Comportament de contaminants orgànics en aiguamolls construïts i formació de subproductes de desinfecció durant la regeneració d'aigües residuals

Abstract

[CAT] Tant el desenvolupament humà com l’assoliment d’un bon estat ecològic dels ecosistemes requereixen d’una aigua de qualitat. En aquest sentit, els processos de depuració i regeneració de l’aigua residual són claus per tal de garantir una gestió sostenible d’aquest recurs. El treball dut a terme en la present tesi es desglossa en dos grans blocs. El primer d’ells es centra en l’estudi del comportament dels contaminants orgànics durant el seu tractament en aiguamolls construïts i el segon té en consideració la formació de subproductes de desinfecció durant el procés de regeneració.

Els contaminants orgànics estudiats en la present Tesi pertanyen al grup dels fàrmacs i productes d’higiene personal (PPCPs), al de les substàncies prioritàries establertes com a tals en la Directiva Marc de l’Aigua 2000/60/EC i als subproductes de desinfecció. En aquest sentit s’han desenvolupat metodologies analítiques aplicades a l’anàlisi d’aquests compostos tant en aigües com en sòlids suspesos i sediments.

L’estudi del comportament d’aquests compostos en aiguamolls construïts (de flux superficial i subsuperficial) s’ha realitzat des de dos enfocaments diferents. El primer d’ells és la injecció directa dels contaminants d’estudi, conjuntament amb un traçador mentre que el segon estudia l’atenuació dels PPCPs presents a l’aigua residual a mesura que aquests travessen l’aiguamoll.

Com a resultat d’aquest estudi s’ha constatat una major eficiència en l’eliminació de gran part dels contaminants en aquells sistemes on hi predominen les rutes metabòliques aeròbies. En aquest sentit, la transferència d’oxigen als aiguamolls a través de la vegetació s’ha vinculat amb un increment en l’eliminació de contaminants orgànics.

D’altra banda, es demostra com les interaccions d’aquests compostos amb la matèria orgànica i el conjunt de la rizosfera tenen un paper clau a l’hora d’eliminar-los, sobretot quan es tracta de compostos més hidrofòbics.

Finalment, en l’estudi de la formació de subproductes de desinfecció en aigües residuals regenerades, s’ha demostrat que la presència d’amoni en els efluents de les EDARs disminueix el risc de formació de trihalometans, essent un paràmetre clau per tal de controlar la formació d’aquests compostos.

[ENG] Water of quality is a scarce and essential resource for human development. Then wastewater treatment and water reuse and reclamation are of high importance in order to assure a sustainable management of this resource.

The work carried out in this thesis has been splitted in two parts, the first one related to the study of the behavior of organic pollutants in constructed wetlands and the other one to the evaluation of disinfection by-products formation during regeneration processes. The organic pollutants considered can be classified in three classes; pharmaceutical and personal care products (PPCPs), the ones included as priority substances by the EU Framework Directive 2000/60/EC and the disinfection by-products. In this sense, analytical methodologies have been developed in order to analyze these compounds in water, suspended solids and sediments.

The behavior of these compounds in constructed wetlands (surface and subsurface flow) has been assessed by both, the injection of pollutants with a tracer, and by studying the attenuation of organic pollutants already present in raw wastewater. As a result of these studies, it has been observed the highest removal efficiencies in vertical flow constructed wetlands where organic matter removal is predominantly by aerobic pathways. Consequently a positive vegetation effect has been observed due to its increase on oxygen transfer to the system. On the other hand, it has been shown that organic pollutants have a high interaction with the organic matter and the rizosphere and that is more relevant for the hydrophobic ones.

Finally, in the study of disinfection by-products formation, it was observed that the presence of ammonium in WWTPs effluents decrease the risk of trihalomethanes formation.