Sanitización de camas de carbón activado

Procedimiento para desinfectar camas de carbón activado granular mediante dióxido de cloro.

El carbón activado granular (CAG) tiene dos funciones en un tren de potabilización: (a) Adsorber los compuestos orgánicos que están presentes en todo cuerpo de agua natural (pozo, lago, río); y (b) Eliminar el cloro libre residual que se aplicó como biocida en una etapa previa.

Las bacterias no crean resistencia al cloro libre. Por lo tanto, el agua clorada que llega al tanque de CAG no contiene bacterias activas. Sin embargo, tarde o temprano, el agua que sale del equipo, ya sin cloro libre y sin contaminantes orgánicos, presenta actividad bacteriana. A continuación, se explica la razón de esto y se expone el método para desinfectar una cama de CAG mediante dióxido de cloro.

Por el hecho de que el CAG adsorbe compuestos orgánicos, se vuelve un sustrato propicio para el desarrollo bacteriano. La superficie rugosa y agrietada del carbón facilita la fijación de las bacterias. Cuando el agua clorada entra en contacto con la parte superior de la cama, el carbón reacciona con el cloro libre y su efecto desinfectante desaparece. Ya que esta reacción es rápida, no llega cloro libre a la parte media y baja de la cama de carbón. 

Al detener el proceso de tratamiento de agua, muchas veces los equipos se despresurizan. Si el agua que alimenta al tanque de CAG procede de un nivel inferior y las válvulas check de la tubería no cierran bien, se genera un vacío y un contraflujo. Este puede ocasionar el ingreso de microorganismos que proceden de los puntos de salida de agua, de las válvulas de muestreo o de cualquier gotera. Si estos microorganismos llegan al carbón, se fijan en sus grietas y se alimentan de la materia orgánica adsorbida.

Al arrancar el proceso nuevamente, el cloro libre no incide en ellos. Se multiplican forman una biomasa que el agua termina por arrastrar. Es así como llega el momento en el que el efluente del equipo acarrea bacterias. Si esta agua pasa por una etapa de desinfección con UV u ozono, los análisis bacteriológicos posteriores no mostrarán actividad bacteriana, pero llegará el momento en que el agua olerá a drenaje. 

Es por esto que, en un tren de tratamiento de agua destinada al consumo humano, debe incluirse en el protocolo de control de calidad, análisis bacteriológicos del efluente del equipo de CAG, justo a la salida de este. Cuando dichos análisis no cumplan con las normas de potabilidad, es necesario desinfectar la cama de carbón.

La desinfección del carbón debe realizarse con la mayor eficacia posible para retrasar lo más posible la reinfección. La ausencia de goteras, las colas de cochino en los puntos de muestreo, la lejanía de las tomas de agua tratada respecto al equipo con CAG, válvulas bien cerradas y sin fugas, así como las barreras microbiológicas (como UV) disminuyen la frecuencia con la que será necesario desinfectar.

En el caso de purificadores de agua caseros, en los que no es práctica la aplicación de ninguno de un método de desinfección, se utiliza el CAG impregnado con plata, que es bacteriostático. Este no se recomienda en procesos industriales porque es costoso y la plata se pierde mucho antes de que se agote la capacidad del CAG. Hay que recordar que el carbón de un purificador casero opera unos cuantos minutos al día, mientras que el de un proceso industrial opera durante horas. Por lo tanto, en el caso de procesos industriales, lo indicado es desinfectar adecuadamente.

No se puede lograr una desinfección efectiva de un CAG por medio de oxidantes como cloro, ozono o peróxido de hidrógeno. El CAG los destruye con rapidez y no alcanzan a llegar a todos los puntos de la cama. Por lo tanto, parte de los microorganismos quedan activos.

 

Método para desinfectar una cama de CAG mediante dióxido de cloro.

El único biocida inorgánico apropiado para desinfectar camas de CAG es el dióxido de cloro. El procedimiento para desinfectar con este compuesto es el siguiente:

1.- Calcular el volumen de solución de ClO2 requerida. Esta debe inundar completamente la cama de CAG. Las camas de CAG suelen tener una porosidad de alrededor del 40%. Es decir, el 40% del volumen de la cama es espacio vacío (formado por el espacio entre las partículas de carbón y por el espacio que hay dentro de los poros).  El 60% del espacio restante está ocupado por el sólido. Las camas de grava o gravilla de soporte tienen una porosidad de alrededor del 30%.

Ejemplo de cálculo: 

Se requiere desinfectar el CAG contenido en un tanque de fibra de vidrio de 48” de diámetro y 72” de altura. El carbón está colocado sobre una cama de gravilla de soporte. El volumen del CAG es de 40 ft3 y el volumen de la gravilla es de 6 ft3. Se requiere inundar totalmente la cama de CAG, y dejar un sobrenadante de 40 cm. Calcular el volumen de solución de dióxido de cloro que hay que preparar.

Cálculo del volumen de solución sobrenadante: 

Diámetro interior del tanque (supondremos que es igual al diámetro nominal) = 48”.

Diámetro interior del tanque = 48” = 4 ft

Área de sección transversal del tanque =3.1416 x 42/4 = 12.57 ft2

Altura de la solución sobrenadante = 40 cm = 1.31 ft

Volumen de la solución sobrenadante = 12.57 ft2 x 1.31 ft = 16.50 ft3

 

Cálculo del volumen total de la solución que hay que preparar:

 

Espacio vacío en la cama de CAG:                                        40 ft3 x 0.4 = 16.00 ft3

Espacio vacío en la cama de gravilla:                                   6 ft3 x 0.3  =   1.80 ft3 

Volumen de solución sobrenadante:                                    16.50 ft3   

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Volumen total de la solución que hay que preparar:         34.30 ft3

                                                                                                       971 litros

 

2.- En un tanque a parte, preparar la solución de dióxido de cloro a una concentración de 30 mg/L. Agitar bien para que la solución quede homogénea.

El dióxido de cloro suele obtenerse en el sitio, ya que se evapora a 11°C y se descompone con la luz solar. Es típico obtenerlo a partir de una reacción química entre una solución de clorito de sodio al 25% (Aprox.) y una solución de ácido clorhídrico al 4%. Estas dos soluciones se hacen reaccionar en una relación 1/1 (el mismo volumen de cada una). Un mililitro de cada solución produce 45 mg de dióxido de cloro.

Para el caso del ejemplo del inciso 1, se requieren 971 litros de solución de dióxido de cloro a una concentración de 30 mg/L. Por lo tanto:

Masa de dióxido de cloro requerida = 30 mg/L x 971 L = 29130 mg ClO2

Por lo tanto,

Volumen requerido de solución de clorito de sodio al 25% =


Volumen requerido de solución de clorito de sodio al 25% = 647 mL

Volumen requerido de solución de ácido clorhídrico al 4%  = 647 mL

 

3.- Retrolavar el tanque de CAG con el objeto de descompactar la cama. Es importante que se logre la expansión de la misma, para que la solución de dióxido de cloro pueda entrar en contacto con todos los gránulos de carbón.

4.- Vaciar el tanque de CAG.

5.- Hacer fluir la solución de dióxido de cloro hacia el interior del tanque que se va a desinfectar. 

6.- Dejar reposar durante al menos una hora.

7.- Retrolavar y enjuagar.

Carbon activado

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