Avaluació de nanopartícules de ferro (nZVI) en experiments en columes per a l'eliminació de nitrats i pesticides en aigües contaminades

Abstract

Aquest TFG estudia la descontaminació d’aqüífers que contenen nitrat i pesticides. Els dos tipus de descontaminacions que s’estudien són la reducció del nitrat per mètodes biològics i per mètodes químics utilitzant nanopartícules de ferro (nZVI). També s’estudia la seva combinació. Primer es fa una introducció del problema de la contaminació dels aqüífers i una explicació del procés de descontaminació que s’estudia en el treball. Els experiments consten de 5 columnes (reactors de flux continu) que intenten simular les condicions reals d’un aqüífer. Mateix sòl, mateixa aigua, condicions anaeròbiques i sense lluminositat. La única condició que no es recrea és la temperatura. En el procés biològic s’estudia si funciona amb les condicions naturals de l’aqüífer, o bé afegint-li acetat per donar electrons als bacteris i/o inòcul (concentrat de bacteris procedent de la depuradora d’aigües residuals) per si el sòl no té els bacteris necessaris per reduir el nitrat. En el procés químic s’injecta nZVI a les columnes amb una concentració de 3g/L durant unes hores. Les nZVI usades contenen un polímer anomenat “Tween” per evitar que s’aglomerin. S’han utilitzat aquestes perquè són les que han tingut un millor resultat en un TFG previ fet amb experiments de tipus batch (reactors discontinus) on s’han provat diferents tipus de nZVI. Al final es comparen els dos mètodes i es decideix quin ha funcionat millor amb els resultats obtinguts. Pel que fa els pesticides l’estudi és molt menys exhaustiu. Es prova la descontaminació de tres pesticides típics en aqüífers contaminats. El Lindà, el Cloropirifós i el Dieldrín. Pel Cloropirifós no s’obtenen resultats.

El TFG estudia la descontaminación de acuíferos que contienen nitrato i pesticidas. Los dos tipos de descontaminaciones que se estudian son la reducción del nitrato por métodos biológicos i por métodos químicos utilizando nanopartículas de Hierro (nZVI). También se estudia su combinación. Primero se hace una introducción del problema de la contaminación de los acuíferos i una explicación del proceso de descontaminación. Los experimentos constan de 5 columnas (reactores de flujo continuo) que intentan simulan las condiciones reales de un acuífero. Mismo suelo, misma agua, condiciones anaeróbicas i sin luminosidad. La única condición que no se recrea es la temperatura. En el proceso biológico se estudia si funciona en las condiciones naturales del acuífero y/o añadiendo acetato para donar electrones a las bacterias y/o inoculo (concentrado de bacterias procedente de la depuradora de aguas residuales) por si el suelo contiene o no las bacterias necesarias para reducir el nitrato. En el proceso químico se inyectan nZVI a las columnas con una concentración de 3g/L durante unas horas. Las nZVI usadas contienen un polímero nombrado “Tween” para evitar la aglomeración. Se han utilizado éstas porque fueron las que tuvieron un mejor resultado en un TFG previo hecho con experimentos de tipo Bach (reactores discontinuos) donde se han probado diferentes tipos de nZVI. Al final se comparan los dos métodos i se decide cual ha funcionado mejor con los resultados obtenidos. Para los pesticidas el estudio es menos exhaustivo. Se prueba la descontaminación de tres pesticidas típicos en acuíferos contaminados. El Lindano, el Cloropirifós y el Dieldrín. Para el Cloropirifós no se obtienen resultados.

This TFG studies the decontamination of aquifers that contains nitrate and pesticides. Decontamination by biological methods as well as decontamination by chemical methods using nano zero-valent iron (nZVI) are studied here. This work also analyses their combination. First, we have an introduction of to the problem of the contamination of aquifers and an explanation of the process of decontamination that is under study on this TFG. The experiments consist of 5 columns (reactors of continuous flow) that try to simulate the conditions of a real aquifer. Same soil, same water, anaerobic conditions, and with no light. The only one condition that is not recreated is the temperature. In the biological process, it studies if it works with the natural aquifer conditions or adding acetate for donating electrons to the bacteria and/or inoculum (concentrated bacteria that comes from a water treatment plant) in case of soil doesn’t contain the bacteria needed to reduce nitrate. In the chemical process, it’s injected nZVI to the columns with a concentration of 3g/L during a few hours. The nZVI used contains a polymer named “Tween” for avoiding agglomeration. It is been used because it has been the best on another previous TFG done with bach experiments (discontinuous reactors) where some other types of nZVI have been tested. In the end, both methods are compared and it is decided which one is the best based on the results. For the pesticides, the study is less exhaustive. The decontamination of three of the typical pesticides in contaminated aquifers is tested. The Lindane, Chlorpyrifos and Dieldrin. For Chlorpyrifos there are no results at the end.