Eliminación de contaminantes emergentes presentes en aguas por aplicación de proceso foto-Fenton. Estudio de acoplamiento por depuración biológica

Abstract

[ES] La escasez del agua de calidad es un problema a nivel mundial que va aumentando a causa de la contaminación que experimenta. Por ello, la depuración y la reutilización de las aguas contaminadas son cada vez más necesarias. La emisión de los denominados contaminantes emergentes (CEs), presenta una gran importancia y son muchas las organizaciones que intentan aportar soluciones al problema. Los CEs son microcontaminantes generalmente de tipo orgánico, que en su mayor parte no están regulados y que son el principal objetivo de la legislación actual por causar un impacto ambiental considerable. Para su eliminación, es necesario utilizar tratamientos como son los Procesos de Oxidación Avanzada (POA), ya que presentan la capacidad de generar especies muy oxidantes, como son los radicales hidroxilos, y que actúan para lograr la degradación total o parcial de compuestos muy resistentes a los métodos convencionales (EDAR). El presente trabajo se ha enfocado en cinco bloques:

Degradación de cuatro contaminantes (terbutrina, diclofenaco, clorfenvinfos y pentaclorofenol) a escala de laboratorio con métodos naturales (Fotolisis) y con Procesos de Oxidación Avanzada (POA), en concreto Fenton y foto-Fenton.

Degradación de los cuatro contaminantes en planta piloto con las condiciones de reacción más favorables obtenidas a partir de los resultados a escala de laboratorio.

Estudio de la toxicidad de la mezcla sobre fangos activos mediante técnicas de respirometría.

Escalado de planta piloto a planta industrial.

Estudio económico sobre el coste que conllevaría la implantación de una instalación industrial; cálculo del ahorro que se podría obtener después de realizar la inversión y rentabilidad de llevar a cabo la instalación industrial.

Se ha demostrado que el tratamiento foto-Fenton en condiciones de pH óptimas (2,8) es capaz de eliminar estos contaminantes de las aguas generando un efluente no tóxico para los fangos activos, por lo que es factible un acoplamiento del tratamiento con un sistema de depuración biológico; además se ha comprobado que existe un ahorro económico y beneficio medioambiental si las aguas contaminadas son previamente sometidas a un tratamiento adecuado previo a su vertido a la EDAR.

[CA] L’escassetat de l’aigua de qualitat és un problema a nivell mundial que va augmentant a causa de la contaminació que experimenta. Per això, la depuració i la reutilització de les aigües contaminades són cada vegada més necessàries. L’emissió dels denominats contaminants emergents (CEs), presenta una gran importancia i son moltes les organitzacions que intenten aportar solucions al problema. Els CEs són microcontaminants generalment de tipus orgànic, que majoritàriament no estan regulats i que són el principal objectiu de la legislació actual per causar un impacte ambiental considerable. Per a la seua eliminació, és necessari utilizar tractaments com són el Processos d’Oxidació Avançada (POA), ja que presenten la capacitat de generar espècies molt oxidants, com són els radicals hidroxils, i que actúen per a aconseguir la degradació total o parcial de compostos molt resistents als mètodes convencionals (EDAR).

El present treball s’ha enfocat en cinc blocs;

Degradació de quatre contaminants (terbutrina, diclofenaco, clorfenvinfos i pentaclorofenol) a escala de laboratori amb mètodes naturals (fotòlisi) i amb Processos d’Oxidació Avançada (POA), en concret Fenton i foto-Fenton.

Degradació dels quatre contaminants en planta piloto amb les condicions de reacció més favorables obtingudes a partir dels resultats a escala de laboratori.

Estudi de la toxicitat de la mescla sobre fangs actius per mitjà de tècniques de respirometria.

Escalat de planta pilot a planta industrial.

Estudi econòmic sobre el cost que comportaría la implantació d’una instal·lació industrial; càlcul de l’estalvi que es podria obtindre després de realizar la inversión i rendibilitat de dur a terme la instal·lació industrial.

S’ha demostrat que el tractament foto-Fenton en condicions de pH òptimes (2,8) és capaç d’eliminar estos contaminants de les aigües generant un efluent no tòxic per als fangs actius, per la qual cosa és factible un adaptament del tractament amb un sistema de depuració biològic; a més s’ha comprovat que hi ha un estalvi econòmic i benefici mediambiental si les aigües contaminades són prèviament sotmeses a un tractament adequat previ al seu abocament a l’EDAR.

[EN] The shortage of quality water is a worldwide problem that is increasing due to the pollution. For this reason, the treatment and reuse of polluted water in becoming necessary.

The emission of contaminants of emerging concern (CECs) is of great importance and many organisations are trying to found solutions for this problem. CECs are mostly organic micropollutant agents that are not regulated by law and, nowadays, are the main target of the legislation because of their important environmental impact. The Advanced Oxidation Processes (AOPs) are the necessary methods for their elimination. They present a high capacity to generate reactive oxygen species, such as hydroxyl radicals, and achieve the total or partial decomposition of components that are very resistant to the conventional methods (Waste Water Treatment Station, WWTS). This paper is focused on the following topics:

Decomposition of four pollutants (terbutryn, diclofenac, chlorfenvinphos and pentachlorophend) at laboratory scale with natural methods (Photolysis) and with Advanced Oxidation Processes (AOPs), Fenton and Photo-Fenton.

Decomposition of four pollutants on a pilot plant with the most favourable reaction conditions obtained from the results at laboratory scale.

Evaluation of the composition toxicity on activated sludge through respirometry techniques.

Scaling up from the pilot plant to an industrial plant.

Economic study of the costs of implementing an industrial plant; calculation of the savings that could be obtained after the investment and profitability of running the industrial plant.

The Photo-Fenton treatment, in optimal pH conditions (2.8), has been demonstrated to be capable of eliminating these pollutants of the sewage. This treatment generates an effluent that is non-toxic for the activated sludge; therefore, it is possible to complement the treatment with a biological purifying system. Moreover, economic saving has been proved and also an environmental benefit, if the polluted water goes through convenient treatment before pouring it in the WWTS.