Microcontaminantes- Degrémont

Microcontaminantes.
Tecnologías y medios disponibles para su tratamiento.
Iñaki del Campo
Julen Cabero
ÍNDICE
CONTEXTO GENERAL
Introducción
Problemática de los Microcontaminantes
Normativa
DETECCIÓN Y ELIMINACIÓN DE MICROCONTAMINANTES. Experiencia de
Degrémont
Antecedentes y visión general del proyecto
Programa Poseidón (2001 - 2004)
Programa Amperes (2005 - 2009)
Programa Armistiq (2010 - 2012)
Programa Pristine (2012 - 2014)
Programa Pulsagreen
Programa Sipibel Agua
Programa Triumph
Programa Sipibel Fangos
CONCLUSIONES
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 2
INDICE
CONTEXTO GENERAL
Introducción
Problemática de los Microcontaminantes
Normativa
DETECCIÓN Y ELIMINACIÓN DE MICROCONTAMINANTES. Experiencia de
Degrémont
Antecedentes y visión general del proyecto
Programa Poseidón (2001 - 2004)
Programa Amperes (2005 - 2009)
Programa Armistiq (2010 - 2012)
Programa Pristine (2012 - 2014)
Programa Pulsagreen
Programa Sipibel Agua
Programa Triumph
Programa Sipibel Fangos
CONCLUSIONES
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 3
Introducción
Microcontaminantes
Sustancias orgánicas o inorgánicas, que debido a su toxicidad, persistencia y
bioacumulación pueden inducir un efecto negativo en seres vivos o
medioambiente.
Se trata de sustancias naturales o sintéticas que se encuentran en concentraciones
muy bajas (del orden de µg/l o ng/l y que no se eliminan en tratamientos
secundarios de EDARs.
Provienen de fuentes múltiples, son muy numerosas y de características variadas
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 4
Introducción
Origen
La presencia de estos compuestos se debe principalmente a las siguientes
actividades:
Prácticas agropecuarias (uso de plaguicidas, fertilizantes, etc...).
Origen urbano y vertederos de residuos sólidos (productos farmacéuticos, higiene
y cuidado personal,..)
Actividades del sector industrial, en el que se utilizan un gran número de
compuestos orgánicos (disolventes, desengrasantes, pigmentos, conservantes,
agentes de limpieza, etc.).
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 5
Problemática de los microcontaminantes
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 6
Problemática de los microcontaminantes
La Unión Europea ha registrado unas 10.000 sustancias potencialmente
peligrosas y constantemente se están registrando nuevas.
Se pueden agrupar en 3 grandes familias en función del origen:
Productos Farmacéuticos y de cuidado personal.
Antibióticos.
Hormonas.
Agentes Citostáticos, inmunodepresivos.
Compuestos halogenados (Contraste de Rayos X).
Metales pesados en medicamentos.
Pesticidas.
Productos industriales y domésticos.
Detergentes: nonylfenoles, alquilfenoles.
Biocidas.
PVC, Bisfenol, phthalatos.
PBDEs y PCBs.
Hidrocarburos Poliaromaticos (PAHs), dioxinas.
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 7
Problemática de los microcontaminantes
Se empieza a observar su influencia en el medio
ambiente en los años 90:
Mutaciones genéticas en especies de peces y aves
marinas.
Tumores y lesiones en peces
Presencia de fertilizantes en el agua .
Modificación de características del agua (olor,
sabor, color, turbidez,..)
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 8
Normativa
1976
2000
1980
2006 2007 2008
2012
Directiva 76/464/CEE – Vertido de sustancias al medio acuático
Directiva 80/68/CEE – Protección de aguas subterráneas contra vertidos
Directiva 2000/60/CEE – Directiva Marco del Agua (regulación de microcontaminantes)
Directiva 2006/11/CEE – Límites de emisión de microcontaminantes
Reglamento REACH 2007 – Registro, evaluación y autorización de sustancias químicas
Directiva 2008/11/CEE – Normas de calidad ambiental en el ámbito de la política
de aguas
COMM CE (31/01/2012) – Revisión cuatrienal de microcontaminantes
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 9
Normativa
Principales objetivos de las Directivas Europeas:
Preservar y restaurar el medio acuático
Coordinación administrativa de las Cuencas Hidrográficas y
el establecimiento de programas de medición (Planes
nacionales)
Fijar unos resultados de obligado cumplimiento
Sanciones efectivas en caso de no respetar las obligaciones
comunitarias
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 10
Normativa
Emisiones reguladas y no reguladas:
Emisiones reguladas
Emisiones no reguladas
56 compuestos listados a fecha 2012
41 sustancias de la Directiva
Marco (año 2000)
- 18 prioritarias
- 15 prioritarias y peligrosas
- 8 otros contaminantes
15 nuevas sustancias
(En fase de aprobación)
- 9 prioritarias
- 6 prioritarias y
peligrosas
Otras sustancias emergentes
- Productos farmacéuticos
- Productos cosméticos/higiene
- Hormonas,..
- Prioritarias: A reducir gradualmente hasta el 2015
- Prioritarias y peligrosas: A reducir gradualmente hasta el 2021
- Otros contaminantes: Se sospecha que tienen efectos adversos
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 11
Normativa
Lista de 41 microcontaminantes s/Directiva Marco del 2000:
No. DCE
Substances
Class*
NQE
(µg/L)
Famille
Leyenda:
[23]
Nickel et composés
P
20
[20]
Plomb et composés
P
7.2
[6]
Cadmium et composés
DP
0.25
[21]
Mercure et composés
DP
0.05
Organétain
[30]
Tributylétain (TBT) et composés - Tributylétain cation
DP
0.0002
Hydrocarbures
Aromatiques
Polycycliques (HAP)
[2]
Anthracène (ANT)
DP
0.2
[15]
Fluoranthène (FLU)
P
0.1
[22]
Naphtalène (NAPH)
P
2.4
DP
0.05
Métaux
[28]
Composés organiques
volatiles (COV) Chlorobenzènes
BTEX
Autres
(1/2)
Benzo (a) pyrène ; Benzo (b) fluoranthène ; Benzo (k)
fluoranthène ; Benzo(g,h,i) perylène ; Indeno (1,2,3,cd) pyrène
[31]
Trichlorobenzène (TCB)
P
0.4
[16]
Hexachlorobenzène HCB
DP
0.01
[26]
Pentachlorobenzène
DP
0.07
[4]
Benzène (BTX : Benzène, Toluène, Xylène)
P
10
[12]
Di (2-Ethylhexyl) Phtalates (DEHP)
DP
1.3
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 12
- P: Prioritaria
- DP: Prioritaria y peligrosa
- Em: Otros contaminantes
Normativa
Lista de 41 microcontaminantes s/Directiva marco del 2000:
Famille
Composés organiques halogénés
volatiles (COHV)
Pesticides
Chlorophénols
Alkylphénols
Diphényléther bromés
No. DCE
Substances
Class*
NQE
(µg/)
[10]
1,2 Dichloroéthane (DiCE) ou chlorure d'éthylène
P
10
[11]
Dichlorométhane (DCM) ou chlorure de méthylène
P
20
[32]
Trichlorométhane (TCM) ou chloroforme
P
2.5
[7]
[17]
[6 bis]
C10-C13 chloroalcanes (PPCC)
Hexachlorobutadiène
Tetrachlorure de carbone (Tetrachlorométhane)
DP
DP
Em
0.4
0.1
12
[29 bis]
Tétrachloréthylène (TTCE) ou Perchloroéthylène
Em
10
[29 ter]
[1]
[3]
[8]
[9]
[13]
[19]
[29]
[33]
[18]
Trichloroéthylène (TCE)
Alachlore
Atrazine
Chlorfenvinphos
Chlorpyrifos - Ethyl Chlorpyrifos
Diuron
Isoproturon
Simazine
Trifluraline
Hexachlorocyclohexane - HCH y/c Lindane
Em
P
P
P
P
P
P
P
DP
DP
10
0.3
0.6
0.1
0.03
0.2
0.3
1.0
0.03
0.2
[14]
Endosulfan y/c α-endosulfan
DP
0.005
[9 bis]
Pesticides cyclodiènes
[9 ter]
Aldrine
Dieldrine
Endrine
Isodrine
DDT Dychloro Diphényl trichloréthane / para-para DDT
Em
Em
Em
Em
Em
0.025
[27]
[25]
Pentachlorophénol (PCP)
Octylphénols et (4-(1,1’3,3’-tretramethylbutyl)-phénol)
P
P
0.4
0.1
[24]
[5]
Nonylphénols (NP) et 4-p-nonylphénol
DP
DP
0.3
---
Deca, Octa et Pentabromophényléther
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 13
(2/2)
0 .001
Leyenda:
- P: Prioritaria
- DP: Prioritaria y peligrosa
- Em: Otros contaminantes
Normativa
Nueva lista de 15 microcontaminantes – actualmente en proceso de aprobación
Substances
Famille - Nouvelles substances
Class*
selon proposition CE du 31/01/2012
Pharmaceutiques
Pesticides
Autres
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 14
Diclofenac - [Voltaren® ou Pennsaid®]
P
17alpha-ethinylestradiol (EE2)
P
17beta-estradiol (E2)
P
Quinoxyfène
DP
Dicofol
DP
Heptachlore et métabolite
DP
Bifenox
P
Terbutryne
P
Cybutryne - [Irgarol®]
P
Cypermethrine
P
Dichlorvos
P
Aclonifène
P
Sulfonate de perfluooroctane (SPFO)
DP
Dioxines : PolyChloroDibenzoDioxine (PCDD)
DP
1,2,5,6,9,10-Hexabromocyclododecane (HBCD) et (HBCDD)
DP
Leyenda:
- P: Prioritaria
- DP: Prioritaria y peligrosa
- Em: Otros contaminantes
INDICE
CONTEXTO GENERAL
Introducción
Problemática de los Microcontaminantes
Normativa
DETECCIÓN Y ELIMINACIÓN DE MICROCONTAMINANTES.
Experiencia de Degrémont
Antecedentes y visión general del proyecto
Programa Poseidón (2001 - 2004)
Programa Amperes (2005 - 2009)
Programa Armistiq (2010 - 2012)
Programa Pristine (2012 - 2014)
Programa Pulsagreen
Programa Sipibel Agua
Programa Triumph
Programa Sipibel Fangos
CONCLUSIONES
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 15
Detección y eliminación de microcontaminantes
ANTECEDENTES:
Desde el año 2000, Degrémont lleva desarrollando diferentes programas enfocados en
la detección y eliminación de estos compuestos.
Traitement
primaire
Traitement biologique
secondaire
Traitement
tertiaire
Los tratamientos desarrollados están basados en 4 procesos:
Fangos en exceso
- Degradación química (oxidación) y biológica (biodegradación)
- Adsorción sobre manto de fangos.
- Separación por membranas (UF, NF o OI)
- Volatilización (intercambio de gases con la atmósfera)
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 16
Visión General del Proyecto
POSEIDON
AMPERES
ARMISTIQ
PRISTINE Wastewater
2001-2004
2005-2009
2010 - 2012
2012 - 2014
2015
Objetivos de reducción
Adquisición de conocimientos
Visión Global
(medida, potencial tratamiento)
Tratamientos
primarios, secundarios y terciarios
Optimización de tratamientos
(Capacidades, jerarquización, combinación)
Tratamientos terciarios y fangos
Dimensionamiento / Industrialización
(reglas, garantías, costes, resultados, competitividad)
Tratamientos terciarios y fangos
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 17
Programa POSEIDON (2001-2004)
Objetivo: Establecer las tecnologías a aplicar para
la eliminación de:
Productos farmacéuticos y de cuidado personal en el agua
residual.
Productos farmacéuticos y de cuidado personal en el agua
potable
8 equipos de trabajo multidisciplinares.
Se estudiaron los siguientes tratamientos:
Adsorción mediante carbón activo en polvo.
Ozonización.
Tratamiento de membranas (membranas de UF
combinadas con adsorción mediante carbón activo,
membranas de nano filtración y membranas de ósmosis
inversa).
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 18
Programa POSEIDON (2001-2004)
Conclusiones del Programa:
Medicamentos Ácidos
Medicamentos
Productos de
Neutros
Contraste iodados
Detergentes
Antibióticos
Estrógenos
Alquilfenoles
Floculación
<10%
<10%
<10%
<10%
<20%
10-50%
Ozonización
10->90%
10-90%
10-50%
>90%
>90%
50-90%
CAG,CAP
>90%
>90%
50-90%
50-90%
>90%
>90%
CAP/UF
>90%
>90%
50-90%
50-90%
>90%
>90%
NF
>90%
>90%
>90%
>90%
>90%
>90%
UV
<10%
10-50%
10-50%
10-50%
<10%
40-90%
Cloro
<10-90%
<10%
<10%
50-90%
50-90%
<20%
Dióxido de Cloro
<10-90%
<10%
<10%
50-90%
>90%
<20%
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 19
Programa AMPERES (2005-2009)
Programa desarrollado por SUEZ Environnement para analizar el tratamiento de
microcontaminantes prioritarios y emergentes, con los siguientes objetivos:
Desarrollar y validar metodologías y herramientas para la toma de muestras y
análisis de microcontaminantes (fármacos y hormonas) en las plantas de tratamiento
de aguas y fangos.
Medir la composición de las aguas (bruta y tratada) y cuantificar la eficiencia de
eliminación de diferentes compuestos después del tratamiento convencional y
avanzado
Edad fango – Tiempo retención
El estudio se realizó analizando 127 sustancias en
21 EDARs con 12 líneas de tratamiento diferentes
BA: Fangos activados
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 20
Programa AMPERES (2005-2009)
Conclusiones del Programa:
Las conclusiones de este proyecto constituyen hasta la fecha un referente
(interno y externo) en términos de tratamiento de microcontaminantes.
Flux
micropolluants
Traitement
primaire
Traitement biologique
secondaire
20 %
5 %
Traitement
tertiaire
100 %
El 20% de microcontaminantes está presente en el agua después del tratamiento
secundario. La mayoría fueron transferidos a exceso de lodo
Los tratamientos terciarios avanzados obtuvieron una reducción del 95% respecto
al agua bruta
Aprox el 5% permanece en el agua tratada después del tratamiento terciario
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 21
Programa AMPERES (2005-2009)
Tratamientos terciarios:
Eficacia esperada
en el tratamiento de microcontaminantes
orgánicos
Principio
Proceso
Physico-chimie
Coagulation/floculation
Baja
Filtration
Filtración sobre arena
Baja
UF/MF
Baja
Osmose inverse / Nanofiltration
Oxydation
Adsorption
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 22
Media- elevada
Chloration
Baja
U.V
Baja
Ozonation
et AOP
Media - elevada
Charbon actif
(polvo o grano)
Media - elevada
Programa ARMISTIQ (2010-2012)
Programa desarrollado por SUEZ Environnement, la universidad de Burdeos y el
Instituto Francés de Ciencia y Tecnología para el Medio ambiente para optimizar el
tratamiento de microcontaminantes.
Situación previa:
Los procesos terciarios avanzados eliminan una parte de los
microcontaminantes
No están definidas las condiciones óptimas de operación
La eficacia de diferentes procesos combinados no está estudiada a escala
semi-industrial
Objetivos:
Dar prioridad a los procesos y determinar la mejor línea de tratamiento
Determinar las condiciones óptimas de operación
Evaluar el impacto ambiental de estos procesos
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 23
Programa ARMISTIQ (2010-2012)
Organización del proyecto:
Acciones A y B: reducción de
microcontaminantes refractarios
mediante tratamientos avanzados
Coordinación
Acción C: Modelización de procesos
de degradación para la reducción de
microcontaminantes biodegradables
en tratamientos secundarios
Acción D: Reducción de
microcontaminantes hidrófobos por
tratamiento de fangos antes de la
valorización
Transferencia de metodología y conocimiento
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 24
Acción E: Herramienta
innovadora para toma
de muestras químicas y
biológicas
Identificación de nuevas
moléculas
Bioanálisis
Potencial de toxicidad
Detección de fracciones tóxicas
Programa PRISTINE (2012-2014)
Oxidación
Agua
Adsorción
Tratamiento por
Carbón Activo
En polvo
Tratamiento Integrado
Biológico
& Ozonación
Mas de 130
Compuestos
analizados
Tratamiento
por
Oxidación catalítica
Programa
Programa
Programas
Pulsagreen
SIPIBEL Agua
TOCCATA
Simazina
Propanolol
TRIUMPH
Fangos
Atrazina
Evaluación de la presencia de microcontaminantes en fangos de EDAR
Ketoprofeno
Programa SIPIBEL Fangos
Paracetamol
Acido Salicilico
Hormonas
Ibuprofeno
Sulfametoxazol
Carbamazépina
Glifosato / AMPA
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 25
Diuron
Aténolol
Diclofenaco
Programa PRISTINE (2012-2014)
Programa PULSAGREEN (2012 – 2013)
Adsorción sobre Carbón Activo
Validar la utilización del Pulsazur, una tecnología aprobada en agua potable y en los tratamientos
terciarios de EDARs
Necesidades de pre o post tratamientos?
Capacidad de adsorción en función de CAP, la velocidad de paso sobre el lecho de fangos.
Rendimientos del tratamiento: microcontaminantes, materia orgánica, materia particulada.
Test en planta piloto en la EDAR de Colmar (baja carga para 300.000 heq)
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 26
Programa PRISTINE (2012-2014)
Programa SIPIBEL
- Agua (2012 – 2014)
Tratamiento Combinado(Biológico/Oxidación Química)
• Rendimiento
• Explotabilidad
&
• Costes
• Riesgos
Evaluación técnico-económica
Fangos activos baja carga
Pretratamientos
Cultivos Fijos
&
°°°°°°°°
°°° °°°°
°
°°°°
Ozonación en diferentes puntos a fin de promover la
eliminación de microcontaminantes.
Estudio de la biología nitrificante con el ozono
Definición de las dosis de tratamiento
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 27
Programa PRISTINE (2012-2014)
Programa TRIUMPH (2012 – 2015)
TReatIng Urban Micropollutants and PHarmaceuticals in wastewaters)
Mas allá del SIPIBEL Agua inicial
Desarrollar e industrializar una tecnología innovadora para el
tratamiento combinado de oxidación biológica y química de
microcontaminantes orgánicos.
Proyecto Europeo (Cluster Eureka ACQUEAU)
Tema - « Sustainable Processes for Disinfection & Oxidation »
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 28
Programa PRISTINE (2012-2014)
Programa TOCCATA (2012 – 2014)
TOC removal by CATAlytic process
Procedimiento de oxidación avanzada de compuestos
orgánicos (AOP) con un funcionamiento a temperatura y
presión ambiente.
Reactor catalítico de lecho fijo a co-corriente para agua y el
gas.
Reacción de oxidación con ozono
Mineralización completa de la materia orgánica.
Reducción de las necesidades de ozono.
Volumen de reacción reducido.
Programa provisional
1 año de experimentación
Test sobre piloto industrial en aplicación a las aguas
residuales urbanas.
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 29
Tecnología inicialmente
concebida para los
efluentes industriales que
presentan fuertes
concentraciones de
contaminantes
Programa PRISTINE (2012-2014)
Programa SIPIBEL
- Fangos (2012 – 2014)
Consecuencia de la presencia de microcontaminantes en las líneas de tratamiento y valorización
de fangos de EDARs
Enfoque global
Parámetros
Proceso
Relación de parámetros de adsorción y desorción con la
composición bioquímica de los fangos.
Evaluación de la desorción durante tratamientos unitarios
de fangos
EDAR
• Espesamiento/acondicionamiento
• Calentamiento
• Digestión anaerobia
Evaluación en el suelo
Valorización
• Lixiviación
• Ecotoxicidad
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 30
Fangos MBBR
FangosFA
Fangos ozonizados
Evaluación
integrada
• Evaluación de la
movilización de
microcontaminantes
durante el tratamiento
de fangos
•Útiles de ayuda a la
comprensión/decisión
ÍNDICE
CONTEXTO GENERAL
Introducción
Problemática de los Microcontaminantes
Normativa
DETECCION Y ELIMINACION DE MICROCONTAMINANTES. Experiencia de
Degremont
Antecedentes y visión general del proyecto
Programa Poseidón (2001 - 2004)
Programa Amperes (2005 - 2009)
Programa Armistiq (2010 - 2012)
Programa Pristine (2012 - 2014)
Programa Pulsagreen
Programa Sipibel Agua
Programa Triumph
Programa Sipibel Fangos
CONCLUSIONES
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 31
CONCLUSIONES
Los microcontaminantes se encuentran en concentraciones muy bajas
(µg/l o ng/l) pero pueden provocar efectos importantes
La Normativa Europea contempla actualmente 56 sustancias aunque
existen muchas más.
La Normativa Europea contempla reducir las sustancias prioritarias antes
del 2015 y las prioritarias peligrosas antes del 2021
La eliminación de estas sustancias suponen una ampliación del tratamiento
de las EDARs principalmente con un tratamiento terciario avanzado. En la
actualidad, estamos en pleno proceso de optimización e industrialización de
dichos tratamientos.
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 32
CONCLUSIONES
Los tratamientos terciarios avanzados están basados en uno o varios de los
siguientes procesos:
Tratamiento terciario
Filtración
Concentración
Filtros de arena
Ultrafiltration
Oxydation
Biodégradation
Chloration
Oxydation
Filtration
Carbón activo
Osmose inverse
U.V
Adsorption
Volatilisation
Ozonation
AEAS 2013 (Microcontaminantes) – Page 33
Microcontaminantes.
Tecnologías y medios disponibles para su tratamiento.
Iñaki del Campo
Julen Cabero