Tratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodos

La industria del café soluble genera aguas residuales que contienen mezclas complejas de sustancias difíciles de degradar. Su mineralización no es completamente efectiva mediante tratamientos convencionales. En este trabajo, se estudia un proceso secuencial de electrocoagulación - oxidación anódica...

Full description

Autores:
Dobrosz-Gomez, Izabela
Gómez García, Miguel Angel
Ibarra Taquez, Harold Norbey
Tipo de recurso:
Article of journal
Fecha de publicación:
2020
Institución:
Universidad EIA .
Repositorio:
Repositorio EIA .
Idioma:
spa
OAI Identifier:
oai:repository.eia.edu.co:11190/5085
Acceso en línea:
https://repository.eia.edu.co/handle/11190/5085
https://doi.org/10.24050/reia.v17i34.1328
Palabra clave:
Aguas residuales industriales
Café soluble
Procesos Avanzados de Oxidación
Electrocoagulación
Oxidación anódica
Análisis de costos operacionales
tratamiento de aguas residuales industriales
Industrial wastewater
Soluble coffee
Advanced Oxidation Process
Electrocoagulation
Anodic oxidation
Operational cost analysis
Rights
openAccess
License
Revista EIA - 2020
id REIA2_f3d94caf802d1539d0ceeb5526462ac5
oai_identifier_str oai:repository.eia.edu.co:11190/5085
network_acronym_str REIA2
network_name_str Repositorio EIA .
repository_id_str
dc.title.spa.fl_str_mv Tratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodos
dc.title.translated.eng.fl_str_mv The treatment of industrial wastewater originated from soluble coffee production via electrocoagulation - anodic oxidation. Electrodes selection
title Tratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodos
spellingShingle Tratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodos
Aguas residuales industriales
Café soluble
Procesos Avanzados de Oxidación
Electrocoagulación
Oxidación anódica
Análisis de costos operacionales
tratamiento de aguas residuales industriales
Industrial wastewater
Soluble coffee
Advanced Oxidation Process
Electrocoagulation
Anodic oxidation
Operational cost analysis
title_short Tratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodos
title_full Tratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodos
title_fullStr Tratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodos
title_full_unstemmed Tratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodos
title_sort Tratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodos
dc.creator.fl_str_mv Dobrosz-Gomez, Izabela
Gómez García, Miguel Angel
Ibarra Taquez, Harold Norbey
dc.contributor.author.spa.fl_str_mv Dobrosz-Gomez, Izabela
Gómez García, Miguel Angel
Ibarra Taquez, Harold Norbey
dc.subject.spa.fl_str_mv Aguas residuales industriales
Café soluble
Procesos Avanzados de Oxidación
Electrocoagulación
Oxidación anódica
Análisis de costos operacionales
tratamiento de aguas residuales industriales
topic Aguas residuales industriales
Café soluble
Procesos Avanzados de Oxidación
Electrocoagulación
Oxidación anódica
Análisis de costos operacionales
tratamiento de aguas residuales industriales
Industrial wastewater
Soluble coffee
Advanced Oxidation Process
Electrocoagulation
Anodic oxidation
Operational cost analysis
dc.subject.eng.fl_str_mv Industrial wastewater
Soluble coffee
Advanced Oxidation Process
Electrocoagulation
Anodic oxidation
Operational cost analysis
description La industria del café soluble genera aguas residuales que contienen mezclas complejas de sustancias difíciles de degradar. Su mineralización no es completamente efectiva mediante tratamientos convencionales. En este trabajo, se estudia un proceso secuencial de electrocoagulación - oxidación anódica (EC-OA) como alternativa de tratamiento. En específico, se evaluó experimentalmente el efecto del material del electrodo (v.g., dos ánodos (grafito y Diamante Dopado con Boro (DDB)) y seis cátodos (acero inoxidable, titanio, hierro, aluminio, grafito y DDB)) y del electrolito de soporte (NaCl o Na2SO4) sobre el rendimiento de degradación en términos de la reducción de color y de la demanda química de oxígeno (DQO), así como de la formación de sólidos suspendidos totales (SST). Los resultados obtenidos fueron comparados con la última regulación ambiental colombiana. Adicionalmente, para cada caso, se realizó un análisis integral de los costos operacionales. Toda la información anterior permitió seleccionar dos sistemas de electrodos como los más prometedores para la etapa de OA: DDB-acero inoxidable + Na2SO4: muy eficiente pero costoso (reducción de DQO = 75% y 12 USD/m3) y grafito-acero inoxidable + NaCl: menos eficiente y más económico (reducción de DQO = 67% y 7 USD/m3).
publishDate 2020
dc.date.accessioned.none.fl_str_mv 2020-06-21 00:00:00
2022-06-17T20:20:23Z
dc.date.available.none.fl_str_mv 2020-06-21 00:00:00
2022-06-17T20:20:23Z
dc.date.issued.none.fl_str_mv 2020-06-21
dc.type.spa.fl_str_mv Artículo de revista
dc.type.eng.fl_str_mv Journal article
dc.type.coar.fl_str_mv http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1
dc.type.coar.spa.fl_str_mv http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
dc.type.driver.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/article
dc.type.version.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.content.spa.fl_str_mv Text
dc.type.redcol.spa.fl_str_mv http://purl.org/redcol/resource_type/ARTREF
dc.type.coarversion.spa.fl_str_mv http://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85
format http://purl.org/coar/resource_type/c_6501
status_str publishedVersion
dc.identifier.issn.none.fl_str_mv 1794-1237
dc.identifier.uri.none.fl_str_mv https://repository.eia.edu.co/handle/11190/5085
dc.identifier.doi.none.fl_str_mv 10.24050/reia.v17i34.1328
dc.identifier.eissn.none.fl_str_mv 2463-0950
dc.identifier.url.none.fl_str_mv https://doi.org/10.24050/reia.v17i34.1328
identifier_str_mv 1794-1237
10.24050/reia.v17i34.1328
2463-0950
url https://repository.eia.edu.co/handle/11190/5085
https://doi.org/10.24050/reia.v17i34.1328
dc.language.iso.spa.fl_str_mv spa
language spa
dc.relation.references.spa.fl_str_mv Aguas De Manizales S.A. E.S.P.; 2016. Estudio de factibilidad para la recuperación y mantenimiento de la calidad de la cuenca del rio Chinchiná, URL: http://cort.as/-Itaf (acceso: 29-05-19).
APHA. 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21st ed. Washington: Centennial edition
Cardenas, A., Zayas, T., Morales, U., Salgado, L., 2009. Electrochemical Oxidation of Wastewaters from the Instant Coffee Industry Using a Dimensionally Stable RuIrCoOx Anode. ECS Trans. 20, 291-299.
Clarke, R.J., Macrae, R., 1985. Coffee: Chemistry, 1st Edition. Ed. Elsevier Applied Science, London pp 45-58.
Couto, R.M., Fernandes, J., da Silva, M.D.R.G., Simoes, P.C., 2009. Supercritical fluid extraction of lipids from spent coffee grounds. J. Supercrit. Fluids 51, 159-166. https://doi.org/10.1002/elsc.200900074
Departamento Administrativo Nacional de Estadística DANE; 2018. Variación mensual del IPC por grupos de bienes y servicios 2017-2018. URL: http://cort.as/-ItaI (acceso: 29-05-19).
Dinsdale, R.M., Hawkes, F.R., Hawkes, D.L., 1996. The mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of coffee waste containing coffee grounds. Water Res. 30, 371-377. https://doi.org/10.1016/0043-1354(95)00157-3
Dinsdale, R.M., Hawkes, F.R., Hawkes, D.L., 1997. Comparison of mesophilic and thermophilic upflow anaerobic sludge blanket reactors treating instant coffee production wastewater. Water Res. 31, 163-169. http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(96)00233-3. EPM; 2018. Tarifas y Costo de Energía Eléctrica - Mercado Regulado. URL: http://cort.as/-Ita- (acceso: 29-05-19).
Farah, A., 2012. Coffee Constituents, en: Coffee: Emerging Health Effects and Disease Prevention. Wiley- Blackwell, Oxford, pp. 21-58. http://dx.doi.org/10.1002/9781119949893.ch2.
Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, 2019. Información estadística cafetera. URL: http://cort.as/-ItZc (accedido 29/05/19)
Fernandez, N., Forster, C.F., 1993. A study of the operation of mesophilic and thermophilic anaerobic filters treating a synthetic coffee waste. Bioresour. Technol. 45, 223-227. http://dx.doi.org/10.1016/0960-8524(93)90115-R.
Ibarra-Taquez, H.N., GilPavas, E., Blatchley, E.R., Gómez-García, M.Á., Dobrosz-Gómez, I., 2017. Integrated electrocoagulation-electrooxidation process for the treatment of soluble coffee effluent: Optimization of COD degradation and operation time analysis. J. Environ. Manage. 200, 530–538, http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.05.095
Ibarra-Taquez, H.N., Gómez-García, M.Á., Dobrosz-Gómez, I., 2018. Optimización multiobjetivo del proceso fenton en el tratamiento de aguas residuales provenientes de la producción de café soluble. Información Tecnológica, 29 (5), 111 – 122, http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642018000500111
Kondamudi, N., Mohapatra, S.K., Misra, M., 2008. Spent Coffee Grounds as a Versatile Source of Green Energy. J. Agric. Food Chem. 56, 11757-11760. https://doi.org/10.1021/jf802487s
Marketwatch (2019). Instant Coffee Market 2019 Global Key Players Analysis, Sales, Supply, Demand and Forecast to 2025, URL: http://cort.as/-ItZD
Panchangam, S.C., Janakiraman, K., 2015. Decolorization of aqueous coffee and tea infusions by chemical coagulation. Desalin. Water Treat. 53, 119-125. http://dx.doi.org/10.1080/19443994.2013.860401
Radjenovic, J., Sedlak, D.L., 2015. Challenges and Opportunities for Electrochemical Processes as Next-Generation Technologies for the Treatment of Contaminated Water. Environ. Sci. Technol. 49, 11292-11302. http://dx.doi.org/10.1021/acs.est.5b02414.
Tokumura, M., Ohta, A., Znad, H.T., Kawase, Y., 2006. UV light assisted decolorization of dark brown colored coffee effluent by photo-Fenton reaction. Water Res. 40, 3775-3784. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2006.08.012
Tokumura, M., Znad, H.T., Kawase, Y., 2008. Decolorization of dark brown colored coffee effluent by solar photo-Fenton reaction: effect of solar light dose on decolorization kinetics. Water Res. 42, 4665-4673. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2008.08.007.
United States Department of Agriculture. 2018. Soluble Coffee Exports. http://cort.as/-Itc- (accedido 29/05/19)
Zayas Pérez, T., Geissler, G., Hernandez, F., 2007. Chemical oxygen demand reduction in coffee wastewater through chemical flocculation and advanced oxidation processes. J. Environ. Sci. (China) 19, 300-305.
dc.relation.bitstream.none.fl_str_mv https://revistas.eia.edu.co/index.php/reveia/article/download/1328/1337
dc.relation.citationedition.spa.fl_str_mv Núm. 34 , Año 2020
dc.relation.citationendpage.none.fl_str_mv 17
dc.relation.citationissue.spa.fl_str_mv 34
dc.relation.citationstartpage.none.fl_str_mv 1
dc.relation.citationvolume.spa.fl_str_mv 17
dc.relation.ispartofjournal.spa.fl_str_mv Revista EIA
dc.rights.spa.fl_str_mv Revista EIA - 2020
dc.rights.uri.spa.fl_str_mv https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
dc.rights.accessrights.spa.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coar.spa.fl_str_mv http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
rights_invalid_str_mv Revista EIA - 2020
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0
http://purl.org/coar/access_right/c_abf2
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.mimetype.spa.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.spa.fl_str_mv Fondo Editorial EIA - Universidad EIA
dc.source.spa.fl_str_mv https://revistas.eia.edu.co/index.php/reveia/article/view/1328
institution Universidad EIA .
bitstream.url.fl_str_mv https://repository.eia.edu.co/bitstreams/88417660-c89e-43b7-a8e9-9b44d3891f7e/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 7ba57a7d10ba895c52600eb6308d0d28
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
repository.name.fl_str_mv Repositorio Institucional Universidad EIA
repository.mail.fl_str_mv bdigital@metabiblioteca.com
_version_ 1814100909968326656
spelling Dobrosz-Gomez, Izabelafb00dfbdaae98fec033b466c97c518bf300Gómez García, Miguel Angel5257a041aeeaa430d798f3a076eb19c8300Ibarra Taquez, Harold Norbey71051a988e0b87d657783b9ea8af1fbe3002020-06-21 00:00:002022-06-17T20:20:23Z2020-06-21 00:00:002022-06-17T20:20:23Z2020-06-211794-1237https://repository.eia.edu.co/handle/11190/508510.24050/reia.v17i34.13282463-0950https://doi.org/10.24050/reia.v17i34.1328La industria del café soluble genera aguas residuales que contienen mezclas complejas de sustancias difíciles de degradar. Su mineralización no es completamente efectiva mediante tratamientos convencionales. En este trabajo, se estudia un proceso secuencial de electrocoagulación - oxidación anódica (EC-OA) como alternativa de tratamiento. En específico, se evaluó experimentalmente el efecto del material del electrodo (v.g., dos ánodos (grafito y Diamante Dopado con Boro (DDB)) y seis cátodos (acero inoxidable, titanio, hierro, aluminio, grafito y DDB)) y del electrolito de soporte (NaCl o Na2SO4) sobre el rendimiento de degradación en términos de la reducción de color y de la demanda química de oxígeno (DQO), así como de la formación de sólidos suspendidos totales (SST). Los resultados obtenidos fueron comparados con la última regulación ambiental colombiana. Adicionalmente, para cada caso, se realizó un análisis integral de los costos operacionales. Toda la información anterior permitió seleccionar dos sistemas de electrodos como los más prometedores para la etapa de OA: DDB-acero inoxidable + Na2SO4: muy eficiente pero costoso (reducción de DQO = 75% y 12 USD/m3) y grafito-acero inoxidable + NaCl: menos eficiente y más económico (reducción de DQO = 67% y 7 USD/m3).The industry of soluble coffee generates wastewater containing complex and hard to degrade mixtures of different substances. Their mineralization is not completely effective through conventional treatment methods. In this work, as a treatment alternative, a sequential Electrocoagulation-Anodic Oxidation (EC-AO) process is studied. The effect of electrode material (v.g., two different anodes (graphite and Boron-Doped Diamond (BDD)) and six different cathodes (stainless steel, titanium, iron, aluminum, graphite and BDD)) and of support electrolyte (NaCl or Na2SO4) on degradation performance of AO, in the terms of color and chemical oxygen demand (COD) reduction, as well as Total Suspended Solids (TSS) formation and pH, were experimentally tested. The obtained results were compared with the most recent Colombian environmental regulation. Additionally, for each case, a comprehensive operational costs analysis was performed. All the above information allowed to select two electrode systems as the most promising for the AO step: BDD-stainless steel + Na2SO4: very efficient but expensive (reduction of COD = 75% and 12 USD/ m3) and graphite-stainless steel + NaCl: less efficient and more economic one (reduction of COD = 67% and 7 USD/m3).application/pdfspaFondo Editorial EIA - Universidad EIARevista EIA - 2020https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0info:eu-repo/semantics/openAccessEsta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0.http://purl.org/coar/access_right/c_abf2https://revistas.eia.edu.co/index.php/reveia/article/view/1328Aguas residuales industrialesCafé solubleProcesos Avanzados de OxidaciónElectrocoagulaciónOxidación anódicaAnálisis de costos operacionalestratamiento de aguas residuales industrialesIndustrial wastewaterSoluble coffeeAdvanced Oxidation ProcessElectrocoagulationAnodic oxidationOperational cost analysisTratamiento de aguas residuales de la industria del café soluble vía Electrocoagulación - Oxidación Anódica. Selección de los electrodosThe treatment of industrial wastewater originated from soluble coffee production via electrocoagulation - anodic oxidation. Electrodes selectionArtículo de revistaJournal articlehttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionTexthttp://purl.org/redcol/resource_type/ARTREFhttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85Aguas De Manizales S.A. E.S.P.; 2016. Estudio de factibilidad para la recuperación y mantenimiento de la calidad de la cuenca del rio Chinchiná, URL: http://cort.as/-Itaf (acceso: 29-05-19).APHA. 2005. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 21st ed. Washington: Centennial editionCardenas, A., Zayas, T., Morales, U., Salgado, L., 2009. Electrochemical Oxidation of Wastewaters from the Instant Coffee Industry Using a Dimensionally Stable RuIrCoOx Anode. ECS Trans. 20, 291-299.Clarke, R.J., Macrae, R., 1985. Coffee: Chemistry, 1st Edition. Ed. Elsevier Applied Science, London pp 45-58.Couto, R.M., Fernandes, J., da Silva, M.D.R.G., Simoes, P.C., 2009. Supercritical fluid extraction of lipids from spent coffee grounds. J. Supercrit. Fluids 51, 159-166. https://doi.org/10.1002/elsc.200900074Departamento Administrativo Nacional de Estadística DANE; 2018. Variación mensual del IPC por grupos de bienes y servicios 2017-2018. URL: http://cort.as/-ItaI (acceso: 29-05-19).Dinsdale, R.M., Hawkes, F.R., Hawkes, D.L., 1996. The mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of coffee waste containing coffee grounds. Water Res. 30, 371-377. https://doi.org/10.1016/0043-1354(95)00157-3Dinsdale, R.M., Hawkes, F.R., Hawkes, D.L., 1997. Comparison of mesophilic and thermophilic upflow anaerobic sludge blanket reactors treating instant coffee production wastewater. Water Res. 31, 163-169. http://dx.doi.org/10.1016/S0043-1354(96)00233-3. EPM; 2018. Tarifas y Costo de Energía Eléctrica - Mercado Regulado. URL: http://cort.as/-Ita- (acceso: 29-05-19).Farah, A., 2012. Coffee Constituents, en: Coffee: Emerging Health Effects and Disease Prevention. Wiley- Blackwell, Oxford, pp. 21-58. http://dx.doi.org/10.1002/9781119949893.ch2.Federación Nacional de Cafeteros de Colombia, 2019. Información estadística cafetera. URL: http://cort.as/-ItZc (accedido 29/05/19)Fernandez, N., Forster, C.F., 1993. A study of the operation of mesophilic and thermophilic anaerobic filters treating a synthetic coffee waste. Bioresour. Technol. 45, 223-227. http://dx.doi.org/10.1016/0960-8524(93)90115-R.Ibarra-Taquez, H.N., GilPavas, E., Blatchley, E.R., Gómez-García, M.Á., Dobrosz-Gómez, I., 2017. Integrated electrocoagulation-electrooxidation process for the treatment of soluble coffee effluent: Optimization of COD degradation and operation time analysis. J. Environ. Manage. 200, 530–538, http://dx.doi.org/10.1016/j.jenvman.2017.05.095Ibarra-Taquez, H.N., Gómez-García, M.Á., Dobrosz-Gómez, I., 2018. Optimización multiobjetivo del proceso fenton en el tratamiento de aguas residuales provenientes de la producción de café soluble. Información Tecnológica, 29 (5), 111 – 122, http://dx.doi.org/10.4067/S0718-07642018000500111Kondamudi, N., Mohapatra, S.K., Misra, M., 2008. Spent Coffee Grounds as a Versatile Source of Green Energy. J. Agric. Food Chem. 56, 11757-11760. https://doi.org/10.1021/jf802487sMarketwatch (2019). Instant Coffee Market 2019 Global Key Players Analysis, Sales, Supply, Demand and Forecast to 2025, URL: http://cort.as/-ItZDPanchangam, S.C., Janakiraman, K., 2015. Decolorization of aqueous coffee and tea infusions by chemical coagulation. Desalin. Water Treat. 53, 119-125. http://dx.doi.org/10.1080/19443994.2013.860401Radjenovic, J., Sedlak, D.L., 2015. Challenges and Opportunities for Electrochemical Processes as Next-Generation Technologies for the Treatment of Contaminated Water. Environ. Sci. Technol. 49, 11292-11302. http://dx.doi.org/10.1021/acs.est.5b02414.Tokumura, M., Ohta, A., Znad, H.T., Kawase, Y., 2006. UV light assisted decolorization of dark brown colored coffee effluent by photo-Fenton reaction. Water Res. 40, 3775-3784. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2006.08.012Tokumura, M., Znad, H.T., Kawase, Y., 2008. Decolorization of dark brown colored coffee effluent by solar photo-Fenton reaction: effect of solar light dose on decolorization kinetics. Water Res. 42, 4665-4673. http://dx.doi.org/10.1016/j.watres.2008.08.007.United States Department of Agriculture. 2018. Soluble Coffee Exports. http://cort.as/-Itc- (accedido 29/05/19)Zayas Pérez, T., Geissler, G., Hernandez, F., 2007. Chemical oxygen demand reduction in coffee wastewater through chemical flocculation and advanced oxidation processes. J. Environ. Sci. (China) 19, 300-305.https://revistas.eia.edu.co/index.php/reveia/article/download/1328/1337Núm. 34 , Año 20201734117Revista EIAPublicationOREORE.xmltext/xml2767https://repository.eia.edu.co/bitstreams/88417660-c89e-43b7-a8e9-9b44d3891f7e/download7ba57a7d10ba895c52600eb6308d0d28MD5111190/5085oai:repository.eia.edu.co:11190/50852023-07-25 17:14:54.192https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0Revista EIA - 2020metadata.onlyhttps://repository.eia.edu.coRepositorio Institucional Universidad EIAbdigital@metabiblioteca.com

Publicaciones similares