La remediación de aguas subterráneas es el proceso que se utiliza para tratar las aguas subterráneas contaminadas eliminando los contaminantes o convirtiéndolos en productos inofensivos. El agua subterránea es el agua presente debajo de la superficie del suelo que satura el espacio poroso en el subsuelo. A nivel mundial, entre el 25% y el 40% del agua potable del mundo se extrae de perforaciones y pozos excavados . [1] Los agricultores también utilizan el agua subterránea para regar cultivos y las industrias para producir bienes de uso diario. La mayor parte del agua subterránea es limpia, pero el agua subterránea puede contaminarse o contaminarse como resultado de actividades humanas o como resultado de condiciones naturales.
Las muchas y diversas actividades de los seres humanos producen innumerables materiales de desecho y subproductos. Históricamente, la eliminación de dichos desechos no ha estado sujeta a muchos controles regulatorios. En consecuencia, los materiales de desecho a menudo se eliminan o almacenan en superficies terrestres donde se filtran al agua subterránea subyacente. Como resultado, el agua subterránea contaminada no es apta para su uso.
Las prácticas actuales aún pueden afectar el agua subterránea, como la aplicación excesiva de fertilizantes o pesticidas , derrames de operaciones industriales , infiltración de escorrentías urbanas y fugas de vertederos . El uso de aguas subterráneas contaminadas provoca riesgos para la salud pública a través del envenenamiento o la propagación de enfermedades, y se ha desarrollado la práctica de remediación de aguas subterráneas para abordar estos problemas. Los contaminantes que se encuentran en las aguas subterráneas cubren una amplia gama de parámetros físicos, químicos inorgánicos, químicos orgánicos, bacteriológicos y radiactivos. Los contaminantes y los contaminantes se pueden eliminar del agua subterránea mediante la aplicación de diversas técnicas, llevando así el agua a un nivel acorde con los diversos usos previstos.
Técnicas
Las técnicas de remediación de aguas subterráneas abarcan tecnologías de tratamiento biológico, químico y físico . La mayoría de las técnicas de tratamiento de aguas subterráneas utilizan una combinación de tecnologías. Algunas de las técnicas de tratamiento biológico incluyen bioaumentación , bioventilación , bioespuma , bioslurping y fitorremediación . Algunas técnicas de tratamiento químico incluyen inyección de gas ozono y oxígeno , precipitación química , separación de membranas , intercambio iónico , absorción de carbono , oxidación química acuosa y recuperación mejorada de tensioactivos . Algunas técnicas químicas pueden implementarse utilizando nanomateriales . Las técnicas de tratamiento físico incluyen, pero no se limitan a, bombeo y tratamiento , burbujeo de aire y extracción de doble fase . [ cita requerida ]
Tecnologías de tratamiento biológico
Bioaumentación
Si un estudio de tratabilidad no muestra degradación (o un período prolongado de laboratorio antes de que se logre una degradación significativa) en la contaminación contenida en el agua subterránea, entonces la inoculación con cepas que se sabe que pueden degradar los contaminantes puede ser útil. Este proceso aumenta la concentración de enzima reactiva dentro del sistema de biorremediación y, posteriormente, puede aumentar las tasas de degradación de contaminantes por encima de las tasas no aumentadas, al menos inicialmente después de la inoculación. [2]
Bioventing
Bioventing es una tecnología de remediación in situ que utiliza microorganismos para biodegradar componentes orgánicos en el sistema de aguas subterráneas. La bioventilación mejora la actividad de las bacterias y arqueas autóctonas y estimula la biodegradación natural in situ de los hidrocarburos al inducir el flujo de aire u oxígeno a la zona insaturada y, si es necesario, mediante la adición de nutrientes. [3] Durante la bioventilación, el oxígeno puede suministrarse mediante inyección directa de aire en la contaminación residual del suelo. La bioventilación ayuda principalmente en la degradación de los residuos de combustible adsorbidos, pero también ayuda en la degradación de compuestos orgánicos volátiles (COV) a medida que los vapores se mueven lentamente a través del suelo biológicamente activo. [4]
Bioparging
Biosparging es una tecnología de remediación in situ que utiliza microorganismos autóctonos para biodegradar componentes orgánicos en la zona saturada. En la bioespuma, se inyecta aire (u oxígeno) y nutrientes (si es necesario) en la zona saturada para aumentar la actividad biológica de los microorganismos autóctonos. La biodispersión se puede utilizar para reducir las concentraciones de los componentes del petróleo que se disuelven en el agua subterránea, se adsorben al suelo por debajo del nivel freático y dentro de la franja capilar . [ cita requerida ]
Bioslurping
Bioslurping combina elementos de bioventilación y bombeo mejorado por vacío de producto libre que es más liviano que el agua (líquido ligero en fase no acuosa o LNAPL) para recuperar el producto libre del agua subterránea y el suelo, y para biorremediación de suelos. El sistema de bioslurper utiliza un tubo de "sorber" que se extiende hacia la capa de producto libre. Al igual que una pajita en un vaso extrae líquido, la bomba extrae líquido (incluido el producto libre) y gas del suelo por el tubo en la misma corriente de proceso. El bombeo eleva los LNAPL, como el petróleo, de la parte superior del nivel freático y de la franja capilar (es decir, un área justo por encima de la zona saturada, donde el agua se mantiene en su lugar por fuerzas capilares). El LNAPL se lleva a la superficie, donde se separa del agua y el aire. Los procesos biológicos en el término "bioslurping" se refieren a la degradación biológica aeróbica de los hidrocarburos cuando se introduce aire en la zona no saturada del suelo contaminado. [5]
Fitorremediación
En el proceso de fitorremediación se plantan ciertas plantas y árboles , cuyas raíces absorben contaminantes del agua subterránea con el tiempo. Este proceso se puede llevar a cabo en áreas donde las raíces pueden tocar el agua subterránea. Pocos ejemplos de plantas que se utilizan en este proceso son el helecho de escalera chino Pteris vittata, también conocido como helecho freno, es un acumulador de arsénico altamente eficiente . Los álamos genéticamente alterados absorben bien el mercurio y las plantas transgénicas de mostaza india absorben bien el selenio . [6]
Barreras reactivas permeables
Ciertos tipos de barreras reactivas permeables utilizan organismos biológicos para remediar las aguas subterráneas. [ cita requerida ]
Tecnologías de tratamiento químico
Precipitación química
La precipitación química se usa comúnmente en el tratamiento de aguas residuales para eliminar la dureza y los metales pesados . En general, el proceso implica la adición de agente a una corriente residual acuosa en un recipiente de reacción agitado, ya sea por lotes o con flujo constante. La mayoría de los metales se pueden convertir en compuestos insolubles mediante reacciones químicas entre el agente y los iones metálicos disueltos. Los compuestos insolubles (precipitados) se eliminan por sedimentación y / o filtración. [ cita requerida ]
Intercambio iónico
El intercambio de iones para la remediación del agua subterránea se lleva a cabo virtualmente siempre haciendo pasar el agua hacia abajo bajo presión a través de un lecho fijo de medio granular (ya sea medio de intercambio catiónico y medio de intercambio aniónico) o perlas esféricas. Los cationes son desplazados por ciertos cationes de las soluciones y los iones son desplazados por ciertos aniones de la solución. Los medios de intercambio iónico que se utilizan con mayor frecuencia para la rehabilitación son las zeolitas (tanto naturales como sintéticas) y las resinas sintéticas. [2]
Adsorción de carbono
El carbón activado más común utilizado para la rehabilitación se deriva del carbón bituminoso . El carbón activado adsorbe compuestos orgánicos volátiles del agua subterránea; los compuestos se adhieren a la superficie similar al grafito del carbón activado. [ cita requerida ]
Oxidación química
En este proceso, llamado Oxidación Química In Situ o ISCO, se entregan oxidantes químicos en el subsuelo para destruir (convertir en agua y dióxido de carbono o en sustancias no tóxicas) las moléculas orgánicas. Los oxidantes se introducen como líquidos o como gases. Los oxidantes incluyen aire u oxígeno, ozono y ciertos químicos líquidos como peróxido de hidrógeno , permanganato y persulfato . El ozono y el oxígeno gaseoso se pueden generar in situ a partir del aire y la electricidad y se pueden inyectar directamente en el suelo y la contaminación del agua subterránea. El proceso tiene el potencial de oxidar y / o mejorar la degradación aeróbica que ocurre naturalmente. La oxidación química ha demostrado ser una técnica eficaz para la fase líquida densa no acuosa o DNAPL cuando está presente. [ cita requerida ]
Recuperación mejorada de surfactante
La recuperación mejorada del tensioactivo aumenta la movilidad y la solubilidad de los contaminantes absorbidos en la matriz del suelo saturado o presentes como un líquido denso en fase no acuosa . La recuperación mejorada con tensioactivos inyecta tensioactivos (agentes tensioactivos que son el ingrediente principal del jabón y el detergente) en el agua subterránea contaminada. Un sistema típico utiliza una bomba de extracción para eliminar el agua subterránea aguas abajo del punto de inyección. El agua subterránea extraída se trata en la superficie para separar los tensioactivos inyectados de los contaminantes y el agua subterránea. Una vez que los tensioactivos se han separado del agua subterránea, se reutilizan. Los tensioactivos utilizados son no tóxicos, de calidad alimentaria y biodegradables. La recuperación mejorada de tensioactivos se utiliza con mayor frecuencia cuando el agua subterránea está contaminada por líquidos densos en fase no acuosa (DNAPL). Estos compuestos densos, como el tricloroetileno (TCE), se hunden en el agua subterránea porque tienen una densidad más alta que el agua. Luego actúan como una fuente continua de plumas contaminantes que pueden extenderse por millas dentro de un acuífero. Estos compuestos pueden biodegradarse muy lentamente. Se encuentran comúnmente en las cercanías del derrame o fuga original, donde las fuerzas capilares los han atrapado. [7]
Barreras reactivas permeables
Algunas barreras reactivas permeables utilizan procesos químicos para lograr la remediación de las aguas subterráneas. [ cita requerida ]
Tecnologías de tratamiento físico
Bombear y tratar
Bombear y tratar es una de las tecnologías de remediación de aguas subterráneas más utilizadas. En este proceso, el agua subterránea se bombea a la superficie y se combina con tratamientos biológicos o químicos para eliminar las impurezas. [ cita requerida ]
Burbujeo de aire
El burbujeo de aire es el proceso de soplar aire directamente en el agua subterránea. A medida que las burbujas suben, los contaminantes se eliminan del agua subterránea por contacto físico con el aire (es decir, decapado) y se transportan a la zona no saturada (es decir, suelo). A medida que los contaminantes se mueven hacia el suelo, generalmente se usa un sistema de extracción de vapor del suelo para eliminar los vapores. [8]
Extracción al vacío de doble fase
La extracción al vacío de doble fase (DPVE), también conocida como extracción multifase, es una tecnología que utiliza un sistema de alto vacío para eliminar tanto el agua subterránea contaminada como el vapor del suelo. En los sistemas DPVE, se instala un pozo de extracción de alto vacío con su sección apantallada en la zona de suelos y aguas subterráneas contaminados. Los sistemas de extracción de fluido / vapor deprimen el nivel freático y el agua fluye más rápido hacia el pozo de extracción. DPVE elimina los contaminantes de arriba y debajo de la capa freática. A medida que el nivel freático alrededor del pozo disminuye debido al bombeo, el suelo no saturado queda expuesto. Esta área, llamada franja capilar , a menudo está muy contaminada, ya que contiene productos químicos no disueltos, productos químicos que son más livianos que el agua y vapores que se han escapado del agua subterránea disuelta debajo. Los contaminantes en la zona recién expuesta se pueden eliminar mediante extracción de vapor. Una vez sobre el suelo, los vapores extraídos y los orgánicos en fase líquida y el agua subterránea se separan y tratan. El uso de extracción al vacío de fase dual con estas tecnologías puede acortar el tiempo de limpieza en un sitio, porque la franja capilar es a menudo el área más contaminada. [9]
Control de desnatado de petróleo de pozos
Los pozos de monitoreo a menudo se perforan con el propósito de recolectar muestras de agua subterránea para su análisis. Estos pozos, que generalmente tienen seis pulgadas o menos de diámetro, también se pueden usar para eliminar los hidrocarburos de la pluma contaminante dentro de un acuífero de agua subterránea mediante el uso de un desnatador de aceite tipo cinturón. Los desnatadores de aceite de banda, que son de diseño simple, se utilizan comúnmente para eliminar el aceite y otros contaminantes de hidrocarburos flotantes de los sistemas de agua industriales. [ cita requerida ]
Un desnatador de petróleo de pozo de monitoreo remedia varios aceites, que van desde fuelóleos ligeros como gasolina, diesel ligero o queroseno hasta productos pesados como aceite No. 6, creosota y alquitrán de hulla. Consiste en una correa en movimiento continuo que corre sobre un sistema de poleas accionado por un motor eléctrico. El material de la correa tiene una gran afinidad por los líquidos de hidrocarburos y por el vertido de agua. El cinturón, que puede tener una caída vertical de más de 100 pies, se baja al monitoreo mucho más allá de la interfaz LNAPL / agua. A medida que la banda se mueve a través de esta interfaz, recoge el contaminante de hidrocarburo líquido que se elimina y se recoge a nivel del suelo a medida que la banda pasa a través de un mecanismo limpiador. En la medida en que los hidrocarburos DNAPL se depositen en el fondo de un pozo de monitoreo y la polea inferior del skimmer de banda los alcance, estos contaminantes también pueden ser removidos por un skimmer de petróleo de pozo de monitoreo. [ cita requerida ]
Por lo general, los skimmers de banda eliminan muy poca agua con el contaminante, por lo que se pueden usar separadores simples de tipo vertedero para recolectar cualquier líquido de hidrocarburo restante, lo que a menudo hace que el agua sea adecuada para su retorno al acuífero. Debido a que el pequeño motor eléctrico usa poca electricidad, se puede alimentar con paneles solares o una turbina eólica , lo que hace que el sistema sea autosuficiente y elimina el costo de hacer funcionar la electricidad a una ubicación remota. [10]
Ver también
- Agravios tóxicos
- Brownfield
- CERCLA
- Contaminación de aguas subterráneas
- Plume (hidrodinámica)
- Aplicaciones de la nanotecnología para la remediación de aguas subterráneas
Referencias
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 28 de diciembre de 2013 . Consultado el 9 de agosto de 2014 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )
- ↑ a b Hayman, M y Dupont, RR (2001). Remediación de aguas subterráneas y suelos: diseño de procesos y estimación de costos de tecnologías probadas. Reston, Virginia: Prensa de ASCE.
- ^ "Preguntas frecuentes sobre Akaya" . Akaya . Consultado el 14 de septiembre de 2015 .
- ^ "Bioventing" , el Centro de Supervisión Ambiental Pública (CPEO) . Consultado el 29 de noviembre de 2009.
- ^ "Bioslurping" , el Centro de Supervisión Ambiental Pública (CPEO) . Consultado el 29 de noviembre de 2009.
- ^ Stewart, Robert. "Remediación de aguas subterráneas" Archivado el 7 de mayo de 2016 en la Wayback Machine , el 23 de diciembre de 2008. Consultado el 29 de noviembre de 2009.
- ^ "Recuperación mejorada de surfactante" , el Centro de Supervisión Ambiental Pública (CPEO) . Consultado el 29 de noviembre de 2009.
- ^ "Air Sparging" , el Centro de Supervisión Ambiental Pública (CPEO) . Consultado el 29 de noviembre de 2009.
- ^ "Extracción de fase dual" , el Centro de Supervisión Ambiental Pública (CPEO) . Consultado el 29 de noviembre de 2009.
- ^ "La alternativa para extraer y tratar" Bob Thibodeau, Water Online Magazine, 27 de diciembre de 2006.
enlaces externos
- Tecnologías de limpieza alternativas de la EPA para sitios de tanques de almacenamiento subterráneos