Tratamiento de aguas residuales: comparación del carbón activo con otras tecnologías

Las aguas residuales suponen un problema para muchos sectores, especialmente a medida que se introducen límites más rigurosos respecto a la contaminación. Para hacer que las aguas residuales sean seguras para su reutilización o para el vertido, se emplean distintas tecnologías que, a menudo, se combinan.

En muchas situaciones y sectores, el carbón activo es una opción eficaz, ya que reduce los costes y ofrece una alternativa fiable y respetuosa con el medio ambiente, aunque también sirve de apoyo a otras tecnologías como los biorreactores y las membranas.

Problemas típicos de la purificación de aguas residuales

Las aguas residuales suelen proceder de tres fuentes principales: aguas de proceso o aguas residuales industriales, aguas residuales municipales y aguas de lixiviación de vertederos.

Los contaminantes dependen de la fuente y los principales son:

  1. Compuestos orgánicos, según la determinación de la demanda química de oxígeno (DQO) y de la demanda bioquímica de oxígeno (DBO). En cantidades excesivas, estos contaminantes pueden provocar el agotamiento del oxígeno de las fuentes de agua y generar niveles insuficientes para el mantenimiento de la vida.
  2. Nitratos y fosfatos, a menudo procedentes de los fertilizantes. Estos contaminantes pueden producir eutrofización, un fenómeno de proliferación de cantidades muy elevadas de algas que privan de luz y oxígeno a los organismos.
  3. Compuestos orgánicos halogenados adsorbibles (AOX). Estos contaminantes son potencialmente tóxicos y muchos son un riesgo para la salud y el medio ambiente.
  4. Elementos traza, como residuos de pesticidas, hormonas, antibióticos y productos químicos industriales. Muchos de ellos pertenecen a la categoría de sustancias extremadamente preocupantes (SEP), consideradas nocivas para la salud del ser humano incluso en concentraciones ínfimas. Otros son contaminantes orgánicos persistentes (COP) que pueden acumularse en el agua, en el suelo y, posiblemente, en la cadena de alimentación.
  5. Metales, que pueden dañar la salud de las personas o de la vida acuática si se alcanzan niveles demasiado elevados.

No todos los contaminantes se pueden eliminar mediante adsorción con carbón activo. Los nitratos, los fosfatos y los metales son componentes inorgánicos que no tienen afinidad con el carbón activo y, por tanto, requieren una tecnología de purificación alternativa. Sin embargo merece la pena estudiar el uso del carbón activo para la eliminación de DQO, DBO, AOX y elementos traza.

La legislación protege los cauces de agua naturales y la biodiversidad, y limita los riesgos para la salud de los seres humanos. Los límites a la contaminación varían según el componente, la región y la proximidad a los recursos naturales o pozos de agua de consumo.

Sectores y casos

El carbón activo se puede utilizar en una amplia variedad de sectores y situaciones, especialmente en el tratamiento de contaminantes orgánicos en las aguas residuales industriales.

Los sectores petroquímico, químico y farmacéutico generan aguas residuales en sus procesos de producción, impregnando el agua de lavado y el agua de lluvia con contaminantes orgánicos como DQO, DBO y elementos traza. También se puede eliminar el color de las aguas de procesos o de las aguas residuales.

Las empresas de chatarra, vertederos y plantas de tratamiento de residuos pueden producir escorrentías contaminadas cuando llueve. La composición de la contaminación depende del tipo de residuos de las instalaciones. Suelen encontrarse metales de piezas de coches antiguos y material triturado, por ejemplo, que no pueden eliminarse mediante adsorción. El carbón activo suele tratar los componentes orgánicos resultantes de la lixiviación de residuos sólidos o vertidos de gasolina y líquidos refrigerantes.

En catástrofes como los accidentes ferroviarios se pueden producir aguas contaminadas, por ejemplo, por los líquidos transportados o por el agua utilizada para la extinción de los incendios, que suele contener componentes fluorados como PFAS.

Las empresas de tratamiento también se pueden beneficiar de la filtración con carbón activo, al igual que los festivales o conciertos, donde se generan aguas residuales procedentes de las cocinas y baños.

Tecnologías de tratamiento de aguas residuales

El tratamiento de las aguas residuales suele llevarse a cabo en fases.

  • Tratamientos primarios

En estos tratamientos se eliminan las partículas no solubles de mayor tamaño, como las hojas y la arena. Una solución estándar para eliminar este tipo de residuos es la sedimentación, donde se deja el agua en un depósito para que estas partículas se asienten. 

En el tratamiento físico-químico se incorporan productos químicos para aumentar la coagulación y la floculación, facilitando así la eliminación de las impurezas.  Los metales y algunos fármacos se pueden reducir con esta técnica. En este paso, se puede añadir carbón activo en polvo para eliminar la toxicidad y proteger las bacterias de la siguiente fase.

  • Tratamientos secundarios

Estos tratamientos se encargan de eliminar las impurezas orgánicas según la estimación de la DQO y DBO, como las que se generan en los sectores alimentario, químico y farmacéutico.

Los reactores biológicos o biorreactores, que utilizan bacterias para descomponer los elementos orgánicos, se utilizan en condiciones tanto aeróbicas como anaeróbicas, en función de los componentes que deban eliminarse.

Los biorreactores aeróbicos consumen mucha energía, de lo contrario, las bacterias morirían. La toxicidad de las aguas residuales también puede matar las bacterias y resulta difícil restaurar las colonias. Los biorreactores requieren de conocimientos especializados y de una estrecha vigilancia a nivel interno para garantizar la supervivencia de las bacterias.

El carbón activo en polvo puede agregarse a modo de vitamina, para mejorar la floculación y proteger las bacterias. Este proceso también se denomina PACT ("tratamiento con carbón activo en polvo", por sus siglas en inglés).

A veces, esta fase secundaria es suficiente para purificar el agua, aunque suele ser necesario un tercer paso. Además, se generan lodos que suelen requerir un tratamiento adicional.

  • Tratamientos terciarios

Esta es la fase de "refino", que garantiza que el agua sea segura para su reutilización o vertido. En estos tratamientos, se utilizan varias tecnologías, bien solas o bien de manera combinada.

Las membranas concentran las aguas residuales purificadas para el reciclaje o descarga, produciendo un lodo que necesita un tratamiento adicional. La tecnología de membrana es eficaz, pero el consumo energético necesario para bombear el agua por las membranas es elevado.

Son caras y susceptibles de ensuciarse con bacterias, partículas o sales no solubles, lo que obliga a interrumpir las operaciones durante su limpieza. Exigen una supervisión minuciosa para garantizar que los contaminantes no las atraviesen.

La filtración con carbón activo adsorbe los contaminantes DQO, DBO, AOX y muchos elementos traza. Es especialmente útil para aquellos componentes orgánicos que no son biodegradables.

Funcionando de manera independiente o en serie, los filtros pueden colocarse delante de las membranas para evitar su contaminación. De esta forma, las membranas duran más tiempo y se evitan las interrupciones. Si se colocan detrás de las membranas, sirven de paso de refino final en caso de penetración.

La filtración con arena elimina los sólidos en suspensión, a veces junto con el carbón activo.

En los procesos de oxidación avanzada (PAO), se utilizan productos químicos como el ozono para eliminar los últimos remanentes de DQO, por lo general en combinación con las membranas.

Las técnicas de desinfección y destilación son poco habituales que rara vez se aplican fuera de los entornos de laboratorio.

Soluciones de filtración con carbón activo de DESOTEC

DESOTEC ofrece un servicio 24 horas al día, 7 días a la semana en toda Europa para dar respuesta a las inquietudes de clientes en cuestiones de aguas residuales, para que puedan centrarse en sus actividades fundamentales.

Nuestras soluciones son especialmente útiles cuando la contaminación es discontinua, por ejemplo, para el tratamiento de agua de lluvia contaminada en instalaciones de desguace. Mientras que los biofiltros requieren un suministro constante de contaminantes para alimentar a las bacterias, así como una estrecha vigilancia, los filtros de carbón activo pueden dejarse instalados hasta que sea necesario.

DESOTEC suministra todos los filtros móviles en régimen de alquiler, lo que los hace perfectos para situaciones a corto plazo, como emergencias o tareas de mantenimiento. Las empresas pueden probarlos a escala completa y adaptarlos o retirarlos según sea necesario, en lugar de realizar una inversión inicial.

El sistema de DESOTEC es modular, lo que le confiere una gran flexibilidad. Este aspecto es muy ventajoso para las EDAR municipales, que necesitan incrementar el tratamiento a medida que se expanden las comunidades. También ayuda a las empresas a reforzar sus instalaciones actuales para cumplir los nuevos límites más restrictivos a la contaminación.

Los clientes no tienen que manipular el carbón saturado. Es DESOTEC quien se encarga de retirar los filtros saturados, para que la planta pueda restablecer la actividad rápidamente. A continuación, lo llevamos hasta nuestros hornos, donde se destruyen los contaminantes y se reactiva el carbón, lo que convierte la filtración de DESOTEC en una opción respetuosa con el medio ambiente.

¿Cómo puede ayudarle DESOTEC?

Vemos a clientes de toda Europa pasarse al carbón activo para el tratamiento de aguas residuales o incluir nuestros filtros en sus sistemas de biofiltración o membranas.

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En las instalaciones de DESOTEC, todo el carbón usado es analizado de forma que se puedan tomar las medidas adecuadas para el manejo y extracción del carbón saturado de los filtros móviles. Las moléculas que fueron adsorbidas en el carbón activo en las instalaciones de nuestros clientes, son desorbidas dentro de nuestros hornos de reactivación. Estos contaminantes son destruidos por completo, de acuerdo con la legislación nacional y europea, mediante una instalación de incineración y neutralización. Dicha instalación al completo y sus emisiones están bajo continua monitorización en línea, lo cual garantiza que solo sea vapor de agua inocuo lo que sale por la chimenea.