Publicado

2018-04-01

Evaluation of turbidity and dissolved organic matter removal through double filtration technology with activated carbon

Evaluación de la remoción de turbiedad y materia orgánica disuelta mediante la tecnología de doble filtración con carbón activado

Palabras clave:

drinking water, granular activated carbon, double filtration, organic material, filter medium, turbidity (en)
agua potable, carbón activado granular, doble filtración, materia orgánica, medio filtrante, Turbiedad (es)

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Autores/as

The decrease of physicochemical and microbiological quality of surface supply source for human consumption, requires specific complementary treatments to ensure the supply of safe drinking water. This study evaluated the double filtration technology with two types of Granular Activated Carbon (GAC: vegetable-coconut and mineral-bituminous shells, respectively), to determine its influence in reducing turbidity and mainly dissolved organic matter (UV254). We used filtered water from a Conventional Water Treatment Plant (WTP) and the second filtration stage were made using continuous flow gravity columns at laboratory-scale with different percentages of GAC:sand (100:0, 80:20, 50:50, 30:70, and 0:100). While the sand filter presented the best turbidity removal efficiency, the CAG filters were more efficient at UV254 removal, being most efficient the filters with greater percentage of GAC. The results demonstrate that the use of double filtration technology with GAC can be an efficient alternative for the removal of organic matter to obtain safe drinking water.
La reducción de la calidad fisicoquímica y microbiológica de las fuentes superficiales de suministro para consumo humano, requiere utilizar tratamientos complementarios para garantizar el suministro de agua segura. En este estudio se evaluó la doble filtración con carbón activado granular (CAG: vegetal- cáscara de coco y mineral-bituminoso), para evaluar la reducción de turbiedad y materia orgánica disuelta (UV254). Se empleó agua filtrada de una Planta de Tratamiento Convencional–PTAP; la segunda filtración se realizó en columnas de laboratorio de flujo continuo a gravedad, con porcentajes CAG:arena 100:0, 80:20, 50:50, 30:70, 0:100. Mientras el filtro de arena fue más eficiente en remoción de turbiedad, las configuraciones con CAG lo fueron en la remoción de UV254, siendo más eficientes los filtros con mayor porcentaje de CAG. Los resultados demuestran que la doble filtración empleando CAG, puede ser una alternativa eficiente para la remoción de materia orgánica y la producción de un agua potable segura.

Citas

Perez-Vidal, A., Torres-Lozada, P. and Escobar-Rivera, J.C., Hazard identification in watersheds based on water safety plan approach: case study of Cali-Colombia. Environmental Engineering andManagement Journal [Online]. 15(4), pp. 861-872, 2016. [date ofreference June of 2016]. Available at:http://eemj.eu/index.php/EEMJ/article/view/2903

World Health Organization (WHO). Guidelines for drinking-water quality. Genéva: WHO, 2011.

World Health Organization (WHO). Guidelines for drinking waterquality. Genéva: WHO, 2006.

Jimenez, B. and Rose, J., Urban water security: managing risks. Boca Raton: Taylor & Francis, UNESCO-IHP, 2009.

Di Bernardo, L., Di Bernardo, A. and Nogueira, P., Tratabilidade deagua e dos residuos gerados em estacoes de tratamiento de agua. Sao Carlos: LDiBe editora, 2011.

Crittenden, J.C., Trussell, R.R., Hand, D.W., Howe, K.J. and Tchobanoglous, G. Granular filtration. In Crittenden, et al. MWH’sWater Treatment: Principles and Design, 3rd Edition, USA, 2012. pp. 727-818.

Minambiente (Ministerio de Ambiente, Vivienda y DesarrolloTerritorial). Resolución 2115 del 22 de junio de 2007. Por medio dela cual se señalan características, instrumentos básicos y frecuenciasdel sistema de control y vigilancia para la calidad del agua paraconsumo humano. Minambiente, Bogotá. 2007.

Environmental Protection Agency (EPA). Estándares del reglamentonacional primario de agua potable [on line]. EPA, USA, 2000. [dateof reference June of 2016]. Available at:http://water.epa.gov/drink/agua/estandares.cfm

American Water Works Asociation (AWWA). Water quality &treatment. A Handbook on Drinking Water. USA: McGraw-Hill, 2011.

Sandobal-Paz, L., Marques, E., Butti, F. and Akiko, J., Avaliação técnico-econômica da tecnologia de tratamento de água de duplafiltração. Eng. Sanit. Ambient., 20(4), pp. 525-532, 2015. DOI:110.1590/S1413-41522015020040129909.

Gupta, V.K., and Ali, I., Water treatment for organic pollutants byadsorption technology. In. Gupta, V.K. and Ali, I., Environmental water: advances in treatment, remediation and recycling, Elsevier,2013, pp. 29-91. DOI:10.1016/B978-0-444-59399-3.00002-7.

Karanfil, T., Activated carbon adsorption in drinking water treatment. In Bandosz, T.J., Activated Carbon Surfaces in Environmental Remediation, Elsevier, 2006, pp. 345-373. DOI: 10.1016/S1573-4285(06)80016-5

Przepiórski, J., Activated carbon filters and their industrial applications. In Bandosz, T.J., Activated Carbon Surfaces inEnvironmental Remediation, Elsevier, 2006, pp.421-474. DOI: 10.1016/S1573-4285(06)80018-9.

Ratnayaka, D.D., Brandt, M.J. and Johnson, K.M., Specialized andadvanced water treatment processes. In Ratnayaka, D.D., Brandt,M.J., Johnson, K M., Water Supply, Elsevier, 2009, pp. 365-423. DOI: 10.1016/B978-0-7506-6843-9.00018-4.

Environmental Protection Agency (EPA). National primary drinkingwater regulations. EPA 816-F-09-004 [on line]. EPA, USA, 2009.[date of reference June of 2016]. Available at:http://pbadupws.nrc.gov/docs/ML1307/ML13078A040.pdf

CEPIS and OPS. Tratamiento de agua para consumo humano: plantas de filtración rápida [en líena]. CEPIS, OPS, Perú, 2004. [dato deconsulta: June of 2016]. Disponible en:http://bibliotecavirtual.minam.gob.pe/biam/bitstream/id/5657/BIV00012.pdf

Thiel, P., Zappia, L., Franzmann, P., Warton, B., Alessandrino, M.,Heitz, A., Nolan, P., Scott, D., Hiller, B. and Masters, D., Activated carbon VS anthracite as primary dual media filters - a pilot plantstudy. 69th Annual Water Industry Engineers and Operators’Conference, Bendigo, 2006. [online]. Available at:http://www.wioa.org.au/conference_papers/06_vic/documents/PetaThiel1.pdf

Bhatnagar, A., Hogland, W., Marques, M. and Sillanpääc, M., An overview of the modification methods of activated carbon for its water treatment applications. Chemical Engineering Journal, 219, pp. 499-511, 2013. DOI: 10.1016/j.cej.2012.12.038

Wiecheteck, G., Da silva, B. and Di bernardo, L., Remoção desubstâncias húmicas utilizando dupla Filtração com filtro ascendente de areia grossa Ou de pedregulho. Engenharia Sanitaria e Ambiental, 9(2), pp. 156-203, 2004.

Silva, G.G., Naval, L.P., Di Bernardo, L. and Dantas, A.D.B., Tratamento de água de reservatórios por dupla filtração, oxidação eadsorção em carvão ativado granular. Engenharia Sanitaria eAmbiental, 17(1), pp. 71-80, 2012. DOI: 10.1590/S1413-41522012000100011.

Bundy, M., Doucette, W., McNeill, L. and Ericson, J.F., Removal ofpharmaceuticals and related compounds by a bench-scale drinkingwater treatment system. Journal of Water Supply: Research andTechnology—AQUA, 56(2), pp. 105-115, 2007. DOI:10.2166/aqua.2007.091

Pham, T., Nguyen, V. and Van der Bruggen, B., Pilot-scale evaluation of GAC adsorption using low-cost, high-performance materials forremoval of pesticides and organic matter in drinking waterproduction. Journal of Environmental Engineering, [online]. 139(7), pp. 958-965, 2013. Available at:http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/%28ASCE%29EE.1943-787 0.0000704#sthash.voYLqbDx.dpuf

Ho, L. and Newcombe, G., Granular activated carbon adsorption of2-Methylisoborneol MIB Pilot- and laboratory-scale evaluations.Journal of environmental engineering, 136(9), pp. 965-974, 2010.DOI: 10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0000231#sthash.JdMlljtE.dpuf

Rigobello-Sloboda, E., Di Bernardo-Dantas, A., Di Bernardo, L. andVieira, E.M., Removal of diclofenac by conventional drinking water treatment processes and granular activated carbon filtration. Chemosphere, 92(2), pp. 184-191, 2013. DOI: 10.1016/j.chemosphere.2013.03.010

Montoya, C., Loaiza, D., Torres, P. y Cruz, C., Efecto del incremento en la turbiedad del agua cruda sobre la eficiencia de procesosconvencionales de potabilización. Revista EIA [online]. 8(16), pp. 137-148, 2011. [date of reference June of 2016]. Available at:http://repository.eia.edu.co/handle/11190/148

Perea, L.M., Torres, P., Cruz-Velez, C.H. y Escobar-Rivera, J.C., Influencia de la configuración del medio filtrnate sobre el proceso de filtración a tasa constante del agua clarificada del Rio Cauca. Revista de Ingeniería [Online]. 38, pp. 38-44, 2013. [date of reference June of 2016]. Available at: http://www.scielo.org.co/scielo.php?pid=S0121-49932013000100007&script=sci_abstract&tlng=es

APHA, AWWA, WEF. Standard methods for water and wastewaterexamination. USA: American Public Health Association, 2012.

Graese, S., Snoeyink, V. and Lee, R., Granular activated carbon filter-adsorber systems. Journal American Water Works Association[Online]. 79(12), pp. 64-74, 1987. [date of reference June of 2016].Available at: https://www.awwa.org/publications/journal-awwa/abstract/articleid/11937.aspx. DOI: 10.1002/j.1551-8833.1987.tb02961.x

Zouboulisa, A., Traskasa, G. and Samarasb, P., Comparison of single and dual media filtration in a full-scale drinking water treatment plant, Desalination, 213(1–3), pp. 334-342, 2007. DOI: 10.1016/j.desal.2006.02.102

Lopes, M.P., Matos, C.T., Pereira, V.J., Benoliel, M.J., Valério, M.E., Bucha, L.B., Rodrigues, A., Penetra, A., Ferreira, E., Cardoso, V.,Reis, M. and Crespo, J., Production of drinking water using a multi-barrier approach integrating nanofiltration: a pilot scale study, Separation and Purification Technology, 119, pp. 112-122, 2013. DOI: 10.1016/j.seppur.2013.09.002

Grace, M.A., Healy, M.G. and Clifford, E., Use of industrial by-products and natural media to adsorb nutrients, metals and organic carbon from drinking water, The Science of the Total Environment, 518-519, pp. 491–497, 2015. doi:10.1016/j.scitotenv.2015.02.075

Rosero, M., Latorre, J., Torres, W. y Delgado, L. Presencia de materia orgánica y subproductos de la desinfección con cloro. Caso sistema de tratamiento de agua para consumo humano, Puerto Mallarino, Cali-Colombia, MSc. Thesis, Maestría en Ingeniería Sanitaria y Ambiental - Escuela de Ingeniería de Recursos Naturales y del Ambiente, Universidad del Valle, Colombia, 2005.

Kim, J. and Kang, B., DBPs removal in GAC filter-adsorber, Journal Water Research, 42(1-2), pp. 145-152, 2008. DOI: 10.1016/j.watres.2007.07.040

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