Celda de electrocoagulacion

INDICE

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INTRODUCCION

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I. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

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1.1. Determinación del problema

3

1.2. Formulación del problema

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1.3. Objetivos de la investigación

4

1.4. Justificación

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II. MARCO TEORICO

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2.1. Definiciones

7

2.2. Antecedentes Históricos

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2.3. Localización

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2.4. Antecedentes Metodológicos

14

2.5. Normas Ambientales

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III. FORMULACION DE LA HIPOTESIS

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3.1. Conjeturas

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3.2. Hipótesis

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3.3. Variables: Independientes Y Dependientes

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3.4. Indicadores

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IV. METODOLOGIA

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4.1. Técnicas y métodos de investigación

21

4.1.1. Técnicas estadísticas

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4.1.2. Técnica de investigación

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4.2. Actividades

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4.2.1. Búsqueda de información complementaria

24

4.2.2. Tramites

24

4.2.3. Implementación del ambiente

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4.2.4. Adquisición de muestra

25

4.2.5. Conclusiones y recomendaciones

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4.2.6. Resultados y discusiones

25

4.2.7. Referenciales

25

4.3. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

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4.4. Presupuesto

27

4.5. Perfil tentativo del informe final de investigación V. ANEXOS

28 30 - 63 1

INTRODUCCION

La electroquímica es una tecnología que en las últimas décadas ha tenido muchas aplicaciones industriales y se ha desarrollado rápidamente ofreciendo varias alternativas que compiten ventajosamente con distintos procesos. Efluentes líquidos de diferentes procesos industriales se han tratado por electrocoagulación, obteniendo resultados alentadores en la remoción de contaminantes, hecho que ha despertado el interés de la industria por investigar e implementar esta tecnología en el tratamiento de sus aguas residuales. Tradicionalmente los contaminantes presentes en las aguas residuales han sido eliminados por coagulación química, mediante la adición de agentes químicos que propician la neutralización de las cargas de partículas que se encuentran suspendidas o en forma coloidal, dando como resultado la disminución de las repulsiones entre partículas, que son aglomeradas para su posterior precipitación. La electrocoagulación es una alternativa a la coagulación química. La celda electroquímica o reactor para la electrocoagulación puede ser tipo bach o continuo. En su forma más simple el reactor bach es una cubeta en la cual, los electrodos se disponen en forma de placas paralelas conectados en serie a una fuente de voltaje El volumen de la celda ocupada por los electrodos se define como zona de reacción, en esta se dan los procesos de desestabilización de partículas, coagulación y sedimentación. Los lodos formados pueden depositarse en la parte superior de la celda cundo su densidad es baja o precipitar cuando su densidad es alta, para luego ser removidos.

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INTRODUCCION

La electroquímica es una tecnología que en las últimas décadas ha tenido muchas aplicaciones industriales y se ha desarrollado rápidamente ofreciendo varias alternativas que compiten ventajosamente con distintos procesos. Efluentes líquidos de diferentes procesos industriales se han tratado por electrocoagulación, obteniendo resultados alentadores en la remoción de contaminantes, hecho que ha despertado el interés de la industria por investigar e implementar esta tecnología en el tratamiento de sus aguas residuales. Tradicionalmente los contaminantes presentes en las aguas residuales han sido eliminados por coagulación química, mediante la adición de agentes químicos que propician la neutralización de las cargas de partículas que se encuentran suspendidas o en forma coloidal, dando como resultado la disminución de las repulsiones entre partículas, que son aglomeradas para su posterior precipitación. La electrocoagulación es una alternativa a la coagulación química. La celda electroquímica o reactor para la electrocoagulación puede ser tipo bach o continuo. En su forma más simple el reactor bach es una cubeta en la cual, los electrodos se disponen en forma de placas paralelas conectados en serie a una fuente de voltaje El volumen de la celda ocupada por los electrodos se define como zona de reacción, en esta se dan los procesos de desestabilización de partículas, coagulación y sedimentación. Los lodos formados pueden depositarse en la parte superior de la celda cundo su densidad es baja o precipitar cuando su densidad es alta, para luego ser removidos.

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I.- PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1.1.- DETERMINACIÓN DEL PROBLEMA 1.1.1. Selección General En las centrales lecheras de la empresa LAIVE S.A. se producen diariamente una considerable cantidad de aguas residuales, según el tipo de planta. La La mayor mayor parte de estas aguas aguas proceden fundamentalmente de la limpieza de aparatos, máquinas y salas de tratamiento, por lo que contienen restos de productos lácteos, aceite, grasas, sólidos en suspensión, productos químicos (ácidos, álcalis, detergentes, desinfectantes, etc.), aunque también se vierten aguas de refrigeración que, si no se recuperan de forma adecuada. En estos residuos también quedan englobados los generados por los locales sociales, baños, lavabos, etc. Para minimizar el impacto en los recursos hídricos debido a los residuos generados generados por la empresa Laive Laive , se buscan buscan técnicas con un proceso sencillo y a la vez económico que puedan reducir la toxicidad de estos residuos, mostrando ser una alternativa tecnológicamente viable y novedosa.

1.1.2. Selección Específica El sistema de electrocoagulación juega un papel muy importante en la efectividad de remoción de contaminantes. Electrocoagulación Con base en la caracterización fisicoquímica de las aguas residuales de una industria láctea. Específicamente el proceso de electrocoagulación hace referencia referencia a la desestabilización desestabilización de las partículas de los contaminantes por medio de la inducción de corriente eléctrica, ocurriendo un conjunto de reacciones continuas

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1.2. FORMULACION DEL PROBLEMA P. General 

¿Cuál es el método más eficiente que garantiza degradar los agentes contaminantes de las aguas residuales de la empresa LAIVÉ S.A.?

P. Específicos  

¿La empresa LAIVE S.A. produce efluentes residuales? ¿Los efluentes líquidos son altamente tóxicos?



¿Es eficiente aplicar el proceso de Electrocoagulación en el tratamiento de las aguas residuales de la empresa láctea LAIVE S.A.?



¿La electrocoagulación logra un alto porcentaje de remoción en las aguas residuales?

1.3. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACION OBJETIVO GENERAL 

Degradar los agentes contaminantes provenientes de los efluentes de la empresa LAIVE S.A. mediante la aplicación del proceso de Electrocoagulación

OBJETIVOS ESPECIFICOS



Aplicar en proceso de electrocoagulación a los efluentes residuales de la empresa LAIVE S.A.



Caracterizar la concentración de los agentes contaminantes en un agua residual de la industria láctea.



Analizar el grado de toxicidad de los efluentes residuales.



Evaluar el grado de remoción de los agentes contaminantes

4

1.4.- Justificación

Por su naturaleza: Los vertidos líquidos son el aspecto que presenta una mayor incidencia medioambiental debido al alto volumen de aguas residuales generado (consumos de agua de 2 a 5 veces el volumen de leche tratada) ya su marcado carácter orgánico. Las aguas residuales de las industrias de tratamiento de leche presentan las siguientes características generales:    

Marcado carácter orgánico (elevada DBO y DOO). La leche tiene una DBO de 100.000 mg/I. Presencia de aceites y grasas. Altas concentraciones de nutrientes (fósforo y nitratos). Presencia de sólidos en suspensión, principalmente en la elaboración de quesos.

Por su vulnerabilidad: El tratamiento de aguas residuales representa hoy en día un tema fundamental para estudio, motivo de este es el abundante material bibliográfico y de investigación. Siendo este tema muy importante de tratarlo pues hoy en día se cuenta con los medios y mecanismos (asesoría, laboratorios, libros) para realizar un adecuado estudio de dicho tema. Por su trascendencia: Si esta técnica logra resultados satisfactorios al remover los agentes contaminantes de aguas residuales de la empresa Laive, entonces podrá ser usado en el tratamiento de aguas de la industria a gran escala. Pues podrá remover otros tipos contaminantes de aguas residuales

Por su magnitud: La empresa LAIVE genera efluentes residuales en el proceso de elaboración de productos lácteos un volumen promedio de 250 L por día de los cuales en su totalidad son arrojados al sistema de alcantarillado. Los parámetros de los efluentes sobrepasan los límites máximos permisibles como sólidos suspendidos totales mayores a 300 mg/L, DBO y DQO mayores a 250 y 500, aceites y grasas que sobrepasan los 100 mg/L. .

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1.5. LIMITACIONES Y FACILIDADES

El laboratorio químico de la UNAC cuenta con amplias facilidades en cuanto a los materiales y equipos para el desarrollo de este proyecto. Una limitación que presenta esta técnica es el alto costo de la anergia eléctrica , sin embargo por el bien de la protección del medio ambiente y las personas se debe incentivar la técnica.

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II.- MARCO TEÓRICO 2.1.- Definiciones 2.1.1. Electrolisis La electrólisis es la descomposición que sufren algunos compuestos químicos cuando a través de ellos pasa corriente eléctrica. Tal vez el experimento de laboratorio más sencillo para ilustrar el efecto sea la electrólisis del agua (un compuesto de hidrógeno y oxígeno). Haciendo pasar una corriente continua a través de agua acidulada (agua con algunas gotas de ácido, para que conduzca la corriente eléctrica) en los electrodos (los contactos eléctricos) se forman burbujas de oxígeno e hidrógeno . FUENTE:”OROZCO JULIO, Álvaro. La densidad de carga del electrolito como parámetro de control del proceso de electrocoagulación. En: Revista Ainsa. Vol. 5, No. 2 (1985); p.3-30”

2.1.2. Electrocoagulación Proceso en el cual son desestabilizadas las partículas de contaminantes que se encuentran suspendidas, emulsionadas o disueltas en un medio acuoso, induciendo corriente eléctrica en el agua través de placas metálicas paralelas de diversos materiales, siendo el hierro y el aluminio los más utilizados. FUENTE:”La Electrocoagulación: retos y oportunidades en el tratamiento de aguas” - Producción + Limpia - Julio - Diciembre 2006 Vol. 1 No. 2 2.1.3. Coagulación Etapa en la cual las partículas se aglutinan en pequeñas masas llamadas “flocs” tal que su peso específico supere a la del agua y puedan precipitar. La coagulación se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas de modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas. FUENTE: http://cabierta.uchile.cl/revista/15/articulos/pdf/edu4.pdf. 2.1.4. Lácteo Los lácteos son un grupo de alimentos formados principalmente por el yogur, el queso y la leche, siendo esta última el componente más importante de este grupo. Hay que tener en cuenta que todos los alimentos realizados a partir de la misma, excepto la mantequilla y la crema de leche, forman parte de este grupo. FUENTE: “Unidad de soporte Nutricional del Hospital Vall dhebron”

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2.1.5. Grasas y aceites Las grasas y aceites son compuestos orgánicos constituidos principalmente por ácidos grasos de origen animal y vegetal, así como los hidrocarburos del petróleo. Consideradas como aquellas sustancias de naturaleza lipídica, que al ser inmiscibles con el agua, van a permanecer en la superficie dando lugar a la aparición de natas y espumas. Estas natas y espumas entorpecen cualquier tipo de tratamiento físico o químico, por lo que deben eliminarse en los primeros pasos del tratamiento de un agua residual. Fuente: www.glosario.net

2.1.6. Aguas residuales Aguas cuya composición y calidad original han sido afectadas como resultado de su utilización. Estas aguas provienen de uso municipal, industrial, agropecuario y otros. El uso al que han sido sometidas ha degradado su calidad original al cambiar su contenido en materiales disueltos y/o suspendidos. Sinónimos de aguas residuales son aguas negras, aguas cloaca les yaguas servidas. Fuente:”La Electrocoagulación: retos y oportunidades en el tratamiento de aguas” - Producción + Limpia - Julio - Diciembre 2006 Vol. 1 No. 2 2.1.7. Demanda biológica de oxígeno (DBO) Es una medida indirecta del contenido de materia orgánica (M.O.) biodegradable, expresada mediante la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar biológica mente la materia orgánica en una muestra de agua, a una temperatura estandarizada de 20°C. Si la medición se realiza al quinto día, el valor se conoce como 0805 , mientras que si esta es tomada luego de que la muestra se ha estabilizado, el valor obtenido se conoce como 080u. Sus unidades son mg 02/L. Fuente:”Ciencia e Ingeniería Neogranadina, Vol. 20-1, pp. 33-44. Bogotá, Junio de 2010.” 2.1.8. Demanda Química de Oxígeno (DQO) Es una medida indirecta del contenido de materia orgánica e inorgánica oxidable, mediante el uso de un fuerte oxidante en una muestra de agua. Sus unidades son mg O2 /L. Su valor siempre será mayor o igual al obtenido en los ensayos de DBO. Fuente:”Ciencia e Ingeniería Neogranadina, Vol. 20-1, pp. 33-44. Bogotá, Junio de 2010”.

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2.1.9. Conductividad La conductividad es un parámetro bien reconocido, y algunas veces indispensable, en el análisis moderno de aguas residuales y procesos industriales. La conductividad se expresa, generalmente, en (siemens) (S/cm mS/cm) y se define como el producto de la conducción de la muestra y el factor geométrico de la celda de medición. La escala de soluciones acuosas inicia con el agua ultra pura , cuyo valor es de 0.05 S/cm a 25°C. Las aguas naturales, como el agua potable o superficial, suelen estar en el rango de los 100 - 1000 S/cm. La parte superior de la escala la ocupan algunos ácidos y bases. Fuente: Mollah M., Schennach R., Parga J. y Cocke D. (2001) Electrocoagulation (EC)  – Science and applications; En: Journal of hazardous materials, Vol.84 Nº1, pp.29-41.

2.1.10. PH (Potencial De Hidrogeno) El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iones libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. El pH del agua puede variar entre O y 14. Cuando el pH de una sustancia es mayor de 7, es una sustancia básica. Cuando el pH de una sustancia está por debajo de 7, es una sustancia ácida . Cuanto más se aleje el pH por encima o por debajo de 7, más básica o ácida será la solución. Fuente: www.glosario.net 2.1.11. Contaminación del agua Acción y/o efecto de introducir en el agua, elementos, compuestos , materiales o formas de energía, que alteran la calidad de ésta para usos posteriores, que incluyen uso humano y su función ecológica. La contaminación del agua altera sus propiedades físico-químicas y biológicas de forma que puede producir daño directo o indirecto a los seres humanos y al medio ambiente. Fuente:”La Electrocoagulación: retos y oportunidades en el tratamiento de aguas” - Producción + Limpia - Julio - Diciembre 2006 Vol. 1 No. 2 2.1.12. Calidad de agua Concepto complejo que implica un juicio subjetivo que es función del uso. Relación de parámetros físicos, químicos y biológicos que determinan su composición, grado de alteración, y su utilidad a los seres humanos y el medio ambiente. Fuente:”La Electrocoagulación: retos y oportunidades en el tratamiento de aguas” - Producción + Limpia - Julio - Diciembre 2006 Vol. 1 No. 2. 9

2.2.- ANTECEDENTES HISTÓRICOS O TEORICOS 2.2.1. TRATAMIENTO AVANZADOS DE AGUAS RESIDUALES Los tratamientos a los que se deben someter los efluentes tienen que garantizar la eliminación o recuperación del compuesto orgánico en el grado requerido por la legislación que regula el vertido del efluente o para garantizar las condiciones mínimas del proceso en el caso de reutilización o recirculación de la corriente para uso interno. El nivel máximo admisible de contaminante puede conseguirse mediante la utilización de diversas técnicas tanto destructivas como no destructivas Métodos de eliminación de compuestos orgánicos en aguas residuales Métodos no destructivos    

Adsorción (carbón activo y otros adsorbentes) Desorción (Stripping) Extracción en fase líquida con disolventes Tecnología de membranas (Ultrafiltración, nanofiltración)

Métodos destructivos Tratamiento biológico (aerobio y anaerobio). Oxidación química. Incineración. Oxidación húmeda catalítica y no catalítica. Oxidación húmeda supercrítica. Procesos avanzados de oxidación.      

(VER ANEXO 1) FUENTE: www.madrimasd.org  – “Tratamientos avanzados de aguas residuales industriales” pág. 16 - 43

2.2.2. “LA ELECTROCOAGULACIÓN: RETOS Y OPORTUNIDADES EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS” La electrocoagulación es una técnica utilizada para el tratamiento de las aguas residuales. Los contaminantes de muy diversos efluentes son removidos aplicando el principio de coagulación, pero en este caso no se hace uso de un coagulante químico (cuya función es llevada a cabo por corriente eléctrica que es aplicada al medio líquido contaminado, definir la electrocoagulación como un proceso en el cual son desestabilizadas las partículas de contaminantes que se encuentran suspendidas, emulsionadas o disueltas en un medio acuoso, induciendo corriente eléctrica en el agua a través de placas metálicas paralelas de diversos materiales, siendo el hierro y el aluminio los más utilizados. La corriente eléctrica proporciona la fuerza electromotriz que provoca una serie de reacciones químicas, cuyo resultado final es la estabilidad de las moléculas contaminantes. 10

Por lo general este estado estable produce partículas sólidas menos coloidales y menos emulsionadas o solubles. Cuando esto ocurre, los contaminantes forman componentes hidrofóbicos que se precipitan o flotan, facilitando su remoción por algún método de separación secundario. Los iones metálicos se liberan y dispersan en el medio líquido y tienden a formar óxidos metálicos que atraen eléctricamente a los contaminantes que han sido desestabilizados.

(VER ANEXO Nº2) FUENTE: REVISTA “Producción + Limpia” - Julio - Diciembre 2006 - Vol. 1 No. 2

2.2.3. Coagulación y Floculación de Contaminantes del Agua. El tratamiento de agua puede subdividirse en cuatro etapas: clarificación, desinfección, acondicionamiento químico y acondicionamiento organoléptico. En este trabajo se pretende explicar la etapa de clarificación, la cual consiste en la eliminación de partículas finas. Se subdivide en coagulación, floculación y sedimentación y/o filtración. El agua consta de tres tipos principales de impurezas: físicas, químicas y biológicas. Desde el punto de vista físico se puede hablar que los sólidos totales que son impurezas del agua se pueden clasificar como partículas no filtrables o en suspensión, filtrables o disueltas y una tercera posibilidad es el caso intermedio que corresponde a los coloides. Para comprender mejor el estudio del proceso de clarificación del agua se introduce el concepto de turbiedad. Se entiende por turbiedad a la propiedad óptica de una muestra de diseminar y absorber la luz en lugar de transmitirla en línea recta. Además de turbiedad es posible también definir color. Se habla de color aparente sino se ha removido la turbiedad y de color verdadero del agua en caso contrario. En general el color se determina con tubos Nessler. El color del agua se debe principalmente a materia orgánica o minerales en 11

suspensión o en estado coloidal. En general las sustancias liofílicas son responsables de la coloración del agua. En cuanto a los coloides, se pueden clasificar en el rango de tamaño entre 1 mm a 1000 mm mediante un microscopio electrónico. Los coloides se pueden clasificar según varios aspectos. Pueden considerarse liofílicos si se estabilizan con capas de hidratación o bien liofóbicos si presentan repulsión por el solvente y por tanto son más inestables. También pueden clasificarse según sea su duración en Caduco (cambian rápidamente) o Diuturno (larga duración). Del punto de vista de la química hay dos clases: orgánicos o inorgánicos. Según sea el tipo de aglomerado que conforman se clasifican en moleculares (polímeros) y en miscelares. Por último bajo un punto de vista de su forma, se puede decir que los cilíndricos son más propensos a aglutinarse que los esféricos o poliedricos. VER ANEXO Nº3 Fuente: cabierta.uchile.cl/revista/15/artículos/ /edu4.pdf

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2.3. Localización y Ubicación Localización: Se reportan las características de las aguas residuales de la planta procesadora de productos lácteos de LAIVE S.A. ubicada en Av. Nicolás de Piérola #601 Santa Clara, Ate. Lima (VER ANEXO 4) Ubicación: Las muestras de aguas residuales serán tratadas en los laboratorios de la facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Callao (Lab. Química Analítica Cualitativa, Lab. Fisicoquímica, Lab. Química Analítica cuantitativa, etc.).Si fuera necesario se solicitara el apoyo de los equipo del CET (Centro Experimental Tecnológico).

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2.4. ANTECEDENTES METODOLOGICOS “CELDA DE ELECTROCOAGULACIÓN PARA 2.4.1. EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA LÁCTEA” El sistema de electrocoagulación juega un papel muy importante en la efectividad de remoción de contaminantes. Algunos aspectos de diseño a tener en cuenta están relacionados con la celda, los electrodos, los materiales de este, la geometría y la disposición de los electrodos son fundamentales para que la aplicación de la electrocoagulación tenga resultados óptimos. Con base en la caracterización fisicoquímica de las aguas residuales de una industria láctea, se diseñó un sistema de electrocoagulación para estudiar el comportamiento de los diferentes parámetros involucrados en la remoción de contaminantes. La electrocoagulación es una alternativa a la coagulación química. En los procesos electrolíticos el coagulante se forma por las reacciones de oxido reducción que ocurren entre los electrodos y el medio acuoso y son promovidas por la corriente eléctrica. La celda electroquímica o reactor para la electrocoagulación puede ser tipo Bach o continúo. En su forma más simple el reactor Bach es una cubeta en la cual, los electrodos se disponen en forma de placas paralelas conectados en serie a una fuente de voltaje. El volumen de la celda ocupada por los electrodos se define como zona de reacción, en esta se dan los procesos de desestabilización de partículas, coagulación y sedimentación. Los lodos formados pueden depositarse en la parte superior de la celda cuando su densidad es baja o precipitar cuando su densidades alta, para luego ser removidos. El reactor tipo Bach tiene importancia a nivel de laboratorio ya que permite el estudio del proceso y los parámetros a ser controlados. Efluentes líquidos de diferentes procesos industriales se han tratado por electrocoagulación obteniendo resultados alentadores en la remoción de contaminantes, hecho que ha despertado el interés de la industria por investigar e implementar esta tecnología en el tratamiento de sus aguas residuales. (VER ANEXO Nº5) FUENTE: Universidad Eafit, julio-septiembre, año/vol. 43, número 147 Universidad Eafit Medellín, Colombia pp. 56-67

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2.4.2. “ELECTROCOAGULACION POR ECOFLOW LA TECNOLOGIA MÁS MODERNA Y BARATA PARA TRATAMIENTO DE AGUA CONTAMINADA”

ECOLIMPIO DE MEXICO, SA ha desarrollado técnicas propias para el tratamiento de diversos proyectos de aplicación de ECOFLOW en distintos ámbitos industriales y comerciales que redundan en beneficio de sus clientes potenciales. Cada aplicación de la tecnología de electrocoagulación ECOFLOW es diseñada como un traje a la medida y empieza por el desarrollo de ciertas pruebas que permitirán determinar si el efluente es “electro coagulable”, lo que realizamos en tres niveles: Nivel laboratorio con un equipo que permite realizar la electrocoagulación a pequeña escala, definiendo los parámetros relevantes y determinando si el efluente puede ser candidato a la aplicación de esta tecnología. Esto ahorra mucho tiempo de estudio y dinero. 

Nivel planta piloto con un equipo móvil que puede transportarse a cualquier planta para realizar pruebas confirmatorias de los estudios preliminares y también para dar servicio de tratamiento de agua residual en pequeños volúmenes a los clientes que lo requieran, ahorrando así una inversión mayor. 

Nivel de proceso final en que se diseña, fabrica, instala y prueba el equipo final a instalar, de acuerdo a los parámetros anteriores 

(VER ANEXO Nº6) FUENTE: WEB: www.ecolimpio.com.mx

“ANÁLISIS ECONÓMICO: 2.4.3. ELECTROCOAGULACIÓN, TRATAMIENTO FISICOQUÍMICO, TRATAMIENTO BIOLÓGICO”

Con el fin de comparar el costo-beneficio de la electrocoagulación frente al tratamiento fisicoquímico convencional, se realiza un análisis económico preliminar para cada uno de los tratamientos a escala laboratorio .Dicho análisis se realiza teniendo en cuenta tanto los costos de la inversión inicial (equipos) como los costos de operación, los cuales incluyen los costos de materiales y reactivos, de servicios (energía eléctrica) y los costos asociados a la producción de lodos .Al final se encuentra una proyección de los costos de la electrocoagulación para tratar el agua original debido a que los resultados obtenidos muestran el buen desempeño del tratamiento.(VER ANEXO Nº7) FUENTE: WWW.BDIGITAL.EAFIT.EDU.CO/BDIGITAL/PROYECTOCAPITULO6

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2.5. NORMAS DE CONTROL O AMBIENTALES  

DECRETO SUPREMO Nº 021-2009 VIVIENDA (VER ANEXO 8) DECRETO SUPREMO No 031-2010SA (reglamento de la calidad de agua para el consumo humano).(VER ANEXO 9)



LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE PARAMETROS MICROBIOLOGICOS Y PARASITOLOGICOS.( VER ANEXO 10)



LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE PARAMETROS DE CALIDAD ORGANOLEPTICA. (VER ANEXO 11)



LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE PARAMETROS QUIMICOS INORGANICOS Y ORGANICOS.( VER ANEXO 12)

16

III.- FORMULACION DE HIPOTESIS 3.1. Conjeturas 

La industria Láctea genera grandes cantidades de efluentes líquidos.(c)



Los efluentes líquidos de la industria láctea no reciben un tratamiento adecuado.(c)



Los efluentes líquidos vertidos por la industria láctea se caracterizan por tener grandes cantidades de agentes contaminantes.(c)



Los principales agentes contaminantes, de los efluentes líquidos de la industria láctea, contienen: grasas, aceites sólidos en suspensión, materia orgánica, detergentes.(c)



Los efluentes residuales de la empresa LAIVE que son desechados en el alcantarillado impactan el medio ambiente.(c)



El proceso de electrocoagulación disminuye el impacto ambiental.(e)



Cuando se aplica la técnica de la Celda Electrocoagulación a estos efluentes, esta técnica genera lodos en la parte inferior de la celda.(e)



La coagulación presente en el proceso ocurre por estimulo de la corriente eléctrica. (e)



La desestabilización de los agentes contaminantes ocurre por los aniones que provienen del electrodo de sacrificio.(e)



Los lodos generados en este proceso se caracterizan por no tener características altamente contaminantes (dentro de los límites permitidos).(e)



La corriente eléctrica acelera la desestabilización de la carga orgánica del las aguas residuales.(e)



El técnica de la electrocoagulación también es usada en distintos tipos de efluentes (pesquero, minero, aguas residuales domesticas, industria textil, etc.).(e)



Las características de los efluentes líquidos después de haber pasado por las celdas de electrocoagulación están dentro de los límites permitidos.(e)

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3.2. HIPÓTESIS LAIVE S.A. genera altas cantidades de efluentes líquidos que tienen características altamente contaminantes por contener aceites, grasas, sólidos en suspensión, detergentes, restos de productos lácteos representando un grave peligro para la población urbana cercana así como medio ambiente siendo ; la técnica de la Electrocoagulación una tecnología avanzada para el tratamiento de estas aguas residuales debido que garantiza la degradación de las características contaminantes de dichas aguas, la aplicación de esta tecnología nos permite mejorar la calidad de agua y disminuir el deterioro del medio ambiente.

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3.3. VARIABLES: INDEPENDIENTES Y DEPENDIENTES 3.3.1. VARIABLES INDEPENDIENTES F(x): La empresa LAIVE S.A. (planta de Santa Clara) genera grandes cantidades efluentes líquidos. G(y): Los efluentes líquidos que derivan de la empresa LAIVE S.A. contienen agentes contaminantes (grasas, aceites, tenso activos, sólidos en suspensión). 3.3.2. VARIABLES DEPENDIENTES H(z): Las celdas de electrocoagulación purifica los efluentes líquidos de la empresa LAIVE S.A. I(w): Calidad de agua tratada de la empresa LAIVE S.A.

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3.4. INDICADORES I.INDEPENDIENTES x1: Zona afectada por los efluentes líquidos vertidos. x2: Cantidad de efluentes arrojados al sistema de alcantarillado. x3: Grado de peligrosidad de los efluentes lácteos. y1: Características del agua residual y2: Carga orgánica. y3: Porcentaje de remoción y4: Concentración de fosforo y nitrógeno. I.DEPENDIENTES z1: Técnicas de purificación de efluentes residuales. z1: Porcentaje de remoción de materia orgánica (aceites y grasas), DQO Y DBO z2: Porcentaje de remoción de fósforo y nitrógeno. z3: Porcentaje de remoción de sólidos suspendidos. w1: porcentaje de remoción

w2: Índice volumétrico de lodos (mg de lodo generado / litro de agua tratada) w3: Índice másico de lodos (mg de solido seco / litro de agua tratada) w4: Volumen de muestra tratada (L)

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IV.- METODOLOGIA 4.1. MÉTODOS Y TÉCNICAS DE INVESTIGACIÓN Determinación del universo de la para la aplicación del proceso de electrocoagulación en las aguas residuales de la empresa láctea. Los resultados de la aplicación de electrocoagulación a las aguas residuales se pueden obtener utilizando técnicas estadísticas    

Suma de cuadrados Nivel de confianza Media de cuadrados Análisis de varianza

Para comparar los efectos de las diferentes concentraciones de reactivo utilizados y las corridas realizadas se utilizan también:     

Media Mediana Diagrama de puntos Gráficos estadísticos Probabilidades

4.1.1. METODOS Y TECNICAS DE INVESTIGACION 4.1.1.1. Preparación de la celda de electrocoagulación y análisis de la muestra (previo al proceso) 



muestra (previa al proceso). DBO: 755 mg/l DQO: 1350 mg/L Aceites y Grasas: 165mg/L Sólidos en suspensión: 820mg/L Implementación y ajustes de parámetros de celda de electrocoagulación:  Distancia de electrodos: 10mm  Intensidad de corriente: 25A  Voltaje: 16V  Termómetro, cronometro, agitador

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4.1.1.2 .MATERIALES Tubo de ensayo Agitador Termómetro Fuente de voltaje Cronometro Electrodos (3 tres de hierro y tres de aluminio) Celda (18x10.5x14.1) cm 4.1.1.3. EQUIPOS 

Electrodos (3 tres de hierro y tres de aluminio)



Celda de electrocoagulación (18x10.5x14.1) cm



Balanza analítica.

4.1.1.4. Desarrollo del proceso de Electrocoagulación RESUMEN

Posteriormente de haber analizado la muestra y haber implementado la celda de electrocoagulación, se prosigue a verter el agua residual sobre la celda que tiene una capacidad de 2 litros, ajustados ya los parámetros de intensidad e corriente (25A), voltaje (16V), se prosigue al encendido del agitador en el que reposa la celda y una vez encendido el agitador se implementa el termómetro y cronometro. De esta manera se da al corrido del proceso por un tiempo estimado de 20 minutos, luego de este tiempo se recoge, con un tubo de ensayo, de la parte superior de la celda para su posterior análisis. 4.1.1.5. INFRAESTRUCTURAS    

Laboratorio del Tratamiento de aguas. Laboratorio de investigación de la FIQ. Laboratorio de Química Analítica Cualitativa FIQ. Laboratorio de Química Orgánica de la FIQ. 22

4.1.1.6. Diagrama del proceso de la investigación

TOMA DE MUESTRA

IMPLEMENTACIÓN DE LA CELDA DE ELECTROCOAGULACION

ANÁLISIS DE LA MUESTRA

AJUSTES DE PARAMETROS INICIO DEL PROCESO DE ELECTROCOAGULACION

PROCESO DE ELECTROCOAGULACION (20 min)

FIN DEL PROCESO

RETIRO DE LODOS

ANALISIS DE LA MUESTRA (POSTERIOR AL PROCESO)

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4.2. ACTIVIDADES 4.2.1. BUSQUEDA DE INFORMACION COMPLEMENTARIA Para la búsqueda de información se visito bibliotecas tanto la de la facultad de Ingeniería Química, biblioteca de la facultad de Ingeniería de Ambiental, como la biblioteca central. Valiéndose de los libro existente relacionados con el tema de interés.

4.2.2. TRAMITES UBICACIÓN DEL LUGAR DE INVESTIGACIÓN: Solicitar el último piso del laboratorio de la FIQ UNAC  Solicitar el espacio experimental de la facultad de ambiental de la  UNAC

PRESTAMO DE EQUIPAMIENTO  

Solicitar el préstamo de equipos al decanato y encargados de la FIQ - UNAC Solicitar el préstamo de equipos al decanato de la fac.ambiental.de la UNAC

APOYO O FINANCIAMIENTO PARA LA ADQUISICION DE INSUMOS Y/O REACTIVOS 

Solicitar un permiso a los encargados de la jefatura del lab.de la FIQ - UNAC

FINANCIAMIENTO DELTRABAJO DE INVESTIGACION  

Solicitar el apoyo económico de la OBEC Solicitar el apoyo de los profesores para el diseño del sistema colector parabólico solar.

a) Ubicación de toma de muestra LAIVE S.A. – Ing. Paul Buckly Demeritens (superintendente de la planta de Santa Clara) 24

4.2.3. IMPLEMENTACION DEL AMBIENTE DE DESARROLLO DE LA INVESTIGACION Para el montaje de la celda trabajo en el laboratorio de tratamiento de aguas de la facultad de Ingeniería Química, acondicionando los medio para llevar a cabo dicho proceso. 4.2.4. ADQUISICION DE LA MUESTRA Se solicito la visita a la planta de la empresa LAIVE S.A., con la autorización del CEPU (centro de extensión y proyección universitaria). 4.2.5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 4.2.6. RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADO

4.2.7. REFERENCIALES 

Revista Ainsa. Vol. 5, No. 2 (1985); p.3-30” ”OROZCO JULIO, Álvaro. La densidad de carga del electrolito como parámetro de control del proceso de electrocoagulación.



Producción + Limpia - Julio - Diciembre 2006 - Vol. 1 No. 2 ”La Electrocoagulación: retos y oportunidades en el tratamiento de aguas” - Producción + Limpia - Julio - Diciembre 2006 - Vol. 1 No. 2



http://cabierta.uchile.cl/revista/15/articulos/pdf/edu4.pdf



”Ciencia e Ingeniería Neogranadina, Vol. 20-1, pp. 33-44. Bogotá, Junio de 2010.”



Mollah M., Schennach R., Parga J. y Cocke D. (2001) Electrocoagulation (EC)  – Science and applications; En: Journal of hazardous materials, Vol.84 Nº1, pp.29-41.



www.madrimasd.org – “Tratamientos avanzados de aguas residuales industriales” pág. 16 – 43



cabierta.uchile.cl/revista/15/artículos/ /edu4.pdf



WEB: www.ecolimpio.com.mx



WWW.BDIGITAL.EAFIT.EDU.CO/BDIGITAL/PROYECTOCAPITULO6

25

4.3. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

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4.4. PRESUPUESTO 4.4.1. INGRESOS S/. OBEC

…………………………………………………………… .. ……….1500.00

UNAC: ……………………………………………………………… …………..1200.00 Recursos Propios … ………………………………………… ……… …

.400.00

Empresa privada y/o instituciones………………………………… …………1000.00 SUBTOTALDEINGRESOS …………………………………….………… 4100.00

4.4.2. EGRESOS

Reactivos…………………………………………………………… …………100.00

Materiales de Laborato …………………………………………… ……………38.00 Implementos para el sistema colector …………………………… …………322.0 0 Instrumentos de laboratorio………………………………………… ………..900.00

Materiales de limpieza ……………………………………………………………30.00 Telefonía(fija,móvil,fax) …………………………………………… ………..250.00 Agua………………………………………………………………… ……………200.00 Luz……………………………………………………………………………........200.00

Material de tesis…………………………………………………… …………….50.00 Transporte local personal………………………………………… ……… ….300.00 Transporte de muestra…………………………………………… ……… ……00.00 Tesista……………………………………………………………………… ……500. 00  Asesoria………………………………………………………………… ………..750.00  Auxiliar/secretariio………………………………………………………… ……300.00  Auxiliar de limpieza……………………………………………………… … …..150.00

SUBTOTAL DE EGRESOS…………………………………………………….4100.0 0

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PERFIL TENTATIVO DEL INFORME FINAL DE INVESTIGACION Agradecimientos Introducción Resumen I.- PLANTEAMINETO DEL PROBLEMA DE INVESTIGACION 1.1. PROB DE INVESTIGACION 1.2. FORM LACION DEL PROBLEMA 1.3. OBJETIVOS 1.3.1. Objetivo general 1.3.2. Objetivos especifico 1.4. JUSTIFICACION 1.5. HIPOTESIS 1.6. ALCANCES MEDIO AMBIENTE 

LA TECNOLOGIA QUE SE ESTA APLICANDO CONTRIBUYE A LA CONSERVACION DEL ECOSISTEMA.

INDUSTRIA 

LAS INDUSTRIAS TEXTILES SE BENEFICIARAN DIRECTAMENTE YA QUE EL PROBLEMA DE SUS EFLUENTES CONTAMINADOS DESAPARECERA.

PERSONAL ES UN LOGRO PERSONAL DEBIDO A QUE SE ESTA APLICANDO UNA TECNOLOGIA NOVEDOSA Y EFECTIVA

II. “CELDA DE ELECTROCOAGULACIÓN: APLICACIÓN EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA LÁCTEA” 2.1. DEFINICIONES 2.1.1. Electrolisis 2.1.2. Coagulacion 2.1.3. Electrocogulacion 2.1.4. Lácteo

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2.1.5. Grasas y aceites 2.1.6. Dqo 2.1.7. Dbo

2.2. ANTECEDENTES 2.2.1. LA ELECTROCOAGULACIÓN: RETOS Y OPORTUNIDADES EN EL TRATAMIENTO DE AGUAS 2.2.2. ANALISIS COMPARATIVO ENTRE TRATAMIENTO FISICOQUÍMICO, TRATAMIENTO BIOLÓGICO 2.2.3. TRATAMIENTO AVANZADOS DE AGUAS RESIDUALES

2.3. NORMAS U OTROS DE INTERES  

DECRETO SUPREMO Nº 021-2009 VIVIENDA DECRETO SUPREMO No 031-2010SA (reglamento de la calidad de agua para el consumo humano).



LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE PARAMETROS MICROBIOLOGICOS Y PARASITOLOGICOS.



LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE PARAMETROS DE CALIDAD ORGANOLEPTICA.



LIMITES MAXIMOS PERMISIBLES DE PARAMETROS QUIMICOS INORGANICOS Y ORGANICOS.

III. METODOLOGIA DEL TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DE LA INDUSTRIA LACTEA CON EL USO DE CELDAS DE ELECTROCOAGULACION IV. RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS V.

CONCLUSIONES

VI.

RECOMENDACIONES

VII.

REFERENCIAS

APÉNDICE

29

ANEXOS ANEXO Nº1 TRATAMIENTOS AVANZADOS DE AGUAS RESIDUALES Los tratamientos a los que se deben someter los efluentes tienen que garantizar la eliminación o recuperación del compuesto orgánico en el grado requerido por la legislación que regula el vertido del efluente o para garantizar las condiciones mínimas del proceso en el caso de reutilización o recirculación de la corriente para uso interno. El nivel máximo admisible de contaminante puede conseguirse mediante la utilización de diversas técnicas tanto destructivas como no destructivas Métodos de eliminación de compuestos orgánicos en aguas residuales 

Métodos no destructivos Adsorción (carbón activo y otros adsorbentes) Desorción (Stripping) Extracción en fase líquida con disoventes Tecnología de membranas (Ultrafiltración, nanofiltración)    

Métodos destructivos      

Tratamiento biológico (aerobio y anaerobio) Oxidación química Incineración Oxidación húmeda catalítica y no catalítica Oxidación húmeda supercrítica Procesos avanzados de oxidación

En el contexto del tratamiento de contaminantes en efluentes acuosos, la aplicación de una técnica no destructiva se entiende como una etapa previa de concentración antes de abordar su destrucción química. El carácter oxidable de la materia orgánica hace que la transformación en compuestos no tóxicos consista, en último extremo, aunque no necesariamente en la mineralización o conversión a dióxido de carbono y agua. En muchos casos, el objetivo de los procesos de oxidación no es la mineralización completa, con conversión del carbono orgánico a dióxido de carbono, sino la transformación de los contaminantes en sustancias biodegradables que no originen problemas de inhibición de biomasa en tratamientos biológicos convencionales o que permitan la descarga sin originar problemas de ecotoxicidad. La aplicación de un método u otro depende fundamentalmente de la concentración del contaminante y del caudal de efluente. Determinadas técnicas, como la incineración y algunos tratamientos de oxidación, son utilizables sólo cuando la concentración de compuestos orgánicos es elevada, mientras que otras, como la adsorción y los procesos de oxidación avanzada, son útiles en efluentes con baja concentración de contaminante (Andreozzi, 1999).

30

Tratamientos para la eliminación de materia en suspensión La materia en suspensión puede ser de muy diversa índole, desde partículas de varios centímetros y muy densas (normalmente inorgánicas), hasta suspensiones coloidales muy estables y con tamaños de partícula de hasta unos pocos nanómetros (normalmente de naturaleza orgánica). También la concentración de los mismos, tanto en el agua a tratar como en el agua una vez tratada, juega un papel fundamental a la hora de la elección del tratamiento más conveniente. Las operaciones para eliminar este tipo de contaminación de aguas suelen ser las primeras en efectuarse, dado que la presencia de partículas en suspensión suele no ser indeseable en muchos otros procesos de tratamiento. La eliminación de esta materia en suspensión se suele hacer mediante operaciones mecánicas. Sin embargo, en muchos casos, y para favorecer esa separación, se utilizan aditivos químicos, denominándose en este caso tratamientos químico-físicos. A continuación se describen las operaciones unitarias más habituales. La utilización de una u otra es función de las características de las partículas (tamaño, densidad, forma, etc.) así como de la concentración de las mismas. 

Desbaste Es una operación en la que se trata de eliminar sólidos de mayor tamaño que el que habitualmente tienen las partículas que arrastran las aguas. El objetivo es eliminarlos y evitar que dañen equipos posteriores del resto de tratamientos. Suele ser un tratamiento previo a cualquier otro. El equipo que se suele utilizar son rejas por las que se hace circular el agua, construidas por barras metálicas de 6 o más mm, dispuestas paralelamente y espaciadas entre 10 y 100 mm. Se limpian con rastrillos que se accionan normalmente de forma mecánica. En otros casos, si el tipo de sólidos lo permite, se utilizan trituradoras, reduciendo el tamaño de sólidos y separándose posteriormente por sedimentación u otras operaciones.



Sedimentación Operación física en la que se aprovecha la fuerza de la gravedad que hace que una partícula más densa que el agua tenga una trayectoria descendente, depositándose en el fondo del sedimentador. Esta operación será más eficaz cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas a separar del agua, es decir, cuanto mayor sea su velocidad de sedimentación, siendo el principal parámetro de diseño para estos equipos. A esta operación de sedimentación se le suele denominar también decantación. Realmente, este tipo de partículas (grandes y densas, como las arenas) se tienen en pocas ocasiones en aguas industriales. Lo más habitual es encontrar sólidos poco densos, por lo que es necesario, para hacer más eficaz la operación, llevar a cabo una coagulación-floculación previa, que como se explicará más adelante, consiste en la adición de ciertos reactivos químicos para favorecer el aumento del tamaño y densidad de las partículas. 31

La forma de los equipos donde llevar a cabo la sedimentación es variable, en función de las características de las partículas a sedimentar (tamaño, forma, concentración, densidad, etc..). 

Sedimentadores rectangulares La velocidad de desplazamiento horizontal del agua es constante y se suelen utilizar para separar partículas densas y grandes (arenas). Este tipo de sedimentación se denomina discreta, dado que las partículas no varían sus propiedades físicas a lo largo del desplazamiento hacia el fondo del sedimentador. Suelen ser equipos poco profundos, dado que, al menos teóricamente, este parámetro no influye en la eficacia de la separación, siendo el principal parámetro el área horizontal del mismo.



Sedimentadores circulares Son más habituales. En ellos el flujo de agua suele se radial desde el centro hacia el exterior, por lo que la velocidad de desplazamiento del agua disminuye al alejarnos del centro del sedimentador. Esta forma de operar es adecuada cuando la sedimentación va acompañada de una floculación de las partículas, en las que el tamaño de flóculo aumenta al descender las partículas, y por lo tanto aumenta su velocidad de sedimentación.



Sedimentadores lamelares Han surgido como alternativa a los sedimentadortes poco profundos, al conseguirse una mayor área de sedimentación en el mismo espacio. Consisten en tanques de poca profundidad que contienen paquetes de placas (lamelas) o tubos inclinados respecto a la base, y por cuyo interior se hace fluir el agua de manera ascendente. En la superficie inferior se van acumulando las partículas, desplazándose de forma descendente y recogiéndose en el fondo del sedimentador. Las partículas depositadas en el fondo de los equipos (denominados fangos) se arrastran mediante rasquetas desde en fondo donde se “empujan” hacia la salida. Estos fangos, en muchas ocasiones y en la misma planta de tratamiento, se someten a distintas operaciones para reducir su volumen y darles un destino final.

32

Coagulación – Floculación Como ya se ha mencionado en varias ocasiones, en muchos casos parte de la materia en suspensión puede estar formada por partículas de muy pequeño tamaño (10-6  – 10-9 m), lo que conforma una suspensión coloidal. Estas suspensiones coloidales suelen ser muy estables, en muchas ocasiones debido a interacciones eléctricas entre las partículas. Por tanto tienen una velocidad de sedimentación extremadamente lenta, por lo que haría inviable un tratamiento mecánico clásico. Una forma de mejorar la eficacia de todos los sistemas de eliminación de materia en suspensión es la adición de ciertos reactivos químicos que, en primer lugar, desestabilicen la suspensión coloidal (coagulación) y a continuación favorezcan la floculación de las mismas para obtener partículas fácilmente sedimentables. Es una operación que se utiliza a menudo, tanto en el tratamiento de aguas residuales urbanas y potables como en industriales (industria de la alimentación, pasta de papel, textiles, etc.) Los coagulantes suelen ser productos químicos que en solución aportan carga eléctrica contraria a la del coloide. Habitualmente se utilizan sales con cationes de alta relación carga/masa (Fe3+, Al3+) junto con polielectrolitos orgánicos, cuyo objetivo también debe ser favorecer la floculación: •

Sales de Fe3+: Pueden ser Cl3Fe o Fe2(SO4)3, con eficacia semejante. Se pueden utilizar tanto en estado sólido como en disoluciones. La utilización de una u otra está en función del anión, si no se desea la presencia de cloruros o sulfatos.

•

Sales de Al3+: Suele ser Al2(SO4)3 o policloruro de aluminio. En el primer caso es más manejable en disolución, mientras que en el segundo presenta la ventaja de mayor porcentaje en peso de aluminio por kg dosificado.

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ANEXO Nº2 “La Electrocoagulación: Retos y oportunidades en el tratamiento de aguas” Ana Patricia Restrepo Mejía / Álvaro Arango Ruiz / Luis Fernando Garcés Giraldo - Línea de investigación: Tratamiento de aguas.

LA ELECTROCOAGULACIÓN La electrocoagulación es una técnica utilizada para el tratamiento de las aguas residuales. Los contaminantes de muy diversos efluentes son removidos aplicando el principio de coagulación, pero en este caso no se hace uso de un coagulante químico (cuya función es llevada a cabo por corriente eléctrica que es aplicada al medio líquido contaminado, definir la electrocoagulación como un proceso en el cual son desestabilizadas las partículas de contaminantes que se encuentran suspendidas, emulsionadas o disueltas en un medio acuoso, induciendo corriente eléctrica en el agua a través de placas metálicas paralelas de diversos materiales, siendo el hierro y el aluminio los más utilizados. La corriente eléctrica proporciona la fuerza electromotriz que provoca una serie de reacciones químicas, cuyo resultado final es la estabilidad de las moléculas contaminantes. Por lo general este estado estable produce partículas sólidas menos coloidales y menos emulsionadas o solubles. Cuando esto ocurre, los contaminantes forman componentes hidrofóbicos que se precipitan o flotan, facilitando su remoción por algún método de separación secundario. Los iones metálicos se liberan y dispersan en el medio líquido y tienden a formar óxidos metálicos que atraen eléctricamente a los contaminantes que han sido desestabilizados.

La electrocoagulación también ha sido probada en la potabilización de aguas. Es importante resaltar que el paso de la corriente eléctrica a través del agua a tratar tiene efecto desinfectante en cuanto que destruye, en porcentajes por encima del 99%, los microorganismos presentes en el agua. En esta misma aplicación se ha venido estudiando la electrocoagulación con buenos resultados en el tratamiento de aguas para consumo humano contaminadas con arsénico, contaminación ésta que puede afectar la salud de la población mundial ya que puede ocurrir en cualquier región o país. 34

Otras posibles aplicaciones de la electrocoagulación están dadas en la remoción de nitratos en aguas superficiales y subterráneas contaminadas por nitratos lixiviados, procedentes de los fertilizantes artificiales usados en los cultivos. Finalmente, la electrocoagulación también ha sido probada en el tratamiento de aguas cuyos contaminantes son materia orgánica, como DBO en aguas residuales domésticas y efluentes de la industria de los colorantes. Ventajas 

Los costos de operación son menores comparativamente con los de procesos convencionales usando polímeros.



Requiere de equipos simples y de fácil operación.

 

Elimina requerimientos de almacenamiento y uso de productos químicos. Genera lodos más compactos y en menor cantidad, lo que involucra menor problemática de disposición de estos lodos.



Produce flóculos más grandes que aquellos formados en la coagulación química y contienen menos agua ligada.



Alta efectividad en la remoción de un amplio rango de contaminantes.



Purifica el agua y permite su reciclaje.



El agua tratada por electrocoagulación contiene menor cantidad de sólidos disueltos que aquellas tratadas con productos químicos, situación que disminuye los costos de tratamiento de estos efluentes en el caso de ser rehusados.

Desventajas 

Es necesario reponer los electrodos de sacrificio.



Los lodos contienen altas concentraciones de hierro y aluminio, dependiendo del material del electrodo de sacrificio utilizado.



Puede ser un tratamiento costoso en regiones en las cuales el costo de la energía eléctrica sea alto.



El óxido formado en el ánodo puede, en muchos casos, formar una capa que impide el paso de la corriente eléctrica, disminuyendo de esta forma la eficiencia del proceso.

35

Mecanismos y Reacciones Proceso de electrocoagulación: Durante la electrólisis ocurren una serie de procesos físicos y químicos que permiten la remoción de los contaminantes. Estos procesos se pueden describir de la siguiente manera: En los electrodos ocurren una serie de reacciones que proporcionan iones tanto positivos como negativos. El ánodo provee iones metálicos. A este electrodo se le conoce como electrodo de sacrificio, ya que la placa metálica que lo conforma se disuelve, mientras la placa que forma el cátodo permanece sin disolverse. Los iones producidos cumplen la función de desestabilizar las cargas que poseen las partículas contaminantes presentes en el agua. Cuando estas cargas se han neutralizado los sistemas que mantienen las partículas en suspensión desaparecen, permitiendo la formación de agregados de los contaminantes e iniciando así el proceso de coagulación. Los iones que proveen los electrodos desencadenan un proceso de eliminación de contaminantes que se puede dar por dos vías: la primera por reacciones químicas y precipitación y la segunda procesos físicos de agregación de coloides, que dependiendo de su densidad pueden flotar o precipitar. Las reacciones más importantes que pueden sufrir las partículas de contaminantes son: hidrólisis, electrólisis, reacciones de ionización y formación de radicales libres. Estas reacciones cambian las propiedades del sistema agua- contaminantes, que conlleva a la eliminación de la carga contaminante del agua. De acuerdo con la ley de Faraday, que rige el proceso de electrocoagulación, la cantidad de sustancias formadas en un electrodo es proporcional a la cantidad de cargas que pasan a través del sistema, y el número total de moles de sustancia formada en un electrodo está relacionado estequiométricamente con la cantidad de electricidad puesta en el sistema. A diferencia de la coagulación química, proceso en el cual el coagulante es adicionado al sistema como agente químico, en la electrocoagulación el coagulante es formado in situ mediante las reacciones dadas por la disolución de iones del metal que conforma el electrodo de sacrificio. Como se explicó anteriormente, la producción de iones metálicos se da en el ánodo38 y son los iones que, por oxidación electrolítica, dan origen a la sustancia química que hace las veces de coagulante. Según es expuesto por Mohllah et al. 7, se considera que en el proceso de electrocoagulación intervienen tres etapas: inicialmente se forma el coagulante por oxidación electrolítica del metal del ánodo, luego se da la desestabilización de los contaminantes y emulsiones y, finalmente, se produce la formación de flóculos por agregación de partículas del contaminante o adsorción de éstas en el coagulante. Reacciones involucradas en la electrocoagulación Los materiales más comúnmente utilizados como electrodos en la electrocoagulación son hierro y aluminio. Por esta razón se tratarán de manera especial las reacciones que se desarrollan manteniendo electrodos de estos dos metales en la celda. La bibliografía referenciada trata ampliamente estas reacciones, no sólo para 36

hierro y aluminio, sino también aquellas reacciones que ocurren cuando los electrodos son de otros metales o materiales. El proceso de electrocoagulación es afectado por diferentes factores. Entre los más importantes se encuentran la naturaleza y concentración de los contaminantes, el pH del agua residual y la conductividad. Estos factores determinan y controlan las reacciones ocurridas en el sistema y la formación del coagulante.Para el caso en el cual el hierro actúa como ánodo, se han propuesto dos mecanismos que explican la formación in situ de dos posibles coagulantes. Estos pueden ser hidróxido ferroso Fe(OH)2 o hidróxido férrico Fe(OH)3.7,33,39 Mecanismo 1: Formación del hidróxido férrico En el ánodo ocurren las siguientes reacciones: 4Fe(s) → 4Fe+2 (ac) + 8e4Fe+2 (ac) + 10H2O(l) + O2(g) → 4Fe(OH)3(s) + 8H+(ac) En el cátodo ocurre la reacción: 8H+ (ac) + 8e- → 4H2 (g) Reacción global: 4Fe(s) + 10H2O(l) + O2(g) → 4Fe(OH)3(s) + 4H2 (g) Mecanismo 2: Formación del hidróxido ferroso En el ánodo se dan las reacciones: Fe (s) → Fe +2 (ac) + 2eFe+2 (ac) + 2OH- (ac) → Fe (OH) 2 (s) En el cátodo: 2H2O (l) + 2e- → H2(g) + 2OH-(ac) Reacción global: Fe(s) + 2H2O (l) → Fe (OH) 2 (s) + H2 (g) Luego de la formación de los hidróxidos de hierro los coloides se aglomeran, especialmente aquellos con carga negativa, y posteriormente otras partículas de contaminantes interactúan con estos aglomerados, siendo removidos por formación de complejos o atracciones electrostáticas. En el ánodo: Al → Al +3 + 3eAl +3 (ac) + 3H2O → Al(OH)3(s) + 3H+(ac) nAl(OH)3 → Aln(OH)3n En el cátodo: 3H2O + 3e- → 3 H2 +3OH Los iones Al+3 en combinación con los OH  – reaccionan para formar algunas especies monoméricas como Al(OH) 2+,Al2(OH)2+, Al(OH)2+, y otras poliméricas, tales como Al6(OH)+315, Al7(OH)+517 , Al8(OH)+420, Al13O4(OH)+724 y Al13(OH)+534 que por procesos de precipitación forman el Al(OH) 3(s), como se muestra en la reacciónde ánodo. El 37

Al(OH)3(s) es una sustancia amorfa de carácter gelatinoso, que expone una gran área superficial con propiedades absorbentes y que es propicia para los procesos de adsorción y atracción de las partículas contaminantes.

DISEÑO Y OPERACIÓN DE UN REACTOR DE ELECTROCOAGULACIÓN Los reactores para la electrocoagulación pueden clasificarse en primera instancia como reactores tipo Bach o reactores de sistema continuo. La selección de uno de estos tipos de reactor depende de las características del contaminante y de su concentración, así como de las cantidades de agua residual a tratar. Analizando el reactor tipo Bach, encontramos que éste debe operar con un volumen determinado de agua residual para tratar en un ciclo. Tiene como desventaja que sus condiciones cambian con el tiempo, pero tiene también la ventaja de ser simple y de bajo costo para el tratamiento localizado de aguas. Una segunda clasificación de los reactores está dada en función de la flotación. Una vez que el contaminante ha sufrido el proceso de coagulación existen dos formas de separarlo del medio acuoso, a saber: flotación y sedimentación. Así pues, los reactores pueden diseñarse como reactores con sólo coagulación, o con coagulación y flotación. Son llamados reactores de sólo coagulación aquellos que no aprovechan la electrocoagulación para generar burbujas que separen los agregados (flóculos) del contaminante por flotación, mientras que los reactores en los que se aprovechan las burbujas generadas para realizar la flotación de los agregados del contaminante, reciben el nombre de reactores de coagulación y flotación. Reactores para electrocoagulación tipo Bach (a) Reactor con electrodos monopolares conectados en paralelo. (b) Reactor con electrodos monopolares conectados en serie.

38

ANEXO Nº3 COAGULACION Y FLOCULACION DE CONTAMINANTES DELAGUA. El tratamiento de agua puede subdividirse en cuatro etapas: clarificación, desinfección, acondicionamiento químico y acondicionamiento organoléptico. En este trabajo se pretende explicar la etapa de clarificación, la cual consiste en la eliminación de partículas finas. Se subdivide en coagulación, floculación y sedimentación y/o filtración. El agua consta de tres tipos principales de impurezas: físicas, químicas y biológicas. Desde el punto de vista físico se puede hablar que los sólidos totales que son impurezas del agua se pueden clasificar como partículas no filtrables o en suspensión, filtrables o disueltas y una tercera posibilidad es el caso intermedio que corresponde a los coloides. En general los coloides no tienen un límite fijo de tamaño y se suelen estudiar bajo un enfoque fisicoquímico desde el punto de vista de sus propiedades. Un material coloidal puede tardar 755 días en sedimentar por tanto es importante cambiar esta condición. Para comprender mejor el estudio del proceso de clarificación del agua se introduce el concepto de turbiedad. Se entiende por turbiedad a la propiedad óptica de una muestra de diseminar y absorber la luz en lugar de transmitirla en línea recta. Existen dos tipos de equipos para medir turbiedad. En la primera clase de equipos están el turbidímetro de aguja de platino y la bujía de Jackson, los cuales son aptos para medir turbiedades altas. En la segunda clase de equipos está el turbidímetro Hach, que se utiliza para medir turbiedades bajas (nefelometría). Además de turbiedad es posible también definir color. Se habla de color aparente si no se ha removido la turbiedad y de color verdadero del agua en caso contrario. En general el color se determina con tubos Nessler. El color del agua se debe principalmente a materia orgánica o minerales en suspensión o en estado coloidal. En general las sustancias liofílicas son responsables de la coloración del agua. En cuanto a los coloides, se pueden clasificar en el rango de tamaño entre 1 mm a 1000 mm mediante un microscopio electrónico. Los coloides se pueden clasificar según varios aspectos. Pueden considerarse liofílicos si se estabilizan con capas de hidratación o bien liofóbicos si presentan repulsión por el solvente y por tanto son más inestables. También pueden clasificarse según sea su duración en Caduco (cambian rápidamente) o Diuturno (larga duración). Del punto de vista de la química hay dos clases: orgánicos o inorgánicos. Según sea el tipo de aglomerado que conforman se clasifican en moleculares (polímeros) y en miscelares. Por último bajo un punto de vista de su forma, se puede decir que los cilíndricos son más propensos a aglutinarse que los esféricos o poliedricos.

Propiedades de los coloides. Los coloides pueden estudiarse bajo una serie de propiedades. Las principales se presentan a continuación:

Propiedades cinéticas: Movimiento Browniano: movimiento constante e irregular de los coloides. Difusión: dispersión por alta energía cinética. Responde a la ley de Fick. 



39



Presión Osmótica: Presión hidrostática que iguala dos medios (agua y sistema coloidal). El paso de agua iguala las concentraciones en ambos medios separados por una membrana semipermeable.

Propiedades ópticas: Dispersión de la luz (efecto de Tyndall – Faraday): La dispersión de la luz es proporcional al tamaño de las partículas. Opalescencia: Las soluciones coloidales son incoloras generalmente. Sin embargo algunas pueden ser coloreadas. Esto depende de la diseminación de la luz y a la adsorción selectiva bajo cierta longitud de onda. Propiedades de Superficie: 



La superficie específica de los coloides en general es muy alta ya que las partículas son muy pequeñas. Esto permite que tengan una gran capacidad de adsorción de sustancias. Propiedades electrocinéticas: En este sentido se dice que los coloides en general tienen carga eléctrica y por tanto pueden ser afectados por campos eléctricos. Estas cargas pueden explicarse por la presencia de imperfecciones en la superficie de la estructura reticular. Puede también existir ionización y por tanto la superficie de los coloides puede ionizarse (los grupos funcionales probables de sufrir ionización son: -OH, -COOH, -OPO3H2 y  –SH) y por último puede haber adsorción preferencial de iones en la superficie de los coloides o bien haber ligandos de coordinación. A bajos pH una carga positiva superficial prevalece. A altos pH prevalece la negativa y a pH intermedios podría haber un valor cero. La siguiente figura muestra que muchos materiales suspendidos y coloides sólidos que se encuentran en agua, sedimentos y suelos tienen una carga superficial y que dicha carga puede ser fuertemente afectada por el pH. Figura: pH versus carga superficial y versus electroforesis.

40

Estabilidad de los coloides: Los coloides son normalmente estables en solución. En general priman los factores estabilizantes por sobre los desestabilizantes. Entre los factores estabilizantes se cuentan a todas las fuerzas o fenómenos que generan repulsión entre ellos y por tanto, las fuerzas electrostáticas y la hidratación son favorables. Las fuerzas de atracción, en cambio, cumplen un papel opuesto y desestabilizan. Entre ellas la gravedad, el movimiento Browniano y las fuerzas de Van der Waals. Obviamente algunos fenómenos afectan el sistema mucho más que otros. Por ejemplo la influencia de la gravedad es despreciable. Coagulación y Floculación. La Coagulación y Floculación son dos procesos dentro de la etapa de clarificación del agua. Ambos procesos se pueden resumir como una etapa en la cual las partículas se aglutinan en pequeñas masas llamadas flocs tal que su peso específico supere a la del agua y puedan precipitar. La coagulación se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas de modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas. La floculación tiene relación con los fenómenos de transporte dentro del líquido para que las partículas hagan contacto. Esto implica la formación de puentes químicos entre partículas de modo que se forme una malla de coágulos, la cual sería tridimensional y porosa. Así se formaría, mediante el crecimiento de partículas coaguladas, un floc suficientemente grande y pesado como para sedimentar. El término coágulo se refiere a las reacciones que suceden al agregar un reactivo químico (coagulante) en agua, originando productos insolubles. La coagulación comienza al agregar el coagulante al agua y dura fracciones de segundo.

41

ANEXO Nº4 LAIVE S.A. ubicada en Av. Nicolás de Piérola #601 Santa Clara, Ate. Lima.

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ANEXO N°5 “Celda de electrocoagulación pa ra el tratamiento de aguas residuales de la industria Láctea”

El sistema de electrocoagulación juega un papel muy importante en la efectividad de remoción de contaminantes. Algunos aspectos de diseño a tener en cuenta están relacionados con la celda, los electrodos, los materiales de este, la geometría y la disposición de los electrodos son fundamentales para que la aplicación de la electrocoagulación tenga resultados óptimos. Con base en la caracterización fisicoquímica de las aguas residuales de una industria láctea, se diseñó un sistema de electrocoagulación para estudiar el comportamiento de los diferentes parámetros involucrados en la remoción de contaminantes. La electroquímica es una tecnología que en las últimas décadas ha tenido muchas aplicaciones industriales y se ha desarrollado rápidamente ofreciendo varias alternativas que compiten ventajosamente con distintos procesos. Efluentes líquidos de diferentes procesos industriales se han tratado por electrocoagulación obteniendo resultados alentadores en la remoción de contaminantes, hecho que ha despertado el interés de la industria por investigar e implementar esta tecnología en el tratamiento de sus aguas residuales Tradicionalmente los contaminantes presentes en las aguas residuales han sido eliminados por coagulación química, mediante la adición de agentes químicos que propician la neutralización de las cargas de partículas que se encuentran suspendidas o en forma coloidal, dando como resultado la disminución de las repulsiones entre partículas, que son aglomeradas para su posterior precipitación. La electrocoagulación es una alternativa a la coagulación química. En los procesos electrolíticos el coagulante se forma por las reacciones de oxido reducción que ocurren entre los electrodos y el medio acuoso y son promovidas por la corriente eléctrica La celda electroquímica o reactor para la electrocoagulación puede ser tipo Bach o continúo. En su forma más simple el reactor Bach es una cubeta en la cual, los electrodos se disponen en forma de placas paralelas conectados en serie a una fuente de voltaje (Mollah, 2001). El volumen de la celda ocupada por los electrodos se define como zona de reacción, en esta se dan los procesos de desestabilización de partículas, coagulación y sedimentación. Los lodos formados pueden depositarse en la parte superior de la celda cuando su densidad es baja o precipitar cuando su densidades alta, para luego ser removidos. El reactor tipo Bach tiene importancia a nivel de laboratorio ya que permite el estudio del proceso y los parámetros a ser controlados.

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Materiales Y Métodos Para el diseño y construcción de la celda de electrocoagulación se utilizó un agua residual de una industria láctea. Se tomaron tres muestras del tanque de homogenización de las aguas residuales de esta industria, se midieron el pH, la conductividad, DQO y grasas y aceites tal como se muestra a continuación:

Estas características jugaron un papel funda mental durante el desarrollo de la investigación ya que de éstas dependieron los parámetros de diseño del sistema de electrocoagulación, dichos parámetros fueron:     

Distancia entre electrodos. Selección del electrodo de sacrificio Configuración de la celda de electrocoagulación. Parámetros eléctricos como voltaje y amperaje de la fuente. Dimensiones y número de electrodos.

Diseño, construcción y montaje del sistema de electrocoagulación. El sistema opera como reactor bach  a escala prototipo, con capacidad para tratar dos litros de aguas residuales. Consta de una celda electrolítica de dos litros en la cual están sumergidos los electrodos, estos electrodos son placas rectangulares metálicas de hierro y aluminio dispuestas en paralelo y conectadas a una fuente de voltaje de corriente directa que proporciona la corriente eléctrica requerida para la electrocoagulación. La fuente de voltaje posee controles de corriente y voltaje regulables e independientes. La celda reposa sobre una placa de agitación magnética con la finalidad de proporcionar agitación al agua residual. Como instrumentos complementarios están el termómetro para hacer seguimiento a la temperatura durante el proceso y el cronómetro.

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Montaje del sistema

Celda electrolítica

El sistema de electrocoagulación que permitirá el estudio del comportamiento de las aguas residuales de la industria láctea está conformado por una fuente de voltaje que entrega una corriente eléctrica de 25 A al medio acuoso, una celda con capacidad para contener dos litros de agua residual que contempla tres zonas: reacciones electroquímicas, sedimentación y flotación y seis electrodos: tres de hierro y tres de aluminio dispuestos en forma alternada y conexión en paralelo y separados por 10 mm.

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ANEXO Nº6 ”ELECTROCOAGULACION POR ECOFLOW “

ALCANCES TÉCNICOS DE LA ELECTROCOAGULACIÓN ECOFLOW El proceso de electrocoagulación, puede ser definido como la desestabilización de especies químicas suspendidas o disueltas presentes en una solución, producto de la aplicación de una diferencia de potencial eléctrico a través de un sistema cátodo-ánodo inmerso en la solución de agua a tratar. A consecuencia y en el transcurso de dicho proceso electrolítico, las especies catiónicas producidas en el ánodo entran a la solución, reaccionando con las demás especies, formando óxidos metálicos y precipitando los respectivos hidróxidos. A diferencia de la coagulación química es el origen del coagulante, ya que, en la electrocoagulación el catión proviene de la disolución del ánodo metálico, ya sea, Fierro o Aluminio.

Representación grafica del fenómeno de electrocoagulación

METODOLOGÍA DE VANGUARDIA ECOLIMPIO DE MEXICO ha desarrollado técnicas propias para el tratamiento de diversos proyectos de aplicación de ECOFLOW en distintos ámbitos industriales y comerciales que redundan en beneficio de sus clientes potenciales. Cada aplicación de la tecnología de electrocoagulación ECOFLOW es diseñada como un traje a la medida y empieza por el desarrollo de ciertas pruebas que permitirán determinar si el efluente es “electrocoagulable”, lo que realizamos en tres niveles: 

Nivel laboratorio con un equipo que permite realizar la electrocoagulación a pequeña escala, definiendo los parámetros relevantes y determinando si el efluente puede ser candidato a la aplicación de esta tecnología. Esto ahorra mucho tiempo de estudio y dinero.



Nivel planta piloto con un equipo móvil que puede transportarse a cualquier planta para realizar pruebas confirmatorias de los estudios preliminares y también para dar servicio de tratamiento de agua residual en pequeños volúmenes a los clientes que lo requieran, ahorrando así una inversión mayor.

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Equipo de Laboratorio

Planta Piloto móvil

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ASPECTOS TÉCNICOS DE OPERACIÓN DE LA ELECTROCOAGULACION ECOFLOW Las condiciones de operación de un sistema de electrocoagulación son altamente dependientes de las condiciones químicas, pH, tamaño de partículas del agua a tratar y especialmente de su conductividad. El tratamiento general de las aguas residuales requiere aplicaciones de bajo voltaje (<50 Volts) con amperaje variable, de acuerdo a las características químicas del agua. Consumos de energía: Los consumos de energía varían entre 0.1 a 1.0 Kwh/m3 (dependiendo del tipo de agua a tratar). Se puede comparar el costo de este consumo contra el costo del uso de productos químicos coagulantes con gran ventaja. Desgaste de electrodos: El desgaste de material está directamente relacionado con la corriente aplicada al sistema (amperaje) y el tiempo de residencia hidráulico del agua residual en la celda de electrocoagulación. Se estima un mínimo reemplazo de los electrodos de una a dos veces por año, dependiendo del tamaño del caudal tratado. En todo caso, lo único que se gasta son los electrodos hechos de fierro o aluminio comercial y resultando en muy bajo costo Producción de lodos: La generación de lodos está directamente relacionada con el nivel de contaminación del agua residual y de las especies catiónicas (fierro) que se disuelven en el agua, de acuerdo a la corriente aplicada a los electrodos. En todo caso la generación de lodos es es menor que en un sistema sistema físico-químico o biológico convencional. Se obtiene un lodo más compacto con un nivel de humedad entre un 97 a 99%.y en mucha menor cantidad. Estos lodos SON NO PELIGROSOS y, por lo tanto, requieren una disposición más económica Porcentajes de remoción de contaminantes en aguas industriales

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ANEXO Nº7 ANÁLISIS ECONÓMICO PRELIMINAR

Con el fin de comparar el costo-beneficio de la electrocoagulación frente al tratamiento fisicoquímico convencional, se realiza un análisis económico preliminar para cada uno de los tratamientos a escala laboratorio Dicho análisis se realiza teniendo en cuenta tanto los costos de la inversión inicial (equipos) como los costos de operación, los cuales incluyen los costos de materiales y reactivos, de servicios (energía eléctrica) y los costos asociados a la producción de lodos (Kobya et al, 2004). Al final, se encuentra una proyección de los costos de la electrocoagulación para tratar el agua original debido a que los resultados obtenidos muestran el buen desempeño del tratamiento. ANÁLISIS DE COSTOS PARA EL TRATAMIENTO ELECTROQUÍMICO El análisis preliminar de costos se llevó a cabo bajo las condiciones óptimas de operación (numeral 7.4, Tabla 13) para los electrodos de hierro, tomando en cuenta los costos relacionados el equipo necesario, el consumo de energía, el material y desgaste de los electrodos, como se muestra en la ecuación 32, así como también los costos relacionados con el manejo de los lodos producidos, producidos, los cuales incluyen la deshidratación deshidratación y la posterior disposición de los mismos. Costos de operación = Acenergia + bC electrodo electrodo

Donde, a , es el costo de la energía eléctrica b , es el costo del electrodo C , es el consumo de la energía C , es el consumo del electrodo

En la se muestran los costos relacionados relacionados con los equipos necesarios para llevar a cabo el proceso de electrocoagulación a escala laboratorio.

* Datos suministrados por el laboratorio de fisicoquímica de la universidad EAFIT

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El cálculo del consumo de la energía eléctrica (Tabla 24) se realiza tomado en cuenta el voltaje impuesto por la fuente, el cual fue monitoreado durante los 10 minutos del proceso de electrólisis

Donde, V , es el voltaje de la celda (V)  I , es la corriente de la celda (A) P , es la potencia (W)  E , es la energía consumida consumida (Wh) Comportamiento del voltaje promedio de la celda

Cálculo del consumo de energía eléctrica

* La corriente empleada fue de 2.04 (A) para un volumen de muestra de 700 ml.

Costos de operación para la electrocoagulación

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La electrocoagulación es un sistema que no requiere obras civiles muy complejas y es un tratamiento muy efectivo haciendo que su implementación en un proceso industrial sea factible. A continuación se muestran los costos asociados con el tratamiento, en donde se hace una proyección, con base en los datos obtenidos en el laboratorio, para el tratamiento del agua original, teniendo en cuenta lo siguiente: 

 



Procesamiento de 20 litros por día (100 litros por semana) de las aguas provenientes del proceso de tintura de las flores (muestra original). Equipo de electrocoagulación con una capacidad de 5 litros. Utilización del equipo de electrocoagulación por lotes (4 litros en cada lote) ya que los 20 litros se generan durante transcurso del día. Tiempo del tratamiento electroquímico, 14 minutos por cada lote.

Costos de la electrocoagulación para el tratamiento de la muestra original

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ANÁLISIS DE COSTOS PARA EL TRATAMIENTO FISICOQUÍMICO

Para cuantificar la cantidad de reactivos necesarios para el tratamiento fisicoquímico, se realizó un test de jarras (Anexo 1) empleando cloruro férrico y sulfato de aluminio. Debido a que la coagulación química no presentó buenos resultados empleando altas dosis de coagulante, 60.000 mg/L de cloruro férrico (Figura 28), se utilizó el reactivo Fenton (Figura 29). En las Tablas 29 y 30, se muestran los costos relacionados con los equipos y las cantidades de reactivos empleados. Los costos fueron calculados empleando la siguiente ecuación:

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Costos del reactivo Fenton empleados para la coagulación química

Tratamiento con reactivo Fenton para la coagulación química

COMPARACIÓN ENTRE EL TRATAMIENTO ELECTROQUÍMICO Y FISICOQUÍMICO Se compara la eficiencia del tratamiento electroquímico y fisicoquímico para las condiciones óptimas de operación, a escala laboratorio, en términos de porcentaje de remoción de color y DQO, costos de operación y generación de lodos. Estos últimos medidos como el índice másico (mg de sólido seco/ litro de agua tratada) y el índice volumétrico (ml de lodo generado/ litro de agua tratada), para lo cual se empleó el método estándar 2540B y 213C respectivamente. En la tabla, se muestran los resultados obtenidos.

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Comparación entre el tratamiento electroquímico y fisicoquímico

En la tabla anterior, se puede observar que la electrocoagulación no solo posee ventajas económicas en donde se obtienen ahorros del 21.2% y del 85% aproximadamente en los costos de equipos y los costos de operación, ya que generación de lodos (medida como índice másico y volumétrico) es menor, lo que conlleva un ahorro en la disposición final de los mismos. Sin embargo, la coagulación química con reactivo de Fenton presenta un mejor desempeño en cuanto al porcentaje de DQO (73%) aunque el costo de operación es elevado para tratar la muestra bajo las condiciones evaluadas.

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ANEXO 8

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ANEXO 9

TÍTULO IX REQUISITOS DE CALIDAD DEL AGUA PARA CONSUMO HUMANO

Artículo 59°.- Agua apta para el consumo humano Es toda agua inocua para la salud que cumple los requisitos de calidad establecidos en el presente Reglamento. Artículo 60°.- Parámetros microbiológicos y otros organismos Toda agua destinada para el consumo humano, como se indica en el Anexo I, debe estar exenta de: 1. Bacterias coliformes totales, termotolerantes y Escherichia coli, 2. Virus. 3. Huevos y larvas de helmintos, quistes y ooquistes de protozoarios patógenos; 4. Organismos de vida libre, como algas, protozoarios, copépedos, rotíferos y nemátodos en todos sus estadios evolutivos; y 5. Para el caso de Bacterias Heterotróficas menos de 500 UFC/ml a 35°C. Artículo 61°.- Parámetros de calidad organoléptica El noventa por ciento (90%) de las muestras tomadas en la red de distribución en cada monitoreo establecido en el Plan de Control, correspondientes a los parámetros químicos que afectan la calidad estética y organoléptica del agua para consumo humano, no deben exceder las concentraciones o valores señalados en el Anexo II del presente Reglamento. Del diez por ciento (10%) restante, el proveedor evaluará las causas que originaron el incumplimiento y tomará medidas para cumplir con los valores establecidos en el presente Reglamento. Artículo 62°.- Parámetros inorgánicos y orgánicos Toda agua destinada para el consumo humano, no deberá exceder los límites máximos permisibles para los parámetros inorgánicos y orgánicos señalados en la Anexo III del presente Reglamento. Artículo 63°.- Parámetros de control obligatorio (PCO) Son parámetros de control obligatorio para todos los proveedores de agua, los siguientes: 1. Coliformes totales; 2. Coliformes termotolerantes; 3. Color; 4. Turbiedad; 5. Residual de desinfectante; y 6. pH. En caso de resultar positiva la prueba de coliformes termotolerantes, el proveedor debe realizar el análisis de bacterias Escherichia coli, como prueba confirmativa de la contaminación fecal. Artículo 64°.- Parámetros adicionales de control obligatorio (PACO) De comprobarse en los resultados de la caracterización del agua la presencia de los parámetros señalados en los numerales del presente artículo, en los diferentes puntos críticos de control o muestreo del Plan de Control de Calidad (PCC) que exceden los Límites Máximos Permisibles (LMP) establecidos en el presente Reglamento, o a través de la acción de vigilancia y supervisión y de las actividades de la cuenca, se incorporarán éstos como Parámetros Adicionales de Control (PACO) obligatorio a los indicados en el artículo precedente. 58

1. Parámetros Microbiológicos: Bacterias heterotróficas; Virus; Huevos y larvas de helmintos, quistes y ooquistes de protozoarios patógenos; y Organismos de vida libre, como algas, protozoarios, copépedos, rotíferos y nemátodos en todos sus estadios evolutivos. 2. Parámetros Organolépticos: Sólidos totales disueltos, amoniaco, cloruros, sulfatos, dureza total, hierro, manganeso, aluminio, cobre, sodio y zinc, conductividad. 3. Parámetros Inorgánicos: Plomo, arsénico, mercurio, cadmio, cromo total, antimonio, níquel, selenio, bario, fluor y cianuros, nitratos, boro, clorito clorato, molibdbeno y uranio. 4. Parámetros Radiactivos: Esta condición permanecerá hasta que el proveedor demuestre que dichos parámetros cumplen con los límites establecidos en la presente norma, en un plazo que la Autoridad de Salud de la jurisdicción determine. En caso tengan que hacerse análisis de los parámetros orgánicos del Anexo III y que no haya capacidad técnica para su determinación en el país, el proveedor de servicios se hará responsable de cumplir con esta caracterización, las veces que la autoridad de salud determine. En caso que el proveedor excediera los plazos que la autoridad ha dispuesto para cumplir con los LMP para el parámetro adicional de control, la Autoridad de Salud aplicará medidas preventivas y correctivas que correspondan de acuerdo a ley sobre el proveedor, y deberá efectuar las coordinaciones necesarias con las autoridades previstas en los artículos 10°, 11° y 12° del presente Reglamento, para tomar medidas que protejan la salud y prevengan todo brote de enfermedades causado por el consumo de dicha agua. Artículo 65º.- Parámetros inorgánicos y orgánicos adicionales de control Si en la vigilancia sanitaria o en la acción de supervisión del agua para consumo humano de acuerdo al Plan de Control de Calidad (PCC) se comprobase la presencia de cualquiera de los parámetros que exceden los LMP señalados en el Anexo III del presente Reglamento, la Autoridad de Salud y los proveedores de agua procederán de acuerdo a las disposiciones señaladas en el artículo precedente. Artículo 66°.- Control de desinfectante Antes de la distribución del agua para consumo humano, el proveedor realizará la desinfección con un desinfectante eficaz para eliminar todo microorganismo y dejar un residual a fin de proteger el agua de posible contaminación microbiológica en la distribución. En caso de usar cloro o solución clorada como desinfectante, las muestras tomadas en cualquier punto de la red de distribución, no deberán contener menos de 0.5 mgL-1 de cloro residual libre en el noventa por ciento (90%) del total de muestras tomadas durante un mes. Del diez por ciento (10%) restante, ninguna debe contener menos de 0.3 mgL-1 y la turbiedad deberá ser menor de 5 Unidad nefelométrica de turbiedad (UNT). Artículo 67°.- Control por contaminación microbiológica Si en una muestra tomada en la red de distribución se detecta la presencia de bacterias totales y/o coliformes termotolerantes, el proveedor investigará inmediatamente las causas para adoptar las medidas correctivas, a fin de eliminar todo riesgo sanitario, y garantizar que el agua en ese punto tenga no menos de 0.5 mgL-1 de cloro residual libre. Complementariamente se debe 59

recolectar muestras diarias en el punto donde se detectó el problema, hasta que por lo menos en dos muestras consecutivas no se presenten bacterias coliformes totales ni termotolerantes. Artículo 68°.- Control de parámetros químicos Cuando se detecte la presencia de uno o más parámetros químicos que supere el Límite Máximo Permisible, en una muestra tomada en la salida de la planta de tratamiento, fuentes subterráneas, reservorios o en la red de distribución, el proveedor efectuará un nuevo muestreo y de corroborarse el resultado del primer muestreo investigará las causas para adoptar las medidas correctivas, e inmediatamente comunicará a la Autoridad de Salud de la jurisdicción, bajo responsabilidad, a fin de establecer medidas sanitarias para proteger la salud de los consumidores y otras que se requieran en coordinación con otras instituciones del sector. Artículo 69º.- Tratamiento del agua cruda El proveedor suministrará agua para consumo humano previo tratamiento del agua cruda. El tratamiento se realizará de acuerdo a la calidad del agua cruda, en caso que ésta provenga de una fuente subterránea y cumpla los Límites Máximos Permisibles (LMP) señalados en los Anexos del presente Reglamento, deberá ser desinfectada previo al suministro a los consumidores. Artículo 70°.- Sistema de Tratamiento de Agua El Ministerio de Salud a través de la DIGESA emitirá la norma sanitaria que regula las condiciones que debe presentar un sistema de tratamiento de agua para consumo humano en concordancia con las normas técnicas de diseño del MVCS, tanto para el ámbito urbano como para el ámbito rural. Artículo 71.- Muestreo, frecuencia y análisis de parámetros La frecuencia de muestreo, el número de muestras y los métodos analíticos correspondientes para cada parámetro normado en el presente Reglamento, serán establecidos mediante Resolución Ministerial del Ministerio de Salud, la misma que deberá estar sustentada en un informe técnico emitido por DIGESA. Artículo 72°.- Pruebas Analíticas Confiables Las pruebas analíticas deben realizarse en laboratorios que tengan como responsables de los análisis a profesionales colegiados habilitados de ciencias e ingeniería, además deben contar con métodos, procedimientos y técnicas debidamente confiables y basados en métodos normalizados para el análisis de agua para consumo humano de reconocimiento internacional, en donde aseguren que los límites de detección del método para cada parámetro a analizar estén por debajo de los límites máximos permisibles señalados en el presente Reglamento. Las indicaciones señaladas en el párrafo anterior son aplicables para el caso de los parámetros orgánicos del Anexo III y radioactivos del Anexo IV que tengan que ser determinados en laboratorios del exterior. Artículo 73°.- Excepción por desastres naturales En caso de emergencias por desastres naturales, la DIRESA o GRS o la DISA podrán conceder excepciones a los proveedores en cuanto al cumplimiento de las concentraciones de los parámetros establecidos en el Anexo II del presente Reglamento siempre y cuando no cause daño a la salud, por el periodo que dure la emergencia, la misma que comunicará a la Autoridad deSalud de nivel nacional.

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Artículo 74º.- Revisión de los requisitos de calidad del agua Los requisitos de calidad del agua para consumo humano establecidos por el presente Reglamento se someterán a revisión por la Autoridad de Salud del nivel nacional, cada cinco (05) años. Artículo 75º.- Excepción para LMP de parámetros químicos asociados a la calidad estética y organoléptica Los proveedores podrán solicitar temporalmente a la Autoridad de Salud la excepción del cumplimiento de los valores límites máximos permisibles de parámetros químicos asociados a la calidad estética y organoléptica, señalados en la Anexo II. Dicha solicitud deberá estar acompañada de un estudio técnico que sustente que la salud de la población no está en riesgo por el consumo del agua suministrada y que la característica organoléptica es de aceptación por el consumidor.

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ANEXO 10

ANEXO 11

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