7. tecnologías en depuración resumen

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CONTAMINACION ATMOSFÉRICA

Se llama contaminación a la transmisión y difusión de humos o gases tóxicos a medios como laatmósfera y el agua, como también a la presencia de polvos y gérmenes microbianos provenientesde los desechos de la actividad del ser humano.

PRINCIPALES SUSTANCIAS CONTAMINANTES

Las principales sustancias que el ser humano emite al aire son gases nocivos y partículas sólidas olíquidas:

Los gases. Los principales son los óxidos de azufre y los de nitrógeno, el amoníaco, el metano,el CO2, el monóxido de carbono y los CFC (gases persistentes en frigoríficos, aerosoles y aireacondicionado.

Las partículas. Las más nocivas son los humos y las cenizas generados en los combustibles, losaerosoles y nieblas que escapan de ciertas industrias químicas, el polvo de minas o el polen delas plantas… 

Las contaminaciones acústica y lumínica: La presencia en la atmósfera de ruidos muy fuertes o persistentes se denomina contaminación acústica.

LOS EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN

  Efectos en el clima. El dióxido de carbono, CO2, no es un contaminante, puesto que forma parte de la atmósfera y participa en los ciclos naturales.

  Efectos en la biosfera. Algunos gases, como los CFC, reaccionan con el ozono estratosféricoy disminuyen su concentración, lo que permite la llegada a la superficie terrestre de másradiaciones ultravioleta, muy nocivas para la vida.

  Efectos en la salud de las personas. Algunos gases contaminantes son tóxicos para las

 personas y causan la irritación de los ojos y de las vías respiratorias.  Efectos en los materiales. Las partículas de humo y ciertos gases contaminantes, solos o

disueltos en el agua de lluvia pueden deteriorar muchos de los materiales con los quefabricamos objetos y edificios.

EFECTOS A GRAN ESCALA

Las altas chimeneas de las industrias no reducen la cantidad de contaminantes, simplemente losemiten a mayor altura, reduciendo así su concentración en el lugar. Estos contaminantes pueden sertransportados a gran distancia y producir sus efectos adversos en áreas muy alejadas del lugar dondetuvo lugar la emisión. El pH o acidez relativa de muchos lagos de agua dulce se ha visto alterado

hasta tal punto que han quedado destruidas poblaciones enteras de peces. En Europa se hanobservado estos efectos, y así, por ejemplo, Suecia ha visto afectada la capacidad de sustentar pecesde muchos de sus lagos. Las emisiones de dióxido de azufre y la subsiguiente formación de ácidosulfúrico pueden ser también responsables del ataque sufrido por las calizas y el mármol a grandesdistancias.

INVERSIÓN TERMINCA

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Aumento de la temperatura con la altitud en una capa de la atmósfera. Como la temperatura sueledescender con la altitud hasta el nivel de los 8 a 16 km de la troposfera a razón de aproximadamente6,5 ºC/km, el aumento de la temperatura con la altitud se conoce como inversión del perfil detemperatura normal. Sin embargo, se trata de una característica común de ciertas capas de laatmósfera. Las inversiones térmicas actúan como tapaderas que frenan los movimientos ascendentesde la atmósfera. En efecto, el aire no puede elevarse en una zona de inversión, puesto que es másfrío y, por tanto, más denso en la zona inferior

CALENTAMIENTO GLOBAL

Amento de la temperatura de la Tierra debido al uso de combustibles fósiles y a otros procesosindustriales que llevan a una acumulación de gases invernadero (dióxido de carbono, metano, óxidonitroso y clorofluorocarbonos) en la atmósfera. Desde 1896 se sabe que el dióxido de carbonoayuda a impedir que los rayos infrarrojos escapen al espacio, lo que hace que se mantenga unatemperatura relativamente cálida de nuestro planeta (efecto invernadero). La cuestión es si loscrecientes niveles de dióxido de carbono registrados a lo largo del último siglo llevarán a unaumento de la temperatura global, lo que podría producir inundaciones costeras (por subida delnivel del mar) e importantes cambios climáticos, con graves implicaciones para la productividadagrícola.

TECNOLOGÍAS PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

El principio básico de la política de protección del medio ambiente es el de prevención.

Las medidas de prevención de la contaminación atmosférica se basan fundamentalmente en:

  Un conocimiento científico y técnico correcto y exhaustivo de la problemática de lacontaminación atmosférica desde todos los puntos de vista: sustancias contaminantes, focosemisores, procesos y técnicas industriales y efectos de los contaminantes.

  Un análisis correcto de las variables económicas que permita un desarrollo adecuado de losfactores implicados en los procesos de contaminación atmosférica: industrias , zonasurbanas, etc.

Un conocimiento meteorológico exhaustivo, en especial de la capa fronteriza, entre 0 y 100metros aproximadamente.

  Una tarea de sensibilización ciudadana y educación ambiental dirigida a todos losestamentos sociales: escolares, adultos, técnicos, administradores, empresarios, etc.

Una legislación adecuada que regule la problemática ambiental.

Una estructura administrativa que coordine todos los aspectos implicados en la gestión delmedio ambiente.

ACCIONES CORRECTORAS

Proceso de absorción

Basan su funcionamiento en el hecho de que los gases residuales están compuestos de mezclas desustancias en fase gaseosa, algunas de las cuales son solubles en fase líquida. En el proceso deabsorción de un gas, el efluente gaseoso que contiene el contaminante a eliminar se pone encontacto con un líquido en el que el contaminante se disuelve.

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Proceso de adsorción

Una alternativa a los sistemas de absorción por líquido lo constituye la adsorción de loscontaminantes sobre sólidos. En los procesos de adsorción los gases, vapores y líquidos se retienensobre una superficie sólida como consecuencia de reacciones químicas y/o fuerzas superficiales. Se produce una difusión desde la masa gaseosa hasta la superficie externa del sólido y de las moléculasdel gas dentro de los poros de sólido seguida de la adsorción propiamente dicha de las moléculas

del gas en la superficie del sólido.

Proceso de combustión

La combustión constituye un proceso apropiado par la eliminación de compuestos orgánicostransformándolos en dióxido de carbono y vapor de agua y también es válido para determinadassustancias inorgánicas.

Captación de partículas

Según el principio en que se basa el proceso de separación de las partículas, pueden establecerse lossiguientes tipos de equipos de depuración: colectores, precipitaciones electrostáticas, filtros de

mangas, lavadoras y absorbedores húmedos.Colectores inerciales (Ciclones)

Los ciclones son colectores centrífugos en los que la entrada de aire es tangencial al cuerpo delcilindro, de esta manera se fuerza a las partículas a dirigirse hacia las paredes, donde perderán suenergía y caerán a un colector o tolva situado en la parte inferior del cuerpo.

Precipitadores electrostáticos

El precipitador electrostático es un dispositivo utilizado para la descontaminación del aire queutiliza las fuerzas eléctricas para la remonición de la fracción sólida de un efluente, dirigiendo las

 partículas hacia las placas del colector. Las partículas se cargan mediante el choque con ionesgaseosos creados por la ionización del aire creado entre los electrodos, tras la carga las partículassiguen las líneas de campo producidas por el alto voltaje hasta la superficie del electrodo colector.Las partículas deben ser eliminadas de las placas y recolectadas en una tolva, evitando que sereencaucen en la corriente gaseosa.

Filtros industriales

Los filtros son materiales porosos a través de los cuales se hace pasar una corriente gaseosa cargadade partículas, que quedarán retenidas en el filtro. La mayoría de los filtros de tela tienen un tamañode poro bastante grande en relación con las partículas que se quieren eliminar, pero el poder de

filtración radica en la acumulación de partículas en la superficie del filtro, que forma una torta quecolabora fuertemente en el poder de retención de partículas. Alcanzado cierto límite de volumen delas tortas, la pérdida de presión son elevadas, lo que motiva que los filtros tengan sistemas delimpieza periódica depositando la torta formada en una tolva. Habitualmente la limpieza requiere deuna parada del sistema o al menos del compartimento en limpieza. Con este tipo de equipos puedenconseguirse rendimientos mayores del 99% independientemente de las características de gas,haciendo posible la separación de partículas de un tamaño del orden de 0.01 micras. Sus limitantesson la temperatura y la humedad; ya que no pueden manejar flujos a más de 200 °C (dependiendo

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del material) y deben estar totalmente secos, de lo contrario se queman las bolsas o se apelmaza el polvo y tapan las bolsas.

Lavadores y absorbedores húmedos

Una torre de limpieza húmeda es un dispositivo de control de la contaminación del aire queremueve material particulado y gases ácidos de las corrientes de gases residuales de fuentes

fijas. Este apartado se centra en la eliminación de partículas sólidas. La separación se realiza pormedio de una corriente liquida pulverizada (gotas), que es inyectada dentro de una cámara pordonde circulan el gas contaminado.Las partículas se ven arrastradas por la corriente líquida hacia la parte inferior del equipo, que será posteriormente recogido y tratado. El contacto de las partículascon el medio líquido puede efectuarse de diversos modos, el equipo más común es el equipo tipoVenturi. La eficacia depende del grado de contacto e interacción que tengan las partículas con ellíquido; es por ello que es muy importante la atomización del líquido y un adecuado tiempo decontacto. Los lavadores logran buenas eficiencias de captura para partículas de tamaño de 0.1 a20 µm.

CONTAMINACION DE LOS SUELOS

CAUSAS DE LA CONTAMINACIÓN DE LOS SUELOS

*  El empleo de productos químicos en la agricultura, tales como fertilizantes y agentesreguladores del crecimiento.

*  La descarga en el suelo de cantidades voluminosas de desechos de explotación de minas yfundición de metales.

*  La evacuación de desechos domésticos y de elementos sólidos derivados del tratamiento deaguas residuales y desechos industriales.

CONTAMINANTES DEL SUELO

Contaminantesconservativos 

Su estructura química se mantiene a lo largo del tiempo a pesar de su interaccióncon los materiales del medio. Ejemplos: metales pesados (Hg, Pb, Zn, Ag, etc.).

Contaminantesnoconservativos 

Su estructura química se modifica al interaccionar con el medio o porautodegradación. Ej: contaminantes orgánicos o biológicos. La degradación puedeser total o parcial. Las reacciones de degradación son muy variadas pudiendoestar mediadas tanto por agentes inorgánicos como orgánicos.

FOCOS DE CONTAMINACIÓNContaminación Puntual 

El vertido se produce sobre un único punto o en un área muy restringida.

Como ejemplos típicos cabe destacar las basas de infiltración, el vertido de residuos en elinterior de sondeos, vertidos accidentales, etc.

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Bajo estas circunstancias se pueden alcanzar elevadas concentraciones de contaminantes  en áreas localizadas.

Contaminación Difusa 

La contaminación se extiende sobre extensas superficies.

El suelo es el elemento fundamental que, mediante su función filtrante, transporta las

substancias químicas (productos fitosanitarios o fertilizantes) o simplemente efecto de lacontaminación por deposición atmosférica o hídrica, a otros medios.

 NIVELES DE RECUPERACIÓN

Se debe recuperar un suelo en función de unos valores límite establecidos en las diferenteslegislaciones y del establecimiento de los niveles de riesgo potenciales del emplazamiento

En la recuperación de suelos contaminados se siguen una serie de criterios:

- Factores de decisión - Grado de recuperación de un suelo

- Decisiones a tomar para la descontaminaciónTÉCNICAS DE DESCONTAMINACIÓN DE SUELOS IN SITU O EX SITU

Ex situ : Se caracteriza porque el suelo afectado se excava, transporta y trata. El tratamiento es enun lugar cercano para acortar el transporte.

I n situ : En este caso también se trata, pero a diferencia del anterior, en el sitio localizado.

SELECCIÓN DE LA TÉCNICA DE TRATAMIENTO

Antes de seleccionar una técnica de tratamiento para operaciones de limpieza de un sitiodeterminado es necesario recopilar información detallada sobre el estado del lugar y los

contaminantes. AISLAMIENTO MEDIANTE BARRERAS  

 Las barreras de adsorción contienen rellenos que retiran contaminantes del agua subterráneacapturándolos físicamente y reteniéndolos en la superficie de la barrera. Como barreras deadsorción se pueden utilizar zeolitas o el carbón activado.

 Las barreras de precipitación  contienen rellenos que reaccionan con los contaminantes del agua subterránea que circulan por el muro. La reacción produce un cambio en los contaminantesdisueltos en el agua subterránea favoreciendo su salida del estado de disolución y su posterior precipitación. Los precipitados, "insolubles", quedan atrapados en la barrera, de manera que elagua subterránea sale limpia del otro lado.

 Las barreras de degradación  causan reacciones que descomponen o "degradan" los contaminantesdel agua subterránea, convirtiéndolos en productos inocuos. Por ejemplo, el relleno de gránulos dehierro degrada ciertos compuestos orgánicos volátiles.

 AISLAMIENTO MEDIANTE BARRERAS HIDROGEOLÓGICAS  

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Es una técnica que se ha empezado a ensayar recientemente. Su funcionamiento se basa en realizaruna depresión del nivel freático en la fuente de contaminación hasta conseguir que loscontaminantes que estén migrando sean arrastrados de vuelta hacia la fuente emisora.

TÉCNICAS DE INMOVILIZACIÓN

*  Vitrificación. * Técnicas De Inyección 

TÉCNICAS EX SITU DE DESCONTAMINACIÓN DE SUELOS

*   INCINERACIÓN   La incineración consiste en un proceso de quemado (en un horno y atemperatura controlada) de los materiales peligrosos con el fin de destruir productos químicos potencialmente tóxicos

*   DESORCIÓN TÉRMICA  La desorción térmica es una técnica innovadora para tratar latierra contaminada con desechos peligrosos. Este método consiste en un calentamiento de la tierracontaminada hasta una temperatura que oscila entre 90°C y 540°C a fin de que los contaminantescon un punto de ebullición bajo se vaporicen y, por consiguiente, se separen de la tierra.

*  TÉCNICASI N SITU

DE DESCONTAMINACIÓN DE SUELOS 

*  LAVADO DEL SUELO   El lavado del suelo es una técnica que consiste en el uso de unlíquido (generalmente agua, combinada a veces con aditivos químicos) usado junto a un procedimiento mecánico para depurar el suelo. Con este proceso se retiran contaminantes peligrosos, concentrándolos y reduciendo su volumen. Los contaminantes peligrosos tienden aunirse en forma química o física a limos y arcillas, materiales que, a su vez, se unen a arenas y a partículas de grava.

*  EXTRACCIÓN POR SOLVENTE   La extracción con solventes es una técnica detratamiento que consiste en usar un solvente para separar o retirar contaminantes orgánicos peligrosos de fangos residuales, sedimentos o tierra. No destruye los conta minantes, sino que los

concentra para que sea más fácil reciclarlos o destruirlos con otra técnica

*  TÉCNI CAS DE STRIPPING   Bajo este nombre se agrupan una serie de técnicas aplicablessólo en aquellos casos en los que los suelos están contaminados por sustancias suficientementevolátiles. Por tanto, se puede considerar que la aplicación de estas técnicas es adecuada cuando los principales contaminantes son compuestos orgánicos volátiles (VOCs). Además, la eficacia de lastécnicas es tanto mayor cuanto más reciente es el vertido o la fuga que ha originado lacontaminación.

*  Air Sparging   *Tratamientos Térmi cos  I n Situ  

TECNOLOGÍAS EN DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALESLa generación de aguas residuales es una consecuencia inevitable de las actividades humanas. Estasactividades modifican las características de las aguas de partida, contaminándolas e invalidando su posterior aplicación para otros usos.El vertido de aguas residuales sin depurar ocasiona daños almedio ambiente y riesgos para la salud humana, por lo que es preciso el tratamiento de estas aguasantes de su devolución al medio natural o su reutilización.En el tratamiento de las aguas residualeséstas se someten a una serie de procesos físicos, químicos y biológicos, con objeto de reducir lasconcentraciones de los contaminantes.

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Clasificación de las tecnologías de depuración

• 

Tecnologías convencionales ó intensivas: los procesos trascurren de forma secuencial entanques y reactores, y a velocidades aceleradas gracias al aporte de energía

•  Tecnologías no convencionales ó extensivas: se opera a velocidad natural (sin aporte deenergía), desarrollándose los procesos en un único reactor-sistema. El ahorro de energía se

compensa con una mayor necesidad de superficie.Tecnologías convencionales

•  Cultivos en suspensión 

-  Proceso de lodos activos

El lodo activado es un proceso de tratamiento por el cual el agua residual y el lodo biológico(microorganismos) son mezclados y aireados en un tanque denominado reactor. Los flóculos biológicos formados en este proceso se sedimentan en un tanque de sedimentación, lugar del cualson recirculados nuevamente al tanque aireador o reactor.

En el proceso de lodos activados los microorganismos son completamente mezclados con lamateria orgánica en el agua residual de manera que ésta les sirve de sustrato alimenticio.

-  Lagunas aireadas

-  En el tratamiento de las aguas servidas, se llaman lagunas aeróbicas o lagunas de oxidación,cuando se usa el oxígeno molecular disuelto como aceptador de electrones, el proceso esaeróbico y se conoce también como respiración aeróbica. En la forma simplificada:

-  Materia Orgánica + O2 -> H2O + CO2 + Biomasa

-  La oxidación biológica aeróbica es la conversión bacterial de los elementos, de su forma

orgánica a su forma inorgánica altamente oxidada, en un proceso conocido también comoMineralización.

Cultivos fijos

-  Filtros percoladores:

Un filtro percolador es una cama de grava o un medio plástico sobre el cual se rocían las aguasnegras pretratadas. En este sistema de filtro percolador, los microorganismos se apegan al medio dellecho y forman una capa biológica sobre éste. A medida que las aguas negras se percolan por elmedio, los microorganismos digieren y eliminan los contaminantes del agua.

Biorreactores de membrana•  La tecnología de Biorreactor de Membrana (MBR) se puede definir como la combinación de

dos procesos; degradación biológica y separación por membrana, en uno único en el que lossólidos en suspensión y microorganismos responsables de la biodegradación son separadosdel agua tratada mediante una unidad de filtración por membrana. Por lo tanto, se distinguendos partes principales:

• 

Unidad biológica responsable de la degradación de los compuestos orgánicos

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• 

Módulo de filtración encargado de llevar a cabo la separación física del licor mezcla

Tecnologías no convencionales

•  Sistemas que recurren al suelo como elemento depurador  

-filtros verdes:

Los filtros verdes consisten en la aplicacion de un caudal controlado de agua residual sobre lasuperficie del terreno, donde previamente se ha instalado una masa forestal o cultivo. El agua seaplica al terreno mediante riego a manta o atraves de surcos y da como resultado una depuración delefluente, el crecimiento de las especies vegetales generalmente arbóreas maderables y la recargaartificial de los acuíferos.

- Zanjas filtrantes

Son zanjas de poca profundidad (< 1 m) y anchura (0,4-0,8 m), excavadas en el terreno, querecogen y distribuyen las aguas residuales pretratadas (Fosas Sépticas o Tanques Imhoff), através de una tubería de drenaje, colocada sobre un lecho de arena y cubierta de grava.

La superficie de infiltración está constituida por el fondo de las zanjas, aunque en caso de posibles atascamientos, las paredes verticales pueden contribuir a la infiltración de las aguas.

Las aguas residuales procedentes del tratamiento primario descargan en una arqueta dereparto, que permite la alimentación alternada de las distintas zanjas, lo que facilita laoxigenación de las que quedan en reposo.

•  Sistemas que simulan las condiciones propias de los humedales naturales  

- Humedales Artificiales de Flujo Libre:

Los Humedales Artificiales se basan en la utilización de plantas emergentes para la depuración de

las aguas residuales, reproduciendo artificialmente las condiciones propias de las zonas húmedasnaturales.

Las plantas acuáticas emergentes (carrizos, juncos, aneas, etc.), son plantas anfibias que sedesarrollan en aguas poco profundas, arraigadas al subsuelo, que presentan una elevada productividad y que toleran bien las condiciones de falta de oxígeno que se producen en suelosencharcados, al poseer canales o zonas de aireación (aerénquima), que facilitan el paso del oxígeno(producido por fotosíntesis) hasta las raíces.

Humedales artificiales de flujo subsuperficial

Un Humedal Artificial de Flujo Horizontal subsuperficial es un canal grande relleno congrava y arena donde se planta vegetación acuática. Al fluir horizontalmente las aguasresiduales por el canal, el material filtra partículas y microorganismos y degrada el materialorgánico.