viernes, 31 de diciembre de 2021

Cuantificación de los impactos positivos de la automatización en la ingeniería de las plantas de tratamiento de aguas residuales

 Fuente:  Transcend Water

 

El viejo adagio de que la genialidad es un 1 por ciento de inspiración y un 99 por ciento de transpiración se originó a finales del siglo XIX, pero en el mundo actual del diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), los ingenieros todavía se ven perseguidos por procesos e iteraciones de diseño onerosos. Todo eso podría cambiar pronto gracias a un software generador de diseño que automatiza gran parte de la "transpiración" a favor de dejar más tiempo para la "inspiración". Así es como funciona.

 

Cómo trascender el status quo en la innovación de las plantas de tratamiento de aguas residuales

 

Cada diseño de EDAR se divide en dos partes: diseño preliminar y diseño detallado. Desafortunadamente, el tiempo y el esfuerzo que se exigen a los ingenieros en cada paso del proceso tiende a suprimir las oportunidades para explorar enfoques más innovadores, hasta ahora. Ingrese al Transcend Design Generator (TDG), una herramienta concebida específicamente para la infraestructura de aguas residuales. Desarrollado originalmente por un proveedor creativo de tratamiento de aguas residuales para acelerar su proceso inicial de licitación y diseño de PTAR, ahora lo utilizan las empresas de EPC de agua / aguas residuales, los fabricantes de equipos originales y las empresas de servicios públicos para reducir el impacto de los cambios de diseño que requieren mucha mano de obra en el tiempo y el costo general del proyecto.

 

Aproveche la automatización como algo positivo, no negativo

 

Si bien algunos diseñadores expresan su preocupación de que la automatización de los diseños iniciales y los procesos de seguimiento podrían llevar a una reducción en los trabajos de ingeniería, la experiencia de múltiples usuarios demuestra el efecto contrario. Los usuarios de TDG y sus organizaciones han multiplicado sus beneficios sin reducir el personal de ingeniería. Imre Tóth, uno de los colaboradores originales durante el desarrollo de TDG, informa que "la herramienta mejoró significativamente nuestra tasa de éxito de proyectos y nos permitió aumentar los ingresos en 5 veces al maximizar los esfuerzos de nuestros ingenieros existentes".

 

Cómo funciona la herramienta TDG

 

La herramienta TDG utiliza inteligencia artificial, aprendizaje automático y cientos de miles de árboles de decisión para integrar opciones y cálculos de todas las disciplinas de ingeniería de procesos, mecánica, civil, arquitectónica, eléctrica, de control y de automatización. TDG genera más de una docena de documentos y dibujos de ingeniería para diseños preliminares personalizados (Figura 1). Los beneficios aumentan con cada revisión solicitada. “Cuando llega el momento de realizar los cambios solicitados”, señala Tóth, “los usuarios solo tienen que revisar un valor y la herramienta TDG hace el resto. Cuando un diseño no está automatizado, los ingenieros deben revisar todo el paquete de diseño para actualizar cada impacto interrelacionado: el proceso, los cálculos, el tamaño del equipo y los impactos civiles y arquitectónicos. Todo se ve afectado ".

 

Gráfico cortesía de Transcend Water

Figura 1. La capacidad de la herramienta TDG para generar cálculos de ingeniería, dibujos de ingeniería y gráficos de modelos de información de construcción (BIM) tridimensionales, automáticamente, simplifica el proceso de abordar más iteraciones en los diseños iniciales y manejar los cambios solicitados más rápida y fácilmente.

 

Automatizar los tediosos detalles del diseño del proyecto, que suelen incluir cinco o diez rondas de revisiones, mejora las oportunidades de crecimiento para las empresas de ingeniería consultoras y los proveedores de tecnología, permitiéndoles mantener el ritmo o ganar terreno en un entorno ultracompetitivo. Mejor aún, ayuda a mejorar la satisfacción laboral personal de sus ingenieros de diseño al darles más tiempo para concentrarse en el trabajo creativo de explorar y justificar diseños más avanzados y opciones innovadoras. Y lo que es más importante, puede exponer las operaciones industriales y los servicios públicos del usuario final a opciones significativamente más rentables en lugar de solo a versiones modificadas de los "mismos diseños básicos".

 

Una herramienta de ingeniería que se centra en los negocios

 

Si bien TDG es una herramienta de software orientada al diseño, cada aspecto de su implementación se centra en los principios clave de las empresas orientadas al diseño y a las propuestas. Su enfoque analítico en tiempo real, interfaz fácil de usar, consistencia global y control de calidad en todos los documentos de diseño preparan el escenario para un mejor desempeño comercial a lo largo de todo el ciclo de diseño:

 

·        Ahorrar tiempo. Aumente la productividad. El tiempo ganado automatizando los diseños iniciales y las revisiones mundanas libera a los empleados existentes para que se concentren en tareas más importantes y rentables (Figura 2). Luego, ese tiempo se puede utilizar para investigar enfoques más innovadores para proyectos actuales y futuros. Los dos factores limitantes de la productividad, los gastos generales y el número de empleados, se vuelven menos restrictivos para el crecimiento del negocio porque la herramienta TDG automatiza las actividades sin valor agregado y reduce los costos de las horas de diseño preliminar no facturables.

 

Gráfico cortesía de Transcend Water

Figura 2. Este gráfico demuestra las diferencias que puede hacer la generación de diseño automatizada en comparación con un enfoque de diseño tradicional en términos de mejorar el tiempo de contacto con el cliente y reducir el total de horas requeridas para una sola opción de diseño (centro) o múltiples opciones de diseño (derecha).

 

  • ·        Mejore la capacidad de respuesta, sin concesiones. La implementación del diseño inicial más rápida y la acomodación de los cambios solicitados permiten a los usuarios de TDG reducir el tiempo de entrada a nuevos mercados y responder a las expectativas de los clientes rápidamente, sin comprometer la calidad del trabajo. Incluso los proveedores de tecnología con recursos de ingeniería limitados pueden responder mejor a las preferencias de los clientes potenciales para diferentes opciones y alternativas de costos en sus solicitudes de propuestas y cotizaciones.
  • ·        Mitigar el riesgo. Estandarizar el control de calidad. Con un proceso muy formalizado y calculado para administrar las entradas y salidas del diseño, la herramienta TDG mitiga el riesgo al tiempo que acelera el proceso de aseguramiento de la calidad para los diseños originales y los cambios posteriores. Esto facilita que todas las oficinas e ingenieros de una organización global aprovechen los mismos estándares y resultados para crear confianza en la coherencia en todos los proyectos.
  • ·        Mejora la creatividad. Aliviar cargas de trabajo cargadas de detalles en múltiples rondas de iteraciones de diseño aumenta las oportunidades para aprovechar la experiencia y la creatividad de los empleados, desde ingenieros de diseño hasta gerentes de departamento. "Esto permite a las personas tomar un respiro, ponerse al día y pensar en la estrategia detrás de la aplicación y todos sus cambios de diseño iterativos", dice Kim Baker, Director de Innovación en Agua en Elemental Excelerator, un socio estratégico en financiamiento y entrega de proyectos para soluciones climáticas y ambientales como la herramienta TDG de Transcend. "También puede permitir a las empresas elevar sus límites en la cantidad de propuestas, la cantidad de diseños y la cantidad de clientes que pueden manejar en función de una plantilla específica de empleados".
  • ·        Impulsar la innovación. La presión para llegar a un diseño terminado en la menor cantidad de horas a menudo obliga a los ingenieros a reutilizar y adaptar los diseños existentes en lugar de investigar nuevas tecnologías desde cero. La herramienta TDG iguala el campo de juego en términos de horas requeridas para proporcionar paquetes de diseño que incorporan nuevas tecnologías, fomentando la exploración de alternativas potencialmente mejores en la aplicación.

 

El valor de una revisión crítica de ingeniería

 

Las empresas de ingeniería consultoras, los proveedores de tecnología y los ingenieros individuales interesados pueden crear sus propias cuentas TDG gratuitas para explorar el valor de crear diseños en la herramienta TDG antes de asumir cualquier compromiso. Debido a que la herramienta TDG está disponible para su uso mediante suscripción o proyecto, es asequible para los proveedores de tecnología más pequeños y las empresas de ingeniería consultoras con las que colaboran, lo que facilita que todas las partes prueben y comparen opciones de diseño alternativas. Esas opciones incluyen comparaciones de costo de capital, costo operativo y precio estimado para ciertos equipos o partes de una instalación para ayudar a los ingenieros a justificar las soluciones más productivas. Las partes interesadas en programar una demostración de TDG pueden solicitar una utilizando el enlace directo a continuación.

 


Para obtener más información sobre Design Generator o para probarlo gratis, visite Transcend Water.

jueves, 23 de diciembre de 2021

Propuesta de enlace vial entre el Sector Belén y el Arenal, Municipio LIbertador, Edo. Mérida

 A continuación de presenta una propuesta desarrollada en Infraworks, de enlace vial entre la ciudad de Mérida y las comunidades de la cuenca del río Chama. 

Esta propuesta consiste en un viaducto en forma de espiral, que parte desde el sector Belén por la avenida 8 y baja con una pendiente del 6%, hasta enlazarse con via principal del Arenal.

El primer tramo de viaducto tendría 1643 m de longitud con una sección conformada por 4 canales de 3,65 m de ancho, ciclovia en ambos sentidos de 1,80 m, acera de 2,5 m y baranda con cerca de seguridad de 3 m de altura. Luego continua un tramo en corte de unos 225 m de longitud, otro tramo de viaducto de 210 m, una zona en banqueo de unos 515 m y finalmente un tramo en terraplen de 157 m. En total el enlace tendría una longitud de 2750 m

Esta propuesta tiene un costo estimado de 45 millones de dólares








martes, 21 de diciembre de 2021

Propuesta de Enlace vial Avenida Universidad - Capilla El Carmen, Mérida, Venezuela

 Esta propuesta desarrollada en Infrawork, permite mejorar el acceso a la Ciudad Mérida, a través de la carretera Trasandina. Con esta se busca aliviar la congestión de tráfico que se produce a diario sobre todo en las horas picos, que se agrava en las temporadas turísticas, por la gran cantidad de personas que visitan la ciudad. 

La propuesta consite en un enlace vial que comunicaría la avenida Universidad a la altura de los galpones del antiguo M.T.C., hasta la carretera trasandina en el sector conocido como Capilla del Carmen. 

El enlace tendría una longitud estimada de 523 metros, con viaducto  de 425 metros de longitud sobre el río Mucujún. La via incluiría cuatro canales de 3,65 m de ancho, ciclovia de 1,80 m en cada sentido, acera de 2,50 m. isla central de 1 m de ancho y una baranda de protección metálica de unos 3 m de altura.

El costo estimado de esta obra seria de unos 10 millones de dólares





















INFORME DE FACTIBILIDAD DEL PROYECTO MERBAR PARA LA CIUDAD DE MERIDA

 

El informe que a continuación se presenta, corresponde al Informe de Factibilidad (INFORME FINAL) del Proyecto MERBAR.  Esto es, los estudios de optimización de los sistemas existentes y el análisis de sus capacidades y requerimientos a nivel de factibilidad para atender las necesidades de la población hasta el año 2010.


Los estudios realizados han comprendido los sistemas de abastecimiento de agua de las ciudades de Mérida, Barinas, El Vigía y Barinitas, así como los alcantarillados sanitarios de las dos primeras ciudades. Este informe contiene lo relativo a los estudios en la ciudad de Mérida.




domingo, 19 de diciembre de 2021

PLAN MAESTRO DE ABASTECIMIENTO DE AGUA PARA LA CIUDAD DE EJIDO

 EL PRESENTE INFORME CONTIENE LOS RESULTADOS DE LA SEGUNDA FASE DEL ESTUDIO DEL PLAN MAESTRO DE  ABASTECIMIENTO DE AGUA DE EJIDO,  FORMANDO PARTE  DE LA GRAN MÉRIDA



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INFORME DE FACTIBILIDAD DEL PROYECTO MERBAR. ESTUDIO DE AGUA NO CONTABILIZADA

 

Los estudios realizados han comprendido los sistemas de abastecimiento de agua de las ciudades de Mérida, Barinas, El Vigía y Barinitas, así como los alcantarillados sanitarios de las dos primeras ciudades. Los mismos se desarrollaron entre los años 1998 y el 2004.



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¿Es hora de actualizar la forma en que vemos las floraciones de algas nocivas?

 Fuente: Hach

Cuando ocurren floraciones de algas nocivas (FAN), sus efectos negativos pueden causar impactos en todo, desde las actividades recreativas en el agua hasta el abastecimiento y el tratamiento del agua potable. Conocer las ubicaciones reales afectadas y los niveles precisos de exposición son los primeros pasos para ganar la batalla. Water Online se sentó con Dan Kroll, un científico distinguido de Hach, para comprender mejor los desafíos actuales del monitoreo de cianotoxinas y las últimas técnicas de prueba internas que brindan capacidades de toma de decisiones más oportunas a los funcionarios de salud pública y al tratamiento del agua. gerentes en aplicaciones de servicios públicos municipales, servicios privados e industriales.

¿Cuáles son algunas de las preocupaciones sobre el estado actual de la monitorización de FAN / cianotoxinas?

 

Encontrar una forma asequible de permitir la detección temprana de niveles precisos de toxinas debería ser realmente el objetivo. En cuanto a las pruebas, lo que vemos en la industria en este momento suele ser una de tres cosas: 1) ignorar el problema hasta que florece y se vuelve inevitable, 2) llevar muestras al azar a un laboratorio interno para ejecutar un ensayo inmunoabsorbente ligado a enzimas (ELISA), o 3) enviar muestras al azar a un laboratorio externo para ELISA u otras pruebas más sofisticadas.

 

¿Cuáles son algunas de las opciones más básicas para el monitoreo de FAN / cianotoxinas?

 

Las pistas visuales del color del agua verde o azul verdoso, la muerte de peces o problemas de sabor y olor son posibles indicadores preliminares de algas. Las tiras reactivas pueden ser indicadores burdos de la presencia de toxinas, pero no son realmente cuantificables. El monitoreo de HAB en cuerpos de agua abiertos a veces se realiza mediante pruebas de clorofila-a, utilizando instrumentación fluorométrica en sondas suspendidas de boyas. Pero ese enfoque puede pasar por alto pequeñas floraciones de algas aisladas con altos niveles de toxinas. Además, las correlaciones entre los niveles de clorofila y los niveles de toxinas no siempre son confiables, por lo que los tomadores de decisiones nunca deben depender únicamente del monitoreo de la clorofila.

 

Pero las pruebas específicas de cianotoxinas, realizadas internamente o por un laboratorio de terceros, siempre deben usarse para confirmar los niveles reales de toxinas cuando los indicadores preliminares aumentan y se ejecutan periódicamente, incluso si las lecturas de clorofila se mantienen relativamente niveladas.

 

¿Qué pasa con las opciones de pruebas internas específicas de cianotoxina?

 

Muchos estados han abogado por las pruebas ELISA como método de detección de la presencia de cianotoxinas. Pero incluso los kits de prueba de ELISA tradicionales pueden tener algunos inconvenientes. Un gran volumen de esfuerzo manual (trabajo con pipeta, medición precisa, pasos de lavado, manipulación de reactivos) presenta múltiples posibilidades de error del operador. Además, debido a la forma en que se manejan los reactivos, el costo por prueba puede aumentar cuando se ejecutan solo un número limitado de pruebas ELISA. Además, las pruebas ELISA generalmente verifican solo un tipo de cianotoxina a la vez, más comúnmente microcistinas (MC) y, a veces, cilindrospermopsinas (CYN), y cada prueba requiere un reactivo diferente.

 

Afortunadamente, un nuevo enfoque automatizado de guía de ondas láser para la tecnología de medición de toxinas es una prueba de tipo ELISA que elimina esas deficiencias con un procedimiento fácil de ejecutar en el que el costo efectivo por prueba (después de la compra del equipo) no aumenta, aunque solo sea en unos pocos se procesan las muestras.

 

¿En qué se diferencia esta nueva tecnología de guía de ondas láser de las pruebas ELISA tradicionales?

 

La tecnología de guía de ondas láser disponible en el sistema de prueba de toxinas de algas LightDeck MINI actualmente ofrece detección y cuantificación multiplexada para MC y CYN a partir de una sola muestra y está diseñada para la expansión planificada a otras cianotoxinas.

 

Es una metodología altamente automatizada que prácticamente elimina los errores del operador. Para medir los niveles de cianotoxina en una muestra de agua, todo lo que se requiere es agregar la muestra a un microtubo con reactivo seco, mezclarlo bien y agregar la mezcla al cartucho de prueba LightDeck (Figura 1). Una vez que el cartucho humedecido se coloca en el sistema de prueba automatizado, las lecturas digitales de los niveles de MC y CYN están listas en 10 minutos. Las toxinas extracelulares se miden utilizando la muestra de agua cruda, tal cual. Los niveles de toxina intracelular y toxina total se pueden medir después de que las células de las algas se lisan (rompan) para liberar sus toxinas en la muestra de agua (Figura 2).



Foto cortesía LightDeck

Figura 1. La tecnología de guía de ondas láser simplifica la cuantificación de cianotoxinas para colocar la muestra de agua / mezcla de reactivo en el cartucho de prueba e insertar el cartucho humedecido en el sistema de prueba automatizado.


Gráfico cortesía LightDeck

Figura 2. Dentro del cartucho de guía de ondas láser, la presencia de toxinas afecta a los anticuerpos reactivos que influyen en la detección / cuantificación mediante un rayo de luz láser dirigido en ubicaciones específicas del cartucho de prueba.

¿Cómo puede esta nueva tecnología cambiar las expectativas sobre la forma en que las personas abordan actualmente el monitoreo de HAB / cianotoxinas?

 

La primera ventaja es el control interno que puede proporcionar sin el gasto de capacitación y equipo de espectrometría de masas. Una segunda ventaja es la puntualidad que proporciona en comparación con otras pruebas internas o de terceros: menos tiempo y trabajo que las pruebas ELISA tradicionales y mucho más rápido que los resultados de laboratorios de terceros. Esa flexibilidad puede respaldar estrategias de prueba más ágiles y minimizar el tiempo transcurrido entre el muestreo de agua y la toma de decisiones adecuada para la protección del agua potable o recreativa.

 

Al igual que las pruebas ELISA tradicionales, la tecnología de guía de ondas láser proporciona un indicador seguro para las pruebas de confirmación de las lecturas de cianotoxina en o por debajo de los niveles de advertencia de salud de la EPA de EE. UU. Si se requieren lecturas exactas de cianotoxina a niveles por debajo de 0.3 μg / L, aún se requeriría una prueba más precisa.

 

¿Cuáles son las implicaciones prácticas de la tecnología de guías de ondas láser en el esquema diario de las actividades de recreación acuática y el tratamiento del agua potable?

 

Tener una manera fácil de monitorear los niveles reales de toxinas en masas de agua recreativas o ingestas de agua potable es más indicativo del nivel de riesgo real que monitorear los niveles de algas solo, ya que la correlación entre la presencia de algas y la presencia real de toxinas es muy variable. La medición de los niveles reales de toxinas de manera rápida y asequible proporciona mejores conocimientos para ayudar a los funcionarios de salud pública a monitorear y administrar ubicaciones recreativas específicas con mayor precisión. Eso incluye un cierre y reapertura más oportunos de las aguas recreativas que afectan a las poblaciones y economías locales. También ayuda a las plantas de tratamiento de agua a tomar decisiones de tratamiento más informadas basadas en la capacidad de diferenciar los niveles de toxinas que están libres en el agua y las que aún están atrapadas dentro de las células de algas intactas.

 

Las prácticas de la industria para aplicaciones de agua potable y recreativa están evolucionando a medida que los eventos de HAB se vuelven más frecuentes o generalizados. La gestión del sistema de agua en regiones con problemas históricos de FAN apreciará el cambio más rápido de las pruebas internas rentables en comparación con los enfoques anteriores. Y a medida que los tomadores de decisiones en áreas con una frecuencia creciente de eventos de HAB se vuelven cada vez más sensibles a ser el próximo titular de las noticias nacionales, la tecnología de guía de ondas láser les permitirá evitar las conmociones que otras comunidades tuvieron que aprender de la experiencia de prueba y error.



Monitor de presión remoto (RPM) AFC SEMPER ™ con tecnología de impulso

 Fuente: Trimble

El AFC SEMPER® RPM con capacidad "Lift & Shift" es una solución ideal para monitoreo de presión, análisis transitorio, prueba de flujo de fuego, preocupaciones de presión del cliente y calibración del modelo hidráulico. Este método de instalación flexible permite el uso de un número menor de unidades para cubrir un área grande con la ventaja de permitir que las empresas de servicios públicos muevan sus RTU rápida y fácilmente sin tener que reconfigurar la aplicación o modernizar los activos existentes.

 

El AFC SEMPER RPM mide la presión del agua a velocidades programables por el usuario de hasta 256 muestras por segundo con un transductor de presión interno. Luego, el monitor calcula una combinación de los valores mínimo, promedio y máximo de acuerdo con su selección de estadísticas e intervalos de registro.

 

CARACTERÍSTICAS

 

Levantar y cambiar: la instalación del monitor no es permanente y el monitor se puede mover a otros lugares según sea necesario.

Comunicación inalámbrica: el monitor informa los datos de presión a través de un módem celular interno.

Compatible con Bluetooth®: el monitor permite la conectividad inalámbrica.

Notificación de alarma: capacidad de notificación por correo electrónico y texto según la configuración de presión establecida por el usuario.

Sello de tiempo: todas las mediciones están documentadas con fecha y hora.

Compatible con GIS: permite que los datos permanezcan en una ubicación de hidrante específica.

Batería de larga duración: hasta 5 años de duración de la batería según la configuración y el uso.

Trimble Unity: los datos transmitidos desde el monitor se integran a la perfección con el software Trimble Unity.

 Muestreo de datos: el monitor se puede programar para muestrear presiones de hasta 256 muestras / seg durante un máximo de 8 horas.

BENEFICIOS

 

Reduzca el agua no contabilizada, prevenga proactivamente roturas principales e identifique fugas.

Mejorar el servicio al cliente y los tiempos de respuesta del servicio.

Monitorear y optimizar el suministro y las operaciones del sistema de agua.

Conocimiento y análisis de la situación en tiempo real en relación con la presión y el suministro del sistema.

Monitor adquiere continuamente datos a una velocidad de hasta 256 muestras / segundo para garantizar que se capture una onda transitoria de principio a fin, eliminando así la posibilidad de perder el evento transitorio.

SOFTWARE TRIMBLE UNITY®

 

El software Trimble Unity® Remote Monitoring, combinado con los monitores de presión AFC SEMPER, ofrece a los municipios y proveedores de servicios una solución basada en una única plataforma para monitorear proactivamente el desempeño de los activos, optimizar las operaciones de los servicios públicos, reducir las fallas de los activos y los costos de reparación, mejorar el servicio al cliente y recopilar datos críticos para elaboración de informes y planificación de capital. Trimble Unity ofrece un conjunto de aplicaciones y herramientas que han demostrado ser compatibles con la gestión inteligente del agua, incluidos los flujos de trabajo para mapear, gestionar, medir y mejorar el rendimiento de los activos, reducir los costes operativos y mejorar la salud y la seguridad públicas. AFC y Trimble. Trabajando juntos para brindar información valiosa, mejores resultados y una gestión inteligente del agua.

Implementación de sistemas de carbón activado granular: consideraciones importantes de diseño y puesta en marcha.

 Por Scott A. Grieco

 

Dado que el carbón activado granular (GAC) se emplea cada vez más para tratar las PFAS, los nuevos profesionales pueden mejorar sus resultados al saber qué esperar, gracias a los datos y la experiencia adquiridos en instalaciones anteriores.

 

El impacto de las sustancias perfluoroalquilo y polifluoroalquilo (PFAS) y otros contaminantes emergentes (CE) en el agua potable ha hecho que muchas empresas de agua implementen tecnologías de tratamiento adicionales. Uno de los tratamientos más utilizados para la eliminación de ciertos PFAS es el carbón activado granular (GAC). Sin embargo, muchas empresas de agua potable, especialmente aquellas que utilizan recursos de agua subterránea, a menudo solo emplean desinfección y, por lo tanto, no están familiarizadas con el uso de tecnologías de tratamiento como GAC.

Hay cinco aspectos de la implementación de un sistema GAC que no son bien entendidos por aquellos que no diseñan u operan regularmente sistemas GAC:

      •        Requerimientos de Remojo
      •         Requisitos de retrolavado
      •         Ajuste periódico del pH
      •         Contenido de arsénico
      •         Desinfección

Requerimientos de Remojo

Cuando se agrega nuevo GAC al sistema, está seco y el espacio vacío externo y los espacios porosos internos se llenan de aire. El material GAC solo ocupa el 20% del volumen del lecho; el resto es aire. Los poros internos de GAC son aproximadamente el 40% del volumen del lecho de GAC. El remojo permite que el agua se difunda en los poros y desplace el aire atrapado. Debido a que las superficies de GAC son hidrófobas, se necesita un tiempo razonablemente largo para humedecer los poros de carbono y desplazar el aire. La cantidad de tiempo necesaria es función de la temperatura y el tamaño de la malla de carbono. Las temperaturas más altas permiten una difusión más rápida; a la inversa, las partículas más grandes tienen poros más largos y requieren más tiempo para su difusión.

 A temperatura ambiente (50 a 60 ° F o 10 a 15,6 ° C), el remojo requiere de 48 a 72 horas. El recipiente debe llenarse en modo de flujo ascendente a no más de 5 gpm / ft2. Durante el período de remojo, el recipiente debe aislarse del proceso de tratamiento y el agua debe mantenerse estática dentro del recipiente. En la Figura 1 se proporciona un ejemplo de humectación en función del tiempo y el tamaño de las partículas de carbono.

 Después del remojo en agua, el lecho de carbón debe lavarse a contracorriente o drenarse y rellenarse con flujo ascendente a no más de 2 gpm / ft2 para desplazar todo el aire atrapado (de los poros de carbón). El aire no se desplazará en la operación de flujo descendente normal.

 Si el carbón no se humedece / desairea adecuadamente, pueden producirse problemas operativos y de rendimiento. Estos incluyen un aumento en la caída de presión a medida que el aire se desplaza de los poros de carbono y queda atrapado dentro del lecho, y una adsorción deficiente o muy pequeña (la migración / difusión de los contaminantes a los sitios de adsorción dentro de las partículas de carbono solo puede ocurrir si hay agua en los poros).


Figura 1. Ejemplo de curvas de humectación para GAC bituminoso de malla 8x30 y 12x40. (Fuente: Calgon Carbon Corporation)


Requisitos de retrolavado.

Se requiere un lavado a contracorriente del GAC recién instalado para eliminar los finos de carbón y estratificar el lecho. La estratificación permite que las partículas de carbono más grandes se asienten en el fondo del recipiente y proporcionen una distribución vertical del tamaño de las partículas. Los procedimientos de retrolavado recomendados pueden variar de un proveedor a otro, pero hay tres aspectos importantes que deben seguirse:

 

  •       El caudal de retrolavado específico requerido depende de la temperatura del agua y del producto GAC específico instalado.
  •         La incorporación de un período de aceleración separa suavemente el carbono y elimina el aire atrapado.
  •           La incorporación de un período de reducción permitirá la estratificación del GAC.

 

La Tabla 1 proporciona los requisitos generales que deben planificarse en el diseño y operación del sistema. El agua de retrolavado debe estar limpia y libre de sólidos. Los requisitos específicos dependerán del producto de carbono, el pH y la capacidad amortiguadora del agua, y los valores de pH objetivo. El efluente del retrolavado debe descargarse por alcantarillado o recolectarse para su descarga / eliminación, según la configuración.

Se debe apuntar a una expansión del lecho del 25% al ​​30% para el lavado a contracorriente. Las siguientes son pautas generales para el lavado a contracorriente:

         Período de aceleración de 5 min. con una expansión del 0% al 15%

  •         Periodo de retrolavado de 20 a 25 min.
  •         Período de desaceleración de 5 min. con una expansión del 15% al 0%

 Las tasas de flujo inverso para fluidizar el lecho en términos de gpm / ft2 están disponibles para los medios específicos utilizados a la temperatura del agua del sistema. Estos deben usarse para cuantificar la cantidad de agua de retrolavado requerida. Debido a que el agua es más densa a temperaturas más frías, requiere menos caudal volumétrico para fluidizar el lecho. Es importante tener en cuenta la temperatura del agua. Si el caudal utilizado es superior al recomendado para la temperatura dada, es muy posible que el medio se pueda lavar fuera del recipiente.

 Se debe enfatizar que la razón principal para realizar un lavado a contracorriente en carbón nuevo es eliminar las partículas finas. Como tal, el agua de retrolavado a menudo contiene concentraciones elevadas (> 50 mg / L) de sólidos suspendidos totales (TSS). También es típico que la mayor concentración se libere dentro de los primeros 5 minutos de retrolavado, con concentraciones de TSS decrecientes en función del tiempo de retrolavado.

 Ajuste periódico del pH.

A menudo, la puesta en marcha de los sistemas GAC exhibe incrementos inaceptables en el pH del efluente, lo que puede resultar en que el pH del efluente exceda los valores permitidos. No es raro observar valores superiores a 9,5 o 10 unidades estándar (S.U.). El grado de variación del pH depende de la calidad del agua (principalmente el pH inicial y la capacidad de amortiguación).
 

También se ha demostrado que el aumento del pH es en gran medida independiente del material básico de GAC y de si el fabricante ha lavado con ácido el carbono o no (Farmer, 1996). La causa del pH alto se debe a los grupos funcionales de la superficie del proceso de activación de GAC, que impulsan la protonación (atracción de H +) y, por lo tanto, elevan los valores de pH del agua.

 Observe que el pH disminuye en función del tiempo de ejecución. Esto se debe a que después de la protonación, la superficie se neutraliza con la carga de los aniones (cloruro, sulfato, etc.) presentes en el agua (Farmer, 1996). El pH del efluente se puede elevar de 200 a 500 volúmenes de lecho. Además, este pH elevado puede resultar en la lixiviación de aluminio, manganeso y otros metales de transición del carbono reactivado (Desotec, 2020).

 La recirculación puede limitar la cantidad de volúmenes de lecho necesarios para obtener un pH neutro, pero el mejor curso de acción es el lavado directo con agua afluente. En la mayoría de los escenarios, el lavado requerido puede requerir de dos a tres días de operación continua para desperdiciarse. Por lo tanto, siempre es mejor planificar la conexión al alcantarillado en el diseño. Sin embargo, si no se dispone de una conexión de alcantarillado, se requerirá la recolección temporal para su descarga / eliminación. La tabla general anterior de Farmer et al. proporciona una idea general de los materiales base.



Tabla 1 pH. Tipo de carbón activado, pH inicial y volúmenes de enjuague necesarios para la estabilización del pH (Adaptado de Farmer et. al., 1996)


Como puede verse en la Tabla 1, el lavado con ácido puede reducir el volumen de enjuague necesario para reducir el pH del efluente a un nivel aceptable. Sin embargo, el lavado con ácido solo a menudo no es suficiente para eliminar los valores de pH del efluente inicialmente elevados. También hay disponibles productos estabilizados con pH. Estos pueden reducir o eliminar significativamente la cantidad de tiempo de enjuague. El carbón debe tener una especificación adicional de un "pH de contacto modificado" máximo para mostrar que es un producto con pH estabilizado.

 

Los resultados de la neutralización del pH de un sistema diseñado por Jacobs se muestran en la Figura 2.

 

Como se puede ver en estos ejemplos, el pH inicial del efluente de GAC osciló entre 8.8 y 9.2 S.U. El sitio A (que se muestra en rojo) es un producto a base de coco, mientras que el sitio B (que se muestra en azul) es un producto a base de bituminoso. La fuente de agua también parece más amortiguada en el Sitio A, que requirió un mayor volumen de descarga (~ 70 volúmenes de lecho [BV]) hasta que el pH comenzó a disminuir. Esto resultó en un volumen de descarga total requerido de 130 BV. El agua de la fuente del sitio B está menos amortiguada y comenzó a disminuir dentro de los 5 BV y requirió alrededor de 50 BV para estabilizar el pH en el valor del afluente de 8.1 S.U.

 

Estos ejemplos muestran que la información proporcionada originalmente por Calgon Carbon en la tabla puede ser conservadoramente alta pero útil para la planificación del peor de los casos. El volumen real requerido será una función del tipo de material de GAC real, el lote de producto recibido y la fuerza de amortiguación del agua afluente.



Figura 2. pH frente a volúmenes del lecho (datos del enjuague de una sola pasada [no recirculado]) (Fuente: Jacobs)


Contenido de arsénico

Todo el carbón contiene algo de arsénico, que está presente principalmente en el mineral pirita intercalado en el carbón (USGS, 2005). Esto significa que los productos bituminosos y subbituminosos ampliamente utilizados a menudo contienen arsénico. A menudo se piensa que es menos probable que el GAC a base de coco contenga arsénico. Sin embargo, como las cáscaras de coco que se utilizan para producir GAC a menudo se cosechan en lugares con suelo rico en arsénico, el cocotero absorberá el arsénico y lo concentrará en la cáscara del coco.

 

En un estudio publicado en Water Conditioning & Purification, 16 de 20 GAC bituminosos y 11 de 19 de coco dieron como resultado niveles detectables de arsénico después de las pruebas de lixiviación. Como tal, cuando el GAC se coloca en línea, independientemente de la fuente del material base, existe una alta probabilidad de que el arsénico lixiviable presente en la superficie del carbón activado pueda transferirse al líquido y terminar en el agua potable. Por lo tanto, a menudo se requiere una descarga de GAC para drenar.

 

La Figura 3 muestra los resultados de una puesta en marcha reciente con un producto bituminoso.

 

Los diversos conjuntos de datos representan diferentes recipientes dentro del sistema general. Cada buque recibió el mismo producto bituminoso pero de varios lotes de proveedores. Como puede verse, la concentración inicial de arsénico osciló entre 8 y 20 μg / L. Para cada recipiente, la concentración de arsénico efluente se redujo a menos de 5 μg / L en menos de 30 BV. Esto respalda que el lavado de arsénico se puede lograr dentro del mismo proceso que se requiere para el pH.

 

El GAC lavado con ácido suministrado por el fabricante puede reducir o eliminar la necesidad de enjuague, pero es más caro. Y dado que con mayor frecuencia se requiere un lavado de pH (como se discutió anteriormente), es posible que no siempre se justifique gastar dinero extra en carbón lavado con ácido para reducir el arsénico.

Figura 3. Concentración de arsénico frente al volumen del lecho de arranques bituminosos de GAC (Fuente: Jacobs)

Desinfección

La desinfección de recipientes de adsorción vacíos, tuberías y otros equipos se debe lograr mediante la cloración según los procedimientos AWWA estandarizados (ANSI / AWWA C653-97).

Aunque la activación del GAC ocurre a altas temperaturas (800– 1000 ° C) y destruye toda la contaminación bacteriológica en la materia prima, es posible que el GAC se contamine durante el transporte. Así, antes de su puesta en servicio, el GAC debe ser evaluado para verificar que esté libre de contaminación bacteriológica. Después de instalar, remojar, lavar a contracorriente y enjuagar el GAC como se describe anteriormente, es necesario verificar el sistema para detectar la presencia de bacterias mediante un procedimiento de enjuague.

 

El enjuague debe realizarse a la tasa de flujo de diseño que corresponda a un tiempo de contacto de lecho vacío (EBCT) de 10 minutos. Se recolectarán dos muestras para análisis bacteriano (recuento en placa de coliformes y / o heterótrofos [HPC]) del efluente de GAC a los 10 minutos y 60 minutos de enjuague (o un intervalo alterno con no menos de 30 minutos de diferencia). Los niveles de HPC inferiores a 500 unidades formadoras de colonias por mililitro (ufc / ml) se consideran aceptables, pero se deben considerar las regulaciones específicas de cada estado.

 

Si el sistema requiere desinfección, se puede lograr agregando una solución de hipoclorito de sodio al 5% al ​​recipiente de GAC. Sin embargo, el carbón descompone rápidamente el ion hipoclorito, que puede competir con el proceso de desinfección bacteriana. Alternativamente, el pH del recipiente de GAC se puede elevar a> 12 usando hidróxido de sodio (NaOH). La cantidad de sosa cáustica necesaria depende del pH del agua, la capacidad de amortiguación y el tamaño del recipiente. Se recomienda recircular la solución durante 2 a 3 horas seguido de un remojo durante al menos 8 horas. Durante este proceso, el pH debe mantenerse en un valor> 12. La solución debe neutralizarse con ácido clorhídrico, circular, remojar y verter al drenaje.

Resumen

A medida que más empresas de servicios públicos están considerando GAC para el tratamiento de PFAS, hay aspectos de la puesta en marcha del sistema GAC que no se publicitan ampliamente, y el diseñador y el operador deben estar al tanto de estos elementos críticos.

 

La consideración del remojo, el retrolavado, la neutralización del pH, el enjuague con arsénico y la desinfección deben considerarse como parte del diseño de un sistema GAC. Se recomienda la conexión a una alcantarilla para el nuevo sistema GAC. Sin embargo, para los sistemas en ubicaciones remotas, puede ser necesario la recolección temporal de agua y el transporte / eliminación en una planta de tratamiento de aguas residuales cercana.

 

Referencias:

Farmer, R. W., Dussert, B. W., & Kovacic, S. L. (1996). Improved granular activated carbon for the stabilization of wastewater pH, Spring Tech. Meet., Am. Chem. Soc., Div. Fuel Chem. 41:456–460.

Desotec, https://www.desotec.com/en/carbonology/carbonology-academy/activatedcarbon-ph-acidity.

Gandy, N.F., and Maas, R.P. (2004). Extractable Arsenic from Activated Carbon Drinking Water Filters, Water Conditioning & Purification. http://archive.wcponline.com/pdf/1104 arsenic.pdf

USGS, U.S. Geological Survey Fact Sheet 2005-3152. (2005). https://pubs.usgs.gov/fs/2005/3152/index.html

Schuliger, W., Nowicki, H.G., Sherman, B., & Nowicki, H. (2010), Granular Activated Carbon Not Working?, www.wqpmag.com, October, 2010.




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