remociÓn de color de los lixiviados del … · los parámetros más adecuados para la operación y...
TRANSCRIPT
REMOCIÓN DE COLOR DE LOS LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO LA ESMERALDA POR ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVADO
LILIA DEL PILAR BENAVIDES BENAVIDESRONALD EDWIN POSADA GIRALDO
UNIVERSIDA NACIONAL DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
DEPARTAMENO DE INGENIERÍA QUÍMICAMANIZALES, 2004
Universidad Nacional de ColombiaSede Manizales
REMOCIÓN DE CO LOR DE LOS LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO LA ESMERALDA POR ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVADO
LILIA DEL PILAR BENAVIDES BENAVIDES
RONALD EDWIN POSADA GIRALDO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MANIZALES
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
2004
REMOCIÓN DE COLOR DE LOS LIXIVIADOS DEL RELLENO SANITARIO LA ESMERALDA POR ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVADO
LILIA DEL PILAR BENAVIDES BENAVIDES
RONALD EDWIN POSADA GIRALDO
LÍNEA DE PROFUNDIZACIÓN EN INGENIERÍA AMBIENTAL.
MODALIDAD
Participación en proyecto de investigación
Director
ADELA LONDOÑO CARVAJAL
Ingeniero Químico
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MANIZALES
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA
2004
DEDICATORA
A mis padres por su apoyo, confianza y concejos
A mis hermanas y amigos por su gran amistad
A H. Andrés por su amor y comprensión
Y a Dios por darme la oportunidad de continuar con mis sueños
Pilar Benavides B.
A Dios `por darme la vida y salud para afrontar este reto con fortaleza
Y a mi familia por apoyarme y animarme en los momentos difíciles del camino hacia
la consecución de esta meta
Ronald Edwin Posada G.
AGRADECIMIENTOS
A nuestros padres y familiares por su apoyo y confianza que nos han brindado
Al grupo de investigación de ingeniería ambiental, y a la directora de este proyecto,
ingeniera Adela Londoño Carvajal por su valiosa orientación en esta investigación.
A la empresa metropolitana de aseo EMAS y a los ingenieros Gabriel Ocampo y
Maria Luisa Arbelaez, por el financiamiento y apoyo otorgado para la realización de
esta investigación.
A Diana Faride Fandiño ingeniera del laboratorio de calidad de agua de EMAS-IQA,
por sus consejos y colaboración.
TABLA DE CONTENIDO
Pag.RESUMEN ABSTRACT 1. INTRODUCCIÓN 1 OBJETIVO GENERAL 2 OBJETIVOS ESPECIFICOS 2 2. GENERACIÓN Y SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS EN
LA EMPRESA 3 2.1. GENERACIÓN DE LOS LIXIVIADOS 3 2.2. TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS 5 2.3. PROPUESTA DE UN TRATAMIENTO TERCIARIO 7
3. MARCO TEÓRICO 8 3.1. ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVO 8 3.2. FACTORES CARACTERÍSTICOS DEL PROCESO DE ADSORCION 10
3.3. LOS MATERIALES ADSORBENTES. 11 3.4. ISOTERMAS DE ADSORCIÓN 12 4. METODOLOGÍA 16
4.1. LIXIVIADO A TRATAR 16 4.2. MATERIALES Y EQUIPOS 18
4.2.1. Materiales 18 4.2.2. Equipos 19
4.3. DISEÑO EXPERIMENTAL 20 4.3.1 Variables independientes 20 4.3.2 Variables dependientes 21
4.4. PROCEDIMIENTOS 21 4.4.1. Ensayos preliminares 21 4.4.2. Tiempo de contacto, dosis de carbón y remoción de color 23 4.4.3. Determinación de las isotermas de adsorción 23
5. RESULTADOS Y ANALISIS DE RESULTADOS 24 5.1. RANGO DE DOSIS DE CARBÓN ACTIVADO, VARIACIÓN DEL pH
DE LA MUESTRA Y RANGO DE TIEMPO DE CONTACTO DEL CARBÓN 24
5.2. TIEMPO DE CONTACTO, DOSIS DE CARBÓN Y REMOCIÓN DE COLOR
25
5.3. ANALISIS ESTADISTICO 30 5.4. CONDICIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓN 40 5.5. ISOTERMAS DE ADSORCIÓN 42 5.6. PARAMETROS DE DISEÑO DE LAS COLUMNAS DE ADSORCIÓN
PILOTO 50
CONCLUSIONES 56 RECOMENDACIONES 58 BIBLIOGRAFIA 60 ANEXOS
LISTA DE TABLAS Pag.Tabla 1. Valores característicos del efluente de un relleno sanitario 4Tabla 2. Características principales de los efluentes 17Tabla 3. Características fisicoquímicas principales del carbón activado 19Tabla 4. Rangos de trabajo de las variables independientes 21Tabla 5. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color real para el lixiviado viejo
31
Tabla 6. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color real para el efluente del FAFA 31Tabla 7. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color para el efluente del reactor UASB 32Tabla 8. Remoción de color real del lixiviado viejo * Dosis de CAG 33Tabla 9. Remoción de color real del efluente del FAFA * Dosis de CAG 33Tabla 10. Remoción de color real del efluente del reactor UASB * Dosis de CAG 34Tabla 11. Remoción de color real del lixiviado viejo * tiempo 34Tabla 12. Remoción de color real del efluente del FAFA * tiempo 35Tabla 13. Remoción de color real del efluente del reactor UASB * tiempo 35Tabla 14. Test de comparaciones múltiples de medias 36Tabla 15. Parámetros óptimos de dosis de carbón y tiempo de contacto 40Tabla 16. Adsorción del lixiviado con las condiciones óptimas 41Tabla 17. Determinación de metales 41Tabla 18. Condiciones iniciales para los ensayos realizados 43Tabla 19. Resultados obtenidos para el lixiviado viejo 43Tabla 20. Resultados obtenidos para el efluente del reactor UASB 44Tabla 21. Resultados obtenidos para el efluente del FAFA 44Tabla 22. Isotermas de adsorción para los tres efluentes. 48Tabla 23. Coeficientes de correlación de las isotermas 48Tabla 24. Parámetros de diseño para el lixiviado viejo 53Tabla 25. Parámetros de diseño para el efluente del reactor UASB 54Tabla 26. Parámetros de diseño para el efluente del filtro FAFA 54
LISTA DE FIGURAS PagFigura 1. Relleno sanitario la Esmeralda (Manizales) 3 Figura 2. Punto de muestreo del lixiviado viejo 17 Figura 3. Punto de muestreo del efluente del reactor UASB 18 Figura 4. Punto de muestreo del filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA) 18 Figura 5. Carbón activado de la fábrica Sulfoquímica de Medellín 19 Figura 6. Equipo de laboratorio utilizado en la práctica 20 Figura 7. Remoción de color del FAFA 24 Figura 8. Remoción de color del Lixiviado viejo 24 Figuras del 9 al 14. Remociones de color de los tres efluentes frente al tiempo de contacto del carbón activo. 26 Figuras del 15 al 20. Remociones de color de los tres efluentes frente a la dosis de carbón activo. 28 Figura 21. Residuos estandarizados de remoción de color real del lixiviado viejo contra tiempo (primer ensayo) 38 Figura 22. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra dosis CAG (primer ensayo) 38 Figura 23. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA contra tiempo primer ensayo 38 Figura 24. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA contra dosis CAG (primer ensayo) 39 Figura 25. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del reactor UASB contra tiempo primer ensayo 39 Figura 26. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del reactor UASB contra dosis CAG primer ensayo 39 Figura 27. Comparación visual del proceso de adsorción 42 Figura 28. Isoterma de Freundlich para el lixiviado viejo (primer ensayo) 45 Figura 29. Isoterma de Langmuir para el lixiviado viejo (primer ensayo) 45 Figura 30. Isoterma de BET para el lixiviado viejo (primer ensayo) 46 Figura 31. Isoterma de Freundlich para el reactor UASB (primer ensayo) 46 Figura 32. Isoterma de Langmuir para el reactor UASB (primer ensayo) 46 Figura 33. Isoterma de BET para el reactor UASB (primer ensayo) 47 Figura 34. Isoterma de Freundlich para el FAFA (primer ensayo) 47 Figura 35. Isoterma de Langmuir para el FAFA (primer ensayo) 47 Figura 36. Isoterma de BET para el FAFA (primer ensayo) 48 Figura 37. Diagrama general del sistema de columnas piloto de adsorción 53
LISTA DE ANEXOS
ANEXO A. ENSAYOS PRELIMINARES ANEXO A1. ENSAYOS PRELIMINARES PARA LA DETERMINACIÓN DE RANGO DE DOSIS DE CARBÓN, DE TIEMPO DE CONTTACTO ANEXO B. TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN ACTIVADO ANEXO B1.TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN ACTIVADO EN EL LIXIVIADO VIEJO ANEXO B2. TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN ACTIVADO EN EL EFLUENTE DEL FAFA ANEXO B3. TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN ACTIVADO EN EL EFLUENTE DEL UASB ANEXO C. ANÁLISIS ESTADÍSTICO ANEXO C1. RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL LIXIVIADO VIEJO ANEXO C2. RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL EFLEUNTE DEL FAFA ANEXO C3. RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA ELEFLUENTE DEL REACTOR UASB ANEXO D. DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DEL LECHO DE CARBÓN ACTIVADO DE LAS COLUMNAS PILOTO
RESUMEN En el presente trabajo se abordan los estudios iniciales acerca de la problemática de
la refinación de los lixiviados del relleno sanitario La Esmeralda (lixiviado viejo que
no tiene ningún tratamiento previo y los efluentes del tratamiento biológico del
reactor UASB y del filtro anaerobio de flujo ascendente dispuestos en serie) por el
proceso de adsorción con carbón activado en reactor discontinuo para la remoción
de color.
Este estudio se desarrollo dentro de la tercera etapa de la investigación sobre la
tratabilidad de los lixiviados adelantado por la Universidad Nacional de Colombia y
la empresa metropolitana de aseo EMAS S.A E.S.P, en el relleno sanitario “La
Esmeralda”. La primera parte de esta investigación consiste en la realización de
ensayos experimentales preliminares con el fin de establecer los rangos óptimos de
dosis de CAG (carbón activado granular), tiempo de contacto y pH, Posteriormente
se realizó un diseño experimental con el propósito de obtener datos confiables para
el trazado e identificación del tipo de isotermas de adsorción.
Los resultados obtenidos en las pruebas en reactor discontinuo permitieron definir
los parámetros más adecuados para la operación y diseño de columnas prototipo de
adsorción. Para el carbón utilizado la ecuación de la isoterma que mejor
correlacionó los resultados fue la de Freundlich, el pH, en el intervalo de estudio
(4,0 – 8,5) no presenta una influencia significativa sobre el proceso de adsorción,
por lo cual se puede trabajar con el pH original y el tiempo de contacto encontrado
es de 90 minutos. Al final se presenta un diseño de las columnas de adsorción
basado en las condiciones óptimas de operación, dejando como alternativa para una
posterior continuación de este estudio
PALABRAS CLAVES: ADSORCIÓN, CAG (CARBÓN ACTIVADO GRANULAR),
REMOCIÓN DE COLOR, ISOTERMA DE ADSORCIÓN.
ABSTRACT
The work present undertake the initial studies about the problematic one of the
refinement of leached of the sanitary landfill “La Esmeralda” (leached old which it
does not have any previous treatment and the effluents of the biological treatment of
arranged reactor UASB and the anaerobic filter of ascending flow in series to
eliminate the oxygenate chemical demand mainly of and colloidal solids in
suspension) by the process of adsorption with activated carbon in discontinuous
reactor for the color removal. This study development within the third stage of the
investigation on the treatment of the leachates ones advanced by the National
University of Colombia and the metropolitan company of cleanliness EMAS S.A.
E.S.P, in the sanitary landfill “La Esmeralda”. The first part of this investigation
consists of the accomplishment of preliminary experimental tests with the purpose of
establishing the optimal ranks of dose of CAG (granular activated carbon), time of
contact and pH. Later was made an experimental design in order to obtain reliable
data for the traced and identification of the type of adsorption isotherms. The results
obtained in the tests in discontinuous reactor allowed to define the most suitable
parameters for the operation and design of columns prototype of adsorption. For the
used carbon the isotherm equation that better correlated the results was Freundlich,
pH, in the study interval (4,0 - 8,5) does not present a significant influence on the
adsorption process, thus can be worked with pH original and the time of contact
encountered is of 90 minutes. In the end a design of the columns of adsorption it is
presented based on the optimal conditions of operation, leaving as alternative for a
later continuation of this study.
1. INTRODUCCIÓN
La disposición final de los residuos sólidos urbanos ha evolucionado desde
botaderos a cielo abierto, hasta rellenos sanitarios altamente tecnificados donde se
controlan las emisiones líquidas y gaseosas potencialmente peligrosas para el
medio ambiente. Tanto en los botaderos a cielo abierto como en los primeros
rellenos sanitarios no se controlaban las emisiones líquidas (llamadas lixiviados) y
éstas escurrían a fuentes superficiales de agua o bien se infiltraban a las capas
inferiores del terreno y en muchos casos contaminaban los acuíferos subyacentes a
ellos.
Los lixiviados producidos en rellenos sanitarios difieren en composición y caudal
según una serie de factores entre los cuales se destacan: la composición de la
basura, las condiciones climáticas, la operación del relleno, el sitio topográfico, el
material de cobertura final del relleno, la vegetación de cobertura y el tiempo
transcurrido desde que se dispuso la basura.
Los lixiviados son líquidos altamente contaminantes en los que se han ensayado
diferentes tratamientos, tanto biológicos (aerobios o anaerobios) como
fisicoquímicos. Entre estos últimos la adsorción sobre carbón activado ha mostrado
ventajas comparativas con respecto a otros sistemas de tratamiento fisicoquímico
que se han estudiado con el fin de remover el color, y otros contaminantes del
lixiviado.
El proceso de adsorción puede describirse como la transferencia de un soluto en un
gas o líquido (adsorbato) hacia la superficie de un sólido (adsorbente) en donde el
soluto es retenido como resultado de atracciones intermoleculares con las
moléculas sólidas. Como regla general, los solutos más fáciles para adherirse son
los compuestos más complejos, molecularmente hablando, y el sólido más usado es
el carbón activado. En el proceso de adsorción, se tiende a alcanzar un equilibrio
entre la concentración del sustrato y la cantidad de sustancia retenida. Por lo
general la cantidad de materia adsorbida se determina como una función de la
concentración del adsorbato (C) a temperatura constante (T), llamándose a la
1
función resultante isoterma de adsorción. Las isotermas más utilizadas son las de
Freundlich, Langmuir y la de Brunauer, Emmett y Teller (BET).
Los objetivos que se desarrollaron en este trabajo fueron:
OBJETIVO GENERAL Estudiar la remoción de color de los lixiviados del relleno sanitario La Esmeralda por
el proceso de adsorción sobre carbón activado.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
• Obtener los datos necesarios para conocer el tipo de isotermas de adsorción.
• Obtener los parámetros de diseño para la construcción de las columnas piloto
de adsorción.
2
3
2. GENERACIÓN Y SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS EN LA EMPRESA
Figura 1. Relleno sanitario la Esmeralda (Manizales)
2.1. GENERACIÓN DE LOS LIXIVIADOS. El relleno sanitario La Esmeralda ubicado en el kilómetro 2 vía a Neira, en el
municipio de Manizales, recibe 400 Ton/día de basura aproximadamente. Estos
residuos sólidos se disponen en el relleno sanitario en donde, debido a la
percolación del agua lluvia a través de los residuos sólidos se generan efluentes
líquidos llamados lixiviados, provocando a su paso por el terreno toda serie de
reacciones y procesos fisicoquímicos y biológicos que por su toxicidad y volumen
representan un alto riesgo de contaminación de los mantos acuíferos.
Su color entre 3000 y 15000 U.C. varía desde el color negro viscoso cuando están
frescos, hasta un tono café–pardo–grisáceo cuando se envejecen; sus olores
altamente fétidos, logran impregnar la ropa, la piel y los recipientes que lo
contengan.
Sus características fisicoquímicas fuertemente variables en cantidad y calidad (alta
carga orgánica e inorgánica y contenido de metales) hacen que el lixiviado se
clasifique como uno de los desechos más contaminantes y que mayor repugnancia
genera sobre la comunidad por lo que es necesario realizar la recolección y el
tratamiento adecuado de estas corrientes contaminantes.
La edad del relleno sanitario y, por ende el grado de estabilización de los residuos,
tienen un efecto en la composición de los lixiviados. Los lixiviados se pueden
clasificar en lixiviados jóvenes, intermedios y viejos. Los lixiviados jóvenes
presentan una carga orgánica alta, concentración de ácidos carboxílicos aproximada
del 80% de la carga orgánica, materia orgánica rápidamente biodegradable. Los
lixiviados intermedios muestran concentración de ácidos carboxílicos que
representan del 20 al 30% de la carga orgánica, Los lixiviados viejos tienen
ausencia de ácidos carboxílicos, baja biodegradabilidad indicando la presencia de
compuestos difícilmente oxidables y la presencia de compuestos de elevado peso
molecular.
Tabla 1. Valores característicos del efluente de un relleno sanitario
Nuevo menorde dos años
Nuevo menor de dos años
Mayor de diez años Constituyentes
Rango Valor típico Rango típicoDQO (mg/l) 3.000 - 60.000 18.000 100 - 500 DBO5 (mg/l) 2.000 – 30.000 10.000 100 - 200 COT (mg/l) 1.500 – 20.000 6.000 80 - 160 SST (mg/l) 200 – 2.000 500 100 - 400 Nitrógeno Total (mg/l) 20 – 1.500 400 100 – 200 Fósforo Total (mg/l) 5 - 100 30 5 – 10 Alcalinidad (mg/l) 1.000 – 10.000 3.000 200 – 1.000 Sales solubles (mg/l) (Cl, SO4) 200 – 4.000 800 100 - 500 Hierro (mg/l) 50 –1.200 60 20 - 200 Plomo (mg/l) 1 – 1.200 2 0,01 – 0,5 Zinc (mg/l) 25 – 250 50 0,1 – 0,1 pH 5 – 8 6 6,6 – 7,5
Fuente: Glynn Henry, Heinke Gary. Environmental science and Engineering. Prentice Hall inc. 1996
4
2.2. TRATAMIENTO DE LOS LIXIVIADOS. La Empresa Metropolitana de Aseo (EMAS S.A E.S.P), en cumplimiento con las
exigencias por parte de la autoridad reguladora ambiental, Corporación Autónoma
Regional de Caldas (CORPOCALDAS), según Resolución 4426 de 1999, la cual
estableció la obligación de presentar un diseño de los sistemas encaminados a
tratar los lixiviados generados por el relleno sanitario La Esmeralda, presentó los
diseños mediante oficio 01-010 del 19 de enero del año 2000 y luego inició la
operación del relleno en el mes de junio del mismo año.
La primera fase del trabajo surge frente a la necesidad de mejorar el tratamiento del
lixiviado. Pensando en esto la empresa Metropolitana de Aseo tomó la decisión de
diseñar y construir una planta piloto de tratamiento fisicoquímico de coagulación-
floculación- sedimentación, ésta fue construida a mediados del mes de junio del
2000 y en el mes de septiembre se puso en funcionamiento y se suspendió
completamente el proceso de recirculación de lixiviado. Los lixiviados entran a la
planta por un canal donde se realiza la mezcla rápida de coagulante en un resalto
hidráulico y cuenta con un tanque floculador de tres compartimentos y un tanque
sedimentador el cual ha sido modificado en su diseño para las condiciones del floc.
Los lodos producidos son bombeados a los lechos de secado ubicados en la parte
superior de la planta.
Inicialmente se realizaron ensayos de tratabilidad en el laboratorio de la Universidad
Nacional para optimizar dosificaciones de productos químicos a la planta piloto
(tratamiento físico-químico) como parte de la primera etapa dentro del plan de
tratamiento de lixiviados en la empresa. [5]
Posteriormente se adelantaron estudios de tratabilidad con el propósito de buscar
un sistema o combinación de sistemas de tratamiento biológico más eficaces para
lograr llevar los valores de los parámetros de sus vertimientos hasta los estipulados
por las normas de calidad. [1]
5
La segunda fase del tratamiento biológico se comenzó en el último trimestre del año
2001, con el diseño y construcción de un reactor prototipo anaerobio de flujo
ascendente y material biológico adherido en dos etapas [4], diseño y montaje de un
filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA) en tres etapas a nivel piloto [6], y también
se diseño un reactor de lodos activados [7], entre otros trabajos.
Los sistemas de tratamiento biológico piloto se han estudiado dispuestos de
diferentes formas para aumentar la eficiencia global de depuración, y se ha hecho
seguimiento de su comportamiento por parte de estudiantes de la Universidad
Nacional sede Manizales; en la actualidad los sistemas de tratamiento biológico se
encuentran conectados en serie y operan de la siguiente manera.
En el reactor UASB el lixiviado es alimentado de una manera discontinua y por
gravedad de un tanque de 500L; distribuyéndose uniformemente mediante una red
de tuberías ubicada en el fondo; el lixiviado asciende a través de un manto de lodo
anaeróbico que se encarga de la degradación de la materia orgánica presente y sale
superficialmente por una tubería perforada. En la parte inferior de este tanque
cilíndrico, se genera y acumula lodo constituido por bacterias anaerobias. En la
parte superior del reactor hay una estructura de forma espacial que permite
recolectar el biogás producido por la actividad bacteriana.
El filtro anaerobio de flujo ascendente consiste en un tanque de alimentación que
recoge el lixiviado efluente de los reactores UASB y en una serie de canecas
plásticas que contienen soporte o relleno al cual están adheridas las bacterias en
forma de una película de biomasa. El lixiviado a tratar circula en forma ascendente a
lo largo de la altura de la caneca y durante su paso por el lecho relleno, la materia
orgánica presente es degradada anaeróbicamente.
Los sistemas de tratamiento biológico han aumentado notablemente la remoción de
materia orgánica: en el sistema de reactores UASB la remoción es de 83.4% de
DQO, 90.1% de DBO5, y 63.4% de sólidos suspendidos totales [8], y en el sistema
de tratamiento del filtro FAFA de tres etapas 69.42% DQO, 82% DBO5 y de sólidos
6
suspendidos volátiles 72.46% [9]. Sin embargo la remoción de color no es notable y
se convierte en el problema que concierne el presente estudio.
A pesar de que el color no es un parámetro que se incluya en la normatividad
vigente para el vertimiento de residuos líquidos, se considera que el color de un
cuerpo de agua dado es un factor estético muy importante para que una comunidad
adyacente a éste, pueda darle un uso especifico sin creer que va ha producir un
cambio en el medio ambiente y en la calidad de vida.
El cambio de color de una fuente receptora de vertimientos en este caso La
Quebrada Aguas Frías es el referente indirecto que se tiene para determinar de
manera visual el grado de contaminación de ésta. Por esta razón en esta etapa de
la investigación es prioridad la remoción previa del color de los lixiviados antes de
ser vertidos a la quebrada.
2.3. PROPUESTA DE UN TRATAMIENTO TERCIARIO. La inclusión de un tratamiento terciario o de afinamiento para lograr la remoción del
color de los lixiviados ha sido otro de los objetivos que se han desarrollado durante
la investigación en convenio de la Empresa Metropolitana de Aseo (EMAS S.A
E.S.P) y la Universidad Nacional de Colombia Sede Manizales.
Con este fin ya se han desarrollado varios trabajos entre los que se incluye la
remoción de color de lixiviados tratados biológicamente mediante la oxidación con
permanganato de potasio [10], y Tratamiento de lixiviados por medio de oxidación
con peróxido de hidrógeno y ozono [11]; pero, los resultados obtenidos con las
anteriores técnicas no han sido los mejores además de ser algo costosas en su
implementación. Es entonces como la presente investigación pretende proponer la
técnica de remoción de color de los lixiviados mediante un lecho filtrante de carbón
activado.
7
3. MARCO TEÓRICO
3.1. ADSORCIÓN SOBRE CARBÓN ACTIVADO
Durante la adsorción de un gas o de un soluto en disolución, sus partículas se
acumulan sobre la superficie de otro material. La sustancia que se adsorbe se
denomina adsorbato y el material sobre el que lo hace es el adsorbente (el proceso
inverso a la adsorción se conoce como desorción). La adsorción se distingue de la
absorción en que esta última implica la acumulación de la sustancia absorbida en
todo el volumen del adsorbente, no solamente en su superficie. En general se
identifican dos tipos básicos de adsorción:
Adsorción física o fisisorción: las moléculas del gas se mantienen unidas a la
superficie del sólido por medio de fuerzas de van der Waals (interacciones
dipolares, dispersión y/o inducción). Este hecho define todas las características
propias de la fisosorción:
1) es una interacción débil.
2) Es un proceso exotérmico (las fuerzas de van der Waals son atractivas) en el que
los calores liberados, ∆Hads (aprox. 20-40 kJ/mol) son semejantes a las entalpías de
condensación de la sustancia adsorbida. La energía liberada es adsorbida en forma
de vibración por la red del sólido y ∆H°ads se puede medir por el aumento de
temperatura de la muestra.
3) La molécula fisisorbida mantiene su identidad ya que la energía es insuficiente
para romper el enlace aunque su geometría puede estar distorsionada.
4) La fisisorción es un proceso no especifico ya que las fuerzas que intervienen no
lo son y no existe una selectividad marcada entre adsorbato y adsorbente. En
general, los sustancias más polarizables son adsorbidos más fácilmente.
5) La fisisorción se produce en multicapas. Sobre una capa de soluto fisisorbida
puede adsorberse otra. La ∆Had para la primera capa viene determinada por las
fuerzas entre adsorbente (M) y adsorbato (A), mientras que la ∆Had para las capas
siguientes depende de las interacciones A-A y por tanto es más parecida a la
entalpía de condensación.
8
Adsorción química o quimisorción: fue propuesta por Langmuir en 1916. En este
caso las moléculas de soluto se mantienen unidas a la superficie formando un
enlace químico fuerte. Este hecho define las características propias de la
quimisorción, Características:
1) Se trata de una interacción más fuerte que la fisisorción
2) las entalpías de quimisorción son mucho mayores que las de fisisorción y del
orden de las que se liberan en la formación de enlaces químicos, ∆H°ads = -(100-
500) kJ/mol. Es un proceso normalmente exotérmico.
3) En general la quimisorción implica la rotura y formación de enlaces, por lo que la
molécula quimisorbida no mantiene la misma estructura electrónica (enlaces) que en
fase gaseosa. La cantidad de material adsorbido en un sistema depende de la temperatura y la
presión o la concentración del adsorbato. Si la temperatura se mantiene constante
durante el experimento, el grado de adsorción puede estudiarse como función de la
presión o la concentración y generar así lo que se conoce como la isoterma de
adsorción.
La adsorción de los compuestos orgánicos en el carbón depende de varios factores,
tales como: peso molecular, solubilidad, polaridad, ubicación de los grupos
funcionales y configuración molecular global.
La estructura molecular es particularmente importante, indicando el grado de
adsorción que puede ocurrir. Como regla, los compuestos de cadena ramificada se
sorben más fácil que los compuestos de cadena lineal. El tipo y ubicación de los
grupos funcionales afecta la adsorción y las moléculas de baja polaridad y
solubilidad tienden a ser preferentemente adsorbidas. En la mayoría de los casos,
las moléculas grandes presentan mayor capacidad de sorción que las moléculas
9
pequeñas de naturaleza química similar. Los compuestos inorgánicos muestran un
rango grande entre sus capacidades de adsorción. Las sales disociadas como el
cloruro de potasio, son esencialmente no sorbibles mientras que el cloruro
mercúrico y el cloruro férrico son relativamente sorbibles.
Un incremento en la solubilidad se opone a la atracción del adsorbente al carbón.
Los grupos polares que tienen alta afinidad por el agua se adsorben pobremente. La
ionización es generalmente opuesta a la adsorción. Un cambio en la ionización
puede afectar drásticamente la adsorción. Un pH bajo, por ejemplo, promueve la
adsorción de ácidos orgánicos mientras que un pH alto promueve la adsorción de
bases orgánicas. Los fenoles se adsorben enérgicamente a pH neutros o bajos,
mientras que la adsorción de las sales de fenatos a pH alto es pobre. El pH óptimo
es, por lo tanto, específico del soluto y debe ser determinado para cada agua
residual.
Entre los aspectos positivos de la adsorción como método de tratamiento de aguas
residuales cabe señalar: su capacidad para trabajar eficazmente a concentraciones
bajas de contaminante, su flexibilidad frente a las variaciones de caudal y
concentración, sus moderadas necesidades de espacio, la facilidad de
automatización, la posibilidad de regenerar el adsorbente y la posibilidad de
recuperar sustancias retenidas cuando ello resulte de interés económico.
3.2. FACTORES CARACTERÍSTICOS DEL PROCESO DE ADSORCIÓN Los factores a considerar en un proceso de adsorción son los siguientes:
El sistema adsorbente-adsorbato, en lo relativo a: a) Superficie específica y porosidad del sólido.
b) Tamaño de partícula.
c) Tamaño, estructura y distribución de los poros.
d) Afinidad respecto del adsorbato, que depende de los grupos funcionales
existentes en la superficie del adsorbente.
e) Presión parcial o concentración del adsorbato en la fase fluida.
10
Las condiciones del medio. a) El pH que afecta al grado de ionización de los compuestos ácidos o básicos. Es
frecuente que un pH ácido facilite la adsorción sobre carbón activo.
b) La temperatura, que influye sobre la velocidad del proceso y el estado final de
equilibrio.
3.3. LOS MATERIALES ADSORBENTES. El empleo más efectivo de carbón dependerá de sí mismo y de la naturaleza del
agua residual. El carbón activado comercial para el empleo en el tratamiento de
aguas residuales proviene de lignito, carbón bituminoso y residuos de petróleo.
Como regla, el carbón granular obtenido del coque de petróleo calcinado tiene el
tamaño de poro más pequeño, la mayor área superficial y la mayor densidad total.
El carbón de lignito tiene el mayor tamaño de poro, la menor área superficial y la
densidad total menor. El carbón bituminoso tiene la densidad total igual al coque de
petróleo, un tamaño de poro promedio y un área superficial entre carbones
provenientes del lignito y el coque de petróleo. Dado que los carbones varían en
costo, se requiere hacer pruebas de isotermas con varios de ellos para aguas
residuales específicas, a fin de seleccionar la solución más efectiva en costo.
Los materiales sólidos empleados como adsorbentes son productos naturales o
sintéticos. En cualquier caso, el proceso de fabricación ha de asegurar un gran
desarrollo superficial mediante una elevada porosidad. Los adsorbentes naturales
(arcillas, zeolitas) tienen pequeñas superficies. Los adsorbentes industriales y los
carbones activados de buena calidad pueden llegar a tener entre 1.000 y 1.500
m2/g.
Otras características importantes que debe reunir un buen adsorbente son las
siguientes:
1) Alta capacidad de adsorción. La relación de equilibrio entre las fases influye en la
eficacia con que se alcanza la capacidad final y, en muchos casos, controla la
capacidad real del soluto. Como quiera que los mecanismos de unión son muy
11
complejos y no se han determinado con precisión aún, no se dispone de una norma
satisfactoria mediante la cual puedan preverse, a priori las afinidades relativas entre
un material poroso y una sustancia.
2) Propiedades físicas y tamaño de partícula adecuados para garantizar la
necesaria resistencia mecánica y facilidad de manejo, produciendo la menor pérdida
de carga posible tanto en lechos fijos como en los móviles o fluidizados.
3) Coste bajo, tanto de la materia prima como del proceso de fabricación.
4) Fácil regeneración; por desorción, especialmente en el caso de los procesos
continuos.
Tipos de poros dentro de una partícula de carbón. La IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemists) para clasificar los
poros, se basa en el diámetro de acuerdo a lo siguiente:
• microporos: menores a 2 nm; tienen un tamaño adecuado para retener moléculas
pequeñas, que aproximadamente corresponden a compuestos más volátiles que el
agua, tales como olores, sabores y muchos solventes.
• mesoporos: entre 2 y 50 nm.
• macroporos: mayores de 50 nm (típicamente 200 a 2000 nm); atrapan moléculas
grandes, tales como las que son coloreadas o las substancias húmicas - ácidos
húmicos y fúlvicos- que se generan al descomponerse la materia orgánica.
3.4. ISOTERMAS DE ADSORCIÓN La isoterma de adsorción es la relación de equilibrio entre la concentración en la
fase fluida y la concentración en las partículas del adsorbente a una temperatura
dada. La concentración de adsorbato sobre el sólido viene dada como masa
adsorbida por unidad de masa de adsorbente original.
Existen tres isotermas principales para ajustar los datos experimentales obtenidos
en el laboratorio, dependiendo del tipo de adsorción que se presente. Estas
isotermas son las de LANGMIUR, BET Y FREUNDLICH; las dos primeras de origen
12
teórico y la tercera de origen empírico. A continuación se presentan las
correlaciones para cada una de las mismas.
Isoterma de Langmuir
El primer modelo de adsorción gaseosa fue propuesto por Langmuir (1916). El
modelo clásico de Langmuir es limitado a la adsorción en monocapa. Langmuir
asume que las moléculas de los solutos tienen una superficie extraordinaria que
tienen una alta probabilidad de ser adsorbidas y las moléculas alrededor de las
moléculas adsorbidas tienen gran probabilidad de ser desorbidas. En el equilibrio el
número de moléculas adsorbidas es igual al número de moléculas desorbidas al
mismo tiempo. Las probabilidades de la interacción entre la superficie adsorbente y
el soluto adsorbido son relativamente fuertes.
En este modelo se supone que:
1) el adsorbato forma una capa monomolecular sobre la superficie;
2) todos los sitios de la superficie son equivalentes;
3) no hay interacción entre las partículas adsorbidas y
4) las moléculas adsorbidas no tienen movimiento sobre la superficie.
XmC
KXm)M/X(C
+=1
(1)
Donde:
X: Cantidad de soluto adsorbido.
M: Dosis de carbón.
C: Concentración final de la solución o de equilibrio.
Xm: Cantidad de adsorbato necesaria para forma una monocapa sobre un gramo de
adsorbente. Corresponde al valor del inverso de la pendiente de la función lineal que
resulta al representar en una gráfica: C/X contra C.
K: Constante relacionada con el calor de adsorción. También se puede encontrar de
la gráfica anterior.
13
Isoterma de BET (Brunauer, Emmett y Teller) La isoterma mas usada para analizar la adsorción en multicapas se debe a S.
Brunauer, P. Emmett y E. Teller (1938) denominada BET. Para su deducción se
parte de tres supuestos:
1) todos los centros de adsorción de la superficie son equivalentes
2) la capacidad de adsorción de un centro no depende del grado de ocupación de
los centros vecinos.
3) sobre cada centro pueden adsorberse varias capas de moléculas, siendo el calor
de adsorción para todas ellas equivalentes excepto para la primera.
OO CC.
KXmK
KXm)CC)(M/X(C 11 −
+=−
(2)
Donde:
CO: Concentración inicial de la solución.
X: Cantidad de soluto adsorbido.
M: Dosis de carbón.
Xm: Se encuentra combinando la pendiente con el intercepto de la función lineal,
que resulta cuando se hace la gráfica: C/X.(CO – C) contra C/CO. Es decir:
Xm = 1/(Pendiente + intercepto) (3)
K: Constante relacionada con el calor de adsorción.
Isoterma de Freundlich El modelo de isoterma de Freundlich es aplicable a superficies heterogéneas pero
se asume adsorción monocapa, las características cualitativas de las isotermas de
adsorción de diversos materiales son muy similares. De hecho, los resultados de la
adsorción de solutos diversos se ajustan bastante bien, en un intervalo restringido
de concentraciones (m), a los que predice la siguiente ecuación empírica, propuesta
en 1909 por Freundlich:
KCMX n./1= (4)
14
Donde:
X: Cantidad de soluto adsorbido.
M: Masa de carbón.
C: Concentración final de la solución o de equilibrio.
K y n: Constantes empíricas; se obtienen mediante métodos de regresión.
Cuando 1/n = 1, la reacción es lineal y se denomina “particionamiento”. Cuando
1/n< 1, se dice que la reacción es “favorable”. Cuando 1/n>1, se dice que la
reacción es “desfavorable”, debido a que existe una cierta reversibilidad. La mayoría
de adsorbentes exhiben una u otra adsorción lineal o favorable. Los modelos de
Langmuir y Freundlich en el caso de 1/n< 1 son ambas cóncavas hacia abajo así
que ambos modelos se pueden correlacionar a datos similares
15
4. METODOLOGIA
La metodología utilizada durante el desarrollo del presente estudio involucra una
serie de pasos indispensables para obtener un diseño adecuado de las columnas
piloto de adsorción.
En primer lugar se realizaron ensayos preliminares para obtener los rangos de dosis
de carbón activado granular (CAG), tiempo de contacto y variación de pH de la
muestra. Posteriormente y de acuerdo con los resultados obtenidos en los ensayos
preliminares se realizó un diseño experimental con el fin de hacer una
experimentación confiable y reproducible con un número de ensayos significativo.
Se realizó el análisis estadístico para verificar el modelo de diseño experimental
empleado y ayudar a la selección de los parámetros de diseño de las columnas
piloto tales como dosis óptima de CAG, tiempo óptimo de contacto y remociones de
color obtenidas para el tratamiento de los lixiviados. También con los resultados
encontrados en el establecimiento de las condiciones óptimas de operación, se
realizó el trazado de las isotermas de adsorción para definir el tipo de adsorción que
se presenta y poder basar el diseño de las columnas de adsorción piloto en las
anteriores condiciones.
4.1. LIXIVIADO A TRATAR Se trataron los lixiviados del efluente del reactor UASB, del filtro anaerobio de flujo
ascendente (FAFA) y el lixiviado viejo con el fin de determinar para qué tipo de
efluente se hace más efectivo el proceso y comparar el comportamiento de los tres,
ya que cada uno tiene características que los hace diferentes.
En este caso el lixiviado viejo es el que presenta la menor concentración de sólidos
y componentes orgánicos frente al lixiviado nuevo, por esta razón en muchos casos
no se tratan por métodos biológicos, sin embargo se utilizan tratamientos
fisicoquímicos que garantizan el vertimiento adecuado de este tipo de aguas,
removiendo esos componentes que por degradación y filtración en el terreno no se
han eliminado y que causan un problema mínimo, pero de importancia en el
16
17
momento de verter estos lixiviados a los cuerpos de agua. Para los efluentes del
reactor UASB y el del filtro anaerobio de flujo ascendente un tratamiento
fisicoquímico después de un tratamiento biológico es lo que generalmente se utiliza
para depurar componentes que no se degradan biológicamente; la técnica de
adsorción sobre carbón activado es una buena opción teniendo en cuenta la
capacidad del adsorbente para remover compuestos causantes del color y de la
carga orgánica, además es un proceso que se ha utilizado por otros rellenos
sanitarios en el mundo obteniéndose buenos resultados en el tratamiento de este
tipo de aguas residuales.
La tabla 2 resume los principales parámetros fisicoquímicos determinados al
lixiviado en cada una de las etapas de tratamiento previas a los procesos de
adsorción.
Tabla 2. Características principales de los efluentes
Lixiviado viejo Reactor UASB TRH= 48 – 17.5 h
FAFA TRH= 42 h Parámetro
Rango DQO (mg/l) ***** 580 – 5500 7193 -15320 DBO (mg/l) ***** 384 – 1200 4058 - 8924 SSV (mg/l) ***** 100 – 600 248 - 940 SST (mg/l) 28,5 – 72,5 ***** *****
Color (mg Pt-Co/l) 331 - 1660 1180 - 2950 1240 – 2690 Turbiedad (FAU) 50 – 280 840 - 1750 320 - 830
pH 7.66 – 8.62 7.97 – 8.46 8.17 – 8.50 Fuente. Laboratorio de la Empresa Metropolitana de aseo EMAS S.A .
***** Datos no disponibles.
Puntos de muestreo para los tres efluentes.
Figura 2. Punto de muestreo del lixiviado viejo
18
Figura 3. Punto de muestreo del efluente del reactor UASB
Figura 4. Punto de muestreo del Filtro anaerobio de flujo ascendente (FAFA)
4.2. MATERIALES Y EQUIPOS
4.2.1 Materiales Agua destilada Para los ensayos de DQO se utilizó dicromato de potasio 0.25 N. reactivo de
digestión, reactivo de ácido sulfúrico, y solución FAS.
Carbón activado como adsorbente El adsorbente empleado para llevar a cabo la investigación fue el carbón activado
mineral de fabricación colombiana (Sulfoquímica en Medellín), fabricado a partir de
cáscara de coco.
Figura 5. Carbón activado de la fábrica Sulfoquímica de Medellín
Tabla 3. Características fisicoquímicas principales del carbón activado CARACTERÍSTICA Fabricante Sulfoquímica (Medellín) Origen Cáscara de coco;
cuesca de palma africana Nº de yodo (mg I2/g CA) 931.8 Densidad aparente (g/ml) 0.45 – 0.50 DUREZA (%) 75 HUMEDAD (%) 2.45 PH 9.5 – 10.5 Coeficiente de uniformidad 1.87 Tamaño efectivo (mm) 0.67
Fuente. Sulfoquímica Medellín
4.2.2. Equipos Equipo de jarras: capacidad para 6 jarras de 1 litro, sistemas que cuentan con un
dispositivo de agitación, que permiten el contacto continuo del carbón con la
muestra (VELT SCIENTIFIC C6F)
pH – metro: Handylab 1 marca schot
Espectrofotómetro: Espectroquant Nova 60
19
20
Figura 6. Equipo de laboratorio utilizado en la práctica
4.3. DISEÑO EXPERIMENTAL Para evaluar el efecto de las variables independientes de la experimentación (dosis
de CAG y tiempo de contacto) se aplicó un modelo de clasificación simple diseñado
de manera que se dispusiera una cantidad considerable de niveles de tratamiento
en un arreglo factorial 6x6 (seis dosis de carbón y seis tiempos de contacto). Se
realizaron tres ensayos por efluente. Para cada uno de los ensayos y para cada
efluente se tomaron dos replicas, que verificaron finalmente el modelo del diseño
experimental.
4.3.1. Variables independientes Son las que se pueden manipular en el laboratorio y que afectan las variables
dependientes, en este caso son la dosis de carbón activado y el tiempo de contacto
siendo los parámetros que están directamente relacionados con la viabilidad del
proceso técnica y económicamente; los rangos de trabajo de las dos variables se
fijaron basados en los mejores resultados de remoción de color de los ensayos
preliminares (Anexo A).
Tabla 4. Rangos de trabajo de las variables independientes Variable independiente Valor
Dosis de carbón (g/l) 40 – 60 – 80 – 100 – 120 - 140 Tiempo de contacto (min) 60 – 90 – 120 – 150 – 180 - 210
4.3.2. Variables dependientes
Son las variables de importancia y seguimiento del presente trabajo, y que permiten
determinar la eficiencia del proceso de adsorción sobre carbón activado.
Color real y
color aparente
4.4. PROCEDIMIENTOS 4.4.1. Ensayos preliminares Para determinar los rangos de trabajo para las variables de dosis de carbón, tiempo
de contacto y pH fue necesario realizar algunos ensayos previos que requirieron
gran importancia en el transcurso de la primera etapa de la investigación, ya que
demandaron la mayor parte del tiempo del desarrollo de este proyecto, debido a que
las condiciones de trabajo se variaron en un rango amplio para determinar
claramente las condiciones de trabajo.
Para la dosis de carbón inicialmente se hicieron ensayos con cantidades pequeñas
(1 y 2 g/l de CAG) y los resultados fueron muy desalentadores en cuanto a la
remoción de color, siendo casi imposible determinar la cantidad de soluto que podía
adsorber esta cantidad de adsorbente; sin embargo se aumento la dosis a 5 y 10 g/l
presentándose saturación del carbón muy rápida y remociones de color bajas, del
orden del 10 al 15% (Anexo A1) y con poca probabilidad de elegir esta técnica como
eficiente.
En concordancia con experiencias sobre estudios de adsorción con carbón activado
y la teoría que sugieren que la eficiencia de esta se ve influenciada por una
21
variación en el pH del efluente tratado se prosiguió a tomar como una segunda
alternativa acidificar los tres efluentes de trabajo a pH 6 y 4, teniendo en cuenta que
al acidificar los efluentes podría mejorar el proceso dependiendo del tipo de
compuestos remanentes en el lixiviado después de los tratamientos previos en el
caso del reactor UASB y el filtro anaerobio de flujo ascendente FAFA, también se
amplio el rango de dosis de carbón a 50 y 100 g/l para comparar el comportamiento
frente a dosis alta y pH bajo.
El tiempo fue la variable que siempre se manejó en el mismo rango de 1 a 5 horas,
ya que gráficamente fue el periodo necesario para determinar la saturación del
carbón independiente de la dosis del mismo. Este rango como se dijo anteriormente
se fijó inicialmente basados en datos teóricos y de otras plantas, sin embargo en el
transcurso de la experimentación se determino como un rango adecuado para
manejar este tipo de aguas y definir el tiempo óptimo de contacto del adsorbente
con el adsorbato.
Los resultados fueron mejores para las últimas condiciones de dosis de carbón
considerando que la cantidad de soluto adsorbible es muy alta; pero para el pH el
comportamiento fue muy similar.
El siguiente procedimiento se siguió para los tres efluentes de trabajo, lixiviado viejo,
efluente del reactor UASB y efluente del FAFA.
1. Se tomó una muestra del efluente.
2. Se midieron las condiciones iniciales como temperatura, pH, turbiedad, y
concentración (color).
3. Se colocó el lixiviado en un equipo de jarras (1l en cada jarra) en contacto con
diferentes masas de carbón (5, 10, 50 y 100g) y un pH determinado (4, 6, y pH
inicial) Los nuevos valores de pH se fijaron con HCL concentrado y H2SO4
concentrado.
4. Se sometió a agitación (90 rpm).
5. Posteriormente se tomaron muestras en función del tiempo de contacto (1, 2, 3,
4, y 5 horas) y se midió el pH, temperatura, turbiedad y el color aparente y real
22
por medio del espectrofotómetro (SPECTROCUANT NOVA 60) para evaluar la
remoción obtenida en función del tiempo, en función de la dosis de carbón y el
pH .
6. Se graficaron los datos anteriores (la concentración contra el tiempo de
contacto).
4.4.2. Tiempo de contacto, dosis de carbón y remoción de color
1. Se tomó una muestra del efluente.
2. Se le midieron las condiciones iniciales: Concentración (color aparente y real),
temperatura, turbiedad y pH.
3. Posteriormente se transfirió en cada jarra un volumen de 1L de muestra con una
cantidad determinada de carbón activado (40, 60, 80, 100, 120 y 140 g/l).
4. Se encendió el equipo de jarras, y se ajustó la velocidad de agitación a 90rpm.
5. Se tomaron muestras en función del tiempo de contacto y se le midieron las
condiciones finales de concentración, temperatura, turbiedad y pH.
6. Los valores obtenidos se graficaron en función del tiempo.
4.4.3. Determinación de las isotermas de adsorción
De los ensayos anteriores se determinó el tiempo óptimo de contacto del carbón
activado para los tres efluentes; los datos obtenidos para este tiempo se
correlacionaron para las tres isotermas de adsorción desarrolladas anteriormente
(isoterma de Freundlich, Langmuir y BET) para definir que tipo de adsorción se
presenta en este tipo de agua residual si químico o físico y monocapa o multicapa,
para poder definir cuál de los modelos teóricos se ajustaba mejor a las condiciones
experimentales, y posteriormente utilizar los datos para el diseño de las columnas
de adsorción piloto.
23
24
5. RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS. 5.1. RANGO DE DOSIS DE CARBÓN ACTIVADO, VARIACIÓN DEL PH DE LA
MUESTRA Y RANGO DE TIEMPO DE CONTACTO DEL CARBÓN. Todos los ensayos previos fueron de gran importancia para seleccionar los mejores
rangos de operación que permitieron definir el diseño experimental que es lo que
finalmente aseguró el número de muestreos y medidas para seleccionar los
parámetros óptimos (Anexo A1).
0
20
40
60
80
0 60 120 180 240 300Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 5g, pH inicialCAG 10g, pH inicialCAG 5g, pH 4CAG 10g, pH 4CAG 5g, pH 6CAG 10g, pH 6CAG 50g, pH inicialCAG 100g, pH inicialCAG 50g, pH 4CAG 100G, pH 4CAG 50g, pH 6CAG 100g, pH 6
Figura 7. Remoción de color del FAFA
0
20
40
60
80
100
0 60 120 180 240 300Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 5g, pH inicial
CAG 10g, pH inicial
CAG 5g, pH 4
CAG 10g, pH 4
CAG 5g, pH 6
CAG 10g, pH 6
CAG 50g, pH inicial
CAG 100g, pHinicialCAG 50g, pH 4
Figura 8. Remoción de color del Lixiviado viejo
En la figura 7 y 8 se representan los ensayos experimentales y es evidente la
diferencia para cada variable; en el caso del pH se ve claramente que la influencia
de la variación del pH no es apreciable frente a los porcentajes de remoción de
color, esto se debe probablemente a que a pH básico (8 aproximadamente)
predomina la forma molecular de algunos compuestos orgánicos como fenoles, los
cuales están presentes en los lixiviados y son adsorbidos por el carbón. Algunos
estudios han establecido que la adsorción aumenta para compuestos no ionizados ó
en forma molecular con respecto a su forma ionizada debido a que ésta es
hidrosoluble (Durán Moreno A., 1997). Por estas razones se consideró conveniente
trabajar con el pH inicial, para evitar el costo de reactivos en la acidificación de los
efluentes.
La dosis de carbón se determino que esta alrededor de 100 g/l, basados en los
ensayos preliminares y comparando los porcentajes de remoción, ya que para dosis
de carbón de 5–10 g/l la remoción máxima fue de 15% y para 50 – 100 g/l llegaron
hasta un 80% considerando que la dosis se encuentra en este rango.
A si mismo para el tiempo de contacto se considero un tiempo entre 60 y 210
minutos basados en la leve estabilización de los porcentajes de remoción de color
en este rango y que lo importante en esta etapa es definir el rango de tiempo para
determinar el tiempo óptimo de contacto del carbón activado.
Los valores determinados anteriormente de dosis de carbón y tiempo de contacto
sirvieron para determinar el diseño experimental que se llevo a cabo durante la
práctica y que se menciono anteriormente con sus respectivas variaciones.
5.2. TIEMPO DE CONTACTO, DOSIS DE CARBÓN Y REMOCIÓN DE COLOR
Las pruebas que se realizaron variando la dosis de carbón activado y tiempo de
contacto permitieron determinar los parámetros óptimos para dichas variables;
teniendo en cuenta que para cada efluente se hicieron tres ensayos con el fin de
comparar el efecto de la variación de concentración inicial de los lixiviados y que por
25
26
cada ensayo se tomaron dos replicas que se promediaron para graficar y determinar
los parámetros de dosis de carbón y tiempo de contacto.
A continuación se presentan de manera gráfica los mejores resultados de los
ensayos realizados para la obtención de los parámetros óptimos del proceso de
adsorción, que fueron posteriormente utilizados para el trazado de las isotermas de
adsorción. (Anexo 2).
Figuras del 9 al 14. Remociones de color de los tres efluentes frente al tiempo de
contacto del carbón activo.
0102030405060708090
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80gCAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 9. Remoción de color aparente del lixiviado viejo (segundo ensayo)
0102030405060708090
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40 CAG 60 CAG 80CAG 100 CAG 120 CAG 140
Figura 10. Remoción de color real del lixiviado viejo (segundo ensayo)
27
010203040506070
0 30 60 90 120 150 180Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80gCAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 11. Remoción de color aparente del efluente del FAFA (primer ensayo)
01020304050607080
0 30 60 90 120 150 180Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g
CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 12. Remoción de color real del efluente del FAFA (primer ensayo)
010203040506070
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80gCAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 13. Remoción de color aparente del reactor UASB (primer ensayo)
28
01020304050607080
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n de
col
or (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80gCAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 14. Remoción de color real del reactor UASB (primer ensayo)
Con base a los resultados de las figuras 9 al 14 se puede observar que la mayor
parte de la adsorción se lleva a cabo en los primeros 90 minutos y que en adelante
el aumento del porcentaje de remoción de color tanto real como aparente es mínimo
frente al tiempo transcurrido, indicando la saturación del carbón, por ende se puede
seleccionar este tiempo como el tiempo de contacto óptimo del carbón activado para
los tres efluentes estudiados.
Figuras del 15 al 20. Remociones de color de los tres efluentes frente a la dosis de
carbón activo.
0102030405060708090
0 20 40 60 80 100 120 140Dosis de carbón (g/l)
Rem
oció
n %
60 min. 90 min. 120 min.150 min. 180 min. 210 min.
Figura 15. Remoción de color aparente del lixiviado viejo (segundo ensayo)
29
0102030405060708090
100
0 20 40 60 80 100 120 140Dosis de CAG (g/l)
Rem
oció
n %
60 min. 90 min 120 min.150 min. 180 min. 210 min.
Figura 16. Remoción de color real lixiviado viejo (segundo ensayo)
010203040506070
0 20 40 60 80 100 120 140Dosis de CAG (g/l)
Rem
oció
n %
60 min. 90 min. 120 min.150 min. 180 min.
Figura 17. Remoción de color aparente del efluente de FAFA (primer ensayo)
01020304050607080
0 20 40 60 80 100 120 140Dosis de CAG (g/l)
Rem
oció
n %
60 min. 90 min. 120 min.150 min. 180 min.
Figura 18. Remoción de color real efluente de FAFA (primer ensayo)
30
010203040506070
0 20 40 60 80 100 120 140Dosis de CAG (g/l)
Rem
oció
n %
60 min 90 min. 120 min.150 min. 180 min. 210 min.
Figura 19. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB (primer ensayo)
010203040506070
0 20 40 60 80 100 120 140Dosis de CAG (g/l)
Rem
oció
n %
60 min. 90 min. 120 min.150 min. 180 min. 210 min.
Figura 20. Remoción de color real del efluente del reactor UASB (primer ensayo)
En cuanto a la remoción de color frente a la dosis de carbón se observó que hay
una leve estabilización a partir de 80 g/l y tal vez es más clara a partir de los 10g/l,
sin embargo al comparar las diferencias de porcentaje de remoción entre las dosis
no excede el 4%, por lo cual no se justificaría tomar la dosis de 100g/l para obtener
una remoción similar a la de 80g/l; por consiguiente se sugiere la dosis de 80g/l
como la dosis óptima. Se puede corroborar con los datos reportados en el Anexo B.
5.3. ANÁLISIS ESTADÍSTICO Se utilizó el paquete estadístico SPSS (Statistical Pckage for Social Science)
versión 9.0 para desarrollar el análisis estadístico de las variables independientes:
dosis de CAG y tiempo de contacto, y evaluar el efecto sobre las variables
dependientes: remoción de color aparente y color real.
Mediante un análisis univariable factorial de varianza se verificó el modelo de diseño
experimental empleado comprobando que era confiable y los resultados se utilizaron
para corroborar los datos seleccionados anteriormente como parámetros óptimos de
las variables independientes de la presente investigación
Tabla 5. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color real para el lixiviado
viejo
Ensayo Fuente de Variación
Suma de cuadrados Tipo III df Media de
cuadrados F Sig. P
Tiempo (min) 811,077 5 162,215 186,192 ,000 Dosis CAG (g/l) 7259,049 5 1451,810 1666,395 ,000 Tiempo * CAG 96,156 25 3,846 4,415 ,000
Error 64,471 74 ,871 Total 605518,535 111
1
Coeficiente de determinación R2= 0,997 Tiempo (min) 2001,739 5 400,348 295,536 ,000
Dosis CAG (g/l) 6067,800 5 1213,560 895,849 ,000 Tiempo * CAG 170,620 25 6,825 5,038 ,000
Error 100,244 74 1,355 Total 602833,776 111
2
Coeficiente de determinación R2 = 0,996 Tiempo (min) 2221,991 5 444,398 396,999 ,000
Dosis CAG (g/l) 7228,915 5 1445,783 1291,576 ,000 Tiempo * CAG 231,636 25 9,265 8,277 ,000
Error 82,835 74 1,119 Total 584465,478 111
3
Coeficiente de determinación R2= 0,997 Tabla 6. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color real para el efluente
del FAFA
EnsayoFuente de variación
Suma de cuadrados Tipo III df Media de
cuadrados F Sig.P
Coeficiente de determinación R2=0,996 Tiempo (min) 5746,077 5 1149,215 4538,013 ,000
Dosis CAG (g/l) 1319,515 4 329,879 1302,623 ,000 Tiempo * CAG 61,097 20 3,055 12,063 ,000
Error 15,701 62 ,253 Total 316239,810 93
1
Coeficiente de determinación R2= 0,999 Tiempo (min) 1577,772 5 315,554 673,158 ,000
Dosis CAG (g/l) 5773,625 5 1154,725 2463,321 ,000 Tiempo * CAG 103,022 25 4,121 8,791 ,000
Error 34,689 74 ,469 Total 387822,904 111
2
Coeficiente de determinación R2= 0,998 Tiempo (min) 2481,486 5 496,297 642,396 ,000
Dosis CAG (g/l) 5867,252 5 1173,450 1518,888 ,000 Tiempo * CAG 109,915 25 4,397 5,691 ,000
Error 57,170 74 ,773 Total 397332,623 111
3
Coeficiente de determinación R2= 0,997
31
Tabla 7. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color para el efluente del
reactor UASB
EnsayoFuente de variación
Suma de cuadrados Tipo III df Media de
cuadrados F Sig. P
Tiempo (min) 2806,264 5 561,253 260,600 ,000 Dosis CAG (g/l) 6154,193 5 1230,839 571,501 ,000 Tiempo * CAG 215,676 25 8,627 4,006 ,000
Error 159,373 74 2,154 Total 372985,146 111
1
Coeficiente de determinación R2= 0,992 Tiempo (min) 1296,954 5 259,391 58,453 ,000
Dosis CAG (g/l) 6646,706 5 1329,341 299,561 ,000 Tiempo * CAG 196,847 25 7,874 1,774 ,031
Error 328,384 74 4,438 Total 381129,550 111
2
Coeficiente de determinación R2= 0,982 Tiempo (min) 2294,511 5 458,902 169,759 ,000
Dosis CAG (g/l) 7471,264 5 1494,253 552,761 ,000 Tiempo * CAG 191,829 25 7,673 2,838 ,000
Error 200,041 74 2,703 Total 386007,711 111
3
Coeficiente de determinación R2= 0,990 De acuerdo con la tablas 5, 6 y 7 de análisis de varianza se puede constatar con los
valores de significancía P, que los efectos de la dosis de CAG (g/l) y tiempo de
contacto (min) de forma independiente y combinada sobre la remoción de color real
de los efluentes son significativos para el lixiviado viejo (P≤ 0.01), para el FAFA (P≤
0.01), y para el UASB (P< 0,05), aunque en algunos ensayos se encontró que el
efecto combinado de estas variables no es significativo sobre la remoción de color
aparente (anexo 3)
El promedio del valor del coeficiente de determinación para la remoción de color real
es R2=0,997 para el lixiviado viejo, R2=0,998 para el efluente del FAFA y R2=0,988
para el reactor UASB, indican que el modelo de diseño experimental adoptado
explica el 99.7% para el lixiviado viejo, el 99.8% para el efluente del FAFA y 98.8%
para el reactor UASB de la variabilidad de los datos.
32
Datos estadísticos
Tabla 8. Remoción de color real del lixiviado viejo * Dosis de CAG Ensayo Dosis
CAG(g/l) Media Desviación estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Variaza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 59,33 3,343 65,22 54,04 60,74 55,21 11,18 11,18 60 68,66 3,974 75,78 62,50 67,91 63,19 15,79 13,28 80 75,04 3,296 78,88 68,75 75,00 69,94 10,86 10,13 100 78,91 2,820 82,61 74,23 79,32 74,23 7,95 8,38 120 80,89 2,592 84,38 75,78 81,06 76,07 6,72 8,60
1
140 83,37 2,159 86,34 78,26 83,60 81,60 4,66 8,08 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
40 61,74 5,886 68,52 50,93 63,77 51,40 34,64 17,59 60 67,79 5,824 74,07 54,21 69,72 54,21 33,92 19,86 80 73,59 4,519 78,70 64,49 75,23 64,49 20,43 14,21 100 77,74 3,343 82,24 71,96 78,34 71,96 11,18 10,28 120 81,33 4,318 88,18 73,15 81,10 73,83 18,65 15,03
2
140 82,97 3,856 88,18 76,36 82,73 76,64 14,87 11,82 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
40 58,71 7,014 67,14 45,26 60,07 45,26 49,20 21,88 60 66,90 5,589 72,46 56,52 68,59 57,66 31,24 15,94 80 72,85 5,148 79,71 63,04 73,03 64,23 26,50 16,67 100 76,46 4,378 80,29 68,61 78,91 68,61 19,17 11,68 120 79,43 3,499 84,06 72,46 79,64 72,99 12,25 11,60
3
140 83,33 3,295 87,14 77,37 84,73 77,37 10,86 9,77
Tabla 9. Remoción de color real del efluente del FAFA * Dosis de CAG Ensayo Dosis
CAG (g/l) Media Desviación estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 44,22 4,597 50,00 35,96 44,30 35,96 21,14 14,04 60 52,83 4,295 57,89 45,61 53,30 46,49 18,44 12,28 80 58,97 4,088 63,00 51,32 60,35 51,32 16,71 11,68 100 62,90 4,595 67,98 54,82 64,47 54,82 21,11 13,16 120 64,95 3,852 68,28 57,71 66,96 57,89 14,84 10,57
1
140 67,76 2,739 70,48 62,72 69,16 62,72 7,50 7,76 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
40 46,40 5,265 52,68 37,86 47,69 39,02 27,72 14,82 60 54,11 4,047 59,02 46,12 55,23 47,32 16,38 12,90 80 59,09 4,087 63,90 51,22 60,25 52,20 16,70 12,68 100 62,83 3,716 68,45 55,61 63,41 55,61 13,81 12,84 120 65,80 4,082 71,22 58,54 66,34 59,02 16,67 12,68
2
140 67,83 3,103 72,68 63,11 67,96 63,41 9,63 9,57 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
40 46,44 6,111 54,55 34,18 47,71 35,53 37,35 20,37 60 55,13 5,868 61,42 42,86 56,60 45,18 34,44 18,56 80 60,29 5,239 66,33 50,00 61,27 50,76 27,45 16,33 100 63,82 4,765 69,70 54,55 64,21 55,84 22,71 15,15 120 66,36 4,409 71,21 57,36 66,93 57,36 19,44 13,85
3
140 67,96 3,797 72,08 60,20 68,20 61,93 14,42 11,88
33
Tabla 10. Remoción de color real del efluente del reactor UASB * Dosis de CAG Ensayo DOSIS
CAG (g/l) Media Desviación estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 44,77 6,362 51,55 30,21 47,15 48,96 40,48 21,34 60 52,36 6,248 59,38 40,21 53,90 59,38 39,03 19,17 80 58,16 6,652 64,95 44,79 59,59 64,58 44,25 20,16 100 61,44 4,992 67,01 51,55 63,22 66,67 24,92 15,46 120 64,31 4,864 69,07 55,67 66,33 68,75 23,65 13,40
1
140 67,13 3,847 72,16 59,79 68,91 68,75 14,80 12,37 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
40 36,87 4,598 41,67 27,12 38,98 40,00 21,14 14,55 60 43,48 3,277 47,50 34,75 44,96 45,83 10,74 12,75 80 51,20 4,740 55,83 41,53 53,78 55,83 22,47 14,30 100 53,82 4,940 59,17 44,92 55,03 59,17 24,40 14,25 120 55,31 4,141 60,00 47,50 56,78 60,00 17,15 12,50
2
140 57,35 3,704 60,00 48,31 58,82 59,17 13,72 11,69 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
40 43,51 6,173 55,00 32,65 43,43 34,00 38,11 22,35 60 53,46 6,264 63,00 42,86 53,50 46,00 39,24 20,14 80 59,45 4,707 66,00 49,00 60,11 49,00 22,15 17,00 100 64,77 4,895 72,00 56,00 66,00 56,00 23,96 16,00 120 65,44 4,964 73,00 53,00 67,00 53,00 24,64 20,00
3
140 67,34 3,151 73,00 61,22 67,18 63,00 9,93 11,78 Los datos estadísticos reportados en las tablas 8, 9 y 10 para los tres ensayos de
los efluentes, evidencian una diferencia aproximada del 4% entre los valores
promedios de remoción de color real para las dosis de 80 y 100g/l de CAG, es decir
si se quisiere escoger una dosis óptima de CAG podríamos sugerir en primera
instancia una dosis de 80 g/l, basados solamente en un ahorro en el consumo de
CAG y en que para esta dosis se alcanza una remoción considerable.
Tabla 11. Remoción de color real del lixiviado viejo * tiempo
Ensayo TIEMPO (min) Media Desviación
estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 90 70,04 8,900 81,60 54,38 72,09 55,21 79,20 27,22 120 72,02 9,298 81,99 54,04 74,61 55,21 86,46 27,95 150 73,55 8,481 84,66 58,75 75,61 60,74 71,93 25,91 180 76,31 8,204 84,66 60,74 79,32 60,74 67,31 23,92 210 76,42 8,526 85,63 60,74 79,69 60,74 72,69 24,89
1
240 77,86 7,672 86,34 61,88 80,24 63,19 58,86 24,46 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 66,56 9,580 76,85 50,93 69,78 51,40 91,77 25,92 90 70,97 8,842 82,73 56,48 71,11 57,94 78,18 26,25 120 74,45 6,468 81,82 61,68 76,05 61,68 41,83 20,14 150 76,00 7,116 83,33 62,96 78,14 64,49 50,64 20,37 180 78,05 7,545 87,96 63,89 78,34 67,29 56,92 24,07
2
210 79,13 7,315 88,18 67,27 79,63 67,29 53,51 20,91
34
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 30 64,65 10,820 78,57 45,26 66,45 45,26 117,07 33,31 60 69,55 9,256 80,29 53,28 71,59 53,28 85,67 27,01 90 74,09 8,461 84,78 59,12 76,01 59,12 71,59 25,66 120 74,70 8,059 85,71 58,39 76,28 58,39 64,95 27,32 150 77,14 7,267 86,43 63,77 78,42 64,23 52,81 22,66
3
180 77,55 7,186 87,14 64,96 79,64 64,96 51,64 22,18
Tabla 12. Remoción de color real del efluente del FAFA * tiempo Ensayo TIEMPO
(min) Media Desviación estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 60 51,83 8,839 63,44 35,96 53,51 35,96 78,13 27,48 90 57,30 8,373 67,98 42,73 59,34 42,98 70,11 25,25 120 59,81 8,843 69,30 44,30 62,72 44,30 78,20 25,00 150 61,49 7,852 69,30 46,70 63,60 47,37 61,66 22,60
1
180 62,59 7,378 70,48 49,34 65,27 49,56 54,44 21,14 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 52,65 8,512 63,41 37,86 53,91 39,02 72,45 25,55 90 56,28 8,276 65,37 41,26 58,50 41,46 68,48 24,11 120 59,39 7,405 67,96 45,37 61,46 45,85 54,83 22,59 150 61,44 7,124 68,93 48,78 63,17 48,78 50,74 20,15 180 63,36 7,218 72,68 50,24 64,88 51,22 52,10 22,44
2
210 62,93 7,009 71,71 51,71 63,26 51,71 49,12 20,00 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 50,93 8,816 61,93 34,18 53,29 35,53 77,73 27,75 90 58,04 7,806 67,17 44,44 60,16 45,18 60,93 22,73 120 59,11 8,514 68,02 41,84 60,67 43,15 72,48 26,18 150 62,52 6,860 69,70 50,00 64,12 50,76 47,06 19,70 180 64,36 7,299 72,08 49,49 67,09 50,76 53,27 22,59
3
210 65,06 6,595 72,08 52,55 66,84 52,79 43,49 19,53
Tabla 13. Remoción de color real del efluente del reactor UASB * tiempo Ensayo TIEMPO
(min) Media Desviación estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 60 48,56 9,647 61,46 30,21 49,49 61,46 93,07 31,25 90 54,14 7,905 65,63 38,14 56,19 65,63 62,49 27,49 120 59,25 8,008 72,16 46,88 59,79 68,75 64,13 25,28 150 61,49 6,725 69,79 47,92 63,41 69,79 45,23 21,87 180 62,01 7,941 69,79 46,39 64,95 69,79 63,06 23,40
1
210 62,70 7,490 71,13 48,45 65,28 68,75 56,09 22,68 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 42,03 7,839 51,67 27,12 44,96 51,67 61,46 24,55 90 47,72 7,711 60,00 34,17 49,58 56,67 59,46 25,83 120 50,28 7,005 59,32 37,29 53,33 58,33 49,07 22,03 150 52,23 7,834 60,00 38,33 55,84 60,00 61,38 21,67 180 52,74 7,683 60,00 38,98 56,67 60,00 59,03 21,02
2
210 53,02 7,426 60,00 40,00 56,25 59,17 55,15 20,00 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 51,28 10,076 64,00 32,65 54,03 34,00 101,52 31,35 90 56,21 8,417 66,33 40,82 59,00 44,00 70,85 25,51 120 57,77 9,791 68,00 38,00 61,14 38,00 95,86 30,00 150 60,46 8,774 68,00 42,86 64,50 46,00 76,98 25,14 180 62,69 8,150 70,00 46,00 65,68 46,00 66,43 24,00
3
210 65,55 7,135 73,00 52,00 66,50 52,00 50,90 21,00
35
De acuerdo con los datos consignados en las tablas 11, 12 y 13 para los tres
ensayos realizados, se observa que para un tiempo de contacto a 90 minutos la
remoción de color real alcanza un valor promedio de 71.93% para el lixiviado viejo,
57.2% para el FAFA y 52.69% para el reactor UASB, valores que no cambian
apreciablemente en los siguientes 30 y 60 minutos. Con lo cual existe un indicio de
que este tiempo de contacto podría ser el valor óptimo para el tratamiento.
Para una adecuada selección de los parámetros óptimos se realizo además un test
de Tukey HSD con una confiabilidad del 95 %.de comparaciones múltiples para la
diferencia de medias.
Tabla 14. Test de comparaciones múltiples de medias
Efluente Variable (I) (J) Diferencia demedias (I-J)
Error estándar Sig. Limite
inferior Limite
superior 0 70,0411 ,5821 ,000 68,2769 71,8054
120 -1,9794 ,3111 ,000 -2,9225 -1,0364 150 -3,5117 ,3111 ,000 -4,4547 -2,5686 180 -6,2706 ,3111 ,000 -7,2136 -5,3275 210 -6,3750 ,3111 ,000 -7,3180 -5,4320 Ti
empo
de
co
ntac
to
90
240 -7,8183 ,3111 ,000 -8,7614 -6,8753 0 75,0361 ,5821 ,000 73,2719 76,8004 40 15,7033 ,3111 ,000 14,7603 16,6464 60 6,3744 ,3111 ,000 5,4314 7,3175
100 -3,8739 ,3111 ,000 -4,8169 -2,9309 120 -5,8556 ,3111 ,000 -6,7986 -4,9125
Lixi
viad
o vi
ejo
Dos
is
de
CA
G
80
140 -8,3333 ,3111 ,000 -9,2764 -7,3903 0 57,2956 ,3138 ,000 56,3727 58,2184 60 5,4661 ,1677 ,000 4,9728 5,9594
120 -2,5144 ,1677 ,000 -3,0077 -2,0212 150 -4,1978 ,1677 ,000 -4,6911 -3,7045 Ti
empo
de
co
ntac
to
90
180 -5,2956 ,1677 ,000 -5,7888 -4,8023 0 58,9740 ,3183 ,000 58,0042 59,9438 40 14,7580 ,1838 ,000 14,1981 15,3179 60 6,1480 ,1838 ,000 5,5881 6,7079
100 -3,9247 ,1838 ,000 -4,4846 -3,3647 120 -5,9740 ,1838 ,000 -6,5339 -5,4141
FAFA
Dos
is
De
CA
G
80
140 -8,7867 ,1838 ,000 -9,3466 -8,2267 0 54,1428 ,9152 ,000 51,3689 56,9166 60 5,5806 ,4892 ,000 4,0979 7,0632
120 -5,1089 ,4892 ,000 -6,5916 -3,6262 150 -7,3483 ,4892 ,000 -8,8310 -5,8656 180 -7,8694 ,4892 ,000 -9,3521 -6,3868 Ti
empo
de
co
ntac
to
90
210 -8,5589 ,4892 ,000 -10,0416 -7,0762 0 58,1594 ,9152 ,000 55,3856 60,9333 40 13,3917 ,4892 ,000 11,9090 14,8744 60 5,8017 ,4892 ,000 4,3190 7,2844
100 -3,2789 ,4892 ,000 -4,7616 -1,7962 120 -6,1528 ,4892 ,000 -7,6355 -4,6701
Rea
ctor
UA
SB
Dos
is
de C
AG
80
140 -8,9667 ,4892 ,000 -10,4494 -7,4840 (I) y (J) indican los valores de las medias comparadas de las variables independientes
tiempo de contacto y dosis de CAG.
36
Según los datos reportados en la tabla 14 para la variable tiempo se puede inferir
que existen diferencias significativas para los valores de las medias de remoción de
color real (P =0,000) para los tres efluentes, entonces es aquí en donde se tiene que
utilizar criterios de ingeniería para definir que tan significativas son estas diferencias.
Al observar el valor para la diferencia de medias de remoción de color real para los
tiempos 90 y 120 minutos encontramos que este es inferior al 5%, significando esto
que no se justificaría utilizar un tiempo de contacto superior 90 minutos para
remover entre un 2% más de remoción de color, además resultaría costoso utilizar
un tiempo de contacto superior a los 90 minutos.
Al analizar los datos reportados en la tabla 14 para la variable dosis de CAG, se
observa que los valores de significancia para las dosis 80 g/l y 100 g/l de CAG son
cero, indicando esto que la diferencia entre las medias de remoción de color
aparente y color real son significativas y que para la escogencia de la dosis óptima
tenemos que utilizar otro criterio o la primera apreciación realizada de los datos
estadísticos.
Luego de este primer análisis estadístico el paso siguiente es la verificación del
modelo de diseño experimental empleado, el cual se realizó mediante un examen de
residuos estandarizados para las dos variables independientes del modelo diseño.
37
3002001000-100
Stan
dardized
Res
idua
l for R
EMOREA
L
3
2
1
0
-1
-2
-3
Figura 21. Residuos estandarizados de remoción de color real del lixiviado viejo contra tiempo (primer ensayo)
Figura 22. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra dosis
CAG (primer ensayo) Figura 23. Resid
TIEMPO (min)
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
CAG
160140120100806040200-20
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
3
2
1
0
-1
-2
-3Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
re
moc
ión
de c
olor
real
de
Dosis CAG (g/l)
160140120100806040200-20
Sta
ndar
3
2
1
0
-1
-2
-3
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
)
CAGTIEMPO (min38
uos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA contra tiempo primer ensayo
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
CAG
160140120100806040200-20
2
1
0
-1
-2
Dosis CAG (g/l)
Figura 24. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA contra dosis CAG (primer ensayo)
3002001000-100
Sta
ndar
3
2
1
0
-1
-2
-3
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
TIEMPOTIEMPO (min)
Figura 25. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del reactor UASB contra tiempo primer ensayo
3 de
l
Figura
C
160140120100806040200-20
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
2
1
0
-1
-2
-3Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
rem
oció
n de
col
or re
a
26. Residuos
AGDosis CAG (g/l)
39
estandarizados de remoción de color real del efluente del reactor UASB
contra dosis CAG primer ensayo
Al analizar las gráficas 21 a 26, no se observa un patrón o tendencia en la
dispersión de los residuos estandarizados a lo largo del rango de tiempo de contacto
y de dosis de CAG, lo que indica la independencia de las mediciones. Sin embargo
al observar las gráficas de residuos estandarizados de la remoción de color
aparente contra dosis para el lixiviado viejo y la gráfica de residuos estandarizados
de remoción de color aparente contra tiempo primer ensayo para el efluente del
reactor UASB (Anexo C), se identifican algunas tendencias. En la primera se
observa una tendencia hacia la disminución de la variabilidad en las mediciones a lo
largo de rango de dosis de CAG, y en la segunda se identifica una tendencia al
aumento de la dispersión de los residuos estandarizados a lo largo del rango de
tiempo de contacto, indicando esto la dependencia de las mediciones y posibles
errores en la toma de las mismas. Para verificar el comportamiento de los residuos
estandarizados de los demás ensayos ver Anexo C.
5.4. CONDICIONES ÓPTIMAS DE OPERACIÓN De acuerdo con los resultados del análisis estadístico y las gráficas de remoción en
función de tiempo y dosis de carbón (Ver anexo 2) se concluyó que los parámetros
óptimos, para la obtención de las isotermas y posterior diseño de las columnas son:
Tabla 15. Parámetros óptimos de dosis de carbón y tiempo de contacto Lixiviado viejo Efluente UASB Efluente FAFA Dosis de carbón (g/l) 80 80 80 Tiempo de contacto (min) 90 90 90
Los parámetros anteriores se determinaron a partir del análisis estadístico, pero
principalmente con base en los resultados experimentales de laboratorio, ya que de
acuerdo con los resultados cuantitativos de remoción de color, las diferencias son
considerables con respecto a los valores inferiores de los parámetros óptimos
seleccionados y para los superiores es mínima y las remociones son levemente
superiores, también se debe pensar en el costo de material adsorbente o el gasto de
tiempo para obtener prácticamente los mismos resultados (Anexo B).
40
En la tabla 16 se presentan dos ensayos con las condiciones óptimas:
Tabla 16. Adsorción del lixiviado con las condiciones óptimas
Parámetro Lix. viejo UASB FAFA Lix.
viejo UASB FAFA
pH 7.66 8.14 8.30 8.07 8.16 8.21 Temperatura (°C) 20.9 18.6 17.1 21 18.7 18.1 Turbiedad inicial (FAU) 51 850 610 110 860 600 Color aparente inicial (UC) 331 2200 2090 685 2160 2070 Color aparente final (UC) 65 1030 960 170 1150 1000 % Remoción de color aparente 80.36 53.18 54.07 75.15 46.76 51.69 Color real inicial (UC) 329 1870 1820 655 1840 1830 Color real final (UC) 58 760 760 155 780 740 % Remoción de color real 82.37 59.36 58.24 76.34 57.61 59.56 DQO(mg/l) inicial 442.43 3639.36 3496.64 809.6 3157.44 2752.64
DQO (mg/l) final 356.8 2164.59 2021.87 420.99 1754.13 1565.23 % Remoción de DQO 19.35 40.52 42.18 48.00 44.44 43.14
La variable de mayor importancia en este trabajo fue la concentración de color de
los lixiviados y en la tabla 16 se observa que la remoción de color para el lixiviado
viejo es mayor en comparación con el efluente del reactor UASB y del filtro FAFA,
esto se debe a que la concentración en el lixiviado viejo es menor que el lixiviado
nuevo tratado biológicamente; es importante resaltar también la diferencia entre el
color real y el color aparente que es menor en el lixiviado viejo debido a la cantidad
de sólidos presente y para el caso del reactor UASB y el FAFA seria necesario un
filtro antes del proceso de adsorción para retirar los sólidos.
Por otro lado los resultados de las pruebas de DQO indican que el proceso de
adsorción sobre carbón activado también se hace efectivo para este fin debido a
que los compuestos que se adsorben son orgánicos, compuestos fúlmicos, húmicos
entre otros y que hacen parte de la medida de éste parámetro
Tabla 17. Determinación de metales Metal Lixiviado viejo Efluente reactor UASB Efluente FAFA
Inicial Final % Inicial Final % Inicial Final % Cromo 0,29 0,17 41.38 2,07 1,32 36.23 1,62 1,32 18.52 Plomo 0,35 0,52 -48.57 0,86 1,19 -38.37 0,62 0,77 -24.19 Selenio 2,80 2,30 17.86 2,65 1,70 35.85 1,90 2,64 -38.95 Mercurio 12,00 11,95 0.42 24,00 3,10 87.08 11,60 5.55 52.16
41
Debido a inconvenientes con el método de análisis de metales se alcanzo a realizar
solo una determinación; como se observa en la tabla 17 la remoción de cromo,
selenio y mercurio es alta pero hay un incremento en la concentración de plomo
debido, seguramente a contaminación del material de laboratorio que se utilizo en la
practica, por consiguiente es difícil concluir de manera precisa sobre la eficiencia
del proceso para este objetivo.
En cuanto a los resultados cualitativos, es visible el cambio de color de los lixiviados
después de someterlos a la adsorción con carbón activado. En el gráfico 27 se
observa claramente la eficiencia del proceso, sin embargo queda por estudiar el
comportamiento en un sistema de columnas piloto para determinar el tiempo de
saturación del carbón y de paso definir la eficiencia no solo en cuanto a remoción de
color sino también en costos de regeneración y de adsorbente.
Figura 27. Comparación visual del proceso de adsorción
5.5. ISOTERMAS DE ADSORCIÓN Para la obtención de las isotermas se tomaron los datos correspondientes al tiempo
óptimo de contacto (90 minutos) valor que se estableció al determinar el tiempo de
equilibrio entre la concentración adsorbida y la concentración remanente, también
42
se tomo como criterio una diferencia máxima del 5% entre remociones para los
tiempos de contacto, considerando así que no se justifica un mayor tiempo para
obtener remociones similares a los valores considerados anteriormente, o sea
diferencias de remociones inferiores al 5%.
Los datos correspondientes al tiempo de contacto óptimo se correlacionaron para
definir el tipo de isoterma (anexo B), para esto es necesario determinar los valores
de concentración de equilibrio, la concentración de color removida por dosis de
carbón y el color residual de cada ensayo y para cada efluente, tablas 19, 20 y 21.
Las condiciones iniciales y de operación para cada efluente se presentan en la
siguiente tabla. Tabla 18. Condiciones iniciales para los ensayos realizados
Efluente Ensayo Color inicial
aparente (UC)
Color inicial Real (UC)
pH T (ºC) r.p.m.
Tiempo de
contacto (min)
Volumen (l)
1 1397 1387 8.48 20.6 90 90 1 2 1127 1083 8.49 20.7 90 90 1 Lixiviado
viejo 3 1660 1613 8.51 21.3 90 90 1 1 2427 1933 8.06 19.3 90 90 1 2 2387 1927 8.1 19.4 90 90 1 Reactor
UASB 3 2340 1987 8.46 19.6 90 90 1 1 2650 2277 8.19 18.6 90 90 1 2 2410 2057 8.24 20.1 90 90 1 FAFA 3 2310 1970 8.24 19.6 90 90 1
Tabla 19. Resultados obtenidos para el lixiviado viejo.
Ensayo M (g)
Ce (mg/l)
X (mg)
X/M (mg/g)
Ce/(X/M) (g/l) Ce/Co Ce/((X/M)*(Co-
Ce)) (g/mg) 40 720 893 22,33 32,2388 0,446 0,03609 60 597 1017 16,94 35,2131 0,369 0,03464 80 493 1120 14,00 35,2381 0,305 0,03146 100 403 1210 12,10 33,3333 0,250 0,02755 120 367 1247 10,39 35,2941 0,227 0,02831
1
140 333 1280 9,14 36,4583 0,206 0,02848 40 460 593 14,83 31,0112 0,424 0,04975 60 397 687 11,44 34,6602 0,366 0,05048 80 330 750 9,38 35,2000 0,304 0,04673 100 280 803 8,03 34,8548 0,258 0,04339 120 223 837 6,97 32,0319 0,206 0,03725
2
140 197 880 6,29 31,2879 0,181 0,03529
43
40 633 733 18,33 34,5455 0,457 0,04606 60 523 833 13,89 37,6800 0,378 0,04381 80 407 973 12,17 33,4247 0,293 0,03422 100 380 1013 10,13 37,5000 0,274 0,03738 120 307 1073 8,94 34,2857 0,221 0,03184
3
140 277 1093 7,81 35,4268 0,200 0,03201
Tabla 20. Resultados obtenidos para el efluente del reactor UASB. Ensayo M
(g) Ce
(mg/l)X
(mg)X/M
(mg/g)Ce/(X/M)
(g/l) Ce/Co Ce/((X/M)*(Co-Ce)) (g/mg)
40 1140 793 19,83 57,479 0,590 0,072 60 993 940 15,67 63,404 0,514 0,067 80 887 1047 13,08 67,771 0,459 0,065 100 827 1107 11,07 74,699 0,428 0,067 120 773 1160 9,67 80,000 0,400 0,069
1
140 700 1233 8,81 79,459 0,362 0,064 40 1127 800 20,00 56,333 0,585 0,070 60 980 947 15,78 62,113 0,509 0,066 80 840 1087 13,58 61,840 0,436 0,057 100 747 1180 11,80 63,277 0,388 0,054 120 707 1220 10,17 69,508 0,367 0,057
2
140 673 1253 8,95 75,213 0,349 0,060 40 1147 840 21,00 54,603 0,577 0,065 60 1007 980 16,33 61,633 0,507 0,063 80 860 1127 14,08 61,065 0,433 0,054 100 773 1213 12,13 63,736 0,389 0,053 120 747 1240 10,33 72,258 0,376 0,058
3
140 687 1300 9,29 73,949 0,346 0,057
Tabla 21. Resultados obtenidos para el efluente del FAFA Ensayo M
(g) Ce
(mg/l)X
(mg)X/M
(mg/g)Ce/(X/M)
(g/l) Ce/Co Ce/((X/M)*(Co-Ce)) (g/mg)
40 1293 983 24,58 52,610 0,568 0,054 60 1123 1153 19,22 58,439 0,493 0,051 80 940 1337 16,71 56,259 0,413 0,042 100 903 1373 13,73 65,777 0,397 0,048 120 830 1447 12,06 68,848 0,365 0,048
1
140 763 1513 10,81 70,617 0,335 0,047 40 1187 870 21,75 54,559 0,577 0,063 60 1000 1057 17,61 56,782 0,486 0,054 80 893 1163 14,54 61,433 0,434 0,053 100 810 1247 12,47 64,973 0,394 0,052 120 757 1300 10,83 69,846 0,368 0,054
2
140 717 1340 9,57 74,876 0,348 0,056 40 1080 890 22,25 48,539 0,548 0,055 60 957 1013 16,89 56,645 0,486 0,056
3
80 823 1147 14,33 57,442 0,418 0,050
44
100 747 1223 12,23 61,035 0,379 0,050 120 697 1273 10,61 65,654 0,354 0,052
140 657 1313 9,38 70,000 0,333 0,053
Los datos anteriores se correlacionaron a las ecuaciones de Freundlich, Langmuir y
BET y en las figuras siguientes se presentan las tres isotermas de adsorción, para
los tres efluentes (lixiviado viejo, efluente del reactor UASB y efluente del FAFA), y
en la tabla 22 se presenta un resumen de todas las isotermas para los efluentes.
X/M = 0,0161Ce1,0952
R2 = 0,9886
8,5
13,5
18,5
23,5
320 420 520 620 720Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
X/M
(mg/
g)
Figura 28. Isoterma de Freundlich para el lixiviado viejo (primer ensayo)
Ce/(X/M) = -0,0067Ce + 37,861R2 = 0,4151
31
33
35
37
300 400 500 600 700Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
Ce/
(X/M
) (g/
l)
Figura 29. Isoterma de Langmuir para el lixiviado viejo (primer ensayo)
45
46
Ce/((X/M)(Co-Ce)) = 0,0375Ce/Co + 0,0198R2 = 0,9275
0,0268
0,0308
0,0348
0,0388
0,20 0,30 0,40Ce/co
Ce/
((X/
M)(
Co-
Ce)
)
Figura 30. Isoterma de BET para el lixiviado viejo (primer ensayo)
X/M= 1E-04Ce1,735
R2 = 0,9908
8
12
16
20
680 780 880 980 1080Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
X/M
(mg/
g)
Figura 31. Isoterma de Freundlich para el reactor UASB (primer ensayo)
Ce/(X/M) = -0,0556Ce + 119,8R2 = 0,9448
55
65
75
85
680 780 880 980 1080Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
Ce/
(X/M
) (g/
l)
Figura 32. Isoterma de Langmuir para el reactor UASB (primer ensayo)
47
Ce/((X/M)(Co-Ce)) = 0,0253Ce/Co + 0,056R2 = 0,4961
0,064
0,068
0,072
0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60Ce/Co
Ce/
((X/
m)(
Co-
Ce)
)
Figura 33. Isoterma de BET para el reactor UASB (primer ensayo)
X/M= 0,0003Ce1,5616
R2 = 0,9985
10
16
22
28
700 900 1100 1300Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
X/M
(mg/
g)
Figura 34. Isoterma de Freundlich para el FAFA (primer ensayo)
Ce/(X/M) = -0,0343Ce + 96,956R2 = 0,9992
50
60
70
700 900 1100 1300Color en equilibrio (mg Pt-Co/l)
Ce/
(X/M
) (g/
l)
Figura 35. Isoterma de Langmuir para el FAFA (primer ensayo)
48
Ce/((X/M)Co-Ce) = 0,0287Ce/Co+ 0,0369R2 = 0,9852
0,045
0,048
0,050
0,053
0,055
0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60Ce/Co
Ce/
((X/M
)(Co-
Ce)
)
Figura 36. Isoterma de BET para el FAFA (primer ensayo)
Tabla 22. Isotermas de adsorción para los tres efluentes.
FREUNDLICH LANGMUIR BET EFLUENTE ENSAYO k n a(mg/g) b (l/mg) K Xm 0.0161 0.9130 -149.25 -0.00018 2.894 17.452
1 0.0161*Ce1.0952 -0.0067*Ce+37.861 0.0375*Ce/Co+0.01980.0376 1.039 476.19 0.000059 3.574 11.148
2 0.0376*Ce0.9616 0.0021*Ce+32.52 0.0646*Ce/Co+0.02510.0318 1.020 769.23 0.000037 4.1036 12.626
Lixiviado viejo
3 0.0318*Ce0.9801 0.0013*Ce+34.935 0.0599*Ce/Co+0.01930.0001 0.5764 -17.9856 -0.00046 1.452 12.3001
1 0.0001*Ce1.735 -0.055*Ce+119.8 0.0253*Ce/Co+0.056 0.0008 0.6911 -31.056 -0.00035 2.6867 10.3001
2 0.0008*Ce1.447 -0.0322*Ce+91.956 0.0587*Ce/Co+0.03480.0004 0.6918 -26.882 -0.00038 2.1017 12.1065
UASB
3 0.0004*Ce1.5322 -0.0372*Ce+96.911 0.0433*Ce/Co+0.03930.0003 0.6403 -29.1545 -0.00035 1.7778 15.2439
1 0.0003*Ce1.5616 -0.0343*Ce+96.956 0.0287*Ce/Co+0.0369
0.00007 0.5553 -16.5016 -0.00052 2.2987 13.2439 2
0.00007*Ce1.8009 -0.0606*Ce+116.17 -0.0106*Ce/Co+0.058 0.0001 0.5837 -21.1416 -0.00048 3.6337 16
FAFA
3 0.0001*Ce1.7133 -0.0473*Ce+98.391 0.0172*Ce/Co+0.0453
Tabla 23. Coeficientes de correlación de las isotermas EFLUENTE ENSAYO FREUNDLICH LANGMUIR BET
1 0.9886 0.4151 0.9275 2 0.9754 0.0098 0.9205 Lixiviado viejo 3 0.9684 0.0119 0.8983 1 0.9908 0.9448 0.4961 2 0.9753 0.7336 0.7335 UASB 3 0.9763 0.7928 0.6167 1 0.9985 0.992 0.9852 2 0.9952 0.9446 0.1715 FAFA 3 0.997 0.9374 0.3394
En primer lugar, los resultados obtenidos en los experimentos de contacto se
intentaron ajustar al modelo de Langmuir, ecuación (1), utilizando su
correspondiente linealización. En todos los casos en estudio, este modelo no se
cumplió de manera aceptable, obteniéndose líneas quebradas y con pendiente
negativa, esta diferencia de pendientes, se suele relacionar con variaciones en el
calor de adsorción, pudiéndose considerar prácticamente constante en un intervalo
de linealidad dado, o con diferencias en la accesibilidad de las moléculas de
adsorbato a los sitios activos superficiales del sólido. Como ejemplo se presenta el
caso de los resultados correspondientes a la linealización de Langmuir de la
isoterma obtenida para el primer ensayo de los tres efluentes.
Sin embargo, el modelo de Freundlich ajustó eficientemente los resultados
obtenidos en los ensayos de contacto. Como se puede ver en las figuras 28, 31 y
34, los datos experimentales cumplen bastante bien con lo predicho por la ecuación
(4).
Con respecto a la isoterma de BET es claro que la adsorción en multicapas no se
presenta en este tipo de aguas residuales ya que no en todos los casos se
comportan de forma lineal.
De las tablas 22 y 23 se puede concluir que el tipo de adsorción que se presenta
con este tipo de agua residual es de tipo monocapa, por lo cual la isoterma que
describe de manera clara el fenómeno de adsorción es la de Freundlich. Esto se
pudo concluir comparando los valores de las correlaciones de todas las isotermas, y
los valores de las constantes empíricas, ya que algunos valores de las pendientes
de las rectas de Langmuir y BET fueron negativos indicando esto que no existe
ningún sentido físico, y estableciendo que la adsorción no es viable basándose en
estas isotermas.
Para determinar que ensayo tomar de cada efluente para la obtención de los
parámetros de diseño de las columnas piloto se compararon los valores de las
constantes de la isoterma de Freundlich, k que se toma como una indicación
aproximada de la capacidad de adsorción, y n que representa la intensidad del
49
carbón y comparando además la que presenta la mejor correlación. Se tomo el
primer ensayo para los tres efluentes
5.6. PARAMETROS DE DISEÑO DE LAS COLUMNAS DE ADSORCIÓN PILOTO
A continuación se presenta los parámetros de diseño de las columnas de adsorción
con base a la isoterma de Freundlich para los tres efluentes. Como muestra de
cálculo se presenta el diseño para la primera isoterma para el lixiviado viejo. Los
resultados para el efluente del UASB y el efluente del FAFA se reportan en las tabla
24. (Anexo D)
Tiempo de residencia. El tiempo de residencia es de 90 minutos, tiempo óptimo de
contacto del carbón activado determinado anteriormente para los tres efluentes de
trabajo.
Caudal de operación. El caudal que se utilizó para este diseño es de 10 ml/s, sin
embargo para el diseño el caudal de lixiviado fue un parámetro que se vario entre
2,5 y 100 ml/s para definir a que caudal se puede esperar una remoción del 80%
aproximadamente.
Volumen de lixiviado tratado
LVmlV
ssmlV
5454000
5400*/10
===
Masa de contaminante adsorbido en el lecho
C0: como color inicial se tomó el color real mayor de los ensayos, para tomarlo como
un valor crítico máximo; en este caso es 1613 mg Pt-Co/l (Tabla 18).
50
Ce: la concentración final se fijó como la remoción máxima que se presento para
cada efluente, en el caso del lixiviado viejo fue del 10% de la concentración inicial,
para el efluente del reactor UASB y el efluente del FAFA la concentración final fue
del 20% de la concentración inicial.
gxmgx
Llmglmgx
392.788.78391
54*)/3.161/1613(
==
−=
Masa de carbón activado De la isoterma de adsorción de Freundlich se despejó la masa requerida de carbón:
carbóndeKgm
ggmg
mgm
gmgmgm
61,18
6.18605/2133.4
8.78397/)3.161*0161.0(
8.783970652.1
=
==
=
Masa de carbón por columna. El número de columnas se eligió con base en estudios similares y en la teoría que
sugiere tres para el buen funcionamiento y aprovechamiento del carbón en el
momento de regeneración de una de las columnas.
Kgm
carbóndeKgmi
20,63
61,18
=
=
Volumen de carbón
301378,078,13/45.0
20,6
mLVLKg
KgV
c
C
==
=
51
52
Área transversal de la columna
2
2
0081.0
)1000*4/()54.2*4(*
mA
A
T
T
=
= π
Altura del lecho de carbón
mhmmh
c
C
70,10081,0
01378,02
3
=
=
Altura total de la columna
Teniendo en cuenta que la columna debe tener un espacio mínimo necesario para el
retrolavado del carbón y regeneración en caso de ser química, se sugiere que la
altura del lecho del carbón sea el 70% del total de la columna.
mH
mH
c
c
43,270
100*70,1
=
=
Altura final de la columna Generalmente en un diseño se debe incorporar un factor de sobrediseño, para
asegurar el buen funcionamiento de la torre en caso de que las condiciones de
operación sean extremas y diferentes al diseño original.
mHmH
79.243.2*15.1
==
El diseño anterior no es el más adecuado para un sistema de columnas piloto, sin
embargo en las tablas 24, 25 y 26 se presentan los posibles diseños para los tres
efluentes.
En la figura 35 se presenta un esquema de las columnas de adsorción piloto, con
sus correspondientes líneas de flujo, y válvulas correspondientes a los puntos de
muestreo.
Afluente
Efluente Agua de
retrolavado
Figura 37. Diagrama general del sistema de columnas piloto de adsorción
Tabla 24. Parámetros de diseño para el lixiviado viejo Parametro caudal (ml/s) 2,5 5 5 10 10 15 20Tiempo (s) 5400 5400 5400 5400 5400 5400 5400volumen (L) 13,5 27 27 54 54 81 108Color real de afluente (mg Pt-Co/l) 1613 1613 1613 1613 1613 1613 1613Color real del efluente (mg Pt-Co/l) 161,3 161,3 161,3 161,3 161,3 161,3 161,3masa contaminante(g) 19,60 39,20 39,20 78,39 78,39 117,59 156,78isoterma 4,21 4,21 4,21 4,21 4,21 4,21 4,21masa carbón (Kg) 4,65 9,30 9,30 18,61 18,61 27,91 37,21masa de carbón por columna (Kg) 1,55 3,10 3,10 6,20 6,20 9,30 12,40densidad (Kg/L) 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45volumen de carbón por columna (l) 3,45 6,89 6,89 13,78 13,78 20,67 27,56diametro (plg) 4 4 6 6 8 8 8area transversal (cm^2) 81,07 81,07 182,42 182,42 324,29 324,29 324,29altura del lecho (m) 0,42 0,85 0,38 0,76 0,42 0,64 0,85altura de la columna (m) 0,61 1,21 0,54 1,08 0,61 0,91 1,21Sobrediseño (m) 0,70 1,40 0,62 1,24 0,70 1,05 1,40
53
Tabla 25. Parámetros de diseño para el efluente del reactor UASB Parametro caudal (ml/s) 2,5 5 10 15 20 Tiempo (s) 5400 5400 5400 5400 5400 volumen (L) 13,5 27 54 81 108 Color real de afluente (mg Pt-Co/l) 1987 1987 1987 1987 1987 Color real del efluente (mg Pt-Co/l) 397,4 397,4 397,4 397,4 397,4 masa contaminante(g) 21,46 42,92 85,84 128,76 171,68 isoterma 3,23 3,23 3,23 3,23 3,23 masa carbón (Kg) 6,64 13,27 26,55 39,82 53,09 masa de carbón por columna (Kg) 2,21 4,42 8,85 13,27 17,70 densidad (Kg/L) 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 volumen de carbón por columna (l) 4,92 9,83 19,66 29,50 39,33 diametro (plg) 4 6 8 8 8 area transversal (cm^2) 81,07 182,42 324,29 324,29 324,29 altura del lecho (m) 0,61 0,54 0,61 0,91 1,21 altura de la columna (m) 0,87 0,77 0,87 1,30 1,73 Sobrediseño (m) 1,00 0,89 1,00 1,49 1,99 Tabla 26. Parámetros de diseño para el efluente del filtro FAFA parametro caudal (ml/s) 2,5 5 5 10 10 15 20Tiempo (s) 5400 5400 5400 5400 5400 5400 5400volumen (L) 13,5 27 27 54 54 81 108Color real de afluente (mg Pt-Co/l) 2277 2277 2277 2277 2277 2277 2277Color real del efluente (mg Pt-Co/l) 455,4 455,4 455,4 455,4 455,4 455,4 455,4masa contaminante(g) 24,59 49,18 49,18 98,37 98,37 147,55 196,73isoterma 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25 4,25masa carbón (Kg) 5,79 11,57 11,57 23,14 23,14 34,71 46,28masa de carbón por columna (Kg) 1,93 3,86 3,86 7,71 7,71 11,57 15,43densidad (Kg/L) 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45 0,45volumen de carbón por columna (l) 4,29 8,57 8,57 17,14 17,14 25,71 34,28diametro (plg) 4 4 6 6 8 8 8area transversal (cm^2) 81,07 81,07 182,42 182,42 324,29 324,29 324,29altura del lecho (m) 0,53 1,06 0,47 0,94 0,53 0,79 1,06altura de la columna (m) 0,76 1,51 0,67 1,34 0,76 1,13 1,51sobrediseño 0,87 1,74 0,77 1,54 0,87 1,30 1,74
Los resultados obtenidos hasta el momento hacen parte de la primera fase de este
tipo de trabajos; siendo la química ósea de laboratorio; quedaría por desarrollar la
parte de ingeniería que corresponde a la construcción y seguimiento del sistema de
columnas de adsorción piloto para verificar la eficiencia del proceso y así
determinar los parámetros de diseño de un sistema de flujo continuo.
54
En caso de tomar la decisión por parte de la empresa EMAS S.A E.S.P sobre la
selección del tipo de efluente a tratar para la remoción de color por medio de la
técnica de adsorción sobre carbón activado empacado en columnas piloto, la
segunda fase del presente estudio involucraría las siguientes actividades:
Disposición y adecuación del sitio de montaje de las columnas. Construcción y Montaje de las columnas de adsorción piloto Arranque del sistema de columnas de adsorción. Seguimiento de las columnas de adsorción piloto, es decir programación de
corridas para establecer las condiciones de saturación de los lechos de carbón
activado (construcción de curvas de ruptura). Establecimiento de las condiciones de regeneración del carbón activado. Diseñar el sistema en continuo a escala de planta mediante el empleo de
ecuaciones como de Bohart-Adams, en caso de conseguir buenas remociones
en el sistema piloto. Analizar costos por inversión y mantenimiento del sistema.
55
CONCLUSIONES.
• La variación del pH en el lixiviado no presentó una influencia significativa sobre
el proceso de adsorción con carbón activado, esto se comprobó haciendo
variaciones en el pH de 4, 6 y el pH normal de cada efluente; la eficiencia del
proceso de adsorción es similar a pH básico (valor de 8.0) y a pH ácido (valor de
4) por lo cual es conveniente trabajar con el pH original para evitar gastos de
reactivos por acidificación.
• En la mayoría de los ensayos se pudo verificar el modelo de diseño experimental
empleado, corroborando las suposiciones que se hacen en el análisis de
varianza, como son, que la distribución de las observaciones fuera de una
manera normal e independiente, y con la misma varianza para cada tratamiento.
• El análisis estadístico realizado a los datos encontrados en la experimentación
con el software SPSS FOR WINDOWS versión 9,0 se utilizó en primera
instancia con el objetivo de evaluar y verificar el modelo de diseño experimental
empleado durante el estudio, sin embargo también se creía que este podía ser
utilizado mediante la ayuda de herramientas como el test de comparaciones
múltiples de medias para la selección de los parámetros óptimos de la
adsorción, pero al final se tuvo que emplear criterios de ingeniería.
• Los experimentos realizados en régimen discontinuo permitieron determinar que
los mejores valores de algunos parámetros de diseño de las columnas de
adsorción fueron: tiempo de contacto óptimo 90 minutos, expansión del lecho
30%. Estos valores de los parámetros de operación y diseño de una columna
prototipo se sitúan dentro de los criterios recomendados y datos reportados en
plantas de tratamiento de agua residual.
• De los ensayos desarrollados experimentalmente se concluyo que la adsorción
sobre carbón activado en lixiviados es de tipo monocapa, descartando el modelo
56
de BET, que se fundamenta en la adsorción de tipo multicapa indicando además
que la adsorción es química, formando verdaderos enlaces químicos entre el
adsorbato y el sustrato descartando la adsorción fisica donde las moléculas del
adsorbato se mantienen unidas a la superficie del sólido por medio de fuerzas de
van der Waals. Y entre los dos modelos que representan la adsorción monocapa
el que mejor correlacionó los datos fuel el modelo de Freundlich ya que las
pendientes del modelo de Langmuir dieron valores negativos indicando ningún
sentido físico.
• A partir de los datos de la isoterma de Freundlich se pudo determinar los
parámetros de diseño de las columnas de adsorción piloto dejando además,
varios diseños indicando que se pueden trabajar para diversos caudales,
diferentes masas de carbón pero igual porcentaje de remoción para cada
efluente.
• Al Comparar los resultados de las pruebas de DQO, se concluye que el proceso
de adsorción sobre carbón activo se hace efectivo también para este fin ya que
los porcentajes de remoción de la demanda química de oxigeno están entre 40 y
50%, resultados que hacen viable este proceso además del objetivo principal del
trabajo.
• A pesar de que los lixiviados generados en el relleno sanitario poseen una gran
variabilidad en las concentraciones de color, los resultados obtenidos en la
investigación se consideran representativos, ya que la temporada en que se
realizó ésta fue la mas seca del año, es decir, en donde se presentan las
concentraciones mas altas de color (condiciones criticas); también se comprobó
que la concentración inicial de adsorbato no influyo en la determinación de la
isoterma de adsorción, puesto que para los tres efluentes la isoterma de
Freundlich fue la que mejor correlaciono los datos experimentales.
57
RECOMENDACIONES
• Durante el desarrollo de la primera parte del estudio se empleó un carbón
activado granular (CAG) producido por la empresa Sulfoquímica (Medellín), el
cual posee buenas características como adsorbente para el tratamiento de los
lixiviados del relleno sanitario, sin embargo, el carbón utilizado presento una
granulometría muy variada afectando la medida de las condiciones, pero no
opacó la eficiencia del trabajo, con lo que se sugiere que para trabajos
posteriores o seguimiento del mismo se piense en cambiar el carbón por uno
más uniforme o eliminar la presencia de finos del carbón activado ya sea por
lavado o algún otro medio para evitar una posible estratificación y colmatación
del lecho, también se pueden evaluar otros tipos de carbón activado comerciales
y de fácil adquisición que puedan mejorar la eficiencia de la adsorción en las
columnas piloto.
• Durante el estudio del proceso de adsorción sobre carbón activado granular, se
encontró que las remociones de color son mayores en los tres ensayos
efectuados para el lixiviado viejo, seguido por el efluente del filtro FAFA y el
efluente del reactor UASB. Indicando esto tal vez, que la extensión de la
adsorción depende en gran medida de la cantidad de sólidos suspendidos
presentes en el efluente. En caso de que la empresa tome la decisión de
construir el sistema de columnas piloto para el tratamiento del efluente del
reactor UASB, se recomienda construir un filtro de arena para remover los
sólidos suspendidos presentes que puedan disminuir la eficiencia de la
adsorción.
• Para la selección del diseño más adecuado para la operación de las columnas
piloto de adsorción se deben tener en cuenta tanto consideraciones de carácter
hidráulico como condiciones críticas de las concentraciones de color que
presenta el lixiviado, es decir, que cuando se presenten condiciones críticas
máximas el sistema se pueda operar en serie sin ningún problema, y que
cuando se presenten condiciones críticas mínimas mediante manejo de flujos se
58
pueda operar el sistema de columnas en paralelo para darle el mejor
aprovechamiento al lecho de carbón.
• Aunque el proceso de adsorción con carbón activado para la remoción de color
de los lixiviados del relleno sanitario La Esmeralda ha sido el objetivo principal
del presente estudio, se recomienda durante el desarrollo de la segunda fase del
mismo la evaluación de otros parámetros importantes como la carga orgánica
como DQO y DBO, y la remoción del olor característico de los lixiviados ya que
esta técnica puede ser utilizada para dicho fin.
59
BIBLIOGRAFIA
1. Decreto 1594 de 1984. Ministerio del medio ambiente. Colombia.
2. ARBOLEDA Díaz, Beatriz. Recopilación, evaluación y ordenamiento de la
información relativa al diseño, construcción y operación del relleno sanitario La
Esmeralda, en la ciudad de Manizales. Trabajo de grado (Ing. Civil). 2002.
3. RIVERA, N. VALENCIA, N. Estudio Preliminar para el Tratamiento de Lixiviados
en un Reactor de Lodos Activados. Universidad Nacional de Colombia,
Manizales.2003
4. CAICEDO, F. MOLINA, J. Remoción de Materia Orgánica de Lixiviados del
relleno sanitario La Esmeralda por Medio de un Reactor UASB. Universidad
Nacional de Colombia, Manizales.2004.
5. LOPEZ Cano, Lorenza del Pilar. Búsqueda y posible solución al tratamiento de
los lixiviados. Universidad Nacional de Colombia, Manizales. 1998.
6. HERRERA, B. LADINO, L. Mejoramiento del sistema de tratamiento de los
lixiviados generados en el relleno sanitario La Esmeralda. Universidad Nacional
de Colombia, Manizales.2004.
7. RIVERA, N. VALENCIA, N. Estudio preliminar para el tratamiento de lixiviados
en un reactor de lodos activados. Universidad Nacional de Colombia,
Manizales.2003.
8. ARENAS, A. MARIN, M. Operacion de un sistema de reactores piloto uasb para el
tratamiento de lixiviados del relleno sanitario La Esmeralda. Universidad Nacional de
Colombia, Manizales.2004.
9. LOPEZ, V. MENDOZA, P. Estudio de la calidad del lixiviado del relleno sanitario
La Esmeralda y su respuesta bajo tratamiento en el filtro anaerobio de flujo
ascendente piloto. Universidad Nacional de Colombia, Manizales.2004.
10. BASTIDAS, M. CASTRO, J. Remoción de color del lixiviado tratado
biológicamente mediante oxidación con permanganato de potasio. Universidad
Nacional de Colombia, Manizales.2004.
11. BLANDON, J. MARÍN, L. Tratamiento del lixiviado por medio de oxidación
por peroxido de hidrogeno y ozono. Universidad Nacional de Colombia,
Manizales.2004.
60
12. DEGREMONT, Manual Técnico del Agua, Cuarta edición. 1979.
13. http://www.clarimex.com.
14. http://www.icp.csic.es/cyted/Monografias/Monografias1998/B2-253.html.
SOTELO, J.L., OVEJERO, G., DELGADO, J.A. y MARTÍNEZ, I. Eliminación de
compuestos organoclorados para la potabilización de aguas mediante un
proceso de adsorción-regeneración en carbón activado. Dpto. de Ingeniería
Química, Fac. de Ciencias Químicas, Univ. Complutense de Madrid, España.
15. ORJUELA, Alvaro., CIVETTA,Nicolas.; et al. Preparación de
intercambiadores catiónicos a partir de carbón. Revista Colombiana de Química.
Vol 29, Nº 2, 2000.
16. OROZCO Marín, Carlos Enrique. Análisis y evaluación de los procesos de
adsorción y deserción sobre carbón activado en la planta de tratamiento de
aguas residuales de la Fábrica de Café Liofilizado. 2003.
17. VELÁZQUEZ Alvarez, Carolina. Post-tratamiento del efluente de la planta de
tratamiento de aguas residuales en la Fábrica de Café Liofilizado. 1999.
18. TREYBAL Robert E. Operaciones con transferencia de masa. Segunda
edición. Editorial McGraw-Hill. 1988.
19. LAGREGA, BUCKINGHAM, EVANS. Gestión de residuos tóxicos.
Tratamiento, eliminación y recuperación de suelos. Vol 1. Editorial McGraw-Hill.
20. SPSS (Statistical Pckage for Social Science) version 9.0.
21. DURÁN PILOTZI Antonio, Rosa María Ramírez Zamora, Alfonso Durán
Moreno. Bioadsorción de lixiviados viejos clarificados Instituto de Ingeniería,
UNAM.
22. DURAN Moreno A.. Contribution a l’étude de l’adsortion et de la
biodégradation de composés organiques sur charbon actif: cas du phénol et
dérivés phénoliques. Thèse de Docteur, Université de Rennes. (1997)
23. MÉNDEZ NOVELO Roger Iván. Tratamiento por adsorción de lixiviados de
un relleno sanitario. XXVIII Congreso Interamericano de Ingeniería Sanitaria y
Ambiental Cancún, México, 27 al 31 de octubre, 2002.
24. RIVERA ORTIZ, Arturo, Rosa María Ramírez Zamora, Alfonso Durán
Moreno. Pruebas rssct con mini-columnas de carbón activado para remover
materia orgánica natural (mon) presente en aguas naturales.
61
ANEXOS
ANEXO A. ENSAYOS PRELIMINARES
ANEXO A1. ENSAYOS PRELIMINARES PARA LA DETERMINACIÓN DE RANGO
DOSIS DE CARBÓN, DE TIEMPO DE CONTACTO Y PH.
Tabla 1. Condiciones iniciales de los lixiviados
Muestra p T (ºC) Color (UC) Turbiedad (FAU) jarras Gradiente de mezcla r.p.m.
Lixiv.Viejo 8.30 21.7 1420 250 1 30 Lixiv.UASB 7.97 20.5 2060 1320 1 30
Tabla 2. Condiciones finales del lixiviado
Muestra Tiempo de Contacto (horas)
Dosis CAG (g) pH T (ºC) Color aparente
(UC) %
Remoción Turbiedad
(FAU)
5 8.32 23.6 1290 9.15 260 2
10 8.36 23.4 1220 14.08 270 5 8.33 24 1300 8.45 270
3 10 8.37 23.8 1190 16.20 260 5 8.34 24.2 1300 8.45 270
4 10 8.38 24.1 1150 19.01 250 5 8.35 24 1280 9.86 260
Lixiv.Viejo
5 10 8.39 24.1 1150 19.01 250 5 8.10 23 1900 7.77 1100
2 10 8.14 22.4 1800 12.62 1100 5 8.12 23.7 1850 10.19 1050
3 10 8.16 23.6 1700 17.48 1050 5 8.38 24.1 1820 11,65 1150
4 10 8.16 24 1650 19.90 1050 5 8.39 24.2 1800 12,62 1250
Lixiv.UASB
5 10 8.18 24.1 1500 27.18 1000
0
5
10
15
20
25
30
0 60 120 180 240 300Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
Lix. Viejo CAG 5g Lix. Viejo CAG 10gUASB CAG 5g UASB CAG 10g
Figura 1. Remoción de color del lixiviado viejo y del efluente del reactor UASB
Tabla 3. Condiciones iniciales del lixiviado viejo
Lixiviado viejo pH inicial pH 4 pH 6
pH 8,27 4,08 6,09Temperatura (ºC) 20,3 21,2 21
Color Aparente (UC) 1070 1080 1020Color Real (UC) 1050 1000 980 Turbiedad (FAU) 190 210 170
TABLA 1A- 4. Condiciones finales del lixiviado viejo
Tiempo de
contacto (horas)
MuestraDosis CAG (g)
pH T (ºC)
Turbiedad (FAU)
Color Aparente
(UC) %
Remoción Color Real (UC)
% Remoción
5 8,28 20,8 220 1040 2,8 990 5,7 Normal
10 8,34 20,9 250 1020 4,7 920 12,4 5 5,38 21,4 210 1020 5,6 960 4,0
pH 4 10 5,91 21,4 240 990 8,3 880 12,0 5 6,44 21,3 190 980 3,9 910 7,1
1
pH 6 10 6,54 21,3 220 970 4,9 870 11,2 5 8,3 21,5 210 1000 6,5 950 9,5
Normal 10 8,35 21,5 230 990 7,5 890 15,2 5 5,61 21,9 200 980 9,3 890 11,0
pH 4 10 6,18 21,8 210 890 17,6 850 15,0 5 6,65 21,8 180 950 6,9 900 8,2
2
pH 6 10 6,72 21,8 230 940 7,8 830 15,3 5 8,32 21,7 210 980 8,4 920 12,4
Normal 10 8,36 21,8 220 960 10,3 870 17,1 5 5,73 22,1 200 970 10,2 900 10,0
pH 4 10 6,32 22 220 870 19,4 840 16,0 5 6,77 22 190 920 9,8 880 10,2
3
pH 6 10 6,86 22,1 220 900 11,8 830 15,3 5 8,31 22 200 940 12,1 930 11,4
Normal 10 8,35 22,2 210 930 13,1 880 16,2 5 5,87 22,4 200 950 12,0 890 11,0
pH 4 10 6,47 22,3 210 890 17,6 850 15,0 5 6,9 22,3 190 900 11,8 890 9,2
4
pH 6 10 7 22,4 210 900 11,8 820 16,3
0
5
10
15
20
25
0 30 60 90 120 150 180 210 240Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 5g, pH normal CAG 10g, pH normal CAG 5g, pH 4CAG 10g,pH 4 CAG 5g, pH 6 CAG 10g, pH 6
Figura 2. Remoción de color aparente del lixiviado Viejo
02468
101214161820
0 60 120 180 240Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 5g, pH inicial CAG 10g, pH inicial CAG 5g, pH 4CAG 10g, pH 4 CAG 5g, pH 6 CAG 10g, pH 6
Figura 3. Remoción de color real del lixiviado viejo
Tabla 5. Condiciones iniciales deL efluente del reactor UASB
UASB pH inicial pH 4 pH 6
pH 7,98 4 6,02Temperatura (ºC) 18,5 19 20
Color Aparente (UC) 2150 2080 2100Color Real (UC) 1390 1120 1290Turbiedad (FAU) 840 760 730
TABLA 1A-6. Condiciones finales del efluente del reactor UASB
Tiempo
Contacto (horas)
Muestra Dosis CAG (g)
pH T (ºC)
Turbiedad (FAU)
Color Aparente
(UC) %
Remoción Color Real (UC)
% Remoción
5 8,04 21,4 77 2120 1,395 1270 8,633 Normal
10 8,11 21,2 840 2117 1,535 1210 12,95 5 4,73 21,3 720 1960 5,769 1070 4,464
pH 4 10 5,12 21,4 760 1990 4,327 1090 2,679 5 6,41 21,1 690 2030 3,333 1190 7,752
1
pH 6 10 6,53 21,3 750 2030 3,333 1240 3,876 5 8,08 22,1 780 2110 1,86 1240 10,79
Normal 10 8,13 22 860 2116 1,581 1200 13,67 5 4,78 22,1 730 1950 6,25 1050 6,25
pH 4 10 5,25 22,2 770 1970 5,288 1070 4,464 5 6,61 21,9 700 1990 5,238 1160 10,08
2
pH 6 10 6,75 22,1 740 2030 3,333 1170 9,302 5 8,1 22,7 770 2110 1,86 1230 11,51
Normal 10 8,15 22,6 830 2115 1,628 1200 13,67 5 4,83 22,7 740 1950 6,25 1040 7,143
pH 4 10 5,39 22,7 760 1970 5,288 1060 5,357 5 6,78 22,6 690 2000 4,762 1160 10,08
3
pH 6 10 6,92 22,7 730 2010 4,286 1160 10,08
0
1
2
3
4
5
6
7
0 60 120 180Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 5g, pH normal CAG 10g, pH normal CAG 5g, pH 4CAG 10g,pH 4 CAG 5g, pH 6 CAG 10g, pH 6
Figura 4. Remoción de color aparente del UASB
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 60 120 180Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 5g, pH inicial CAG 10g, pH inicial CAG 5g, pH 4CAG 10g, pH 4 CAG 5g, pH 6 CAG 10g, pH 6
Figura 5. Remoción de color real del UASB
Tabla 7. Condiciones iniciales del efluente del FAFA
FAFA pH inicial pH 4 pH 6
pH 8,29 3,98 6,17Temperatura (ºC) 20,3 21,1 21
Color Aparente (UC) 1550 1420 1450Color Real (UC) 1320 1080 1200Turbiedad (FAU) 390 340 340
Tabla 8. Condiciones finales del efluente del FAFA
Tiempo
Contacto (horas)
Muestra Dosis CAG (g)
pH T (ºC)
Color Aparente
(UC) %Remoción
Color Real (UC)
%Remoción Turbiedad (FAU)
5 8,3 21 1520 1,94 1270 3,79 420 Normal
10 8,35 21 1510 2,58 1220 7,58 460 5 5,11 21,6 1410 0,70 1070 0,93 380
pH 4 10 5,72 21,8 1390 2,11 1070 0,93 410 5 6,5 21,7 1390 4,14 1170 2,50 370
1
pH 6 10 6,64 21,8 1380 4,83 1120 6,67 410 5 8,3 22 1490 3,87 1200 9,09 390
Normal 10 8,34 22 1440 7,10 1170 11,36 440 5 5,32 22,7 1390 2,11 1070 0,93 380
pH 4 10 6,14 22,9 1340 5,63 1050 2,78 400 5 6,68 22,6 1370 5,52 1130 5,83 340
2
pH 6 10 6,87 22,6 1310 9,66 1050 12,50 410 5 8,3 22,9 1450 6,45 1180 10,61 400
Normal 10 8,34 22,9 1400 9,68 1140 13,64 420 5 5,48 23,3 1380 2,82 1060 1,85 380
pH 4 10 6,29 23,3 1320 7,04 1020 5,56 400 5 6,85 23,3 1350 6,90 1110 7,50 360
3
pH 6 10 7,06 23,4 1300 10,34 1040 13,33 400 5 8,31 23,6 1440 7,10 1170 11,36 410
Normal 10 8,34 23,7 1400 9,68 1100 16,67 440 5 5,63 23,9 1360 4,23 1060 1,85 390
pH 4 10 6,48 23,9 1320 7,04 1000 7,41 420 5 7,01 23,9 1360 6,21 1090 9,17 380
4
pH 6 10 7,16 23,9 1310 9,66 1020 15,00 410
0
2
4
6
8
10
12
0 60 120 180 240Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 5g, pH inicial CAG 10g, pH inicial CAG 5g, pH 4CAG 10g, pH 4 CAG 5g, pH 6 CAG 10g, pH 6
Figura 6. Remoción de color aparente del FAFA
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
0 60 120 180 240Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 5g, pH inicial CAG 10g, pH inicial CAG 5g, pH 4CAG 10g, pH 4 CAG 5g, pH 6 CAG 10g, pH 6
Figura 7. Remoción de color real del FAFA
Tabla 9. Condiciones iniciales del lixiviado viejo
Lixiviado viejo pH inicial pH 4 pH 6
pH 8.62 4.10 6.07 Temperatura (ºC) 21.7 22.8 22.7
Color Aparente (UC) 940 1000 900 Color Real (UC) 940 840 870 Turbiedad (FAU) 160 170 140
Jarras (l) 1 1 1 Gradiente de mezcla ( r.p.m.) 90 90 90
Tabla 10. Condiciones finales del lixiviado viejo Tiempo
Contacto (horas)
Muestra Dosis CAG (g)
pH T (ºC)
Color Aparente
(UC) %
Remoción Color Real
(UC) %
RemociónTurbiedad
(FAU)
50 9.15 22.9 580 38,30 570 39,36 350 Normal 100 9.32 23 430 54,26 420 55,32 520 50 7.40 23.3 610 39,00 570 32,14 320 pH 4 100 8.17 23.3 410 59,00 420 50,00 420 50 7.71 23.1 560 37,78 550 36,78 480
1
pH 6 100 8.40 23.3 440 51,11 360 58,62 610 50 9.04 23.4 480 48,94 470 50,00 360 Normal 100 9.25 23.5 290 69,15 330 64,89 480 50 7.63 23.5 490 51,00 460 45,24 310 pH 4 100 8.32 23.5 300 70,00 280 66,67 290 50 7.89 23.3 440 51,11 470 45,98 430
2
pH 6 100 8.53 23.3 290 67.78 280 67,82 600 50 9.09 23.5 400 57,45 420 55,32 290 Normal 100 9.30 23.5 260 72,34 260 72,34 420 50 7.79 23.7 420 58,00 420 50,00 280 pH 4 100 8.43 23.7 220 78,00 260 69,05 360 50 8.08 23.6 390 56,67 420 51,72 420
3
pH 6 100 8.60 23.7 260 71.11 210 75,86 510 50 9.35 23.8 410 56,38 400 57,45 340 Normal 100 9.56 23.7 230 75,53 250 73,40 360 50 8.20 23.8 400 60,00 220 73,81 260 pH 4 100 8.78 23.7 210 79,00 350 58,33 340 50 8.47 23.6 380 57,78 400 54,02 290
4
pH 6 100 8.93 23.6 240 73.33 200 77,01 --- 50 9.52 23.9 370 60,64 360 61,70 260 Normal 100 9.63 23.8 220 76,60 210 77,66 310 50 8.24 23.9 370 63,00 350 58,33 260 pH 4 100 8.80 23.8 200 80,00 190 77,38 320 50 8.52 23.9 350 61,11 400 54,02 370
5
pH 6 100 8.94 23.8 200 77,78 180 79,31 450
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 60 120 180 240 300Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 50g, pH normal CAG 100g, pH normal CAG 50g, pH 4CAG 100g,pH 4 CAG 50g, pH 6 CAG 100g, pH 6
Figura 8. Remoción de color aparente del lixiviado viejo
0102030405060708090
0 60 120 180 240 300Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 50g, pH inicial CAG 100g, pH inicial CAG 50g, pH 4CAG 100g, pH 4 CAG 50g, pH 6 CAG 100g, pH 6
Figura 9. Remoción de color real del lixiviado viejo
ANEXO B TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR
DEL CARBÓN ACTIVADO
ANEXO B1. TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO EN EL LIXIVIADO VIEJO
Tabla 1. Condiciones iniciales del lixiviado viejo (primer ensayo)
Lixiviado viejo PH 8,51T (°C) 21,3Turbiedad (FAU) 280Color aparente (UC 1660Color real (UC) 1613
Tabla 2. Condiciones finales del lixiviado viejo (primer ensayo) Tiempo de contacto (minutos)
Dosis CAG (g)
pH T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente
(UC) %
remociónColor real (UC)
% Remoción
40 8,67 23,9 300 773 53,4 720 55,4 60 8,61 30 300 607 63,5 597 63,0 80 8,67 23,4 270 493 70,3 493 69,4 100 8,73 23,9 320 420 74,7 403 75,0 120 8,73 23 360 380 77,1 367 77,3
90
140 8,76 23,8 510 307 81,5 333 81,0 40 8,6 23 290 727 56,2 727 54,9 60 8,62 22,9 250 593 64,3 540 66,5 80 8,66 22,8 260 490 70,5 430 73,3 100 8,7 22,8 280 397 76,1 387 76,0 120 8,74 22,8 310 363 78,1 330 79,5
120
140 8,77 23,2 460 307 81,5 297 81,6 40 8,6 24,1 300 650 60,8 650 59,7 60 8,65 23,9 250 523 68,5 543 66,3 80 8,66 23,8 280 443 73,3 417 74,2 100 8,72 23,6 280 387 76,7 370 77,1 120 8,75 23,6 350 310 81,3 317 80,4
150
140 8,77 24,1 470 283 82,9 263 83,7 40 8,62 23,2 250 660 60,2 627 61,1 60 8,63 23,2 240 497 70,1 453 71,9 80 8,66 23,1 240 383 76,9 367 77,3 100 8,7 23,1 260 337 79,7 313 80,6 120 8,74 23,1 290 317 80,9 287 82,2
180
140 8,77 23,5 260 290 82,5 250 84,5 40 8,59 24,3 210 637 61,6 623 61,4 60 8,64 24,1 290 487 70,7 483 70,0 80 8,65 24 250 403 75,7 357 77,9 100 8,71 23,4 260 320 80,7 300 81,4 120 8,74 23,8 300 313 81,1 273 83,1
210
140 8,76 24,6 270 290 82,5 247 84,7 40 8,6 23,7 240 607 63,5 590 63,4 60 8,63 23,5 230 413 75,1 410 74,6 80 8,67 23,5 230 383 76,9 353 78,1 100 8,77 23,5 250 310 81,3 290 82,0 120 8,74 23,4 280 277 83,3 273 83,1
240
140 8,8 23,6 600 263 84,1 227 85,9
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 60 120 180 240Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40 CAG 60 CAG 80CAG 100 CAG 120 CAG 140
Figura 1. Remoción de color aparente del lixiviado viejo
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 60 120 180 240Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40 CAG 60 CAG 80
CAG 100 CAG 120 CAG 140
Figura 2. Remoción de color real del lixiviado viejo
Tabla 3. Condiciones iniciales del lixiviado viejo (tercer ensayo)
Lixiviado viejo pH 8,48T (°C) 20,6Turbiedad (FAU) 260Color aparente (UC) 1397Color real (UC) 1383
Tabla 4. Condiciones finales del lixiviado viejo (tercer ensayo)
Tiempo de contacto (minutos)
Dosis CAG (g)
pH T (°C) Turbiedad (FAU)
Color aparente
(UC) %
remoción Color Real (UC)
% Remoción
40 8,6 21,2 330 750 46,3 743 46,3 60 8,66 21,3 370 593 57,5 587 57,6 80 8,7 21,3 320 503 64,0 500 63,9
100 8,73 21,2 370 433 69,0 430 68,9 120 8,76 21,3 450 383 72,6 370 73,3
60
140 8,8 21,6 570 307 78,0 303 78,1 40 8,63 21,2 290 650 53,5 633 53,0 60 8,67 21,3 280 550 60,6 523 60,2 80 8,7 21,2 340 410 70,6 407 70,4
100 8,74 21,2 340 370 73,5 380 73,3 120 8,78 21,2 360 310 77,8 307 77,6
90
140 8,88 21,6 550 290 79,2 277 79,0 40 8,6 21,5 290 563 59,7 557 59,8 60 8,67 21,7 300 410 70,6 433 68,7 80 8,71 21,6 280 390 72,1 377 72,8
100 8,74 21,2 320 293 79,0 290 79,0 120 8,77 21,6 400 270 80,7 277 80,0
120
140 8,82 21,6 500 217 84,5 217 84,3 40 8,63 21,6 280 560 59,9 530 61,7 60 8,67 21,7 260 450 67,8 430 68,9 80 8,7 21,5 310 377 73,0 370 73,3
100 8,74 21,4 300 300 78,5 280 79,8 120 8,78 21,4 320 287 79,5 283 79,5
150
140 8,88 21,6 460 203 85,4 207 85,1 40 8,63 21,7 270 500 64,2 483 65,1 60 8,68 21,9 290 393 71,8 390 71,8 80 8,71 21,8 250 317 77,3 307 77,8
100 8,74 21,5 320 290 79,2 293 78,8 120 8,77 21,6 420 243 82,6 230 83,4
180
140 8,82 21,8 510 207 85,2 193 86,0 40 8,63 21,9 290 480 65,6 480 65,3 60 8,67 21,9 280 393 71,8 383 72,3 80 8,7 21,7 280 303 78,3 293 78,8
100 8,71 21,7 320 297 78,8 280 79,8 120 8,71 21,8 300 243 82,6 240 82,7
210
140 8,89 21,8 410 200 85,7 187 86,5
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
0 30 60 90 120 150 180 210
Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40 CAG 60 CAG 80 CAG 100 CAG 120 CAG 140
Figura 3. Remoción de color aparente del lixiviado viejo
0
20
40
60
80
100
0 30 60 90 120 150 180 210
Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40 CAG 60 CAG 80 CAG 100CAG 120 CAG140
Figura 4. Remoción de color real del lixiviado viejo
ANEXO B2. TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO EN EL EFLUENTE DEL FAFA
Tabla 1. Condiciones iniciales del efluente del FAFA, (primer ensayo)
Efluente del FAFA PH 8,19T (°C) 18,6Turbiedad (FAU) 830Color aparente (UC 2653Color real (UC) 2277
Tabla 2. Condiciones finales del efluente del FAFA (primer ensayo) Tiempo
de contacto (minutos)
Dosis CAG (g)
pH T (°C) Turbiedad (FAU)
Color aparente
(UC) %
remociónColor real (UC)
% Remoción
40 8,39 19,6 930 1867 29,64 1443 36,6125 60 8,48 19,7 1000 1647 37,93 1227 46,1279 80 8,52 19,8 1060 1500 43,46 1100 51,6908
100 8,56 19,9 1070 1393 47,48 1013 55,497 120 8,58 19,9 1110 1273 52 953 58,132
60
140 8,63 210 1330 1153 56,53 843 62,963 40 8,35 21 900 1740 34,41 1293 43,2001 60 8,44 20,9 920 1500 43,46 1123 50,6661 80 8,49 20,7 960 1367 48,49 940 58,7176
100 8,53 20,8 1083 1261 52,46 903 60,3279 120 8,56 20,8 1200 1172 55,82 830 63,5485
90
140 8,6 21 1333 1106 58,33 763 66,4764 40 8,4 20,4 880 1643 38,06 1267 44,3712 60 8,46 20,5 910 1443 45,6 1063 53,3011 80 8,51 20,5 970 1280 51,75 897 60,6207
100 8,55 20,5 1180 1263 52,38 810 64,4269 120 8,58 20,5 1370 1094 58,75 753 66,9155
120
140 8,68 20,5 1270 1017 61,68 700 69,2578 40 8,38 21,6 770 1563 41,07 1200 47,2991 60 8,45 21,5 840 1387 47,73 987 56,6681 80 8,5 21,1 990 1247 53,01 873 61,6454
100 8,54 21,4 1133 1206 54,56 780 65,7444 120 8,57 21,3 1217 1094 58,75 733 67,7939
150
140 8,6 21,4 1217 1017 61,68 687 69,8434 40 8,41 20,9 870 1553 41,45 1143 49,7877 60 8,46 21 890 1397 47,36 990 56,5217 80 8,5 21 920 1210 54,39 850 62,6702
100 8,54 21 967 1183 55,4 783 65,598 120 8,57 21 983 1067 59,79 730 67,9403
180
140 8,63 21 1183 994,4 62,52 700 69,2578
0
10
20
30
40
50
60
70
0 50 100 150Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40 CAG 60 CAG 80 CAG 100 CAG 120 CAG 140
Figura 1. Remoción de color aparente del efluente del FAFA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 30 60 90 120 150 180Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40 CAG 60 CAG 80 CAG 100 CAG 120 CAG 140
Figura 2. Remoción de color real del efluente del FAFA
Tabla 3. Condiciones iniciales del efluente del FAFA (segundo ensayo)
Efluente del FAFA pH 8,24T (°C) 20,1Turbiedad (FAU) 690Color aparente (UC) 2410Color real (UC) 2053
Tabla 4. Condiciones finales del efluente del FAFA (segundo ensayo)
Tiempo de contacto (minutos)
Dosis CAG (g) pH T (°C) Turbiedad
(FAU) Color
aparente (UC)
% remoción
Color Real (UC)
% Remoción
40 8,45 20,9 840 1607 33,3 1267 38,3 60 8,52 20,9 950 1400 41,9 1090 46,9 80 8,54 21 1033 1317 45,4 990 51,8 100 8,6 21 1117 1217 49,5 893 56,5 120 8,63 21 1083 1133 53,0 840 59,1
30
140 8,68 21,3 1300 1111 53,9 753 63,3 40 8,46 21,7 790 1453 39,7 1203 41,4 60 8,52 21,7 900 1310 45,6 1000 51,3 80 8,56 21,5 1000 1250 48,1 893 56,5 100 8,62 21,7 1100 1144 52,5 817 60,2 120 8,64 21,5 1080 1067 55,7 757 63,1
60
140 8,68 22 1300 994 58,7 717 65,1 40 8,48 21,4 800 1423 40,9 1110 45,9 60 8,53 21,4 850 1243 48,4 920 55,2 80 8,56 21,5 1000 1210 49,8 833 59,4 100 8,6 21,5 1050 1061 56,0 747 63,6 120 8,63 21,4 983 983 59,2 727 64,6
90
140 8,68 21,8 1130 916 62,0 667 67,5 40 8,46 22,5 790 1333 44,7 1037 49,5 60 8,53 22,3 820 1213 49,7 907 55,8 80 8,56 22,1 850 1128 53,2 797 61,2 100 8,62 22,3 883 1021 57,6 713 65,3 120 8,63 22,2 933 1033 57,1 647 68,5
120
140 8,69 22,4 1117 900 62,7 650 68,3 40 8,46 22,1 790 1300 46,1 1007 51,0 60 5,82 21,9 820 1153 52,1 850 58,6 80 8,56 21,9 900 1083 55,0 767 62,7 100 8,59 21,8 883 971 59,7 670 67,4 120 8,63 21,8 867 956 60,4 633 69,2
150
140 8,68 22,1 1033 906 62,4 587 71,4 40 8,48 22,4 740 1283 46,7 980 52,3 60 8,53 23,7 760 1130 53,1 887 56,8 80 8,55 21,6 783 1071 55,6 760 63,0 100 8,6 22,8 867 1017 57,8 740 64,0 120 8,63 22,7 833 950 60,6 610 70,3
180
140 8,67 22,8 1117 921 61,8 590 71,3
0
10
20
30
40
50
60
70
0 20 40 60 80 100 120 140Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 3. Remoción de color aparente del efluente del FAFA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 20 40 60 80 100 120 140Tiempo (min)
Rem
oció
n de
col
or (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 4. Remoción de color real del efluente del FAFA
Tabla 5. Condiciones iniciales del FAFA, (tercer ensayo)
Efluente del FAFA pH 8,24T (°C) 19,6Turbiedad (FAU) 710Color aparente (UC) 2310Color real (UC) 1970
Tabla 6. Condiciones finales del efluente del FAFA (tercer ensayo)
Tiempo de contacto (minutos)
Dosis CAG (g)
pH T (°C) Turbiedad (FAU)
Color aparente
(UC) %
remoción Color Real (UC)
% Remoción
40 8,43 19,9 840 1593 31,0 1263 35,9 60 8,51 20 990 1400 39,4 1090 44,7 80 8,55 20 1017 1233 46,6 967 50,9
100 8,59 20,1 1150 1150 50,2 883 55,2 120 8,63 20,1 1183 1106 52,1 827 58,0
30
140 8,66 20,3 1417 1038 55,1 770 60,9 40 8,44 21,2 830 1447 37,4 1080 45,2 60 8,51 21,1 870 1273 44,9 957 51,4 80 8,55 21 983 1117 51,7 823 58,2
100 8,6 21,1 1017 1008 56,4 747 62,1 120 8,63 21,1 1067 967 58,2 697 64,6
60
140 8,67 21,2 1233 928 59,8 657 66,7 40 8,45 20,6 710 1417 38,7 1120 43,1 60 8,51 20,7 810 1187 48,6 873 55,7 80 8,54 20,8 867 1071 53,6 810 58,9
100 8,58 20,8 967 973 57,9 733 62,8 120 8,62 20,7 983 908 60,7 660 66,5
90
140 8,65 21 1300 878 62,0 637 67,7 40 8,44 21,5 790 1350 41,6 977 50,4 60 8,5 21,4 820 1183 48,8 833 57,7 80 8,56 21,2 900 1056 54,3 727 63,1
100 8,6 21,4 950 911 60,6 667 66,2 120 8,63 21,4 950 877 62,0 620 68,5
120
140 8,67 21,4 1200 862 62,7 607 69,2 40 8,45 21,1 750 1313 43,1 970 50,8 60 8,51 21,2 830 1107 52,1 773 60,7 80 8,55 21,2 833 989 57,2 697 64,6
100 8,59 21,1 950 911 60,6 620 68,5 120 8,62 21 967 843 63,5 597 69,7
150
140 8,66 22,1 1167 817 64,6 557 71,7 40 8,44 21,8 770 1257 45,6 920 53,3 60 8,5 21,8 780 1097 52,5 777 60,6 80 8,56 21,5 850 927 59,9 670 66,0
100 8,58 21,4 900 893 61,3 627 68,2 120 8,63 21,6 933 822 64,4 577 70,7
180
140 8,68 21,6 1183 810 64,9 560 71,6
0
10
20
30
40
50
60
70
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 5 Remoción de color aparente del efluente del FAFA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n de
col
or (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 6 Remoción de color real del efluente del FAFA
ANEXO B3 TIEMPO DE CONTACTO Y REMOCIÓN DE COLOR DEL CARBÓN
ACTIVADO EN EL EFLUENTE DEL UASB
Tabla 1. Condiciones iniciales del efluente del reactor UASB, (primer ensayo)
Efluente del UASB pH 8,06T (°C) 19,3Turbiedad (FAU) 1200Color aparente (UC) 2427Color real (UC) 1933
Tabla 2. Condiciones finales del efluente del reactor UASB (primer ensayo)
Tiempo de contacto (minutos)
Dosis CAG (g)
pH T (°C) Turbiedad (FAU)
Color aparente
(UC) %
remoción Color Real (UC)
% Remoción
40 8,52 20,2 1040 1747 28,0 1293 33,1 60 8,61 20,3 1100 1553 36,0 1127 41,7 80 8,67 20,3 1200 1427 41,2 1033 46,5
100 8,74 20,4 1320 1353 44,2 907 53,1 120 8,78 20,6 1380 1293 46,7 847 56,2
60
140 8,85 20,7 1600 1200 50,6 760 60,7 40 8,42 20,8 1020 1560 35,7 1140 41,0 60 8,5 20,8 1100 1427 41,2 993 48,6 80 8,55 20,8 1140 1280 47,3 887 54,1
100 8,59 21 1220 1187 51,1 827 57,2 120 8,77 20,6 1300 1133 53,3 773 60,0
90
140 8,85 21,4 1600 1127 53,6 700 63,8 40 8,43 21,2 1060 1487 38,7 993 48,6 60 8,48 21,2 1100 1380 43,1 947 51,0 80 8,46 21,3 1140 1213 50,0 820 57,6
100 8,52 21,3 1220 1173 51,7 727 62,4 120 8,55 21,5 1260 1140 53,0 660 65,9
120
140 8,59 21,6 1500 1033 57,4 580 70,0 40 8,27 21,7 1000 1473 39,3 973 49,6 60 8,35 21,7 1040 1333 45,1 827 57,2 80 8,4 21,7 1140 1187 51,1 720 62,8
100 8,46 21,8 1220 1140 53,0 700 63,8 120 8,49 21,8 1160 1093 55,0 647 66,5
150
140 8,52 21 1320 1013 58,2 600 69,0 40 8,33 22,1 1000 1453 40,1 1027 46,9 60 8,39 22 1200 1333 45,1 813 57,9 80 8,44 22,1 1140 1160 52,2 693 64,1
100 8,49 22,8 1220 1113 54,1 667 65,5 120 8,5 22,4 1160 1067 56,0 613 68,3
180
140 8,56 22,5 1200 1013 58,2 593 69,3 40 8,32 22,6 740 1433 40,9 980 49,3 60 8,39 22,4 980 1247 48,6 820 57,6 80 8,43 22,5 940 1120 53,9 700 63,8
100 8,5 22,5 1020 1080 55,5 647 66,5 120 8,53 22,5 1160 1027 57,7 600 69,0
210
140 8,57 22,6 1320 947 61,0 580 70,0
0
10
20
30
40
50
60
70
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 1. Remoción de color aparente del reactor UASB
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n de
col
or (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 2. Remoción de color real del reactor UASB
Tabla 3. Condiciones iniciales del efluente del reactor UASB, (segundo ensayo)
Efluente del UASB pH 8,1T (°C) 19,4Turbiedad (FAU) 1100Color aparente (UC) 2387Color real (UC) 1927
Tabla 4. Condiciones finales del efluente del reactor UASB, (segundo ensayo) Tiempo de contacto (minutos)
Dosis CAG (g)
pH T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente
(UC) %
RemociónColor real (UC)
% Remoción
40 8,31 20,4 800 1720 27,9 1233 36,0 60 8,39 20,2 960 1500 37,2 1060 45,0 80 8,46 20,2 1060 1347 43,6 960 50,2 100 8,47 20,4 1080 1307 45,3 800 58,5 120 8,43 20,4 1120 1227 48,6 727 62,3
60
140 8,63 20,6 1360 1200 49,7 707 63,3 40 8,38 21,1 1040 1553 34,9 1127 41,5 60 8,46 20,9 1000 1360 43,0 980 49,1 80 8,52 21 1100 1253 47,5 840 56,4 100 8,57 21,1 1080 1180 50,6 747 61,3 120 8,61 21,1 1080 1140 52,2 707 63,3
90
140 8,65 21,3 1180 1000 58,1 673 65,1 40 8,31 21,7 900 1467 38,6 1053 45,3 60 8,4 20,9 1060 1327 44,4 907 52,9 80 8,47 21,5 1100 1133 52,5 787 59,2 100 8,52 21,6 1340 1113 53,4 693 64,0 120 8,57 21,6 1320 1087 54,5 633 67,1
120
140 8,61 22 1800 993 58,4 647 66,4 40 8,22 22,1 1040 1453 39,1 1020 47,1 60 8,35 21,1 1140 1313 45,0 860 55,4 80 8,43 21,9 1100 1093 54,2 733 61,9 100 8,48 22 1280 1020 57,3 673 65,1 120 8,5 22 1260 987 58,7 640 66,8
150
140 8,55 22,7 1760 973 59,2 640 66,8 40 8,34 22,4 920 1433 40,0 987 48,8 60 8,43 22,2 1000 1300 45,5 847 56,1 80 8,48 22,1 1080 1087 54,5 733 61,9 100 8,59 22,2 1200 993 58,4 647 66,4 120 8,5 22,1 1260 980 58,9 633 67,1
150
140 8,63 23,1 1780 973 59,2 627 67,5 40 8,48 22,6 900 1413 40,8 960 50,2 60 8,56 22,4 920 1293 45,8 827 57,1 80 8,62 22,4 1400 1073 55,0 693 64,0 100 8,67 22,4 1020 1000 58,1 647 66,4 120 8,72 22,9 1000 980 58,9 640 66,8
210
140 8,76 22,8 1480 967 59,5 633 67,1
0
10
20
30
40
50
60
70
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 3. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n de
col
or (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g
Figura 4. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB
Tabla 5. Condiciones iniciales del efluente del reactor UASB, (tercer ensayo)
Efluente del UASB pH 8,46T (°C) 19,6Turbiedad (FAU) 900Color aparente (UC) 2340Color real (UC) 1987
Tabla 6. Condiciones finales del efluente del reactor UASB, (tercer ensayo) Tiempo de contacto (minutos)
Dosis CAG (g)
pH T (°C)
Turbiedad (FAU)
Color aparente
(UC) %
RemociónColor real (UC)
% Remoción
40 8,63 20,6 920 1680 28,2 1313 33,9 60 8,71 20,6 920 1447 38,2 1107 44,3 80 8,78 20,7 1060 1333 43,0 947 52,4 100 8,84 20,7 1180 1213 48,1 853 57,1 120 8,89 20,3 1160 1200 48,7 847 57,4
30
140 8,51 21 1560 1120 52,1 740 62,8 40 8,61 21,3 920 1433 38,7 1147 42,3 60 8,69 21,3 980 1340 42,7 1007 49,3 80 8,77 21,3 1000 1260 46,2 860 56,7 100 8,81 21,4 1040 1167 50,1 773 61,1 120 8,85 21,4 1180 1093 53,3 747 62,4
60
140 8,9 21,6 1400 1060 54,7 687 65,4 40 8,67 21,2 840 1413 39,6 1180 40,6 60 8,76 21,2 900 1273 45,6 967 51,4 80 8,82 21,2 980 1147 51,0 847 57,4 100 8,88 21,2 1080 1053 55,0 700 64,8 120 8,93 21,2 1060 1053 55,0 687 65,4
90
140 8,93 21,4 1400 1000 57,3 653 67,1 40 8,66 20,1 980 1333 43,0 1107 44,3 60 8,73 21,9 920 1233 47,3 900 54,7 80 8,78 21,8 980 1113 52,4 747 62,4 100 8,81 21,9 1000 987 57,8 667 66,4 120 8,85 21,9 1140 993 57,5 647 67,5
120
140 8,89 21,1 1360 940 59,8 647 67,5 40 8,77 21,7 800 1307 44,2 1053 47,0 60 8,76 21,7 880 1180 49,6 807 59,4 80 8,82 21,6 900 1087 53,6 727 63,4 100 8,87 21,6 900 973 58,4 613 69,1 120 8,92 21,6 960 947 59,5 627 68,5
150
140 8,94 21,4 1260 940 59,8 620 68,8 40 8,65 22,3 940 1273 45,6 933 53,0 60 8,72 22,2 940 1100 53,0 760 61,8 80 8,77 222 940 1047 55,3 707 64,4 100 8,8 22,3 860 980 58,1 593 70,1 120 8,84 22,4 1000 927 60,4 567 71,5
180
140 8,9 22,4 1100 880 62,4 547 72,5
0
10
20
30
40
50
60
70
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 5. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 30 60 90 120 150 180 210Tiempo (min)
Rem
oció
n (%
)
CAG 40g CAG 60g CAG 80g CAG 100g CAG 120g CAG 140g
Figura 6. Remoción de color aparente del efluente del reactor UASB
ANEXO C. ANÁLISIS ESTADÍSTICO
ANEXO C1. RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL LIXIVIADO VIEJO
EFLUENTE: Lixiviado viejo
Tabla 1. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color aparente para el lixiviado viejo
Ensayo Fuente de variación
Suma de cuadrados
Tipo III
Grados de
libertad Media de
cuadrados F Significancia P
TIEMPO (min) 698,261 5 139,652 16,043 ,000
DOSIS CAG (g/l) 6105,292 5 1221,058 140,271 ,000
TIEMPO * CAG 335,256 25 13,410 1,541 ,079
Error 644,170 74 8,705 Total 593966,330 111
1
Coeficiente de determinación R2 =0,973 TIEMPO
(min) 1770,770 5 354,154 429,467 ,000
DOSIS CAG (g/l) 5653,000 5 1130,600 1371,029 ,000
TIEMPO * CAG 113,004 25 4,520 5,481 ,000
Error 61,023 74 ,825 Total 600421,524 111
2
Coeficiente de determinación R2= 0,997 TIEMPO
(min) 2142,302 5 428,460 673,170 ,000
DOSIS CAG (g/l) 7366,757 5 1473,351 2314,836 ,000
TIEMPO * CAG 266,879 25 10,675 16,772 ,000
Error 47,100 74 ,636 Total 580323,244 111
3
Coeficiente de determinación R2= 0,998 DATOS ESTADÍSTICOS
Tabla 2. Remoción de color aparente para el lixiviado viejo * dosis de cag
Ensayo DOSIS CAG (g/l)
Media Desviación estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 60,64 6,793 83,73 52,41 60,73 52,41 46,14 31,32 60 67,74 4,941 75,45 59,64 68,98 62,65 24,42 15,81 80 73,36 3,477 78,18 67,47 73,65 71,08 12,09 10,71 100 77,88 2,919 81,93 72,29 76,81 74,70 8,52 9,64 120 80,02 2,430 84,43 76,36 80,67 77,71 5,90 8,07
1
140 82,40 1,273 85,03 80,12 82,23 81,33 1,62 4,91
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 61,79 5,262 68,75 52,68 64,29 53,98 27,68 16,07 60 68,24 5,288 75,22 56,64 69,64 56,64 27,96 18,58 80 73,62 4,316 77,88 65,49 75,11 65,49 18,63 12,39 100 77,61 3,977 83,19 70,54 78,13 71,68 15,82 12,65 120 80,62 3,680 85,84 74,11 81,86 74,34 13,55 11,73
2
140 82,64 3,282 86,73 76,11 83,12 76,11 10,77 10,62 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 58,19 6,798 65,71 45,71 59,86 45,71 46,21 20,00 60 66,71 5,844 72,86 57,14 68,82 57,86 34,16 15,72 80 72,55 4,903 79,14 63,31 72,50 63,57 24,04 15,83 100 76,34 4,054 79,86 68,35 78,57 69,29 16,43 11,51 120 79,28 3,610 82,86 71,22 79,58 72,86 13,03 11,64
3
140 83,02 3,259 86,33 77,86 84,65 77,86 10,62 8,47 Tabla 3. Remoción de color aparente para el lixiviado viejo * tiempo
Ensayo TIEMPO (min) Media Desviación
estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 90 70,21 9,758 82,63 52,41 72,82 52,41 95,21 30,22 120 71,12 8,950 82,04 55,69 73,21 57,23 80,10 26,35 150 72,66 8,005 83,03 60,61 73,80 60,84 64,08 22,42 180 75,27 8,172 83,83 59,64 78,55 83,73 66,78 24,19 210 75,40 7,604 83,13 60,61 78,85 62,05 57,83 22,52
1
240 77,38 7,264 85,03 62,65 79,16 62,65 52,76 22,38 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 66,72 8,577 77,68 52,68 68,46 53,98 73,56 25,00 90 71,15 8,823 82,30 55,36 72,13 56,64 77,85 26,94 120 74,71 6,471 83,19 64,29 76,11 64,60 41,88 18,90 150 76,09 7,253 84,07 63,72 78,32 63,72 52,61 20,35 180 77,07 6,954 86,73 64,60 78,23 65,49 48,36 22,13
2
210 78,80 6,965 86,73 66,37 80,09 66,37 48,51 20,36 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
30 64,56 10,716 78,42 45,71 66,68 45,71 114,83 32,71 60 69,21 9,607 79,86 52,52 71,33 53,57 92,29 27,34 90 74,42 8,420 85,00 59,29 75,72 60,00 70,89 25,71 120 74,03 8,618 85,71 59,29 76,26 59,29 74,27 26,42 150 76,73 7,218 85,71 63,31 78,22 65,00 52,10 22,40 180 77,13 6,888 86,33 65,47 78,57 65,71 47,44 20,86
3
210 79,99 4,185 85,78 72,33 80,80 72,86 17,51 13,45
Test de comparaciones múltiples de medias Tukey HSD con una confiabilidad del 95%. Tabla 4. Test de comparaciones múltiples de medias de remoción de color aparente
para el lixiviado viejo
Variable (I) (J) Diferencia de medias (I-J)
Error estándar Significancia Limite
inferiorLimite
superior0 70,2117 1,8399 ,000 64,6350 75,7884
120 -,9050 ,9835 ,968 -3,8859 2,0759 150 -2,4472 ,9835 ,179 -5,4281 ,5337 180 -5,0561 ,9835 ,000 -8,0370 -2,0752210 -5,1922 ,9835 ,000 -8,1731 -2,2113
Tiempo de contacto 90
240 -7,1639 ,9835 ,000 -10,1448 -4,18300 73,3600 1,8399 ,000 67,7833 78,936740 12,7178 ,9835 ,000 9,7369 15,698760 5,6222 ,9835 ,000 2,6413 8,6031
100 -4,5189 ,9835 ,000 -7,4998 -1,5380120 -6,6600 ,9835 ,000 -9,6409 -3,6791
Dosis de CAG 80
140 -9,0356 ,9835 ,000 -12,0164 -6,0547(I)y (J) indican los valores de las medias comparadas de las variables independientes tiempo de contacto y dosis de CAG.
Verificación del modelo de diseño experimental empleado
Figura 1. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del lixiviado viejo contra tiempo (primer ensayo)
TIEMPO
3002001000-100
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OA
PA
6
4
2
0
-2
-4Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
TIEMPO (min)
CAG
160140120100806040200-20
Stan
dard
ized
Res
idua
l for
RE
MO
APA
6
4
2
0
-2
-4
Figura 2. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo contra dosis CAG (primer ensayo)
Figura 3. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo contra tiempo (segundo ensayo)
Figura 4. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo contra dosis CAG (segundo ensayo)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
DOSIS CAG (g/l)
TIEMPO
3002001000-100
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OA
PA
3
2
1
0
-1
-2
-3
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
TIEMPO (min)
CAG
160140120100806040200-20
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EMO
AP
A
3
2
1
0
-1
-2
-3
DOSIS CAG (g/l)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
Figura 5. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra
tiempo (segundo ensayo) Figura 6. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra
dosis CAG (segundo ensayo)
Figura 7. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo contra tiempo (tercer ensayo)
TIEMPO
3002001000-100
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
CAG
160140120100806040200-20
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
DOSIS CAG (g/l)
TIEMPO
3002001000-100
dardi
zed
Resi
dual for
REMOAPA
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
DOSIS CAG (g/l)
TIEMPO (min)
Figura 8. Residuos estandarizados de remoción color aparente del lixiviado viejo
contra dosis CAG (tercer ensayo) Figura 9. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra
tiempo (tercer ensayo) Figura 10. Residuos estandarizados de remoción color real del lixiviado viejo contra
dosis CAG (tercer ensayo)
CAG
160140120100806040200-20
dardi
zed
Resi
dual for
REMOAPA
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
Dosis CAG (g/l)
TIEMPO
3002001000-100
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
CAG
160140120100806040200-20
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
DOSIS CAG (g/l)
ANEXO C2. RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL EFLUENTE DEL
FAFA
EFLUENTE: FAFA
Tabla 1. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color aparente para el efluente del FAFA
Ensayo Fuente de variación
Suma de cuadrados
Tipo III
Grados de
libertad Media de
cuadrados F Significancia P
TIEMPO (min) 942,952 4 235,738 327,104 ,000
DOSIS CAG (g/l) 5312,016 5 1062,403 1474,164 ,000
TIEMPO * CAG 68,199 20 3,410 4,732 ,000
Error 44,682 62 ,721 Total 233900,939 93
1
Coeficiente de determinación R2= 0,997 TIEMPO
(min) 4067,307 5 813,461 925,096 ,000
DOSIS CAG (g/l) 1304,933 5 260,987 296,803 ,000
TIEMPO * CAG 115,636 25 4,625 5,260 ,000
Error 65,070 74 ,879 Total 303230,046 111
2
Coeficiente de determinación R2=0,995 TIEMPO
(min) 1789,158 5 357,832 410,424 ,000
CAG (g/l) 6396,394 5 1279,279 1467,301 ,000 TIEMPO *
CAG 53,724 25 2,149 2,465 ,001
Error 64,518 74 ,872 Total 316735,961 111
3
Coeficiente de determinación R2=0,996 DATOS ESTADÍSTICOS
Tabla 2. Remoción de color aparente para el efluente del FAFA * dosis de cag
Ensayo DOSIS CAG (g/l)
Media Desviación estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 37,09 4,568 42,11 29,06 38,11 29,81 20,86 13,05 60 44,42 3,714 47,92 37,74 45,66 38,11 13,79 10,18 80 50,53 4,052 55,09 43,23 52,08 43,77 16,42 11,86 100 52,74 3,151 56,77 47,17 52,83 47,17 9,93 9,60 120 56,73 2,880 60,53 51,13 57,74 52,08 8,29 9,40
1
140 60,18 2,474 63,02 55,47 60,53 57,36 6,12 7,55
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 41,91 4,755 47,08 33,06 42,83 33,33 22,61 46,69 60 48,48 3,985 53,72 41,25 49,17 41,25 15,88 53,72 80 51,18 3,907 56,25 43,98 51,35 47,22 15,26 55,37 100 55,52 3,661 60,74 48,82 56,78 50,00 13,41 57,99 120 57,66 2,908 61,96 52,78 58,07 52,78 8,46 59,37
2
140 60,25 3,432 64,19 52,78 61,61 52,78 11,78 64,19 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 39,56 4,883 46,35 29,69 40,05 31,17 23,84 16,66 60 47,71 4,682 52,81 38,86 48,71 38,96 21,92 13,95 80 53,88 4,362 60,66 46,35 53,83 46,61 19,03 14,31 100 57,81 4,000 62,23 49,78 58,88 50,22 16,00 12,45 120 60,15 4,317 65,67 50,51 61,36 52,38 18,64 15,16
3
140 61,53 3,574 66,81 54,15 62,57 55,27 12,77 12,66 Tabla 3. Remoción de color aparente para el efluente del FAFA * tiempo
Ensayo TIEMPO (min) Media Desviación
estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 60 44,52 9,168 57,36 29,06 45,47 29,81 84,05 28,30 90 49,31 8,242 60,53 33,96 51,89 34,72 67,93 26,57 120 51,17 7,947 63,02 37,74 52,17 37,74 63,16 25,28 150 52,81 6,978 62,26 40,75 54,43 40,75 48,69 21,51
1
180 53,60 7,436 63,02 40,38 55,28 40,38 55,30 22,64 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 46,17 7,324 54,55 33,06 48,02 33,33 53,64 54,55 90 50,08 6,612 60,06 39,42 49,65 40,00 43,72 60,06 120 52,72 7,366 62,81 40,66 52,82 41,25 54,26 62,81 150 54,16 6,028 63,19 44,40 55,24 44,58 36,34 62,12 180 55,96 5,834 63,89 45,64 57,13 45,83 34,04 60,74
2
210 55,93 5,282 64,19 46,47 56,69 47,08 27,90 64,19 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 45,74 8,501 55,79 29,69 48,33 31,17 72,27 26,10 90 51,38 8,251 61,43 36,68 54,13 37,23 68,07 24,75 120 53,58 8,287 62,80 37,99 55,82 38,53 68,67 24,81 150 54,98 7,996 62,88 40,61 57,26 41,99 63,93 22,27 180 56,85 7,667 65,37 41,92 58,88 43,72 58,78 23,45
3
210 58,11 7,176 66,81 44,98 60,32 45,45 51,49 21,83
Test de comparaciones múltiples de medias Tukey HSD con una confiabilidad del 95%. Tabla 4. Test de comparaciones múltiples de medias de remoción de color aparente
para el efluente del FAFA
Variable (I) (J) Diferencia de medias (I-J)
Error estándar Significancia Limite
inferior Limite
superior0 49,3089 ,5294 ,000 47,7521 50,865760 4,7939 ,2830 ,000 3,9617 5,6260
120 -1,8633 ,2830 ,000 -2,6955 -1,0312 150 -3,4967 ,2830 ,000 -4,3288 -2,6645
Tiempo de contacto 90
180 -4,2928 ,2830 ,000 -5,1249 -3,4606 0 50,5280 ,5369 ,000 48,8919 52,164140 13,4427 ,3100 ,000 12,4981 14,387360 6,1073 ,3100 ,000 5,1627 7,0519
100 -2,2113 ,3100 ,000 -3,1559 -1,2667 120 -6,2067 ,3100 ,000 -7,1513 -5,2621
Dosis de CAG 80
140 -9,6480 ,3100 ,000 -10,5926 -8,7034 (I) y (J) indican los valores de las medias comparadas de las variables independientes tiempo de contacto y dosis de CAG.
Verificación del modelo de diseño experimental empleado Figura 1. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
FAFA contra tiempo (primer ensayo)
TIEMPO
2001000-100
dardi
zed
Resi
dual for
REMOAPA
3
2
1
0
-1
-2
-3
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
Figura 2. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del FAFA contra dosis CAG (primer ensayo)
Figura 3. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
FAFA contra tiempo (segundo ensayo)
Figura 4. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del FAFA contra dosis CAG (segundo ensayo)
160140120100806040200-20
dardi
zed
Resi
dual for
REMOAPA
3
2
1
0
-1
-2
-3
DOSIS CAG (g/l)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
TIEMPO
3002001000-100
dardi
zed
Resi
dual for
REMOAPA
3
2
1
0
-1
-2
-3
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
nde
colo
rapa
rent
e
TIEMPO (min)
CAG
160140120100806040200-20
dardi
zed
Resi
dual for
REMOAPA
3
2
1
0
-1
-2
-3
DOSIS CAG
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
Figura 5. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA
contra tiempo (segundo ensayo)
Figura 6. Residuos estandarizados de remoción color real del efluente del FAFA
contra dosis CAG (segundo ensayo) Figura 7. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
FAFA contra tiempo (tercer ensayo)
3002001000-100
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
3
2
1
0
-1
-2
-3
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
CAG
160140120100806040200-20
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OR
EA
L
3
2
1
0
-1
-2
-3
DOSIS CAG (g/l)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
TIEMPO
3002001000-100
dardized Residual for REMOAPA
3
2
1
0
-1
-2
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
Figura 8. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del FAFA contra dosis CAG (tercer ensayo)
Figura 9. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del FAFA
contra tiempo (tercer ensayo)
Figura 10. Residuos estandarizados de remoción color real del efluente del FAFA
contra dosis CAG (tercer ensayo)
160140120100806040200-20
3
2
1
0
-1
-2
DOSIS CAG (g/l)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
TIEMPO
3002001000-100
ardi
zed
Resi
dual for
REMOREAL
3
2
1
0
-1
-2
-3
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
CAG
160140120100806040200-20
ardi
zed
Resi
dual for
REMOREAL
3
2
1
0
-1
-2
-3
DOSIS CAG (g/l)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
ANEXO C3. RESUMEN DEL ANÁLISIS ESTADÍSTICO PARA EL EFLUENTE DEL
REACTOR UASB
EFLUENTE: UASB
Tabla 1. Análisis de varianza (ANOVA) para remoción de color aparente para el efluente del reactor UASB
Ensayo Fuente de variación
Suma de cuadrados
Tipo III
Grados de
libertad Media de
cuadrados F Significancia P
TIEMPO (min) 1542,789 5 308,558 204,220 ,000
DOSIS CAG (g/l) 4642,881 5 928,576 614,581 ,000
TIEMPO * CAG 52,202 25 2,088 1,382 ,144
Error 111,807 74 1,511 Total 260910,922 111
1
Coeficiente de determinación R2 =0,992 TIEMPO
(min) 1615,313 5 323,063 178,993 ,000
DOSIS CAG (g/l) 5626,071 5 1125,214 623,427 ,000
TIEMPO * CAG 114,528 25 4,581 2,538 ,001
Error 133,561 74 1,805 Total 273949,155 111
2
Coeficiente de determinación R2 =0,991 TIEMPO
(min) 1996,976 5 399,395 395,696 ,000
DOSIS CAG (g/l) 4109,697 5 821,939 814,326 ,000
TIEMPO * CAG 131,568 25 5,263 5,214 ,000
Error 74,692 74 1,009 Total 283970,471 111
3
Coeficiente de determinación R2 =0,995 DATOS ESTADÍSTICOS Tabla 2. Remoción de color aparente para el efluente del reactor UASB * dosis de
cag
Ensayo DOSIS CAG (g/l)
Media Desviación estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 37,13 4,603 42,15 26,45 39,09 39,67 21,19 15,70 60 43,18 4,177 50,82 35,25 44,26 46,28 17,45 15,57 80 49,27 4,432 54,55 40,16 50,62 54,55 19,64 14,39 100 51,60 3,809 56,20 43,80 52,07 56,20 14,51 12,40 120 53,62 3,724 57,85 46,28 54,55 57,85 13,87 11,57
1
140 56,50 3,707 63,93 50,00 57,44 59,50 13,74 13,93
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 36,87 4,598 41,67 27,12 38,98 40,00 21,14 14,55 60 43,48 3,277 47,50 34,75 44,96 45,83 10,74 12,75 80 51,20 4,740 55,83 41,53 53,78 55,83 22,47 14,30 100 53,82 4,940 59,17 44,92 55,03 59,17 24,40 14,25 120 55,31 4,141 60,00 47,50 56,78 60,00 17,15 12,50
2
140 57,35 3,704 60,00 48,31 58,82 59,17 13,72 11,69 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 40 39,89 5,952 46,15 27,59 41,03 27,59 35,42 18,56 60 46,06 4,923 53,45 37,93 46,16 37,93 24,23 15,52 80 50,24 4,458 55,93 42,74 51,93 43,10 19,87 13,19 100 54,61 4,392 60,34 46,61 55,37 50,86 19,29 13,73 120 55,74 4,147 61,54 48,31 56,42 49,14 17,20 13,23
3
140 57,69 3,687 63,79 51,28 58,55 53,45 13,59 12,51 Tabla 3. Remoción de color aparente para el efluente del reactor UASB * tiempo
Ensayo TIEMPO (min) Media Desviación
estándar Máximo Mínimo Mediana Moda Varianza Rango
0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00 60 41,12 7,642 51,24 26,45 42,98 50,41 58,40 24,79 90 47,02 6,830 54,55 34,71 49,59 53,72 46,65 19,84 120 48,99 6,535 59,02 38,02 51,03 56,20 42,70 21,00 150 50,27 6,603 59,02 38,02 51,85 58,68 43,60 21,00 180 50,96 6,653 58,68 39,67 53,31 57,85 44,26 19,01
1
210 52,93 6,867 63,93 39,67 54,55 59,50 47,16 24,26 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 42,03 7,839 51,67 27,12 44,96 51,67 61,46 24,55 90 47,72 7,711 60,00 34,17 49,58 56,67 59,46 25,83 120 50,28 7,005 59,32 37,29 53,33 58,33 49,07 22,03 150 52,23 7,834 60,00 38,33 55,84 60,00 61,38 21,67 180 52,74 7,683 60,00 38,98 56,67 60,00 59,03 21,02
2
210 53,02 7,426 60,00 40,00 56,25 59,17 55,15 20,00 0 0,00 0,000 ,00 ,00 0,00 ,00 0,00 ,00
60 43,07 8,297 53,45 27,59 44,92 27,59 68,84 25,86 90 47,63 5,878 55,56 38,14 48,08 38,79 34,55 17,42 120 50,57 6,383 58,47 38,98 53,02 39,66 40,74 19,49 150 52,99 6,361 61,02 41,88 54,08 43,10 40,47 19,14 180 54,17 6,048 61,86 43,10 56,17 43,10 36,58 18,76
3
210 55,79 5,718 63,79 44,92 56,78 45,69 32,70 18,87
Test de comparaciones múltiples de medias Tukey HSD con una confiabilidad del 95%. Tabla 4. Test de comparaciones múltiples de medias de remoción de color aparente
para el efluente del reactor UASB
Variable (I) (J) Diferencia de medias (I-J)
Error estándar Significancia Limite
inferior Limite
superior0 47,0244 ,7665 ,000 44,7011 49,347860 5,9067 ,4097 ,000 4,6648 7,1485
120 -1,9672 ,4097 ,000 -3,2091 -,7253 150 -3,2494 ,4097 ,000 -4,4913 -2,0076 180 -3,9367 ,4097 ,000 -5,1785 -2,6948
Tiempo de contacto
90
210 -5,9033 ,4097 ,000 -7,1452 -4,6615 0 49,2672 ,7665 ,000 46,9439 51,590640 12,1350 ,4097 ,000 10,8931 13,376960 6,0900 ,4097 ,000 4,8481 7,3319
100 -2,3367 ,4097 ,000 -3,5785 -1,0948 120 -4,3494 ,4097 ,000 -5,5913 -3,1076
Dosis de CAG 80
140 -7,2322 ,4097 ,000 -8,4741 -5,9903 (I) y (J) indican los valores de las medias comparadas de las variables independientes tiempo de contacto y dosis de CAG.
Verificación del modelo de diseño experimental empleado
Figura 1. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del reactor UASB contra tiempo (primer ensayo)
3002001000-100
Stan
dard
ized
Res
idua
l for
REM
OAP
A
3
2
1
0
-1
-2
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
Figura 2. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del
reactor UASB contra dosis CAG (primer ensayo) Figura 3. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
reactor UASB contra tiempo (segundo ensayo)
Figura 4. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del
reactor UASB contra dosis CAG (segundo ensayo)
3002001000-100
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OA
PA
2
1
0
-1
-2
-3
-4
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or a
pare
nte
TIEMPO (min)
TIEMPO
3002001000-100
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EMO
AP
A
2
1
0
-1
-2
-3
-4
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or
apar
ente
160140120100806040200-20
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OA
PA
3
2
1
0
-1
-2
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or
DOSIS CAG (g/l)
Figura 5. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del reactor UASB contra tiempo (segundo ensayo)
Figura 6. Residuos estandarizados de remoción color real del efluente del reactor
UASB contra dosis CAG (segundo ensayo) Figura 7. Residuos estandarizados de remoción de color aparente del efluente del
reactor UASB contra tiempo (tercer ensayo)
TIEMPO
3002001000-100
Stan
dard
ized
Res
idua
l for
REM
OR
EAL
6
4
2
0
-2
-4
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
nde
colo
rrea
l
CAG
160140120100806040200-20
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EMO
REA
L
6
4
2
0
-2
-4
DOSIS CAG (g/l)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
TIEMPO
3002001000-100
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OA
PA
3
2
1
0
-1
-2
-3
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or
apar
ente
Figura 8. Residuos estandarizados de remoción color aparente del efluente del reactor UASB contra dosis CAG (tercer ensayo)
Figura 9. Residuos estandarizados de remoción de color real del efluente del reactor UASB contra tiempo (tercer ensayo)
Figura 10. Residuos estandarizados de remoción color real del efluente del reactor
UASB contra dosis CAG (tercer ensayo)
CAG
160140120100806040200-20
Sta
ndar
dize
d R
esid
ual f
or R
EM
OA
PA
3
2
1
0
-1
-2
-3
DOSIS CAG (g/l)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or
apar
ente
TIEMPO
3002001000-100
Stan
dard
ized
Res
idua
l for
REM
OR
EAL
2
1
0
-1
-2
-3
TIEMPO (min)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
CAG
160140120100806040200-20
Stan
dard
ized
Res
idua
l for
REM
OR
EAL
2
1
0
-1
-2
-3
DOSIS CAG (g/l)
Res
iduo
s es
tand
ariz
ados
de
rem
oció
n de
col
or re
al
ANEXO D DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DEL LECHO DE CARBÓN
ACTIVADO DE LAS COLUMNAS PILOTO
Volumen de lixiviado tratado
rtQV *= (1)
Donde
V: volumen de lixiviado tratado
Q: Caudal de operación
Tr= Tiempo de residencia
Masa de contaminante adsorbido en el lecho
VCCx eo *)( −= (2)
Donde
X: Masa de contaminante adsorbido
Co: Concentración del color en el afluente
Ce: Concentración de color en el efluente
Masa de carbón activado De la correlación obtenida de la isoterma de adsorción podemos despejar la masa
requerida de carbón, por ejemplo en el caso de que la isoterma de Freundlich,
tenemos:
)*( /1 nCKxm = (3)
Donde:
m: masa de carbón activado
K y n: constantes obtenidas de la regresión potencial de los datos experimentales
Volumen de carbón
cC
mVρ
= (4)
Donde:
Vc: Volumen de carbón
ρc: Densidad del carbón
Área transversal de la columna
2* RAT π= (5)
Donde:
R: Radio de la columna
AT: Área transversal de la columna
Altura del lecho de carbón
T
cC A
Vh = (6)
Donde:
hc: Altura del lecho de carbón en la columna de adsorción
Altura de la columna
cc hFH *= (7)
Donde:
Hc: Altura de la columna
F: Factor de sobrediseño (como criterio ingenieril puede utilizarse un F = 1.5)