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CONTENCIN DE LA CONTAMINACIN DE ACUFEROS.APLICACIN DE TCNICAS DE BOMBEO

ROSINO ROSINO, Jess*; GARCA PASCUAL, Iaki** e HIDALGO RUIZ, Juan*

(*) INGEMISA-Granada. Urb. Alczar del Genil, Edif. Zulema, bajo. 18006 GRANADA(**) INGEMISA-Bilbao. P Campo del Volantn, n 24, 4. 48007 BILBAO

RESUMEN

El objetivo del concepto clsico de limpieza y recuperacin de acuferos contaminadoses alcanzar los estndares de potabilidad del agua en un tiempo razonable. Sin embar-go, la prctica de los ltimos 15 aos, ha demostrado que este objetivo es en muchoscasos inalcanzable. Por ello han adquirido especial relevancia las tcnicas de contencinde la contaminacin, cuyo objetivo es limitar la progresin de los contaminantes y acotarel problema en un mbito restringido que permita su tratamiento y correccin posterior. Lapresente comunicacin describe las caractersticas principales de las tcnicas de bombeoms utilizadas dentro de este contexto de contencin de la contaminacin, sin considerarotros aspectos, tales como tcnicas de tratamiento o inyeccin de productos que provo-quen la precipitacin o disolucin de los elementos contaminantes. Adems, nicamentese contemplan actuaciones en la zona saturada y en medios con permeabilidad media oalta, donde los procesos de dispersin de los contaminantes se efectan de forma rpi-da y donde el bombeo tiene unos efectos claros sobre dicha dispersin.

Palabras Clave: Contaminacin, bombeos.

1.- INTRODUCCINEn la figura 1 se exponen esquemticamente los mtodos genricos ms usuales para

aislar reas contaminadas (MACKAY et al., 1993; CHERRY et al., 1996; SMYTH et al.,1997). De ellos, slo uno implica el bombeo y subsiguiente tratamiento del agua extrada,objeto de la presente comunicacin.

Las tcnicas de extraccin crean barreras dinmicas que impiden la progresin de lacontaminacin y producen una cierta limpieza, extrayendo parte de la contaminacin.

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Jornadas sobre la contaminacin de las aguas subterraneas: un problema pendiente. Valencia 1998. AIH-GE

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Para su empleo es necesario considerar los posibles efectos colaterales que se puedangenerar (inversin de gradientes, migracin de contaminantes a zonas limpias, subsi-dencias, etc.).

Tomando las tcnicas de bombeo como complementarias de las de contencin activa,se parte tambin de la base de que al inicio del bombeo se conoce previamente:

La naturaleza, concentracin media, extensin tridimensional y distribucin de loscontaminantes en el subsuelo.

Las caractersticas hidrogeolgicas del emplazamiento: acuferos y capas imper-meables, esquemas y velocidad de los flujos, etc.

2.- DESCRIPCIN DE LAS TECNOLOGAS DE BOMBEOUna vez detectado y caracterizado el problema de contaminacin, y planteados los

procedimientos de contencin, para realizar la extraccin es necesario considerar lossiguientes aspectos:

Obras de Captacin Acondicionamiento


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Figura 1. Diferentes esquemas de contencin. De ellos, slo el ejemplo (b) implica bom-beo y extraccin de agua.


Equipos de Extraccin Sistemas de Control

A continuacin se describen las caractersticas principales de dichos aspectos.2.1.- Obras de Captacin

Se emplean generalmente dos sistemas:

Excavacin de zanjas: (generalmente con entibaciones para su estabilizacin): se uti-lizan en casos de profundidad reducida del acufero, fcilmente accesible con mediosconvencionales (excavadoras).

Perforacin de pozos: Es el mtodo requerido para mayores profundidades. El dia-metro del sondeo debe permitir la instalacin de los sistemas de bombeo y control.

2.2.- Acondicionamiento

Deben considerarse las siguientes cuestiones:

Entubacin: Debe hacerse con materiales inertes a la accin de los agentes contami-nantes (existen algunos tipos reforzados con acero trenzado e interior de nylon).Adems los filtros deben dimensionarse bien, para conseguir la mxima eficiencia delbombeo.

Tuberas: Deben ser fciles de instalar e impedir la confusin entre diferentes circui-tos (aire comprimido/producto, etc.). Existe un cdigo distintivo de colores, adems deque las conexiones de cada una de ellas no son intercambiables.

Tapas para emboquille: Su funcin es prevenir la salida de voltiles al exterior quepodran resultar peligrosos para los operarios y para el medio ambiente. Constan devarios agujeros para introducir tuberas y dems equipamiento.

2.3.- Equipos de Extraccin

Se disean especficamente para cada caso concreto, en funcin de las caractersti-cas del medio y de la naturaleza de los contaminantes. Existen varias posibilidades:

Extraccin total de fluidos: Se extraen a travs de una nica instalacin de bombeo.Se utilizaen los casos en que los contaminantes se distribuyen de forma ms o menos homog-nea en el seno del agua (disolucin o dispersin) o bien cuando existen sobrenadan-tes (LNAPLs o hidrfugos ligeros) con un espesor pequeo y el medio es de baja per-meabilidad.


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Extraccin separada del contaminante y de agua del acufero: Se requiere un sistemadoble de bombeo, con una bomba para extraccin del contaminante (hidrocarburospor ejemplo) y otra para deprimir el nivel piezomtrico.

Para el bombeo de hidrocarburos se utilizan bombas de doble diafragma y las blad-der o de membrana que tienen un funcionamiento similar a las de doble vlvula y basansu funcionamiento en la inyeccin de aire dentro de la cavidad de bombeo, lo que produ-ce una descarga del hidrocarburo almacenado en su interior. Existe una membrana inte-rior que impide el contacto del aire con el hidrocarburo.

Para el bombeo de agua se suelen utilizar bombas de doble diafragma o neumticassumergidas. Deben evitarse en lo posible los sistemas centrfugos para evitar la eventualdispersin y emulsificacin del hidrocarburo en el agua.

2.4.- Sistemas de Control

Los principales son:

Skimmers (desnatadores): Estos aparatos se sitan en la interfase agua-hidrocarbu-ro y permiten la entrada selectiva de producto a travs de una membrana hidrfoba-oleoflica que existe en su interior, permitiendo slo el paso de sustancias orgnicas.

Existen dos tipos: de separacin selectiva de producto (para hidrocarburos ligeros yde baja viscosidad, que funcionan con espesores de hidrocarburo muy finos y requie-ren un mantenimiento peridico debido a posibles crecimientos biolgicos) y de gra-vedad especfica (utilizados cuando existe una gran cantidad de producto o est muysucio o es muy viscoso), para funcionar necesita espesores mnimos de unos 3 cm deproducto.

Controladores: Para regular el funcionamiento de los equipos y adaptar el ritmo deextraccin a las condiciones particulares de cada caso.

Las diferentes estrategias de bombeo incluyen, entre otras la instalacin, con diversasgeometras, de uno o varios pozos extractores, que pueden ubicarse sobre la masa con-taminante o gradiente abajo de la misma (en el frente de avance del penacho de conta-minacin, para penachos bien definidos; o sobre la lnea de isoconcentracin de conta-minantes que delimite los futuros objetivos de recuperacin a conseguir, para contamina-cin ms dispersa). Ver figura 2.

3.- PARAMETROS A CONSIDERAR EN LA CONTENCION POR BOMBEO

La aplicacin de tcnicas de bombeo para la contencin de la contaminacin est enfuncin de distintos factores:

Naturaleza y propiedades de los contaminantes Caractersticas del medio


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Esquema de funcionamiento hidrulico del sistema Compatibilidad con las actuaciones previstas para una posterior descontaminacin

A continuacin se realiza un breve comentario sobre cada uno de estos aspectos:


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Figura 2. Esquema de contencin por intercepccin del penacho contaminado gradienteabajo. Los tratamientos previos a la reinyeccin pueden ser de divrsos tipos(aqu se ha representado una biodegradacin), y montarse en el mismo esce-

3.1.- Naturaleza y propiedades de los contaminantes

Se distinguen dos grandes grupos de contaminantes que van a condicionar las carac-tersticas de los equipos de extraccin: lquidos no miscibles con el agua que pueden sermenos densos que ella en la que flotan, se les suele llamar LNAPLs en la literatura delengua inglesa y los densos DNAPLs que se hunden hasta el muro del acufero y ele-mentos en disolucin/suspensin. En el primer caso ser necesario disponer de un doblesistema de bombeo mientras que en el segundo caso slo ser necesario, en general, lainstalacin de un sistema de extraccin nico.

La presencia de DNAPLs plantea problemas diferentes, su bombeo no es objeto delas acciones de contencin, ya que su capacidad de migracin es escasa a corto plazo.No obstante puede ser accidental o voluntariamente captado por las extracciones y se


prevern para ese caso las acciones correspondientes.

3.2.- Caractersticas del medio

El conocimiento del medio tanto en su disposicin geomtrica como en la caracteriza-cin de sus principales parmetros, es fundamental para el diseo y aplicacin de las tc-nicas de bombeo. Los aspectos a considerar son los siguientes:

Profundidad del nivel piezomtrico Espesor del acufero y posicin del sustrato y bordes impermeables Naturaleza litolgica Parmetros hidrulicos (porosidad, transmisividad y coeficiente de almacenamien-

to) Gradientes hidralicos

En funcin del anlisis de estos parmetros se podr realizar el diseo ms adecua-do de las tcnicas de extraccin (pozos, drenes horizontales, zanjas ... ) as como sunmero y distribucin.

3.3.- Esquema de funcionamiento hidrulico del sistema

Para cumplir el mismo objetivo que el expresado en el apartado anterior, es precisoconocer el esquema de funcionamiento hidrulico: velocidad de circulacin, sentido delflujo, componentes de balance, etc. La ubicacin de las obras de extraccin se plantearen funcin de la situacin del rea contaminada dentro del esquema general del acufe-ro: divisoria hidrogeolgica, reas de descarga, rea de recarga, etc.

3.4.- Compatiblidad con las acciones previstas para la descontaminacin delemplazamiento

Puesto que las tcnicas de contencin se plantean como la primera actuacin a desa-rrollar en un rea contaminada, en tanto se disean y se instalan los equipos de descon-taminacin. Por ello no deben dificultar las posteriores operaciones, ni modificar negati-vamente la disposicin de los contaminantes en el acufero. Por el contrario se intentarcompatibilizar la actuacin con las actividades posteriores pudiendo utilizarse las instala-ciones realizadas para la fase de limpieza.

En general, los criterios de aplicacin de las tcnicas de bombeo como sistema de


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contencin pueden sintetizarse en los siguientes puntos:

Medios permeables donde el avance de la contaminacin es rpido Medios poco permeables cuando existe riesgo de que la contaminacin afecte a

puntos de abastecimiento, descarga de cauces superficiales, lagos, embalses omedio marino, o se conecte con acuferos ms permeables.

Arcas donde es aplicable tcnicamente: medios porosos o asmilables fcilmentemodelizables y controlables.

Naturaleza del tratamiento primario: se requieren sistemas sencillos que eliminen


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Tabla 1. Aspectos a tener en cuenta en la aplicacin de las tcnicas de bombeo.

FACTORESPRINCIPALES

NATURALEZADEL

CONTAMINANTETIPO DEBOMBEO

TIPO DEOBRA

CARACTERIS-TICAS DE

LAS OBRAS

NMERO DEOBRAS

VOLUMEN ATRATAR

CARACTE-

RISTICAS DEL

MEDIO Y

FUNCIONA-

MIENTO

HIDRULICO

Revestimientoempaque gravas

acondiciona-miento

N Reducido

Poca extensin del penacho de contami-nacinEscasa velocidad de avancePermeabilidad media-altaModelizacin sencilla

N Elevado

Gran extensin del penacho de contami-nacinGran velocidad de avancePermeabilidad bajaPosibilidad de afeccin a otros recursos(superficiales o subterrneos)Modelo complejo

Evacuacin Volumen reducidoAlta peligrosidadTratamiento

sobre el terrenoe

Disponibilidad de tecnologaEliminacin de gran parte del contaminan-te

Agresividad del contaminante

Simple Elementos en disolucin y/o dispersin

Hidrfugos ligerosDoble

Zanjas Profundidad < 3 a 6 m

Profundidad < 3 a 6 mPozos

TIPOLOGA SISTEMA PARAMETROS


una fraccin significativa del contaminante antes de su inyeccin en el terreno. Volumen a tratar: compatible con el sistema de tratamiento.

En la tabla 1 se resumen los aspectos ms importantes a considerar en la aplicacinde estas tcnicas.4.- APROXIMACIN A LOS COSTES DE BOMBEO Y TRATAMIENTO4.1. Costes de bombeo

El diseo de un bombeo para la contencin de contaminacin se realiza en funcin noslo de las caractersticas de sta, sino tambin en funcin de los riesgos que puede oca-sionar su migracin. Por tanto, los costes del bombeo son muy variables, dependiendodel nmero y caractersticas de los elementos y dispositivos que se decida instalar.

A grandes rasgos se pueden considerar dos aspectos temporalmente sucesivos aconsiderar en los costes del bombeo:

Construccin e instalacin de elementos irrecuperables o permanentes: Bajo estadenominacin se incluyen todos aquellos trabajos previos necesarios para la realiza-cin del bombeo, como son el acondicionamiento y/o construccin de los puntos debombeo y control). Es necesario tener en cuenta que aunque los costes se incluyanen la fase de contencin, en la mayora de las ocasiones, las instalaciones de bom-beo y control se utilizarn tambin en la fase de descontaminacin.

Utilizacin de elementos temporales de bombeo y control: Se trata de la utilizacin deelementos que pueden recuperarse una vez finalizado su cometido (bombas, tuberasde impulsin, sensores, grupos de energa, etc).

En cuanto a los elementos permanentes se va a considerar exclusivamente la cons-truccin de sondeos, puesto que estas obras son las ms utilizadas en los diseos debombeo.

Los costes son muy variables en funcin del nmero de sondeos a realizar, tipo de sis-tema de perforacin, caractersticas rocosas y acondicionamientos necesarios; por estemotivo el coste unitario presenta un gran rango de variacin, entre 20.000 y 60.000 pts/mlineal de perforacin, incluyendo acondicionamiento del sondeo y control de la perfora-cin.


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Separacin mec-nica hidrocarburo-agua

B i o s u c c i n(Bioslurping)

Extraccin conjun-ta agua/LNAPL

Contracorriente encolumnas o torresde aireacin

Adsorcin porcarbn activado

Biodegradacin

Filtros de membra-na

Precipitacin demetales (hidrxi-dos, sulfuros, car-bonatos)


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Tabla 2. Costes de tratamiento (GERAGHTI & MILLER - INGEMISA - Grupo ARCADIS.USA 1998).

TECNOLOGA DETRATAMIENTO COSTE Y OBSERVACIONES

Retirada manual: 75.000 Pta./mes. Skimming mecnico delsobrenadante: 180.000 a 300.000 Pta/mes. Doble bombeoagua/LNAPL: 375.000 a 600.000 Pta/mes (1994). Puede llegar a2.800 Pta/l en casos extremos

En medios de baja transmisividad (basaltos fracturados) parauna recuperacin media de 1,5 l/h de LNAPL sobrenadante, elcoste del montaje es de 12MPta ms 6MPta/ao por funciona-miento (1996)

Clarificador de lminas Aquarius para separar slidos yLNAPLs simultneamente: 112.000 a 375.000 Pta/m3 de capaci-dad. Costes de funcionamiento muy bajos (1996)

Para 11 pozos en funcionamiento y Q=240 l/hora, 30Pta/m3(1994)

Para Q=400 m3/da, costes de 50 a 255 Pta/m3 (1993)

Costes muy variables. La instalacin de una unidad tpica queocupe unos 10.000 m2 puede costar entre 12 y 13MPta (1994).Costes de funcionamiento del proceso BioTrol: 140Pta/m3(1992)

Filtracin en general: 55 a 180 Pta/m3 (1994). Hiperfiltracin dePAH y otros orgnicos: 8.500 - 650.000 Ptas/m3 (1991). Costesde capital: 22,5MPta ms 60-80 Pta/m3 (1994). Otras fuentes(1994) costes anuales entre 32 y 180 MPta.

En general, costes de instalacin para Q=75 y 250 l/min: 12,75 y17,25MPta, respectivamente. Funcionamiento para una concen-tracin de metales de 100mg/l: 18 a 27 Pta/m3 ms 50.000Pta/Tm para gestin de lodos resultantes. Los gastos de analti-ca previa para el estudio de viabilidad ms otros gastos variospueden oscilar entre 8,25 y 41MPta. (1994)


Respecto a los costes temporales, sera necesario considerar los siguientes elemen-tos, teniendo en cuenta el alquiler de equipos (aunque obviamente es posible su compra)sobre todo si se prev su utilizacin durante la fase posterior de descontaminacin: equi-po de bombeo, grupo de energa, sensores, personal e instrumentacin para control yseguimiento, mantenimiento y nmero de instalaciones.

El coste diario de esta fase por cada instalacin de bombeo es muy variable y puedeestimarse entre 100.000 y 300.000 ptas.

4.2.- Costes de tratamiento

En la Tabla 2 se incluyen algunas indicaciones sobre los costes de las tecnologas detratamiento.

Tabla 2.- Costes de tratamiento (GERAGHTI & MILLER - INGEMISA - Grupo ARCA-DIS. USA 1998)REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

CHERRY, JA, FEENSTRA, S, Y MACKAY, DM (1996). Concepts for the remediation of sites conta-minated with DNAPLs. En: Dense Chlorinated Solvents and Other DNAPLs in Groundwater, (ed,JF Pankow and JA Cherry). Waterloo Press, Portland, Oregon.


270


DGMA.(1989): Residuos Txicos y Peligrosos: Tratamiento y Eliminacin. Seminario sobre

Residuos Txicos y Peligrosos, 1987.

DOD ENVIRONMENTAL TECHNOLOGY TRANSFER COMMITEE (1994): Remediation technolo-

gies Screening Matrix and Reference Guide.

MACKAY, DM, CHERRY, JA y FEENSTRA, S (1993). Alternative goals and approaches for ground-

water remediation. En: Proceedings of Workshop on Contaminated Soils: Risks and Remedies.

Estocolmo, Suecia.

SMYTH, D, JOWETT, R y GAMBLE, M (1997). Sealable joint steel sheet piling for groundwater con-

trol and remediation: case stories. En: Proceedings of the International Containment Technology

Conference, St Petersburg, Florida, 1997.

SUTHERSAN, SUTHAN S. (1997). Remediation Engineering. Design Concepts. ARCADIS

GERAGHTY & MILLER Environmental Science and Engineering Series. CRC Press, Inc.

US EPA SEMINAR. (1996). Bioremediation of Hazardous Waste Sites: Practical Approaches to

Implementation.


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