ES2673673A1

ES2673673A1 - Método para el tratamiento de aguas residuales basado en fotooxidación por luz ultravioleta

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Publication number: ES2673673A1
Application number: ES201631664A
Authority: ES
Inventors: Gassan HODAIFA MERI; Cristina AGABO GARCÍA
Original assignee: Universidad Pablo de Olavide
Current assignee: Universidad Pablo de Olavide
Priority date: 2016-12-23
Filing date: 2016-12-23
Publication date: 2018-06-25
Anticipated expiration: 2036-12-23
Also published as: ES2673673B1

Abstract

Método para el tratamiento de aguas residuales basado en fotooxidación por luz ultravioleta. Se trata de un nuevo proceso para el tratamiento de aguas en general procedentes de las industrias del aceite de oliva, agroalimentaria, química, farmacéutica, hospitalaria, naturales o residuales contaminada por pesticidas u otros compuestos químicos de diferentes naturaleza, con una carga orgánica mediana y alta, con composición físico-química compleja y difícil de ser tratada por otras vías de depuración. El proceso se pasa por una etapa principal que es una fotooxidación que se lleva a cabo en un fotorreactor que recibe luz ultravioleta artificial suficiente para ser iluminado por completo. El proceso puede ser formado por una serie de operaciones: Floculación (A) - sedimentación (B) para inducir la separación de una parte de la materia orgánica para su posterior uso en compostaje, seguida por una fotooxidación (C) inducida por luz ultravioleta artificial, bien por vía heterogénea con oxidantes energéticos como peróxido de hidrógeno u otros peróxidos, o por vía homogénea con oxidantes energéticos en presencia de catalizadores de iones metálicos en estado líquido, tales como sales de hierro, luego una etapa de neutralización (D) con un agente básico y aplicando coagulantes/floculantes de origen mineral u orgánico seguido por una operación de decantación (D) y filtración-adsorción (E), lo que permite la obtención de un agua tratada con una calidad próxima al potable.

Description

Método para el tratamiento de aguas residuales basado en fotooxidación por luz ultravioleta

CAMPO DE LA INVENCiÓN

La presente invención se encuadra en el campo técnico del tratamiento del agua, y se refiere en particular a un procedimiento para el tratamiento de las aguas residuales industriales con una carga orgánica alta y difícil de tratar por métodos convencionales. El Método para el tratamiento de estas aguas aplica una fotooxidación que se lleva a cabo en un folorreactor que recibe luz ultravioleta.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Actualmente, el tratamiento de las aguas residuales se basa en métodos convencionales. Los procesos convencionales se puede resumir en diferentes tratamientos: pretratamiento, primario, secundario o biológico, y terciario. Estos métodos mencionados anteriormente, se aplican mayoritariamente al tratamiento de las aguas residuales urbanas y con menor medida en el tratamiento de las aguas residuales industriales. Se caracterizan por la necesidad de realizar altas inversiones en infraestructuras que ocupan bastante superficie y mano de obra para asegurar el correcto funcionamiento del proceso.

Por otra parte, existen otros métodos que se denominan 'no convencionales' que hoy por hoy se estudian a nivel de investigación pero con poca implantación a nivel industrial, debido a la poca información practica al respecto, por ser procesos no optimizados a nivel industrial, y al considerarlos costosos sin existir estudios reales fiables sobre su implantación. Como métodos no convencionales se puede mencionar la ozonización , ozonización con peróxido de hidrógeno (O¡ H20 2), ozono-ultravioleta (O,lUV), H,O,/UV y O,lH,O,/UV, ozonización catalitica (O,lCat.), Fenton (Fe"/H,O,) y FotoFenton (Fe2 +IH20 2/UV) y métodos electroquímicos.

En esta invención se ha diseñado un procedimiento para el tratamiento de las aguas residuales. Concretamente, para el tratamiento de las aguas residuales industriales difíciles de tratar (000 > 3000 mg 0 2/L) como es el caso de las aguas residuales procedentes de las industrias del aceite de oliva y de la elaboración de aceitunas de mesa. En el caso de producción de aceite de oliva existen diferentes sistemas de extracción, sistema discontinuo (prensa) y sistema continúo utilizando una centrífuga horizontal (Decanter) que puede contener tres salidas "proceso conocido como de tres fases" o dos salidas "proceso conocido como de dos fases" (FIGURA 1)

Más del 97% de la producción mundial de aceitunas se concentra en la cuenca mediterránea, siendo España el principal productor mundial (7,87)(106 toneladas), seguido por Italia, Grecia, Turquía, Marruecos y Túnez. A escala mundial, la producción de aceitunas en 2013 superó 20)(106 de toneladas (Food and Agriculture Organization of the United Nations -Statistics Division, 2016. http://faostat3.fao.org).

Más de 11 millones de hectáreas de olivos se cultivan en el mundo, repartidos en los cinco continentes. Actualmente, 47 países en los que se produce el aceite de oliva. Las aceitunas cultivadas para la producción de aceite de oliva se cosechan a partir de octubre a abril en el hemisferio norte y de abril a julio en el hemisferio sur, aunque el 98 por ciento de las aceitunas del mundo se cosechan en la región mediterránea. Hay aproximadamente 12000 molinos de aceite de oliva en el mundo, más del 80 por ciento de los cuales utilizan sistemas centrífugos, donde el sistema de centrifugación empleando un decanter de dos salida es el más utilizado en España. Por otra parte, el aceite de oliva se consume en más de 160 países (lnternational Olive-oil Council, 2016. 'MVW.internationaloliveoil.org).

Las aceitunas suelen llegar a las almazaras con sociedades como tierra, hojas, ramas, restos de pesticidas, pequeñas piedras, etc. Por lo que es necesario, como en todas las industrias agroalimentarias, aplicar una etapa de pretratamiento y acondicionamiento de la materia prima basada en el lavado de las aceitunas y la separación de estos componentes indeseados, por lo que provoca la generación de un agua residual denominada "aguas residuales de lavado de aceitunas" con una composición variable según el protocolo aplicable en cada almazara en relación a la cantidad de agua utilizada y la frecuencia de renovación de la misma. El aceite de oliva obtenido a la salida del decanter también suele llevar algunas impurezas y restos de agua de vegetación que es necesaria su separación mediante el lavado de aceite en centrífugas verticales lo que implica la generación de un agua residual denominado "aguas residuales de lavado de aceite". Además de estas dos corrientes principales otras pequeñas cantidades de aguas residuales se suelen generar en las tolvas de recepción y en el área de máquinas.

Actualmente, las industrias del aceite de oliva no disponen de plantas de tratamiento de estas aguas residuales generadas en los diferentes puntos del proceso de extracción de aceite de oliva. Por otra parte, la solución actual de este problema medioambiental se basa en la gestión de las aguas residuales mediante el empleo de balsas de evaporación a lo largo del año o en su uso limitado en riego del propio olivar. Este hecho se debe a la falta de legislación medioambiental clara y de carácter obligatorio que regula su tratamiento aunque en España el Real Decreto 849/1986, de 11 de abril, por el que se aprueba el Reglamento del Dominio Público Hidráulico, que desarrolla los titulos Preliminar, 1, IV, V, VI Y VII de la Ley 29/1985, de 2 de agosto, de Aguas ha clasificado las actividades industriales y ha establecido que la fabricación de aceite de oliva es de la clase 3 y los parámetros característicos que se deben considerar, como mínimo, en la estima del tratamiento del vertido a cauce público (Tabla 1). En este sentido, también la Confederación de Guadalquivir ha ido a lo largo de los años resolviendo a favor de espaciar las aguas de lavado de aceite y aceituna procedentes del sistema de dos fases sobre superficies exclusivamente de carácter agrícola. La resolución de la campaña 2002/2003 especifica los siguientes parámetros máximos pH = 6-9, sólidos en suspensión <500 mg/I y DaD <2000 mg O2/1.

Posteriormente, esta resolución ha sido modificada a lo largo de los años en cuanto al parámetro de la demanda química de oxígeno hasta valores de DaO <1000 mg O2/1 (Resolución del año 2006).

Por otra parte, el real decreto 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se establece el régimen jurídico de la reutilización de las aguas depuradas estableciendo los criterios de calidad según sus usos: urbanos, agrícola, industriales, recreativos y ambientales. El incremento de esta exigencia llevará finalmente a un vertido cero lo que dificultaría la situación de las industrias.

Durante los años 2001 a 2006 nuestro equipo de investigación ha realizado un estudio de caracterización de las aguas residuales de las almazaras que operan con el sistema de dos salidas, registrando valores de pH entre 5 y 7, sólidos suspendidos en cantidades muy variables, valores de la DaD entre 0.5 y 10000 mg O2/1 y valores de la DB05 entre 200 y 3000 mg 0 ,/1.

Entre los años 2013 y 2016 Y dentro de las actividades y tareas establecidas en el Proyecto de Excelencia "Aplicación de tecnologías avanzadas de oxidación en el tratamiento de aguas de lavado de aceite y aceitunas, Ref.: AGR-7092" financiado por la Consejería de Economía, Innovación, Ciencia y Empleo de la Junta de Andalucía y 5 del Ministerio de Economía y Competitividad. La composición de estas aguas ha ido variando según el parámetro de la siguiente manera: pH ;;; 4,40-9,00, conductividad

eléctrica = 0,170-30,7 mS/cm , Turbidez = 134-5088 FTU , 000 = 474-44500 mg 0,/1, COT = 49-25000 mg/l.

10 Tabla 1. Parámetros característicos principales que se deben considerar, como mínimo, en la estima del tratamiento del vertido.

Parámetro: Valor máximo

pH: 6,5-9,5

Sólidos en suspensión, mg/I: 300

Materias sedimentables, mUI: 2

Sólidos gruesos: ausentes

OB05, mg/l: 300

000, mg/l: 500

Temperatura, oC: 3

Color: Inapreciable en disolución 1/40

Aluminio (mg/I): 2

Arsénico (mg/l): 1,0

Bario (mgll): 20

Boro (mg/l): 10

Cadmio (mg/l): 0,5

Cromo 111 ((mg /l): 4

Cromo VI (mg/l): 0,5

Hierro (mg/i): 10

Manganeso (mg/l): 10

Niquel (mg/l): 10

Mercurio (mg/l): 0,1

Plomo (mg /l): 0,5

Selenio (mg/l): 0,1

Estaño (mg/l): 10

Cobre (mg/l): 10

Cinc (mg /l): 20

Tóxicos metálicos: 3

Cianuros (mg/I): 1

Cloruros (mg/l): 2.000

Sulfuros (mg/l): 2

Sulfitos (mg/l): 2

Sulfatos (mg /l): 2.000

Fluoruros (mg/I): 12

Fósforo total (mg/l): 20

Idem (K): 0,5

Amoníaco (mg/I): 50

Nitrógeno nítrico (mg/I): 20

Aceites y grasas (mg/l): 40

Fenoles (mgll): 1

Aldehídos (mg/l): 2

Detergentes (mg/I): 6

Pesticidas (mg/I): 0,05

..

(K) SI el vertido se produce a lagos o embalses, el limite se reduce a 0.5 en prevlslon de brotes eutróficos.

Esta variación en la composición fisicoquímica de las aguas residuales se debe a la variación en las condiciones de operaciones entre las diferentes almazaras a la hora de la extracción del aceite de oliva, además de otros motivos como variedades de las

5 aceitunas, procedencia del suelo o el árbol, climatología, etc. Todo ello, hace patente la necesidad de disponer de un proceso de tratamiento eficaz que responde a las necesidades que exige nuestra sociedad actual. Como solución al problema planteado, existe un procedimiento para la depuración de aguas residuales, (ES2282043) donde se describe la reacción de Fenton como etapa

10 principal del proceso de depuración y es indicada para aguas residuales con carga orgánica media hasta 10000 mg O2/1.

Esta invención que se presenta trata de un proceso nuevo más eficaz que puede tratar aguas residuales con una carga orgánica alta hasta 50000 mg O2/1 y con un tiempo de 15 degradación en el reactor de oxidación inferior a 30 minutos, produciendo un agua final tratada de alta calidad muy similar a la potable.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN Se trata de un proceso para el tratamiento de aguas residuales en general

20 (procedentes de las industrias del aceite de oliva, agroalimentarias, química, farmacéutica, hospitalaria, aguas naturales o residuales contaminada por pesticidas u otros compuestos químicos de diferentes naturalezas, .. ) sin limitación por procedencia, con una carga orgánica mediana y alta, con composición físico-química compleja y difícil de ser tratada por otras vías de depuración.

La etapa principal del proceso es una Fotooxidación química, que permite una degradación de la materia orgánica superior al 90%, en un tiempo de degradación muy corto (15-30 min) obteniendo un agua a la salida del proceso con una calidad muy próxima al potable. Una turbidez menor de 10 FTU y contenido en minerales que permite su vertido a los cauces públicos, uso en los diferentes tipos de riegos o su reutilización en los procesos industriales que permite la normativa europea actual. Este proceso se caracteriza por el bajo coste de inversión en equipamientos, terreno a ocupar muy pequeño con una productividad alta en agua tratada final. El proceso se puede optimizar y controlar a distancia sin necesidad de mano de opera fija diaria. El proceso permite el control del grado de degradación de materia orgánica, lo que permite el control del consumo de reactivos químicos.

Las futuras plantas de depuración basadas en este proceso serán versátiles, de forma que pueden ser utilizadas para depurar aguas residuales de diferentes procedencias, de tal manera que la inversión realizada puede rentabilizarse en el caso de que el proceso sea instalado en industrias que operan por temporadas (campañas de recogida de la materia prima), como es el caso de las industrias agroalimentarias y concretamente las de almazaras.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCiÓN Se trata de un proceso para el tratamiento de aguas residuales en general (procedente de industria del aceite de oliva y agroalimentaria, industria química, farmacéutica, hospitalaria, aguas naturales o residuales contaminada por pesticidas u otros compuestos químicos de diferentes naturalezas, ... ) sin limitación por procedencia, con una carga orgánica baja, mediana y alta, con composición físico-química compleja y difícil de ser tratada por otras vías de depuración.

El proceso se pasa por una etapa principal que es una fotooxidación que se lleva a cabo en un fotorreactor que recibe luz ultravioleta artificial suficiente para ser iluminado por completo. Las operaciones que componen el proceso pueden variar según el origen de las aguas residuales.

En general el proceso puede ser formado por una serie de operaciones como son: Floculación (A)-sedimentación (8) para inducir la separación de una parte de la materia orgánica para su posterior uso en compostaje, seguida por una fotooxidación inducida por luz ultravioleta artificial (C), luego una etapa de neutralización (D) ajustando a pH entre 6 y 9 con un agente básico y aplicando coagulantes/floculantes de origen minerales u orgánicos, seguido por una operación de decantación (D), luego una etapa de filtración-absorción (E) para eliminar el resto de materia orgánica e inorgánica que no pudo ser separada por la etapa anterior (floculación (D)sedimentación (E», lo que permite la obtención de un agua tratada con una calidad próxima al potable, apta de ser reutilizada en el propio proceso industrial, para los diferentes tipos de riego fijados en la normativa europea o ser vertida a cauces públicos.

El diseño de la etapa principal, donde más grado de degradación/eliminación de materia orgánica contenida en el agua residual se consigue (DOOeliminado y COTeliminado > 80 %), se puede llevar a cabo de diferentes maneras:

i) En el caso de tratar agua residual con una carga orgánica relativamente baja

(DOO < 1000 mg 0 2/L) se puede realizar aplicando una fotólisis (luz ultravioleta

artificial sola) o fotólisis apoyada con la presencia de algún agente oxidante.

ii) En el caso de tratar agua residual con una carga orgánica mediana (1000 mg

0 2/L < 000< 10000 mg 0 2/L) es necesario el uso cambiando de luz ultravioleta

y agente oxidante.

iii) Para aguas residuales con cargas orgánica altas (10000 mg 02/L < 000<

50000 mg 0 2/L) la solución se basará por el uso conjunto de luz

u Itraviol eta/cata I izador/age nte oxi da nte.

En el caso de aguas residuales con cargas orgánicas medianas y altas la reacción de fotoxidación se puede realizarse en el fotorreactor de forma homogénea, utilizando agentes oxidantes energéticos como peróxido de hidrógeno (H20 2) u otros peróxidos oxidantes (potasio peroximonosulfato, KHSOs, persulfato de sodio, Na2S20 S, etc.) y catalizadores metálico en estado líquido como el hierro (Fe), titanio (Ti), manganeso (Mn), ... y sus variantes, o bien de forma heterogénea empleando, a parte de los agentes oxidantes energéticos mencionados anteriormente, catalizados metálicos en estado sólido como óxidos de hierro, titanio, manganeso, etc. o dichos catalizadores suportado en soportes orgánicos tipo carbón activo, hueso de aceitunas, etc. o en soportes inorgánicos tipo silica gel, zeolitas u otros soportes minerales sintetizados.

El fotorreactor utilizado en la etapa de oxidación química en fase homogénea con el objetivo de eliminar materia orgánica puede ser de diferentes tipos: (1) Reactor tipo tanque agitado con una o más lámparas ultravioletas sumergidas de forma vertical, horizontal, o incluso inclinada con o sin recirculación, (2) Reactor tipo tubular con una

o más lámparas ultravioletas sumergidas en el centro del reactor tubular o colocadas en las paredes del mismo con o sin recirculación , (3) Reactores tipo tanque agitado, como los mencionados anteriormente, colocados en serie con o sin recirculación. (4) Reactores tipo columnas de burbujeo unitarios o en serie con una o más lámparas ultravioletas sumergidas de forma vertical , horizontal, o incluso inclinada con o sin recirculación, (5) Otros tipos de reactores como por ejemplo rectangulares con una o más lámparas ultravioletas sumergidas de forma vertical, horizontal, o incluso inclinada con o sin recirculación.

El fotorreactor utilizado en la etapa de oxidación química en fase heterogenia con el objetivo de eliminar materia orgánica puede ser de los mismos tipos mencionados en el fotorreactor que opera en fase homogénea con las siguientes especificaciones en relación al catalizador: (i) El catalizador puede estar en forma suspendida en el agua residual. (ii) El catalizador puede ser colocado en las propias aspas utilizadas en el sistema de agitación. (iii) El catalizador se puede colocar en el fondo del reactor (caso de reactores tipo tanque agitado unitario o en serie), en forma de una o más barras verticales, horizontales o inclinadas. (iv) El catalizador puede ser fijado dentro de mallas de plástico resistentes a la oxidación o dentro de mallas de acero inoxidable.

En el caso de tratar aguas residuales con carga orgánica muy alta con una DaO superior a 50000 mg 02/L, se podría incorporar otras operaciones basadas en la tecnología de membrana, intercambio iónico, ultrasonido, etc.

DESCRIPCiÓN DE LAS FIGURAS

Figura 1. Sistemas de producción del aceite de oliva (Discontinuo: Prensa y continuo utilizando centrífugas horizontales "Decanter" de 3 salidas o de 2 salidas).

Figura 2. Recoge las operaciones unitarias esenciales que forman el proceso de tratamiento: A) Tanque de recepción-homogenización-floculación de las aguas residuales, de lavado de aceite (1) y lavado de aceitunas (2) o aguas residuales de cualquier tipo, y formación de f1óculos mediante la adición de un floculante orgánico o coagulante inorgánico (3). B) Decantador, independientemente del tipo a utilizar, para la separación de la fase sólida (4) Y obtención de una fase clara que pasa a la siguiente operación. C) Fotooxidación en la cual se degrada la materia orgánica y se transforma en dióxido de carbono, agua y otros productos más simples. La fotooxidación se realiza en un fotorreactor que estará equipado por un número suficientes de lámparas (5) que emiten luz ultravioleta y que permiten la iluminación completa del reactor. A este reactor se añade varias corrientes, como mínimo una de ella será el oxidante a utilizar (6) y la otra el catalizador empleado (7). El tiempo de residencia en el fotorreaclor para llevar a cabo la degradación de la materia orgánica es 15-30 mino Finalizada la etapa de oxidación, el agua tratada pasa a un tanque de neutralización-f1oculación (O), donde se ajusta el pH con un disolución alcalina (8) y se adiciona un f10culante orgánico (9). Después el agua f10culada pasa a un Decantador

(E) que permite la separación del agua tratada de los lodos (10) formados por el efecto del f10culante (9). A la salida del Decantador (E) el agua tratada pasa por una/s columna/s de filtración-adsorción (F) a través de un cuerpo filtrante que puede ser cualquier material poroso como por ejemplo arena de mar, hueso de aceituna, madera triturada , etc. o una mezcla de diferentes materiales filtrantes y adsorbentes como por ejemplo una mezcla de arena de mar y carbón activo. A la salida de este proceso, se obtiene el agua final tratada (11) con calidad suficiente para ser utilizada en riego, en el propio proceso o simplemente para ser vertida a los cauces públicos.

Figura 3. Se trata de un dibujo esquemático de un fotorreactor tanque agitado y las posiciones posibles de las lámparas ultravioletas: Posición horizontal (A) e inclinada (B). Además, de la posición vertical que se muestra en la figura 2 ..

Figura 4. Trata de un dibujo esquemático de un posible fotorreactor, independientemente de su tipo, con recirculación.

Figura 5. Muestra un dibujo esquemático de un fotorreactor tubular con diferentes posiciones de las lámparas ultravioletas: Lámpara/as central/es (A) o varias lámparas ultravioletas colocadas en la pared del fotorreactor.

Figura 6. Dibujo esquemático muestra posibles configuraciones del fotorreactor en el caso de operar utilizando una reacción heterogenia. i) Utilizando catalizador sólido en suspensión (en este caso el reactor sería como se muestra en la figura 2). ii) Catalizador sólido colocado en el fondo del fotorreactor (A). iii ) Catalizador sólido colocado en forma de barras (verticales, horizontales o inclinadas) sumergidas en el fotorreactor (8 ). Catalizador colocado en la superficie de las aspas de agitación (C).

EJEMPLOS

EJEMPLO 1: Tratamiento de las aguas residuales difíciles de tratar con carga orgánica mediana y alta siguiendo una serie de operaciones que incluye una etapa esencial donde se realiza la máxima degradación de la materia orgánica en base a una fotooxidación.

El proceso que describe el tratamiento de las aguas residuales dificiles de tratar con carga orgánica mediana y alta siguiendo una serie de operaciones que incluye una etapa esencial donde se realiza la máxima degradación de la materia orgánica en base a una fotooxidación. No obstante, este proceso puede ser utilizado haciendo algunas modificaciones para tratar aguas de carga orgánica media baja.

El proceso de tratamiento consta de las siguientes operaciones unitarias esenciales (Figura 2): las aguas residuales de lavado de aceite, lavado de aceitunas, aguas residuales obtenidas durante las limpiezas de las zonas de máquinas y aguas generadas en la zona de las tolvas de recepción de aceitunas °aguas residuales crudas generadas en procesos industriales en general, pueden incorporarse al nuevo proceso de tratamiento sin modificaciones previa, o mezcladas entre sí, en el caso de existir más de un efluente de agua residual generado, con el objetivo de controlar la carga orgánica a la entrada del proceso de tratamiento. Se introducen en el tanque de recepción-homogenización-floculación (A) donde se floculan y se pasan al Decantador

(B) para la separación de las fases sólido-líquido, la fase sólida o lodos (4) se trata por compostaje y la fase líquida con carga orgánica menor que la inicial se pasa a la fotoxidación (C) usando luz ultravioleta artificial (5), y adicionando un oxidante energético (6), tal como peróxido de hidrógeno, y un catalizador (7) líquido o sólido, tal como cloruro férrico 'FeCI3' o óxido de hierro 111 'HFe02' según tipo de reacción. El agua obtenida después de la fotooxidación se acumulará en un tanque de neutralización-floculación (O) donde se ajustará el pH a un valor que puede variar entre 6 Y 9 utilizando una disolución alcalina, tal como hidróxido de sodio (8), y se añadirá un floculante (9) para flocular la materia orgánica que ha quedado en suspensión. La eliminación de la materia orgánica y los restos del catalizador, en el caso de reacción homogénea, se llevará a cabo en un Decantador (E). El lodo cremoso generado (10) se devolverá a la cabeza del proceso, al tanque de recepciónhomogenización-f1oculación (A). Luego se pasará el agua ya floculada a una operación de filtración-adsorción (F) utilizando como cuerpo filtrante una mezcla de arena de mar y carbón activo. El agua ya tratada tendrá una reducción en la DOO superior al 95%.

En las etapas de recepción-homogenización-f1oculación (A) y decantación (B) del agua residual bruta se pueden utilizar coagulantes inorgánicos, tales como Bentonita y Esmectita y/o floculantes orgánicos, tales como los producidos por la empresa Nalca. Los porcentajes de eliminación en el caso de coagulantes inorgánicos pueden llegar hasta 18 % de la DOO inicial, 20% de COD inicial y el 30% de turbidez inicial. En el caso de f10culantes orgánico, los porcentajes de eliminación pueden alcanzar el 20% de la DOO inicial, el 40% de COD inicial y el 74% de la turbidez inicial.

La etapa de fotooxidación se puede llevar a cabo de diferentes maneras según la composición del agua residual a tratar:

1.: En el caso de una mezcla de aguas de lavado de aceite y aceitunas con una carga orgánica, relativamente baja (000 = 1388 mg 0 2/L, COT = 215 mg/L, Nitrógeno total 'NT' = 23,1 mg/L). Aplicar una oxidación con luz ultravioleta únicamente (fotólisis) es más que suficiente para reducir su carga orgánica hasta una 000 = 269 mg O,/L, COT = 79 mg/L, NT = 16,5 mg/L. Esta agua tratada se puede utilizar en riego o verterse a cauces públicos. Sin embargo, en el caso de mezclas de aguas residuales de lavado de aceite y aceitunas con una carga orgánica mediana-alta (000 = 18661 mg O,/L, COT = 4057 mg/L, NT = 71 ,3 mg/L). Una fotólisis permitir obtener un agua con los siguientes parámetros: 000 = 12754 mg O,/L, COT = 2972 mg/L, NT = 37 mg/L. En este caso, el tratamiento por fotólisis no es suficiente ni para utilizar el agua en riego, ni en el propio proceso, ni en verterse a cauces público y sería necesaria la aplicación de una fotooxidación más agresiva combinando la luz ultravioleta, peróxido de hidrógeno con o sin catalizador.

2.: En el caso de utilizar una mezcla de aguas de lavado de aceite y aceitunas con una carga orgánica alta (DQO = 8780 mg O,/L, COl = 1063 mg/L, Nitrógeno total 'NT' = 35 mg/L y compuestos fenólicos totales = 38,3 mg/L). La calidad del agua final obtenida, después de una fotooxidación con agente oxidante y catalizador (UV/FeClj H20 2), la separación de las fases sólido-líquido por sedimentación natural sin f10culante o coagulante, será la siguiente: DQO = 121 mg O,/L, COl = 18,8 mg/L, Nitrógeno total 'NT' = 4,7 mg/L, compuestos fenólicos totales = 0,11 mg/L y turbidez = 1,21 FTU). Agua final con calidad suficiente para riego, vertido a cauce público.

3.: En ejemplo anterior, pero con la adición de un coagulante o f10culante en la operación de neutralización (O) y luego separación de fases sólido-líquido (E), la calidad del agua final será la siguiente: DaO = 30,2 mg 02/L, COT = 6,9 mg/L, Nitrógeno total 'NT' = 3,87 mg/L, compuestos fenólicos totales = 0,29 mg/L y turbidez = 1,65 FTU). Agua final con calidad próxima a la potable suficiente para riego, vertido a cauce público. Si además, se aplica una filtración-adsorción (F) el agua resultante puede tener calidad suficiente para su reutilización en el propio proceso industrial.

El fotoreactor (F), además de la configuración recogida en la Figura 2, puede configurarse con las lámparas ultravioletas en posición horizontal o inclinada, según Figura 3. La configuración del fotorreacor con recirculación, independientemente de su tipo será según se muestra en el esquema de la Figura 4.

El fotoreactor, puede ser tubular tubular (Figura 5) con diferentes posiciones de las lámparas ultravioletas: Lámpara/as central/es (A) o varias lámparas ultravioletas colocadas en la pared del fotorreactor.

En caso de que el fotorreactor opere utilizando una reacción heterogenia, la configuración del mismo podrá ser (Figura 6): i) Utilizando catalizador sólido en suspensión (en este caso el reactor sería como se muestra en la Fig. 1). ii) Catalizador sólido colocado en el fondo del fotorreactor (A). iii) Catalizador sólido colocado en forma de barras (verticales, horizontales o inclinadas) sumergidas en el fotorreactor (B). Catalizador colocado en la superficie de las aspas de agitación (C).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de tratamiento de aguas residuales industriales, caracterizado por ser capaz de tratar aguas residuales con una carga orgánica principalmente media

o alta (000 > 5 g O,/L) Y que comprende (figura 2):
8. pretratamiento basado en una etapa de f10culación (A)-sedimentación (8) mediante la adición de coagulantes o f10culantes (3);

b.

fotooxidación utilizando luz ultravioleta artificial (5), agente oxidante (6) y un catalizador (7) como operación clave, para reducir el contenido en materia orgánica de las aguas residuales en un tiempo muy corto de 15-30 min (C);

c.

neutralización-f1oculación (D) mediante el ajuste del pH con una disolución básica (8) y adición de f10culantes (9);

d.

decantación (E) del agua f10culada para separar los sólidos (10);

e.

filtración (F) del agua tratada y f1oculada. Esta filtración realizada en una columna de filtración (F) que contiene un cuerpo filtrante que puede ser arena de mar, hueso de aceituna, zeolita, o una combinación de diferentes materiales adsorbentes.
2.

Procedimiento de degradación de la carga orgánica en las aguas residuales industriales, según reivindicación 1, caracterizado por el uso de una reacción de fotooxidación homogénea, utilizando luz ultravioleta artificial sola o combinada con un oxidante energético líquido y/o un catalizador, en forma de iones metálicas en estado líquido.
3.

Procedimiento de eliminación de la carga orgánica en las aguas residuales industriales, según reivindicación 1, caracterizado por el uso de una reacción de fotooxidación heterogénea, utilizando luz ultravioleta artificial combinada con un oxidante energético líquido y un catalizador en forma sólida o iones metálicas en soportes minerales como la silica-gel o zeolita.
4.

Procedimiento de eliminación de la carga orgánica en las aguas residuales industriales, según reivindicación 2 y 3, caracterizado por el uso de algunos de los siguientes agentes energéticos de oxidación: peróxido de hidrógeno, potasio peroximonosulfato, KHSOs, persulfato de sodio, Na2S20 a.
5.

Procedimiento de eliminación de la carga orgánica en las aguas residuales industriales, según reivindicación 2, caracterizado por el uso como catalizador de la oxidación de alguno de los siguientes compuestos: cloruro férrico FeCI3, sales de hierro, ferrosas o férricas, o como el producto de una reacción química en estado líquido.
6.

Procedimiento de tratamiento de aguas residuales según reivindicación 3, caracterizado por el uso de óxidos de metales como el óxido de manganeso, Mn02, u óxido de hierro 111, HFe02, u otras sales de hierro, ferrosas o férricas, inmovilizada en suportes orgánico como el carbón activo o inorgánico como silica gel-FeCI3.
7.

Procedimiento de tratamiento de aguas residuales según reivindicación 1, 2, 3, caracterizado por el uso de un fotorreactor o varios fotorreactores en serie tipo tanque agitado o tubular con o sin recirculación.
8.

Procedimiento de tratamiento de aguas residuales según reivindicación 7, caracterizado por la colocación de las lámparas ultravioletas de forma vertical, horizontal o inclinada en el reactor tipo tanque agitado o en la posición central o en las paredes en el caso del empleo del reactor tubular.
9.

Procedimiento de tratamiento de aguas residuales según reivindicaciones 3 y 7, caracterizado por la colocación del catalizador en el fondo del reactor, como barras verticales o horizontales que atraviesan el cuerpo del reactor, suportadas en las aspas del agitador o simplemente el catalizador suelto y suspendido en la mezcla reaccionante.
10.

Procedimiento de tratamiento de las aguas residuales según reivindicación 1, caracterizado por la entrada directa de las aguas residuales a la etapa de pretratamiento, tanque A, o previa sedimentación natural por gravedad en balsas de homogenización.
11 . Procedimiento de tratamiento de las aguas residuales según reivindicación 1, caracterizado por la filtración de la aguas procedente del decantador E en columnas de adsorción-filtración empleando cuerpo filtrante combinado de arena de mar y carbón activo, o cualquier otro cuerpo filtrante y/o adsorbente de origen orgánico o mineral. Dicha operación se puede llevar a cabo en un único filtro o varios en paralelo o en serie.
12. Procedimiento de tratamiento de las aguas residuales según reivindicaciones anteriores, caracterizado por el uso de otras operaciones (uso de membranas, intercambiadores iónicos) con el objetivo de afinar o ajustar la calidad del agua tratada al destino final de las aguas obtenidas especialmente, cuando se trata de reutilización en el propio proceso o como agua potable regerenada.