Presentaci

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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_at_ugr.es http//edaf
ologia.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
Técnicas físicas y químicas de descontaminación
del suelo
? arrastre ? lavado ? extracción química ?
oxidación/reducción ? deshalogenación ?
tratamiento electroquímico ? desorción térmica
Parte I
x
x
Parte II
x
x
Parte III
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Lavado in situ (Soil Flushing)
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado
Agua
In situ y ex situ
Lavado in situ (Soil Flushing)
q Descripción
Lavado in situ
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Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado in situ
9
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado in situ
www.frtr.gov
10
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado in situ
http//home.case.edu/
11
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
q Aplicaciones y ventajas l?? VOCs y SVOCs
solubles en agua, cianuros metálicos, disolventes
nitrogenados, compuestos inorgánicos y metales
pesados.
Lavado in situ
12
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO

• q?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.
• 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
13
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado in situ
http//www.usace.army.mil/
14
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado in situ
15
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
q??Tiempo l??De moderado a largo.
q??Costes l??Moderados costes, pero muy
variables. l??300 /m3.
Lavado in situ
16
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado in situ
Aeropuerto de Tucson (USA) Agua ciclodextrin
http//ag.arizona.edu/
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Lavado ex situ (Soil Washing)
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado ex situ (Soil Washing)
q Descripción
q Localización l??Ex situ, generalmente on
site.
Lavado ex situ
18
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado ex situ on site
http//www.art-engineering.com
19
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado ex situ on site
20
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO

• q Aplicaciones y ventajas
• l??Contaminantes solubles en agua.
• l ??Mucho más enérgico.
• l ??Utilizable para cualquier tipo de suelos
  (no necesitan ser permeables).
• l.??Procedimiento moderadamente utilizado.

Lavado ex situ on site
21
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO

• q Limitaciones e inconvenientes
• l??Con la materia orgánica y los contaminantes
  orgánicos
• l ??Mezclas complejas.
• l ??Los contaminantes no se destruyen.
• l.??Los líquidos resultantes abundantes.

Lavado ex situ on site
q ??Tiempo. De corto a moderado (semanas o meses).
q Costes. Moderados, 300 /m3.
22
King of Prussia
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Un caso práctico
Situación inicial
Localización. New Jersey (USA).
Lavado ex situ on site. King of Prussia
New Jersey
23
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Localización. King of Prusia Technical
Corporation,
Lavado ex situ on site. King of Prussia
24
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Situación inicial
Origen de la contaminación 56.781 m3 de residuos
en seis lagunas En 1990 se decreta la
intervención, se excava los suelos completa
extracción de los depósitos de las lagunas.
Lavado ex situ on site. King of Prussia
Contaminantes Suelos con altas concentraciones de
metales pesados Cr, Cu y Ni.
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Técnicas físicas y químicas II. LAVADO

• 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
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Técnicas físicas y químicas II. LAVADO

• 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
Alternativa elegida nº 5
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Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Situación inicial
Contaminantes Los valores están
expresados en mg/kg. En menores cantidades se
encuentran Hg, As, Be, Zn, Cd, Se y Ag. NA No
analizado
En lodos de las lagunas Máximas conc. en suelos del sitio Media en los suelos del sitio Valores normales en suelos Niveles de referencia para parques Niveles de intervención en parques
Cu 16.300 9.070 860 10-30 100 500
Cr 11.300 8.010 660 20-100 100 500
Ni 11.100 387 330 10-35 100 750
Pb 389 NA 22 10-30 200 1.000
Lavado ex situ on site. King of Prussia
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Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Situación inicial
Contaminantes Los valores están
expresados en mg/kg. En menores cantidades se
encuentran Hg, As, Be, Zn, Cd, Se y Ag. NA No
analizado
En lodos de las lagunas Máximas conc. en suelos del sitio Media en los suelos del sitio Valores normales en suelos Niveles de referencia para parques Niveles de intervención en parques
Cu 16.300 9.070 860 10-30 100 500
Cr 11.300 8.010 660 20-100 100 500
Ni 11.100 387 330 10-35 100 750
Pb 389 NA 22 10-30 200 1.000
Lavado ex situ on site. King of Prussia
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Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Situación inicial
Área contaminada 4 hectáreas, rodeadas de un
denso bosque de pinos de uso recreativo.
Lavado ex situ on site. King of Prussia
30
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
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
31
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Tratamiento
Lavado ex situ on site. King of Prussia
32
EPA 542-C-04-004
33
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Lavado ex situ on site. King of Prussia
http//www.art-engineering.com/
34
Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Tratamiento

• Características del suelo. 13 gravas, 92
  arenas pH 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 /m3

Lavado ex situ on site. King of Prussia
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Técnicas físicas y químicas II. LAVADO
Resultados
Lavado ex situ on site. King of Prussia
Cr, Cu, Ni Nivel de intervención para parques
500 mg/kg
EPA 542-C-04-004
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Extracción química.
Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
Extracción química
?? Descripción
gravas
Tratamientoquímico con agitación
gruesos
Separación (con hidrociclones o floculantes)
Floculación
Tamizado
finos
Extracción química
Líquidos
Depuración
Desecado
Excavación
Suelo limpio
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Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
q? Descripción l??Extracción por ácidos y
por reactivos orgánicos.
q ? Localización l ??Técnica ex situ (on site
y off site).

• q ? 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.

Extracción química
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Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA

• q? Limitaciones e inconvenientes
• l??Los contaminantes orgánicos y las arcillas.
• l ??Altos contenidos en materia orgánica.
• l ??Reactivos químicos utilizados.
• l ??Neutralizar la acidez resultante.
• l ??Los contaminantes no se destruyen.
• l.??Técnica moderadamente utilizada.

Extracción química
q ??Tiempo. Moderado tiempo de ejecución.
q Costes. Moderados a altos, 200-800 /m3.
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Sparrevohn
Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
Un caso práctico
Situación inicial
Localización. Alaska (USA).
Alaska
Un caso práctico Sparrevohn
http//maps.google.com
40
Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
Un caso práctico Sparrevohn
http//maps.google.com
41
Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
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
Un caso práctico Sparrevohn
42
Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
Tratamiento
Técnica. Extracción química con disolventes on
site. Procedimiento. Dos zonas. q?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. q?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
43
Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
Un caso práctico Sparrevohn
(TSDF) treatment, storage, and disposal facility
EPA 542-C-04-004
44
Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
Celdas de tratamiento
10 m
5 m
112m3
1,2 m
Un caso práctico Sparrevohn
Celdas de almacenamiento
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Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
Tratamiento
Características del suelo. Textura gruesa, con
gravas y sin apenas arcilla humedad lt
9. Total de suelo tratado. 954 m3. Duración de
la operación. 2 meses. Costes. El coste total del
tratamiento fue de 828.179. Con un coste
unitario de 593/m3 de suelo tratado.
Un caso práctico Sparrevohn
46
Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
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
Un caso práctico Sparrevohn
47
Técnicas físicas y químicas II. EXTRACCIÓN QUÍMICA
EPA 542-C-04-004
Un caso práctico Sparrevohn
Resultados. PCBs antes 80 mg/kg de media
tratados 3,3 mg/kg (96 de eficacia). La
cantidad de contaminantes extraídos 15 kg.
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Oxid/red In situ
Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN /
REDUCCIÓN
Oxidación/reducción In situ y ex situ
In situ

• q? 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 H2S, sulfato ferroso y
  sulfuro de calcio.

Oxidación in situ
49
Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN /
REDUCCIÓN
Oxidación in situ
www.frtr.gov
50
Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN /
REDUCCIÓN
q? Aplicaciones y ventajas l??Buenos
resultados con los derivados del petróleo. l
??Contaminantes orgánicos, VOCs, SVOCs,
compuestos 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.
Oxidación in situ
51
Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN /
REDUCCIÓN

• q? 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
  porosos.
• l.??Se necesita de otras tecnologías.

q??Tiempo l??Muy rápido, de semanas a meses.
Oxidación in situ
q? Costes ? l??Costes altos.
52
Oxid/red. Ex situ
Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN /
REDUCCIÓN
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
53
Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN /
REDUCCIÓN
Oxidación / reducción ex situ
www.frtr.gov
54
Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN /
REDUCCIÓN
q? 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
55
Técnicas físicas y químicas II. OXIDACIÓN /
REDUCCIÓN

• q? Limitaciones e inconvenientes
• l??Se pueden producir gases tóxicos.
• l??Suelos con intensa contaminación requieren
  grandes consumos.

Oxidación / reducción ex situ
q??Tiempo l??Procedimiento de corto a medio
plazo de ejecución.
q Costes ? l??De moderados a altos costes, de
190 a 660 /m3.
56
Deshalogenación
Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN
Deshalogenación (Dehalogenation)

• q? Descripción
• Destrucción de los compuestos halogenados por
  reacción con determinados agentes (bicarbonato
  sódico y polietilenglicol).

Deshalogenación

• q? Localización
• Técnica in situ y ex situ

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Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN
In situ
Deshalogenación
58
http//www.remediationequipment.com/
59
Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN
Ex situ off site
Deshalogenación
www.frtr.gov
60
Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN
q? Aplicaciones y ventajas l??Elimina VOCs,
SVOCs, PCBs, dioxinas, furanos, hidrocarbonos
clorurados y pesticidas. l ??Para VOCs
halogenados recalcitrantes (PCBs). l.??Los
contaminantes se destruyen.

• q? 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
61
Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN
Deshalogenación
www.frtr.gov
62
Técnicas físicas y químicas II. DESHALOGENACIÓN
q? Tiempo l??Procedimiento de corto a medio
plazo.
q? Costes l??De moderados a altos, de 220 a
550 /m3.
Deshalogenación