Tratamiento de aguas residuales con carbón activado

Tipos de tratamiento de aguas residuales con carbón activado

Los tratamientos convencionales de aguas residuales con carbón activado utilizan procesos químicos o biológicos para eliminar los contaminantes. Sin embargo, algunos contaminantes orgánicos no pueden eliminarse con estos métodos. Esto lleva al carbón activado (AC), que se puede utilizar en forma de químico al que los hidrocarburos poliaromáticos, los fenoles, etc., responden y pueden ser reutilizados.

Aunque el AC es un tipo de carbón que se utiliza para eliminar impurezas, difiere en la forma en que se activa. Algunos AC se exponen a una atmósfera con poco nitrógeno y exceso de oxígeno, mientras que otros se calientan a altas temperaturas con vapor entre medias. Este proceso da como resultado diferentes tamaños de poro que pueden atraer más que sólo moléculas de agua. El AC en el aire también tiene diferentes tamaños de poro que son más significativos que las moléculas gaseosas.

Dentro del ámbito del AC y cómo afecta al agua y al aceite, encontramos diferentes métodos de tratamiento con AC:

• Adsorción con AC: La adsorción es el proceso por el que la superficie de una sustancia atrae y retiene otra sustancia. En este caso, la superficie del AC está atrayendo y reteniendo los contaminantes orgánicos de las aguas residuales. Los contaminantes se quedan entonces adheridos al AC mientras que el agua tratada se desplaza para ser tratada o utilizada posteriormente.
• Regeneración: Después de que el AC haya absorbido su cantidad máxima de toxinas, puede tratarse con calor para eliminar los contaminantes y permitir que el AC se utilice de nuevo. Esto es menos costoso para el medio ambiente que desechar el AC usado.
• Estudio de columna: Un estudio de columna es un estudio a pequeña escala que presenta formas de determinar la capacidad de trabajo y la cinética de adsorción de diferentes compuestos mediante el uso de AC.

Especificaciones y mantenimiento del tratamiento de aguas residuales con carbón activado

Especificaciones

• Tamaño y superficie

  El AC suele presentarse en forma granular o en polvo. La superficie varía en función del tamaño. El GAC tiene microporos y mesoporos, mientras que el PAC tiene principalmente microporos. El GAC ofrece una adsorción rápida para las partículas grandes, mientras que el PAC proporciona una mayor capacidad para las partículas finas debido a la mayor cantidad de microporos y las vías más pequeñas.

• Capacidad de absorción

  La capacidad de absorción del AC depende del tipo de carbón y de su método de fabricación. El GAC puede contener entre el 20% y el 25% de su peso cuando trabaja con contaminantes específicos de las aguas residuales. Por ejemplo, el GAC puede absorber hasta el 25% de su peso en fenoles, mientras que otros productos químicos como el benceno o el tolueno sólo pueden permitir la absorción del 20%.

• Estructura de los poros

  La estructura de los poros consta de huecos microscópicos de diferentes tamaños, incluyendo microporos (menos de 2 nm), mesoporos (2 nm-50 nm) y macroporos (más de 50 nm). Los microporos son los principales responsables de la captura de los contaminantes. Sin embargo, los mesoporos y los macroporos ayudan a mejorar el movimiento de las aguas residuales a través del AC, haciendo que todo el proceso sea más eficaz.

• Dureza

  En el carbón, la dureza se refiere a la capacidad de evitar la descomposición durante su uso en el tratamiento de aguas residuales. Se mide por el número de partículas que quedan después de enjuagarlas con agua. Un carbón de alta dureza producirá menos partículas, lo que es importante para reducir la contaminación por partículas.

• Contenido de humedad

  El AC debe mantenerse seco antes de su uso porque el carbón húmedo puede ensuciarse rápidamente. La humedad siempre está presente, pero debe ser inferior al 3% para mantener el carbón eficaz y limpio.

Mantenimiento

• Inspección regular&

  Es importante inspeccionar todo el carbón AC. Realice una comprobación visual del filtro de carbón activado cada mes. Busque posibles fugas, problemas con el material de carbón u otras partes del sistema de tratamiento. La detección temprana de fugas puede llevar a reparaciones rápidas y evitar la saturación temprana del carbón.

• Limpieza del sistema

  También es recomendable limpiar el exterior del contenedor o tanque de carbón de forma regular mientras se inspecciona el sistema. Esto evita la acumulación de cualquier tipo de bacteria, suciedad o algas que puedan contaminar involuntariamente el agua del interior al caer en ella de forma accidental.

• Sustitución del carbón

  En función de la cantidad de saturación de carbón que se encuentre durante la inspección y de la cantidad y calidad del agua que pase por el sistema, los clientes deben sustituir el material de carbón de forma regular.

• Eficiencia del sistema

  Los usuarios deben controlar el caudal y la presión del agua que entra y sale de la cámara de carbón. A continuación, deben analizar los contaminantes presentes en el agua. Esto ayuda a determinar el material de carbón y el diseño utilizado, así como el nivel de saturación del carbón. Con estos datos, los profesionales pueden decidir sobre la futura sustitución del carbón y la optimización del sistema.

Escenarios de uso del carbón activado para el tratamiento de aguas residuales

El carbón activado se utiliza ampliamente en diversas industrias y escenarios debido a su capacidad de adsorción, y juega un papel importante en el campo del tratamiento de aguas residuales.

• Tratamiento de aguas residuales industriales

  Las fábricas de las industrias química, farmacéutica, de tintes y alimentaria, entre otras, producen una gran cantidad de aguas residuales que contienen disolventes orgánicos, metales pesados, compuestos macromoleculares y otros contaminantes. El uso de carbón activado para el tratamiento de aguas residuales puede evitar el impacto de la producción industrial en el medio ambiente.

• Tratamiento de lixiviados de vertederos

  Los lixiviados de vertederos contienen una alta cantidad de materia orgánica, nitrógeno amoniacal, iones de metales pesados, etc. La adsorción con carbón activado puede eliminar eficazmente el olor y la materia orgánica del lixiviado, purificarlo y reducir la contaminación del entorno circundante.

• Tratamiento de salmueras de desalación

  En el proceso de desalación, la salmuera es inevitable y supone un reto para las instalaciones de tratamiento de agua. El carbón activado para el tratamiento de aguas residuales de salmuera puede ayudar a reducir el impacto ambiental de los procesos de desalación.

• Tratamiento de aguas residuales domésticas

  Las aguas residuales domésticas contienen materia orgánica, nitrógeno amoniacal, fosfatos y otros contaminantes. El carbón activado se puede utilizar para adsorber los compuestos orgánicos residuales y las sustancias olorosas de las aguas residuales domésticas, con el fin de mejorar la calidad de las aguas residuales y reducir la contaminación.

• Pretratamiento de fuentes de agua

  Cuando se utilizan fuentes de agua contaminadas como agua bruta para el agua potable o el agua industrial, el carbón activado puede incluirse en el proceso de pretratamiento para adsorber los compuestos orgánicos, el color, el olor, etc., mejorando la calidad de la fuente de agua.

• Reciclaje de lodos activados

  En algunas plantas de tratamiento de aguas residuales, los lodos activados se utilizan para tratar las aguas residuales, y el carbón puede utilizarse en el proceso de reciclaje de los lodos activados para adsorber el exceso de materia orgánica y mejorar la calidad de los lodos activados.

• Control de olores

  Los olores de las aguas residuales son una molestia importante para las comunidades. El carbón activado se puede utilizar para controlar los olores de las aguas residuales mediante la adsorción de compuestos de azufre e hidrocarburos aromáticos, entre otros.

Cómo elegir carbones activados para el tratamiento de aguas residuales

La selección del carbón activado adecuado para una instalación de tratamiento de aguas residuales requiere tener en cuenta varios factores clave que determinarán la eficiencia y la idoneidad de cada opción.

• Capacidad de adsorción: La capacidad de un adsorbedor de carbón activado para absorber y retener los contaminantes de las aguas residuales es su principal fuerza impulsora. Al elegir un tipo, es fundamental tener en cuenta su capacidad de adsorción. Examine su afinidad por compuestos específicos y seleccione un adsorbente que tenga una alta tasa de adsorción para los contaminantes objetivo.
• Estructura de los poros: La estructura de los poros de los carbones activados para el tratamiento de aguas residuales, incluyendo su tamaño y distribución, también importa. Los poros más grandes facilitan el acceso inicial de los contaminantes, mientras que los poros más pequeños proporcionan una penetración más profunda, maximizando la adsorción. La selección de adsorbentes con estructuras de poros adecuadas para contaminantes particulares puede afectar significativamente la eficiencia de la adsorción.
• Potencial de regeneración: Debido al alto coste de los carbones activados para el tratamiento de aguas residuales, la capacidad de regenerarlos es un aspecto importante a considerar. Tenga en cuenta si determinados carbones pueden reciclarse para una sostenibilidad a largo plazo y viabilidad económica y su potencial de regeneración. Además, la eficiencia de eliminación de las técnicas de regeneración para los contaminantes también es importante.
• Compatibilidad con los procesos de tratamiento: Al decidir los tipos de carbón activado, es fundamental tener en cuenta la compatibilidad con los métodos de tratamiento disponibles. Seleccione adsorbentes que puedan integrarse con los procesos de tratamiento preferidos, como la adsorción, la bioadsorción o el cotratamiento. Además, no debe pasarse por alto la compatibilidad del adsorbente con las condiciones de funcionamiento del adsorbente, como el pH, la temperatura y la presencia de otras sustancias.

Tratamiento de aguas residuales con carbón activado: Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es el carbón real?

R: El carbón real es un polvo negro fino que se produce por carbonización o activación de materiales orgánicos.

P: ¿Por qué utilizar carbón activado en el tratamiento de aguas residuales?

R: El carbón activado en el tratamiento de aguas residuales utiliza sus fuertes características de adsorción para eliminar los contaminantes, los olores desagradables y las sustancias tóxicas del agua, haciéndola más limpia y segura para su eliminación o tratamiento posterior.

P: ¿Cuánto tiempo dura el carbón activado en una instalación de tratamiento de aguas residuales?

R: Normalmente, la vida útil del carbón activado en el tratamiento de aguas residuales es de unos 6 meses a 1 año. Sin embargo, hay muchos factores que pueden afectar a su longevidad, como la calidad inicial del carbón activado, la superficie del carbón, el nivel de contaminación del agua, el método de tratamiento de aguas residuales, la frecuencia de reactivación o sustitución del carbón y las condiciones ambientales.

P: ¿El carbón activado adsorbe algún otro componente?

R: El principal componente que adsorbe el carbón activado es la materia orgánica. Otras sustancias, como las bacterias, los virus y las sales inorgánicas, también pueden ser adsorbidas, pero en menor medida. La capacidad del carbón activado para adsorber otros componentes es limitada.

P: ¿El carbón activado de una planta de tratamiento de aguas residuales necesita ser regenerado?

R: En muchas instalaciones de tratamiento de aguas residuales, para mejorar la eficiencia de uso del carbón activado y reducir los costes de tratamiento, el carbón activado se regenera periódicamente. Este proceso consiste en limpiar el carbón quemándolo o calentándolo para eliminar los contaminantes que se habían adsorbido previamente. Sin embargo, todavía hay algunas instalaciones en las que el carbón activado tiene que ser totalmente sustituido porque está demasiado contaminado para ser regenerado eficazmente.