ES2232199T3 - Procedimiento y reactor para la descontaminacion de aguas subterraneas. - Google Patents
Procedimiento y reactor para la descontaminacion de aguas subterraneas.Info
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Abstract
Procedimiento para la descontaminación de aguas subterráneas mediante la utilización de agentes reactivos, en el cual el agua subterránea contaminada (5) entra por debajo del nivel freático (9) en un reactor (1, 2), donde es conducida en función del tiempo de permanencia deseado a través de una cámara de reacción (1) que contiene al menos un agente reactivo (2) y sale del reactor (1, 2) en una altura deseada como agua subterránea limpia (4), caracterizado porque, utilizando la tecnología de perforación vertical de pozo, se realiza la fabricación de pozos filtrantes horizontales, y porque la altura del conducto de alimentación del agua subterránea en el reactor (1, 2) se elige en función del tipo de contaminante y de su ubicación en el agua subterránea (5) de tal manera que la alimentación de contaminantes, que son más ligeros que el agua, se realiza en la zona superior del reactor (1, 2) debajo del nivel freático (9), la alimentación de contaminantes que pesan más o menos lo mismo que el agua y/o que quedan suspendidos en el agua y/o cuyo ascenso o descenso es impedido por zonas impermeables del suelo se realiza en la zona media del reactor, y la alimentación de contaminantes que son más pesados que el agua se realiza en la zona inferior del reactor (1, 2).
Description
Procedimiento y reactor para la descontaminación
de aguas subterráneas.
La invención se refiere a un procedimiento y a un
reactor para la descontaminación de aguas subterráneas, según la
parte introductoria de las reivindicaciones 1 y 6.
Ya se conocen múltiples procedimientos para la
descontaminación de aguas subterráneas.
En el documento DE 44 25 061 C1 se describe un
lecho permeable para el tratamiento y la depuración in situ
de corrientes de agua subterránea contaminadas, en forma de zanja
construida perpendicularmente al flujo de agua subterránea, la cual
se extiende hasta llegar por debajo del estrato confinante inferior
del agua subterránea, y que puede ser cargada de un material de
relleno que elimina las sustancias contaminantes del agua
subterránea o las transforma. En el interior y a lo largo de la
zanja está dispuesta una doble pared permeable para el agua
subterránea, cuyo espacio intersticial contiene el relleno. De la
longitud del tramo de limpieza en el interior de dicha doble pared
resulta un tiempo de contacto más o menos suficiente entre el agua
subterránea y el relleno. El agua subterránea no es captada,
tratada y descargada de forma selectiva, sino en su totalidad
dentro de la medida constructiva.
En el documento DE 42 21 198 C2 se describe un
procedimiento para eliminar contaminantes hidrosolubles y
absorbibles de una corriente de agua subterránea, tras pasar ésta
por un foco de contaminación, en los sedimentos del entorno del
mismo mediante un muro-cortina estanco. A tal
efecto, se practica un canal en los sedimentos que se encuentran en
el camino del flujo de agua subterránea contaminada, llenando dicho
canal de material absorbente. Detrás de dicho primer canal, en la
dirección de flujo, se practica un segundo canal en los sedimentos
que se encuentran en el camino del flujo del agua subterránea
contaminada, llenando el mismo de material absorbente una vez que
el material absorbente del primer canal esté cargado prácticamente
hasta la saturación. Este proceso se repite a discreción.
En el documento WO 91/08176 se describe un
procedimiento para la depuración de agua subterránea contaminada
con sustancias orgánicas cloruradas o halogenadas (CKW).
A tal efecto, se propone hacer pasar el agua
contaminada con CKW por recipientes metálicos herméticamente
cerrados, donde han de permanecer durante un tiempo de espera
definido, evitando al mismo tiempo cualquier entrada de oxígeno. A
tal efecto, se propone excavar una zanja de drenaje en la capa
acuífera, introduciendo en la misma dicho recipiente metálico.
En el documento
DE-A-197 15 038 se describe una
pared filtrante permeable al agua y un procedimiento para la
fabricación de dicha pared para la depuración in situ de
aguas subterráneas, la cual funciona según el principio de
"funnel and gate".
La utilización de la pared filtrante está sujeta
a condiciones previas que no hacen posible tener en cuenta, en
particular, la distribución vertical de los contaminantes y, por lo
tanto, la minimización de las cantidades de agua a descontaminar.
No es apta para ser aplicada en grandes profundidades. Se trata de
una medida puramente pasiva.
El problema de la depuración de aguas
subterráneas contaminadas, además, se recoge en los documentos US
5.534.154, US 5.487.622 y US 5.362.394.
En todos los procedimientos conocidos hasta el
momento, se tratan y se descargan otra vez en un frente amplio la
totalidad de las zonas acuíferas que son captadas por la
construcción. El paso horizontal requiere una anchura de
construcción que hace posible el tiempo de permanencia necesario
para la degradación de contaminantes. Ello requiere anchuras de
compuerta, de canales o de zanjas de diez metros y más, lo cual
genera costes elevados.
Por lo tanto, la invención tiene como objetivo
desarrollar un procedimiento y un reactor del tipo antes
mencionado, que garanticen la extracción de agua subterránea de
cualquier horizonte del suelo de forma económica y selectiva, para
su tratamiento (descontaminación) selectiva y fiable.
De acuerdo con la invención, este problema se
resuelve mediante las características de las reivindicaciones 1 y
6. Según la invención, el agua subterránea contaminada es
introducida en un reactor a una altura cualquiera, pero por debajo
del nivel freático, y conducida en función del tiempo de
permanencia deseado a través de una cámara de reacción que
contiene, al menos, un reactivo, siendo evacuada del reactor como
agua subterránea limpia a una altura deseada, siendo la altura de
la entrada del agua subterránea en el reactor seleccionada en
función del tipo de contaminante y de su ubicación en el agua
subterránea. Para su descontaminación, el agua contaminada pasa
verticalmente por un pozo perforado, conformado como reactor, que
contiene material reactivo.
El reactor, según la invención, penetra, de
acuerdo con la tecnología conocida del pozo absorbente, en el fondo
del horizonte en el que fluye el agua subterránea contaminada. El
reactor está dotado de una cámara de reacción con al menos un
conducto de alimentación y, al menos, un conducto de descarga (pozo
con manto de grava, pluma de descarga). La cámara de reacción
contiene al menos un reactivo, llega hasta el fondo del reactor y
está cerrada por debajo del nivel freático.
La combinación de la tecnología del pozo
absorbente con métodos conocidos de la técnica de saneamiento
comporta ventajas hidráulicas, tal como la posibilidad de extraer
agua subterránea de forma selectiva desde prácticamente cualquier
horizonte del suelo y en la cantidad deseada. Para una serie de
siniestros esta posibilidad presenta una gran ventaja. A menudo, la
contaminación no se reparte uniformemente en el agua subterránea,
pero se concentra en determinados horizontes del suelo, de manera
que solamente se ha de extraer y tratar esta parte del agua
subterránea para proceder a su descontaminación. Además, el agua
subterránea tratada puede ser descargada en cualquier profundidad
del acuífero.
Para captar contaminantes que son más pesados que
el agua, de acuerdo con una realización de la presente invención,
el agua subterránea entra en el reactor en su zona inferior para
salir del mismo en su zona superior, pero debajo del nivel
freático, como agua subterránea limpia.
Para captar contaminantes que son más ligeros que
el agua, por ejemplo aceite, de acuerdo con una realización
alternativa de la invención, el agua subterránea entra en el
reactor en su zona superior por debajo del nivel freático y también
sale de esta zona una vez que el agua subterránea contaminada haya
sido conducida a lo largo de una pared intermedia, que está abierta
en la zona inferior del reactor, primero hacia abajo y después
hacia arriba con tal de conseguir un tiempo de permanencia más
largo dentro del reactor.
Para captar contaminantes que se encuentran en la
zona media de la columna de agua subterránea, por ejemplo
substancias en suspensión o contaminantes en zonas de islotes, por
ejemplo, de arcilla/barro, de acuerdo con otra realización de la
invención, el agua subterránea entra en el reactor en su zona media
y sale, después de ser conducida a lo largo de una pared intermedia
hacia abajo y desde allí a lo largo de la pared intermedia hacia la
zona superior del reactor, por debajo del nivel freático.
Sin embargo, en la llamada tecnología
"funnel-and-gate" de canal o
zanja, conocida hasta el momento, todas las zonas del acuífero
cubiertas por la construcción son sometidas al tratamiento y
descargadas en un frente amplio. En los procedimientos conocidos el
paso horizontal del agua requiere una anchura de la construcción
que hace posible el tiempo de permanencia necesario para la
degradación de los contaminantes. La velocidad de paso siempre ha
de ser superior a la velocidad de flujo natural del agua
subterránea, y en mezclas de contaminantes complejas o en
sustancias de difícil metabolización los tiempos de degradación
podrán ser de más de diez días, por lo tanto se requieren anchuras
de compuerta, de canal o de zanja de diez metros y más, lo cual
encarece extraordinariamente la construcción. Lo mismo se puede
decir de la profundidad de las construcciones necesarias.
Construcciones realizadas según los procedimientos conocidos sólo
consiguen una profundidad de pocos metros. Mediante el
procedimiento, según la invención, se pueden conseguir longitudes
de paso vertical (tiempos de permanencia), que llegan hasta la
diferencia entre la profundidad del pozo y el nivel piezométrico,
sin tener que recurrir a una bomba. La captación de corrientes más
grandes de agua subterránea se puede conseguir uniendo varios pozos
mediante paredes impermeables.
Los desarrollos ventajosos de la invención
resultan de las reivindicaciones dependientes.
A continuación, la invención se describirá más
detalladamente por medio de un ejemplo de realización de un
reactor. Los correspondientes dibujos muestran:
en la figura 1, una representación esquemática de
un reactor, según la invención, en la posición de trabajo para
contaminantes que son más pesados que el agua,
en la figura 2, una representación esquemática de
un reactor, según la figura 1, para contaminantes, que son más
ligeros que el agua, y
en la figura 3, una representación esquemática de
un reactor, según la figura 1, para contaminantes de la zona
media.
Para descontaminar aguas subterráneas
contaminadas (5), que se encuentran en distintas capas acuíferas
(pluma de contaminantes), de acuerdo con el procedimiento según la
invención, el agua contaminada es conducida directamente de la capa
acuífera contaminada (5) a través de conductos de alimentación
(drenaje horizontal), por ejemplo un pozo con manto de grava (3), a
un pozo absorbente (1), que contiene un material reactivo (2),
pasando el agua por dicho pozo absorbente (1) en dirección
vertical. El pozo absorbente (1) está dispuesto en el horizonte
impermeable (6) de tal manera que queda situado delante de la pluma
de contaminación (5) en el sentido del flujo (7) del agua
subterránea.
En la figura 1 se muestra en una representación
esquemática la realización básica de un reactor para llevar a cabo
el procedimiento, según la invención, que consta de un pozo
absorbente (1), en el cual se ha introducido un material reactivo
(2) para contaminantes que son más pesados que el agua y que se
encuentran, por lo tanto, en la parte inferior del acuífero.
El pozo absorbente (1) del reactor está formado,
por ejemplo, por segmentos de hormigón de 2,5 m de altura y
presenta un diámetro interior de 3 m y una profundidad de pozo de
20 m, penetrando el mismo en el horizonte impermeable (6). Dicho
pozo absorbente (1) se llena de materiales reactivos (2), tal como
Feº, y está dotado en su zona inferior, directamente en el
horizonte de destino, de pozo con manto de grava (3) que se
introducen, por ejemplo, en una longitud de 10 m en el acuífero. A
través de esta captación de agua en la zona inferior de la capa
acuífera (8), el agua subterránea contaminada (5) es conducida,
debido a las propiedades hidráulicas, sin bombas al pozo (1) lleno
de materiales reactivos (2). El agua subterránea que entra para ser
descontaminada pasa verticalmente (en el sentido de la flecha) por
el material reactivo (2) (correspondientemente dimensionado) para
ser infiltrada, a continuación, en la zona superior de la capa
acuífera (8), es decir, para ser descargada por debajo del nivel
freático (9) (pluma de descarga
(4)).
(4)).
En la figura 2 se muestra, en una representación
esquemática, la conformación de un reactor para una situación en la
cual los contaminantes son más ligeros que el agua y entran, por lo
tanto, en la zona superior de la capa acuífera (8) a través de
pozos de manto de grava horizontales (3) en el reactor.
En el pozo absorbente (1), el agua contaminada
(5) es conducida por el material reactivo (2), primero,
verticalmente hacia abajo a lo largo de una pared intermedia (10)
abierta en la zona del fondo del pozo (1), eventualmente mediante
una bomba no mostrada, y luego es desviada y conducida hacia arriba
para ser descargada, a continuación, debajo del nivel freático (9)
(pluma de descarga (4)).
En la figura 3 se muestra en una representación
esquemática la conformación del reactor, que consta de un pozo
absorbente (1) con el material reactivo (2) para el caso en el cual
los contaminantes se encuentran en la zona media de la capa
acuífera (8).
Del pozo absorbente (1) se introducen los pozos
de manto de grava (3) directamente en el horizonte de destino que
contiene el agua contaminada (5), dicha agua contaminada (5) es
llevada al pozo absorbente (1) y pasa, como en el ejemplo 2, por el
material reactivo (2) del pozo absorbente (1), siendo descargada del
mismo debajo del nivel freático (9) (pluma de descarga (4)).
La utilización de bombas sólo será necesaria en
casos excepcionales si la presión propia, sobre todo en acuíferos
no confinados o libres, no es sufi-
ciente.
ciente.
La invención no queda limitada a los ejemplos de
realización descritos en la presente memoria. Por el contrario, es
posible llevar a cabo otras variantes de realización mediante
combinaciones y modificaciones de las características descritas,
sin salirse del ámbito de la invención.
- 1
- Pozo absorbente
- 2
- Material reactivo
- 3
- Pozo con manto de grava (conducto de alimentación, drenaje horizontal)
- 4
- Pluma de descarga (conducto de salida)
- 5
- Pluma de contaminación (agua contaminada)
- 6
- Horizonte impermeable
- 7
- Dirección de flujo del agua subterránea
- 8
- Capa acuífera
- 9
- Nivel freático
- 10
- Pared intermedia
Claims (8)
1. Procedimiento para la descontaminación de
aguas subterráneas mediante la utilización de agentes reactivos, en
el cual el agua subterránea contaminada (5) entra por debajo del
nivel freático (9) en un reactor (1, 2), donde es conducida en
función del tiempo de permanencia deseado a través de una cámara de
reacción (1) que contiene al menos un agente reactivo (2) y sale del
reactor (1, 2) en una altura deseada como agua subterránea limpia
(4),caracterizado porque, utilizando la tecnología de
perforación vertical de pozo, se realiza la fabricación de pozos
filtrantes horizontales, y porque la altura del conducto de
alimentación del agua subterránea en el reactor (1, 2) se elige en
función del tipo de contaminante y de su ubicación en el agua
subterránea (5) de tal manera que la alimentación de contaminantes,
que son más ligeros que el agua, se realiza en la zona superior del
reactor (1, 2) debajo del nivel freático (9), la alimentación de
contaminantes que pesan más o menos lo mismo que el agua y/o que
quedan suspendidos en el agua y/o cuyo ascenso o descenso es
impedido por zonas impermeables del suelo se realiza en la zona
media del reactor, y la alimentación de contaminantes que son más
pesados que el agua se realiza en la zona inferior del reactor (1,
2).
2. Procedimiento, según la reivindicación 1,
caracterizado porque el reactor (1, 2) penetra verticalmente
hasta llegar al estrato confinante inferior del horizonte que lleva
el agua subterránea contaminada (5), prolongándose en la zona del
reactor (1, 2) que está destinada a recibir el agua subterránea (5),
por lo menos, un conducto de alimentación (3) perforado
horizontalmente en el agua subterránea, a través del cual el agua
subterránea contaminada (5) fluye en el reactor (1) que está lleno
de agentes reactivos (2).
3. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque, para la captación de contaminantes
que son más pesados que el agua, el agua subterránea entra en el
reactor (1, 2) en la zona inferior y sale en la zona superior de
dicho reactor (1, 2) por debajo del nivel freático (9) como agua
subterránea limpia (4).
4. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque, para la captación de contaminantes
que son más ligeros que el agua, el agua subterránea entra en el
reactor (1, 2) en su zona superior por debajo del nivel freático (9)
y también sale del mismo en esta zona, una vez que el agua
subterránea contaminada (5) haya sido conducida a lo largo de una
pared intermedia (10) abierta en la zona inferior del reactor (1,
2), primero hacia abajo, y después hacia arriba, para conseguir un
tiempo de permanencia más largo en el reactor (1, 2).
5. Procedimiento, según las reivindicaciones 1 y
2, caracterizado porque, para la captación de contaminantes
que se encuentran en la zona media de la capa acuífera (8), el agua
subterránea entra en el reactor (1, 2) en su zona media, es
conducido a lo largo de una pared intermedia (10) hacia abajo, y de
allí a lo largo de la pared intermedia en la zona superior del
reactor (1, 2) para ser descargada debajo del nivel
\hbox{freático (9).}
6. Reactor para la descontaminación de aguas
subterráneas, en el cual una cámara de reacción (1) destinada a
recibir al menos un agente reactivo (2) se extiende hasta el fondo
del reactor y está cerrada por debajo del nivel freático (9), y en
el cual la cámara de reacción (1) está dotada de al menos un
conducto de alimentación (3) y al menos un conducto de descarga (4),
ambos situados debajo del nivel freático (9), caracterizado
porque el reactor está conformado a modo de un pozo vertical en
combinación con un pozo filtrante horizontal, estando dispuesto al
menos un conducto de alimentación en la zona superior para
contaminantes que pesan menos que el agua, y/o al menos un conducto
de alimentación en la zona media para contaminantes que pesan igual
que el agua y/o que quedan suspendidos en el agua y/o que no pueden
ascender o descender debido a zonas impermeables del suelo, y/o al
menos un conducto de alimentación en la zona inferior para
contaminantes que pesan más que el agua.
7. Reactor, según la reivindicación 6,
caracterizado porque en el reactor (1, 2) está dispuesta al
menos una pared intermedia (10) que está abierta hacia arriba o
hacia abajo.
8. Reactor, según la reivindicación 6,
caracterizado porque varios reactores (1, 2) están unidos
\hbox{entre sí.}
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