Aplicación de los procesos de oxidación avanzada Bilbao 27 Septiembre 2010 Aplicación de los procesos de oxidación avanzada al reuso de aguas residuales municipales Santiago ESPLUGAS Laboratory of Advanced Oxidation Processes Department of Chemical Engineering University of Barcelona

Indice REUSO DE AGUA CICLO DEL AGUA. CONTAMINANTES EMERGENTES PROCESOS DE OXIDACION AVANZADA (AOPs) CARACTERISTICAS DE (AOPs) RESULTADOS EXPERIMENALES CONCLUSIONES

Reuso de agua SOLUCIONES: Desigual reparto Contaminación Sequía (cambio climático) Desigual reparto Contaminación Demanda creciente Mala gestión SOLUCIONES: Reutilización de agua residual Desalación

Reuso de agua Ventajas potenciales Incrementa el recurso hídrico con caudales adicionales. Reduce la concentración de contaminantes en los ríos. DIFERENTES USOS DEL AGUA REGENERADA

Ciclo del agua. Contaminantes emergentes 5 5 5

Ciclo del agua. Contaminantes emergentes Efectos reportados: Toxicidad aguda Genotoxicidad Disrupción endocrina Carcirogenosis Mutagenicidad, etc. Compuestos orgánicos persistentes : Farmaceuticos y Productos Cuidado Personal Pesticidas Tensioactivos Retardantes de llama Sustancias orgánicas con metales pesados persistentes orgánicos Compuestos Necesidad de tratamientos avanzados adicionales Resistencia a convencionales Aumento de su presencia en el medioambiente Aumento de riesgos de salud y medio ambiente La Ozonacion y AOPs parecen adecuados para la degradación de contaminantes emergentes presentes en aguas residuales municipales. IKEHATA, 2008

Ciclo del agua. Contaminantes emergentes Contaminantes presentes a nivel de trazas en el medioambiente Priority Hazardous (13): PentaBromoDiphenylEthers (PBDE) Pentachlorobenzene Chloroalcanes C10-C13 Nonylphenols Tributyltin and compounds Hexachlorobenzene Hexachlorobutadiene Hexachlorocyclohexane PAHs Anthracene Endosulfane Cadmium and compounds Mercury and compounds Priority (20): DiEthylHexylPhtalates Octylphenols Fluoranthene Alachlor Chlorfenvinphos Chlorpyrifos Diuron Isoproturon Naphtalene Nickels and compounds Lead and compounds 1,2-Dichloroethane Trichloromethane Trichlorobenzenes Pentachlorophenol Dichloromethane Benzene Atrazine Simazine trifluralin Hazardous (8): DDT, DDD, DDE Aldrine Dieldrine Endrine Isodrine Carbon tetrachloride Perchoroethylene Trichloroethylene

Procesos de oxidación avanzada. *METODOS FISICOS (no destructivos ): Separación mecánica Sedimentación Filtración Absorción e intercambio iónico Ósmosis inversa *METODOS QUIMICOS (destructivos): Precipitacion Intercambio iónico Oxidación (y reducción) química: oxidación bioquímica cloración tratamiento con peróxido de hidrógeno tratamiento con ozono tratamiento con radical hidroxilo (OH •) AOPs

Procesos de oxidación avanzada. Procesos oscuros ozono ozono/peróxido de hidrógeno Fenton (Fe2+ + H2O2) Procesos UV ozono/uv/peróxido de hidrógeno photoFenton photocatalysis generación electroquímica cavitacion, sonolisis haces de electrones oxidación húmeda, oxidación supercrítica Clasicos generación de radicales hidroxilo en condiciones suaves (presión atmosférica y temperatura ambiente ) Hot

Procesos de oxidación avanzada. H2O2 H2O2/O3/UV O3 O3 basic pH H2O2/O3 OH· O3 /catalist O3/UV Supercritical water oxidation TiO2/UV UV-vis/Fe3+ Fe2+/H2O2 H2O2 UV-vis/H2O2 UV-vis/Fe3+/H2O2

Procesos de oxidación avanzada. oxidante no selectivo elevado poder oxidante (F2>OH·>O3>H2O2>Cl2… OH· CONTAMINANTES AGUA RESIDUAL * eliminación contaminantes * eliminación TOC * eliminación COD * aumento BOD BOD COD t TOC [Cont] t COD

Procesos de oxidación avanzada. MBR Biológico etc.. Ultrafiltracion Osmosis Inversa AOPs (ozonacion,UV/H2O2) AOPs (ozonacion,UV/H2O2)

Resultados experimentales. Agua procedente de la salida del decantador secundario de la EDAR biológica. Parámetro 27-11-08 27-02-09 DQO (mg/L) 44,0 55,0 DBO5 (mg/L) 3,5< 5* 2,7 < 5* UV254 (cm-1) 0,29 0,43 NH3 (mg/L) 30,0 32,0 NO3- (mg/L) 15,0 2,0 NT (mg/L) 47,0 50,0 SST (mg/L) 16,4 27,5 pH 7,8 COT (mg/L) 14,0 18,5 CI (mg/L) 33,0 11,8 materia organica disuelta * humicos, fulvicos,.. * plastificantes * productos naturales * antropogénicos: POPS Pesticidas …………. * Valor por debajo del límite de detección del método

Resultados experimentales. O3/H2O2 COD eliminado 52 % 100 % TOC eliminado 46 % 57 % Ozono transferido 61 mg/L 143 mg/L Cinetica eliminación COD, TOC Mejora de la cinética con H2O2 Tiempo (min)

Resultados experimentales. LC-OCD Cromatograma típico Biopolimeros Sust Humicas Comp. Frag. SH Comp. Acidos Comp. Neutros 50% COD removal

Resultados experimentales. micropollutant removal

Conclusiones * Ozono y UV/H2O2 son efectivos para la eliminación de contaminantes emergentes en efluentes de estaciones depuradoras de aguas residuales (EDAR). * El tratamiento O3/H2O2 es mas eficaz que el de O3 en la eliminación de COD, UV254 y de TOC. * Durante los tratamientos oxidativos tiene lugar la eliminación conjunta de contaminantes y de materia orgánica.

GRACIAS POR SU ATENCION Bilbao 27 septiembre 2010 Aplicación de los procesos de oxidación avanzada al reuso de aguas residuales municipales Santiago ESPLUGAS Departament d’ Enginyeria Química Universitat de Barcelona GRACIAS POR SU ATENCION