ESTUDIO DE ELIMINACIÓN DE CONTAMINANTES EMERGENTES Y CONTAMINACIÓN FECAL MEDIANTE FOTOCATÁLISIS SOLAR CON DIÓXIDO DE TITANIO SOPORTADO IX JORNADAS TÉCNICAS DE SANEAMIENTO Y DEPURACIÓN: «Investigación e Innovación Tecnológica en el tratamiento de las aguas residuales urbanas» Murcia, 20 y 21 de noviembre de 2013
Indice 1. Introducción 1.1. Objetivo general 1.2. Fotocatálisis Solar 1.3. Contaminantes Emergentes 1.4 Contaminación Fecal 2. Material y métodos 2.1. Ubicación estudio 2.2. Planta Piloto Fotocatálisis Solar 2.3. Catalizador soportado 2.4. Metodología trabajo 4. Resultados 5. Conclusiones 6. Agradecimientos
1. Introducción
1. Introducción 1.1. Objetivo general 1.2. Fotocatálisis Solar 1.3. Contaminantes Emergentes 1.4 Contaminación Fecal Objetivo General Determinar utilidad fotocatálisis solar soportada como tratamiento terciario de efluentes de EDAR para eliminación de contaminantes emergentes y contaminación fecal.
1. Introducción 1.1. Objetivo general 1.2. Fotocatálisis Solar 1.3. Contaminantes Emergentes 1.4 Contaminación Fecal Fotocatálisis Solar Ultrasonidos. Radiaciones ionizantes. Oxidación sub/supercrítica. ELEVADO COSTE Mayor poder oxidación que oxidantes tradicionales. Degradación completa compuestos orgánicos (mineralización). APROVECHAN COMO FUENTE DE ENERGÍA LA LUZ SOLAR. BAJO COSTE ECONÓMICO.. FOTOCATALIZADOR: radicales hidroxilo. Diversos, Fe, Cr, catalz. orgánico soportados y dióxido de titanio.
1. Introducción 1.1. Objetivo general 1.2. Fotocatálisis Solar 1.3. Contaminantes Emergentes 1.4 Contaminación Fecal Fotocatálisis Solar. Empleando TiO2 suspendido. Estudio 2009.. Excelentes resultados.. Desventajas: vertido al medio receptor, costosos tratamientos filtración eliminación.
1. Introducción 1.1. Objetivo general 1.2. Fotocatálisis Solar 1.3. Contaminantes Emergentes 1.4 Contaminación Fecal Contaminantes Emergentes. Producto actividad humana.. Peligrosidad: vertido continuo.. Fármacos, productos de aseo personal y disruptores endocrinos.. Poco regulados.. Directiva 2013/39/UE: listas temporales de observación (primera-diclofenac, incluido).
1. Introducción 1.1. Objetivo general 1.2. Fotocatálisis Solar 1.3. Contaminantes Emergentes 1.4 Contaminación Fecal Contaminantes Emergentes ANTIBIÓTICOS ANALGÉSICOS ANTIINFLAMATORIOS Enrofloxacina Trimetoprim Ofloxacina Acetaminofeno (Paracetamol) Diclofenac Claritromicina
1. Introducción 1.1. Objetivo general 1.2. Fotocatálisis Solar 1.3. Contaminantes Emergentes 1.4 Contaminación Fecal Contaminantes Emergentes USO PSIQUIÁTRICO ESTIMULANTES FUNGICIDA INSECTICIDA Carbamazepina Cafeína Tiabendazol Acetamiprid
1. Introducción 1.1. Objetivo general 1.2. Fotocatálisis Solar 1.3. Contaminantes Emergentes 1.4 Contaminación Fecal Contaminación Fecal. Se han medido las unidades de la bacteria Escherichia coli.
2. Material y métodos
2. Material y métodos 2.1. Ubicación estudio 2.2. Planta Piloto Fotocatálisis Solar 2.3. Catalizador soportado 2.4. Metodología de trabajo Ubicación estudio INFLUENTE PP_FS. Estudio piloto realizado con agua tratada de EDAR BENIEL (Zona LEVANTE, Murcia), procedente de la salida de los clarificadores.. EDAR de oxidación prolongada.
2. Material y métodos 2.1. Ubicación estudio 2.2. Planta Piloto Fotocatálisis Solar 2.3. Catalizador soportado 2.4. Metodología de trabajo Planta Piloto Fotocatálisis Solar Radiómetro Medida radiación solar incidente 16 colectores CPC 16 Tubos borosilicato 5 tubos rellenos de soporte Volumen agua a tratar 50 litros Superficie irradiada 1,5 m2 Volumen expuesto radiación 12 l
2. Material y métodos 2.1. Ubicación estudio 2.2. Planta Piloto Fotocatálisis Solar 2.3. Catalizador soportado 2.4. Metodología de trabajo Catalizador soportado Detalle del soporte: son anillos Raschig de borosilicato, recubiertos de una solución concentrada de TiO2 P25.
2. Material y métodos 2.1. Ubicación estudio 2.2. Planta Piloto Fotocatálisis Solar 2.3. Catalizador soportado 2.4. Metodología de trabajo Catalizador soportado Más en detalle: anillos Raschig de borosilicato, recubiertos de unas partículas blancas que corresponden al TiO2 inmovilizado.
2. Material y métodos 2.1. Ubicación estudio 2.2. Planta Piloto Fotocatálisis Solar 2.3. Catalizador soportado 2.4. Metodología de trabajo Metodología de trabajo-modo discontinuo 2º Recircula agua: evalúa CE/CF/radiación solar a los tiempos 2, 4 y 6 horas. 1º Carga con el agua problema. Tiempo cero: CE/CF/radiación solar.
2. Material y métodos 2.1. Ubicación estudio 2.2. Planta Piloto Fotocatálisis Solar 2.3. Catalizador soportado 2.4. Metodología de trabajo Metodología de trabajo INCIDENCIAS INICIALES-CAMBIOS CONDICIONES OPERACIÓN:. Nulas y/o bajas concentraciones CE. Dopar agua a tratar.. Menores rendimientos eliminación que soportado (bibliografía). Aumento de la concentración de fotocatalizador: de 0,2 mg/l a 0,45 mg/.
2. Material y métodos 2.1. Ubicación estudio 2.2. Planta Piloto Fotocatálisis Solar 2.3. Catalizador soportado 2.4. Metodología de trabajo Metodología de trabajo. Ensuciamiento soporte materia orgánica y partículas. Impide correcta penetración luz solar. Cambiar agua a tratar a tratar en planta piloto: zona posterior filtros arena de la EDAR Beniel y después cada ensayo ciclos limpieza peróxido de hidrógeno.
3. Resultados
Concentración (ppb) 3. Resultados 3.1. Contaminantes Emergentes 3.2. Contaminación Fecal Resultados-Contaminantes Emergentes 1. SUSTANCIAS ELIMINADAS EN MÁS DE UN 85%. Tres grupos en función % obtenidos.. Comparación 2009. Diferentes condiciones, pero punto de referencia.. Gráficas, para cada ensayo concentración vs. hora 0,2,4 y 6. OFLOXACINA 0,6 1era etapa 2da etapa 0,5 0,4 0,3 Muestra inicial Hora 2 Hora 4 Hora 6 0,2 0,1 0 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6 Muestra 7 Muestra 8 Muestra 9 Muestra 10 Muestra 11 Muestra 12 Muestra 13 En la primera etapa, el porcentaje de eliminación medio fue del 47%, aumentando al 88% en la segunda etapa, con el cambio condiciones de operación. 2009-catalizador suspendido----74%
Concentración (ppb) 3. Resultados 3.1. Contaminantes Emergentes 3.2. Contaminación Fecal Resultados-Contaminantes Emergentes 1. SUSTANCIAS ELIMINADAS EN MÁS DE UN 85% DICLOFENACO 0,8 1era etapa 2da etapa 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 Muestra inicial Hora 2 Hora 4 Hora 6 0,2 0,1 0 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6 Muestra 7 Muestra 8 Muestra 9 Muestra 10 Muestra 11 Muestra 12 Muestra 13 En la primera etapa, el porcentaje de eliminación medio fue del 80%, aumentando al 98% en la segunda etapa. 2009-catalizador suspendido----85%
% ELIMINACIÓN 3. Resultados 3.1. Contaminantes Emergentes 3.2. Contaminación Fecal Resultados-Contaminantes Emergentes 2. SUSTANCIAS ELIMINADAS EN MENOS DE UN 85% Se eliminan, pero en menor %. 100 COMPARATIVA SOPORTADO-SUSPENDIDO 90 ACETAMIPRID 80 70 60 ENROFLOXACINA TRIMETOPRIM CAFEÍNA % Eliminación _Soportado 2013 50 40 30 CLARITROMICINA % Eliminación _Suspendid o 2009 20 10 0 0 1 2 3 4 5 6 Compuesto
Concentración (ppb) 3. Resultados 3.1. Contaminantes Emergentes 3.2. Contaminación Fecal Resultados-Contaminantes Emergentes 2. SUSTANCIAS ELIMINADAS EN MENOS DE UN 85% 0,25 CLARITROMICINA 0,2 0,15 0,1 0,05 Muestra inicial Hora 2 Hora 4 Hora 6 El porcentaje de eliminación medio fue del 50%. 2009-catalizador suspendido-- --59% 0 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6 Muestra 7 Muestra 8
Concentración (ppb) 3. Resultados 3.1. Contaminantes Emergentes 3.2. Contaminación Fecal Resultados-Contaminantes Emergentes 3. SUSTANCIAS NO ELIMINADAS 0,08 0,07 0,06 CARBAMACEPINA FORMACIÓN DE COMPUESTOS CONJUGADOS 0,05 0,04 0,03 Muestra inicial Hora 2 Hora 4 Hora 6 0,02 0,01 0 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6 Muestra 7 Muestra 8 Muestra 9 Muestra 10
Concentración (ppb) 3. Resultados 3.1. Contaminantes Emergentes 3.2. Contaminación Fecal Resultados-Contaminantes Emergentes 3. SUSTANCIAS NO ELIMINADAS 1 ACETAMINOFENO 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 Muestra inicial Hora 2 Hora 4 El porcentaje de eliminación osciló entre el 15%-78%. 0,4 0,3 0,2 Hora 6 2009-catalizador suspendido----81% 0,1 0 Muestra 1 Muestra 2 Muestra 3 Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6 Muestra 7
Concentración (ppb) 3. Resultados 3.1. Contaminantes Emergentes 3.2. Contaminación Fecal Resultados-Contaminantes Emergentes 3. SUSTANCIAS NO ELIMINADAS 1,2 TIABENDAZOL 1 0,8 0,6 0,4 Muestra inicial Hora 2 Hora 4 Hora 6 El porcentaje de eliminación osciló entre el 29%-40%. 0,2 0 Muestra 1 Muestra Muestra Muestra Muestra Muestra 2 3 4 5 6 Muestra Muestra Muestra Muestra 7 8 9 10 Título del eje Muestra Muestra Muestra 11 12 13
3. Resultados 3.1. Contaminantes Emergentes 3.2. Contaminación Fecal Resultados-Contaminación Fecal TIEMPO ILUMINACIÓN NORMALIZADO-t30w. Excelentes resultados CF, iguales suspendido.. Para normalizar resultados y poder comparar experimentos realizados en días diferentes y condiciones meteorológicas distintas se ha representado el % de la CF vs t30w.. Para ello asumimos radiación solar media día soleado es 30w/m2.
% ELIMINACIÓN 3. Resultados 3.1. Contaminantes Emergentes 3.2. Contaminación Fecal 120 100 80 60 40 Resultados-Contaminación Fecal. Obtenemos t30w de 0,5 COLIFORMES FECALES Muestra 4 Muestra 5 Muestra 6 Muestra 7 h..es decir, para el agua de Beniel irradiando a 30w/m2, necesitaríamos un tiempo de aproximadamente 30 min (0,5 horas) para obtener unos rendimientos de eliminación entre el 98% y el 100%. 20 0 0 50 100 150 200 250 t30w (min) Muestra 8. Planta real para un Q 100 m3-55 módulos.
4. Conclusiones
OTROS ENSAYOS Mismas pruebas de eliminación de contaminantes emergentes y contaminación fecal, empleando en este caso la tecnología H2O2 TITANIUM, propiedad de la empresa AMBIENTCARE: Esquema planta empleada con las lámparas ultravioleta en su interior. El cuerpo del reactor es de titanio.
% Eliminación OTROS ENSAYOS Destacan los resultados obtenidos para la contaminación fecal. Funcionando la planta en continuo sin recirculación, con minutos de exposición, se observa una reducción media del 98%. Los rendimientos de eliminación oscilan entre el 96% y el 100%: Contaminación Fecal 120 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 07/08/2013 08/08/2013 09/08/2013 10/08/2013 11/08/2013 12/08/2013 días
6. Agradecimientos Agradecimientos. ESAMUR. Instituto del Agua y las Ciencias Ambientales, de la Universidad de Alicante.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN