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Efecto de la electrocoagulacion en la concentracion de materia organica de aguas residuales de la Universidad Nacional de Trujillo.

Effect of electrocoagulation on the concentration of organic matter in wastewater of Universidad Nacional de Tujillo

1. INTRODUCCION

El uso indiscriminado del agua ha generado escasez de este vital liquido, entre otros factores debido al aumento de la poblacion, a los contaminantes y su utilizacion en los procesos industriales (Prieto et al., 2012). Por consiguiente esta se debe recuperar para satisfacer las necesidades de la poblacion (Monforte y Cantu, 2009).

En general las plantas de tratamiento de agua en el pais operan basadas en tecnologias convencionales como el tratamiento fisicoquimico con coagulantes primarios (Andia, 2000) como el sulfato de aluminio o sales de hierro y polimeros sinteticos, entre las cuales se encuentra la acrilamida, para luego optimizar la purificacion combinandolas con las demas sustancias quimicas anadidas al agua durante su tratamiento, como tal es el caso del ozono y del cloro, generando sustancias peligrosas para la salud (Perez, 1992; Banco Interamericano de Desarrollo y ANDI, 1997).

Otro tipo de tratamiento muy difundido en el tratamiento de agua, es el biologico (lodos activados). Si bien es cierto es eficiente presenta un elevado costo de operacion y mantenimiento, las cuales dependen fundamentalmente de determinadas condiciones de pH y carga organica (Alpirez et al., 2017).Es por ello la necesidad de buscar nuevas tecnologias que permitan tratar los efluentes industriales, domesticos u otro tipo y puedan despues de su tratamiento cumplir la normativa ambiental vigente en el pais "Valores Maximos Admisibles" D.S. No. 021-2009-VIVIENDA para los desagues industriales, la cual reglamenta y sanciona a las industrias que incumplan esta norma (El Peruano, 2009).

La electrocoagulacion es un proceso electroquimico muy utilizado en el tratamiento de aguas residuales, por medio del cual se desestabilizan las particulas de contaminantes que se encuentran suspendidas, emulsionadas o disueltas en un medio acuoso, induciendo corriente electrica en el agua a traves de placas metalicas paralelas de diversos materiales, en los que el hierro y el aluminio son los mas utilizados (Arango, 2005; Restrepo et al., 2006; Mohammad et al., 2004; Holt et al., 2005).

El objetivo de este estudio es reducir el contenido de materia organica de agua residual generada en la ciudad universitaria de la Universidad Nacional de Trujillo mediante el proceso de electrocoagulacion usando electrodos de aluminio y hierro.

2. MATERIALES Y METODOS

El objeto de estudio fue el agua residual generada en la ciudad universitaria de la Universidad Nacional de Trujillo, Peru. Se recolecto 20 litros de muestra y se almaceno a 4 [grados] C en el laboratorio de Quimica Fisica de la misma Universidad.

Se determino las caracteristicas fisicoquimicas (DQO, DBO5, pH, conductividad, solidos totales disueltos, solido suspendidos, aceites y grasas) del agua residual muestreada utilizando metodos de analisis estandarizados (APHA, AWWA y WPCF, 1992) (Tabla 1).

Los electrodos se conectaron al amperimetro, voltimetro y fuente de poder, y se regulo la intensidad de corriente necesaria para el ensayo respectivo de acuerdo al area de los electrodos usados como anodos, previa fijacion de la desanidad de corriente. La celda tiene una capacidad de 20 litros con sistema para evacuacion de lodos, espuma y agua tratada (Figura 1).

Se mediran 15 litros de agua residual previamente filtrada y se sometera a electrocoagulacion tomando cada 10 minutos alicuotas en viales de 15 ml para sus observaciones. Al cabo de este tiempo, se separa la espuma generada debido a la formacion de gases, y el agua procesada conteniendo los floculos suspendidos de mayor peso, para su posterior filtracion. Las pruebas fueron repetidas usando electrodos de aluminio. Tambien se vario la intensidad de corriente, distancia de espaciamiento entre electrodos y el pH. Y se midio la eficiencia mediante el DQO.

3. RESULTADOS Y DISCUSION

El agua residual sometida a electrocoagulacion presentaba un DQO inicial de 842,5 mg/l, este valor se reduce por debajo de los 700 mg/l en todos los tratamientos tal como se observa en la figura 2(a, b, c), esto coincide con Martinez (2007) quien manifiesta que para tener una electrocoagulacion exitosa de aguas residuales las variables mas importantes son la concentracion de aluminio suministrada y el pH del medio. Tambien se observa que el valor minimo de DQO, tal como se observa en la figura 2c, se alcanza a mayor tiempo (30 min), con la intensidad mas alta (8,4 A) y un pH de 10. Esto se contradice con Martinez (2007) quien utilizo cargas electricas bajas y pH acido para residuos industriales y cargas electricas elevadas para emulsiones de aceite en agua con pH entre 5 y 9.

Tomando en cuenta la eficiencia y costos se puede manifestar que el mejor tratamiento de las aguas residuales de la Universidad Nacional de Trujillo es a un pH natural del agua de 7 una intensidad de corriente de 6 amperios y un tiempo de tratamiento de 30 minutos; con los que se obtiene en promedio una eficiencia del 66%.

4. CONCLUSIONES

El tratamiento de aguas residuales industriales con electrocoagulacion es un proceso efectivo para la remocion de contaminantes como la materia organica, siendo una alternativa viable para su aplicacion en el pais. Se determino que las variables de mayor incidencia en el proceso son la intensidad de corriente, tipo de electrodos, espaciamiento entre las placas, pH y tiempo de retencion. Con respecto a la conductividad estuvo en un valor optimo, permitiendo una buena densidad de corriente en el efluente tratado.

Las pruebas realizadas en laboratorio nos permiten concluir que las mejores condiciones para obtener una alta eficiencia en la remocion de DQO en el tratamiento de las aguas residuales de la Universidad Nacional de Trujillo son a un pH natural del agua de 7, una intensidad de corriente de 6 amperios y un tiempo de tratamiento de 30 minutos; con los que se obtiene en promedio una eficiencia del 66%.

Es importante senalar que al utilizar intensidades de corriente de 8 amperios con pH =7 y pH= 4 se observo una eficiencia 68% y siendo esta diferencia minima; se descarto ya que influiria en un aumento de costos por el gasto de energia y aditivos para disminuir el pH.

Otro aspecto importante de este estudio fue la calidad de los lodos producido en el tratamiento, confirmandose lo dicho en la bibliografia que son muchos mas compactos y secos que un lodo fisico quimico o biologico, permitiendo asi una mejor disposicion de los mismos.

El costo para tratar un efluente por el proceso de electrocoagulacion es bajo por el menor consumo de energia y la reposicion de los electrodos de sacrificio por su desgaste se realiza generalmente dos veces al ano. El pH del agua residual de la Universidad Nacional de Trujillo incrementa levemente conforme incrementa el tiempo de electrocoagulacion.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

APHA; AWWA; WPCF. 1992. Metodos normalizados para el analisis de aguas residuales y potables. Ediciones Diaz de Santos, Edicion 17. Madrid, Espana.

Alpirez, J.; Aviles, K.; Castillo, H.; Pinzon, I.; Poveda, R.; Vallester, E. 2017. Evaluacion de un sistema biologico de lodos activados a escala laboratorio. Revista de Iniciacion Cientifica 3: 50-57.

Andia, C. 2000. Evaluacion de Plantas y Desarrollo Tecnologico. Tratamiento De Agua: Coagulacion Floculacion. SEDAPAL, Lima.

Arango, A. 2005. La electrocoagulacion: una alternativa para el tratamiento de aguas residuales. Revista La sallista de Investigacion 1(2): 49-56.

Banco Interamericano de Desarrollo; ANDI. 1997. Manual decaracterizacion de aguas residuales industriales. 2da edicion. Editprial Ideas graficas Ltda. Medellin, Colombia.

El Peruano. 2009. Decreto Supremo No. 021-2009-Vivienda. Disponible en: http://www3.vivienda.gob.pe/direcciones/Documentos/DS_2009_021.pdf

Holt, P.K.; Barton, G.W.; Mitchell, C.A. 2005. The future for electrocoagulation as a localised water treatment technology. Chemosphere 59(3): 355-367.

Mohammad, M.; Morkovsky, P.; Gomes, J.; Kesmez, M.; Parga, J.; Cocke, D. 2004. Fundamentals, present and future perspectives of electrocoagulation. Journal of Hazardous Materials 114(1-3): 199-210.

Martinez, N. 2007. Tratamiento de Aguas Residuales Industriales Mediante Electrocoagulacion y Coagulacion Convencional. Tesis Ingenieria Quimica, Universidad De Castilla La Mancha.

Monforte, G.; Cantu, P. 2009. Escenario del agua en Mexico. CULCyT 6(30): 31-40.

Perez, J. 1992. Programa Regional HPE/OPS/CEPIS de mejoramiento de la calidad del agua para consumo humano.

Prieto, F.; Callejas, J.; Reyes, V.; Marmolejo Y. 2012. Electrocoagulacion: una alternativa para depuracion de lactosuero residual. Revista AIDIS de Ingenieria y Ciencias Ambientales 5(3): 51-77.

Restrepo, A.; Arango, A.; Garces, L. 2006. La Electrocoagulacion: retos y oportunidades en el tratamiento de aguas. Produccion + Limpia 1 (2): 58-77.

Nilton Mecola Guadianos (1) *

(1) Escuela de Posgrado, Universidad Nacional de Trujillo. Av. Juan Pablo II s/n--Ciudad Universitaria, Trujillo, Peru.

* Autor correspondiente: niltitomecola@hotmail.com (N. Mecola)

Leyenda: Figura 1. Celda de electrocoagulacion y componentes.

Leyenda: Figura 2. a) Intensidad de corriente vs DQO a un pH=4. b) Intensidad de corriente vs DQO a un pH=7. c) Intensidad de corriente vs DQO a un pH=10. Conductividad 3421.8 [my]/cm.
Tabla 1. Caracterizacion del agua residual de la ciudad universitaria
de la UNT. (DBO5, DQO, pH, Conductividad electrica, Solidos, Aceites
y grasas)

Analisis          Resultado       Metodo

DBO5              657,2 ppm       Winkler

DQO               842,5 ppm       Dicromato de Potasio

PH                8,02            Potenciometro--APHA--AWWA--
                                  WPCF 4500 H

Conductividad     3421,8 MS/crn   Conductimetro
 electrica
Solidos Totales   2190 ppm        Por evaporacion, secado a
                                  105[grados]C--APHA -AWWA--
                                  WPCF2540, C

Solidos           158 ppm         Por evaporacion, secado a
Suspendidos                       105[grados]C--APHA -AWWA--
                                  WPCF2540, C

Solidos           2032 ppm        Por evaporacion, secado a
                                  105[grados]C--
Disueltos                         APHA -AWWA--WPCF2540, C

Aceites           154 ppm         APHA--AWWA--WPCF 5520
y grasas

En la construccion de la celda de electrocoagulacion se usaron
electrodos de aluminio en laminas de 30 cm x10 cm x 0,3 cm en numero
de dos anodos y tres catodos en diseno monopolar en paralelo.
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Author:Mecola Guadianos, Nilton
Publication:Revista Ciencia y Tecnologia
Date:Apr 1, 2019
Words:1745
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