Degradación de Disruptores Endocrinos de Estructura Fenólica en Procesos de Tratamiento de Aguas Residuales

Resumen

El trabajo recogido tanto en los resultados como en las conclusiones de la presente tesis está encaminado a esclarecer el comportamiento de algunos de los microcontaminantes orgánicos incluidos en la Directiva 2000/60/CE bajo diversas condiciones de trabajo en estaciones depuradoras de aguas residuales. Para ello se ha estudiado un grupo de microcontaminantes cuya presencia en el medio ambiente, bien sea en la fracción soluble de las aguas continentales o bioacumulados en sedimentos y/o biota, es frecuente. La presencia de dichos compuestos es debida, fundamentalmente, a la industrialización y a los actuales hábitos de la sociedad. Los microcontaminantes tipo elegidos son: octilfenol, 4-n-nonilfenol, t-nonilfenol, estrona, 17?-estradiol, 17?-etinilestradiol, pentaclorofenol y bisfenol-A. Estos microcontaminantes están catalogados como compuestos disruptores endocrinos (CDE). Al comienzo de la presente tesis se evaluaron únicamente a los analitos; octilfenol, 4-n-nonilfenol, t-nonilfenol, estrona, 17?-estradiol y 17?-etinilestradiol, pero debido a la inclusión de pentaclorofenol y bisfenol-A en los Anexos II y III de la Directiva 2008/105/CE respectivamente, estos fueron incluidos posteriormente. Los estudios se realizaron sobre agua residual real, siendo las condiciones de trabajo empleadas, las típicas que presenta una EDAR: condiciones aerobias y anaerobias. Estos experimentos se llevaron a cabo tanto en tratamientos secundarios (a escala planta piloto y planta industrial) como postratamientos (a escala laboratorio y planta piloto). Los tratamientos secundarios propuestos para la eliminación de estos compuestos fueron: planta piloto con un biorreactor anaerobio de membrana sumergida (SAnMBR), planta piloto con un biorreactor aerobio de membrana sumergida (aMBR) y planta industrial de fangos activados (TC). Mientras que los postratamientos fueron: planta piloto operando en configuración UCT y reactor de microalgas operando a escala laboratorio. Los estudios realizados en los sistemas secundarios emplearon como afluente agua proveniente del decantador primario o del desarenador de la planta depuradora de la Cuenca del Carraixet situada en la población de Alboraia (España), mientras que los estudios en postratamientos se llevaron a cabo con el efluente del tratamiento secundario SAnMBR. Para poder realizar los correspondientes balances de masa de los compuestos estudiados, se llevó a cabo la toma de muestra de forma que englobase tanto la fracción soluble como la suspendida. El control de las concentraciones de estos compuestos se evaluó mediante, cromatografía de gases acoplada a detección de espectrometría de masas. De esta forma se ha podido conocer tanto los rendimientos de eliminación, degradación y adsorción de los compuestos en los diferentes procesos de degradación estudiados, así como las cinéticas de degradación de los mismos. El resto de análisis efectuados en la presente tesis se han llevado a cabo mediante técnicas gravimétricas (sólidos suspendidos), espectrofotométricas (nutrientes), volumétricas (alcalinidad, ácidos grasos volátiles y DQO) y bioensayos (DBO). El diseño de experimentos se realizó con el objetivo de facilitar la comparación de los rendimientos de eliminación de cada CDE en los procesos secundarios y postratamientos. De esta forma se pudo conocer cuál es el proceso que mejor rendimiento de eliminación aporta, tanto en la etapa secundaria como postratamiento. Además, se estudió el rendimiento global del proceso conjunto (SAnMBR-UCT, escala planta piloto) formado por una etapa anaerobia de membranas y un postratamiento operando en una configuración UCT. Asimismo se estudió, el proceso conjunto formado por una etapa anaerobia de membranas (planta piloto) y un postratamiento basado en cultivo de microalgas (a escala laboratorio, cultivo de microalgas con iluminación artificial y sin aireación forzada). Los primeros estudios se basaron en la comparación de las concentraciones de los disruptores endocrinos a lo largo de la línea de aguas y fangos en los dos reactores de membranas (SAnMBR y aMBR) y en la planta industrial (TC). A la vista de los resultados obtenidos, especialmente para la planta piloto SAnMBR, se observó la necesidad de incluir una etapa de postratamiento que mejorase los resultados obtenidos por el tratamiento anaerobio. Por este motivo el efluente del SAnMBR se sometió a dos tipos de postratamiento. En el primero se acopló a un postratamiento formado por una etapa aerobia; la planta piloto completa presentó el esquema SAnMBR-UCT. En el segundo el afluente se sometió a un postratamiento basado en un cultivo de microalgas, el cual se llevó a cabo en régimen discontinuo. Otros experimentos se llevaron a cabo de forma simultánea, a escala laboratorio, para comprender el efecto de los parámetros involucrados en la degradación de disruptores en un reactor con cultivo de microalgas. Los parámetros estudiados fueron: oxígeno disuelto, luz y microalgas. El estudio de estos tres parámetros tanto de forma individual como combinados proporcionó la información necesaria para la determinación de los rendimientos de eliminación para cada parámetro, así como los parámetros cinéticos en la etapa de degradación.