Evaluación de un reactor foto-catalítico para el tratamiento de aguas residuales hospitalarias

Abstract

RESUMEN: Las aguas residuales hospitalarias son reconocidas hoy en día como una de las principales fuentes de ingreso de contaminantes tales como los antibióticos y analgésicos al medio natural, por lo cual la búsqueda de procesos eficientes para su tratamiento es una necesidad. Así pues, en la presente investigación se evaluó la aplicación de un reactor foto-catalítico tipo CPC, construido con materiales de bajo costo y basado en la utilización de luz solar, para el tratamiento de aguas residuales hospitalarias. En primer lugar, se realizó la caracterización básica del reactor (determinación de volumen irradiado, tiempos de residencia, intensidad de radiación, régimen de flujo). Considerando dos compuestos farmacéuticos relevantes (ciprofloxacino (CIP) y diclofenaco (DFC), los cuales son típicamente hallados en aguas residuales hospitalarias y municipales), se desarrollaron los procesos de tratamiento, iniciando con el análisis del efecto de la intensidad de radiación y el régimen de flujo sobre la degradación por acción directa de la luz solar en el foto-reactor (fotólisis). Encontrándose que mayor intensidad de radiación solar y un flujo alto (Re~2500) favorece la eliminación de los fármacos. Luego, se examinó la degradación de CIP y DFC, en el sistema de reacción por el proceso Foto-Fenton solar (luz solar, hierro (II) y peróxido de hidrógeno); y el seguimiento cromatográfico (UHPLC) mostró que el foto-Fenton degradó hasta 10 veces más rápido que la fotolisis estos contaminantes indicadores. Dada la efectividad del foto-reactor usando en el sistema foto-Fenton, éste se aplicó a dos matrices complejas: un agua residual hospitalaria simulada (sintetizada en laboratorio) y un efluente real del Hospital de Tumaco (Nariño-Colombia), para la eliminación simultánea de CIP y DFC. En la primera agua (residual hospitalaria simulada) en 150 min (120 kJ/L de energía acumulada) de tratamiento se logró degradar 4.5 y 3.5 mg/L de ciprofloxacina y diclofenaco respectivamente. En la matriz real (la cual es más compleja), luego de 180 min (550 kJ/L de energía acumulada) de tratamiento en el reactor se removió 1 y 2 mg/L de ciprofloxacina y diclofenaco correspondientemente. Por lo tanto, fue posible concluir que en el foto-reactor, los contaminantes pueden ser degradados por acción de la luz solar, la degradación de CIP y DFC es más eficiente al utilizar el sistema foto-Fenton y que dicho sistema es aplicable para el tratamiento de agua residual hospitalaria, mostrando que un foto-reactor de bajo costo y con fuente de irradiación gratuita y abundante en nuestro país (la luz solar) es una alternativa viable para el procesamiento de matrices acuosas con sustancias problemáticas como los efluentes hospitalarios.