Publicado

2014-09-01

Vinasse treatment by coupling of electro-dissolution, hetero-coagulation and anaerobic digestion

Tratamiento de vinazas acoplando electrodisolución, heterocoagulación y digestión anaerobia

DOI:

https://doi.org/10.15446/dyna.v81n187.38922

Palabras clave:

Vinasse, phenols, electro-dissolution, heterocoagulation, anaerobic process, Daphnia pulex (en)
Vinazas, fenoles, electrodisolución, heterocoagulación, biodegradabilidad anaerobia, Daphnia pulex (es)

Autores/as

  • Olga Lucía Paz-Pino Universidad del Valle - Departamento de Química
  • Luz Edith Barba-Ho Universidad del Valle - Escuela de Ingeniería de los Recursos Naturales y del Ambiente
  • Nilson Marriaga Cabrales Universidad del Valle - Escuela de Ingeniería Química
The distillery vinasse is the most important liquid effluent of the ethanol production process and it is characterized by a high chemical oxygen demand (COD) and high biochemical oxygen demand (BOD); besides its acid pH and dark brown color. Phenol content in vinasse causes inhibitory effects on anaerobic digestion processes and has an adverse environmental impact. An alternative for treating vinasse from distilleries by using the electro-dissolution of iron and a heterocoagulation stage with Ca(OH)2 as a pretreatment was evaluated. Removals of 92% in phenols and 52% in chemical oxygen demand (COD) were obtained. Then, the pretreated vinasse was undergone to an anaerobic digestion process. Global removals to around 93% in biochemical oxygen demand (BOD5), 83% in COD, and over 99% in total phenols were obtained. Finally, an eco-toxicological evaluation using Daphnia pulex was carried out, and it was found that the coupling treatment increased the medium lethal concentration (LC50) to around 190%.
La vinaza es el principal efluente del proceso de producción de etanol y se caracteriza por su alta demanda química de oxígeno y alta demanda biológica de oxígeno; además, un pH ácido y por su color marrón oscuro. El contenido de fenoles en la vinaza ocasiona efectos inhibitorios en los procesos de digestión anaerobia y presenta un impacto ambiental adverso. Se evaluó un tratamiento alternativo de vinazas de destilería empleando como pretratamiento una etapa de electrodisolución de hierro y heterocoagulación con Ca(OH)2 logrando reducciones del 92% en el contenido de fenoles y 52% en la demanda química de oxígeno (DQO). Posteriormente, la vinaza pre-tratada se sometió a digestión anaerobia alcanzando reducciones globales cercanas al 93% en demanda bioquímica de oxigeno (DBO5), 83% en DQO y mayores al 99% en el contenido de fenoles. Finalmente, se llevó a cabo una evaluación toxicológica empleando Daphnia pulex y se encontró que con el tratamiento acoplado la concentración letal media (LC50) se incrementó cerca de 190%.

Referencias

Jiménez, A.M. and Borja, A., Aerobic-anaerobic biodegradatiom of beet molasses alcoholic fermentation wastewater., Process Biochem., 38, pp. 1275-1284, 2003.

Larrahondo, J.E., Morales, A.M. y Victoria, H., Compuestos orgánicos en vinaza. Carta trimestral Cenicaña, 22 (3), pp. 5-7, 2000.

Figaro, S., Louisy-Louis, S. and Lambert, J., Adsorption studies of recalcitrans compounds of molasses spentwash on activated carbons., Water Resources, 40, pp. 3459-3466. 2006.

Parnaudeau, V., Condom, N., Oliver, R. and Cazevieille, P., Vinasse organic matter quality and mineralization potential, as influenced by raw material, fermentation and concentration processes., Bioresource Technology, 99, pp. 1553-1562, 2008.

Subramanyam, R. and Mishra, I., Biodegradation of catechol (2-hidroxy phenol) bearing wastewater in an UASB reactor., Chemosphere, 69, pp. 816-824, 2007.

Hernández, J. and Edyvean, R., Inhibition of biogas production and biodegradability by substituted phenol compounds in anaerobic sludge., J. Hazard. Mater., 16, pp. 20-28, 2008.

Aruoja, M., Sihtmae, M. and Dubourguier, H., Toxicity of 58 substituted anilines and phenols to algae Pseudokirchneriella subcapitata and bacteria Vibrio fisheri. Comparison with published data an QSARs., Chemosphere, 84, pp. 1310-1320, 2011.

Mohana, S., Bhavik, K., Acharya, B. and Madamwar, D., Distillery spent wash: Treatment technologies and potential applications., J. Hazard Mater., pp. 12-25, 2009.

Satyawali, Y. and Balakrishnan, M., Wastewater treatment in molasses-based alcohol distilleries for COD and color removal: A review., J. Environ. Manage., 86, pp. 481-497, 2008.

Dávila, J., Marriaga, N. and Machuca, F., Remoción de sólidos totales de vinazas por electrocoagulación - electroflotación, DYNA, 76 (158), pp. 41-47, 2009.

Pant, D. and Adholeya, A., Biological approaches for treatment of distillery wastewater: A review., Bioresource Technol., 98, pp. 2321-2334, 2007.

Chen, Y., Cheng, J. and Creamer, K., Inhibition of anaerobic digestion process: A review., Bioresource Technol., pp. 4044-4064, 2008.

Siles, J., García-García, I., Martín, A. and Martín, M., Integrated ozonation and biomethanization treatments of vinasse derived from ethanol manufacturing., J. Hazard. Mater., 188, pp. 247-253, 2011.

Martín, M., Raposo, F., Borja, R. and Martín, A., Kinetic study of the anaerobic digestion of vinasse pretreated with ozone, ozone plus ultraviolet light, and ozone plus ultraviolet light in the presence of titanium dioxide., Process Biochem., 37, pp. 699-706, 2002.

Marriaga-Cabrales, N., Uso combinado de electrodisolución, heterocoagulación y decoloración alcalina para el tratamiento de vinazas, PhD. dissertation, Escuela de ingeniería química, Universidad del Valle, Cali, Colombia, 2013.

American Public Health Association (APHA), Standard methods for the examination of water and wastewater, Washington, D.C. 2005.

García, I., Bonilla, J. and Jiménez, P., Biodegradation of phenol compounds in vinasse using Aspergillus terreus and Geotrichum candidum., Water Res., pp. 2005-2011, 1997.

Larrahondo, J.E., El cultivo de la caña de azúcar en la zona azucarera de Colombia. En: Cassalett, C.. Torres, J. y Isaacs, C., Eds., Calidad de caña. Cenicaña, Cali, 1995, pp. 337-354.

García, A. y Rojas, C., Posibilidades de uso de la vinaza en la agricultura de acuerdo con su modo de acción en los suelos., Tecnicaña, 10, pp. 3-13. 2006.

Dinsdale, R., Hawkes, F. and Hawles, D., Anaerobic digestion of short oganics acids in an expanded granular sludge bed reactor., Water Res., 34, pp. 2433-2438, 2000.

Voegelin, A. et al., Effect of phosphate, silicate, and Ca on Fe(III)-precipitates formed in aerated Fe(II)- and As(III)-containing water studied by X-ray absorption spectroscopy., Geochim. Cosmochim. Ac., 74, pp. 164-186, 2010.

Scaccia, S., Carewska, M., Bartolomeo, A. and Prosini, P., Thermoanalytical investigation of iron phosphate obtained by spontaneous precipitation from aqueous solutions. Thermochimica Acta, 383, pp. 145-152, 2002.

Hove, M., van Hille, R. and Lewis, A., Mechanisms of formation of iron precipitates from ferrous solutions at high and low pH., Chem. Eng. Sci., 63, pp. 1626-1635, 2008.

Kok-Hui, G., Teik-Thye, L. and Zhili, D., Application of layered double hydroxides for removal of oxyanions: A review., Water Res., 42, pp. 1343-1368, 2008.

Semerjian, L. and Ayoub, G., High-pH-magnesium coagulation-flocculation in wastewater Treatment., Adv. Environ. Res., 7, pp. 389-403, 2003.

Field, J., Medición de parámetros. En: Manual de arranque y operación de sistemas de flujo ascendente con manto de lodo - UASB., Cali: Universidad del Valle, CVC, Universidad agrícola de Wageningen, 1995.

Espitia, S., Vargas, C. y Díaz-Báez, M., Caracterización fisicoquímica y microbiológica de lodos utilizados en plantas de tratamiento anaerobio., s.l.: Universidad Católica de Valparaíso, 1998.

Fitzgibbon, F., Sligh, D. and McMullan, G., The effect of phenolic acids and molasses spent wash concentration on distillery wasterwater remediation by fungi., Process Biochem., 27, pp. 1527-1534, 1998.

Dimensions

PlumX

Visitas a la página del resumen del artículo

540

Descargas

Los datos de descarga aún no están disponibles.

Cómo citar

[1]
“Tratamiento de vinazas acoplando electrodisolución, heterocoagulación y digestión anaerobia”, DYNA, vol. 81, no. 187, pp. 102–107, Sep. 2014, doi: 10.15446/dyna.v81n187.38922.