APLICACIÓN DE LA FOTOCATÁLISIS SOLAR PARA TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES DE INDUTRIAS CON CABINAS DE PINTURA HÚMEDAS

2. 1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones

3. • Gran variedad de empresas auxiliares del sector del juguete en la Foia
de Castalla (inyección de metales, matricería, pintura, etc..)
• Generación importante de efluentes acuosos contaminados.
• Normalmente, dichos efluentes no reciben tratamientos eficientes.
• Necesidad de buscar de métodos alternativos de tratamientos.
• Posibilidad de aplicar técnicas de oxidación avanzada.

4. En el proyecto se han estudiado las industrias de:
 Inyección Zámak (Vibros)

6. En el proyecto se han estudiado las industrias de :
 Inyección Zámak (Vibros)
 Cabinas de pintura húmedas

8. En el proyecto se han estudiado las industrias de :
 Inyección Zámak (Vibros)
 Cabinas de pintura húmedas
 Impresión offset

10. Técnicas de Oxidación Avanzada
Procesos fisicoquímicos capaces de producir cambios profundos
en la estructura química de los contaminantes, generalmente debido al
uso de especies fuertemente oxidantes (·OH).
Características comunes:
- Posibilidad de llegar a mineralización de los contaminantes
orgánicos y oxidación de compuestos inorgánicos hasta CO2
e iones como cloruros, nitratos, etc.
- No generan barros ni intermedios peligrosos
- Útiles para contaminantes refractarios que resisten otros
métodos de tratamiento.
- Posibilidad de utilizar la radiación solar como fuente de energía.

11. Los procesos más destacados son:
- Ozono y combinaciones (UV/O3, Catalizadores/Ozono)
- Fotólisis del agua en el ultravioleta de vacío
- UV / peróxido de hidrógeno
- Fenton, Foto-Fenton, electroFenton
- Fotocatálisis solar
Fe+2 + H2O2 Fe+3 + OH- + OH*
Fe+3 + H2O Fe+2 + HO* + H+
H2O2 + hv 2 HO*

12. Los procesos más destacados son:
- Ozono y combinaciones (UV/O3, Catalizadores/Ozono)
- Fotólisis del agua en el ultravioleta de vacío
- UV / peróxido de hidrógeno
- Fenton, Foto-Fenton, electroFenton
- Fotocatálisis solar
ν
h − +
TiO2  → e + h
+
h + H 2O→• OH + H +

13. 1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones

14.  Validar una tecnología de oxidación avanzada (AOP´s) como
alternativa a los actuales procesos para el tratamiento de las
aguas residuales de las industrias auxiliares del sector juguete.
Objetivos específicos:
• Determinar en que procesos industriales es viable
la aplicación de la fotocatálisis solar.
• Optimizar el proceso de foto-Fenton en las aguas
a tratar.
• Estudiar el efecto que produce el tratamiento en las
aguas residuales, como eliminación de materia
orgánica, disminución de la toxicidad, aumento de la
biodegradibilidad, etc...

15. 1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones

16. El tratamiento con esta aguas residuales se ha dividido en seis fases:
- Fase 1: Recogida de las muestras
- Fase 2: Caracterización de las aguas residuales
- Fase 3: Controles oscuridad y fotolisis escala laboratorio
- Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio
- Fase 5: Fotocatálisis solar a escala planta piloto
- Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial

17. - Fase 1: Recogida de las muestras

18. - Fase 2: Caracterización muestras
 Tensión Superficial
 Medida pH
 Conductividad
 Carbono Orgánico Total (COT)
 Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
Inyección suspensión bacteriana
Digestor Thermoreaktor
 Demanda Química de Oxígeno (DQO)
 Toxicidad por Bioluminiscencia Botellas en frigorífico
 Gases - Masa Shimadzu TOC-V
pHmetro de modelo GLP 22
Conductímetro Basic CSH
30
Digital Tensiometer K9
GCMS-QP2010
Fotómetro NOVA 60
BioFix® Lumi

19. - Fase 3: Controles de oscuridad y fotolisis
Fotólisis Control oscuridad

20. - Fase 4: Fotocatálisis Solar a escala laboratorio
 Fotocatálisis heterogénea
TiO2 (200 mg/L) + Muestra ( Volumen 250 ml)

21. - Fase 4: Fotocatálisis Solar a escala laboratorio
 Foto-Fenton
250 ml de muestra Ajuste pH 2.7 + 0.025 g de Fe+2 + H2O2

22. - Fase 5: Fotocatálisis Solar a escala planta piloto
Planta piloto

23. - Fase 5: Fotocatálisis Solar a escala planta piloto
Depósito 4 litros

24. - Fase 5: Fotocatálisis Solar a escala planta piloto
Radiómetro

25. - Fase 6: Fotocatálisis Solar a escala planta industrial
Planta industrial

26. 1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones

27. - Fase 2: Caracterización muestras
Offset Zámak Cabina Persiana
DQO (mg/l) 18462 890 1020 87600
DBO5(mg O2/l) 80 17 130 470
TOC (mg/l) 5742.6 407.9 457 31840
TC (mg/l) 6752.4 466.8 581.2 32270
IC (mg/l) 497.4 58.89 124.2 428
TN (mg/l) 221.05 38.33 0 1145.44
TOXICIDAD
81% inh - 74 % inh 64 % inh
VIBRIO FISHERI
TOXICIDAD Muy
Nada Tóxico Tóxico
(Fangos activos) toxico
TENSIÓN
SUPERFICIAL 30.5 62 50.9 39.3
(mN/m)
pH 12.85 8.87 8.61 8.16
Conductividad
5950 747 2210 2.28
(S/cm)

28. - Fase 2: Caracterización muestras
Offset Zámak Cabina Persiana
DQO (mg/l) 18462 890 1020 87600
DBO5(mg O2/l) 80 17 130 470
TOC (mg/l) 5742.6 407.9 457 31840
TC (mg/l) 6752.4 466.8 581.2 32270
IC (mg/l) 497.4 58.89 124.2 428
TN (mg/l) 221.05 38.33 0 1145.44
TOXICIDAD
81% inh - 74 % inh 64 % inh
VIBRIO FISHERI
TOXICIDAD Muy
Nada Tóxico Tóxico
(Fangos activos) toxico
TENSIÓN
SUPERFICIAL 30.5 62 50.9 39.3
(mN/m)
pH 12.85 8.87 8.61 8.16
Conductividad
5950 747 2210 2.28
(S/cm)

29. - Fase 2: Caracterización muestras
Cabina-1
DQO (mg/l) 1824
DBO5 (mg O2/l) 250
TOC (mg/l) 538,8
TC (mg/l) 610,8
IC (mg/l) 71,9
TN (mg/l) 9,34
TOXICIDAD VIBRIO
74 % inh
FISHERI
TENSIÓN SUPERFICIAL
57,5
(mN/m)
pH 7,88
Conductividad (S/cm) 3680

30. - Fase 3: Controles de oscuridad y fotólisis a escala laboratorio
Inicial Fotólisis Oscuridad
DQO (mg/l) 1824 1772 1812
TOC (mg/l) 538,8 530.5 532.5
TC (mg/l) 610,8 598.1 605.2
IC (mg/l) 71,9 67.6 72.7
TN (mg/l) 9,34 8.847 8.912
• Poca variación en los resultados tanto de fotólisis como de evaporación,
• DQO y TOC descienden por igual debido a la presencia de sustancias
volátiles en la muestras.

31. - Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio
 Fotocatálisis heterogénea
Cabina-1-TiO2 Inicial
DQO (mg/l) 1648 1824
TOC (mg/l) 527,8 538,8
TC (mg/l) 584,84 610,8
IC (mg/l) 57,08 71,9
TN (mg/l) 9,04 9,34
• Poca variación en los resultados tanto de DQO como de TOC.
• Se decide hacer un ensayo con TiO2 y H2O2

32. - Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio
 Fotocatálisis heterogénea
Inicial Cabina-1- TiO2 + H2O2
DQO (mg/l) 1824 1396
TOC (mg/l) 538,8 476,2
TC (mg/l) 610,8 533,64
IC (mg/l) 71,9 57,42
TN (mg/l) 9,34 8,82
- Se añaden 50 mg de TiO2 y 5,88 mL de H2O2
- Duración del ensayo: 3 horas
• Se consigue mejorar los resultados del tratamiento en términos de
oxidación de materia orgánica.

33. - Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio
 Método foto - Fenton
Cabina-1 foto-
Cabina-1 foto-
Inicial Fenton sin
Fenton filtrada
filtrar
DQO (mg/l) 1824 1010 1092
TOC (mg/l) 538,8 389,4 387,6
TC (mg/l) 610,8 393,2 392,2
IC (mg/l) 71,9 3,862 4,776
TN (mg/l) 9,34 10,018 9,906

34. - Fase 4: Fotocatálisis solar a escala laboratorio
TiO2 + Foto-
Inicial TiO2
H2O2 Fenton
DQO (mg/l) 1824 1648 1396 1010
TOC (mg/l) 538,8 527,8 476,2 389,4
TC (mg/l) 610,8 584,84 533,64 393,2
IC (mg/l) 71,9 57,08 57,42 3,862
TN (mg/l) 9,34 9,04 8,82 10,018
TOC
DQO
DQO (%) (%)
TOC
100100
80 80 Inicial
Inicial
Evaporación
Evaporación
60 60 Fotólisis
Fotólisis
TiO2
40 40 TiO2
TiO2+H2O2
TiO2+H2O2
FotoFenton
20 20 FotoFenton
0
0
Porcentaje DQO tras los distintos procesos
Porcentaje TOC residual tras los distintos procesos

35. - Fase 5: Fotocatálisis solar a escala planta piloto
TiO2 +
Inicial FotoFenton
H2O2
DQO (mg/l) 1824 1090 1620
DBO5 (mg O2/l) 230 - -
TOC (mg/l) 538,8 442,2 467,6
TC (mg/l) 610,6 446,2 539
IC (mg/l) 71,9 3,838 71,42
TN (mg/l) 9,634 40,56 37,34
TOXICIDAD
74 % inh 17 % inh 51 % inh
VIBRIO FISHERI
TENSIÓN
SUPERFICIAL 57,8 63,7 62,6
(mN/m)
pH 7,44 2,72 7,72
Conductividad
3,62 4,2 3,46
(mS/cm)

36. - Fase 5: Fotocatálisis solar a escala planta piloto
TOC
DQO
DQO (%)
TOC (%)
100
80
Inicial
60 fotoFenton
TiO2 + H2O2
40
20
0
0
Porcentaje TOC residual tras los distintos procesos
DQO residual tras los distintos procesos

37. - Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial
R 19,21 R 39,33 R 59,19 R 85,83 R 111,57 R 132,17
Inicial t30W t30W t30W t30W t30W t30W
DQO (mg/l) 1050 890 750 625 510 420 355
DBO5 (mg O2/l) 230 - - - - - 430
TOC (mg/l) 315 298 255 236 215 188 153
TC (mg/l) 350,2 330,4 289,3 266,7 243 213,3 164,3
IC (mg/l) 35 32,1 34,2 30,3 27,4 24,6 11,1
TN (mg/l) 9,634 40,56 27,34 19,24 17,56 13,23 9,41
TOXICIDAD 64 % 44 % 21 %
58 % inh 34 % inh 11% inh 0 % inh
VIBRIO FISHERI inh inh inh
TENSIÓN
SUPERFICIAL 55,9 63,2 63,9 67,1 68,2 69,6 70,2
(mN/m)
pH 8,61 2,11 2,06 2,17 2,19 2,24 2,28
Conductividad
3,47 4,74 5,05 5,25 5,28 5,30 5,32
(mS/cm)

38. - Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial
mN/m Tensión Superficial
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0 20 40 60 80 100 120 140
t30W
Tensión Superficial residual tras el proceso, cabina-1.

39. - Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial
%
120
100
80
60
DQO
40 TOC
20
0
0 20 40 60 80 100 120 140
t30W
Porcentaje TOC Y DQO residual tras el proceso, cabina-1.

40. - Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial

41. - Fase 6: Fotocatálisis solar a escala planta industrial

42. 1.- Introducción
2.- Objetivo
3.- Procedimiento Experimental
4.- Resultados y discusión
5.- Conclusiones

43.  Primeros controles analíticos demuestran que las
aguas residuales industriales estudiadas pueden ser
tratadas eficazmente mediante AOP´s
 Método idóneo: foto – Fenton:
- Mayor eficiencia en oxidación de materia
orgánica (52% de eliminación de DQO, 70% de
eliminación de TOC)
- Mayor eficacia en detoxificación
- Tensión superficial aumenta hasta 70 mN/m

44.  Tratamiento idóneo:
1º - Tratamiento primario con un coagulante y floculante
2º - Aplicar el método fotoFenton
3º - Verter a la EDAR donde terminar su depuración mediante
un proceso biológico convencional..