través de las lagunas: La circulación del agua a través de la laguna viene afectada por la forma y tamaño de ésta, la situación de entradas y salidas, velocidad y dirección de los vientos dominantes y la aparición de diferencias de densidad dentro de la misma. Las anomalías de flujo más frecuentes se manifiestan en la aparición de zonas muertas, es decir, partes de la laguna en las que el agua permanece estancada durante largos periodos de tiempo.

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Profundidad: La profundidad de las lagunas es normalmente 1.5, aunque se pueden usar profundidades entre 1 y 2 m. El límite inferior viene condicionado a la posibilidad de crecimiento de vegetación emergente para profundidades menores, lo cual se desaconseja normalmente para evitar el desarrollo de mosquitos. Existen varias razones por las que en estos sistemas profundos se obtiene mayor eficacia de tratamiento como es la mayor productividad de las algas en un medio en el que tienden a sedimentar en la zona profunda y morir. La zona profunda tiende a estar en condiciones anaerobias, y en ella se produce la degradación lenta de compuestos orgánicos y microorganismos sedimentados desde la superficie. De esta forma se generan nutrientes solubles que se reincorporan a la capa superficial y contribuyen a la actividad biológica. En las zonas de climas cálidos la mayor profundidad repercute en una disminución de la evaporación relativa, lo que es beneficioso desde el punto de vista del almacenamiento para riegos como para evitar aumentos de salinidad en el efluente.

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Factores Químicos y Bioquímicos: pH: El valor de pH en las lagunas viene determinado fundamentalmente por la actividad fotosintética del fitoplancton y la degradación de la materia orgánica por las bacterias. Las algas consumen anhídrido carbónico en la fotosíntesis, lo que desplaza el equilibrio de los carbonatos y da lugar a un aumento del pH. Por otra parte, la degradación de la materia orgánica conduce a la formación de dióxido de carbono como producto final, lo que causa una disminución de pH. Como la fotosíntesis depende de la radiación solar, el pH de las lagunas presenta variaciones durante el día y el año. Cuanto mayor es la intensidad luminosa, los valores del pH son más altos. Estas variaciones diarias son muy marcadas en verano, cuando pueden alcanzarse valores de pH en torno a 9 o mayores, partiendo de valores de 7-7.5, al final de la noche

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Oxígeno disuelto: El contenido en oxígeno disuelto es uno de los mejores indicadores sobre el funcionamiento de las lagunas. La principal fuente de oxígeno disuelto es la fotosíntesis, seguida por la reaireación superficial. La concentración de oxígeno disuelto presenta una variación senoidal a lo largo del día. El contenido en oxígeno es mínimo al amanecer y máximo por la tarde, y puede oscilar entre un valor nulo hasta la sobresaturación. Durante el verano es posible encontrar que las capas superficiales de las lagunas están sobresaturadas de oxígeno disuelto. El oxígeno disuelto presenta variaciones importantes en profundidad. La concentración de oxígeno disuelto es máxima en superficie, y a medida que aumenta la profundidad va disminuyendo hasta anularse. La profundidad a la que se anula el oxígeno disuelto se llama oxipausa, y su posición depende de la actividad fotosintética, el consumo de oxígeno por las bacterias y el grao de mezcla inducido por el viento. En invierno la capa oxigenada tiende a ser mucho más reducida que en verano.

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Nutrientes: Los nutrientes son fundamentales para la buena marcha del tratamiento en lagunas. A medida que progresa la depuración se va produciendo una eliminación de nutrientes que puede dar lugar a que uno o varios alcancen concentraciones limitantes para el desarrollo subsiguiente de algas o bacterias. En lagunas de estabilización el agotamiento de nutrientes solo ocurre en pocas de intensa actividad biológica, y suelen venir de la eliminación de materia orgánica hasta los niveles máximos en este tipo de tratamiento.

3. Conclusiones: Después de analizar los resultados y los factores que favorecen o no a este proceso podemos dar una lista de ventajas e inconvenientes de las lagunas de estabilización:

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Ventajas:  La eliminación de microorganismos patógenos es muy superior a la alcanzada mediante otros métodos de tratamiento.  Presentan una gran flexibilidad en el tratamiento de puntas de carga y caudal.  Pueden emplearse para el tratamiento de aguas residuales industriales con altos contenidos en materia biodegradables.  Desde el punto de vista económico, es mucho más barato que los métodos convencionales, con bajos costos de instalación y mantenimiento.  El consumo energético es nulo.  En el proceso de lagunaje se generan biomasas potencialmente valorizables una vez separada del efluente.  La estabilización de la materia orgánica alcanzada es muy elevada.

- Inconvenientes:  La presencia de materia en suspensión en el efluente, debido a las altas concentraciones de fitoplancton.  Ocupación de terreno, que es superior a la de otros métodos de tratamiento.  Las pérdidas considerables de agua por evaporación en verano. 4. Tecnología relacionada a la Actividad: Desarrollamos el paper de investigación sobre el tratamiento de electrocoagulación para eliminar los contaminantes del petróleo en una refinería. Tratamiento de Electrocoagulación para eliminar los Contaminantes de las Aguas Residuales de una Refinería de Petróleo Introducción: En México, la industria de la refinería de petróleo es una de las industrias más importantes del país. Sin embargo, se generan grandes volúmenes de aguas residuales durante el proceso de refinamiento de aceite de petróleo, por ejemplo unos 38.600 m3 de aguas residuales se han generado en México en el año 2007. Los contaminantes en la refinería de aceite de petróleo de aguas residuales son diversos (aceite libre y emulsionado, sulfuros, fenoles, entre otros tóxicos contaminantes). Diferentes tratamientos convencionales físicoquímicos y biológicos han sido utilizados para tratar las aguas residuales de refinería. Plantas de tratamiento de aguas residuales mexicanos tienen un Instituto Americano del Petróleo o interceptor de equipos de plato corrugado (CPI) para eliminar el aceite de las aguas residuales, pero este tipo de separadores de aceite sólo elimina el aceite libre de las aguas residuales. La separación de emulsiones o partículas coloidales de las aguas residuales sigue siendo una preocupación importante para la industria del petróleo. El sulfuro en el agua residual es tóxico y afecta a la transferencia de oxígeno en los procesos biológicos. Además, durante el tratamiento fisicoquímica, se añaden 2013-II

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Facultad de Ingeniería Química y Texil – Universidad de Ingeniería Química reactivos químicos para eliminar los diferentes contaminantes que producen grandes cantidades de lodos, que debe ser tratada y controlada, el aumento de los costos totales del proceso de tratamiento de aguas residuales. Por lo tanto, el tratamiento de aguas residuales alternativa deben ser desarrollados para reducir el tiempo de funcionamiento, la generación de lodos, las zonas de construcción y sobre todo para reducir los costes de tratamiento. La electrocoagulación es un proceso de tratamiento de aguas residuales fiable y sobre todo rentable, que ha sido aplicado para eliminar diferentes tipos de contaminantes en las aguas residuales. En este trabajo, se aplicó el proceso de electrocoagulación para eliminar la demanda química de oxígeno (DQO), aceite y sulfuros, a partir de las aguas residuales de la refinería de petróleo, mediante ánodos de sacrificio, hecho de aluminio y hierro. Las principales reacciones que se producen en los electrodos de aluminio durante la electrólisis son:

En los electrodos de hierro:

En el cátodo:

Métodos: Las pruebas se realizaron por triplicado, en lotes y reactores electroquímicos continuos, utilizando una muestra real de aguas residuales de la refinería de petróleo que se toma de la corriente de agua residual antes de entrar en el IPC. Los materiales de los electrodos de ensayo fueron el hierro y el aluminio. Los ensayos por lotes se llevaron a cabo en un reactor electroquímico de plexiglás, con una capacidad de 1,2 L. Los electrodos se colocan horizontalmente en la parte inferior del reactor; el cátodo, con una superficie total de 78,5 cm2, se colocó bajo el ánodo (66,5 cm2). Para permitir que el gas generado a pasar al líquido del reactor y para evitar su acumulación entre los electrodos. El ánodo fue perforada con agujeros de 0,7 cm de diámetro, homogéneamente distribuida, con una separación entre los electrodos fue de 1 cm. Una fuente de alimentación de corriente continua con un amperímetro de múltiples gama se conecta en serie con la célula. El rendimiento del proceso de electrocoagulación se evaluó a tres temperaturas (20 , 30 y 40 ° C) , para simular las condiciones reales del tratamiento de aguas residuales de la refinería. Se tomaron muestras del reactor a diferentes tiempos de tratamiento y la DQO, sulfuros y de aceite y grasa se midieron en cada muestra por triplicado. El efecto de la densidad de corriente (δ) fue evaluada en un reactor discontinuo con una capacidad de 8,0 L. Las pruebas de flujo continuo se llevaron a cabo en un reactor hecho de plexiglás, con una capacidad de 8,0 L. Los electrodos fueron colocados horizontalmente en la parte inferior del reactor; el cátodo (20 2013-II

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Facultad de Ingeniería Química y Texil – Universidad de Ingeniería Química cm de longitud y 20 cm de ancho, con una superficie total de 361 cm2), se colocó bajo el ánodo con las mismas dimensiones que el cátodo. El área del ánodo fue de 307 cm2 con agujeros perforados de 0.7 cm de diámetro distribuidos homogéneamente, con una separación entre los electrodos fue de 1 cm. El cátodo era perforado con un agujero para permitir que el agua residual tratada para salir del reactor electroquímico. Una fuente de alimentación de corriente continua con un amperímetro de múltiples gama se conecta en serie con la célula como se ve en la figura 1. Para evaluar el efecto sobre la dispersión en el reactor, un pulso de un trazador inerte (KCl) se inyecta en la entrada del reactor y su concentración de efluente se observó. En este caso, se utilizó agua del grifo a δ 90 A/m2. El tiempo de residencia hidráulica fue 13 min. Se obtuvo la función de distribución de edad de salida (E) y se evaluó el número dispersión (Nd) cuando Nd < 1.

El agua residual se mezcló por una bomba de reciclado en el depósito para evitar la separación de aceite y para mantener la homogeneidad (fig. 1). Muestras de efluentes fueron tomadas a intervalos de tiempo diferentes y COD, sulfuros, aceite y grasa fueron medidos en cada muestra por triplicado.

Resultados y Discusión: 1. Las pruebas por lotes La Figura 2 muestra los resultados experimentales (puntos) obtenidos a diferentes temperaturas y con material de electrodo diferente, Al o Fe, a 90 A/m2. Claramente, la tasa de eliminación de DQO depende de la temperatura y es más rápido a temperaturas más altas. Sobre la base de estos resultados, se obtuvieron una primera cinética de orden para describir la eliminación de la DQO y las constantes de velocidad (kT) para cada temperatura. Las líneas de modelado de la figura. 2 se calcularon usando el kT para cada temperatura (k20 = 0,057, k30 y k40 = 0.12 = 0.24 min-1). La ecuación 6 muestra la variación COD como una función del tiempo.

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Facultad de Ingeniería Química y Texil – Universidad de Ingeniería Química Las líneas modeladas ajustan a los datos experimentales bien con ambos materiales de los electrodos en las diferentes temperaturas. Es importante señalar que la DQO no se redujo por debajo de 100 mg/L en todos los casos. Esto puede ser se explicado porque no se disuelve la materia orgánica en las aguas residuales (por ejemplo, fenoles) que no puede ser removido durante el proceso de electrocoagulación. La Figura 3 muestra los resultados de eliminación de sulfuro de como una función del tiempo cuando se llevó a cabo el proceso con diferentes materiales de los electrodos a 20 ° C. No hay eliminación de sulfuro con Al electrodos. La tasa de re-sulfuro de remoción con los electrodos de Fe es más rápida que la de eliminación de la DQO a la misma temperatura (20 ° C). En este caso, la eliminación de sulfuro es una reacción de orden y de la variación de la concentración de sulfuro de (Cs) como una función de desplazamiento de tiempo se describe en la ecuación. 7 y la línea continua (Fe calculado) en la figura. 3 se calculó con la ecuación 7.

Como se muestra en la figura. 3, la línea de modelado se ajusta adecuadamente a los datos experimentales. Se elimina el sulfuro porque reacciona con la ferroso y férrico producido durante el proceso de electrocoagulación. Estos iones de hierro se han utilizado como un aditivo químico para intencionalmente volver a mover sulfuro de estas reacciones pueden ser representadas como reacción 8 y 9 para los iones ferrosos y de reacción 10 para iones férricos.

La eliminación del aceite de las aguas residuales con los electrodos de Fe a 90 A m-2 era también una cinética de primer orden (datos no mostrados) como con la eliminación de la DQO, que está de acuerdo con otros informes. La constante de velocidad de eliminación de aceite fue de 0,26 min-1. En base a las constantes de velocidad de reacción y la cinética de eliminación de la DQO, el aceite y el sulfuro con electrodos de Fe, el comportamiento de la fracción (C / Co) de cada parámetro se evaluó como una función del tiempo (Fig. 4). El COD tiene la tasa más lenta de re-remoción como el parámetro de limitación del proceso de electrocoagulación, por lo tanto, este parámetro se mide en la prueba de flujo continuo y el material del electrodo elegido fue de Fe porque la eliminación de sulfuro con electrodos de Al era insignificante. La Figura 5 muestra la variación de la tasa de re-COD remoción constante como una función de la δ obtenido durante el ensayo de lote realizado con electrodos de Fe en el reactor con una capacidad de volumen de 8,0 L. Como re-revelado en la figura. 5, los aumentos en las constantes de velocidad más alta δ, que puede explicarse por el aumento de la cantidad de burbujas de gas (hidrógeno y oxígeno) liberado de los electrodos con un aumento de δ; estas burbujas se puede unir a un mayor número de gotas de aceite que lleva hacia arriba. Adicionalmente, una cantidad mayor de Fe2+ se libera en el líquido que actúa 2013-II

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Facultad de Ingeniería Química y Texil – Universidad de Ingeniería Química como coagulante, la mejora de la eliminación de materia en suspensión por las burbujas de gas y estos iones pueden reaccionar con sulfuros para generar FeS insolubles, como se ve en las reacciones de 8 a 10. Los resultados obtenidos con la ecuación empírica. 11 (línea continua), se ajusta adecuadamente a los resultados experimentales.

Como se muestra en la figura, los resultados experimentales no tienen un comportamiento lineal (línea discontinua) a alta δ. En δ> 100 A m-2, las constantes de velocidad no aumentan linealmente. Esto se puede explicar porque a muy alta δ, un gran número de burbujas de gas generadas tiende a coalescer la reducción de la superficie. Por otra parte, debido a la alta δ, los iones ferrosos se oxidan a iones férricos inmediatamente y se precipitan sobre el ánodo, reduciendo así el transporte de los iones ferrosos en el líquido y aislar el ánodo (pasivación).

Figura 2. Variación de la DQO a diferentes temperaturas con material de electrodo diferentes como una función del tiempo a 90 A/m2.

Figura 3. Variación del sulfuro en el tiempo como una función a 20 ° C con electrodo de Fe (90 A/m2).

Figura 4. Variación de la DQO, el aceite y el sulfuro como una función del tiempo a 90 A/m2.

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Figura 5. Ecuación empírica de la tasa de COD constante como una función de la densidad de corriente (δ)

Conclusiones: Mediante el tratamiento de electrocoagulación, es posible eliminar los contaminantes de las aguas residuales del aceite de petróleo. La tasa de eliminación de DQO es similar para los electrodos de Fe y Al y depende fuertemente de la temperatura: a una temperatura más alta, la tasa de eliminación de DQO es más rápida. Los electrodos de Fe tienen un mejor desempeño para eliminar sulfuros de las aguas residuales. COD y aceite se eliminan mediante una cinética de primer orden, sin embargo los sulfuros se eliminan mediante una orden de desplazamiento cinética. La tasa de eliminación de DQO es el más lento de los tres parámetros. El tratamiento de electrocoagulación se aplicó con éxito en un reactor de flujo continuo en δ