Optimización de la profundidad de un reactor fotoquímico solar para tratar aguas de riego

Abstract

[ES] El objetivo de este proyecto es el diseño de un reactor solar para el tratamiento de aguas residuales utilizando el proceso foto-Fenton, el cual se encarga de la oxidación de los contaminantes gracias a la formación del radical hidroxilo. Para optimizar este reactor se hizo un estudio exhaustivo del efecto que tenían la profundidad del reactor, la concentración de hierro y la relación molar de catecol en la eliminación de los contaminantes. Para alcanzar este objetivo se ha seguido un enfoque que incluye diferentes etapas. Al principio del proyecto se comentan todos los conceptos teóricos y antecedentes necesarios para la realización del proyecto, una vez se tenían claro los objetivos se pasaba a la parte experimental. En esta parte experimental se llevó a cabo un estudio estadístico utilizando matrices Doehlert para examinar el efecto de las tres variables operacionales. Este análisis se realizó mediante una serie de experimentos en los que se aplicaba el proceso foto-Fenton, utilizando radiación de simuladorsolar,sobre disoluciones que contenían seis contaminantes CECs. Además, también se analizo el efecto de los valores del VRPA en la eliminación de los contaminantes. Una vez se conocía el resultado de todos los experimentos y el efecto de las variables operaciones y los valores del VRPA, se pasó al diseño del reactor. Los resultados mostraron que la única variable que no afectaba a la degradación de los contaminantes era la profundidad del reactor, y es por esta razón por la que se escogió la profundidad más grande para conseguir de esta manera tratar mayores volúmenes. Para este diseño se busco optimizar las tres variables con el fin de conseguir el mayor porcentaje de eliminación. Una vez se había diseñado el reactor se siguió con el escalado del mismo, donde se consiguió escalar un reactor solar de tipo raceway con un volumen de 7,5 m3

[EN] The objective of this project is the design of a solar reactor for wastewater treatment using the photo-Fenton process, which oxidises pollutants through the formation of the hydroxyl radical. To optimise this reactor, an exhaustive study was made of the effect of reactor depth, iron concentration and catechol molar ratio on pollutant removal. In order to achieve this objective, an approach involving different stages was followed. At the beginning of the project, all the theoretical concepts and background necessary to carry out the project were discussed, and once the objectives were clear, the experimental part was started. In this experimental part, a statistical study was carried out using Doehlert matrices to examine the effect of the three operational variables. This analysis was carried out by means of a series of experiments in which the photo-Fenton process was applied, using solar simulator radiation, on solutions containing six CECs pollutants. In addition, the effect of the VRPA values on the removal of the pollutants was also analysed. Once the results of all the experiments and the effect of the operating variables and the VRPA values were known, the design of the reactor was carried out. The results showed that the only variable that did not affect the degradation of the pollutants was the depth of the reactor, and it is for this reason that the largest depth was chosen in order to treat larger volumes. For this design, the three variables were optimised in order to achieve the highest percentage of elimination. Once the reactor had been designed, the next step was to scale up the reactor, where a raceway type solar reactor with a volume of 7.5 m3 was scaled up.

[CA] L'objectiu d'este projecte és el disseny d'un reactor solar per al tractament d'aigües residuals utilitzant el procés foto-Fenton, el qual s'encarrega de l'oxidació dels contaminants gràcies a la formació del radical hidroxil. Per a optimitzar este reactor es va fer un estudi exhaustiu de l'efecte que tenien la profunditat del reactor, la concentració de ferro i la relació molar de catecol en l'eliminació dels contaminants. Per a aconseguir este objectiu s'ha seguit un enfocament que inclou diferents etapes. Al principi del projecte es comenten tots els conceptes teòrics i antecedents necessaris per a la realització del projecte, una vegada es tenien clar els objectius es passava a la part experimental. En esta part experimental es va dur a terme un estudi estadístic utilitzant matrius Doehlert per a examinar l'efecte de les tres variables operacionals. Esta anàlisi es va realitzar mitjançant una sèrie d'experiments en els quals s'aplicava el procés foto-Fenton, utilitzant radiació de simulador solar, sobre dissolucions que contenien sis contaminants CECs. A més, també s'analitze l'efecte dels valors del VRPA en l'eliminació dels contaminants. Una vegada es coneixia el resultat de tots els experiments i l'efecte de les variables operacions i els valors del VRPA, es va passar al disseny del reactor. Els resultats van mostrar que l'única variable que no afectava la degradació dels contaminants era la profunditat del reactor, i és per esta raó per la qual es va triar la profunditat més gran per a aconseguir d'esta manera tractar majors volums. Per a este disseny es busque optimitzar les tres variables amb la finalitat d'aconseguir el major percentatge d'eliminació. Una vegada s'havia dissenyat el reactor es va seguir a l'escalat d'este, on es va aconseguir escalar un reactor solar de tipus raceway amb un volum de 7,5 m³.