Estudio de la calidad de las aguas superficiales de la provincia de Salamanca y su depuración por tecnologías de oxidación avanzada

Resumen

Los principales problemas de los ríos no regulados de la cuenca mediterránea, en especial en épocas de sequía debido a la disminución del caudal, son la eutrofización de sus cauces y el aumento de la concentración de los contaminantes emergentes, con los potenciales riesgos para la salud que suponen. Es por ello que se estudia en esta memoria doctoral, en dos cuencas fluviales de la provincia de Salamanca y en periodos estacionales diferentes, la influencia de las variables (29 variables fisicoquímicas, 7 variables biológicas y microbiológicas) tanto espacial como temporal sobre el estado químico y ecológico de los ríos estudiados y sus relaciones dentro de los ciclos biogénicos. Los ríos estudiados fueron el Alagón, Águeda y Huebra. Este tipo de ríos han sido muy poco estudiados, y el río Huebra llega a ser intermitente en épocas de sequía. Se estudió su comportamiento en periodos “Húmedos” y periodos “Secos”. Así por ejemplo estos ríos, durante el periodo de estudio del año 2017, fueron declarados en estado de alerta por sequía por sus respectivas confederaciones hidrográficas. Las variables indicadoras del estado ecológico mostraron grandes diferencias entre periodos estacionales, variación que no se observa en las variables fisicoquímicas. Las especies fitoplanctónicas responden tanto a cambios ambientales como fisicoquímicos, predominando la influencia de variables ambientales e hidrológicas en los distintos periodos estacionales. Las variables fisicoquímicas se agrupan en clusters por nivel de contaminación de los cauces. Se han propuesto nuevos índices de calidad de las aguas que incorporan el estado ecológico y el riesgo para la salud humana en las aguas de consumo utilizando como indicadores ambientales el fitoplancton y las cianobacterias respectivamente. También se ha propuesto una nueva metodología por Mínimos Cuadrados Parciales (PLS) para predecir la concentración del fitoplancton y las cianobacterias en los ríos estudiados, presentando una bondad de ajuste elevada y comportándose bien en la predicción, en especial el fitoplancton (error de predicción del 10-25%). Por otro lado los contaminantes emergentes no se pueden eliminar tanto por procesos convencionales como por procesos naturales en las depuradoras de aguas residuales, por lo que para evitar que estos contaminantes acaben en los cauces receptores hay que recurrir a tratamiento terciarios avanzados como son los procesos de oxidación avanzada (PAOs). Por ello se estudió la eliminación los contaminantes emergentes, nutrientes y microorganismos resistentes de las aguas residuales mediante Fotocatálisis Heterogénea con dióxido de titanio soportado sobre fibra de vidrio. La superficie del fotocatalitizador y de los fenómenos superficiales tiene una gran influencia en la velocidad de descomposición de los contaminantes, en especial a tiempos de retención hidraúlicos bajos y altas concentraciones de contaminante, debido a la elevada adsorción del reactivo sobre el fotocatalizador. En cambio, la temperatura tiene poco efecto sobre la velocidad de reacción, ya que estas reacciones están activadas fotónicamente. No se han observado grandes diferencias en la degradación de compuestos orgánicos fenólicos en cuanto a su estructura y grado de sustitución, teniendo igualmente gran importancia los fenómenos superficiales. La fotocatalisis disminuye la ecotoxicidad de las muestras, lo que sugiere una oxidación total o mineralización de los compuestos degradados. La eliminación del amonio por fotocatálisis depende principalmente del pH y de la intensidad de la lámpara, descomponiéndose en nitrógeno gas y nitrato de acuerdo con un nuevo modelo propuesto en este trabajo. La baja adsorción del amonio sobre la superficie sugiere que estas reacciones se llevan a cabo en fase homogénea. Así mismo, la fotocatalisis ha resultado ser una tecnología más eficaz y eficiente que la fotolisis en la eliminación de microorganismos resistentes como son las bacterias esporuladas. Además, el mecanismo de inactivación de la fotocatalisis evita la reactivación de las esporas después del tratamiento.