Aplicación del carbón activo, la clinoptilolita y la palygorskita en la sorción de contaminantes para la regeneración de aguas depuradas

Abstract

Cuando se planean actividades de recarga artificial de acuíferos con aguas regeneradas no sólo debe garantizarse el cumplimiento de los criterios recogidos en el R.D. 1620/2007 sobre reutilización de aguas residuales, sino que se debería asegurar el no deterioro de la calidad de las aguas subterráneas. En ese contexto de reutilización de aguas regeneradas y protección de la calidad de las aguas subterráneas, en esta Tesis se ha estudiado la capacidad de sorción de diferentes contaminantes presentes en las aguas residuales tratadas, que muestran el carbón activo, la clinoptilolita y la palygorskita, por tratarse de materiales susceptibles de instalación en un lecho permeable reactivo, a través del cual se puede llevar a cabo la recarga. Para llevar a cabo este estudio, se han realizado ensayos de sorción y desorción tipo batch y ensayos de sorción en columna, precedidos de una pormenorizada caracterización de los materiales reactivos que ha constituido la base para la interpretación de los resultados obtenidos. Los resultados han demostrado que el carbón activo no sólo es eficaz en la eliminación de los microcontaminantes orgánicos, sino que también presenta elevada afinidad por los contaminantes inorgánicos (NH4 + y PO4 3-) y por el carbono orgánico disuelto. En general, el proceso de sorción es de carácter histerítico e irreversible. La gran sorción observada se relaciona con su carácter anfótero, con las interacciones ¿-¿ y con su gran área superficial y volumen de microporos. El comportamiento observado en los ensayos de la clinoptilolita y la palygorskita es algo más complejo. Ambos materiales han demostrado una elevada afinidad por los contaminantes de carácter catiónico (NH4 +, atenolol y codeína) debido, fundamentalmente, a su capacidad de intercambio catiónico. En lo que a la sorción de compuestos neutros (acetaminofén, cafeína, cotinina, carbamazepina, 4-AAA y A-FAA) y aniónicos (PO4 3-, ketoprofeno, sulfametoxazol y naproxeno) se refiere, los resultados obtenidos son muy dispares. Los parámetros que podrían determinar la retención de un compuesto neutro o aniónico parecen ser el tamaño de los poros y el contenido en materia orgánica de los materiales, así como el tamaño de la molécula y la hidrofobicidad de los contaminantes. Fenómenos como el intercambio de ligandos, los puentes catiónicos, de agua o de hidrógeno, junto con las fuerzas de van der Waals parecen ser los principales mecanismos responsables de la sorción de estos compuestos. Los experimentos en columna han revelado la importancia del papel desempeñado por el establecimiento de poblaciones microbianas. Por otro lado, los coeficientes de partición obtenidos en este tipo de ensayos son inferiores a los conseguidos en los ensayos tipo batch, posiblemente debido a las diferentes relaciones material reactivo-agua depurada, y a las velocidades y a los tipos de equilibrio desarrollados en los ensayos de sorción en continuo. A pesar de ello, los lechos permeables reactivos constituyen una buena alternativa en la regeneración de aguas depuradas debido a la variedad de propiedades sortivas de los materiales considerados, y consecuentemente, a la posibilidad de un diseño que incluya el tratamiento secuencial y diferencial aportado por los mismos.