En relación con el tratamiento de las aguas, el carbón activo se utiliza:
En tratamiento de afino de aguas potables o de aguas industriales de gran pureza, especialmente cuando se obtienen partiendo de aguas superficiales. El carbón activo retiene los compuestos orgánicos disueltos no eliminados por la degradación biológica natural, microcontaminantes y ciertos metales pesados a nivel de trazas.
En el tratamiento terciario de aguas residuales o industriales. El carbón retiene los compuestos orgánicos disueltos, resistentes al tratamiento biológico, con lo que se elimina una cierta proporción de la DQO residual.
En el tratamiento de aguas residuales industriales, cuando el efluente no es biodegradable o contiene elementos tóxicos orgánicos que impiden la puesta en práctica de técnicas biológicas.
En resumen, debe preverse el empleo de carbón activo cuando se deseen eliminar contaminantes orgánicos disueltos, tales como:
- Detergentes.
- Colorantes de síntesis solubles.
- Disolventes clorados.
- Fenoles y derivados hidroxilados.
- Derivados aromáticos, sustituidos o no, especialmente derivados clorados o nitrados.
- Sabores y olores.
Carbón en polvo
El carbón en polvo generalmente se utiliza en combinación con los tratamientos de clarificación. Inyectado de forma continua en el agua con reactivos de floculación, se introduce en los flóculos y seguidamente se extrae del agua con ellos. Para esta extracción, se recomienda a veces recurrir a una filtración directa, si bien es preferible utilizar un decantador de recirculación de fangos o, mejor aún, de lecho de fangos. Con estos aparatos se aumenta notablemente el tiempo de contacto entre el agua y el carbón y, por lo tanto, se consigue una mejor aproximación al equilibrio. Otra forma de aplicación es añadir carbón activo en polvo al efluente del tratamiento biológico. El carbón, en este caso, es añadido al efluente en un tanque de contacto. Una vez transcurrido el tiempo deseado se deja que el carbón sedimente en el fondo del tanque y seguidamente se extrae del mismo el agua tratada. Puesto que el carbón está pulverizado, puede necesitarse un coagulante para facilitar la eliminación de las partículas de carbón, o bien requerirse una filtración a través de filtros rápidos de arena.
Como se ha indicado, el carbón activo puede utilizarse igualmente para afino de aguas industriales de elevada pureza (tratamiento de condensados, agua de aclarado en la industria electrónica, etc.).
Ventajas:
- Los carbones activos en polvo son, aproximadamente, de dos a tres veces más baratos que los carbones en grano.
- Pueden dosificarse en exceso, en caso de puntas de contaminación.
- Precisan inversiones reducidas. Cuando el tratamiento consiste sólo en una etapa de floculación-decantación basta prever un simple equipo de dosificación de carbón activo.
- Su cinética de adsorción es rápida, puesto que su superficie es fácilmente accesible.
- El carbón activo favorece la decantación, al espesar el flóculo.
Inconvenientes:
- El carbón activo no puede regenerarse cuando se recupera en mezcla con fangos de hidróxidos, por lo que debe preverse la pérdida de este material después de su utilización. Cuando se utiliza carbón activo sólo (en ausencia de coagulantes minerales) puede recurrirse a la técnica de regeneración en lecho fluidizado que, sin embargo, conlleva pérdidas muy elevadas.
- Es difícil eliminar las últimas trazas de impurezas, sin añadir un exceso de carbón activo.
El carbón activo en polvo se utiliza esencialmente en dosificaciones discontinuas o de pequeña importancia (inferiores a 25 - 50 g/ m3, según los casos).
Carbón en grano
El carbón en grano se utiliza en forma de lecho filtrante atravesado por el agua a tratar, cuyas impurezas se someten así a una extracción metódica. En efecto, el agua, progresivamente liberada de sus contaminantes, encuentra fracciones de carbón activo cada vez menos saturadas y, por lo tanto, cada vez más activas.
Asociación polvo-grano
En algunos casos de tratamiento de aguas de superficie, de contaminación muy variable, puede ser interesante combinar el empleo de carbón en polvo, en la clarificación, para hacer frente a puntas de contaminación, con el tratamiento posterior con carbón en grano, para alcanzar el nivel de descontaminación final deseado.
Capacidad útil de un carbón
La experiencia demuestra que rara vez pueden sobrepasarse tres volúmenes de agua por volumen de carbón y por hora, en casos de contaminación elevada. En el caso de tratamiento de aguas para el consumo humano, en el que los contenidos de productos adsorbibles son muy pequeños, deben preverse, en el estudio económico, unos elevados gastos de inversión, por lo que generalmente debe aceptarse una menor saturación del carbón, utilizando velocidades mayores: 5 a 10 vol. agua/(vol. carbón. h). Puesto que la teoría da únicamente el sentido de variación de estas leyes, es indispensable recurrir a la experiencia del especialista y realizar ensayos dinámicos a través de columnas de tamaño suficiente para poder efectuar una extrapolación.