Estudio de la eliminación de contaminantes orgánicos persistentes presentes en aguas residuales utilizando neumáticos fuera de uso (NFU) como adsorbente: Diseño de una instalación para tratar 2000 m3/d.

Abstract

[ES] El consumo de agua dulce por parte de la población se está incrementando con el tiempo, por lo que es necesario buscar vías para satisfacer esa demanda. Una de ellas es el tratamiento de aguas residuales, la cual se dificulta debido a la presencia de los contaminantes emergentes. En el presente Trabajo de Fin de Máster se ha desarrollado un estudio de la eliminación de varios de estos contaminantes emergentes, en concreto de los denominados “Compuestos Orgánicos Persistentes” (COPs), empleando la técnica de adsorción, con la particularidad del uso de caucho proveniente de “Neumáticos Fuera de Uso” (NFU) como adsorbente. Para hacer dicho estudio, en primer lugar se han seleccionado varias sustancias consideradas contaminantes emergentes (bisfenol A, ibuprofeno y cafeína). Después, se han seleccionado las variables del proceso a evaluar (concentración de NFU, concentración de COP y rango de tamaño de las partículas de NFU) y se ha estudiado la influencia de cada una de ellas en el rendimiento de eliminación mediante ensayos Jar Test. Los mejores rendimientos de eliminación han sido del 90,5% para el bisfenol A y del 12,1% para el ibuprofeno, mientras que no se logró eliminar cafeína en las condiciones de operación establecidas. Para comprobar la posibilidad de reutilizar el caucho de NFU, tras su utilización con estos contaminantes, como material para fabricar pavimentos en parques, gimnasios… se realizaron ensayos de desorción simulando las condiciones del contacto de este material con agua de lluvia, obteniendo una liberación máxima del 31,5% para el bisfenol A y del 100% para el ibuprofeno. Una vez terminada la fase experimental, se han seleccionado las condiciones óptimas para la realización del diseño de una instalación de tratamiento de un agua residual con un contenido en 2,34 mg·L-1 de bisfenol A y con un caudal de 2000 m3 /d.

[EN] The consumption of freshwater by the population is increasing over time, so it is necessary to look for ways to meet this demand. One of them is wastewater treatment, which is difficult due to the presence of emerging pollutants, i.e. substances whose detection is possible thanks to the emergence of more sensitive analytical technologies. In this Master’s Thesis, a study has been developed on the elimination of several of these emerging pollutants, specifically the so-called “Persistent Organic Pollutants” (POPs), using the adsorption technique, with the particularity of using rubber from “End of Life Tyres” (ELT) as adsorbent. In order to carry out this study, first of all, several substances considered as emerging pollutants (bisphenol A, ibuprofen and caffeine) were selected. Then, the process variables to be evaluated (ELT concentration, POP concentration and ELT particle size range) were selected and the influence of each of them on the removal performance of the process was studied by Jar Test. The best removal efficiencies obtained were 90,5% for bisphenol A and 12,1% for ibuprofen, while no caffeine removal was achieved under the established operating conditions. To test the possibility of reusing ELT rubber, after its use with these contaminants, as a material for making pavements in parks, gyms... desorption tests were carried out simulating the conditions of contact of this material with rainwater, obtaining a maximum release of 31,5% for bisphenol A and 100% for ibuprofen. Once the experimental phase was completed, the optimum conditions were selected for the design of a wastewater treatment plant with a content of 2,34 mg·L-1 of bisphenol A and a flow rate of 2000 m3 /d.

[CA] El consum d’aigua dolça per part de la població s’està incrementant amb el temps, per la qual cosa és necessari buscar vies per a satisfer aquesta demanda. Una d’elles és el tractament d’aigües residuals, la qual es dificulta a causa de la presencia dels contaminants emergents, és a dir, substàncies la detecció de les quals és possible gràcies a l’aparició de tecnologies analítiques més sensibles. En el present Treball de Fi de Màster s’ha desenvolupat un estudi de l’eliminació de diversos d’aquests contaminants emergents, en particular dels denominats “Compostos Orgànics Persistents” (COPs), emprant la técnica d’adsorció, amb la particularitat de l’ús de cautxú provinent de “Pneumàtics Fora d’Us (PFU) com a adsorbent. Per a fer aquest estudi, en primer lloc s’han seleccionat diverses substàncies considerades contaminants emergents (bisfenol A, ibuprofeno i caféïna). Després, s’han seleccionat les variables del procés a avaluar (concentració de PFU, concentració de COP i rang de grandària de les partícules de PFU) i s’ha estudiat la influencia de cadascuna d’elles en el rendiment d’eliminació mitjançant assajos Jar Test. Els millors rendiments d’eliminació han sigut del 90,5% per al bisfenol A i del 12,1% per al ibuprofeno, mentre que no es va aconseguir eliminar cafeïna en les condicions d’operació establides. Per a comprovar la possibilitat de reutilitar el cautxú de PFU, després de la seua utilització amb aquests contaminants, com a material per a fabricar paviments en parcs, gimnasos… es van realizar assajos de desorció simulant les condiciones del contacte d’aquest material amb aigua de pluja, obtenint un alliberament màxim del 31, % per al bisfenol A i del 100% per al ibuprofeno. Una vegada acabada la fase experimental, s’han seleccionat les condicions òptimes pera a la realització del disseny d’una instal·lació de tractament d’una aigua residual amb un contingut en 2,34 mg·L-1 amb un cabal de 2000 m3 /d.