Regeneración y reutilización de aguas contaminadas mediante la aplicación de tratamientos físicos, químicos y biológicos de bajo coste y respetuosos con el medioambiente

Autor: Amalia García Valero
Přispěvatelé: Acosta Avilés, José Alberto, Martínez Martínez, Silvia, Ingeniería Agronómica
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2022
Předmět:
Zdroj: Repositorio Digital de la Universidad Politécnica de Cartagena
Universidad Europea (UEM)
Popis: [SPA] El tratamiento de aguas residuales es un proceso que se utiliza para eliminar los contaminantes presentes en ellas con el fin de convertirlas en un efluente que pueda ser devuelto al ciclo del agua. Si las aguas residuales no se tratan adecuadamente, el medio ambiente y la salud humana pueden verse afectados negativamente. Además, la regeneración de las aguas es una práctica muy extendida y habitual en España que tiene como principal objetivo utilizar un recurso alternativo en áreas de escasez y déficit hídrico. Las escasas precipitaciones que tienen lugar en la Región de Murcia desencadenan en una notable sequía que hace necesario la reutilización de aguas como medida de aprovechamiento de este recurso deficitario. Esta tesis evalúa distintos tipos de tratamiento y, en su caso, de regeneración de aguas de diversa procedencia: aguas residuales procedentes de la industria del curtido de pieles, aguas ácidas de mina, y purines de cerdo, para lo cual se aplican distintas técnicas y/o tratamientos físicos, químicos y/o biológicos de bajo coste y medioambientalmente sostenibles en función del tipo de agua, carga contaminante que presente y la calidad final que se quiera conseguir. Entre las aguas industriales, en la zona de estudio destacan las aguas industriales procedentes de curtidoras de piel, las cuales se caracterizan por sus elevadas concentraciones de cromo, siendo la gestión de este agua el principal problema en cuanto al manejo de los residuos de estas industrias. Para el tratamiento de este tipo de agua, tradicionalmente se han usado estaciones depuradoras adaptadas a sus características. No obstante, se ha observado la dificultad de alcanzar los niveles deseados de determinados constituyentes y propiedades, por lo que es necesario desarrollar tratamientos adicionales que permitan alcanzar dichos niveles. En este sentido, los humedales artificiales han sido utilizados de manera exitosa en el tratamiento de aguas de curtidos, consiguiendo notables descensos en los contenidos de los principales contaminantes, entre los que se encuentra el Cr. Sin embargo, debido a la heterogeneidad en las características de este tipo de aguas, la optimización en el diseño y manejo de dichos humedales debe de hacerse en cada caso, lo cual será objeto de estudio en la presente tesis doctoral. Además, este trabajo de investigación tiene como objetivo llevar a cabo un tratamiento terciario mediante filtros de biocarbón para reducir al máximo el contenido en Cr. Para ello se ha evaluado la eficiencia de depuración de las aguas residuales industriales una vez han pasado tanto por una Estación Depuradora Aguas Residuales Industriales (EDARI) como por un humedal artificial. Por su parte, los drenajes ácidos de minas (DAM) tienen como característica principal su extrema acidez y una concentración muy elevada de metales pesados solubles, siendo usualmente producidos por procesos mineros. No obstante, con posterioridad a la actividad minera, y debido a una deficiente restauración de las zonas mineras, se producen estos drenajes ácidos por la acción de agua de lluvia en contacto con los residuos generados durante la actividad minera. Los drenajes ácidos de mina, además de un bajo pH, contienen una gran cantidad de sólidos en suspensión con un alto contenido en sulfato y metales (Fe, Al, Mn, Zn, Cu, Pb, Hg, Cd y Ni), del orden de varios cientos de miligramos por litro. La aplicación de materiales alcalinos para contrarrestar la acidez y, a la vez, permitir la precipitación de los metales pesados disueltos es el principal tratamiento de estas aguas, el cual será optimizado en la presente tesis doctoral. Para el tratamiento de purines de cerdo se plantea una de las técnicas descritas en los documentos de referencia del sector porcino a nivel europeo y nacional mediante el uso de las Mejores Técnicas Disponibles (MTDs) que consiste en la depuración con el uso de humedales artificiales. La producción del sector porcino continúa creciendo exponencialmente a nivel mundial debido a la demanda cárnica necesaria para satisfacer el requerimiento alimenticio de la población que, a la vez, se va incrementando. Frente a esta cuestión se hace imprescindible considerar los efectos medioambientales producidos por la intensificación del sector porcino que conlleva suplir dicha demanda. De modo que se hace preciso la implementación de tecnologías nuevas y ambientalmente sostenibles capaces de eliminar o minimizar los impactos negativos que la valorización agronómica de la fracción líquida del purín pudiera provocar. [ENG] Wastewater treatment is a process employed to remove contaminants from wastewater and convert it into an effluent that can be returned to the water cycle. If wastewater is not treated properly, the environment and human health can be negatively affected. In addition, regeneration of water is a widespread and common practice in Spain in order to use an alternative resource in areas of scarcity and water deficit. The low rainfall that occurs in the Region of Murcia triggers a notable drought that makes it necessary to reuse water as a measure to take advantage of this deficit resource. This thesis aims to treat and, where appropriate, regenerate different types of water from different sources: wastewater from the tanning industry, acid mine drainage, and pig slurry, applying different techniques and/or low-cost and environmentally sustainable physical, chemical and/or biological treatments depending on the type of water, its contaminant load and its desired quality. Among the industrial waters, in the study area, the industrial waters from leather tanners stand out, which are characterized by their high levels of chromium, the management of this water being the main problem in terms of tanning waste handling. For the treatment of this type of water, treatment plants adapted to its characteristics have traditionally been used. However, it has been noticed the difficulty to reach the desired levels of certain constituents and properties, so it is necessary to develop additional treatments that allow these levels to be reached. For that matter, constructed wetlands have been used successfully in the treatment of tanning water, achieving notable decreases in the main potential contaminants, including Cr. However, due to the heterogeneity in the characteristics of this type of water, optimization in the design and management of these wetlands must be done in each case, which will be studied in this doctoral thesis. In addition, this research work aims to carry out a tertiary treatment using biochar filters to reduce the Cr content as much as possible. For this, the purification efficiency of industrial wastewater has been evaluated after passing through an Industrial Wastewater Treatment Plant and a constructed wetland. Acid mine drainage is characterized by its extreme acidity and a very high level of soluble heavy metals, usually being produced by mining processes. However, after the mining activity, and due to a poor restoration of the mining areas, these acid drainages are produced by the action of rainwater in contact with the waste generated during the mining activity. Acid mine drainage contains a large amount of suspended solids with a high content of sulfate and metals (Fe, Al, Mn, Zn, Cu, Pb, Hg, Cd and Ni), that can be several hundred milligrams per liter, in addition to a low pH. The application of alkaline materials to reduce acidity and, at the same time, allow the precipitation of dissolved heavy metals is the main treatment of these waters, which will be optimized in this doctoral thesis. For the treatment of pig slurry, one of the techniques described in the reference documents of the pig sector at European and national level is proposed through the use of BATs, which consists of purification with the use of constructed wetlands. The production of the pig sector continues to grow exponentially worldwide due to the meat demand necessary to satisfy the food requirement of the population, which, at the same time, is increasing. Faced with this issue, it is essential to consider the environmental effects produced by the intensification of the pig sector that involves supplying said demand. Therefore, the implementation of new and environmentally sustainable technologies capable of eliminating or minimizing the negative impacts that the agronomic valorization of the liquid fraction of slurry could cause is necessary. Escuela Internacional de Doctorado de la Universidad Politécnica de Cartagena Universidad Politécnica de Cartagena Programa de doctorado en Tecnología y Modelización en Ingeniería Civil, Minera y Ambiental
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: