El tratamiento electroquímico de aguas residuales es una tecnología basada en la degradación oxidativa de compuestos químicos a través de reacciones anódicas.
La Ingeniería Electroquímica tiene un amplio campo de aplicaciones. En los últimos años, un campo de la Electroquímica que se está desarrollando con fuerza es el tratamiento de efluentes industriales, al tratarse de un procedimiento muy atractivo para dar solución a los problemas medioambientales de nuestra industria.

Hasta ahora, la tecnología electroquímica había jugado un papel muy importante en la fabricación de materias primas de gran consumo como son el cloro y la sosa, el adiponitrilo, la extracción y refino de cobre y aluminio y la preparación de otros productos como el flúor.

Para comprobar en general la viabilidad técnica del proceso electroquímico (a escala laboratorio-piloto) sobre diferentes efluentes se han realizado varias series de ensayos con cada uno de ellos. Estas series pretenden dar una información suficiente sobre el comportamiento del proceso en función de la variación de diferentes parámetros de proceso.

En general, entre otros, los de mayor relevancia son:

• Factor oxidación en la etapa química: relación Kg. de oxidante/Kg. efluente.
• Programa de adición del oxidante.
• Temperatura de reacción, pH y tipo de agitación.
• Temperatura de electrolisis.
• Caudales de electrolisis
• Programa de densidad de corriente.
• Elección de materiales electródicos y membranas.

El análisis de esta información permitirá conocer el coste eléctrico involucrado en el proceso, el coste de explotación del efluente, área de la planta necesaria para el tratamiento (área planta electroquímica: m² ) y la inversión de la planta.

En general podríamos decir que la definición total (completa) de un proceso electroquímico, de forma que pueda ser implantado industrialmente, requiere de tres fases de investigación bien definidas:

FASE I. Viabilidad técnica del proceso sobre el efluente, donde se obtienen los primeros resultados sobre los parámetros económicos y se comprueba la existencia o no, de problemas en la conexión del tratamiento químico al electroquímico.

FASE II. Optimización del proceso en planta piloto, que obtiene los mejores parámetros del proceso de forma que lo hace óptimo y se obtienen los parámetros económicos (coste de explotación, inversión, etc.) con un pequeño margen de error (± 5%). Estas condiciones serán las que se utilizarán en la planta industrial.

FASE III. Estudio del comportamiento general del proceso en planta piloto a medio-largo plazo, prestando especial atención al seguimiento de los materiales, fundamentalmente electrodos y membranas, y que serán el principal fungible del proceso. Este estudio puede darnos datos sobre la reposición y tiempo de vida estimado de los materiales, que tendrán lógicamente una incidencia sobre el coste del tratamiento. El paso de planta piloto a industrial está asegurado y demostrado con el tipo de reactor electroquímico utilizado (filtro-prensa).

Siguiendo estas tres fases quedaría acabado el estudio electroquímico, estaríamos preparados para su puesta en marcha industrial.

En los estudios realizados se han obtenido disminuciones de la DQO, DBO y toxicidad muy importantes, siendo en la mayoría de los casos superiores al 90% (en ningún caso inferiores al 80%, generalmente alrededor del 90/95%) con independencia de la naturaleza del efluente inicial. Este hecho se debe a que el proceso electroquímico trabaja con un par REDOX con un poder de oxidación muy alto, y a que está acoplada una oxidación electródica con un potencial de oxidación también alto (>1,2V vs. ENH), lo que explica las fuertes disminuciones de los parámetros de contaminación inicial e independientemente del tipo de efluente. Debemos hacer constar que los efluentes tratados proceden de diversos sectores: colorantes, textil, resinas fenólicas, industria farmacéutica, etc. Es también muy interesante comprobar que no solo disminuye la DQO/DBO sino que la toxicidad del efluente se lleva a niveles inferiores a los 50 equitox/m³.

Podemos concluir que el proceso electroquímico, se muestra como un potente procedimiento para la disminución de parámetros globales (DQO/DBO/Toxicidad) de contaminación en efluentes industriales, con independencia de su naturaleza y permitiendo fuertes variaciones de ésta incluso dentro del mismo día.

 PROCESO BIO-ELECTROQUÍMICO

El proceso BIO-ELECTROQUÍMICO es un tratamiento parcial electroquímico (disminuciones de la DQO entre el 5 ó 50%) y está especialmente indicado para aquellos efluentes (DQO:500-200.000 mg O₂/L) poco o nada biodegradables que después de un tratamiento EKARÒ parcial se obtiene:

• Disminuciones de color, olor y toxicidad.
• Disminuciones parciales de la DQO (5 ó 50%).
• Situación de biodegradabilidad, (incremento de la relación DBO/DQO).

La optimización del tratamiento de cada efluente comienza con la fase electroquímica donde se estudia la existencia de incompatibilidades en el proceso (formación de sólidos, polímeros, ...) y test de aumento de la biodegradabilidad del efluente tras el tratamiento electroquímico. Una vez alcanzado este punto se realiza el estudio en planta piloto biológica. Más concretamente la metódica de ensayo del proceso comienza con la realización de distintas electrolisis con diferentes cargas circuladas (Ah/l.) en unas condiciones de electrolisis dadas (temperatura, pH, electrolito fondo, densidad de corriente, materiales electródicos, ...). De esta forma se obtienen un conjunto de efluentes parcialmente oxidados, donde todavía se presenta una carga contaminante alta con relación a la carga de DQO inicial. Cada efluente parcialmente tratado por electrolisis es estudiado su comportamiento en un reactor biológico aeróbico de fangos activados. Del estudio de las distintas curvas de evolución de la DQO frente al tiempo, y de su comparación frente a la curvas de tratamiento cero (muestra inicial), curva de control (glucosa exclusivamente) y curva blanco (DQO nula), se deduce la aplicabilidad e interés del procedimiento combinado que se propone.

Planta industrial de tratamiento electroquímico de aguas residuales

El proceso BIO-ELECTROQUÍMICO es una técnica que tiene como filosofía de actuación la de transformar (acondicionar) un efluente que se puede calificar en poco o nada biodegradable en uno que se pueda considerar francamente biodegradable. Además, el objetivo y por tanto el éxito de la técnica, reside en buscar las condiciones que hacen que el tratamiento electroquímico tenga que ser aplicado en su mínima extensión (mínima aplicación de Ah/l.), para dejar el mayor tanto por ciento de eliminación de DQO posible al tratamiento biológico, ya que éste resulta de menor coste de explotación e inversión en el caso de condiciones de franca biodegradabilidad.

Un efluente industrial que es considerado poco o nada biodegradable, lo será por que o bien presenta una serie de compuestos que son inhibidores/tóxicos para la degradación biológica o bien los compuestos en disolución son de difícil biodegradación (cinética lenta) o bien las dos condiciones anteriores en mayor o menor grado (tóxico/inhibidor + cinética oxidación aeróbica lenta). En cualquier caso, se pretende que el tratamiento produzca la adaptación del efluente. Se ha podido comprobar que mediante una tratamiento de oxidación parcial electroquímico puede desaparecer el carácter de toxicidad en el efluente, por eliminación total (selectiva) de las trazas que provocan este problema o por la transformación de la estructura causante de la toxicidad en el efluente (transformación/eliminación de grupos funcionales) Por otro lado, compuestos no biodegradables pueden pasar a biodegradables con oxidaciones parciales. Así por ejemplo, los compuestos aromáticos, mediante un tratamiento de electrolisis parcial, pueden romper el anillo con oxidación de alguno de sus átomos de carbono, creando estructuras que si bien representan todavía una alta DQO en el efluente ahora son más o mucho más biodegradables.

Cuando el tratamiento BIO-ELECTROQUÍMICO puede ser llevado a cabo, el coste de éste es inferior a cualquiera de los tratamientos llevados a término individualmente (tratamiento biológico puro o electroquímico total). A priori no se puede decir sobre un efluente determinado qué tratamiento puede ser el más interesante. El proceso ELECTROQUÍMICO siempre puede ser aplicado. El proceso BIO-ELECTROQUÍMICO no siempre puede ser aplicado (depende de la naturaleza del efluente). Sin embargo, el proceso BIO-ELECTROQUÍMICO presenta menores inversiones de planta y costes de explotación del tratamiento cuando se le compara con el ELECTROQUÍMICO, lo que lo hace muy atractivo.

El proceso BIO-ELECTROQUÍMICO (al igual que el ELECTROQUÍMICO ) puede ser operado tanto en continuo como en el modo batch. En el caso del BIO-ELECTROQUÍMICO , a parte de su inversión/coste más reducido destaca también su facilidad de operación y automatización.