Tratamiento de lixiviados de vertedero maduros y sus concentrados de osmosis inversaaumento de la biodegradabilidad y análisis de costes

Resumen

La gestión de los residuos es uno de los retos actuales de la Sociedad a consecuencia del crecimiento de la población mundial, de la mejora en la calidad de vida, del aumento del tamaño de las ciudades y de los cambios en el consumo y el estilo de vida de los ciudadanos. Una buena gestión de los residuos implica una buena gestión de los lixiviados de vertedero (LV). Por tanto, el objetivo principal de las investigaciones desarrolladas en esta tesis doctoral es la generación de nuevos conocimientos que permitan desarrollar y optimizar secuencias de tratamiento viables técnica y económicamente, que reduzcan la carga contaminante de estas aguas residuales. Se ha seleccionado un LV maduro por su complejidad, por la necesidad de mejorar su tratamiento y por el alto potencial de aplicación de los resultados si se desarrolla una alternativa, que sea viable económicamente, más eficaz que las disponibles en la actualidad. En base al estudio detallado del estado del arte, se han estudiado 8 combinaciones de tratamiento en diferentes condiciones de operación y se han comparado técnica y económicamente. Como pretratamientos se han estudiado: la coagulación (Alumbre o FeCl3), la electrocoagulación (EC) y la combinación de ambas. Como tratamientos de oxidación se ha estudiado el proceso Fenton tradicional y foto-Fenton, homogéneo y heterogéneo, con lámparas de mercurio y lámparas LED. Se han desarrollado lámparas LED de 8 y 4W para reducir los consumos energéticos y conseguir un proceso más sostenible. La integración óptima de tratamientos desarrollada es una coagulación avanzada o extendida, por combinación de electrocoagulación (10 mA¿cm-1) y coagulación (FeCl3), y un proceso LED foto-Fenton (4W) con una relación H2O2/DQO=1,063. Con la solución propuesta se ha conseguido reducir significativamente el coste de tratamiento a 1,56 ¬¿kg-1 de DQO eliminada, por lo que se considera técnica y económicamente viable. Para los concentrados de osmosis inversa no existe una solución para tratarlos, que actualmente se recirculan nuevamente al vertedero. Para resolver esta limitación técnica se ha desarrollado una alternativa de tratamiento para los concentrados de ósmosis inversa, que son los más complejos. La solución propuesta se basa en un proceso de coagulación, una oxidación Fenton y una precipitación con cal. Se estudió la coagulación (Alumbre y FeCl3) a distintos pHs iniciales y se optimizó la reacción foto-Fenton homogénea para dos fuentes distintas de radiación UV (lámpara de mercurio de 100W y lámpara LED de 8W) con el objetivo de disminuir el consumo energético. En este caso, el principal reto era aumentar la biodegradabilidad de las muestras y reducir la elevada conductividad de los concentrados, que se consiguió con una última etapa de precipitación con cal. El empleo de la lámpara LED de 8W permitió reducir un 16% el coste del proceso foto-Fenton, lo que supuso una reducción del coste total del tratamiento del 10%, que se podría aumentar, mejorando el rendimiento de las lámparas LED. La última etapa del tratamiento de precipitación con cal (30 g¿L-1, 24h) redujo la conductividad y eliminó un 90% tanto de sulfatos como de nitrógeno total, respecto al concentrado coagulado y oxidado. Por tanto, la solución integral propuesta permite un incremento de biodegradabilidad desde DBO5/DQO=0,06 hasta DBO5/DQO=0,40 y, además, eliminaciones globales del 90% de DQO, 43% de la conductividad, 86% de aluminio, 77% de zinc, 84% de manganeso, 90% de sulfatos, 98% de silicio y 99% de magnesio. El coste del tratamiento se redujo hasta 1,2 ¬¿kg-1 de DQO eliminada por lo que se considera una solución técnica y económicamente viable.