Análisis Exergético para Evaluar el Rendimiento de un Sistema Integrado de Tratamiento de Lixiviados

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Ambiental
• Ingeniería Química
• Termodinámica

Sus antecedentes:

• El análisis exergético ofrece un marco integral para evaluar los aspectos ambientales, técnicos y económicos de los sistemas energéticos.
• Las aplicaciones actuales del análisis exergético en el tratamiento de aguas residuales son limitadas, centrándose principalmente en efluentes municipales y demanda química de oxígeno.
• Existe la necesidad de modelos avanzados de análisis exergético para abordar corrientes complejas de aguas residuales industriales.

Objetivo del estudio:

• Proponer y validar un modelo avanzado de análisis exergético para optimizar los procesos de tratamiento de aguas residuales.
• Integrar indicadores exergobioambientales, exergoeconómicos y exergotécnicos utilizando el Enfoque de Función de Deseabilidad (DFA).
• Identificar y cuantificar las irreversibilidades dentro de un sistema de tratamiento de lixiviados de múltiples etapas.

Principales métodos:

• Desarrollo de un modelo de análisis exergético trifásico: datos del sistema, análisis exergético y optimización.
• Aplicación del modelo a un estudio de caso que involucra procesos de coagulación-floculación, foto-Fenton y tratamiento con lodos activados.
• Evaluación estadística de indicadores de optimización utilizando el Enfoque de Función de Deseabilidad (DFA).

Principales resultados:

• Condiciones optimizadas de pretratamiento: 1 g/L de cloruro de hierro a pH 5 produjeron una deseabilidad de 0.59.
• Parámetros óptimos de foto-Fenton: hierro residual (0.08 g/L) y 2.5 g/L de peróxido de hidrógeno alcanzaron un DFA de 0.74.
• Se identificaron irreversibilidades significativas en la etapa biológica, impulsadas por la demanda de electricidad, las características del afluente, el uso de reactivos y la producción de lodos.

Conclusiones:

• El modelo avanzado de análisis exergético propuesto proporciona criterios sólidos para optimizar el diseño del tratamiento de aguas residuales.
• El modelo facilita la identificación de las principales fuentes de ineficiencia dentro de los procesos de tratamiento.
• Este enfoque apoya el logro de los Objetivos de Desarrollo Sostenible 6, 11 y 12 a través de una mayor eficiencia en el tratamiento.