Procesos electroquímicos para el tratamiento de aguas residuales provenientes de la industria de café soluble

Colombia es el séptimo país exportador de café soluble a nivel mundial y hace parte de un mercado en continuo crecimiento. Sin embargo, su producción conlleva a la generación de aguas residuales caracterizadas por un alto contenido de color, de Demanda Química de Oxígeno (DQO) (ca., 3.6 g de O2/l), de materia orgánica soluble y de algunos componentes inhibitorios para los procesos biológicos. Las empresas productoras de café soluble de la región cafetera colombiana han resuelto parcialmente el problema utilizando métodos convencionales de tratamiento. Sin embargo, se enfrentan al reto del incremento de los vertimientos y a una legislación colombiana cada día más exigente. Con el objetivo de explorar procesos efectivos de tratamiento para reducir el color y obtener altos niveles de mineralización de los efluentes provenientes de esta industria, se estudian en esta tesis dos procesos electroquímicos: Electrocoagulación (EC) y los Procesos Electroquímicos Avanzados de Oxidación (PEAOs). Dentro de los PEAOs se seleccionó la Oxidación Anódica (OA) como la opción más adecuada para tratar las aguas residuales de esta industria. Inicialmente, para EC y OA se encontraron las condiciones óptimas de operación a través de diseños experimentales del tipo Box-Behnken alcanzando reducciones de color de 95% con EC y 96% con OA. Las reducciones de DQO fueron de 56% para EC y de 50% para OA. La primera parte del estudio demostró que el proceso de EC requiere menor cantidad de reactivos y genera menor cantidad de lodos que un proceso de tratamiento primario convencional como Coagulación-Floculación y que la EC necesita ser complementada con otra tecnología para alcanzar los estándares impuestos por la legislación colombiana vigente respecto a la concentración de DQO (i.e., 1.0 g/l). En el caso de OA se predijo que una concentración de DQO dentro de estos estándares se alcanzan a las 2.5 horas de operación, lo que implica altos costos operacionales (ca., 30 USD/m3). Para potencializar sinérgicamente las ventajas y disminuir las limitaciones de EC y OA, en una segunda parte del trabajo se analizaron dos esquemas secuenciales conformados por una primera etapa de EC y una etapa posterior de depuración con OA. El primer esquema utilizó la pareja grafito-acero en la OA y NaCl como electrolito de soporte (E.S.I) mientras que el segundo utilizó la pareja Diamante dopado con boro (DDB)-acero para la misma etapa y Na2SO4 como electrolito de soporte (E.S.II). A través de diseños experimentales y modelos polinómicos se optimizaron estos esquemas para alcanzar los requisitos impuestos por la legislación colombiana con los menores costos operacionales. Así, se obtuvieron reducciones de DQO de 71.4% para E.S.I y 73.7% para E.S.II y costos operacionales de 10.8 y 8.4 USD/m3 para el E.S.I y E.S.II, respectivamente. Respecto a los niveles de mineralización, se alcanzaron reducciones de 65% y 72% del Carbono Orgánico Total (COT) mientras que la reducciones de color fueron mayores a 96%. Considerando el impacto de los efluentes tratados sobre el ambiente se demostró que, con cualquiera de los dos esquemas secuenciales propuestos, la solución bajo estudio se degrada a un efluente que no es tóxico para organismos acuáticos sensibles a la contaminación (Texto tomado de la fuente)

• Autores: Ibarra Taquez, Harold Norbey
• Tipo de recurso: Doctoral thesis
• Fecha de publicación: 2018
• Institución: Universidad Nacional de Colombia
• Repositorio: Universidad Nacional de Colombia
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unal.edu.co:unal/69474
• Acceso en línea: https://repositorio.unal.edu.co/handle/unal/69474; http://bdigital.unal.edu.co/71303/
• Palabra clave: 6 Tecnología (ciencias aplicadas) / Technology; 66 Ingeniería química y Tecnologías relacionadas/ Chemical engineering; Tratamiento de aguas residuales industriales; Café soluble; Electrocoagulación; Oxidación anódica; Integración de procesos; Purificación de aguas residuales; Wastewater treatments; Soluble coffee; Electrocoagulation; Anodic oxidation; Process integration; Sewage - purification
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• License: Atribución-NoComercial 4.0 Internacional