Remoción de materia orgánica presente en agua residual industrial mediante la desestabilización de la capa hidrofílica

Abstract

El presente estudio contempla una alternativa para el tratamiento de las aguas residuales industriales con contenido de materia orgánica a través del proceso fisicoquímico de coagulación - floculación. Debido a la problemática actual que presentan las industrias en el manejo adecuado de sus aguas residuales y las dificultades presentes en cuanto al tipo de tratamiento, surge la necesidad de realizar el presente estudio.

La materia orgánica en general se presenta en suspensiones hidrofílicas que comprenden soluciones verdaderas, ya sea de moléculas grandes o de agregados de moléculas pequeñas (llamados micelas), cuyas dimensiones están dentro de los límites coloidales. Los coloides hidrófilos, debido a las capas hidratadas que los rodean, no se desestabilizan por consideraciones tales como la depresión de la doble capa eléctrica. Sin embargo, los coloides hidrófilos son portadores de una carga superficial aunque el alcance efectivo de influencia puede limitarse en algunos casos dentro de la capa hidratada.

A diferencia de los coloides hidrófobos en los que priman las fuerzas de la gravedad, el movimiento Browniano y las fuerzas de Van der Waals; en los colides hidrófilos, el origen de la formación de la capa hidratada son los enlaces puente hidrogeno.

En este estudio se realizó el tratamiento de agua residual industrial de producción de colorantes orgánicos llamados Antocianinas a través de la aplicación del tratamiento fisicoquímico utilizando coagulantes metálicos, basándose principalmente en la búsqueda del método de desestabilización de la materia orgánica presente en el agua residual como un coloide hidrófilo. Inicialmente se planteó como método de desestabilización de la materia orgánica la variación del pH, teniendo como base que a un pH relativamente bajo la capa hidratada lograría ser desestabilizada; ya que a estas condiciones, la capa logra perder iones OH- haciendo que los grupos funcionales de la materia orgánica, concepto empleado para sustancias húmicas, logra reaccionar eficazmente con los iones metálicos de los coagulantes utilizados formando compuestos coordinados; sin embargo, durante la investigación, se logró recabar información suficiente en base a investigaciones y pruebas experimentales para determinar que, la materia orgánica en estudio, presenta características diferentes a la sustancias húmicas, por lo cual debía ser analizada de acuerdo a sus respectivas condiciones en cuanto a sus características electrocinéticas.

Antes de iniciar la presente investigación se desarrolló la evaluación de los reactivos utilizados frecuentemente en el tratamiento de aguas para consumo humano y aguas residuales; como son el sulfato de aluminio, cloruro férrico, hipoclorito de calcio; con la finalidad de determinar el mejor reactivo a emplearse en el presente estudio, los resultados de esta previa investigación se muestran en el punto 5.1. ubicado en la página 112. Durante el desarrollo de la investigación se determinó que el procedimiento convencional para la obtención de los parámetros óptimos de coagulación-floculación no fue el adecuado para obtener resultados relevantes en cuanto a la remoción de los principales parámetros de calidad de agua, debido a que la capa de agua que rodea a los coloides hidrofilicos ejercía un efecto protector de la materia orgánica impidiendo su desestabilización.

De acuerdo a las pruebas experimentales, se determinó que el hidróxido de calcio genera un efecto desestabilizador en la materia orgánica, llevándola un rango de pH de 9 – 11, a esta condición la materia orgánica pierde estabilidad logrando formar solidos suspendidos en el agua residual. La adición del sulfato de aluminio logra aglomerar estos solidos suspendidos lo suficiente para ser removidos en el proceso de sedimentación. Según los resultados obtenidos, las dosis óptimas del hidróxido de calcio y el sulfato de aluminio fueron de 1200 mg/L y 1100 mg/L respectivamente.

De acuerdo a los resultados obtenidos para el tratamiento del efluente de aguas residuales de una industria de producción de colorantes orgánicos, se obtuvieron eficiencias del 52.04% en DQO y 59.78% en la DBO y un pH de 7.1.

En el estudio también se desarrolló la investigación del proceso biológico como tratamiento posterior (Ver 5.4.2), con la finalidad de mejorar la calidad del agua residual tratada en el proceso fisicoquímico, obteniendo remociones de Demanda química de oxígeno en un 88.37%.