Aplicación de tecnologías de filtración mediante membranas en la depuración de aguas residuales urbanas para su reutilización

Resumen

El amplio uso de los denominados “contaminantes emergentes” implica la contaminación de aguas subterráneas y superficiales por la presencia de dichos compuestos. Varios estudios han demostrado que estos compuestos no son eliminados completamente en las plantas de tratamiento de aguas residuales urbanas (EDARs) convencionales. Los efluentes son vertidos a los cauces públicos y pueden contaminar las fuentes utilizadas posteriormente para la producción de agua potable, suponiendo un riesgo para la salud además de para el medio ambiente. Dado que estas substancias resultan ser tóxicas y dañinas para el ser humano, es necesario proceder a su eliminación mediante diferentes técnicas de depuración, tanto físicas como químicas. Por su frecuente presencia en los efluentes de EDARs, se han elegido once contaminantes como compuestos modelo para estudiar su degradación por distintos métodos físicos y químicos. Tales contaminantes son: Acetaminofeno (analgésico), Metoprolol (beta antagonista), Cafeina (estimulante), Antipirina (analgésico), Sulfametoxazol (antibiótico), Flumequina (antibiótico), Ketorolaco (antiinflamatorio), Atrazina (herbicida), Isoproturon (herbicida), Hidroxibifenilo (fungicida) y Diclofenaco (analgésico). Las técnicas de eliminación de estos microcontaminantes seleccionadas para el presente trabajo abarcan un amplio rango de procesos físicos, químicos y combinación de ambos. Entre los procedimientos físicos se encuentra la filtración mediante membranas y la adsorción sobre carbón activado. Por su parte, entre los procesos químicos cabe destacar el empleo de diversos oxidantes químicos (permanganato, ozono y cloro). Finalmente se han aplicado diversas secuencias de tratamientos físicos y químicos con el objeto de alcanzar una elevada eliminación de los contaminantes. En estos estudios se han empleado diversas matrices acuosas: agua ultra-pura y efluentes secundarios de las plantas de depuración de aguas residuales de las provincias de Madrid y Ciudad Real. En los procesos de membrana se han determinado los niveles de eliminación de los contaminantes y se han propuesto los mecanismos de retención con las membranas empleadas. Las membranas de nanofiltración usadas fueron efectivas en la eliminación de todos los compuestos salvo Acetaminofeno, mientras que las de ultrafiltración aportaron moderadas retenciones para todos los microcontaminantes salvo para el caso del Hidroxibifenilo que si alcanzó retenciones elevadas. El mecanismo de retención dominante en ultrafiltración fue la adsorción, y en nanofiltración la exclusión por tamaño molecular y las repulsiones electrostáticas de compuestos a elevados valores de pH, sobre todo para aquellos con carga negativa. El empleo del proceso combinado carbón activado junto con la ultrafiltración proporcionó una mayor eficacia en la retención de los compuestos seleccionados. Para cada uno de los procesos químicos aplicados se han modificado diversas variables operativas. El agente oxidante más eficiente para la eliminación de estos compuestos es el ozono, especialmente para Hidroxibifenilo, Sulfametoxazol y Diclofenaco, resultando menos efectivo para Cafeina, Flumequina y Atrazina. La aplicación secuencial de diferentes técnicas físicas y químicas conduce a un efluente final prácticamente exento de contaminantes que puede ser reutilizado para diferentes usos.