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CONTROL DE CONTAMINACIÓN URBANA - SUELOS.

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Mauris Gamez

on 20 November 2012

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Transcript of CONTROL DE CONTAMINACIÓN URBANA - SUELOS.

CONTROL DE CONTAMINACION URBANA

SUELOS


PROCESOS FISICOQUÍMICOS: LAVADO DE SUELOS (EX SITU); FLUSHING (IN SITU), ELECTROCINETICA (IN SITU)








RAQUEL JULIANA VALCARCEL
MAURIS GAMEZ HERNANDEZ
ANDRES ARTURO DE LA CRUZ







UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
SEDE MEDELLIN
PROGRAMA DE INGENIERIA AMBIENTAL
FACULTAD DE MINAS
MEDELLIN – ANTIOQUIA
2012 CONTENIDO Objetivos de las técnicas de descontaminación



La finalidad de cada una de estas técnicas es depurar en lo posible el suelo contaminado, creando e implementado, desde diferentes perspectivas, el método más eficiente para ello.

- Restaurar un suelo que contenga residuos peligrosos.

- Descontaminar con la finalidad el objetivo de explotar ese suelo por medios agrícolas. 1. Introducción
- Objetivos de las técnicas de descontaminación
2. Técnica de lavado de suelos (ex situ)
- Proceso de lavado de suelo ex situ- Cuadro sinóptico
3. Técnica Flushing (in situ)
- soluciones utilizadas
- proceso de flushing
- factores determinantes
- eficiencia
4. Electrocinética
- Electromigración
- Electroósmosis
- Técnica de Extracción
- Técnica de Tratamiento sin extracción Introducción
El suelo es uno de los factores que más ha sufrido la incidencia de las practicas de producción del hombre, teniendo en cuenta la explotación del petróleo, gas, extracción de minerales y compuestos químicos, sin dejar de lado las practicas agropecuarias.


Por tal razón han surgido diversos métodos tecnológicos de depuración o descontaminación del suelo, entre ellos el Lavado de Suelos que es una práctica ex situ, el tratamiento Electrocinético y el Flushing que son técnicas in situ. Existen otras técnicas de descontaminación pero en este caso solo hablaremos de las anteriormente mencionadas. El lavado de suelos es un tratamiento de descontaminación, generalmente ex situ en el que el suelo excavado es previamente separado físicamente por tamizado, densidad o gravedad para eliminar las partículas de grava más gruesas
Con poca capacidad de adsorción, de la fracción fina y seguidamente lavado con extractores químicos que permitan disolver y solubilizar los contaminantes. LAVADO DE SUELOS Después del tratamiento químico, el suelo se vuelve a lavar con agua para eliminar los contaminantes y agentes extractantes residuales y se devuelve a su lugar de origen.
Las substancias extractantes utilizadas pueden ser:
- Ácidos - Bases
- Agentes quelantes - Alcoholes
- Surfactantes - Otros aditivos como sales. Esquema del proceso TAMIZADO: Separación en una tolva de los fragmentos gruesos del suelo (>20cm; piedra
y ramas) (no representado en la figura). El material que pasa a través del tamiz es
transportado a otro tamiz vibratorio de una luz de malla de 5 cm.
- El material fino se lleva a un tamizado en húmedo para desagregar los terrones.
- El material que no pasa a través del tamiz, las gravas, son añadidas al material grueso previamente.
separado (>20 cm).








SEPARACIÓN: El material fino, en suspensión y sobretodo en forma de lodo, es introducido en un sistema múltiple de hidrociclones.







FLOTACIÓN: El material que cae al fondo de los recipientes pasa a un sistema de Flotación (inyección de aire en el medio acuoso) en el que se separan los contaminantes (Atrapados en la espuma) de las partículas gruesas.

MANEJO DE LOS LODOS: Los materiales finos son conducidos a unos hidrociclones y Sistemas clarificadores para separar los materiales finos del medio acuoso Etapas
Ventajas

•El proceso de lavado es mucho más enérgico (mezclado, agitación, tamizado y tratamiento selectivo) que en el tratamiento in situ con lo que se consigue una descontaminación mucho más intensa y rápida
•Utilizable para cualquier tipo de suelos (no necesitan ser permeables)
•Es una limpieza muy completa y rápida



Limitaciones
•Suelos con alto contenido en materia orgánica requieren tratamiento previo.

•Los contaminantes orgánicos son fuertemente adsorbidos por las arcillas, por lo que resultan difíciles de eliminar.

•Para mezclas complejas de contaminantes hay que programar unos lavados secuenciales.

•Los líquidos resultantes son abundantes y deben de ser finalmente tratados
CostosCon respecto al tiempo es De corto a moderado (semanas o meses). Flushing soil (enjuague o lavado de suelos) (in situ) El enjuague del suelo in situ es una técnica de tratamiento que consiste en inundar suelos contaminados con una solución que lleva los contaminantes hasta un lugar donde pueden extraerse. Soluciones utilizadas

El tipo de solución que se necesita para el tratamiento depende de los contaminantes que se hallen en el suelo en un lugar determinado. 1)Agua




2) agua con aditivos tales como ácidos
- (pH bajo)
- Bases (pH alto)
- Agentes tensioactivos (como detergentes) Proceso El proceso comienza con la perforación de pozos de inyección y de extracción en el suelo contaminado. En los pozos de extracción se recoge el elutriado , que se refiere a la solución de enjuague mezclada con los contaminantes. La cantidad, la ubicación y la profundidad de los pozos de inyección y de extracción dependen de varios factores geológicos y consideraciones técnicas.
Los pozos pueden instalarse en forma vertical u horizontal. El elutriado se extrae del suelo por bombeo en los pozos de extracción y generalmente pasa a un sistema de tratamiento de aguas residuales para retirar los contaminantes. ESQUEMA - Con este procedimiento se retiran contaminantes peligrosos y se los concentra, reduciendo su volumen. Los contaminantes peligrosos tienden a unirse en forma química o física al limo y la arcilla, materiales que, a su vez, se unen a la arena y a partículas de grava. - Una vez concluido el procedimiento, la tierra de volumen más reducido, que contiene la mayoría de las partículas finas de limo y arcilla, puede ser sometida a un tratamiento ulterior con otros métodos (como incineración o medidas bio-correctivas).


- También puede eliminar de conformidad con las normas federales y estatales. La tierra más limpia, de mayor volumen, no es tóxica y se puede usar como relleno. Factores determinantes

la eficacia estará determinada por la presencia de otros contaminantes no considerados, por la variabilidad de las concentraciones en el espacio y del conocimiento de la dinámica de flujo de la zona de lavado.

El proceso Funciona mejor en formaciones de permeabilidad alta a media.


El control del dosaje de la solución de lavado y su inyección al medio puede también ser un problema. cuadro sinóptico

Aplicaciones
* Se utiliza para retirar gran variedad de contaminantes como metales pesados, contaminantes orgánicos, fenoles, aceites, etc.
* Por su efectividad se a utilizado con éxito en retirar grandes cantidades de contaminante.
* La relación del costo con la cantidad de contaminante retirado es buena debido a que con este método se pueden tratar grandes áreas.




Ventajas
•Crea un sistema cerrado que no es afectado por condiciones externas.
•Permite excavar los desechos peligrosos y tratarlos in situ.
•Ofrece la posibilidad de retirar una gran variedad de contaminantes del suelo.. ELECTROCINÉTICA (in situ)
•Es eficaz en función del ]. Los iones metálicos, como los iones de amonio y compuestos orgánicos que poseen carga positiva se desplazaran hacia el cátodo (de signo negativo), mientras que los contaminantes con carga negativa o aniones como los cloruros, cianuros, fluoruros, nitratos y determinados compuestos orgánicos, migrarán hacia el ánodo.costo porque puede usarse como tratamiento preliminar.
•El tiempo que demora el proceso es entre bajo y medio dependiendo del tipo de suelo.
•No hay necesidad de excavar el suelo.
•Es unos de los tratamientos de suelos más eficaces.




limitaciones
•Debe controlarse la cantidad de solución inyectada al suelo y también]. Los iones metálicos, como los iones de amonio y compuestos orgánicos que poseen carga positiva se desplazaran hacia el cátodo (de signo negativo), mientras que los contaminantes con carga negativa o aniones como los cloruros, cianuros, fluoruros, nitratos y determinados compuestos orgánicos, migrarán hacia el ánodo. la infiltración que este tenga
•Requiere equipo moderadamente complejo
•No es apto para todo tipo de suelos
* Electroósmosis Existen también dos técnicas de eliminación de contaminantes, catalogadas como Extracción y Tratamiento sin extracción.
4.4 ExtracciónExisten también dos técnicas de eliminación de contaminantes, catalogadas como Extracción y Tratamiento sin extracción.
4.4 ExtracciónExisten también dos técnicas de eliminación de contaminantes, catalogadas como Extracción y Tratamiento sin extracción.
4.4 Extracción ELECTROCINÉTICA (in situ) Tecnología de remediación fisicoquímica definida como Remediación Electrocinética (RE).
-Electrorremediación
-Electrorrecuperación





Se utiliza actualmente para la remediación (in situ) de suelos contaminados con metales o en tal caso compuestos orgánicos polares. Su aplicación consiste en introducir dos o más electrodos cerámicos en el suelo contaminado, luego se crea una diferencia de bajo voltaje entre ellos, se aplica una corriente eléctrica de baja intensidad Proceso del tratamiento los contaminantes polares o especies con carga son arrastrados en este campo eléctrico. * los contaminantes con carga negativa o aniones como los cloruros, cianuros, determinados compuestos orgánicos, migrarán hacia el ánodo. Mecanismos

Existe diferentes mecanismos de transporte o remoción de los contaminantes, de los cuales resaltamos los principales, en este caso: Características del Método de Electrorremeiación * Electroósmosis * La electromigración Electroforesis
Hace referencia al arrastre mecánico de partículas en suspensión y de grandes moléculas orgánicas [2]. Existen dos técnicas de eliminación de contaminantes:

* Extracción: Se refiere a la extracción de la concentración de los contaminantes en los electrodos polarizados.

- Galvanoplatear en el electrodo: Precipitación o co-precipitación en el electrodo.
- Utilización de resinas de intercambio iónico [2] Tratamiento sin extracción

Actúa el mecanismo de electroósmosis, producida en las zonas de tratamiento colocadas entre ambos electrodos.

Se invierte periódicamente la polaridad de los electrodos para invertir el flujo de contaminantes a través de las zonas de tratamiento.[3]. Esquema del Proceso Cuadro sinóptico

Ventajas •No necesitan suelos porosos como le ocurre a otras técnicas in situ (puede aplicarse a diferentes clases de suelo).
•Actúa sin problemas en suelo de baja permeabilidad (arcillosos)[3]
Limitaciones•Difícil para suelos con bajo contenido de humedad (<10%). Si el suelo no presenta suficiente humedad, la inyección de agua puede propagar la contaminación a otras zonas [7].
•Corrosión con electrodos metálicos. Si se utilizan esta clase de electrodos se corre el riesgo de que puedan oxidarse y causar contaminación a adicional. Preferiblemente utilizar electrodos de Carbón, Grafito o de Platino.
•Se producen reacciones de oxido-reducción que pueden generar compuestos tóxicos [5].
•No se conocen los resultados en muchos casos donde se ha aplicado.

CostosEn cuanto al tiempo, el procedimiento es de corto a mediano plazo.
Los costos varían de acuerdo al perímetro que se va tratar, la clase de suelo, la cantidad de contaminantes y el tipo. Además de la conductividad de los contaminantes. *Se pueden tratar contaminantes orgánicos polares y metales pesados.







*En aplicaciones pilotos se le ha utilizado para tratar Pb, Ni, Hg, As, Cu, Zn y Cr. Además de orgánicos como BTX. Aplicaciones * El transporte por electroósmosis permitirá eliminar del suelo otro tipo de sustancias no iónicas y compuestos orgánicos apolares como:
Benceno, tolueno, etilbenceno, xileno, cetonas, fenantreno, fenol, PAHs y BTEX. [5]
Aplicaciones : Se pueden tratar contaminantes orgánicos polares y metales pesados.



• En aplicaciones pilotos se le ha utilizado para tratar Pb, Ni, Hg, As, Cu, Zn y Cr. Además de orgánicos como BTX.

• El transporte por electroósmosis permite eliminar otro tipo de sustancias no iónicas y compuestos orgánicos apolares como:
Benceno, Tolueno, fenol, PAHs y BTEX. [5]



Ventajas: No necesitan suelos porosos como le ocurre a otras técnicas in situ (puede aplicarse a diferentes clases de suelo).

• Actúa sin problemas en suelo de baja permeabilidad (arcillosos)[3]

Limitaciones:

Difícil para suelos con bajo contenido de humedad (<10%). Si el suelo no presenta suficiente humedad, la inyección de agua puede propagar la contaminación a otras zonas [7].

• Corrosión con electrodos metálicos.


• Se producen reacciones de oxido-reducción que pueden generar compuestos tóxicos [5].

Costos:

Costos En cuanto al tiempo: El procedimiento es de corto a mediano plazo.

Los costos varían de acuerdo al perímetro que se va tratar, la clase de suelo, la cantidad de contaminantes y el tipo. Además de la conductividad de los contaminantes. CONSIDERACIONES Estudios a escala piloto indican que los gastos de energía en la extracción de metales del suelo pueden ser de 500 KWh/m3 o más cuando hay un espaciado de electrodos entre 1 y 1,5 metros. [3] • El método de descontaminación de suelo a utilizar depende de las condiciones que tenga el suelo a tratar:
- Condiciones como pH
- Permeabilidad, compactación, humedad, etc,
- También de los tipos de contaminantes que contenga CONCLUSIONES • La eficacia de las tres técnicas anteriores para la descontaminación de suelos es muy alta, pero se podría ver afectada por diversos factores como: - contaminantes no contemplados.
- baja permeabilidad del suelo,
- infiltraciones, reacciones químicas. • La creación de estos modelos tecnológicos de descontaminación de suelos ha sido de gran ayuda en la intención de recuperarlos para los diferentes objetivos que se tengan. Sin embargo cabe aclarar que todas estas técnicas presentan falencias en cuanto a su proceso

[1] Tania Volke Sepúlveda y Juan Antonio Velasco Trejo, << Tecnología de remediación para suelos contaminados>>[Online].Available:http://www.ecopuerto.com/bicentenario/informes/TecnologiasRemediacion.pdf México: INE-SEMARNAT, 2002, 64 pp. [Accessed: 17-sept-2012]


[2] Carlos Dorronsoro Fernández, <<Descontaminación de suelos>> < Departamento de Edafología y Química Agrícola Universidad de Granada. España Unidad docente e investigadora de la Facultad de Ciencias> [Online]. Available: http://edafologia.ugr.es/desconta/quimicas3.Pdf [Accessed: 19-sept-2012]


[3] Revista Miliarum, <<Tratamiento Suelos: Tratamiento Electrocinético>> [Online]. Available: http://www.miliarium.com/prontuario/TratamientoSuelos/TratamientoElectrocinetico.asp [Accessed: 21-sept-2012]


[4] David A. De La Rosa Pérez, Ma. Maura Margarita Teutli -León y Marta E. Ramírez Islas, <<Electrorremediación de suelos contaminados, una revisión técnica para su aplicación en el campo>> Jul/Sept/2007 [Online]. Available: http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0188-49992007000300003 [Accessed: 21-sept-2012]

[5] Instituto Nacional de Ecología de México (INE) <<Tecnologías de remediación>> (Online). Available: http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/libros/372/tecnolog.html [Accessed: 13 Nov-2012]


Otras referencias tenidas en cuenta para el estudio (no citadas, no utilizadas textualmente).

[6] Claudio Cameselle, <<Remediación Electrocinética>>[Online].Available: http://webs.uvigo.es/claudio/img_research/Resumen%20Remediacion%20electrocinetica.pdf [Accessed: 23-Ago-2007].


[7] A. Bonilla, M. Sainz de Baranda, P. Cuesta y R. Zubiaga. <<Suelos contaminados: Barreras electrocinéticas contra la contaminación de suelos>> (1999) [Online]. Available: http://www.autoprofesional.com/html/files/pdf/amb/iq/358/08articulo.pdf, [Accessed: 25-Sept-2012]

[8] Irene Ortiz Bernad, Juana Sanz García, Miriam Dorado Valiño, Susana Villar Fernández. <<técnicas de recuperación de suelos contaminados: Electrocinética>>, 18-ener-2012, [Online]. Available: http://es.scribd.com/doc/78645383/19/Electrocinetica, [Accessed: 27-Sept-2012]


Bibliografía flushing de suelos

[1]http://www.hsrcssw.org/brownfields/frames/documents/brownfields/remediation/communityguides/spanishsoil.pdf

[2]http://www.sustentabilidad.uai.edu.ar/pdf/ing/cont_y_tratam_suelos.pdf


[3]http://www.clu-in.org/download/remed/spansowa.pdf BIBLIOGRAFÍA
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