TECNOLOGIA AMBIENTAL

Relación de problemas de adsorción

1.- La capacidad adsorbente de un carbón activo comercial se puede representar por la

expresión q=20 Ce0,45

, donde q viene dado en mg de DQO/g de carbón activo y Ce en mg

de DQO/l. Estime cuál de los dos sistemas que se presentan a continuación resultará más

viable económicamente para tratar 100 m3/d de un agua residual que contiene 340 mg de

DQO/l: a) Un tanque agitado con una eficacia del 90%; b) Una columna con un

aprovechamineto del 90%. DATOS: Precio del carbón activo 2 euros/kg; Coste de

operación del sistema de tanque agitado: 3 euros/m3; Coste de operación del sistema en

columna: 5 euros/d.

2.- Una planta de adsorción mediante carbón activo se utiliza para el tratamiento final de

las aguas residuales de una fábrica de colorantes y consta de dos tanques de mezcla

completa, con sus correspondientes sedimentadores. Entre la primera y la segunda etapa de

adsorción se regenera el carbón activo. El caudal de agua a tratar es de 100 m3/h y la

concentración de contaminante tiene un valor de 350 mg/l. El nivel de depuración

alcanzado en la primera etapa de adsorción es del 85%. La capacidad adsorbente del

carbón empleado se puede expresar mediante la ecuación de Freundlich, con valores para

los parámetros a y n de 32 y 0,5, respectivamente. Determínese la cantidad de carbón

activo regenerada diariamente y la concentración final del contaminante en el agua tratada.

3.- Para la reutilización como agua de proceso de una corriente residual de una instalación

industrial de 2400 m3/d con 350 mg/l de DQO, se necesita reducir este último valor hasta 2

mg/l. Para ello se estudia el empleo de un sistema de adsorción con carbón activo en polvo

en tanque agitado, con dos etapas de contacto dispuestas en serie. Entre la primera y la

segunda etapa de adsorción se regenera el carbón activo. El rendimiento alcanzado en la

primera etapa de adsorción es del 80%. El coste del agua tratada no debe superar las 0.757

euros/m3. El coste de operación del sistema propuesto se ha evaluado en 0.18 euros/m

3 y el

coste de regeneración del carbón activo representa 0.36 euros/kg de carbón activo.

Determinar la ecuación que exprese la capacidad de adsorción del carbón activo que se

debe utilizar en el proceso propuesto.

4.- Para tratar una corriente de agua residual de un efluente de una unidad de lodos activos

se ha estudiado la capacidad adsorbente de un carbón activo comercial en experimentos de

laboratorio con un volumen de 1 litro a la misma temperatura a la que se va a llevar a cabo

el tratamiento a nivel industrial, en los que se ha encontrado los siguientes resultados:

Dosis de C. A. (g/l): 0,000 0,216 0,524 1,096 1,784 3,006

DQO equil. (mg/l): 400 300 200 100 50 20

Un caudal de 100 m3/h de un efluente de una unidad de lodos activos, que contiene una

DQO de 200 mg/l, se somete a un tratamiento de adsorción con el carbón activo comercial,

anteriormente mencionado, en columna, con objeto de reducir la demanda química de

oxígeno hasta un valor medio de 20 mg/l. La densidad de partícula del carbón activo es de

0,6 g/cm3. La columna de adsorción tiene una altura de 3 m y la porosidad del lecho es de

0,4. En las condiciones de operación empleadas, se aprovecha un 80% de la capacidad

máxima de adsorción del lecho y el tiempo de contacto es de 7,5 min. Determínese la masa

de carbón activo que requiere el lecho, el diámetro de éste y la duración de los ciclos de

operación entre las etapas de regeneración del carbón activo. Estimar, así mismo, el

consumo teórico de ozono si, a continuación de la columna de adsorción, se instala un

ozonizador para que la DQO del efluente final no supere los 5 mg/l.

4.- Para tratar una corriente de agua residual de un efluente de una unidad de lodos activos se ha estudiado la capacidad adsorbente de un carbón activo comercial en experimentos de laboratorio, a la misma temperatura a la que se va a llevar a cabo el tratamiento a nivel industrial, en los que se ha encontrado que los datos se ajustan bien a una isoterma tipo Langmuir con valor de la capacidad de adsorción máxima de 120 (mg (DQO)/g CA) y una constante de equilibrio de 0,1 (L/mg).

t operación (d)

0 3 6 9 10 11 12 13 14 15

Csalida (mg/L) 0 0 0 0 0 40 80 120 160 200

El caudal del efluente de la unidad de lodos activos es de 1200 (m3/d) y contiene una DQO de 200 (mg/L). Se somete a un tratamiento de adsorción en un sistema de columna con el carbón activo comercial, anteriormente mencionado, con objeto de reducir la demanda química de oxígeno hasta un valor prácticamente nulo. Los datos de la curva de ruptura de la columna aparecen en la tabla adjunta. El diámetro de la columna es de 3 m, la densidad del lecho es 0,6 (g/cm3) y la porosidad 0,4. Estimar el volumen y la altura del lecho de adsorción de la columna, la velocidad de paso intersticial, el tiempo de contacto teniendo en cuenta los huecos del lecho y el número de veces que se usa la altura crítica (o de zona de transferencia de masa).