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

Ortiz Mingo, Jesús (2015). Tratamientos avanzados de agua potable para eliminación de materia orgánica disuelta : aplicación del BAC. Tesis (Doctoral), E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM). https://doi.org/10.20868/UPM.thesis.37280.

Descripción

Título: Tratamientos avanzados de agua potable para eliminación de materia orgánica disuelta : aplicación del BAC
Autor/es:
  • Ortiz Mingo, Jesús
Director/es:
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha de lectura: 2015
Materias:
Palabras Clave Informales: Carbón activo; carbón activo biológico; biofiltración; carbón activo granular; adsorción; biodegradación; biofilm; crecimiento de biofilm en sistemas de distribución; coagulación; coagulación mejorada; bioestabilidad del agua; materia orgánica natural; carbono orgánico; carbono orgánico total; carbono orgánico disuelto; carbono orgánico asimilable; carbono orgánico biodegradable; ozonización; bioregeneración del carbón activo
Escuela: E.T.S.I. Caminos, Canales y Puertos (UPM)
Departamento: Ingeniería Civil: Hidráulica, Energía y Medio Ambiente
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

Los procesos de biofiltración por carbón activo biológico se han utilizado desde hace décadas,
primeramente en Europa y después en Norte América, sin embargo no hay parámetros de diseño y
operación específicos que se puedan utilizar de guía para la biofiltración. Además, el factor coste a la
hora de elegir el carbón activo como medio de filtración impacta en el presupuesto, debido al
elevado coste de inversión y de regeneración.
A la hora de diseñar y operar filtros de carbón activo los requisitos que comúnmente se buscan son
eliminar materia orgánica, olor, y sabor de agua. Dentro de la eliminación de materia orgánica se
precisa la eliminación necesaria para evitar subproductos en la desinfección no deseados, y reducir
los niveles de carbono orgánico disuelto biodegradable y asimilable a valores que consigan la
bioestabilidad del agua producto, a fin de evitar recrecimiento de biofilm en las redes de
distribución.
El ozono se ha utilizado durante años como un oxidante previo a la biofiltración para reducir el olor,
sabor, y color del agua, oxidando la materia orgánica convirtiendo los compuestos no
biodegradables y lentamente biodegradables en biodegradables, consiguiendo que puedan ser
posteriormente eliminados biológicamente en los filtros de carbón activo. Sin embargo la
inestabilidad del ozono en el agua hace que se produzcan ácidos carboxilos, alcoholes y aldehídos,
conocidos como subproductos de la desinfección.
Con esta tesis se pretende dar respuesta principalmente a los siguientes objetivos: análisis de
parámetros requeridos para el diseño de los filtros de carbón activo biológicos, necesidades de
ozonización previa a la filtración, y comportamiento de la biofiltración en un sistema compuesto de
coagulación sobre un filtro de carbón activo biológico. Los resultados obtenidos muestran que la
biofiltración es un proceso que encaja perfectamente con los parámetros de diseño de plantas con
filtración convencional. Aunque la capacidad de eliminación de materia orgánica se reduce a medida
que el filtro se satura y entra en la fase biológica, la biodegradación en esta fase se mantienen
estable y perdura a lo lago de los meses sin preocupaciones por la regeneración del carbón. Los
valores de carbono orgánico disuelto biodegradable se mantienen por debajo de los marcados en la
literatura existente para agua bioestable, lo que hace innecesaria la dosificación de ozono previa a la
biofiltración. La adición de la coagulación con la corrección de pH sobre el carbón activo consigue
una mejora en la reducción de la materia orgánica, sin afectar a la biodegradación del carbón activo,
cumpliendo también con los requerimientos de turbidez a la salida de filtración. Lo que plantea
importantes ventajas para el proceso. Granular activated carbon filters have been used for many years to treat and produce drinking water
using the adsorption capacity of carbon, replacing it once the carbon lost its adsorption capacity and
became saturated. On the other hand, biological activated carbon filters have been studied for
decades, firstly in Europe and subsequently in North America, nevertheless are no generally
accepted design and operational parameters documented to be used as design guidance for
biofiltration. Perhaps this is because of the cost factor; to choose activated carbon as a filtration
media requires a significant investment due to the high capital and regeneration costs.
When activated carbon filters are typically required it is for the reduction of an organic load, removal
of colour, taste and / or odour. In terms of organic matter reduction, the primary aim is to achieve as
much removal as possible to reduce or avoid the introduction of disinfection by products, the
required removal in biodegradable dissolved organic carbon and assimilable organic carbon to
produce a biologically stable potable water which prohibits the regrowth of biofilm in the
distribution systems.
The ozone has historically been used as an oxidant to reduce colour, taste and odour by oxidizing the
organic matter and increasing the biodegradability of the organic matter, enhancing the
effectiveness of organic removal in downstream biological activated carbon filters. Unfortunately,
ozone is unstable in water and reacts with organic matter producing carboxylic acids, alcohols, and
aldehydes, known as disinfection by products.
This thesis has the following objectives: determination of the required parameters for the design of
the biological activated filters, the requirement of ozonization as a pre-treatment for the biological
activated filters, and a performance assessment of biofiltration when coagulation is applied as a pretreatment
for biological activated carbon filters.
The results show that the process design parameters of biofiltration are compatible with those of
conventional filtration. The organic matter removal reduces its effectiveness as soon as the filter is
saturated and the biological stage starts, but the biodegradation continues steadily and lasts for a
long period of time without the need of carbon regeneration. The removal of the biodegradable
dissolved organic carbon is enough to produce a biostable water according to the values shown on
the existing literature; therefore ozone is not required prior to the filtration. Furthermore, the
addition of coagulant and pH control before the biological activated carbon filter achieves a
additional removal of organic matter, without affecting the biodegradation that occurs in the
activated carbon whilst also complying with the required turbidity removal.

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ID de Registro: 37280
Identificador DC: https://oa.upm.es/37280/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:37280
Identificador DOI: 10.20868/UPM.thesis.37280
Depositado por: Biblioteca ETSI Caminos
Depositado el: 02 Sep 2015 07:22
Ultima Modificación: 26 Sep 2022 09:41
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