Tratamientos avanzados de agua potable para eliminación de materia orgánica disuelta : aplicación del BAC

摘要

Los procesos de biofiltración por carbón activo biológico se han utilizado desde hace décadas,udprimeramente en Europa y después en Norte América, sin embargo no hay parámetros de diseño yudoperación específicos que se puedan utilizar de guía para la biofiltración. Además, el factor coste a laudhora de elegir el carbón activo como medio de filtración impacta en el presupuesto, debido aludelevado coste de inversión y de regeneración.udA la hora de diseñar y operar filtros de carbón activo los requisitos que comúnmente se buscan sonudeliminar materia orgánica, olor, y sabor de agua. Dentro de la eliminación de materia orgánica seudprecisa la eliminación necesaria para evitar subproductos en la desinfección no deseados, y reducirudlos niveles de carbono orgánico disuelto biodegradable y asimilable a valores que consigan laudbioestabilidad del agua producto, a fin de evitar recrecimiento de biofilm en las redes deuddistribución.udEl ozono se ha utilizado durante años como un oxidante previo a la biofiltración para reducir el olor,udsabor, y color del agua, oxidando la materia orgánica convirtiendo los compuestos noudbiodegradables y lentamente biodegradables en biodegradables, consiguiendo que puedan serudposteriormente eliminados biológicamente en los filtros de carbón activo. Sin embargo laudinestabilidad del ozono en el agua hace que se produzcan ácidos carboxilos, alcoholes y aldehídos,udconocidos como subproductos de la desinfección.udCon esta tesis se pretende dar respuesta principalmente a los siguientes objetivos: análisis deudparámetros requeridos para el diseño de los filtros de carbón activo biológicos, necesidades deudozonización previa a la filtración, y comportamiento de la biofiltración en un sistema compuesto deudcoagulación sobre un filtro de carbón activo biológico. Los resultados obtenidos muestran que laudbiofiltración es un proceso que encaja perfectamente con los parámetros de diseño de plantas conudfiltración convencional. Aunque la capacidad de eliminación de materia orgánica se reduce a medidaudque el filtro se satura y entra en la fase biológica, la biodegradación en esta fase se mantienenudestable y perdura a lo lago de los meses sin preocupaciones por la regeneración del carbón. Losudvalores de carbono orgánico disuelto biodegradable se mantienen por debajo de los marcados en laudliteratura existente para agua bioestable, lo que hace innecesaria la dosificación de ozono previa a laudbiofiltración. La adición de la coagulación con la corrección de pH sobre el carbón activo consigueuduna mejora en la reducción de la materia orgánica, sin afectar a la biodegradación del carbón activo,udcumpliendo también con los requerimientos de turbidez a la salida de filtración. Lo que planteaudimportantes ventajas para el proceso. Granular activated carbon filters have been used for many years to treat and produce drinking waterudusing the adsorption capacity of carbon, replacing it once the carbon lost its adsorption capacity andudbecame saturated. On the other hand, biological activated carbon filters have been studied foruddecades, firstly in Europe and subsequently in North America, nevertheless are no generallyudaccepted design and operational parameters documented to be used as design guidance forudbiofiltration. Perhaps this is because of the cost factor; to choose activated carbon as a filtrationudmedia requires a significant investment due to the high capital and regeneration costs.udWhen activated carbon filters are typically required it is for the reduction of an organic load, removaludof colour, taste and / or odour. In terms of organic matter reduction, the primary aim is to achieve asudmuch removal as possible to reduce or avoid the introduction of disinfection by products, theudrequired removal in biodegradable dissolved organic carbon and assimilable organic carbon toudproduce a biologically stable potable water which prohibits the regrowth of biofilm in theuddistribution systems.udThe ozone has historically been used as an oxidant to reduce colour, taste and odour by oxidizing theudorganic matter and increasing the biodegradability of the organic matter, enhancing theudeffectiveness of organic removal in downstream biological activated carbon filters. Unfortunately,udozone is unstable in water and reacts with organic matter producing carboxylic acids, alcohols, andudaldehydes, known as disinfection by products.udThis thesis has the following objectives: determination of the required parameters for the design ofudthe biological activated filters, the requirement of ozonization as a pre-treatment for the biologicaludactivated filters, and a performance assessment of biofiltration when coagulation is applied as a pretreatmentudfor biological activated carbon filters.udThe results show that the process design parameters of biofiltration are compatible with those ofudconventional filtration. The organic matter removal reduces its effectiveness as soon as the filter isudsaturated and the biological stage starts, but the biodegradation continues steadily and lasts for audlong period of time without the need of carbon regeneration. The removal of the biodegradableuddissolved organic carbon is enough to produce a biostable water according to the values shown onudthe existing literature; therefore ozone is not required prior to the filtration. Furthermore, theudaddition of coagulant and pH control before the biological activated carbon filter achieves audadditional removal of organic matter, without affecting the biodegradation that occurs in theudactivated carbon whilst also complying with the required turbidity removal.