Innovative approach for olive mill wastewater reclamation: integrated heterogeneous Fenton oxidation using olive mill solid residues and membrane filtration processes

Abstract

The management of effluents generated by the olive oil industry – olive mill wastewater (OMW) – poses a complex and persistent environmental challenge to this sector due to OMW intrinsic properties, including high organic load, acidic pH, and presence of toxic and hardlybiodegradable substances such as phenolic compounds. The main goal of this work was to study the oxidative treatment of OMW by the heterogeneous Fentonlike process (also known as catalytic wet peroxide oxidation, CWPO), repurposing solid by products of the same agroindustry as precursors for the preparation of Fesupported carbonbased materials. Envisaging a circular economy model for the sector, the integration of a downstream direct contact membrane distillation (DCMD) unit was also evaluated to potentially recover water suitable to be reused in the same industry (e.g., for crops irrigation or machinery/facilities washing activities).

A gestão das águas residuais geradas pela indústria de extração de azeite – águas ruças (olive mill wastewater, OMW) – constitui uma problemática ambiental que persiste neste setor dadas as características intrínsecas deste tipo de efluentes, como a elevada carga orgânica, o pH ácido e o alto teor em substâncias tóxicas e dificilmente biodegradáveis, nomeadamente compostos fenólicos. O objetivo principal deste trabalho foi o estudo do tratamento de OMW pelo processo oxidativo tipoFenton (em sistema heterogéneo), reaproveitando para tal os subprodutos sólidos deste setor como precursores para a preparação de materiais de carbono como suporte da fase ativa de ferro. Com vista à adoção de um modelo de economia circular para este setor, foi ainda avaliada a integração de uma unidade de destilação por membrana após o processo catalítico de modo a recuperar água com características potencialmente adequadas para a sua reutilização na mesma indústria (por exemplo, para irrigação de cultivos ou atividades relacionadas com a lavagem de máquinas/lagar).

El tratamiento de las aguas residuales generadas por la industria oleícola durante la extracción del aceite de oliva (OMW, por sus siglas en inglés) resulta en un reto complejo para el sector, ya que su vertido produce importantes problemas ambientales debido a su intrínseca alta carga orgánica, pH ácido y altos contenidos en fenoles, que inducen una alta actividad fitotóxica y antibacteriana. El principal objetivo de este trabajo ha sido el desarrollo de tratamientos oxidativos del OMW mediante procesos tipo Fenton heterogéneos (oxidación catalítica con peróxido de hidrógeno, CWPO), reutilizando otros residuos sólidos de la producción de aceite (huesos de aceituna, restos de poda) como materiales de partida en la preparación de los catalizadores usados, catalizadores de Fe soportados en materiales de carbón. Siguiendo este modelo de economía circular, también se evaluó la integración de una unidad de destilación por membrana de contacto directo (DCMD) aguas abajo para recuperar potencialmente agua apta para ser reutilizada para riego de cultivos o actividades de lavado de maquinaria.