ES2232199T3 - Procedimiento y reactor para la descontaminacion de aguas subterraneas. - Google Patents

Procedimiento y reactor para la descontaminacion de aguas subterraneas.

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ES2232199T3 ES99965480T ES99965480T ES2232199T3 ES 2232199 T3 ES2232199 T3 ES 2232199T3 ES 99965480 T ES99965480 T ES 99965480T ES 99965480 T ES99965480 T ES 99965480T ES 2232199 T3 ES2232199 T3 ES 2232199T3
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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)).
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.
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.
Lista de referencias
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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