Sistemas para tratamiento de aguas residuales por adsorción
Como se ha dicho, la adsorción puede llevarse a cabo a escala industrial integrándose en distintas etapas, según los modelos esquematizados en la figura 2, utilizando dos procedimientos básicos:
Contacto en tanque agitado
El adsorbente, en estado pulvurulento, se añade al agua a tratar y la mezcla se mantiene agitada el tiempo necesario para alcanzar la concentración final deseada en la fase líquida, o en último término, la concentración de equilibrio. Después de separar las dos fases por sedimentación y/o filtración, se regenera el adsorbente si da lugar. Este procedimiento puede operar en varias etapas o en continuo.
Contacto en columna
El agua a tratar se hace pasar a través de un lecho de material adsorbente en estado granular, a la velocidad adecuada para asegurar el tiempo de contacto necesario. El lecho opera en continuo y en condiciones de anegamiento. El adsorbente saturado se sustituye o se regenera, lo que puede hacerse dentro o fuera de la propia columna. Se requiere el empleo de una o más columnas de funcionamiento intermitente para que el sistema opere en continuo. Son posibles dos alternativas: lechos fijos y lechos móviles. Los tres sistemas básicos de trabajo son los de flujo descendente en lecho fijo (en serie o en paralelo) (Figs. 3 y 4), flujo ascendente (Fig. 5) en lecho compacto o expandido y flujo a través de lecho móvil expandido o fluidizado ( (Fig. 6) en contracorriente (agua ascendente- carbón descendente). La elección de uno otro tipo d pende de factores de orden funcional y técnico-económico pero, en general, la segunda de las formas de trabajo indicadas resulta la preferida.
Figura 2. Situaciones posibles de la etapa de adsorción en un sistema integral
Figura 3. Lechos fijos en serie. Flujo descendente
Figura 4. Lechos fijos en paralelo. Flujo descendente
Figura 5. Lechos compactos o expandidos en serie. Flujo ascendente
En la tecnología con lechos fijos se emplean normalmente dos o más columnas en serie o en paralelo, lo que permite lavar bien la primera columna, y también regenerar únicamente la fracción más saturada del carbón (primera columna). Se organiza así un sistema de contracorriente por permutación cíclica 1,2,3→2,3,1 regenerada, etc.
La tecnología utilizada se asemeja a la de los filtros de arena. Debe prestarse especial atención a los sistemas de lavado, debido al riesgo de pérdida de carbón por flotación. Como se ha dicho, según los medios con que el carbón activo se ponga en contacto con el agua, la materia en suspensión presente también puede ser eliminada. Una columna típica se esquematiza en la figura 7. El agua se introduce por la parte superior de la columna y sale por la inferior. El carbón se mantiene en su lugar por medio de una rejilla en el fondo de la columna. Es necesario prever las instalaciones de lavado en superficie y a contracorriente. El lavado a contracorriente es necesario para evi-tar las pérdidas de carga excesivas. Tales columnas pueden operar solas, o como se ha dicho, en serie y también en paralelo.
Figura 6. Lecho móvil (expandido). Flujo en contracorriente
Las operaciones de paradas o interconexiones a la hora de la regeneración dependerán de la configuración del sistema de columnas.
El problema de la obstrucción de carbón puede reducirse si se utiliza un lecho expandido y flujo ascendente (Fig. 5). Durante la operación, el afluente se introduce por el fondo de la columna y se deja que se expanda el lecho, como si se tratase de un lecho filtrante durante un lavado a contracorriente. El carbón consumido se va sustituyendo en forma continua por nuevo carbón. En un sistema así la pérdida de carga no aumenta con el tiempo, una vez que se ha alcanzado el régimen de funcionamiento normal.
Figura 7. Columna de adsorción. Lecho fijo. Flujo descendente
El lecho móvil (Fig. 6) funciona a contracorriente agua-carbón activo. Otra disposición es aquélla en que la base del lecho es un lecho fluidizado, lo que facilita la extracción del carbón.