Contaminación de las aguas superficiales.
Las aguas superficiales comprenden cuerpos de agua expuestos como ríos, lagos, arroyos, estanques y pozos someros (con profundidades menores de 50 metros). A diferencia de las aguas subterráneas, que incluyen acuíferos, pozos profundos, lagos y ríos subterráneos, las aguas superficiales están fácilmente expuestas a la contaminación por múltiples fuentes.
La exposición directa al ambiente y a actividades antropogénicas hace que las aguas superficiales sean altamente vulnerables a una amplia gama de contaminantes. Entre algunas de estas fuentes puntuales de contaminantes se encuentran las descargas de efluentes industriales o descargas residuales de las zonas urbanas cercanas. También están expuestas a pesticidas, fertilizantes y herbicidas de campos agrícolas, a los desechos animales y estiércol arrastrados. De igual forma la lluvia puede arrastrar fácilmente contaminación de las zonas urbanas hacia los cuerpos de aguas superficiales.
Esto da como resultado que las aguas superficiales tenga contaminante como pesticidas, herbicidas, compuestos orgánicos volátiles, materia orgánica natural, ácidos húmicos y fúlvicos.
Ácidos húmicos y fúlvicos en aguas superficiales.
Los ácidos húmicos son macromoléculas que contienen una mezcla de anillos aromáticos y cadenas alifáticas con grupos funcionales como carboxilos, fenoles y quinonas. Se puede decir que su peso molecular es relativamente alto.
Los ácidos fúlvicos tienen estructuras más simples y cuentan con un peso molecular inferior. Son más solubles en agua en una amplia gama de pH debido a su mayor contenido de grupos carboxilo y fenol.
Estos compuestos es el resultado de la descomposición de la materia orgánica animal y vegetal que pueda existir en las aguas superficiales. La materia orgánica se descompone en sus componentes más simples, los cuales tienen la capacidad de impartir sabores y olores desagradables. Igualmente pueden modificar el color y apariencia del agua, lo que la vuelve menos atractiva.
Además, hay que considerar que, en el proceso de cloración los ácidos húmicos y fúlvicos reaccionan con el cloro para formar subproductos de desinfección. Estos subproductos son potencialmente dañinos para el ser humano si son consumidos.
Debido a el tamaño de estos compuestos se debe llevar a cabo un proceso de coagulación y floculación previo al carbón activado.
Tratamiento de aguas superficiales con coagulación y floculación.
Las etapas de coagulación y floculación son etapas que ayudan a remover partículas suspendidas, materia orgánica natural y otros contaminantes que afectan la calidad de las aguas superficiales, incluidos ácidos húmicos y fúlvicos. Estos procesos deben ser aplicados previamente al uso de carbón activado bituminoso.
Coagulación.
Este proceso elimina partículas en suspensión y coloides del agua por medio de agentes coagulantes químicos. Los coagulantes ayudan a que las partículas suspendidas del agua se acerquen a si mismas y se aglomeren. Para lograr la aglomeración de las partículas suspendidas el coagulante neutraliza las cargas eléctricas que son las responsables de mantener separadas a los coloides y partículas suspendidas de las aguas superficiales.
Una vez que el coagulante ayuda a neutralizar y aglomerar se generan micro flóculos los cuales no se sedimentan rápidamente ya que son demasiados pequeños. Por lo que se necesita una segunda etapa llamada floculación.
Floculación.
La floculación permite que los micro flóculos se aglomeren y se sedimenten de manera más fácil. Para lograr esta aglomeración se requiere añadir floculantes (polímeros naturales o sintéticos) que pueden ser catiónicos, aniónicos o no iónicos. El uso de uno u otro será de acuerdo al contaminante a sedimentar.
Cuando los micro fóculos se aglomeran, estos obtienen la suficiente densidad y peso para sedimentar por gravedad. De esta forma, un porcentaje de partículas suspendidas y contaminadas presentes en el agua superficial pasan al fondo del tanque de tratamiento.
Importancia de la coagulación y floculación previa al uso de carbón activado bituminoso.
Aplicar coagulantes y floculantes en aguas superficiales antes del uso de carbón bituminoso ayuda a eliminar partículas grandes y reducir la turbiedad. Esto optimiza y beneficia a posteriores etapas de tratamiento y la calidad general del agua previa a el uso de carbón bituminoso.
La coagulación y floculación elimina en gran medida materia orgánica natural y compuestos orgánicos volátiles. Al reducir una considerable parte de los contaminantes orgánicos de gran tamaño, estos no obstruyen los poros del carbón activado. Lo que permite que contaminantes de menor tamaño puedan ser adsorbidos eficientemente y que haya más espacio disponible para ellos en la superficie del carbón activado bituminoso.
Esto también ayuda a prolongar la vida útil del carbón activado bituminoso pues se evita que se sature rápidamente y que la cama de carbón tenga que ser remplazada con mayor frecuencia.
Carbón bituminoso para tratamiento de aguas superficiales.
El carbón de origen mineral y bituminoso suele ser el tipo de carbón con más eficacia en el tratamiento de aguas superficiales, esto se debe a que en su estructura contiene una gran cantidad de poros con diámetros que van desde 1 a 10 nanómetros. Estos mesoporos y macroporos son ideales para adsorber la múltiple gama de contaminantes presentes en aguas superficiales por su contacto con la vida vegetal y animal.
Los poros del carbón bituminoso son ideales para adsorber contaminantes de tamaño intermedio que no pueden ser capturados eficientemente por los microporos de otro tipo de carbones como el de concha de coco.
Aunque el carbón activado de cáscara de coco y de madera tienen sus aplicaciones específicas, no son ideales para el tratamiento de aguas superficiales debido a las características de sus poros y a la naturaleza de los contaminantes presentes en estos cuerpos de agua.
El carbón activado de concha de coco es recomendado para tratamiento de agua de pozo profundo (profundidad superior a 50 metros) ya que los contaminantes presentes tienen un tamaño inferior, ideal para su estructura microporosa.
Mientras que el carbón activado de madera tiene una estructura con macroporos, sin embargo, no tiene la misma dureza del carbón activado bituminoso, por lo que si se usa para tratamiento de agua superficial no soportaría la presión de trabajo usada en esta aplicación en específico.
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Diferencia entre carbón activado lignítico y bituminoso – Centro de aprendizaje
