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El agua potable debe estar en buenas condiciones físicas, químicas y biológicas. Uno de los problemas comunes de las fuentes de agua superficial, como lagos, embalses y ríos, es la contaminación por algas y cianobacterias . Estos microorganismos pueden proliferar rápidamente en ciertas condiciones y producir compuestos nocivos como la geosmina y el metil isoborneol (MIB) , que le confieren al agua un sabor y un olor fuertes.
Aunque estos compuestos no son tóxicos, pueden causar insatisfacción en el consumidor incluso en concentraciones muy bajas (menos de 10 ng/L). Una forma eficaz de eliminar estos compuestos del agua es usar carbón activado .
Geosmina y MIB: Orígenes y las preguntas que plantean
La geosmina y el MIB son compuestos orgánicos volátiles (COV) producidos por:
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Cianobacterias (algas verdeazuladas)
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Algas filamentosas
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Hongos del suelo
Estos compuestos, producidos durante el metabolismo o la biodegradación, pueden provocar olores “terrosos”, “amaderados” o “mohosos” en el agua, lo que produce percepciones desagradables en el agua potable incluso en condiciones perfectamente saludables.
¿Por qué son tan difíciles de eliminar estos compuestos?
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Se puede detectar incluso en concentraciones muy bajas .
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Debido a su bajo peso molecular y relativa estabilidad, no se elimina fácilmente mediante cloración o coagulación.
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Generalmente se liberan en los suministros de agua en ráfagas durante las épocas cálidas del año y cuando aumenta el crecimiento de las algas.
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No pueden eliminarse fácilmente mediante sistemas mecánicos o de sedimentación.
Carbón activado: un método eficaz para eliminar geosmina y MIB
El carbón activado posee una gran capacidad de adsorción gracias a su estructura porosa y su alta superficie específica, al igual que la geosmina y el metil isobutil isocianato (MIB). La adsorción de estos compuestos se lleva a cabo mediante fuerzas de van der Waals e interacciones superficiales, lo que puede reducir significativamente el olor en el agua.
Tipos de carbón activado utilizados para eliminar contaminantes de algas
1. Carbón activado en polvo (PAC)
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Se inyecta en el agua cruda y después de un cierto tiempo de contacto, se separa mediante procesos de sedimentación y filtración.
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Aplicable a situaciones donde la contaminación es temporal y de corta duración.
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Dosis típica: 10 a 50 mg/L, dependiendo de la concentración de geosmina/MIB.
2. Carbón activado granular (CAG)
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Para filtros de lecho fijo.
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Diseñado para la eliminación continua y a largo plazo de contaminantes de sabor y olor.
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Se requiere un diseño adecuado para obtener un tiempo de contacto adecuado y una prefiltración efectiva.
Parámetros que afectan la eficiencia de adsorción de geosmina y MIB
1. Tipos de materias primas de carbón activado
El carbón elaborado a partir de cáscaras de coco generalmente tiene una mayor capacidad de adsorción de moléculas pequeñas como la geosmina debido a su mayor microporosidad.
2. Área superficial específica y distribución del tamaño de poro
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La geosmina y el MIB generalmente se absorben mejor en tamaños de poro de 1 a 2 nm.
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Preferiblemente la superficie específica es superior a 1000 m²/g.
3. Tiempo de contacto
Para el CAG, se recomienda un tiempo de contacto mínimo de 10 a 20 minutos. Para el CAC, el tiempo de residencia ideal es de entre 30 y 60 minutos.
4. pH del agua
A valores de pH más bajos (6-7), la geosmina se absorbe mejor porque el compuesto no tiene carga y puede penetrar mejor en los poros.
5. Temperatura del agua
Aumentar la temperatura aumentará la tasa de adsorción pero puede disminuir la capacidad de adsorción.
Comparación de la eficacia del PAC y el GAC
| característica | cloruro de polialuminio | GAC |
|---|---|---|
| Tipo de aplicación | Temporal, emergencia | Permanente, continuo |
| Equipo necesario | Inyección, precipitación | Filtro de lecho fijo |
| Capacidad de control de dosis | arriba | abajo |
| Costos operativos | Reducir a corto plazo | Rentable a largo plazo |
Diseño racional del sistema de absorción de carbono
Para eliminar eficazmente la geosmina y el MIB utilizando GAC o PAC, se deben considerar los siguientes puntos de diseño:
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Prefiltración para eliminar sólidos suspendidos
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Control óptimo de pH y temperatura
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Estudio de concentraciones iniciales de compuestos interferentes mediante cromatografía de gases
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Reemplace la matriz de GAC o aumente la dosis de PAC de manera oportuna durante períodos críticos
Limitaciones y desafíos
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Saturación rápida en condiciones de alta DQO: Si el contenido de otros compuestos orgánicos en el agua es alto, la capacidad de adsorción de la geosmina se reducirá.
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Se requiere la eliminación física de los PAC: los PAC deben precipitarse o filtrarse cuidadosamente después de la absorción.
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Costos de absorción a largo plazo: El uso continuo de PAC es costoso y requiere un suministro continuo.
Métodos complementarios para la eliminación completa de contaminantes de algas
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Radiación ultravioleta : Combinada con O₃, puede descomponer algunos compuestos orgánicos.
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Oxidación avanzada (AOP) : métodos como UV/H₂O₂ o UV/O₃ pueden destruir la geosmina y el MIB.
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Co-cloración con GAC : primero, se utiliza cloro para descomponer una parte de los contaminantes, luego se elimina el GAC restante.
en conclusión
La geosmina y el metil isoborneol se encuentran entre los contaminantes más importantes que causan sabor y olor en las aguas superficiales, y se originan por el crecimiento de algas y cianobacterias. Si bien estos compuestos son inofensivos en sí mismos, pueden afectar significativamente la percepción de la calidad de las masas de agua.
El carbón activado , especialmente en polvo o granulado, es uno de los métodos más eficaces y fiables para absorber y eliminar estos compuestos. El uso adecuado del carbón activado, combinado con el control de calidad del agua de origen y un sistema de tratamiento bien diseñado, puede reducir significativamente la generación de olores en las redes de distribución de agua.