Procesos de ozonación fotocatalítica para eliminar contaminantes emergentes de aguas residuales urbanas

Abstract

En este trabajo se ha estudiado la degradación de distintos contaminantes emergentes (CEs) añadidos a un agua residual urbana mediante procesos químicos integrados secuencialmente como etapa previa o etapa terciaria a un tratamiento biológico aerobio convencional por fangos activos. Los compuestos seleccionados son acetaminofeno, antipirina, bisfenol A, cafeína, carbamazepina, diclofenaco, hidroclorotiazida, ketorolaco, metoprolol, sulfametoxazol y testosterona. Estos CEs se eligieron ya que numerosos estudios indican su presencia en aguas residuales y en algunos casos también en aguas superficiales. Los procesos químicos estudiados han sido la ozonación simple, fotólisis con radiación natural (Sol) y artificial (lámparas de luz negra), fotocatálisis homogénea empleando un catalizador de Fe(III) en disolución con radiación natural o artificial y fotocatálisis heterogénea empleando magnetita como catalizador con radiación natural o artificial. Así mismo, en algunos casos con radiación solar únicamente, se ha utilizado un semiconductor como catalizador, TiO₂. En todas las situaciones, se ha estudiado la combinación del proceso de ozonación con la radiación en presencia (preferentemente) y ausencia (solo en algunos casos) de los catalizadores mencionados anteriormente (procesos de ozonación fotocatalítica y fotolítica). Además de evaluar la degradación de los contaminantes, también se ha seguido la calidad del efluente final estudiando la eliminación de materia orgánica disuelta a través de la evolución del carbono orgánico total (COT) y la demanda química de oxígeno (DQO). También se ha estudiado el cambio en la demanda biológica de oxígeno (DBO) y la toxicidad del efluente frente a Daphnia Magna, habitualmente empleado como indicador ecotoxicológico.

In this work, various emerging contaminants (ECs) degradation has been studied from an urban wastewater through chemical processes sequentially integrated as a pretreatment or tertiary stage to a conventional aerobic biological treatment using activated sludge. Selected compounds are acetaminophen, antipyrine, bisphenol A, caffeine, carbamazepine, diclofenac, hydrochlorothiazide, ketorolac, metoprolol, sulfamethoxazole and testosterone. These ECs were chosen as many studies indicate its presence in wastewater and also in surface waters. The chemical processes have been studied were ozonation, photolysis with natural radiation (sun) and artificial radiation (black light), homogeneous photocatalysis using a solution of Fe (III) catalyst (natural or artificial radiation) and heterogeneous photocatalysis using magnetite as catalyst (natural or artificial radiation). Also, in some cases only by solar radiation, a semiconductor has been used as catalyst, TiO₂. In all situations, the combination of ozonation process with radiation in the presence (preferred) and absence (only in some cases) of the catalysts mentioned above (photocatalytic and photolytic ozonation processes) has been studied. In addition, the quality of the final effluent studied has also been considered through the evolution of total organic carbon (TOC) and chemical oxygen demand (COD). Also, the change in the biological oxygen demand (BOD) and effluent toxicity against Daphnia Magna, usually used as ecotoxicological bioindicator, has been studied.