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Suelos y aguas subterráneas contaminados. Aplicación de Investigación y Remediación.
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Suelos y aguas subterráneas
contaminados.
Aplicación de Investigación y Remediación.
Índice
Introducción
Investigación de Suelos y agua subterráneas
Análisis Cuantitativo de Riesgos (ACR)
Remediación. Ejemplos
Introducción
El Subsuelo
Heterogéneo Presencia de
aguas subterráneas
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Introducción
Determinadas actividades industriales, mineras y comerciales manejan productos químicos clasificados
como peligrosos (cancerígeno/tóxicos) y en muchas ocasiones han generado una degradación de la calidad
del suelo y de las aguas subterráneas asociadas.
Suelo contaminado: Todo aquel cuyas características físicas, químicas o biológicas fueron alteradasnegativamente por la presencia de componentes químicos de carácter peligroso de origen humano, conconcentración tal que comporte un riesgo inaceptable para la salud humana o el ambiente, de acuerdocon los criterios, estándares y procedimientos que se determinen reglamentariamente.
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Introducción
PROBLEMA SUELOS CONTAMINADOS
• Real Decreto 9/2005, de 14 de enero, por el que se establece la relación de actividadespotencialmente contaminantes del suelo y los criterios y estándares para la declaración de sueloscontaminados.
• Ley 22/2011, de 28 de julio, de residuos y suelos contaminados.
• Real Decreto Legislativo 1/2016, de 16 de diciembre, por el que se aprueba el texto refundido de laLey de prevención y control integrados de la contaminación.
Concentraciones de compuestos Tóxicos y/o Cancerígenos en el suelo pueden generar daño para la
salud de las personas y los ecosistemas.
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Introducción
Las autoridades competentes puede establecer determinadas obligaciones queafectan a los titulares de las actividades potencialmente contaminantes y a lospropietarios de los terrenos que tenga o haya tenido lugar alguna de lasactividades potencialmente contaminante.
• Estudios para evaluar el estado medioambiental del subsuelo.
• Medidas de Control y Prevención del suelo y las aguas subterráneas.
• Actuaciones de Remediación.
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POTENCIALES CONTAMINATES
Introducción
COMPUESTOS ORGANICOS
HIDROCARBUROS HIDROCARBUROS SUSTITUIDOS
ALIFÁTICOS AROMÁTICOS
SATURADOS NO SATURADOS
ALCANOS ALQUENOS ALQUINOS
ACICLICOS CICLICOS
ÁCIDOS CARBOXÍLICOSALCOHOLESALDEHÍDOS
AMIDASAMINAS
CETONASDERIVADOS HALOGENADOS
ÉSTERESÉTERES
BENCENO Y DERIVADOS DEL
BENCENO
COMPUESTOS CLORADOS
Introducción
COMPUESTOS ORGÁNICOS
Hidrocarburos: Compuestos de tipo orgánico formados por cadenas de carbono enlazados con átomos de hidrógeno.
Hidrocarburos Sustituidos: Tienen en su molécula otros elementos químicos.
COMPUESTOS INORGÁNICOSMetales PesadosOtros Compuestos: Nitratos, nitritos, cloruros, sales o ácidos..
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Introducción
- ZONA NO SATURADA SUELO: Desplazamiento por gravedad. Procesos de adsorción.- ZONA SATURADA: Procesos de disolución parcial de los compuestos orgánicos.
LNAPL, más ligeros que el agua, tenderán a “flotar” y en base al tipo de HC, su solubilidad, sedisolverán en las aguas subterráneas. Se desplazan en la dirección de flujo de las aguassubterráneas.DNAPL, más densos que el agua se desplazan por gravedad hacia el fondo del acuífero(niveles menos permeables).
- PLUMA DE AFECCIÓN: Diferentes fases Gaseosa, líquida, adsorbida en el suelo, retenida en elsuelo, disuelta en las aguas subterráneas.
Su comportamiento en el subsuelo
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LA INVESTIGACIÓN DE SUELOS Y AGUAS SUBTERRÁNEAS ASOCIADAS
OBJETIVOS CONOCER EL ESTADO MEDIOAMBIENTAL DEL SUBSUELO
¿PUEDEN SUPONER UN RIESGO?
CUALITATIVAMENTE CUANTITATIVAMENTE
RD. 9/2005 Anexo V
Decreto 60/2009 Anexo I
Investigación de suelos y aguas subterráneas
OBJETIVOS
SE DEBE CONOCER:
• CONTAMINANTES. FOCOS
• FUNCIONAMIENTO HIDROGEOLÓGICO DEL MEDIO
• CUANTIFICACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE LA AFECCIÓN
• VÍAS DE MOVILIZACIÓN DE LA AFECCIÓN
• ENTORNO DE RIESGOS
Investigación de suelos y aguas subterráneas.
¿Qué se debe conocer?
IDENTIFICACIÓN
FASE 1- EVALUACIÓN PRELIMINAR.
• Antecedentes.
• Métodos Indirectos.
• Definición plan de Muestreo
CARACTERIZACIÓN
FASE 2- INVESTIGACIÓN DEL TERRENO.
• Muestreos de suelo y agua.
• Ensayos analíticos. Ensayos hidráulicos
VALORACIÓN
FASE 3-DEFINICIÓN DEL MODELO CONCEPTUAL.
• Resultados analíticos. Clasificación, cuantificación y delimitación de la afección.
INVESTIGACIÓN DE LA CONTAMINACIÓN
SGS: Soil Gas Survey Metodología de investigación
preliminar de vapores orgánicos y explosivos
presentes en los intersticiales del suelo.
.
Investigación de suelos y aguas subterráneas
MÉTODOS INDIRECTOS
PETREX: Metodología de investigación preliminar de
la contaminación del subsuelo y aguas subterráneas
mediante captación pasiva de gases del suelo.
Investigación de suelos y aguas subterráneas
MÉTODOS INDIRECTOS
DETECTOR XRF METALES IN SITU: Analizador
de fluorescencia de rayos X con una precisión ppm
Investigación de suelos y aguas subterráneas
MÉTODOS ANÁLISIS DIRECTOS CAMPO
PETROFLAG: Métodos de medida de TPH
in situ
Fases identificación
Fases de caracterización
Excavación selectiva
DEFINE EL PLAN DE MUESTREO
• UBICACIÓN DE PUNTOS DE MUESTREO
• PROFUNDIDAD PRELIMINAR DE LA INVESTIGACION
• NÚMERO DE MUESTRAS DE SUELO Y AGUA A TOMAR
• ANALÍTICAS A REALIZAR A SUELOS Y AGUAS
• CANTIDAD DE ENSAYOS HIDRÁULICOS PLANTEADOS
Investigación de suelos y aguas subterráneas.
INVESTIGACIÓN DEL TERRENO
Investigación de suelos y aguas subterráneas. HC
INVESTIGACIÓN DEL TERRENO
MODELO CONCEPTUAL
La investigación del subsuelo define:
• Contaminantes presentes
• Hidrogeología
• Origen y movilización de contaminantes.
• Distribución de contaminantes
¿Es necesario realizar un Análisis
Cuantitativo de Riesgos?
MODELO CONCEPTUAL
Investigación de suelos y aguas subterráneas.
Cálculo del nivel de riesgo
NECESITAD O NO DE
ACTUAR
ASTM
1739:95/2081:00
Bases de datos
toxicológicas
Estándares
internacionales: Ej:
USEPA
Guías de aplicación
de cada Comunidad
Autónoma o país.
VALORES OBJETIVOS DEDESCONTAMINACIÓN
ANÁLISIS CUANTITATIVO DE RIESGOS
Diseñadas para cada
caso específico de investigación.
Adaptadas a la actividad del
emplazamiento.
Económicamente viables.
Poner en seguridad el
emplazamiento. Control de
Riesgos.
REMEDIACIONES
INGENIERÍA DE LA REMEDIACION
BASES DE DISEÑO
Contaminantes presentes.
Modelo hidrogeológico
Objetivos de remediación
Comportamiento de la afección.
Distribución y alcance de
contaminantes.
REMEDIACIONES- DISEÑO DE LA REMEDIACIÓN
“IN-SITU”
Extracción de vapores (SVE)
Biorremediación
Bombeo y tratamiento
(Pump&Treat).
Extracción multifase.
Oxidación Química (ISCO).
Lavado de suelos (Soil-Flushing).
“EX-SITU”
Land Farming.
Biopilas.
Lavado de suelos (Soil-flushing).
Oxidación Química.
CONTENCIÓN
Barreras hidráulicas.
Barreras físicas
Estabilización de Metales/lixiviados
de metales.
OTRAS
Atenuación Natural
Monitorizada.
Excavación selectiva de
suelos.
REMEDIACIONES – TECNOLOGÍAS APLICADAS
Extracción en doble fase mediante Alto Vacío: permite la extracción de
la fase libre sobrenadante.
Soil Vapor extraction (SVE): Permite la volatilización y
extracción de compuestos volátiles y semivolátiles mediante la aplicación
de Alto Vacío en el suelo.
Bombeo y tratamiento de aguas (Pump&Treat – P&T): Permite la
extracción de las aguas afectadas, para ser , posteriormente,
debidamente tratadas.
In situ SVE – P&T
In situ SVE – P&T Extracción Multifase.
MODULOS DE REMEDIACIÓN
Extintores
InsonorizaciónGestión de residuos
termostato
Detector de gas
In Situ – Alto Vacío. Módulos. SEGURIDAD
Degradación de contaminantes
orgánicos por contacto directo de un
Oxidante. Aplicable tanto en suelos como
en aguas subterráneas.
Factores importantes en el diseño
Balance de masas.
Características físico químicas del suelo.
Metodología de aplicación.
Dosis.
Frecuencias.
Instalaciones subterráneas preexistentes.
In Situ ISCO- OXIDACIÓN QUÍMICA
CAPACIDAD DEL METABOLISMO DE
LOS MICROORGANISMOS
LOCALES PARA LA DEGRADACIÓN DE CONTAMINANTES
BIOESTIMULACIÓN– a partir de
microorganismos existentes
BIOAUMENTACIÓN– aportación de
microorganismos especializados.
IMPRESCINDIBLE
• Ensayos Piloto
• Ensayos de tratabilidad
• Aplicación de metodologías
In Situ -BIORREMEDIACIÓN
Etapa final de remediación “in situ”. Lavado de
piezómetros. Focos
secundarios.
¿Como funciona?
Inyección de surfactantes (tensioactivos aniónicos)
Formación de micelas biodegradables.
Desplazamiento de contaminantes hacia las aguas
Bombeo del agua, tratamiento de superficie y reinyección o vertido.
In Situ-LAVADO DE SUELOS (SOIL FLUSHING)
Aceleración de la biodegradación natural de los compuestos hidrocarburados.Bioestumulación por adicción de nutrientes para los microorganismos. O2, fosfatos, nitratos, etc. Bioaumentación con adición de microorganismos degeneradores de productos hidrocarburados.
Ex Situ – Biorremediación
LAND FARMINGBIOPILA
LAND FARMING - BIOPILA
Pump & Treat, airlift, oxidación
SVE y Bioestimulación
Land-farming
SVE – Extracción en doble fase
P&T – SVE
Biopilas
Oxidación
REMEDIACIONES EXPERIENCIAS
Planta de la industria química farmacéutica con más de 23000 m2, presenta tres zonas
de afección del subsuelo por compuestos clorados y disolventes orgánicos industriales.
Dos zonas de afección con tratamientos distintos.
OBJETIVO: Reducción de las concentraciones de compuestos clorados e industriales
en aguas hasta alcanzar objetivos definidos por el Análisis Cuantitativo de riesgos.
Fuga de compuestos clorados en zona industrial
REMEDIACIONES P&T, Airlift y Oxidación
Combinación de bombeo y tratamiento de las aguas subterráneas en la zona
Suroeste, Airlift en zona Este y oxidación química localizada en zona de la pluma
distal.
Actualmente la remediación se encuentra en la etapa final de la
FASE I: Se ha reducido la concentración un 70% desde el inicio
de las actuaciones
Próximamente se prevé la implantación de la FASE II
consistente en una oxidación química de la zona saturada para
actuar en las concentraciones remanentes hasta alcanzar los
objetivos fijados.
Metodología aplicada
REMEDIACIONES P&T, Airlift y Oxidación
➢ Extracción Multifásica+ Bioestimulación
➢ 1a ETAPA: REDUCCIÓN DE VOLÁTILES
➢ 2a ETAPA: BIOESTIMULACIÓN
▪ COMPORTAMIENTO BACTERIANO
▪ OXIGENACIÓN (AIR)
▪ NUTRIENTES ESPECÍFICOS
✓ FAMILIAS BACTERIANAS
▪ CONTROL DE LAS CONDICIONES VITALES
BACERIANAS
▪ 9 MESES DE ACTUACIÓN
▪ 1% DE ELECTRICIDAD CONSUMIDA EN LA PRIMERA
ETAPA
▪ NO GENERA RESIDUOS
Fuga de hidrocarburos de un tanque enterrado
REMEDIACIONES SVE+BIOESTIMULACIÓN
• 3.600 m2 de suelos afectados entre 2 y 5 m de
profundidad.
• Aguas subterráneas contaminadas. Nivel freático a
3m de profundidad.
• Riesgo asociado a la contaminación no admisible.
• Fase libre.
Fuga de un conducto de combustibles líquidos en un entorno industrial
Objetivos restrictivos en
suelos y aguas. Tiempo
limitado.
REMEDIACIONES LAND FARMING
Excavación con Land-farming con aireación forzada y reposición en suelos y bombeo
y decantación junto con separación de HC y stripping.
Metodología aplicada
34.715 m3 de suelos excavados.
21.086 m3 de suelos tratados.
62.830 m3 de agua bombeada y tratada.
2.100 l de hidrocarburo recuperado.
Objetivos de remediación alcanzados en 8 meses de actuación.
REMEDIACIONES LAND FARMING
• Distintos puntos de un poliducto afectado.
• 3 zonas de actuación.
• Superficies afectadas: 20 Ha, 4 Ha y 1
Ha.
• Fase libre sobrenadante.
• Hasta 3.500 mm a 12 m de profundidad.
• Estimación: 2000 m3 de hidrocarburo en el
subsuelo.
.
Fuga de un ducto
OBJETIVO: eliminación de la
fase libre.
Reinfiltración agua extraída
REMEDIACIONES SVE-EXTRACCION DOBRE FASE
Extracción en doble fase por alto vacío.
El vacío permite bombear agua a bajo caudal y sanear la zona no saturada con un
radio de influencia elevado.
Más de 500 pozos de actuación y 10 módulos de
remediación.
Metodología aplicada
2.220 m3 de hidrocarburo recuperado
Eliminado el producto sobrenadante de 230 pozos.
REMEDIACIONES SVE-EXTRACCION DOBRE FASE
• 530 m2 de suelos afectados entre 1,5
y 3,6 m de profundidad.
• Aguas subterráneas contaminadas.
Fase libre.
• Objetivos, reducir TPH en suelos y
aguas a nivel de ACR.
Fuga de hidrocarburos de un tanque enterrado
Metodología aplicada:
Extracción Suelos: Soil Vapor Extration
Aguas: P&T + Inicialmente extracción en doble
fase
REMEDIACIONES P&T-SVE
• Parcela de 7.000 m2 de terreno ganado al
mar con 4.000 m3 de suelos afectados.
• Aguas subterráneas contaminadas. Nivel
freático a 2,5m de profundidad.
• Riesgo asociado a la contaminación en
aguas y suelos no admisible.
• Fase libre.
OBJETIVOS :
• Eliminación de la fase libre.
• Reducir concentraciones en suelos y aguas
hasta alcanzar los valores objetivo.
• Evitar la movilización de la afección.
• Tiempo máximo de remediación de 12
meses.
• Limitación de espacio disponible.
• Necesidad de reinfiltración de agua. Sin
punto de vertido.
Fugas históricas en tanques en almacenamiento de hidrocarburos
Metodología aplicada:
Suelos: Excavación selectiva + tratamiento mediante biopilas.
Aguas: P&T + reinfiltración entre vasos de excavación
REMEDIACIONES BIOPILAS
ENSAYOS DE TRATABILIDAD PREVIO PROYECTO
ENSAYO PILOTO “IN SITU”
INSTALACIÓN DE EQUIPOS Y PREPARACIÓN BASE BIOPILA
EXCAVACIÓN SELECTIVA, BOMBEO Y TRATAMIENTO
IMPERMEABILIZACIÓN DE LA PARCELA
5.877 m3 excavados.
2.365 m3 tratados mediante biopilas.
1.056 kg Urea y 645 kg de Fosfato.
9-10 semanas de tiempo medio de tratamiento por
biopila.
66.295 m3 agua bombeada, tratada y reinfiltrada.
85 litros de producto recuperado.
Objetivos de remediación alcanzados en 10 meses
de actuación.
REMEDIACIONES BIOPILAS
BIORREMEDIACION POR BIOPILAS + BARRERA
Objetivos:
•En aguas por clorados según
ACR.
•Remediación de la zona no
saturada adicional para evitar
focos secundarios en las aguas
subterráneas. Olores.
REMEDIACIONES OXIDACIÓN
Suelos y aguas subterráneas afectadas por Organoclorados, TPH y compuestos sulfurados en un entorno industrial
3.200 m2 de suelos afectados hasta 5 m de profundidad.
Aguas subterráneas contaminadas. Nivel freático a 3 m de profundidad.
3 zonas afectadas dentro del mismo emplazamiento.
3 tipologías de contaminantes distintos.
REMEDIACIONES OXIDACIÓN
Metodología aplicada:
Suelos TPH’S y OCL: Excavación + Aireación + ReposiciónSuelos remanentes TPH’S y OCL: Oxidación química con PSS
Aguas TPH’S y OCL: Bombeo + Oxidación química con PSS + infiltraciónSuelos Sulfuros: Excavación + Oxidación química con H2O2 + Reposición
Bioremediación INSITU y EXSITU:
- Métodos sostenibles para el saneamiento del subsuelo.
- Realización d e un doctorado industrial en investigación de nuevas metodologías.
- Utilización de la capacidad degradadora de los microorganismos para la mineralización de contaminantes.
- Convenios de trabajo con distintas universidades.
Ensayos piloto:
- Ensayos de pilotaje de metodologías para implantación de metodologías de remediación y/o tratamiento de vectores.
- Evaluación de metodologías a escala piloto, previo a su implantación definitiva.
- Adaptaciones de cada ensayo a la finalidad del mismo.
- Diseño a escala real en función de los resultados obtenidos.
0:00 2:24 4:48 7:12
0
500
1000
1500
2000
2500
6,00
8,00
10,00
12,00
14,00
PH
IMPORTANCIA ENSAYOS PILOTO REMEDIACION
Investigación de suelos y aguas subterráneas
Modelo conceptual
ACR menos incertidumbres
Remediación
Objetivos ok!
GRACIAS
