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Master en Ingenier ía del Medio Ambiente Módulo Suelos

Descontaminación de suelos . Master en Ingenier ía del Medio Ambiente Módulo Suelos . Carlos Dorronsoro Fernández Dpto Edafología y Química Agrícola Facultad de Ciencias. Universidad de Granada cfdorron@ugr.es http://edafologia.ugr.es http://www.edafologia.net.

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  1. Descontaminación de suelos Master en Ingeniería del Medio Ambiente Módulo Suelos Carlos Dorronsoro Fernández Dpto Edafología y Química Agrícola Facultad de Ciencias. Universidad de Granada cfdorron@ugr.es http://edafologia.ugr.es http://www.edafologia.net

  2. 17. Descontaminación de suelos. Índice Descontaminación de suelos 1 Introducción 2 Técnicas de anulación del suelo 3 Técnicas físicas y químicas 4 Técnicas biológicas Programa general Casos prácticos

  3. Descontaminación de suelos 1 Introducción 2 Técnicas de anulación del suelo 3 Técnicas físicas y químicas 4 Técnicas biológicas Programa general Casos prácticos

  4. Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas de descontaminación del suelo  arrastre  lavado  extracción química  oxidación/reducción  deshalogenación  tratamiento electroquímico  desorción térmica

  5. Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas de descontaminación del suelo  arrastre  lavado  extracción química  oxidación/reducción  deshalogenación  tratamiento electroquímico  desorción térmica Parte I Parte II Parte III

  6. Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas de descontaminación del suelo  arrastre  lavado  extracción química  oxidación/reducción  deshalogenación  tratamiento electroquímico  desorción térmica Parte I Parte II x Parte III x

  7. Trat electroquímico Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento electroquímico (Electrokinetic Remediation) qDescripción Extracción de contaminantes (con comportamiento iónico) mediante un campo eléctrico. Tratamiento electroquímico Localización Técnica in situ.

  8. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento electroquímico www.frtr.gov

  9. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento electroquímico

  10. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Mecanismos de transporte de contaminantes Tratamiento electroquímico Electromigración Electroósmosis Electroforésis http://electrochem.cwru.edu/

  11. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento electroquímico

  12. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Mecanismos de transporte de contaminantes Tratamiento electroquímico Electromigración Electroósmosis Electroforésis http://electrochem.cwru.edu/

  13. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento electroquímico www.frtr.gov

  14. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO 2H2O - 4e- O2 + 4H+ 4H2O + 4e- 2H2 + 4OH- Tratamiento electroquímico www.frtr.gov

  15. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento electroquímico www.terrancorp.com

  16. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento electroquímico www.terrancorp.com

  17. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento electroquímico

  18. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Aplicaciones y ventajas l Para contaminantes iónicos: cationes, aniones y compuestos orgánicos polares y apolares. lNo necesitan suelos porosos. lSensible a concentraciones muy bajas (pocos mg/kg). l.Técnica muy poco utilizada. Tratamiento electroquímico

  19. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO q Limitaciones e inconvenientes lDifícil para suelos con bajo contenido en humedad (<10%). lCorrosión con electrodos metálicos. lSe producen reacciones de oxidación/reducción. lLos contaminantes no se destruyen. lTécnica poco experimentada. lResultados función de muchos factores poco conocidos. Tratamiento electroquímico

  20. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO qTiempo lProcedimiento de corto a medio. Tratamiento electroquímico qCostes lDe moderados costes, 120 $/m3

  21. Unline Chromic Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Un caso práctico de resultados satisfactorios Un caso práctico: Unline Chromic

  22. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Unlined Chromic Acid Pit, Sandia National Laboratories Albuquerque Un caso práctico: Unline Chromic Aeropuerto

  23. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Situación inicial Localización. Unlined Chromic Acid Pit, Sandia National Laboratories, Albuquerque, New México (USA) Origen de la contaminación. Sandia National Laboratories residuos con alto contenido en Cr. Contaminantes. Cr máximas > 10.000 mg/kg y con medias de Cr 200 mg/kg a una profundidad de 5 metros y Cr lixiviado (según TCLP) 28 mg/L. Área contaminada. Aproximadamente 15 m2. Un caso práctico: Unline Chromic

  24. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento Técnica. Tratamiento electroquímico in situ. Procedimiento. Electrodos de iridio/titanio con un revestimiento de cerámica porosa. Un caso práctico: Unline Chromic

  25. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tres filas. Dos hileras de cinco cátodos frente a una de otros cinco ánodos (16 m2). Un caso práctico: Unline Chromic Voltaje de 1.572 kW/hr; a cada electrodo fue de 15 amps. Adicionalmente se contaba con un sistema de manejo de agua y vacío. EPA 542-C-04-004

  26. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Un caso práctico: Unline Chromic

  27. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento Un caso práctico: Unline Chromic 1997

  28. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento Un caso práctico: Unline Chromic

  29. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento Características del suelo tratado. Textura franca con gravas. Humedad 10%. Conductividad <10 mS/m. Duración del tratamiento. 5 meses. Costes. No proporcionados. Un caso práctico: Unline Chromic

  30. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Resultado final Resultados. Se realizaron 12 ensayos. En 2.700 horas se extrajeron 600g Cr6+; a 0,22 g/hr. Después tratamiento suelo junto a los cátodos: l 72 mg/kg Cr total (64% de eficacia) l < 5 mg/L de Cr lixiviado TCLP (82% de eliminación). Un caso práctico: Unline Chromic

  31. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Otros casos con resultados satisfactorios Efi-cacia (%) 83 93 57 >88 >78 90 91 87 89 85 93 Tratamientos electroquímicos *Geokinetics International, Inc., Berkeley, California EPA 542-C-04-004

  32. Weapons Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Un caso práctico de resultados deficientes Localización. California, Venture County, Point Mugu. Situación inicial Un caso práctico: N. A. Weapons California

  33. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Naval Air Weapons Station Un caso práctico: N. A. Weapons

  34. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Situación inicial Origen de la contaminación. Manufacturas metálicas y residuos de laboratorio fotográfico. En octubre de 1998 el U.S. Army Environmental Center desarrolló una demostración de descontaminación mediante el procedimiento electroquímico. Contaminantes. Metales pesados en suelos (horizonte superficial) Cr 25.100 mg/kg Cd 1.810 mg/kg , lixiviado TCLP 10,5 mg/L. Un caso práctico: N. A. Weapons

  35. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento Técnica. Tratamiento electroquímico in situ. Procedimiento - 24 electrodos, - energía, - canalizaciones para reactivos, - sistema para gases Un caso práctico: N. A. Weapons EPA 542-C-04-004

  36. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Un caso práctico: N. A. Weapons EPA 542-C-04-004

  37. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Un caso práctico: N. A. Weapons EPA 542-C-04-004

  38. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Un caso práctico: N. A. Weapons EPA 542-C-04-004

  39. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Un caso práctico: N. A. Weapons EPA 542-C-04-004

  40. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Un caso práctico: N. A. Weapons EPA 542-C-04-004

  41. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Tratamiento Características del suelo tratado. Granulometría: 85% arenas, 6% limos y 1% arcillas. pH de 5,84;materia orgánica 6.390 mg/kg; conductividad eléctrica 0,045 cm/sec; capacidad de intercambio catiónico 3,9 cmolc/kg. Total de suelo tratado. 2.023 m2. Duración del tratamiento. 22 semanas. Costes. Importe total 1.193.050$. El coste unitario fue de 590$/m2. Un caso práctico: N. A. Weapons

  42. Técnicas físicas y químicas III. TRAT. ELECTROQUÍMICO Resultado final • Objetivos. • Rebajar las concentraciones de Cr y Cd hasta los límites fijados por el Estado de California: 2.500 mg/kg de Cr y 100 mg/kg de Cd. • Concentraciones finales. • Después de 22 semanas se suspendió el tratamiento. • La inadecuada extracción se atribuyó a varias causas: • excesiva distancia entre los electrodos • demasiado bajo el potencial del campo eléctrico • reacciones químicas entre los H+ y OH- producidos y los compuestos del suelo, con producción de compuestos VOCs tóxicos como el sulfuro de hidrógeno y trialometano en las paredes de los pozos de los ánodos. Un caso práctico: N. A. Weapons

  43. Desorción térmica. In situ Técnicas físicas y químicas III. DESORCIÓN TÉRMICA Desorción térmica (Thermal Desorption) In situ y ex situ. Desorción térmica in situ qLocalización Técnica in situ. qDescripción Volatización de los contaminantes por la aplicación de calor.

  44. Técnicas físicas y químicas III. DESORCIÓN TÉRMICA Depurador Desorción térmica in situ

  45. Técnicas físicas y químicas III. DESORCIÓN TÉRMICA Typical Hot Air Injection System Thermally enhanced SVE Desorción térmica in situ www.frtr.gov

  46. Técnicas físicas y químicas III. DESORCIÓN TÉRMICA Typical Six-Phase Soil Heating System Desorción térmica in situ www.frtr.gov

  47. Técnicas físicas y químicas III. DESORCIÓN TÉRMICA qAplicaciones y ventajas lVOCs y SVOCs (algunos pesticidas y carburantes). l No necesitan suelos porosos. l Puede suelos con altos contenidos en humedad. l.Poco empleada (pero si la ex situ). qLimitaciones e inconvenientes l Mal para altos contenidos en materia orgánica. l Ciertos contaminantes requieren muy altas Tª. l Los contaminantes no se destruyen. l.Los gases emitidos han de ser recogidos y tratados. Desorción térmica in situ Tiempo Procedimiento de corto a medio plazo.  Costes De bajo coste, de 30 a 130 $/m3

  48. Desorción térmica. Ex situ Técnicas físicas y químicas III. DESORCIÓN TÉRMICA Desorción térmica (Thermal Desorption) In situ y ex situ. Desorción térmica ex situ Localización Técnica ex situ. Descripción Volatización de contaminantes mediante calor en cámara.

  49. Técnicas físicas y químicas III. DESORCIÓN TÉRMICA High Temperature Thermal Desorption Process Low Temperature Thermal Desorption Process Desorción térmica ex situ www.frtr.gov

  50. Técnicas físicas y químicas III. DESORCIÓN TÉRMICA Desorción térmica ex situ http://www.epa.gov/

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