Tratamiento y Reutilización de aguas residuales para una gestión sostenible. Grupo TC10. Tareas 17, 18 y 19.

Transcripción

1 Tratamiento y Reutilización de aguas residuales para una gestión sostenible. Grupo TC10. Tareas 17, 18 y 19. Nikolaus Klamerth, Ana Agüera, Sixto Malato*, Pilar Fernández, Amadeo Fernández-Alba, Sonia Herrera, Inmaculada Polo, Irene Garcia CIESOL, Centro Mixto Universidad de Almería-CIEMAT. *sixto.malato@psa.es 1

2 PLAN DE TRABAJO (hasta junio 2008) Foto-Fenton (ph=2.8 y ph natural). 5 mg/l Fe 2+ ; [H 2 O 2 ] = mínima, 15 compuestos 0.1 mg/l cada uno. En agua desionizada. DEGRADACIÓN COMPLETA!

3 Plan de trabajo Junio 08-Junio 09 Foto-Fenton (ph natural). POSTER 15 compuestos a 0.1 mg L -1 cada uno. En agua natural simulada. Foto-Fenton (ph natural). POSTER 15 compuestos. a 0.1 mg L -1 cada uno. En efluente de EDAR simulado. Foto-Fenton (ph natural) efluente de EDAR (El Ejido). Fortificado con 15 compuestos a 0.1 mg L -1, evaluación de la desinfección (bacterias totales y coliformes totales) Foto-Fenton (ph natural) efluente de EDAR (El Ejido). Fortificado con 15 compuestos a 5 µg L -1, evaluación de la desinfección (bacterias total y coliformes totales) Foto-Fenton (ph 2.8) efluente de EDAR (El Ejido). Evaluación de CEs (HPLC-QTRAP-MS)

4 Los 15 compuestos Compuesto clase Acetaminofen analgésico Cafeina estimulante Ofloxacin antibiótico Antipirina analgésico Sulfamethoxazole antibiótico Carbamazepina anticonvulsante Flumequina antibiótico Ketorolac analgésico Atrazina herbicida Isoproturon herbicida Hidroxybiphenyl biocida Diclofenaco antiinflamatorio Ibuprofen antiinflamatorio Progesterone hormona Triclosan * ver póster bactericida HPLC-UV (convencional): C-18 (Luna 5 µ, 150 x 3.00mm) ACN/H20 (25mM ac fórmico, ph ~3); 10%-100% ACN en 40 min; flujo 0.2 ml min -1 ; inyección 50 µl, LOD ~ 2-5 µg L -1, LOQ ~ 5-13 µg L -1 * Nuevo equipo: UPLC-UV C-18 (XDB-C mm, 4.6 x 50 mm) ACN/H20 (25mM ac fórmico, ph ~3); 10%-82% ACN en 12 min. Inyección 100 µl; flujo 1 ml min -1 ; tiempo para reequilibrar: 3 min LOD ~ µg L -1, LOQ ~ 1-10 µg L -1 * -> 3 veces mas rápido

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6 Foto-Fenton (ph= ). 5 mg L -1 Fe 2+. c 0 = 100 µg L -1 cada compuesto. En agua real de EDAR (Almeria). H 2 O 2 se añade en dosis de 50 mg L -1 cada inicial en total 45 mg L -1 usado

7 Toxicidad con Vibrio fisheri El agua simulada es mas tóxica inicialmente, Durante ya el que el tratamiento agua real la contiene toxicidad sube, nutrientes debido que a la activan presencia las de bacterias. intermedios de los CEs. AS AR En tratamiento prolongado, la toxicidad desciende

8 Foto-Fenton (ph= 2.9). 5 mg L -1 Fe 2+. c 0 = 5 µg L -1 de cada compuesto. En agua real de EDAR (El Ejido). Preconcentración 1:40 con SPE. Extracción en fase sólida (SPE), muestra a ph~8 1. Acondicionamiento. 5 ml MeOH y 5 ml H 2 O ph~8. 2. Cargar con la muestra, 80 ml 3. Lavar. 4 ml H 2 O ph~8 4. Secar. 15 min N 2 5. Elución. 2 x 4 ml MeOH 6. Secar con N 2 7. Recuperar en 2 ml ACN:H2O=1:9

9 Nr. nombre t R λ Cromatograma 245 nm 1 Acetaminophen Cafeina Ofloxacin Antipyrina Sulfamethox Carbamazepina Flumequina Ketorolac Atrazina Isoproturon Hydroxybiph Diclofenac Ibuprofen Progesterone Triclosan Int. Standard

10 Foto-Fenton (ph= 6.5). 5 mg L -1 Fe µg L -1 de cada compuesto. En agua real de EDAR (El Ejido). Preconcentración 1:40 con SPE. Muy baja eliminación! No hay CO 3 2- /HCO 3 -. Algo desactiva el Fe/ captura los OH. El proceso de foto- Fenton no funciona.!!

11 Cromatograma 245 nm

12 Foto-Fenton (ph= 6.4). 20 mg L -1 Fe 2+. c 0 = 5 µg L -1 cada compuesto. En agua real de EDAR (El Ejido). Preconcentración 1:100 con SPE. A ph neutro y con Fe 20 mg L -1 NO funciona! Algo desactiva el Fe/ captura los OH.

13 Cromatograma 245 nm

14 Conclusiones parciales Es posible eliminar CEs (5 µg L -1 ) a ph 2.8 y ph natural (CO 3 2- /HCO 3 - < 15 mg L -1 ) en efluentes de EDAR utilizando poco Fe (5 mg L -1 ). La dosis de H 2 O 2 necesaria es < 50 mg L -1 Cuidado, no todos los efluentes de EDAR se comportan igual!

15 Compuestos que se pueden analizar con método desarrollado por grupo TC10.

16 Agua real de EDAR (El Ejido), 20 mg L -1 Fe, ph = 2.9 y 100 mg L -1 H 2 O 2 ( foto-fenton convencional )

17 Dosis de H 2 O mg L -1 (5 x 20 mg L -1 ). Se evalúan 48 compuestos. Únicamente nicotina, paraxanthine, cafeina, 4-AAA, 4-FAA, Fourosemide, Diclofenac y Gemfibrozil > 3 µg L -1

18 Efecto del ph. Efecto de la dosis de H 2 O 2. Efecto de foto-fenton. Desinfección, efluente EDAR (Almería y El Ejido) REAL DECRETO 1620/2007 Riego agrícola: árboles, cereales, Uso industrial agua de proceso no alimentaria (100 CFU/mL) Riego agrícola: pastos, acuicultura, (10 CFU/mL) Riego urbano: jardines (2 CFU/mL) Riego agrícola: hortalizas fresca, (1 CFU/mL) Bacterias totales Coliformes Uso recreativo: estanques, (100 CFU/mL) Uso ambiental: rec. acuíferos, (10 CFU/mL) Uso recreativo: Campos de golf, (2 CFU/mL)

19 Conclusiones Es posible eliminar CEs (5 y 100 µg L -1 ) a ph natural en efluentes de EDAR utilizando poco Fe (5 mg L -1 ). La dosis de H 2 O 2 necesaria es < 40 mg L -1 (5 µg L -1 ) y < 100 mg L -1 (100 µg L -1 ) Es preciso pre-tratamiento para eliminar CO 3 2- /HCO 3 - hasta < 15 mg L -1 ) Cuidado con la toxicidad! Cuidado, no todos los efluentes de EDAR se comportan igual! Es posible desinfectar efluentes de EDAR hasta < 1 CFUs en 50 min a ph natural y utilizando poco Fe (5 mg L -1 ). Foto-Fenton convencional (ph 2.8, Fe 20 mg L -1 ) elimina los CEs y desinfecta en menos de 30 minutos.

20 Trabajo por el futuro Solucionar el problema detectado de desactivación de foto-fenton con ciertos efluentes de EDAR. Afinar el proceso (ph, H 2 O 2, acido) Evaluación de costes. Evaluación de desinfección en detalle: fortificación y recrecimiento. Evaluación de la reutilización en cultivo, conjuntamente con C10.

21 PLAN DE TRABAJO (OBJETIVO final) Foto-Fenton (ph natural) efluente de EDARs. Evaluación de CEs compuestos (LC- MS y GC-MS), Nemátodos y Escheriquia Coli. EVALUAR COSTES Objetivo < 0.5 /m 3