Desarrollo y evaluación de procesos de oxidación avanzada para el tratamiento de aguas residuales papeleras

Resumen

Uno de los principales problemas medio ambientales en la industria papelera ha sido su elevado consumo de agua. Se están investigando soluciones que permitan la reutilización del efluente. Los procesos de oxidación avanzada (POAs) y de membranas consiguen eliminar compuestos recalcitrantes y aumentar la efectividad de posteriores tratamientos biológicos, si bien su coste limita en ocasiones su aplicación.El objetivo general de esta tesis doctoral es aportar nuevos conocimientos que permitan la aplicación de las tecnologías de oxidación avanzada para conseguir reducir la contaminación de las aguas de la industria papelera repercutiendo en una importante mejora de calidad de las aguas de proceso y de los efluentes generados. Durante este trabajo se ha investigado las mejores combinaciones de tratamientos, el efecto de sustancias que inhiben estos procesos y se han buscado nuevas herramientas para el estudio y monitorización de las reacciones de oxidación avanzada.Se han identificado las posibles combinaciones de tratamientos que permiten un mayor cierre de los circuitos de agua de proceso en la industria papelera, si bien el tipo de efluente determina la combinación óptima. Se han realizado bancos de ensayo en industrias del sector papelero para el análisis de la viabilidad de POAs y su combinación con tratamientos biológicos. El efluente procedente de la fabricación de pasta kraft obtuvo mejores resultados que el efluente de la fábrica de papel reciclado cuando estos fueron tratados mediante oxidación avanzada, alcanzando un 57por ciento de eliminación de la demanda química de oxígeno (DQO) cuando se trató con ozono. El efluente de la fábrica de papel reciclado fue tratado en un biorreactor de membrana (BRM) debido a su elevada biodegradabilidad, lo que resultó en un 80 por ciento de eliminación de DQO. Sólo la combinación de BRM con un post-tratamiento de ozono consiguió mejorar los resultados obtenidos. El proceso foto-Fenton aplicado a los rechazos de ósmosis inversa consiguieron una eliminación completa de DQO. Se han tratado eficazmente corrientes de rechazos en los que se elimina la materia disuelta y coloidal recalcitrante mediante POAs y se favorece su posterior tratamiento biológico. La presencia de carbonatos es muy común en las aguas residuales papeleras. El estudio de los mecanismos de interacción de la alcalinidad con catalizadores heterogéneos empleados en procesos fotocatalíticos de oxidación avanzada ha determinado que el tipo de catalizador empleado afecta en gran medida a la influencia de los carbonatos sobre el tratamiento. Se ha desarrollado una metodología para la monitorización de los POAs con tecnología FTIR en línea, con la cual se han podido determinar los mecanismos de degradación de determinados contaminantes y la eliminación de contaminantes prioritarios que pueden estar presentes en efluentes de la industria papelera. La tecnología FTIR puede utilizarse para evaluar procesos de oxidación satisfactoriamente, reduciendo el tiempo necesario para el análisis en comparación con otras metodologías. La aplicación en línea de esta herramienta permitiría una rápida optimización del tratamiento minimizando los costes.