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Calidad del agua reutilizable y aplicación de
Procesos de Oxidación Avanzada en la
Regeneración
José Luis Ovelleiro Narvión
Catedrático del Área de Tecnologías del Medio Ambiente
UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA
24 de Junio de 2015
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Contenido
• Presencia en aguas tratadas de
Contaminantes con riesgo sanitario y
ambiental. Resultados de caracterización de
efluentes procedentes de diferentes tipos de
EDARs
• Procesos de Oxidación Avanzada (POAs):
fundamentos teóricos, resultados a escala
de laboratorio y aplicabilidad de estas
técnicas
2
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Contenido
• Presencia en aguas tratadas de
Contaminantes con riesgo sanitario y
ambiental. Resultados de caracterización de
efluentes procedentes de diferentes tipos de
EDARs
• Procesos de Oxidación Avanzada (POAs):
fundamentos teóricos, resultados a escala
de laboratorio y aplicabilidad de estas
técnicas
3
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Definiciones del RDPH
CONTAMINANTE
(art. 245 RD 849/1986)
Cualquier sustancia que pueda causar
contaminación y en particular, los siguientes:
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
ORGANOHALOGENADOS
ORGANOFOSFORADOS
ORGANOESTANNICOS
SUSTANCIAS CANCERÍGENAS, MUTAGÉNICAS Y DISRRUPTORES
ENDOCRINOS
HIDROCARBUROS PERSISTENTES
CIANUROS
METALES Y SUS COMPUESTOS
ARSÉNICO Y SUS COMPUESTOS
BIOCIDAS Y PRODUCTOS FITOSANITARIOS
OTRAS SUSTANCIAS TÓXICAS, PERSISTENTES Y BIOACUMULABLES
MATERIAS EN SUSPENSIÓN
NUTRIENTES
MATERIA CARBONOSA BIODEGRADABLE
4
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Calidad del agua reutilizable
Contaminantes en las aguas residuales urbanas
SOLIDOS GRUESOS
S. SEDIMENTABLES
S. SUSPENSIÓN
contaminantes GRASAS
MATERIA BIODEGRADABLE
NITRÓGENO
FÓSFORO
SALES
GÉRMENES PATÓGENOS
SUST. PELIGROSAS
CONT. EMERGENTES
5
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Definiciones del RDPH
SUSTANCIA
PELIGROSA (art. 1.32 RD 1290/2012)
Sustancias o grupos de sustancias que son tóxicas,
persistentes y bioacumulables, así como otras
sustancias que entrañan un riesgo análogo, y en
particular las incluidas en los anexos I y II del RD
60/2011, de 21 de enero, sobre las Normas de Calidad
Ambiental en el ámbito de la política del agua.
ANEXO I: SUSTANCIAS PRIORITARIAS (D 2000/105/CE y D 2008/105/CE)
ANEXO II: SUSTANCIAS PREFERENTES
6
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
SPs: Sustancias Prioritarias
Anexo I RD 60/2011
Plaguicidas
Disolventes
Nonilfenoles
PAHs
Organoclorados
Cd, Hg, Pb, Ni
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
NCA-MA: valor medio anual
NCA-CMA: concentración máxima admisible
7
SPs: Sustancias Prioritarias
Directiva 2013/39/UE
por la que se modifican las Directivas 2000/60/CE y 2008/105/CE en cuanto a sustancias
Prioritarias en el ámbito de la Política de Aguas
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Nombre
Uso
(34)
Dicofol
Plaguicida
(35)
Acido Perfluorooctonosulfónico y
der. (PFOS
Plaguicida, espuma contra incendios, fluido hidraulico
(aviación,), fab. semiconductores, plasticos y caucho
(36)
Quinoxifeno
Plaguicida
(37)
Dioxinas
(38)
Aclonifeno
Plaguicida
(39)
Binefox
Plaguicida
(40)
Cibutrina
Plaguicida
(41)
Cipermetrina
Plaguicida
(42)
Diclorvós
Plaguicida
(43)
Hexabromociclododecano
Pirorretardante
(44)
Heptacloro y heptacloro epóxido
Plaguicida
(45)
Terbutrina
Plaguicida
8
SPs: Sustancias Preferentes
Anexo II RD 60/2011
Plaguicidas
Disolventes
Organoclorados
Cu, Cr, Se, Zn
Cianuros
Floruros
9
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Definiciones
CONTAMINANTE
EMERGENTE
Contaminantes previamente desconocidos o no
reconocidos como tales cuya presencia en el medio
ambiente no es necesariamente nueva pero sí la
preocupación por las posibles consecuencias de la
misma.
Son compuestos de los que se sabe relativamente
poco o nada acerca de su presencia e impacto en
los distintos compartimentos ambientales, razón por
la cual y a su vez consecuencia de que no hayan
sido regulados, y de que la disponibilidad de
métodos para su análisis sea nula o limitada.
Petrovic et al. 2003
10
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Definiciones
CONTAMINANTE
EMERGENTE
En concreto…
• Retardantes de llama bromados
• Parafinas cloradas
• Pesticidas polares
• Compuestos perfluorados
• Fármacos
• Drogas de abuso
• Metabolitos y/o productos de degradación de las
clases de sustancias anteriores
11
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Contaminantes emergentes: Control
Para conocer el efecto en el medio ambiente…
1.
2.
3.
4.
5.
Desarrollar métodos analíticos
Realizar estudios ambientales (presencia)
Realizar estudios de toxicidad
ANÁLISIS
RIESGO
Realizar estudios de degradación
Realizar estudios de biodisponibilidad
CONTAMINANTE EMERGENTE
No regulado
SUSTANCIA PELIGROSA
Toxicas, persistentes y/o bioacumulables
Regulado
12
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Calidad del agua reutilizable
Contaminantes en las aguas residuales urbanas
contaminantes
SOLIDOS GRUESOS
S. SEDIMENTABLES
S. SUSPENSIÓN (SS)
GRASAS
MATERIA BIODEGRADABLE
NITRÓGENO
FÓSFORO
G. PATÓGENOS
SALES
SUST. PELIGROSAS
CONT. EMERGENTES
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
EDAR
13
Calidad del agua reutilizable
Características de las aguas residuales urbanas
contaminantes
SOLIDOS GRUESOS
S. SEDIMENTABLES
S. SUSPENSIÓN (SS)
GRASAS
MATERIA BIODEGRADABLE
NITRÓGENO
FÓSFORO
G. PATÓGENOS
SALES
SUST. PELIGROSAS
CONT. EMERGENTES
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
EDAR
Tratamiento
PRETRATAMIENTO
T. PRIMARIO
T. SECUNDARIO
¿T. TERCIARIO?
14
Calidad del agua reutilizable
Características de las aguas residuales urbanas
contaminantes
SOLIDOS GRUESOS
S. SEDIMENTABLES
S. SUSPENSIÓN (SS)
GRASAS
MATERIA BIODEGRADABLE
NITRÓGENO
FÓSFORO
SALES
G. PATÓGENOS
SUST. PELIGROSAS
CONTAMIN. EMERGENTES
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
EDAR
Tratamiento
PRETRATAMIENTO
T. PRIMARIO
T. SECUNDARIO
¿T. TERCIARIO?
Objetivos
CUMPLIR
VALORES LÍMITES
DE VERTIDO
y
NORMAS DE
CALIDAD
AMBIENTAL
15
Definiciones del RDPH
VALOR
LÍMITE DE EMISIÓN o VERTIDO
La cantidad o concentración de un contaminante o
grupo de contaminantes, cuyo valor no debe
superarse por el vertido. En ningún caso, el
cumplimiento de los valores límites de emisión,
podrá alcanzarse mediante técnicas de dilución.
NORMA
DE CALIDAD AMBIENTAL
La concentración de un determinado contaminante o
grupo de contaminantes en el agua, en los
sedimentos o en la biota, que no debe superarse
con el fin de proteger la salud humana y el medio
ambiente.
16
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Calidad del agua reutilizable
EDAR
Límites de Vertido
L.V.
Directiva 91/271/CEE
Parámetro
S.S.
DBO5
DQO
Ntotal (Z.S.)
Ptotal (Z.S.)
CONCENTRACIÓN (mg/l)
35 (>10.000he)
60 (2.000-10.000he)
25
125
15 (>10.000he)
10 (2.000-10.000he)
2 (>10.000he)
1 (2.000-10.000he)
% REDUCCIÓN
90 (>10.000he)
70 (2.000-10.000he)
79-90 (>10.000he)
40 (2.000-10.000he)
75
80
70-80
Z.S.: zona sensible
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
17
Calidad del agua reutilizable
Características de las aguas residuales urbanas
RD 1620/2007, de 7 de diciembre, por el
que se establece el régimen jurídico de
la reutilización de aguas depuradas
AGUA REUTILIZABLE
EDAR
Tratamiento
contaminantes
MATERIA ORGÁNICA
SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN
NITRÓGENO
FÓSFORO
SALES
G. PATÓGENOS
SUST. PELIGROSAS
CONTAMINAN. EMERGENTES
18
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Legislación
RD 1620/2007, de 7 de diciembre, por el que se
establece el régimen jurídico de la reutilización de
aguas depuradas
Establece:
- Concepto de reutilización, regeneración y aguas regeneradas
- Usos admitidos y criterios mínimos de calidad
- Procedimiento de concesión
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GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Calidad del agua reutilizable
Sustancias Peligrosas
USO
RD 1620/2007
NORMA DE CALIDAD
1. URBANO
2. AGRICOLA
(*)
0.5 mgB/l; 0.1 mgAs/l; 0.1 mgBe/l; 0.01
mgCd/l; 0.05 mgCo/l; 0.1 mgCr/l; 0.2 mgCu/l;
0.2 mgMn/l; 0.01 mgMo/l; 0.2 mgNi/l; 0.02
mgSe/l; 0.1 mgV/l
(*)
(*)
4. RECREATIVO (*)
5. AMBIENTAL
(*)
3. INDUSTRIAL
(*) En el caso de que se trate de SPs, debe asegurarse
el respeto a las NCAs
20
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Calidad del agua reutilizable
Microorganismos en las aguas residuales urbanas
Concentración de los distintos microorganismos
Organismo
AGUA SIN TRATAR
SALIDA
DECANTADOR 2º
Coliformes fecales
(UFC/100ml)
104-105
5.000-10.000
Enterococos (UFC/100ml)
104-105
103
0.5-104
0.2-103
2.000-5.000
20-650
5-2.300
150
Virus entéricos /100ml
Giardia/100ml
Cryptosporidium oocysts
Guidelines for Water Reuse. USEPA, 2004
Maier et al., 2000
21
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Emergentes en las aguas residuales urbanas
Línea de aguas
Principio activo
Entrada EDAR (µ g/l) Salida tratamiento
primario (µ g/l)
Salida EDAR (µ g/l)
Ibuprofeno
11.78
8.76
2.80
Naproxeno
2.80
2.42
1.37
Bezafibrato
0.41
0.13
0.08
Carbamacepina
0.18
0.15
0.17
Drogas
(ng/l)
(ng/l)
(ng/l)
Cocaína
28.35
27.69
26.82
Metadona
37.35
33.58
33.05
Opiáceos
15.20
8.93
13.44
Fuente: Cortacans J.A., Castillo I., Hernández-Lehmann A., Hernández-Muñoz A., Rodriguez X. Comportamiento de
medicamentos y psicofarmacos en tratamientos de depuración convencionales y terciarios. Tecnología del Agua (2009),
313 (56-63)
POSIBLE PRESENCIA EN FANGOS Y SEDIMENTOS
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
22
Caracterización aguas salida EDARs
CTM2008-01876
TUDELA
Filtros percoladores
(doble etapa)
TAFALLA
Lechos biolog. en suspensión
y nitrif-desnitrificación biolog.
CORTES
Fangos act. eliminación
N y P anoxico
400 PARÁMETROS
PARÁM.MICROBIOLÓGIC,
METALES, ESTEROLES, AC.
GRASOS, DETERGENTES
CAT. Y ANIO.,
NONILFENOLES, VOCs,
PCBs, PLAGUICIDAS, PAHs,
SEMIVOLÁTILES, FTALATOS,
FIS-QUIM GLOBALES,
NUTRIENTES
MONTEAGUDO
Tratº terciario con lagunas facultativas
VALTIERRA
Tratº terciario con lagunas aerobias
Laboratorio de EM
23
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Caracterización aguas salida EDARs
CTM2008-01876
50 SUSTANCIAS ORGÁNICAS E INORGÁNICAS
SPs Prioritarias:
simazina, alacloro, isoproturón, clorpirifos, dimetoato, clorfenvifos,
cloroformo, nonilfenoles, Pb, Ni, terbutrina
SPs Preferentes:
terbutilazina, metolacloro, Se, Zn
Emergentes y otros:
oxacarbazepina , carbamezapina, clorprofan, prometon, 3,4-dicloroanilina,
triadimenol, butóxido de piperonilo, N, N-dietil-3-metilbenzamida (DEET),
cafeína, hidrocarburos, detergente aniónicos y cationicos, ftalatos,
benzotiazol, propilenglicol, ac. grasos, esteroles, escualeno, violeta de cristal,
Al, Mo, Mn, Fe, Sn, Sr, Ba, Li, V, B
24
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Caracterización aguas salida EDARs
CTM2008-01876
MICROORGANISMOS
Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus
aureus, Anaerobias totales, Clostridium perfringens, Nemátodos, Amebas
BACTERIAS
NEMÁTODOS AMEBAS
García et. al., 2011. Environmental Microbiology.
25
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Caracterización aguas salida EDARs
Profesora P. Goñi
Area de Parasitología
Facultad de Medicina
Universidad Zaragoza
CTM2008-01876
Genes registrados en la
base de datos GenBank
García et. al., 2011. Environmental Microbiology.
1 Naegleria
AMEBAS
5 Acanthamoeba
1 Hartmannella
Amebas de vida libre, no eliminadas en el proceso de depuración, con cierta patogenicidad
y capacidad de albergar en su interior organismos patógenos (Mycobacterium spp.,
Pseudomonas spp., Legionella pneumophila)
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
26
Tecnologías aplicables
Tratamientos aplicables en regeneración
• CONVENCIONALES
– Desinfección: UV, cloración, ozonización
– Aireación
– Coagulación-Floculación
– Filtración
– Procesos de membranas (MF, UF, NF, OI)
– Nitrificación-desnitrificación
– Eliminación de fósforo
– Adsorción con carbón activo
• NO CONVENCIONALES
– Procesos o Técnicas de Oxidación Avanzada
27
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Tecnologías aplicables
Resultados a escala de laboratorio
TRAMIENTOS CONVENCIONALES
Cloración/ Adsorción /CFD
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Oxidación hipoclorito sódico
Adsorción C activo (30 minutos)
Coagulación/floculación/decantación
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Natividad Miguel
28 2011
Tesis Doctoral
Tecnologías aplicables
Desinfección: cloración
TRAMIENTOS CONVENCIONALES
Organismo
Cl2 CT
0.6
E. Coli
Polivirus
Giardia
Cryptosporidium
1.7
54-250
>7.200
Acanthamoeba
Cl2
Mycobacterium spp.,
Pseudomonas spp.
Legionella pneumophila
29
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Tecnologías aplicables
Riego de la Cloración
TRAMIENTOS CONVENCIONALES
FORMACIÓN DE SUBPRODUCTOS
Cl2
M
SPCL
16000
THMs, DCAA, TCAA...
THMFP (ug/L)
14000
12000
10000
8000
6000
4000
Con precipitación química previa
2000
Sin tratamiento previo
0
0
10
20
30
40
COT (mg C/L)
30
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Emergentes en las aguas residuales urbanas
TRAMIENTOS CONVENCIONALES
Entrada EDAR
(µ g/l)
Salida EDAR
(µ g/l)
Salida terciario
Salida terciario
(floculación+
filtro arena) (µg/l)
(arena +
ultrafiltración) (µg/l)
Ibuprofeno
11.78
2.80
2.31
0.93
Naproxeno
2.80
1.37
1.79
0.49
Bezafibrato
0.41
0.08
0.09
0.02
Carbamacepina
0.18
0.17
0.18
0.09
Drogas
(ng/l)
(ng/l)
(ng/l)
(ng/l)
Cocaína
28.35
26.82
25.56
23.08
Metadona
37.35
33.05
34.66
24.06
Opiáceos
15.20
13.44
13.84
7.83
Principio activo
Fuente: Cortacans et al., 2009
31
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Contenido
• Presencia en aguas tratadas de
Contaminantes con riesgo sanitario y
ambiental. Resultados de caracterización de
efluentes procedentes de diferentes tipos de
EDARs
• Procesos de Oxidación Avanzada (AOTs):
fundamentos teóricos, resultados a escala
de laboratorio y aplicabilidad de estas
técnicas
TRAMIENTOS NO CONVENCIONALES
32
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Técnicas de oxidación avanzada (AOTs)
DEFINICIÓN:
• Procesos que generan radicales hidroxilo OH·
– Los radicales hidroxilo son altamente oxidantes y muy reactivos
– Son muy buenos desinfectantes
– Son capaces de degradar total o parcialmente compuestos tóxicos y
no biodegradables
– Los subproductos generados son por lo general más biodegradables
que las moléculas originales
33
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Técnicas de oxidación avanzada (AOTs)
ESPECIE
POTENCIAL DE OXIDACIÓN
(V. @ 25ºC)(a)
PODER DE OXIDACIÓN
RELATIVO(b)
Flúor (F2)
3.03
2.23
Radical hidroxilo (OH•)
2.80
2.06
Oxígeno atómico (O)
2.42
1.78
Ozono (O3)
2.07
1.52
Peróxido de hidrógeno (H2O2)
1.78
1.31
Radical perhidroxilo (HO2•)
1.70
1.25
Ión permanganato (MnO42-)
1.68
1.24
Dióxido de cloro (ClO2)
1.57
1.15
Ácido hipocloroso (HClO)
1.49
1.10
Cloro (Cl2)
1.36
1.00
Bromo (Br2)
1.09
0.80
Iodo (I2)
0.54
0.40
(a)
Relativo al electrodo de hidrógeno
(b)
Basado en el cloro como referencia (=1.00)
34
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Técnicas de oxidación avanzada (AOTs)
Métodos de producción de radicales hidroxilo:
Procesos fotolíticos:
–H2O/VUV
Basados en ozono (O3):
–O3/OH-,
–O3/UV
–O3/H2O2
–O3/H2O2/UV
–O3/catalizador, etc
Basados en peróxido de
hidrógeno (H2O2):
–H2O2/UV
–H2O2/Fe2+ (reacción Fenton)
–H2O2/Fe2+/UV (reacción foto-Fenton), etc.
Basados en dióxido de
titanio (TiO2) :
–TiO2/UV,
–TiO2/luz solar
–TiO2/H2O2/UV, etc.
35
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Principales efectos de los OH·
OH·
Gérmenes
patógenos
DESINFECCIÓN
OH·
OXIDACIÓN
INORGÁNICOS
↓ Fe, Mn, S2-,
NH3, CN, I, Br...
ORGÁNICOS
MACRO
↑ Biodegrad.
↓ Color….
MICRO
↓ Olor, sabor,
fenoles, pesticidas,
nonilfenoles, organoclorados…
36
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
OH·: Oxidación de c. orgánicos
REACTIVIDAD DE LOS COMPUESTOS:
– f (ESTRUCTURA)
– f (SUSTITUYENTES)
-S-
=
RAPIDAMENTE
OXIDADO
-Cl -
-CH3
M
-NO2
LENTAMENTE
OXIDADO
-OH
-NH-
-N=N-
-COOH
37
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Procesos fotolíticos
• H2O/VUV
• Espectro de radiación UV/VIS
Onda corta
Onda larga
Efecto germicida: 245-285 nm
38
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Procesos basados en ozono
Cámara de contacto
Aire /
oxígeno
O3 < 0.1 ppmv
Ozonizador
Aire:
3-5% O3
Oxígeno: 8-14% O3
39
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Procesos basados en ozono
Iniciación
OH-, HO2-, Fe2+,
HCOO-, UV, SH, …
O3
H2O
O2-·
O2
HO2
·
O2
pH = 4.3
O3-·
pH = 8.3
O3
H+
Promoción
O3, SH
+M
KM
Mox
OH·
O2
SH: sustancias húmicas
OH·
Inhibición
HCO3-,CO32-,
t-BuOH, SH, ...
+ HCO3KHCO3-
HCO3-
40
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Procesos basados en ozono
• O3/UV y O3/H2O2
254 nm
O3 + hν + H 2O → H 2O2 + O2
2 O3 + H 2 O2 → 2 OH • + 3 O2
H 2 O2 + hν → 2 OH •
Luz UV
•Fotólisis de compuestos
•Excitación de moléculas
41
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Procesos basados en ozono
• O3/catalizador metálico
O3 + M n + → M ( n +1)+ + O3•−
O3•− + H + → OH • + O2
O3 + M n + + H + → M ( n +1)+ + OH • + O2
Fase homogénea
– Fe(II), Fe(III),
– Mn(II),
– Ag(I), Cu(II), Zn(II), Cr(III), Co(II) y
Cd(II)
Fase heterogénea
– MnO2, TiO2
– CuO, Fe2O3, Cr2O3, Co2O3, NiO
Soportes:
Al2O3, silica-gel, arcillas
42
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Procesos basados en H2O2
• H2O2/UV
H 2 O2 + hν (λ < 280 nm) → 2 OH •
H 2 O2 + OH • → H 2 O + HO2•
HO2• + H 2O2 → OH • + H 2O + O2
2 HO2• → H 2 O2 + O 2
máx. 220 nm
43
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Procesos basados en H2O2
• H2O2/Fe (Reacción Fenton)
pH ACIDO
H 2O2 + Fe
2+
3+
−
→ Fe + OH + OH
OH • + Fe 2+ → Fe 3+ + OH −
•
pH ACIDO (<2.8)
H 2 O2 + Fe 3+ ⇔ [Fe( III )...O2 H ] + H +
2+
⇔ Fe 2+ + HO2• + H +
HO2• + Fe 3+ → Fe 2+ + H + + O2
Reacción
clásica
H 2O2 + Fe 2+ → Fe 3+ + OH − + OH •
Minerales de hierro:
Goetita, magnetita, arcillas
44
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Procesos basados en TiO2
• Características del TiO2
–
–
–
–
–
–
Sólido blanco
Estable térmicamente
No tóxico
Abundante y económico
Semiconductor
Formas cristalinas:
• Anatasa
• Rutilo
• Brookita
Activación del TiO2
Banda de
conducción (cb)
“Band gap”
>Ebg
λ < 387.5 nm
Banda de
valencia (vb)
TiO2 + hν → ecb− + hvb+
PAR ELECTRÓN-HUECO
ó EXCITÓN
Defecto de e- ó
“hueco positivo”
45
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Procesos basados en TiO2
• Producción de radicales en agua
2O2•− + 2 H 2 O → H 2 O2 + 2OH − + O2
H 2 O2 + ecb− → OH − + OH •
ecb− + O2 → O2•−
TiO 2 (ecb− + hvb+ ) → TiO 2 + calor
OH • (ads ) + ecb− → OH − (ads )
hvb+ + H 2 O (ads ) → OH • + H +
hvb+ + OH − (ads ) → OH •
46
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Ensayos a escala de laboratorio
PROCEDIMIENTO
TiO2
Luz Solar
Ozono
Fenton
Fe+H2O2
47
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Resultados a escala de laboratorio
Foto-Fenton
Escherichia coli
Enterococcus sp.
+Fe
+H2O2
Cámara solar ATLAS SUNTEST CPS+
λ = 320 – 800 nm
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Jorge Rodriguez
Tesis Doctoral 2013
48
Resultados a escala de laboratorio
TRIAZINAS
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
15-30% O3
5-15% O3/TiO2
20-40% O3/H2O2/TiO2
O3
O3+TiO2
20-50% O3
10-40% O3/TiO2
30-60% O3/H2O2/TiO2
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
ORGANOFOSFORADOS
O3+TiO2+H2O2
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Paration metil
Paration etil
O3
Clorpirifos
O3+TiO2
Clorfenvinfos
O3+TiO2+H2O2
Dimetoato
49
Resultados a escala de laboratorio
TiO2/UVA
PESTICIDE
Chlorpyrifos
Chlorfenvinfos
3,4-Dicloroaniline
Dimethoate
Simazine
Terbuthylazine
Terbutryn
Metholachlor
AVERAGE
% REDUCCIÓN
Agua
Agua
Salida
ultrapura superficial
EDAR
70
70
20
25
20
10
100
100
100
55
45
15
75
45
25
55
50
35
60
55
15
50
50
10
61
54
31
TiO2/H2O2/UVA
% REDUCCIÓN
Agua
Agua
Salida
ultrapura superficial
EDAR
80
80
60
55
55
35
100
100
100
70
60
45
65
50
20
50
45
10
60
55
40
70
60
20
69
63
43
1 g TiO2 L-1, 10 mM H2O2, 30 min
Natividad Miguel
Tesis Doctoral 2011
50
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Resultados a escala de laboratorio
Reutilización del TiO2
Cafeina TiO2/UVA
Actualmente experimentos con planta piloto
1 g/l TiO2
UVA-Vis 240 min
Muestra:
WWTP + 45 mg/l Caffeine
51
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Resumen de las AOTs
Elevado coste de instalación y operación
LUZ UV
UV-LP, UV-MP
H2O2/UV
Elevado consumo de energía eléctrica
O3, O3/H2O2
Elevado coste de instalación y operación
Frecuencia de reemplazo y limpieza de
lámparas UV
Elevado coste de instalación y operación
OZONO
O3/metal homog.
Eliminación del metal (p. ej. Coag-floc.)
Mejor rendimiento
Elevado coste de instalación y operación
O3/metal heterog.
Menor eficacia
No es necesario eliminar metales del agua
52
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Resumen de las AOTs
Tratamiento a pH ácido: coste elevado de
H2O2
Fenton,
foto-Fenton
Fenton fase
heterogénea
acondicionamiento
Coste elevado de neutralización
Eliminación del hierro disuelto (p. ej., aumento
de pH y posterior coag.-floc.)
Aprovechamiento de luz solar (foto-Fenton)
El catalizador se separa fácilmente, puede ser
recirculado
Coste relativamente bajo
TiO2
Necesidad de separar el catalizador
Problemas de adsorción de contaminantes
TiO2
O3/TiO2
Elevado coste de instalación y operación
Instalaciones complejas
53
GRUPO DE INVESTIGACIÓN
Calidad del agua reutilizable y aplicación de
Procesos de Oxidación Avanzada en la
Regeneración
José Luis Ovelleiro Narvión
Catedrático del Área de Tecnologías del Medio Ambiente
UNIVERSIDAD DE ZARAGOZA
24 de Junio de 2015
GRUPO DE INVESTIGACIÓN