Evaluacion de un tratamiento electroquimico para la industria refresquera

Evaluación de un proceso electroquímico para el tratamiento de aguas residuales provenientes de la industria refresquera con alta carga orgánica

RESUMEN

El presente trabajo evalúa un proceso electroquímico para el tratamiento de aguas residuales de la industria refresquera con una alta carga orgánica, dicho proyecto se logrará gracias al convenio de colaboración entre el Instituto Tecnológico superior de Huatusco y el Centro De Investigación y Desarrollo Tecnológico En Electroquímica, S.C

ABSTRACT

his work evaluates the electrochemical techniques for the treatment of wastewater from the soft drink industry with a high organic content, The project will be achieved thanks to the collaboration agreement between The Instituto Tecnológico de Huatusco y el Centro de Investigación y Desarrollo en Electroquímica , SC

Índice

Introducción

Justificación

Capítulo 1

1.1        Problemática del agua

1.1.1        Situación nacional del agua

1.1.2        Aguas residuales urbanas

1.1.2.1 Origen y composición

1.1.3        Uso del agua en la industria

1.1.4        Aguas residuales con alta carga orgánica provenientes industrias refresqueras

1.2        Tratamiento para la eliminación de materia orgánica en aguas residuales

1.2.1        Tratamientos anaerobios

1.2.2        Tratamientos aerobios

1.2.2.1 Demanda biológica de oxigeno

    1.2.2.2 Demanda Química de Oxígeno (DQO)      

    1.2.2.3 Carbono Orgánico Total (COT)

1.2.3        Electroquímicos

1.3        Tratamientos electroquímicos de aguas residuales

1.3.1        Definición y principios

1.3.2        Electrólisis

1.4        Tipos de tratamientos electroquímicos

1.4.1        Elecoxidación

1.4.2        Electrocoagulación

1.4.2.1        Fundamentos

1.4.2.2        Principales variables del proceso

1.4.2.3        Influencia del PH

1.4.2.4          Configuración de la Electrocoagulación

1.5     Antecendentes

Lista de tablas

Lista de figuras

Glosario de términos

1. Introducción.

México es el primer consumidor de refrescos en el mundo; se estima que en promedio se consumen en el país 163 litros por persona al año [1]. Entre 1989 y 2006 el consumo de refrescos per cápita aumentó en 60%; el mayor consumo de refrescos se concentra entre la población de 12 a 39. [2].

Los volúmenes de consumo del mercado mundial de refrescos carbonatados se han incrementado en los últimos década para alcanzar un total de 196.6 mil millones de litros en 2011, y las ventas totales de refrescos ascenderá a 595,445 mil millones de litros en 2017 [3].

Como es de lógico esta demanda alta por las bebidas endulzadas, también implica una alta demanda de recursos naturales para su transformación y por consecuencia también de sub productos y desechos que se derivan del proceso industrial de la elaboración de estas bebidas.

Esta industria utiliza grandes volúmenes del agua, porque primero, es la materia prima esencial y segundo, sus procesos (lavado de botella, máquinas, equipos y tuberías) consume 2,5-3 litros de agua / litro de refresco, por lo tanto, al menos el 70% del agua utilizada termina como agua residual [4].

La presencia de contaminantes orgánicos persistentes (COP) en el agua ha surgido como una gran preocupación ambiental desde la última década. Aunque estos contaminantes generalmente se detectan en nivel de concentración de trazas (es decir, ng hasta mg) en cuerpos de agua, su presencia, incluso a niveles bajos concentración - produce efectos peligrosos debido a su toxicidad, carcinogenicidad y mutagenicidad. Desafortunadamente, estos contaminantes suelen ser muy recalcitrantes y difícilmente eliminado por tecnologías convencionales de tratamiento de aguas residuales [5].

En las últimas décadas, se han logrado grandes avances en las tecnologías electroquímicas para el tratamiento de efluentes que contienen contaminantes orgánicos. De hecho, las tecnologías electroquímicas ofrecen una solución alternativa a muchos problemas ambientales en la industria de procesos, porque los electrones proporcionan un reactivo limpio, versátil, eficiente, rentable, fácilmente automatizable.

1. Justificación

La electrooxidación y electrocoagulación, son procesos de tratamientos de aguas residuales cada vez más estudiados, investigados y puestos a prueba para operación en la industria a nivel mundial.

A pesar de las múltiples investigaciones que se han hecho y se encuentran en proceso alrededor del mundo cada una de ellas tiene la

particularidad de que están siendo realizadas para un fin especifico como el caso que nos ocupa en el presente trabajo, en otras palabras, el presente trabajo está diseñado para las aguas con alta carga orgánica de la industria refresquera, con características fisicoquímicas únicas y con una carga orgánica única.

El método que se estudiará tendrá una configuración especial para el tratamiento de las mencionadas aguas residuales, con los electrodos que sean más convenientes para su funcionamiento, para lo cual se realizarán diversas combinaciones para encontrar los adecuados.

Las aguas residuales de refrescos contienen contaminantes del saneamiento de los sistemas y del retro lavado de los equipos; los principales contaminantes son tensioactivos, ácidos (ácido fosfórico, ácido nítrico, ácido sulfúrico), detergentes alcalinos (hidróxido de sodio e hidróxido de potasio), detergentes alcalinos clorados, detergente de amoniaco, hipoclorito de sodio, azúcares, colorantes artificiales, aromas, edulcorantes y conservantes

En México, el método más utilizado para desinfección de agua para su uso potable es el cloro, lo cuál puede ser cambiado con el uso de tecnologías electroquímicas, aprovechando estas especies formadas por ciertos tipos de electrodos y procesos.

Por lo tanto, en el presente trabajo se pretende evaluar la parte de descontaminación y

desinfección electroquímica con diferentes tipos de electrodos, donde existe un interés en acoplarlo a un tren de tratamiento que cuenta yo con procesos convencionales.

1.  Problemática del agua

1. Situación nacional del agua

El crecimiento poblacional y económico ha ejercido mayor presión sobre las reservas de agua en México. La competencia por el recurso es ya causa de conflictos de diferente intensidad y escala: se presenta no sólo entre usuarios de la misma comunidad, sino entre distintas comunidades, municipios, estados e incluso en el ámbito transfronterizo.

De acuerdo con la Comisión Nacional del Agua (CNA), la disponibilidad natural media por habitante es de 4 841 m3 /año. Esta cifra por sí sola no nos proporciona evidencia de la disponibilidad de agua en nuestro país, por ello es necesario plantear la relación que existe entre la distribución del recurso y la distribución poblacional en el país. La población se encuentra mayormente concentrada en la zona centro norte del país, donde habita 77% de la población y en donde se recibe sólo 28% de la precipitación pluvial. En esta zona del país se realiza alrededor de 92% del riego. En cambio, en la zona sur la concentración poblacional es menor y la disponibilidad de agua es mayor [6].

1. Aguas residuales urbanas

La industrialización, la cada vez mayor urbanización, los nuevos estándares de la vida moderna y la agricultura extensiva han dado lugar a una ingente producción de agua residual en los países industrializados

El agua residual se define como el agua generada en la actividad humana tras haber sido contaminada por los diversos usos a los que ha sido sometida.

Los componentes que configuran el agua residual que genera una comunidad incluyen:

- Agua residual doméstica (o sanitaria): agua residual procedente de zonas residenciales y de servicios como las instalaciones comerciales.

- Agua residual industrial: agua residual procedente de cualquier actividad industrial o comercial (que no sean aguas domésticas) en la cual predominan residuos industriales.

- Infiltración y conexiones incontroladas: agua que penetra de forma no controlada en la red de alcantarillado, como el agua procedente del subsuelo y el agua pluvial procedente de bajantes de edificios, drenajes de cimentaciones y alcantarillas pluviales.

- Agua pluvial: agua resultante de la escorrentía superficial.

La mayor parte de las aguas residuales contiene, en forma suspendida o disuelta, sustancias indeseables. Independientemente del origen que pueden tener estos residuos, constituyen una fuente potencial de contaminación y como tal deben recibir una atención adecuada. [5].

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