Descontaminacin de suelos Tcnicas fsicas y qumicas II

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II 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

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

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

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

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

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

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Lavado Agua In situ y ex situ Lavado in situ (Soil Flushing) Lavado in situ Descripción

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Lavado in situ Aditivos: surfactantes (detergentes) y disolventes (alcoholes)

Lavado in situ Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas

Lavado in situ Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas http: //home. case. edu/

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Aplicaciones y ventajas l VOCs y SVOCs solubles en agua, cianuros metálicos, disolventes nitrogenados, compuestos inorgánicos y Lavado in situ metales pesados.

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Limitaciones e inconvenientes l No utilizable en suelos de baja permeabilidad o heterogéneos. l Los aditivos se adhieren a las partículas del suelo. l Los contaminantes orgánicos son fuertemente adsorbidos por las arcillas. l Los contaminantes no se destruyen. Lavado in situ l Los líquidos resultantes (muy abundantes) deben de ser tratados. l En ocasiones descontaminación insuficiente. l Se puede contaminar el suelo circundante. l. Se usa muy poco para los suelos contaminados.

Lavado in situ Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas http: //www. usace. army. mil/

Lavado in situ Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Tiempo l De moderado a largo. Costes Lavado in situ l Moderados costes, pero muy variables. l 300 $/m 3.

Lavado in situ Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Aeropuerto de Tucson (USA) Agua + ciclodextrin http: //ag. arizona. edu/

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Lavado ex situ (Soil Washing) Descripción Localización Lavado ex situ l Ex situ, generalmente on site.

Lavado ex situ: on site Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas http: //www. art-engineering. com

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Lavado ex situ: on site gravas piedras

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Aplicaciones y ventajas l Contaminantes solubles en agua. Lavado ex situ: on site l Mucho más enérgico. l Utilizable para cualquier tipo de suelos (no necesitan ser permeables). l. Procedimiento moderadamente utilizado.

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Limitaciones e inconvenientes l Con la materia orgánica y los contaminantes Lavado ex situ: on site orgánicos l Mezclas complejas. l Los contaminantes no se destruyen. l. Los líquidos resultantes abundantes. Tiempo. De corto a moderado (semanas o meses). Costes. Moderados, 300 $/m 3.

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Un caso práctico Situación inicial Localización. New Jersey (USA). New Jersey

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Localización. King of Prusia Technical Corporation,

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Situación inicial Origen de la contaminación 56. 781 m 3 de residuos en seis lagunas En 1990 se decreta la intervención, se excava los suelos completa extracción de los depósitos de las lagunas. Contaminantes Suelos con altas concentraciones de metales pesados: Cr, Cu y Ni.

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Propuestas de remediación Se proponen las siguientes seis alternativas: 1. No acción. 2. Limitada acción (cercado zona e intensas restricciones de uso). 3. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Recubrimiento y consolidación en vertedero local. 4. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Transporte y almacenamiento off site en un vertedero. 5. Establecimiento de concentraciones máximas permisibles. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Extracción de contaminantes mediante lavado on site. Reposición en el sitio y restitución de la topografía original. 6. Estabilización/solidificación de suelos, sedimentos y lodos. Recubrimiento.

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Propuestas de remediación Se proponen las siguientes seis alternativas: 1. No acción. 2. Limitada acción (cercado zona e intensas restricciones de uso). 3. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Recubrimiento y consolidación en vertedero local. 4. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Transporte y almacenamiento off site en un vertedero. 5. Establecimiento de concentraciones máximas permisibles. Excavación de suelos, sedimentos y lodos. Extracción de contaminantes mediante lavado on site. Reposición en el sitio y restitución de la topografía original. 6. Estabilización/solidificación de suelos, sedimentos y lodos. Recubrimiento. Alternativa elegida: nº 5

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Situación inicial Contaminantes En lodos de las lagunas Máximas conc. en suelos del sitio Media en los suelos del sitio Valores normales en suelos Niveles de referencia intervención para parques en parques Cu 16. 300 9. 070 860 10 -30 100 500 Cr 11. 300 8. 010 660 20 -100 500 Ni 11. 100 387 330 10 -35 100 750 Pb 389 NA 22 10 -30 200 1. 000 Los valores están expresados en mg/kg. En menores cantidades se encuentran Hg, As, Be, Zn, Cd, Se y Ag. NA = No analizado

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Situación inicial Contaminantes En lodos de las lagunas Máximas conc. en suelos del sitio Media en los suelos del sitio Valores normales en suelos Niveles de referencia intervención para parques en parques Cu 16. 300 9. 070 860 10 -30 100 500 Cr 11. 300 8. 010 660 20 -100 500 Ni 11. 100 387 330 10 -35 100 750 Pb 389 NA 22 10 -30 200 1. 000 Los valores están expresados en mg/kg. En menores cantidades se encuentran Hg, As, Be, Zn, Cd, Se y Ag. NA = No analizado

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Situación inicial Área contaminada 4 hectáreas, rodeadas de un denso bosque de pinos de uso recreativo.

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Tratamiento Técnica. Lavado ex situ (on site). Procedimiento Delimitación de los suelos contaminados con un equipo de fluorescencia de rayos-X. Se excavaron unas 36. 000 tn de suelo, pero sólo necesitaron limpiarse 18. 144 tn.

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Tratamiento

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II EPA 542 -C-04 -004

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas http: //www. art-engineering. com/

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Tratamiento Características del suelo. 13% gravas, 92% arenas; p. H 6, 5. Total de suelo tratado. 18. 144 tn. Duración de la operación. 4 meses (marzo-junio 1993). Costes. 7. 700. 000 $. Coste unitario de 800 $/m 3

Lavado ex situ: on site. King of Prussia Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas LAVADOII Técnicas físicas y. II. químicas Resultados Efectividad limpieza % 88, 9 87, 2 92, 4 Cr, Cu, Ni Nivel de intervención para parques 500 mg/kg EPA 542 -C-04 -004

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II Extracción química Descripción gravas gruesos Tamizado finos Excavación Tratamiento químico con agitación Depuración Separación (con hidrociclones o floculantes) Líquidos Suelo limpio Floculación Desecado

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II Descripción l Extracción por ácidos y por reactivos orgánicos. Localización Extracción química l Técnica ex situ (on site y off site). Aplicaciones y ventajas l Contaminantes orgánicos, VOCs / SVOCs (PCBs, combustibles derivados del petróleo) y metales pesados. l Fácil manejo. l Tratamiento completo. l. Cualquier tipo de suelos.

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II Limitaciones e inconvenientes l Los contaminantes orgánicos y las arcillas. l Altos contenidos en materia orgánica. Extracción química l Reactivos químicos utilizados. l Neutralizar la acidez resultante. l Los contaminantes no se destruyen. l. Técnica moderadamente utilizada. Tiempo. Moderado tiempo de ejecución. Costes. Moderados a altos, 200 -800 $/m 3.

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II Un caso práctico Localización. Alaska (USA). Alaska http: //maps. google. com Un caso práctico: Sparrevohn Situación inicial

Un caso práctico: Sparrevohn Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II http: //maps. google. com

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II Un caso práctico: Sparrevohn Situación inicial Localización. Sparrevohn Long Range Radar Station, Alaska (USA). Origen de la contaminación. Descubrimiento 1986 1. 000 toneladas métricas de PCBs. Remediación 1996. Contaminantes. PCBs halogenados semivolátiles de 5 a 500 mg/kg en los suelos, con una media de 80 mg/kg. Área contaminada. Unas 1. 000 t

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II Un caso práctico: Sparrevohn Tratamiento Técnica. Extracción química con disolventes on site. Procedimiento. Dos zonas. Parte baja de la colina. Máximas 0, 1 a 11. 358 mg/kg de PCBs en suelos. Se excavó el suelo (410 tn) y se llevaron a un vertedero off site. Parte alta de la colina. Máximas de 5 a 500 mg/kg de PCBs; media 80 mg/kg. Se excavaron 550 tn. y se trataron por extracción química on site.

Un caso práctico: Sparrevohn Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II (TSDF) treatment, storage, and disposal facility

Un caso práctico: Sparrevohn Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II 5 m 10 m 112 m 3 Celdas de tratamiento 1, 2 m Celdas de almacenamiento

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II Un caso práctico: Sparrevohn Tratamiento Características del suelo. Textura gruesa, con gravas y sin apenas arcilla; humedad < 9%. Total de suelo tratado. 954 m 3. Duración de la operación. 2 meses. Costes. El coste total del tratamiento fue de 828. 179$. Con un coste unitario de 593$/m 3 de suelo tratado.

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II Un caso práctico: Sparrevohn Resultado final Objetivos Los objetivos del tratamiento: 15 mg/kg de PCBs para el suelo tratado 2 mg/L de PCBs en el líquido de extracción. Resultados

EPA 542 -C-04 -004 Un caso práctico: Sparrevohn Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas. Técnicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA físicas y químicas II Resultados. PCBs antes 80 mg/kg de media; tratados 3, 3 mg/kg (96% de eficacia). La cantidad de contaminantes extraídos: 15 kg.

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. Técnicas OXIDACIÓN / REDUCCIÓN físicas y químicas II Oxidación/reducción In situ y ex situ Oxidación in situ In situ Descripción Destrucción química de los contaminantes orgánicos por oxidación (lo más frecuente) o por reducción. l Reactivos oxidantes: permanganato, agua oxigenada, ozono, hipocloritos, cloro y dióxido de cloro. l Reactivos reductores: H 2 S, sulfato ferroso y sulfuro de calcio.

Oxidación in situ Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. Técnicas OXIDACIÓN / REDUCCIÓN físicas y químicas II www. frtr. gov

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. Técnicas OXIDACIÓN / REDUCCIÓN físicas y químicas II Aplicaciones y ventajas l Buenos resultados con los derivados del petróleo. l Contaminantes orgánicos, VOCs, SVOCs, compuestos Oxidación in situ orgánicos con comportamiento iónico, aldehídos, ácidos orgánicos, fenoles, cianuros, combustibles, pesticidas, herbicidas y plaguicidas organoclorados. l Capaz de destruir compuestos orgánicos recalcitrantes. l Los contaminantes se destruyen. l. Apenas utilizado en suelos.

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. Técnicas OXIDACIÓN / REDUCCIÓN físicas y químicas II Limitaciones e inconvenientes l Se puede producir coloides y gases tóxicos. l Consume gran volumen de agentes oxidantes. l Resultados muy defectuosos en suelos poco Oxidación in situ porosos. l. Se necesita de otras tecnologías. Tiempo l Muy rápido, de semanas a meses. Costes l Costes altos.

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. Técnicas OXIDACIÓN / REDUCCIÓN físicas y químicas II Oxidación / reducción ex situ Oxidación/reducción ex situ. Descripción Destrucción química de los contaminantes orgánicos por oxidación y por reducción. Reactivos oxidantes: permanganato, agua oxigenada, ozono, hipocloritos, cloro y dióxido de cloro. Reactivos reductores: sulfato ferroso, bisulfito e hidroxisulfito sódicos.

Oxidación / reducción ex situ Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. Técnicas OXIDACIÓN / REDUCCIÓN físicas y químicas II www. frtr. gov

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. Técnicas OXIDACIÓN / REDUCCIÓN físicas y químicas II Oxidación / reducción ex situ Aplicaciones y ventajas l Como el tratamiento in situ. l Reducción: inorgánicos, metales pesados y cianuros. l Capaz de destruir compuestos orgánicos recalcitrantes. l Los contaminantes se destruyen. l. Apenas aplicado a suelos.

Oxidación / reducción ex situ Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. Técnicas OXIDACIÓN / REDUCCIÓN físicas y químicas II Limitaciones e inconvenientes l Se pueden producir gases tóxicos. l Suelos con intensa contaminación requieren grandes consumos. Tiempo l Procedimiento de corto a medio plazo de ejecución. Costes l De moderados a altos costes, de 190 a 660 $/m 3.

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN Técnicas físicas y químicas II Deshalogenación (Dehalogenation) Descripción Destrucción de los compuestos halogenados por reacción Deshalogenación con determinados agentes (bicarbonato sódico y polietilenglicol). Localización Técnica in situ y ex situ

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN Técnicas físicas y químicas II Deshalogenación In situ

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II http: //www. remediationequipment. com/

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN Técnicas físicas y químicas II Deshalogenación Ex situ: off site www. frtr. gov

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN Técnicas físicas y químicas II Aplicaciones y ventajas l Elimina VOCs, SVOCs, PCBs, dioxinas, furanos, hidrocarbonos clorurados y pesticidas. l Para VOCs halogenados recalcitrantes (PCBs). Deshalogenación l. Los contaminantes se destruyen. Limitaciones e inconvenientes l Suelos arcillosos con excesivos costes. l Se requieren normalmente grandes cantidades de reactivos. l. En muy raras ocasiones como técnica independiente.

Deshalogenación Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN Técnicas físicas y químicas II www. frtr. gov

Descontaminación de suelos Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN Técnicas físicas y químicas II Tiempo Deshalogenación l Procedimiento de corto a medio plazo. Costes l De moderados a altos, de 220 a 550 $/m 3.