TECNOLOGÍAS AVANZADAS DE OXIDACIÓN APLICADAS A LA ...

TECNOLOGÍAS AVANZADAS DE OXIDACIÓN APLICADAS A LA
DESCONTAMINACIÓN DE LOS EFLUENTES LÍQUIDOS ASOCIADOS A
LA PRODUCCIÓN ACTUAL DE BIODIESEL EN COLOMBIA
Periodo de realización: julio 2008 – julio 2010
Integrantes de la alianza: Grupo Procesos Fisicoquímicos Aplicados (PFA), Universidad
de Antioquia, BIODERIVADOS.
Resumen ejecutivo
La producción de biodiesel representa una alternativa viable y medioambientalmente
conveniente del diesel derivado del petróleo, sin embargo, requiere tratamiento de sus
aguas de lavado para evitar el deterioro de los recursos hídricos a nivel mundial. La
caracterización de las aguas residuales provenientes del proceso de lavado de biodiesel
empleando técnicas como la Demanda Química de Oxígeno (DQO), el Carbono
Orgánico Total (COT) y Cromatografía Gaseosa para la medición de metanol mostraron
altos niveles en cada una de estas variables sugiriendo la necesidad de implementar
procesos posteriores de tratamiento.
Se evaluaron las tecnologías fotoquímicas Fotocatálisis Heterogénea y Foto-Fenton,
resultando esta última como la más eficiente al haber alcanzado una remoción del
27,15% en el COT. Dentro de las tecnologías no fotoquímicas se evaluaron la
ozonización y la electroquímica siendo la primera la de mejor resultado con un 41,39%
de disminución en el COT.
Se aplicó un tratamiento biológico de lodos activados luego de las tecnologías que se
encontraron con mejores resultados, este acople generó una remoción del 61,6% y
66,9% en el COT para las aguas tratadas con Foto-Fenton y con Ozonización
respectivamente. Los resultados obtenidos permiten concluir que ambas tecnologías
son aptas para el tratamiento a mayor escala.
Palabras claves: biodiesel, aguas residuales, caracterización, Tecnologías Avanzadas
de Oxidación, tratamiento biológico.
Abstract
The production of biodiesel represents a viable and environmentally desirable petroleum
diesel alternative; however, biodiesel washing water treatment is required to prevent
deterioration of water resources worldwide. Wastewater characterization from biodiesel
process using techniques such as Chemical Oxygen Demand (COD), Total Organic
Carbon (TOC) and gas chromatography for the measurement of methanol showed high
levels in each of these variables, suggesting the need to implement subsequent
treatment processes.
Photochemical technologies such as Heterogeneous Photocatalysis and Photo-Fenton
were evaluated; being the last one the most efficient, getting a 27.15% reduction in the

TOC. The non-photochemical technologies evaluated, electrochemical and ozonation,
showed the second one as the most efficient, getting a 41.39% reduction in TOC.
The activated sludge biological treatment was applied after using technologies with
better results, this coupling got a removal of 61.6% and 66.9% in the COT for water
treated with Photo-Fenton and Ozonation respectively. The results obtained indicate that
both technologies are suitable for treatment on a larger scale.
Keywords: biodiesel, wastewater, characterization, Advanced Oxidation Technologies,
biological treatment.
1. Introducción
1.1 Producción de biodiesel
Colombia se constituye como un adecuado productor mundial de biocombustibles,
debido a que tiene factores básicos que pueden generar eficiencias muy altas de
producción, incluso por encima a otros países [1,2]. Debido a esto, en el país se ha
expedido un marco jurídico a través del cual se estimula la producción y
comercialización de biodiesel, se dan a conocer los requisitos técnicos y ambientales
del biocombustible para uso en motores diesel y adicionalmente se muestra la
conveniencia de sus mezclas con diesel de origen fósil, reglamentando inicialmente el
uso de un 5% de biocombustible y un 95% de diesel de petróleo para el 2008. Este
marco se fundamenta en la Ley 939 de 2004, reglamentada inicial y parcialmente a
través de la Resolución 1239 de 2005 del Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y
Desarrollo Territorial; el Decreto 383 del 12 de Febrero del 2007 de la Presidencia de la
República, el cual busca otorgar los mismos beneficios de zonas francas a productores
de biodiesel; la Resolución 18 0158 del 2 de febrero de 2007 de los Ministerios de
Minas y Energía, de la Protección Social y de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial, por la cual se determinan los combustibles limpios de conformidad con lo
consagrado en el Parágrafo del Artículo 1º de la Ley 1083 de 2006 y entre los cuales se
incluye al biodiesel; el Documento CONPES 3477, donde se establece una estrategia
para el desarrollo competitivo del sector palmero colombiano; entre otros documentos.
A partir de este marco se adelantan en Colombia importantes proyectos productivos y
estudios de diferentes cultivos para ser empleados como materias primas en la
producción de biodiesel así como también se presentan propuestas de desarrollo
tecnológico para la construcción de plantas de producción en diferentes regiones de
Colombia.
De otra parte, la comunidad científica internacional y nacional realiza actividades de
investigación principalmente en la caracterización de composición química [3,4],
producción y valoración de la calidad del biodiesel [5-9], análisis de su desempeño [11-
15], principalmente a escalas de laboratorio, y diseño de plantas de producción [16,17].
No obstante, son escasos los estudios sobre el tratamiento de los efluentes líquidos
asociados a la producción del biodiesel, entre ellos se cuenta con el estudio realizado
por Suehara [18] en el cual se tratan aguas sintéticas de producción de biodiesel a
través de medios biológicos (Rhodotorula mucilaginosa HCU-1), se alcanzan buenos
resultados y se obtienen condiciones de parámetros para ese tipo de aguas sintéticas

ajo un control estricto de condiciones para asegurar la viabilidad del microorganismo
empleado; y los estudios de CORPODIB [19] donde se realiza un análisis detallado
sobre el diseño de procesos para la producción de biodiesel y hacen referencia a las
aguas residuales sin presentar opciones de tratamiento o descontaminación. Como se
refirió anteriormente, no se encontraron estudios relacionados con la composición de
las materias primas empleadas y su efecto en los compuestos de reuso, en la eficiencia
de la tecnología de tratamiento empleada y en los materiales devueltos al medio
ambiente.
1.2 Tecnologías Avanzadas de Oxidación, TAOs
Las tecnologías propuestas para el desarrollo de este proyecto son las Tecnologías
Avanzadas de Oxidación, las cuales son metodologías relativamente nuevas que han
sido desarrolladas a partir del año 1975 [20], despertando desde entonces gran interés
en la comunidad científica por sus posibles aplicaciones en potabilización y tratamiento
de aguas residuales. Estas tecnologías se basan en métodos catalíticos químicos,
fotoquímicos o electroquímicos que involucran la generación y uso de especies
transitorias de gran poder oxidante, principalmente el radical hidroxilo (OH•) que posee
una alta efectividad en la oxidación de materia orgánica [21].
• Estas tecnologías se clasifican en no fotoquímicas, tales como: ozonización en medio
alcalino, ozonización con peróxido de hidrógeno, oxidación electroquímica, procesos
Fenton, radiólisis, oxidaciones supercríticas y descargas electrohidraúlicas; y las
tecnologías fotoquímicas: fotólisis del agua, radiación ultravioleta/peróxido de hidrógeno
(UV/H2O2), radiación ultravioleta/ozono (UV/O3), Foto-Fenton y Fotocatálisis
Heterogénea.
La eficiencia de éstas técnicas radica en que los procesos involucrados poseen una
mayor factibilidad termodinámica y una velocidad de oxidación muy incrementada por la
participación de radicales en la oxidación de contaminantes presentes en el agua.
Todas estas características hacen que las TAOs tengan grandes ventajas respecto a
las tecnologías de tratamiento convencional, tales como:
• Transforman químicamente la especie contaminante.
• Usualmente no generan lodos que requieren de un proceso de tratamiento y/o
disposición.
• Son efectivas para contaminantes refractarios que resisten otros métodos de
tratamiento, principalmente el biológico.
• Son útiles para tratar contaminantes a muy baja concentración.
• No se forman subproductos de reacción o se forman en baja concentración.
• Son ideales para disminuir la concentración de compuestos formados por
pretratamientos alternativos como la desinfección.
• Mejoran las propiedades organolépticas del agua tratada.
• En algunos casos consumen menos energía que otros métodos.
• Permiten transformar contaminantes refractarios en productos que pueden ser
removidos por medios más económicos como el tratamiento biológico.

• Eliminan efectos sobre la salud causados por desinfectantes y oxidantes
residuales como el cloro.
1.3 Procesos biológicos
La oxidación biológica de contaminantes acuosos ha sido la tecnología más empleada
para el tratamiento de aguas residuales. El objetivo de este tipo de tratamiento es
transformar los compuestos biodegradables a través de microorganismos en productos
finales inocuos, capturar sólidos suspendidos y reducir la concentración de compuestos
orgánicos e inorgánicos presentes en un determinado efluente [22]. Los procesos de
oxidación y síntesis de materia orgánica de forma aerobia se pueden representar
mediante las reacciones siguientes:
í
Las principales ventajas de este tipo de tratamientos son sus bajos costos
operacionales y su capacidad para tratar gran cantidad de compuestos. Los principales
procesos para tratamiento biológico pueden ser divididos en las siguientes categorías
[23,24]:
• Procesos de crecimiento en suspensión: son aquellos en los cuales los
microorganismos responsables de la degradación de contaminantes se encuentran
suspendidos en la fase líquida.
• Procesos de crecimiento en bio-película: son aquellos en los que los
microorganismos se encuentran soportados sobre un medio inerte.
• Procesos anaerobios: son aquellos en los que se emplea microorganismos que
no requieren oxígeno para su crecimiento y supervivencia.
• El diseño y operación exitoso de este tipo de sistemas requiere conocer
adecuadamente el tipo de microorganismos a emplear y compuestos orgánicos a
remover, los factores ambientales que afectan el rendimiento del proceso y el tipo de
reactores seleccionado.
1.4 Sistemas acoplados de TAOs y Procesos Biológicos.
Se ha demostrado que la combinación de TAOs y Procesos biológicos presenta
ventajas como [25]:
• El pre-tratamiento por TAOs puede proteger a los microorganismos de
compuestos tóxicos o inhibitorios.
• Los costos totales de tratamiento se reducen en muchos casos al usar sistemas
combinados.
• El tiempo de tratamiento se disminuye al combinar tecnologías.
• Se logra la mineralización total de los contaminantes a menor tiempo y costos
que empleando tecnologías de tratamiento separadamente.

En la última década se han realizado estudios empleando tecnologías combinadas para
el tratamiento de aguas residuales reales y sintéticas con alto contenido de compuestos
no biodegradables, provenientes de industrias de diferentes procesos químicos [26-33],
obteniéndose en la mayoría de los casos la completa mineralización con tiempos de
residencia menores en cada tipo de reactor, mayores constantes de velocidad de
remoción y la reducción en los costos totales de tratamiento si se compara con el uso
de tecnologías no combinadas.
Generalmente el agua residual de biodiesel tiene un alto contenido de DQO y contiene
una mezcla de aceites y grasas, las cuales pueden bloquear el tratamiento biológico.
Se propone la adición de sulfato de aluminio, antes de cualquier tratamiento, ya que
este desestabiliza los aceites y las grasas, permitiéndoles flotar. El sulfato de aluminio
ayuda a reducir los niveles de grasas y aceites y la demanda química de oxígeno DQO
en aproximadamente un 50% y adicionalmente se obtiene una reducción del pH y de la
alcalinidad. Debido al bajo contenido de nitrógeno y en el agua residual, se requiere la
adición de carbonato de calcio y una fuente de nitrógeno para el tratamiento biológico
Después de pasar la trampa de grasas, el agua residual pasa a un tanque anaeróbico,
en el cual se redujo la DQO en un 90% en 30 días [34]
El desarrollo de este proyecto completa la cadena de investigaciones desarrolladas
actualmente en Colombia, desde el cultivo de materias primas, la producción del
biodiesel a partir de diversos aceites, la valoración de la calidad y la evaluación del
biocombustible. Este proyecto se enmarca en el último proceso correspondiente al
tratamiento de los efluentes líquidos, aportando no sólo a la limpieza de los efluentes
descargados al medio ambiente sino también contribuyendo al reuso de compuestos
dentro del sistema productivo.
1.5 Objetivos del proyecto
1.5.1 Objetivo general
Implementar Tecnologías Avanzadas de Oxidación en el tratamiento y
descontaminación de efluentes líquidos asociados a la producción del biodiesel en
Colombia.
1.5.2 Objetivos específicos
• Determinar la composición fisicoquímica de los efluentes líquidos provenientes
de la producción de biodiesel a partir de las materias primas: aceite de palma e
higuerilla
• Evaluar la eficiencia de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación no
fotoquímicas: ozonización y oxidación electroquímica, en el tratamiento y
descontaminación de efluentes líquidos asociados a la producción de biodiesel.
• Evaluar la eficiencia de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación fotoquímicas:
fotocatálisis y Foto-Fenton, en el tratamiento y descontaminación de efluentes líquidos
asociados a la producción de biodiesel.
• Determinar la influencia de los agentes oxidantes: oxígeno (O2), peróxido de
hidrógeno (H2O2), y ozono (O3) en los procesos implementados con base en las
Tecnologías Avanzadas de Oxidación.

• Evaluar la eficiencia y las ventajas del acople de las Tecnologías Avanzadas de
Oxidación más eficientes y viables, en la descontaminación de efluentes líquidos
asociados a la producción del biodiesel, con los procesos biológicos (U. de A.).
2. Metodología
2.1. Materiales
Como materia prima y reactivos se utilizaron: Aceite de Palma RBD, Aceite de Higuerilla
RBD, Metanol p.a. (Merck), Hidróxido de Sodio p.a. (Merck), Hidróxido de Potasio p.a.
(Merck), Peróxido de Hidrógeno 30% (Carlo Erba), hierro (II) sulfato heptahidratado p.a.
(Carlo Erba), ácido sulfúrico 0,4N (Mol Labs), ácido sulfúrico 0,1N (Merck), cloruro de
sodio (Merck), potasio yoduro (Merck), amonio heptamolibdato tetrahidrato (Carlo
Erba), sodio tiosulfato 0,1N (Merck), almidón Ts (Mol Labs), manganeso óxido (Carlo
Erba).
Como equipos se utilizaron: lámpara UV (254nm) Mini 1.5 de Mighty Pure, bomba
neumática de doble diafragma de Wilden, ozonizador de Ozonid, electrodo de diamante
dopado con boro de BDD-Adamant Technologies, pH-metro portátil 315i de WTW con
electrodo Sentix 41, fotómetro Nanocolor 500D de Macherey-Nagel y Cromatógrafo de
gases 7890A de Agilent con SPME y detector FID para la medición de metanol.
2.2. Obtención del agua de lavado de Biodiesel
Con el fin de comparar diferentes parámetros en las tecnologías se estandarizó a nivel
de laboratorio la fabricación y lavado de biodiesel a partir de aceite de palma RBD
(Refinado, Blanqueado y Desodorizado) de la siguiente forma: se parte de un aceite de
palma libre de acidez o con una acidez muy baja a la cual se adiciona una cantidad de
metanol equivalente a una relación molar de 1:6 (aceite:alcohol), en el cual se ha
disuelto previamente el catalizador básico en una cantidad equivalente al 0.7% del
aceite utilizado. La reacción se realiza a 60°C durante una hora, posteriormente se
somete el producto a la separación de la fase glicerol y luego se recupera el metanol del
biodiesel a 80°C en rotovaporador ya que es el reactivo más costoso en la elaboración
del biodiesel y se agrega en exceso para asegurar un alto rendimiento.

Figura 1. Estandarización a nivel de laboratorio de la fabricación y el lavado de biodiesel
Se procede a lavar el biodiesel con el 5% en volumen de agua a 60°C por medio de un
sistema de burbujeo de aire, se deja separar por 24 horas y se decanta (Figura 2); se
repite este lavado hasta que el pH del agua descartada sea cercano al neutro para
garantizar principalmente la remoción del catalizador.
Figura 2. Progresión de lavados del biodiesel de palma RBD
2.3. Caracterización de efluentes líquidos provenientes de la producción de biodiesel a
partir de las materias primas: aceite de palma e higuerilla.
Se seleccionaron los efluentes líquidos de la producción de biodiesel a partir de las
materias primas: aceite de palma e higuerilla. Para cada una de ellas se obtuvieron
muestras de los procesos realizados en el laboratorio de Procesos Fisicoquímicos
Aplicados (Tabla 1).
Tabla 1. Métodos de análisis para las aguas residuales
Parámetro Método de análisis
pH Potenciométrico
Conductividad Potenciométrico
Descripción del equipo
utilizado
pH-metro marca WTW,
modelo pH 315i con
electrodo Sentix-41.
Conductivímetro Scientific
Instrument IQ350.
Método estándar
Norma
Standard Methods
2310 - 2005
Standard Methods
2510B - 2005

Turbiedad Nefelométrico Turbidímetro Hach 2100P.
DQO
Reflujo Cerrado,
Espectrofotométrico
COT Infrarrojo
Espectrofotómetro UV-Vis
marca Thermo, modelo
evolution 600.
Espectrofotómetro UV-Vis
marca Thermo, modelo
evolution 600.
Nitrógeno total Digestión Oxidación Digestor Macro-Kjeldahl
Nitrógeno
amoniacal
DBO5
Fosfatos
Sulfatos
Grasas y
Aceites
Detergentes
Digestión
Oxidación
Incubación en frascos
Winkler durante 5 días.
Determinación fotométrica
con azul de molibdeno tras
hidrólisis ácida y oxidación a
100-120°C.
Determinación fotométrica
de enturbiamiento con
sulfato de bario
Extracción por el método
Soxhlet
Extracción: determinación
fotométrica con azul de
metileno
Alcalinidad Potenciométrico
Color Espectrofotometría
Toxicidad
Bioensayos con Daphnia
Pulex
Metanol Cromatografía Gaseosa
Metales
(Na, Ca, K, Mg)
Espectrofotometría de
absorción atómica
Digestor Kjeldahl
Fotómetro Nanocolor,
marca Macherey-Nagel,
modelo 500 D.
Fotómetro Nanocolor,
marca Macherey-Nagel,
modelo 500 D.
Fotómetro Nanocolor,
marca Macherey-Nagel,
modelo 500 D.
Para la determinación de
Grasas y Aceites se utilizó
una plancha de
calentamiento marca
Electrothermal y equipo
Soxhlet.
Fotómetro Nanocolor,
marca Macherey-Nagel,
modelo 500 D.
pHmetro marca WTW,
modelo pH 315i con
electrodo Sentix-41.
Fotómetro Nanocolor,
marca Macherey-Nagel,
modelo 500 D.
Material Volumétrico de
Laboratorio e Iluminación
Cromatógrafo GC FID
7890A marca Agilent
Technology
Espectrofotómetro de
Absorción Atómica marca
Unicam 929
Standard Methods
2130B - 2005
DIN ISO 15705
análogo APHA 5220D
DIN EN1484, análogo
APHA 5310
Standard Methods
4500-NORB - 1989
Standard Methods
4500 – NH3B - 1989
DIN EN 1899-1-H51 +
DIN EN 25813
DIN EN ISO 6878 –
D11, análogo APHA
4500-P-E
DIN 38405-D5-2,
análogo APHA 4500 –
SO4
2-
Standard Methods
5520D - 2005
DIN 38409-H23-1
APHA 5540C
Standard Methods
2320B - 2005
DIN EN ISO 7887 –
C1 APHA 2120B
Standard Methods
8711 - 2005
Método para la
determinación de
metanol*
Standard Methods
3111B - 2005
Se estandarizaron las técnicas analíticas: además de los análisis fisicoquímicos y
microbiológicos realizados se determinaron otros compuestos presentes a partir de
análisis de Cromatografía Gaseosa (CG) con detector de Masas (MS) y espectroscopía
de Infrarrojo (FTIR) y ultravioleta visible (UV/Visible).
Se realizó un análisis de las aguas para estudio de reuso: para cada de los efluentes
líquidos obtenidos a partir de la producción de biodiesel a partir de las materias primas

aceite de palma e higuerilla, se preparó un diagrama de flujo de las etapas del proceso.
Para los efluentes de cada una de estas etapas, se determinó la calidad fisicoquímica y
microbiológica requerida para el reuso del agua.
2.4. Evaluación de los Procesos Avanzados de Oxidación no fotoquímicas.
Las TAOs no fotoquímicas, ozonización y oxidación electroquímica, fueron evaluadas
en el tratamiento y descontaminación de efluentes líquidos asociados a la producción
de biodiesel a partir de las materias primas aceite de palma e higuerilla. Para cada uno
de estas tecnologías se empleó el siguiente procedimiento general:
Para la tecnología de ozonización se utilizó un ozonizador (Ozonid) con tres diferentes
flujos de ozono, alimentado directamente con oxígeno grado UPA, por medio de un
regulador de oxígeno de 2 a 15 L/min. El agua residual se colocó en un reservorio de
vidrio de 2 litros de capacidad y el ozono fue suministrado al agua por medio de un
difusor para garantizar la distribución del agente oxidante de forma homogénea. El
sistema utilizado para el tratamiento por ozonización (Figura 3). Para llevar a cabo los
experimentos, se ajustó el pH correspondiente con hidróxido de sodio 0.1 N (Merck) o
ácido sulfúrico 0.1N (Merck), según el caso.
Se aplicó un diseño de experimentos en el cual se varían el pH en tres niveles (12, 7 y
4,5) y el flujo de ozono entre un nivel bajo (0,17 g/h), un nivel medio (0,26 g/h) y un nivel
alto (0,34 g/h), de acuerdo con la capacidad de trabajo del ozonizador.
Figura 3. Sistema de ozonización
La tecnología de oxidación electroquímica se evaluó utilizando una celda electroquímica
con capacidad de 250 ml provista de cuatro bocas para toma de muestras, medición de
temperatura y suministro de voltaje, con agitación magnética y con un electrodo de
diamante dopado con boro (BDD-Adamant Technologies) como ánodo, el cual posee
un área de contacto de 4 cm 2 (Figura 4). El cátodo utilizado fue un espiral de zirconio y
el sistema fue alimentado utilizando una fuente de corriente directa (BK Precision), por
medio de los respectivos cables hacia el ánodo y el cátodo. Para llevar a cabo los

experimentos, se adicionó la cantidad respectiva de electrolito, cloruro de sodio
(Merck), según el caso.
Se aplicó un diseño de experimentos en el cual se varían la concentración de electrolito
cloruro de sodio (0,69, 1,00, 1,75, 2,50 y 2,81 g/L), y la densidad de corriente (0,01,
0,02, 0,03 y 0,04 amperios).
Figura 4. Sistema de electroquímica
2.5. Evaluación de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación fotoquímicas.
Las TAOs fotoquímicas, Fotocatálisis Heterogénea con Dióxido de Titanio y Foto-
Fenton, fueron evaluadas en el tratamiento y descontaminación de efluentes líquidos
asociados a la producción de biodiesel a partir de las materias primas aceite de palma e
higuerilla.
Para la aplicación de la Fotocatálisis Heterogénea con dióxido de Titanio se inmovilizó
el fotocatalizador P-25 (Degussa) con una matriz de sílice desarrollada por el método
sol-gel con catálisis ácida de los precursores tetraetilo ortosilicato (TEOS) (Merck),
Isopropanol (Merck) y agua destilada en proporciones molares 0,5:4:1 sobre anillos
.rashing de vidrio borosilicato de 10 mm de diámetro externo, 10 mm de altura y 2 mm
de espesor los cuales se situaron dentro de una carcasa de vidrio borosilicato de 10 cm
de diámetro externo, 10 cm de longitud y 5 mm de espesor, el cual tiene una entrada de
6 mm de diámetro exterior en la parte inferior y una salida de 6 mm de diámetro externo
en la parte superior, este fotorreactor está sellado por medio de bridas de acero. El
sistema de foto-degradación cuenta con una fuente de radiación ultravioleta de longitud
de onda 365nm y 26Watts de potencia con un colector parabólico de aluminio
pulimentado para concentrar la radiación, y una bomba neumática de doble diafragma
para regular el caudal de recirculación (Figura 5).
Se aplicó un diseño de experimentos en el cual se varían el pH (3 y 9), la concentración
de peróxido de hidrógeno (1 y 2mL/L) y el caudal (0,68 y 1L/min).

Figura 5. Sistema Fotocatálisis Heterogénea
Para la evaluación de la tecnología Foto-Fenton se empleó una lámpara UV (254nm)
Mini 1.5 de Mighty Pure como fuente de radiación, una bomba neumática de doble
diafragma marca Wilden para el sistema de recirculación (Figura 6).
Se aplicó un diseño de experimentos en el cual se variaron la concentración de iones
ferroso (0,1, 0,3 y 0,5 mM) y la concentración de peróxido de hidrógeno (35, 85 y
135mM).
Figura 6. Sistema Fotocatalítico Foto-Fenton
Todos los experimentos planteados para cada tecnología se realizaron por duplicado y
se estudiaron por medio de lecturas periódicas de Carbono Orgánico Total (COT),
Demanda Química de Oxígeno (DQO) y porcentaje de metanol.

2.6. Influencia de los agentes oxidantes:
Tanto en las Tecnologías Avanzadas de Oxidación fotoquímicas como no fotoquímicas
se requiere de un agente oxidante como iniciador o potenciador de los procesos de
mineralización que se llevan a cabo.
En el sistema de ozonización se aplicó un diseño experimental en el cual se emplearon
valores de pH 7 y 12, y concentraciones de peróxido de hidrógeno de 3,4, 34,0 y 340,0
ppm, dejando el flujo de ozono fijo en 0.34 g/h.
Para determinar la influencia de la adición de peróxido de hidrógeno en el sistema de
electroquímica se planteó el diseño de experimentos en el cual se hizo una variación de
la concentración de peróxido de hidrógeno correspondientes a 3,4ppm, 34,0ppm y
340ppm; se utilizaron valores de densidad de corriente 0,03A y 0,04A y de
concentración de electrolito 2,5g/L y 2,81g/L
Para la Fotocatálisis Heterogénea se utilizó el mismo sistema descrito anteriormente
aplicando un diseño de experimentos factorial en el cual se emplearon concentraciones
de peróxido de hidrógeno de 1mM y 2mM, con y sin adición de oxígeno, el cual se midió
como flujo de aire suministrado al sistema el cual fue de 1,75L/min. Todos los
experimentos se realizaron con un pH 9.0 y a un caudal de 1L/min.
En el sistema descrito para la tecnología Foto-Fenton se aplicó un diseño de
experimentos en el cual se empleó una cantidad de peróxido de hidrógeno de 35mM y
se añadió oxígeno medido como flujo de aire suministrado al sistema el cual fue de
1,75L/min. En todos los casos se sostuvo la concentración de iones ferroso en 0.3mM.
Todos los experimentos se realizaron con un pH 2.8 y a un caudal de 1L/min.
Todos los experimentos planteados para cada tecnología se realizaron por duplicado y
se estudiaron por medio de lecturas periódicas de COT, DQO y porcentaje de metanol.
2.7. Evaluación del acople de las Tecnologías Avanzadas de Oxidación (TAOs) más
eficientes y viables con los procesos biológicos.
Luego de realizar la evaluación de las TAOs no fotoquímicas y fotoquímicas se
seleccionaron las dos tecnologías con mejores resultados para ser evaluadas en acople
con procesos de oxidación biológicos; para esto se desarrolló, construyó y evaluó un
biorreactor a biomasa suspendida (Reactor Biológico Secuencial-SBR) mostrado en la
Figura 7.

Figura 7. Reactor Biológico Secuencial (SBR)
El reactor SBR fue inoculado con lodos biológicos provenientes de la planta de
tratamientos de aguas residuales textiles, ubicada en el municipio de Marinilla,
Antioquia. Se conservaron en el laboratorio con aireación continua, y se alimentaron
ocasionalmente con nutrientes. Los lodos fueron evaluados periódicamente con la
medición de Sólidos Suspendidos Totales (SST), Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV) e
Índice Volumétrico de Lodos (IVL) (Figura 8).
Figura 8. Prueba de Índice Volumétrico de Lodos (IVL)
Todos los experimentos planteados para cada tecnología se realizaron por duplicado y
las aguas resultantes se estudiaron por medio de lecturas periódicas de COT, DQO y
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5).
3. Resultados y discusión.
3.1. Caracterización de las aguas residuales.
Se caracterizaron las aguas de lavado de biodiesel elaborado en el laboratorio a partir
de aceite de palma e higuerilla con Hidróxido de Sodio (NaOH) y con Hidróxido de
Potasio (KOH) como catalizadores. Los resultados se muestran en la Tabla 2. Estos
análisis permiten conocer las características fisicoquímicas de los efluentes líquidos así
como sus propiedades de biodegradabilidad y toxicidad, y de esta manera establecer la
calidad de las aguas de acuerdo a su proceso de obtención y por consiguiente planear
los diferentes procesos de experimentación y tratamiento.

Tabla 2. Caracterización de las aguas residuales provenientes de la producción de
biodiesel
PARÁMETRO
PALMA RBD HIGUERILLA RBD
Catalizador Catalizador
NaOH KOH NaOH KOH
pH 10,266 10,216 8,881 9,230
Conductividad (µS) 350 406,9 594,8 878,6
Turbiedad (NTU) >1000 >1000 >1000 >1000
COT (ppm) 19000 16000 10000 24000
DQO (ppm) 61000 74000 25600 51000
DBO5 (ppm) 32000 29000 15000 12500
Toxicidad Tóxico
Detergentes (ppm) 0,10 0,02 4,80 2,10
Alcalinidad Total (mg/L CaCO3 ) 200 400 400 510
Color > 500 > 500 > 500 > 500
Metanol (%) 2,61 3,13 1,38 1,66
Los valores de pH encontrados en las aguas residuales fueron altamente alcalinos
debido a la utilización de catalizadores básicos (KOH y NaOH), los valores de
conductividad fueron mayores en las aguas residuales obtenidas a partir de biodiesel de
aceite de higuerilla, esta situación podría ser el resultado de la mayor cantidad de
sólidos presentes en el proceso con aceite de higuerilla comparado con el de palma.
Los sólidos no se cuantificaron, debido a que las características de las muestras no
permitieron una evaluación fiable de dicho parámetro. Los valores de DQO, DBO5, COT
y turbiedad se encontraban en general muy altos, lo que puede deberse a la presencia
de diferentes tipos de contaminantes en el agua como son, grasas y aceites, nitrógeno,
fosfatos, sulfatos y metanol. Las grasas y aceites observadas, y los altos valores de
alcalinidad total de las aguas residuales a partir de aceite de higuerilla, se deben a que
el proceso de separación de las fases, biodiesel-glicerina (Figura 9), fue bastante difícil
porque presentaban un color similar y adicionalmente tienden a emulsionarse haciendo
posible que esta situación genere una mayor carga de contaminantes en el agua de
lavado.

Figura 9. Separación de fases Biodiesel-Glicerina
Todas las muestras presentaron un color muy intenso debido a la presencia de
compuestos emulsionados y residuales de la reacción. Los análisis de toxicidad
revelaron en todos los casos que los organismos de los bioensayos no sobreviven
debido principalmente a la alta concentración de metanol y otros contaminantes
presentes en todas las aguas, lo que permite concluir que estas aguas residuales no
pueden ser vertidas a las fuentes naturales sin un tratamiento previo.
3.2. Determinación de metanol
Para la medición del contenido de metanol se desarrolló el método de micro-extracción
en fase sólida acoplado a cromatografía de gases con detección por ionización de llama
(SPME-CG-FID) en el que la muestra se obtuvo por contacto de la microfibra SPME
(Fiber assembly, 85 um, polyacrylate coating) con los vapores de metanol en la muestra
durante 30 segundos [35-37], posteriormente se inyectó en el GC el cual estaba
configurado con las siguientes condiciones cromatográficas:
Temperatura en el inyector: 260°C
Flujo en el inyector 2 mL/min
Columna RTX-5, 5% diphenyl- 95% polysiloxane, 60 m, 0.25 mm ID, 0.25 um
Temperatura de columna: 80°C/1 min, 10°C/min hasta 120°C
Flujo por la columna 2 mL/min
Detector FID
Temperatura del detector: 350°C.
A estas condiciones, el metanol presenta un tiempo de elución de 2,787 min, y para las
mediciones se realizó una curva de calibración entre 0 y 25% de metanol en agua, para
la cual se obtuvo la correlación: Área = 6.3735%Metanol + 0, R2 = 0.9981. El
coeficiente de variación de repetitividad es: 0.87.

3.3 Tratamientos ratamientos con TAOs no fotoquímicas
3.3.1. Ozonización
El diseño de experimentos planteado fue aplicado sobre una matriz con una carga
orgánica cien veces menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar los
parámetros etros propios de la tecnología. Por medio de esta tecnología se obtuvieron
importantes remociones de COT y DQO ( (Figura 10).
% de remoción
90,00
80,00
70,00
60,00
50,00
40,00
30,00
20,00
10,00
0,00
Figura 10. Porcentajes de remoción de DQO y COT en aguas de lavado de biodiesel
de concentración cien veces menor a la extraída del proceso con tecnología de
ozonización.
De acuerdo con los resultados obtenidos se observa que la tecnología utilizada es
eficiente para remover la materia orgánica presente en el agua tratada, ya que se
obtienen remociones de 79,41% para COT y de 81,20% para DQO, los cuales se
consiguen utilizando lizando un flujo aalto
de ozono. La mayor influencia en la remoción de
contaminantes está dada por el flujo de ozono, lo que no se observa con el pH, ya que
tanto a valores bajos y altos de ppH,
la tecnología funciona bien. Por lo tanto, puede
concluirse que de acuerdo con el análisis estadístico, el pH resultó no ser significativo y
en aplicaciones a gran escala, no sería necesario su ajuste, lo que haría aun más
atractiva la tecnología.
El experimento que presenta mayor remoción de COT y DQO fue el realizado con un
flujo de ozono o de 0,34 g/h y un pH de 12,0. Es de anotar que el experimento con un pH
de 4,5 y un flujo de ozono medio de 0,26 g/h, muestra buenos porcentajes de remoción
tanto de COT como de DQO, lo que ofrece una opción más económica de tratamiento a
la hora de hacer un escalado de la tecnología. Las menores degradaciones se
obtuvieron con un flujo de ozono de 0,17 g/h, el cual es el menor de los flujos probados.
Adicionalmente, las condiciones de mejor respuesta, se aplicaron a una matriz de aguas
residuales de e biodiesel con una dilución cinco veces menor a la descarga original
DQO
COT

extraída del proceso de lavado. Los resultados observados, fueron inferiores a los
obtenidos para la dilución de cien veces, pero todavía se observan valores significativos
de remoción, por lo que se decide realizar el ensayo con el agua extraída directamente
del proceso de fabricación de biodiesel.
% Remoción
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
Figura 11. Porcentajes de remoción de DQO y COT y metanol, en aguas de lavado de
biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología
de ozonización.
Los valores de remoción obtenidos para el tratamiento de la matriz de agua residual
directamente extraída del proceso de lavado de biodiesel, se muestran en la Figura 12.
% Remoción
100
80
60
40
20
0
22,01 21,31
COT DQO Metanol
12,00
Figura 12. . Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de
biodiesel extraídas directamente del proceso con tecnología de ozonización
4,96
31,36
14,40
COT DQO Metanol

Los resultados observados, muestran como era de esperarse, que el tratamiento con
tecnología de ozonización aplicándolo a aguas extraídas directamente del proceso de
lavado de biodiesel sin ningún tipo de dilución, es mucho más iineficiente
neficiente que cuando se
trabaja con diluciones, ya que se trabaja con una carga mucho menor de contaminante.
Sin embargo la tecnología permite realizar remociones del 12 y del 14% para el COT y
el metanol respectivamente, mientras que para del DQO, la re reducción ducción es solo de
aproximadamente el 5%.
3.3.2. Oxidación Electroquímica
La Figura 13 muestra los porcentajes de remoción de DQO y COT del diseño de
experimentos aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga
extraída del proceso con el fin de evaluar los pará parámetros metros propios de la tecnología.
% de remoción
70
60
50
40
30
20
10
0
Experimento
Figura 13. . Porcentajes de remoción del Carbono Orgánico Total y Demanda Química de
Oxígeno para la tecnología avanzada de oxidación electroquímica
En el caso del proceso de electroquímica, la mayor influencia en la remoción de
contaminantes está dada por la concentración de electrolito, lo que no ocurre con la
corriente, ya que también a valores de 0,02 Amperios, se observan remociones del
orden del 40%, tanto en DQO como en COT, usando una con concentración centración de electrolito
alta. Por lo tanto, de acuerdo al análisis estadístico, la corriente aplicada no es tan
significativa como el electrolito adicionado a la celda, lo que significa que para una
concentración de electrolito alta, es suficiente aplic aplicar ar una corriente baja para obtener
resultados de remoción satisfactorios con una disminución en el gasto final de energía.
DQO
COT

Los resultados encontrados, muestran que la electroquímica, a pesar de ser menos
eficiente que la ozonización, remueve considerablem
considerablemente ente la materia orgánica, arrojando
como resultados máximos de remoción un 58,49% en DQO y un 61,11% en COT.
Estos resultados se obtuvieron para una corriente de 0,04 Amperios y una
concentración de electrolito de 2,5 g/L de NaCl.
Las condiciones de máxima remoción se seleccionaron para tratar las aguas de
biodiesel con una carga orgánica más alta, en este caso, una carga cinco veces menor
a la extraída directamente del proceso de lavado de biodiesel, cuyos resultados se
muestran en la Figura 14. . Se observa la disminución en el porcentaje de remoción de
COT y DQO, comparado con los resultados reportados en la Figura 13 13.
% Remoción
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
19,00 21,64 23,09
COT DQO Metanol
Figura 14. Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de
biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología
electroquímica ([NaCl] = 2,5 g/L y 0,04 A)
Posteriormente, el mismo arreglo, fue probado sobre el agu agua a residual extraída
directamente del proceso de fabricación del biodiesel a nivel de laboratorio, las cuales
pueden compararse con las aguas obtenidas en los procesos industriales. Previamente
se retiraron los jabones presentes en el agua por medio de una hidrólisis ácida para
convertirlos en ácidos grasos de fácil remoción y disminuir la carga orgánica en primera
instancia por técnicas físicas como debe realizarse a nivel industrial.
La Figura 15, , muestra que en este caso el porcentaje de remoción de materia orgánica
es bajo en comparación con los resultados obtenidos cuando se trabaja a menores
concentraciones, debido principalmente a que, por ser una matriz con una carga
orgánica superior, la tecnología presenta limitaciones, lo que podría mejorarse
utilizando mayores tiempos de reacción, en este caso, usando tiempos de reacción
superiores a 2 horas, tiempo en el cual se hicieron los experimentos reportados.
No obstante, la tecnología muestra aún tener una respuesta positiva sobre las aguas
residuales de la producción de biodiesel, sobretodo en la remoción de metanol, el cual
muestra incluso un valor un poco superior al obtenido cuan cuando do se tratan aguas con una

carga cinco veces menor, lo que puede deberse a que la electroquímica puede producir
hidrógeno gaseoso, el cual puede arrastrar fácilmente el metanol presente en el agua
residual.
% Remoción
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
Figura 15. Porcentajes de remoción de COT, DQO y Metanol en aguas de lavado de
biodiesel de extraída directamente del proceso con tecnología electroquímica ([NaCl] =
2,5 g/L y 0,04 A).
3.4 Tratamiento con TAOs fotoquímicas
3.4.1. Fotocatálisis Heterogénea
10,44 8,96
COT DQO Metanol
El diseño de experimentos planteado fue aplicado sobre una carga orgánica 100 veces
menor a la descarga extraída del proceso con el fin de evaluar los parámetros propios
de la tecnología. Por medio de esta tecnología se obtuvieron importantes remociones
de COT, T, DQO y metanol ( (Figura 16). ). Es significativa la ventaja existente de los
experimentos realizados a pH alto en cuanto a la remoción de la DQO y del CO COT, los
cuales alcanzan valores del 60% y del 54% respectivamente para una dosificación de
1mL/L de peróxido de hidrógeno y caudal de 0,68L/min; aisladamente, no hay una
apreciable influencia del catalizador sobre la remoción del COT demostrado por los
porcentajes entajes obtenidos con la fotólisis y la tecnología UV/peróxido similares a los de
demás pruebas. El catalizador TiO TiO2 ha mostrado tener acción sobre la degradación de
los compuestos inorgánicos presentes, las cuales, junto con los compuestos orgánicos,
constituyen tituyen los valores de DQO.
27,48

% Remoción
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
%DQO
%COT
%MetOH
Figura 16. Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de
biodiesel de concentración 100 veces menor a la extraída del proceso con tecnología
Fotocatálisis Heterogénea.
El estudio realizado muestra que existe una fuerte dependencia del pH en la
disminución de la DQO principalmente y medianamente en la disminución del COT y el
contenido de metanol en las aguas evaluadas por medio de la Fotocatálisis
Heterogénea, lo cual es mu muy y conveniente ya que estas aguas se caracterizan
generalmente por tener valores elevados de pH debido a que la finalidad del lavado del
biodiesel es retirar el catalizador básico.
El arreglo de mejor respuesta, consistente en 1mL/L de peróxido de hidrógen hidrógeno, caudal
de 0,68L/min y pH alto, se aplicó a una matriz con valores de DQO y COT veinte veces
mayor al del diseño de experimentos realizado anteriormente. La Fig Figura 17 muestra
como resultado de esta prueba la ineficiente capacidad de esta tecnología para remover
la DQO, el COT y el metanol. Se decide no hacer una evaluación de la tecnología
directamente sobre re el agua de lavado extraída de la producción de biodiesel ya que los
resultados con las concentraciones menores no fueron satisfactorios.

Figura 17. Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel de
concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología Fotocatálisis
Heterogénea (1mL/L H2O2, , caudal de 0,68L/min y pH Alto).
3.4.2. Foto-Fenton
La
% Remoción
18,0
15,0
12,0
9,0
6,0
3,0
0,0
2,97
DQO COT Metanol (%)
Figura 18 muestra los porcentajes de remoción de DQO, COT y metanol del diseño de
experimentos aplicado sobre una carga orgánica 100 veces menor a la descarga
extraída del proceso con el fin de evaluar los parámetros propios de la tecnología.
Se observa que la presencia de la radiación Ultravioleta influye radicalmente en el
aumento de la remoción de DQO, mientras que en la reacción de Fenton (ausencia de
radiación), no se observa un cambio apreciable debido, posiblemente, a que las sales
inorgánicas oxidables presentes no son destruidas con tanta eficiencia como con el
sistema irradiado.
Se aprecia una mejor y consistente disminución del COT cuando se utilizó 0,3mM de
hierro, y una mejor distribución del porcentaje de remoción de DQO con 0,1mM y
0,3mM de Hierro. Con la mayor concentración de hierro (0,5mM) se afecta en gran
proporción la capacidad para disminuir el COT debido a una mayor selectividad en la
remoción de las sales inorgánicas que a los co compuestos mpuestos orgánicos presentes.
La cantidad de metanol en las muestras es un parámetro influyente en la toxicidad de
este tipo de aguas. Aunque no fue posible medir el porcentaje de remoción de metanol
en todos los experimentos (muestras insuficientes) es ssignificativo
ignificativo resaltar que el
proceso de Fotólisis no tiene un resultado visible sobre la destrucción de este
contaminante, lo que indica que no es posible destruir el metanol sólo con el efecto de
la radiación. La tecnología UV/H UV/H2O2 y la Foto-Fenton tienen un efecto positivo en la
remoción del metanol pero no se cuentan con los datos suficientes para evaluar la
interacción de los parámetros de la tecnología con el porcentaje de remoción.
1,86
15,34

Figura 18. Porcentajes de remoción del Carbono Orgánico Total, Demanda Química de
Oxígeno y metanol para el proceso Foto Foto-Fenton
La tecnología ha mostrado ser muy eficiente en la destrucción de la materia orgánica
presente en el agua tratada, indicado por las altas remociones de COT y DQO. Cabe
resaltar que se aprecia una notable semejanza en las degradaciones obtenidas
utilizando 0,3mM de Hierro (II), lo que muestra una leve independencia de la cantidad
de peróxido de hidrógeno utilizada dentro del rango utilizado en el diseño de
experimentos.
De todo el diseño experimental el que presenta mayor consistencia y remoción de COT
y DQO es que se realizó con una concentración de hierro (II) 0,3mM y con una de
peróxido de hidrógeno de 35mM.
Se seleccionó este experimento para aplicarlo sobre una car carga ga orgánica más alta de
agua de biodiesel correspondiente a una DQO de 5 veces menor a la extraída
directamente del proceso de lavado de biodiesel, cuyos resultados se muestran en la
Figura 19. . A pesar de que el porcentaje de remoción de COT y DQO no es tan elevado
como muestran los resultados de la
Figura 18 se considera un muy buen resultado teniendo en cuenta que se trata de una
alta carga de materia orgánica. Adicionalmente presenta una gran conservación de la
relación entre los resultados graficados en la
Figura 18.
% Remoción
100
80
60
40
20
0
%DQO
%COT
MetOH

% Remoción
100,0
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
80,25
DQO COT Metanol
Figura 19. Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de
biodiesel de concentración cinco veces menor a la extraída del proceso con tecnología
foto-Fenton Fenton (Hierro (II) 0,3mM y HH2O2
35mM).
El arreglo seleccionado fue entonces probado sobre el agua residual extraída
directamente del proceso de fabricación del biodiesel a nivel de laboratorio,
manifestando su comportamiento portamiento sobre este tipo de aguas de un modo comparativo con
las de tipo industrial. Previamente se retiraron los jabones presentes en el agua por
medio de una hidrólisis ácida para convertirlos en ácidos grasos de fácil remoción y
disminuir la carga orgánica gánica en primera instancia por técnicas físicas como debe
realizarse a nivel industrial.
La Figura 20 muestra que en este caso el porcentaje de remoción de materia orgánica
es bajo en comparación con los resultados obtenidos sobre las concentraciones
trabajadas previamente, debido principalme
principalmente nte a que, por ser una matriz con mayor
valor de turbiedad, la radiación no pudo alcanzar la intensidad requerida al interior del
reactor para que se llevaran a cabo todas las reacciones químicas necesarias para la
destrucción de los compuestos orgánicos ppresentes,
resentes, por tanto, es posible alcanzar una
mayor remoción con un tiempo de exposición más prolongado (el tiempo de reacción
fue de 2 horas).
No obstante, la tecnología muestra aún tener una respuesta positiva sobre las aguas
residuales de la producción de biodiesel, adicionalmente, no han sido reportados a nivel
mundial remociones de COT y DQO realizados a este tipo de aguas directamente
extraídas del proceso de fabricación del biodiesel.
85,71
99,50

% Remoción
30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
Figura 20. Porcentajes de remoción de COT, DQO y metanol en aguas de lavado de
biodiesel de extraída directamente del proceso con tecnología foto foto-Fenton Fenton (Hierro (II)
0,3mM y H2O2 35 mM).
3.5 . Acople TAO – sistemas biológicos
3.5.1. Evaluación de la DQO.
En la Figura 21 Se muestra los resultados obtenidos para la remoción de la materia
orgánica con el pos-tratamiento atamiento biológico, en esta grá gráfica fica se observa que se obtiene
una remoción del 90% con el SBR, utilizando los métodos Foto Fenton y Ozonización
como pre tratamiento en los tiempos de 7 y 5 días respectivamente. Un aspecto a
resaltar es como bien se reporto en el informe pasado, el tratamiento biológico por sí
solo, para obtener estos mismos resultados, se requería de 13 a 14 días de tratamie tratamiento,
y como se muestra en la grá gráfica, un pre-tratamiento con un método Ozonización
Ozonización, reduce
el tiempo de tratamiento en un 60% y con el método Foto Foto- Fenton lo reduce en un 46%.
Remoción DQO (%)
1
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
0
7,04
DQO COT Metanol (%)
Figura 21. . Porcentaje de remoción de DQO, en el SBR después de un pre pre-tratamiento
con los métodos foto Fenton y Ozonización.
27,15
23,79
Foto Fenton
Electroquimica
Ozonización
1 2 3 4 5 6
Tiempo (dias)
7

Ambos datos son muy interesantes si se tiene en cuenta que ambos pre-tratamientos,
tuvieron un tiempo de duración de 2 horas.
3.5.2. Demanda Bioquímica de Oxigeno DBO
En la Figura 22 se muestran los resultados obtenidos para la remoción de la materia
orgánica biodegradable con el pos-tratamiento biológico, en esta grafica se observa que
se obtiene una remoción del 88 y 94% con el SBR, utilizando los métodos Foto Fenton
y Ozonización como pre tratamiento en los tiempos de 7 y 5 días respectivamente. Un
aspecto a resaltar es como bien se reporto en el informe pasado, el tratamiento
biológico por sí solo, para obtener estos mismos resultados, se requería de 7 y 14 días
de tratamiento, y como se muestra en la grafica, un pre-tratamiento con un método
Ozonización, reduce el tiempo de tratamiento en un 60% y con el método Foto Fenton
no existe reducción, ya que se toma el mismo tiempo.
Remoción DBO5 (%)
0,9
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Figura 22. Porcentaje de remoción de DBO, en el SBR después de un pre-tratamiento
con los métodos foto Fenton y Ozonización.
3.5.3. Carbono Orgánico Total (COT)
1
0
Foto Fenton
Electroquimica
Ozonización
0 1 2 3 4 5 6 7
Tiempo (dias)
En la Figura 23 se muestran los resultados obtenidos para la remoción de la materia
orgánica biodegradable con el pos-tratamiento biológico, en esta grafica se observa que
se obtiene una remoción del 61 y 66% con el SBR, utilizando los métodos Foto-Fenton
y Ozonización como pre tratamiento en los tiempos de 7 y 5 días respectivamente.

Remocion COT (%)
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
6E-16
-0,1
Figura 23. Porcentaje de remoción de COT, en el SBR después de un pre-tratamiento
con los métodos Foto Fenton y Ozonización.
Es interesante resaltar que el tratamiento biológico, no es un buen método para
mineralizar la materia orgánica, ya que su actividad metabólica hace que la mayoría de
la materia orgánica removida sea convertida en biomasa, sin embargo se observa un
aumento en la mineralización con respecto al uso del tratamiento biológico
exclusivamente, ya que como se reportó en el informe pasado los microorganismos
mineralizaron solo el 20 % en 7 días y un 38 % en 30 días, luego el pre-tratamiento con
los métodos mencionados anteriormente, mejoran significativamente la calidad del
afluente.
3.6 . Influencia de los agentes oxidantes
3.6.1. Ozonización.
0 1 2 3 4 5 6 7
Tiempo (dias)
Foto Fenton
Electroquimica
Ozonización
La Figura 24 muestra los resultados obtenidos, después de aplicar el diseño de
experimentos planteado, para evaluar la influencia del peróxido de hidrógeno en la
tecnología de ozonización

% de remoción
90
80
70
60
50
40
30
20
10
Figura 24. . Porcentajes de remoción de la Demanda Química de Oxígeno y del Carbono
Orgánico Total para el proceso de ozonización con peróxido de hidrógeno.
Observando los resultados, puede concluirse que la tecnología utilizada es eficiente
para remover la materia orgánica presente en el agua tratada, ya que se obtienen
remociones del orden del 76% en DQO y del 83% en COT, los cuales se consiguen
utilizando concentraciones medias de peróxido de hidrógeno (34,0 ppm). Para el caso
de la DQO, el mayor valor de la remoción se presentó a pH 12 (experimento 5) y para el
caso del COT se presentó a pH 7 (experimento 2), pero los valores de remoción fueron
muy similares, lo que muestra la baja depen dependencia dencia del pH en los resultados obtenidos,
con lo cual se concluye que con las condiciones empleadas (flujo de ozono y
concentración de peróxido de hidrógeno) se pueden obtener buenas remociones a
valores de pH neutro lo que se traduce en condiciones más ssuaves
uaves de operación y
ahorro de reactivos en el proceso.
3.6.2. Electroquímica
0
H2O2 (3,4
ppm)
pH=7
H2O2
(34,0
ppm)
pH=7
H2O2
(340,0
ppm)
pH=7
H2O2 (3,4
ppm)
pH=12
H2O2
(34,0
ppm)
pH=12
H2O2
(340,0
ppm)
pH=12
La Figura 25 muestra los resultados obtenidos, después de aplicar el diseño de
experimentos planteado, para evaluar la influencia del peróxido de hidrógeno en la
tecnología de electroquímica
electroquímica.
DQO
COT

% de remoción
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
H2O2 (3,4
ppm)
NaCl=2,5 g/l
H2O2 (34,0
ppm)
NaCl=2,5 g/l
Figura 25. Porcentajes de remoción de la Demanda Química de Oxígeno y de Carbono
Orgánico Total, para el proceso de electroquímica con peróxido de hidrógeno
Se observa que a concentraciones altas de electrolito se obtienen los mejores valores
de remoción de DQO, obteniéndose un valor máximo de remoción del 47%. En cuanto
a la remoción de COT, se observan las mismas tendencias que para la DQO, solo que
las remociones generalmente son menores, obteniéndose como máximo de remoción
solamente un 22,16%.
3.6.3. Fotocatálisis Heterogénea
H2O2 (340,0
ppm)
NaCl=2,5 g/l
H2O2 (3,4
ppm)
NaCl=2,81 g/l
H2O2 (34,0
ppm)
NaCl=2,81 g/l
H2O2 (340,0
ppm)
NaCl=2,81 g/l
La Figura 26 muestra el estudio que se realizó variando la concentración de peróxido de
hidrógeno y su sustitución tución parcial o total por oxígeno mediante aireación. Los resultados
sugieren que es conveniente la utilización del peróxido de hidrógeno como agente
oxidante en una concentración de 1mL por Litro de solución y muestra el inconveniente
de utilizar una concentración centración mayor. El uso del oxígeno no está validado para este caso
por presentar remociones muy inconsistentes tanto de COT como de DQO.
DQO
COT

%Remoción
60
50
40
30
20
10
Figura 26. Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel
para la evaluación del agente oxidante por la tecnología Fotocatálisis Heterogénea.
3.6.4. Foto-Fenton
0
H2O2 (0), H2O2 (1),
Aire Aire (0)
(1,75)
En la Figura 27 se observa, suplementario a la inexistente influencia del oxígeno en el
proceso de degradación de los compuestos orgánicos presentes en el agua de lavado,
el evidente efecto negativo sobre el resultado que se obtendría sólo adicionando
peróxido. Por tanto no es viable la adición o sustitución del peróxido de hidrógeno por
oxígeno en este proceso.
% Remoción
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
H2O2 (0),
Aire (0)
H2O2 (2),
Aire (0)
H2O2 (35),
Aire (0)
H2O2 (0),
Aire (0)
H2O2 (35),
Aire (1,75)
H2O2 (1),
Aire
(1,75)
H2O2 (0),
Aire (1,75)
H2O2 (2),
Aire
(1,75)
%COT
%DQO
%DQO
%COT
Figura 27. Porcentajes de remoción de COT y DQO en aguas de lavado de biodiesel
para la evaluación del agente oxidante por la tecnología foto foto--Fenton.

4. Conclusiones
Se realizó una caracterización detallada de estas aguas considerando que la materia
prima utilizada para la elaboración de biodiesel se encontrara entre las más empleadas
en Colombia. Por medio de los parámetros evaluados se demostró claramente la
necesidad de un tratamiento eficiente en la destrucción de los contaminantes presentes
en dichas aguas las cuales resultaron altamente tóxicas.
Por medio de la tecnología de ozonización se lograron buenas remociones de
contaminantes, se observó que a un pH de 12,0 y un flujo de ozono de 0,34 g/h se
obtuvieron los mejores resultados. Se observó que existe una gran influencia de la
cantidad de ozono inyectada al sistema en la eficiencia de la tecnología.
Se encontraron altos valores de degradación de los contaminantes por medio de la
tecnología Foto-Fenton advirtiendo la viabilidad de implementar la técnica a este tipo de
aguas en una escala industrial con tiempos de residencia mayores. La condición
encontrada como óptima fue utilizando una concentración de ion ferroso de 0,3mM y
una concentración de peróxido de hidrógeno de 35mM.
Se evaluaron las Tecnologías Avanzadas de Oxidación Foto-Fenton y Ozonización, en
el acople con el tratamiento biológico y se concluyó que éstas permiten oxidar la
materia orgánica de compuestos no biodegradables, consiguiendo aumentar su
biodegradabilidad, y por ende reducir significativamente el tiempo de tratamiento en el
reactor SBR; se observó también que el método de Ozonización como pre-tratamiento a
un tratamiento biológico, obtuvo mejores resultados, tanto en remoción de materia
orgánica como de tiempo de tratamiento en el reactor biológico.
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