Regeneración de aguas residuales depuradas mediante procesos electroquímicos integrados

Regeneración de aguas residuales depuradas mediante procesos electroquímicos integrados

18/07/2016

Regeneración de aguas residuales depuradas mediante procesos electroquímicos integrados


* Fotografía de Kris De Gussem EDAR de Antwerpen-Zuid en Ambères Licencia Creative Commons Atribución Compartir Igual 3.0
 

RESUMEN
 
Durante los últimos años, el desarrollo económico ha implicado la necesidad de disponer de recursos hídricos adicionales tanto para poder llevar a cabo nuevas actividades industriales o agrícolas, como para abastecer la demanda correspondiente a las actividades domésticas, turísticas y de ocio. Por otro lado, los países mediterráneos como España, sufren periodos cíclicos de sequía, lo que puede llegar a provocar problemas de suministro.
 
En este contexto, la reutilización de aguas previamente depuradas supone una fuente alternativa de abastecimiento económica y segura, por lo que estos procesos han despertado un interés científico y técnico creciente en los últimos años. En el caso de los efluentes procedentes de EDARs urbanas, su concentración en algunos iones, así como su contenido microbiológico y turbidez se encuentran por encima de los límites fijados por el R.D. 1620/2007.
 
Las tecnologías electroquímicas han despertado un gran interés en los últimos años, al ser técnicas versátiles que permiten el desarrollo de procesos de elevada eficiencia y de baja generación de residuos. Dentro de las tecnologías electroquímicas, la electrolisis es una técnica que permite generar especies con elevado poder desinfectante sobre la superficie anódica a partir de los iones contenidos en el agua residual. Estas especies pueden atacar a la población microbiana presente en el agua, llevando a cabo su destrucción permanente. La elección de un material anódico u otro es de vital importancia en estos procesos, ya que contribuye a la eficiencia de la generación de estas especies (desinfectantes).
 
Esta técnica (también denominada electrodesinfección) ofrece importantes ventajas respecto a otras tecnologías para la desinfección de aguas residuales, como la radiación UV, entre las cuales destaca la garantía de una desinfección persistente. En este mismo grupo se encuentra la electrocoagulación o coagulación electroquímica, proceso que permite eliminar la turbidez del agua a partir de la generación de especies coagulantes en el medio, provenientes de la electrodisolución de un ánodo de sacrificio, comúnmente aluminio o hierro. En este proceso tampoco se requiere la adicción de reactivos químicos (coagulantes) que podrían modificar la conductividad y pH del agua.
 
Finalmente, la electrodiálisis es una tecnología que permite la separación de iones de efluentes acuosos, al hacerlos pasar a través de membranas aniónicas y catiónicas. En este caso la fuerza impulsora es la diferencia de potencial aplicada en los electrodos, entre los cuales se sitúa el stack de membranas. Esta técnica presenta ventajas respecto a otros procesos de membrana, como la ósmosis inversa, entre las que destaca su menor consumo energético al tratar aguas de baja salinidad. En este contexto, se encuadra el objetivo principal del presente trabajo de investigación: la integración de diferentes tecnologías electroquímicas para dar lugar a operaciones de tratamiento multipropósito que permitan llevar a cabo procesos de regeneración de aguas de manera robusta y eficiente. Esta integración de procesos en una única etapa supondría una disminución muy significativa de los costes de inversión y operación.  
 
Los resultados obtenidos en el estudio del proceso integrado a escala de planta piloto indican que es posible eliminar completamente la E. coli y turbidez de las aguas residuales depuradas a partir de densidades de corriente de 7 A m-2 y aplicando cargas eléctricas de 0,07 A h dm-3. Bajo estas condiciones, no se generan especies de cloro en elevado estado de oxidación (principal debilidad del proceso) que limiten su aplicabilidad a mayor escala y, por tanto, queda demostrada la robustez del proceso propuesto para la regeneración de aguas residuales depuradas.
 
Por último, se ha calculado el coste de tratamiento, por unidad de volumen, de un efluente de 3000 m3 dia-1 de agua residual depurada mediante un proceso integrado de electrodesinfección-electrocoagulación con ánodos DDB y electrodos bipolares de hierro. El coste estimado asciende a 0,72 € m-3, este valor es previsible que disminuya en un futuro próximo debido a que el principal coste del proceso es el debido al reactor electroquímico y el material electródico (DDB), cuyo valor se prevé que disminuya al industrializar el proceso de síntesis de los electrodos DDB. De este modo, es de esperar que los costes de tratamiento mediante el proceso integrado propuesto puedan ser aún más competitivos.
 
 

TESIS DOCTORAL
 
Título: Regeneración de aguas residuales depuradas mediante procesos electroquímicos integrados
Fecha publicación: 2015
Formato: PDF 
Peso: 8 MB 
 

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