Publication:

Tratamiento de aguas residuales domésticas usando cavitación hidrodinámica como método avanzado de oxidación

Resumen en español

El vertimiento de aguas residuales domésticas constituye un desafío ambiental en regiones urbanas y periurbanas debido a la elevada carga de materia orgánica y la presencia de contaminantes emergentes. Ante estas limitaciones, los procesos avanzados de oxidación se han consolidado como alternativas de tratamiento. En este estudio se evaluó la cavitación hidrodinámica asistida con peróxido de hidrógeno como método de oxidación avanzada para la depuración de aguas residuales domésticas. El objetivo principal fue determinar la eficiencia del sistema en la remoción de materia orgánica y contaminantes emergentes bajo condiciones controladas de operación. La investigación se desarrolló en sistema discontinuo utilizando un dispositivo Venturi, bajo un diseño experimental Box-Behnken que consideró variaciones de pH (3, 6 y 9), presión (10, 30 y 50 psi) y concentración de H₂O₂ (100, 250 y 400 ppm). La respuesta fue evaluada en términos de demanda química de oxígeno (DQO), y en condiciones optimizadas se realizó la evaluación complementaria de contaminantes emergentes (ibuprofeno y estrógenos), sólidos, nutrientes y parámetros fisicoquímicos básicos. Los resultados evidenciaron que la combinación de pH 3, presión de 34,3 PSI y concentración de 400 ppm de H₂O₂ permitió alcanzar una reducción de DQO superior al 92 % en 120 minutos de tratamiento, mostrando un comportamiento reproducible y estable. En condiciones optimizadas, se obtuvieron reducciones del 21,3 % para ibuprofeno y del 14,4 % para estrógenos, ajustándose cinéticamente a un modelo de pseudo-primer orden con constantes de 2,0 × 10⁻³ min⁻¹ y 1,3 × 10⁻³ min⁻¹, respectivamente. Además, se lograron reducciones de 33,7 % en sólidos suspendidos totales y 33,3 % en sólidos suspendidos volátiles, mientras que los sólidos sedimentables disminuyeron un 12,5 %. En relación con los nutrientes, el nitrógeno total descendió un 20,6 %, los fosfatos un 3 % y los nitratos y nitritos se mantuvieron por debajo de los límites de detección. Estos resultados confirman que la cavitación hidrodinámica asistida con H₂O₂ constituye una alternativa eficaz para la remoción de materia orgánica en aguas residuales domésticas y con potencial para la degradación parcial de contaminantes emergentes. Sus implicaciones técnicas se reflejan en la posibilidad de complementar procesos convencionales en plantas de tratamiento de pequeña y mediana escala, mientras que sus beneficios ambientales se asocian con la mejora de la calidad de los efluentes y la reducción del riesgo ecosistémico. En conjunto, el estudio aporta bases para futuras investigaciones orientadas a escalado, integración con otros métodos avanzados de oxidación y análisis de subproductos de degradación.