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SUBPRODUCTOS DE LA DESINFECCIÓN EN LA REGENERACIÓN DE AGUAS
Disinfection byproducts in water regeneration
Miguel Ayuso García. Coordinador Dpto de Medio Ambiente del Centro Tecnológico Nacional de la Conserva y Alimentación. CTC [email protected]
Subproductos en aguas regeneradas
Implicaciones de la presencia de subproductos de desinfección en la industria alimentaria
Proyecto LIFE - CLEANUP
Estructura charla
Motivación estudio
Aspectos ambientales y salud
Implicaciones en la industria alimentaria
Nueva normativa
RD 1620/2007, de reutilización de las aguas depuradas
Motivación estudio Nueva propuesta de Reglamento requerimientos mínimos para reutilización de agua depurada
Motivación estudio Nueva propuesta de Reglamento requerimientos mínimos para reutilización de agua depurada
Tipo de agua
Microorganismo indicador (*)
Objetivo de rendimiento en la cadena de
tratamiento
(reducción log10)
A E. coli ≥ 5.0
Colifagos totales / F-colifagos específicos / colifagos somáticos / colifagos (**)
≥ 6.0
Esporas Clostridium perfringens / bacterias sulfatoreductoras formadoras de esporas(***)
≥ 5.0
(*) Los patógenos de referencia Campylobacter, Rotavirus y Cryptosporidium también pueden usarse para propósitos
de monitoreo y validación en lugar de los microorganismos indicadores propuestos. Luego deben aplicarse los
siguientes objetivos de rendimiento de reducción log10: Campylobacter (≥ 5.0), Rotavirus (≥ 6.0) y Cryptosporidium
(≥ 5.0).
(**) Se seleccionan los colifagos totales como el indicador viral más apropiado. Sin embargo, si el análisis de
colifagos totales no es factible, se debe analizar al menos uno de ellos (colifagos somáticos o F-específicos).
(***) Las esporas de Clostridium perfringens se seleccionan como el indicador de protozoos más apropiado. Sin
embargo, las bacterias sulfatoreductoras formadoras de esporas son una alternativa si la concentración de esporas de
Clostridium perfringens no permite validar la eliminación de log10 solicitada.
• Requerimientos específicos sobre la calidad y gestión del agua adicionales o mas estrictos que los mencionados en el Anexo I.
• Metales pesados • Plaguicidas • Productos de desinfección • Productos farmacéuticos • Otras sustancias de interés emergente • Resistencia microbiana
• Medidas preventivas
• Control de acceso • Desinfección adicional o medidas de eliminación de
contaminantes
Motivación estudio Nueva propuesta de Reglamento requerimientos mínimos para reutilización de agua depurada
Evaluación Subproductos de desinfección en EDAR´s (5+2)
Evaluación Subproductos de desinfección en Comunidad de Regantes
Planteamiento
Los subproductos de la desinfección (DBP) son compuestos químicos que:
1,- Se generan por reacción con precursores presentes en el agua.
2,- Se incorporan con el desinfectante
La cantidad y tipo de DBP´s formados dependerá
Desinfectante utilizado
Presencia de precursores (orgánicos e inorgánicos)
Tª
pH,
Concentración desinfectante
Dosis de desinfectante
Tiempo de contacto
…
Subproductos en aguas regeneradas, Consideraciones Previas.
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Ácidos Haloacéticos
Efecto del pH en la formación de subproductos (Fuente: Krasner, 1999)
La formación de los subproductos de la cloración, en concreto los trihalometanos y ácidos haloacéticos, tiene
lugar en una primera fase relativamente rápida y otra posterior más lenta, en todo caso la reacción se completa a
un 75-80% después de 24 horas de contacto y sigue más lentamente durante los 4 ó 5 días siguientes.
En general, la formación de THMs se ve favorecida con el
aumento de los precursores, aumento del pH, aumento de la
temperatura, aumento de la dosis de cloro y tiempo de contacto del
cloro con el agua.
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Trihalometanos
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Trihalometanos
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Trihalometanos
Relación entre la concentración de nitrógeno amoniacal y la formación de Trihalometanos N- NH4 y THM totales en las aguas de salida de la EDAR 2
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Trihalometanos
El Cloroformo es en todos los
casos el THM mayoritariamente
formado, sin embargo apreciamos
que cuando la cantidad de THM
formados es mayor la tendencia es
que la proporción de cloroformo
disminuya respecto al total de
THM.
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Trihalometanos
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Trihalometanos
Contenido d e Cloratos en el Hipoclorito (mg/L)
Contenido de Cloratos en el agua después de cloración (mg/L)
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Cloratos
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Cloratos
Fluctuaciones
motivadas por
la dosificación
de hipoclorito
Mayor
contenido en
cloro
Evaluación EDAR´s Subproductos en aguas regeneradas Cloratos
Subproductos en aguas regeneradas
Implicaciones de la presencia de subproductos de desinfección en la industria alimentaria
Proyecto LIFE - CLEANUP
Estructura charla
Cloratos en productos vegetales
Actualmente los cloratos constituyen una barrera comercial importante. Los
LMR aplicados eran considerando los cloratos como plaguicida (0,01
mg/kg) lo que supone un hándicap importante que afecta más a los países del
sur de Europa
CTC participa a través de FENAVAL en un estudio coordinado por la FIAB
relativo al contenido de cloratos en frutas y verduras y el desarrollo de su
regulación en la Comisión Europea
La presencia de cloratos en frutas y verduras también tiene una
repercusión grande en los transformados vegetales constituyéndose
también en una barrera comercial importante.
Cloratos en productos vegetales Análisis estadístico de datos
Cloratos en productos vegetales Análisis estadístico de datos
Cloratos en productos vegetales Análisis estadístico de datos
El estudio aportó 12.000 muestras adicionales que ha permitido realizar un nuevo análisis
estadístico con datos actualizados hasta el año 2017
En este estudio se constata que han disminuido los niveles actuales de presencia de clorato en la
mayoría de los productos analizados respecto a los primeros estudios llevados a cabo en los años
2012-2014, por lo que se deduce que las medidas tomadas por la industria han sido eficaces.
Este estudio conjuntamente con la presencia de la Agencia Española de Consumo, Seguridad
Alimentaria y Nutrición (AECOSAN) en las reuniones del Comité Permanente de Plantas, Animales,
Alimentos y Piensos (PAFF Committee) formado por la Comisión y los EE.MM. ha permitido aceptar
la propuesta de recoger como LMR el percentil 95 de los datos estadísticos aportados .
Una vez que se acuerden definitivamente los limites LMRs de cloratos para los diferentes alimentos
(presumiblemente a lo largo de 2019), estos se incorporarán a un Reglamento de obligado
cumplimiento en la UE.
Cloratos en productos vegetales Resultados y conclusiones
La materia prima procesada no representa el
único ni más importante origen de los cloratos
Manejos y operaciones posteriores (lavados,
Limpiezas, desinfección,…) pueden incorporar
cloratos al producto final
Aditivos, coadyuvantes, NaOH, reactivos son
fuente importantes de cloratos
Control operacional, cambio de reactivos,
aditivos,… pueden suponer una rebaja
significativa en el contenido de cloratos
Hemos encontrado casos en los que aparecen
cloratos en el producto final sin que se hayan
incorporado a lo largo de línea (más estudio)
Cloratos en transformados vegetales
Evaluación Subproductos de desinfección en EDAR´s (5+2)
Evaluación Subproductos de desinfección en Comunidad de Regantes
Planteamiento experiencia
Planteamiento experiencia – Comunidad de Regantes
Infraestructura:
EDAR Fangos Activos - Aireación Prolongada + Filtro de Arena Cerrados + Desinfección Ultravioleta y
cloración (Punto 1)
Embalse de 40.000 m3 (Punto 2)
Caseta de impulsión y sistema de cloración (Punto 3)
Tubería cerrada hasta Balsa de distribución (Punto 3)
Zona de riego agrícola (Punto 4)
Planteamiento experiencia – Comunidad de Regantes Cloratos
Planteamiento experiencia – Comunidad de Regantes Trihalometanos
Subproductos en aguas regeneradas
Implicaciones de la presencia de subproductos de desinfección en la industria alimentaria
Proyecto LIFE - CLEANUP
Estructura charla
Validation of adsorbent materials and
advanced oxidation techniques to remove
emerging pollutants in treated wastewater
LIFE CLEAN UP LIFE16 ENV/ES/000169
Para el desarrollo del proyecto LIFECLEANUP cuenta con un consorcio sólido constituido por tres centros de investigación especializados en la temática del proyecto: • UCAM - Grupo de Investigación Reconocimiento y Encapsulación Molecular (REM) -
Coordinador del proyecto • CTC - Departamento de Medioambiente y Agua del Centro Tecnológico Nacional de la
Conserva y Alimentación. • UNIBA – Universidad de Bari y la participación de tres empresas de la Región de Murcia que representan tres sectores importantes de la industria de tratamiento y gestión de recurso hídricos y energía: • HIDROGEA • HIDROTEC • REGENERA
Presentación del Consorcio
Objetivo del proyecto
El objetivo principal del proyecto consiste en lograr la eliminación de CEs de las aguas residuales tratadas mediante el paso a través de un polímero de ciclodextrinas, que atrapará dichos compuestos, sometiendo tras su paso por el polímero el agua a un POA, para degradar los posibles contaminantes no retenidos.
Trihalometanos – THM
Compuestos químicos volátiles que se generan durante el proceso de potabilización del agua por la
reacción de la materia orgánica con el cloro utilizado.
Los THM´s están recogidos en el Real Decreto 140/2003, del 7 de febrero, por el que se establecen los
criterios sanitarios de la calidad del agua de consumo humano.
El cloroformo, éste también está recogido en la Directiva 2013/39/UE como sustancia prioritaria en el
ámbito de la política de aguas.
Tricloroeteno y Tetracloroeteno
El tetracloroeteno se forma por cloración directa de compuestos orgánicos con 1-3 átomos de a Tª altas
Utilizado fundamentalmente como producto de limpieza para el desengrase de metales y diversas
aplicaciones en el procesado textil
Analítica realizada
Compuestos Farmacéuticos:
La presencia de estos compuestos en el agua se debe tanto al uso
doméstico u hospitalario, como al uso veterinario.
El uso generalizado de los productos farmacéuticos provoca una
descarga continua de esos productos y sus metabolitos en las
aguas residuales
En muchos casos muy resistentes a los sistemas de tratamiento
convencionales.
Analítica realizada
Analítica realizada
Compuestos fitosanitarios:
Sustancias ampliamente utilizadas tanto en agricultura como en uso
doméstico y veterinario.
Entran en las EDAR y son resistentes a los tratamientos convencionales,
por lo que continúan presentes en las aguas depuradas y en mayor
medida en los lodos de depuradora.
Mas de 350 materias activas analizadas (HPLC-MS y GC-MS)
ACCIÓN A1.-
Caracterización de contaminantes en aguas residuales tratadas de EDAR´s
ACCIÓN A1.-
Caracterización de contaminantes en aguas residuales tratadas de EDAR´s
ACCIÓN A2.- Optimización del proceso de obtención de diferentes materiales adsorbentes de base polimérica
Capacidad de absorción de las matrices poliméricas
Fitosanitarios
ACCIÓN A2.- Optimización del proceso de obtención de diferentes materiales adsorbentes de base polimérica
Capacidad de absorción de las matrices poliméricas
Fármacos
ACCIÓN A3.-
Optimización de innovadores Procesos de Oxidación Avanzada
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
Conc
entr
ació
n (µ
g/L)
Cloroformo
Inicio
1 paso FC
45 min FC
+H2O2, 45 min FC
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
Conc
entr
ació
n (µ
g/L)
Acetamiprid
Inicio
1 paso FC
45 min FC
+H2O2, 45 min FC
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0Co
ncen
trac
ión
(µg/
L)Clorpirifos
Inicio
1 paso FC
45 min FC
+H2O2, 45 min FC
Eliminación de compuestos con fotocatálisis
ACCIÓN A3.-
Optimización de innovadores Procesos de Oxidación Avanzada
Eliminación de compuestos con fotocatálisis
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
Conc
entr
ació
n (µ
g/L)
Diclofenaco
Inicio
1 paso FC
45 min FC
+H2O2, 45 min FC
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
16,0
18,0
20,0
Conc
entr
ació
n (µ
g/L)
Ketoprofeno
Inicio
1 paso FC
45 min FC
+H2O2, 45 min FC
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
Conc
entr
ació
n (µ
g/L)
Atenolol
Inicio
1 paso FC
45 min FC
+H2O2, 45 min FC
ACCIÓN A3.-
Optimización de innovadores Procesos de Oxidación Avanzada
Cinética eliminación de compuestos con fotocatálisis
ACCIÓN A3.-
Optimización de innovadores Procesos de Oxidación Avanzada
Cinética eliminación de compuestos con fotocatálisis
La velocidad de reacción de degradación de los diferentes compuestos (k) sigue, de forma clara, una cinética de primer orden.
ACCIÓN A3.-
Optimización de innovadores Procesos de Oxidación Avanzada
Cinética eliminación de compuestos con fotocatálisis
La velocidad de reacción de degradación de los diferentes compuestos (k) sigue, de forma clara, una cinética de primer orden.
Consideración final
La garantía microbiológica del agua (riesgo a corto plazo) es el primero y el
más importante de los compromisos de los gestores del agua. La existencia
de riesgos a largo plazo no debe, en ningún caso, condicionar el riesgo del
corto plazo. Si bien es necesario considerar muy seriamente los problemas
derivados de los subproductos de la desinfección, a veces el hecho de que el
agua tenga un elevado contenido en subproductos es una prueba de una mala
práctica del proceso de desinfección del agua. En general no parece
imprescindible por tanto, suprimir el cloro como desinfectante, sino plantear
realizar el proceso de cloración de la forma más adecuada.