Tratamiento terciario de aguas residuales con carbón activado y carbón activado biológico

Tratamiento terciario de aguas residuales

En el tratamiento terciario de aguas residuales el agua ha pasado por una primera etapa de sedimentación y/o flotación que ha eliminado gran parte de los sólidos suspendidos al igual que parte de la materia orgánica por medios mecánicos. Al igual que ha tenido un tratamiento biológico que retira materia orgánica disuelta y microorganismos patógenos en la etapa de tratamiento secundario.

Cuando las aguas residuales tratadas serán descargadas sobre cuerpos de agua naturales o reutilizada, es necesario la aplicación de tratamientos adicionales para cumplir con los límites permisibles por la ley que regulan la calidad del agua tratada.

En México la Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEMARNAT establece los límites de contaminantes permisibles cuando el agua residual será descargada en cuerpos receptores propiedad del país.

Tratamiento terciario de aguas residuales con carbón activado

El carbón activado es un tipo de carbón al que se le ha aumentado su porosidad lo que da como resultado una mayor área superficial en comparación con el carbón no activado. Puede ser producido a partir de cáscara de coco, madera o de origen mineral. Su proceso de activación puede ser térmica o químicamente. El carbón activado para tratamiento terciario de aguas residuales puede ser aplicado de forma granular o en polvo

El carbón activado es capaz de mejorar el color, olor y sabor del agua en general.

Un indicador de la calidad de las aguas residuales es la DQO (Demanda Química de Oxígeno), cuyo resultado puede dar una estimación de los contaminantes orgánicos oxidables que siguen presentes en el agua después del tratamiento primario y secundario.

El carbón debido a su estructura química de carácter covalente suele buscar satisfacer el desequilibrio electromagnético con otras moléculas de carácter covalente. Esto da como resultado una unión de baja intensidad (fuerza de London) entre el carbón y las moléculas fluidas que se acerquen. Este fenómeno se denomina como adsorción.

Las moléculas orgánicas que afectan los niveles de DQO son de carácter covalente, por lo que el carbón activado las adsorberá y arrojará un nivel de DQO inferior mejorando la calidad general del agua residual, volviéndola apta para su descarga en cuerpos de agua naturales.

Ahora bien, hablando del color, el uso de carbón activado en el tratamiento terciario de aguas residuales puede ser útil cuando el color es gracias a la presencia de compuestos orgánicos, ya que el carbón activado no adsorbe eficientemente compuestos inorgánicos.

Pasando a la toxicidad del agua residual, el carbón activado es ampliamente usado como antídoto al adsorber compuestos orgánicos tóxicos.

En caso de existir grasas y aceites, se requerirá de tecnologías y tratamientos adicionales que eliminen el aceite libre o emulsionado a pesar de que estos sean compuestos orgánicos, ya que interfieren con la capacidad de adsorción del carbón activado al impregnarlo y bloquearlo.

Carbón activado biológico en el tratamiento terciario de aguas residuales

Las moléculas orgánicas biodegradables que no se pudieron degradar en el tratamiento biológico serán adsorbidas por el carbón activado específicamente cuando es aplicado de forma granular. Esta acumulación de moléculas orgánicas biodegradables atrae a bacterias que se instalaran en la superficie del carbón activado que se alimentan de las moléculas orgánicas. A este fenómeno se le conoce como carbón activado biológico. Este tipo de carbón es igualmente útil para el tratamiento terciario de aguas residuales, ya que en estas existe una concentración de contaminantes orgánicos.

Las bacterias generarán dióxido de carbono, metano, agua al igual que ayudan a la generación de más bacterias, Las bacterias al consumir las moléculas orgánicas adsorbidas permiten que el carbón tenga superficie libre para adsorber más contaminantes orgánicos que volverán a servir como alimento para las bacterias

Si bien se va generando una acumulación de lodos en el carbón activado, está se puede eliminar por medio de retrolavados dando como resultado una reactivación biológica que permite el rehúso del mismo carbón activado.

A pesar de que esta reactivación biológica y el carbón activado biológico no da resultados tan bajos como el carbón activado, se sigue obteniendo una reducción considerable en los niveles de carbono orgánico total.

El carbón activado biológico a través de procesos de retrolavados periódicos y con la frecuencia necesaria elimina el exceso de bacterias lo que permite que el carbón activado pueda ser usado por más de 3 años sin tener que ser sustituido. Para lograr esto se deben realizar retrolavados donde se invierte el flujo del tanque para expandir la cama de carbón activado.

Realizando este proceso el carbón activado requerirá ser sustituido hasta que presente erosiones y perdidas por el proceso de retrolavado pero no porque se haya agotado.

Carbón activado biológico para cumplimiento de la NOM-001-SEMARNAT-2021 en territorio mexicano.

Como se mencionó anteriormente la NOM-001-SEMARNAT establece los límites permisibles de aguas residuales que serán reintroducidas al ambiente al ser descargadas en cuerpos receptores que sean propiedad de la nación.

La NOM-001-SEMARMAT-2021 es una actualización de la norma que empezó a aplicarse en territorio mexicano desde el 3 de abril de 2023.

Entre sus modificaciones encontramos:

• Limitación del valor de la DQO (Demanda Química de Oxígeno) en lugar de limitar el valor de la DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno).
• Se añadió un límite al color verdadero no presente en la versión anterior.
• Se añadió un límite de toxicidad aguada no presente en la versión anterior.

Cuando el valor de estos parámetros es causado por compuestos orgánicos el carbón activado biológico es una opción muy competitiva para el cumplimiento de la norma en el tratamiento terciario de aguas residuales.

Puede consultar más información sobre la actualización de la NOM-001-SEMARNAT y sus límites permisibles en este artículo: Carbón activado para el cumplimiento de los nuevos límites permitidos por la NOM-001-SEMARNAT-2021

(Los límites de color verdadero y toxicidad aguda serán aplicables el 12 de marzo de 2026)