El término COT (carbono orgánico total) se refiere a la concentración total de carbono ligado orgánicamente en una muestra de agua. El valor de COT es un parámetro clave en el análisis del agua, de gran importancia tanto para el tratamiento de aguas industriales como para el tratamiento de aguas residuales. Sirve como indicador de la contaminación orgánica del agua o de las aguas residuales y permite controlar la calidad y pureza del agua de proceso, el agua potable o las aguas residuales.
A diferencia de los análisis de contaminantes específicos, que registran sustancias individuales como el benceno o los aceites, el valor del COT proporciona información resumida sobre todos los compuestos orgánicos contenidos en el agua. El COT incluye tanto compuestos orgánicos naturales (por ejemplo, sustancias húmicas) como compuestos sintéticos de carbono (por ejemplo, disolventes o hidrocarburos). Esto hace que el análisis del COT sea un importante método de control para muchas aplicaciones industriales.
Índice
Antecedentes técnicos: Componentes de la COT
El valor COT se compone de varias fracciones de carbono, que se diferencian claramente en el análisis:
Carbono total (CT):
- El contenido total de carbono en el agua, incluidos los componentes orgánicos e inorgánicos.
Carbono inorgánico (CI):
- Se trata de carbonatos disueltos (CO₃²-), bicarbonatos (HCO₃-) y ácido carbónico disuelto (H₂CO₃).
Carbono orgánico (CO):
- Todo el carbono ligado orgánicamente presente en forma disuelta o particulada.
Carbono orgánico disuelto (COD):
- El contenido de carbono orgánico que está disuelto en el agua y puede separarse de las partículas por filtración (filtración con 0,45 µm).
Carbono orgánico particulado (COP):
- Compuestos orgánicos de carbono que están presentes en forma de partículas y no se disuelven en el agua.
Métodos de medición para determinar el COT
La medición del COT suele llevarse a cabo quemando u oxidando los compuestos de carbono a dióxido de carbono (CO₂), que luego se analiza cuantitativamente. Existen dos métodos establecidos:
1. oxidación térmica (combustión a alta temperatura)
- Cómo funciona: La muestra de agua se quema a temperaturas de 600-1200 °C en una atmósfera rica en oxígeno. Los compuestos orgánicos de carbono se oxidan completamente a CO₂.
- A continuación, el CO₂ producido se cuantifica mediante un detector NDIR (detector de infrarrojos no dispersivo).
- Ventaja: Alta precisión y oxidación completa de todas las sustancias orgánicas.
- Inconveniente: consume mucha energía y es susceptible con muestras muy cargadas de partículas.
2. oxidación química húmeda (oxidación UV/persulfato)
- Modo de funcionamiento: Las sustancias orgánicas se oxidan añadiendo persulfato sódico (Na₂S₂O₈) e irradiando con luz UV. Esto también produce CO₂, que se detecta.
- Ventaja: Más suave con los componentes del aparato, especialmente adecuado para agua con baja carga de TOC.
- Desventaja: Posibilidad de oxidación incompleta de compuestos orgánicos muy estables.
Importancia del COT en la tecnología de aguas industriales y residuales
El valor de COT es un parámetro de control decisivo para la contaminación orgánica del agua y se utiliza en muchas áreas industriales para la supervisión de procesos, la garantía de calidad y el cumplimiento de la legislación.
1. producción de agua ultrapura y desmineralizada
- La industria electrónica, la farmacéutica y la producción de células solares exigen los más altos niveles de pureza del agua.
- Der TOC-Wert muss in Reinstwasseranlagen extrem niedrig liegen, typischerweise < 0,05 mg/L, um Verunreinigungen in empfindlichen Produktionsprozessen zu vermeiden.
- En los sistemas de ósmosis inversae intercambiadores de iones, la monitorización del TOC proporciona una alerta temprana de daños en la membrana o contaminación de la resina.
Foto: Nuestro sistema de ósmosis inversa ALMA OSMO para producir agua desmineralizada
2. circuitos de agua de refrigeración
- En los circuitos de agua de refrigeración, la contaminación orgánica puede provocar bioincrustaciones (crecimiento de microorganismos) y corrosión.
- La medición periódica del COT ayuda a controlar la carga orgánica y a aplicar las medidas necesarias, como la adición de biocidas de forma selectiva.
3. tratamiento de aguas residuales
- En el tratamiento de aguas residuales industriales, el valor de COT se utiliza como indicador de la carga orgánica total.
- Un aumento de la concentración de COT indica cargas orgánicas elevadas que deben descomponerse en etapas de tratamiento biológico o químico-físico.
- Límites típicos de COT para aguas residuales:
- Einleitgrenzwert für die Industrie: < 20 mg/L (variiert je nach Region und Industrie).
Valores límite y normas
En muchas industrias, existen límites fijos de COT para garantizar la calidad del agua:
- Reinstwasser für Pharmaindustrie: < 0,5 mg/L (gemäß USP-Norm).
- Circuitos de agua de refrigeración: Los límites típicos de COT se sitúan entre 1-5 mg/L para minimizar la bioincrustación.
- Aguas residuales industriales: los valores de COT deben ser a menudo inferiores a 20 mg/L, en función de la normativa medioambiental regional.
Proceso de reducción del COT en el tratamiento de aguas residuales
La reducción del carbono orgánico total (COT) en el tratamiento de las aguas residuales industriales se consigue principalmente mediante procesos biológicos. Éstos aprovechan la capacidad de los microorganismos para descomponer los compuestos de carbono orgánico y convertirlos en biomasa y dióxido de carbono (CO₂). En función de la carga, la composición de las aguas residuales y los objetivos de depuración requeridos, se utilizan diversos procesos biológicos:
1. proceso de fangos activados
El proceso de lodos activados es el proceso biológico más utilizado para reducir el COT en el tratamiento de aguas residuales. Se basa en la promoción selectiva de microorganismos aerobios que oxidan los compuestos orgánicos.
Funcionalidad:
- Las aguas residuales se airean con oxígeno en un tanque de aireación para proporcionar a las bacterias aerobias suficiente oxígeno.
- Los microorganismos utilizan los compuestos orgánicos de carbono como fuente de energía y nutrientes y los descomponen en dióxido de carbono (CO₂), agua y biomasa (lodos activados).
- A continuación, los lodos activados se sedimentan en un decantador secundario, donde se separa la masa de agua depurada.
Rendimiento de reducción del COT:
- El proceso de lodos activados puede eliminar entre el 70 y el 95% del COT, dependiendo de la composición de las aguas residuales y del tiempo de retención hidráulica.
Foto: Tanque de aireación de nuestro proceso ALMA BHU BIO
2. biofiltración
El biofiltración es otro proceso biológico para la reducción del COT. En este proceso, los compuestos orgánicos de carbono son descompuestos por microorganismos que se adhieren a un material portador sólido.
Funcionalidad:
- Las aguas residuales se canalizan a través de un lecho filtrante compuesto por materiales como arena, carbón activado, soportes plásticos o materiales cerámicos.
- Sobre estos materiales portadores se forman biopelículas compuestas por microorganismos. Las bacterias metabolizan los compuestos orgánicos en CO₂ y biomasa.
- La biofiltración puede tener lugar tanto en condiciones aeróbicas (con oxígeno) como en combinación con zonas anaeróbicas.
Rendimiento de reducción del COT:
- Alta reducción de COT del 80-98 %, especialmente para aguas residuales con baja carga orgánica residual.
Ámbitos de aplicación:
- Post-tratamiento de aguas residuales tratadas biológicamente (pulido).
- Tratamiento de corrientes de aguas residuales con bajas concentraciones de COT.
- Como pretratamiento para sistemas de ósmosis inversa para el reciclaje interno del agua.
3. tratamiento anaeróbico
El tratamiento anaerobio es un proceso de reducción del COT que tiene lugar sin oxígeno. Los microorganismos descomponen las sustancias orgánicas en condiciones anaeróbicas y las convierten en biogás (metano y dióxido de carbono).
Funcionalidad:
- Las aguas residuales se tratan en un reactor anaerobio, por ejemplo en un reactor UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) o en un reactor EGSB (lecho de lodo granular expandido)..
- La degradación la llevan a cabo bacterias anaerobias, que convierten los compuestos orgánicos en metano (CH₄) y CO₂ en varias etapas (hidrólisis, formación de ácido y formación de metano).
- El biogás resultante puede utilizarse para generar energía, por ejemplo, en plantas de cogeneración para generar electricidad y calor.
Rendimiento de reducción del COT:
- La reducción del COT es del 80-95 %, especialmente en el caso de aguas residuales con una elevada carga orgánica.
Ámbitos de aplicación:
- Aguas residuales con altas cargas orgánicas, como en la industria alimentaria, la industria de bebidas o la producción de biocombustibles.
4º proceso MBBR (reactor de biopelícula de lecho móvil)
El proceso MBBR combina las ventajas del proceso de lodos activados y la biofiltración. Utiliza materiales portadores móviles que flotan en un reactor aireado y en cuya superficie crecen biopelículas.
Funcionalidad:
- Los medios portadores consisten en cuerpos de plástico especiales con una gran superficie específica sobre la que colonizan los microorganismos.
- Las aguas residuales se airean en el reactor, lo que mantiene en movimiento el medio portador. Los microorganismos de la biopelícula descomponen los compuestos orgánicos de carbono.
- La biomasa se adhiere de forma estable al material portador, lo que significa que no es necesaria una clarificación secundaria para separar los lodos.
Rendimiento de reducción del COT:
- El proceso MBBR consigue una reducción del COT del 70-95 %, dependiendo del tiempo de retención hidráulica y de la carga.
Foto: Nuestra planta de biogás anaerobio ALMA BHU GMR con tanque de sedimentación y recirculación de biomasa
Conclusión
El valor de COT es un parámetro indispensable en el tratamiento de aguas industriales y residuales para vigilar y controlar la contaminación orgánica del agua. Su determinación fiable permite el cumplimiento de las normas de calidad, la detección precoz de fallos en las plantas de tratamiento y el cumplimiento de la normativa legal de vertido de aguas residuales.
El COT puede determinarse de forma precisa y fiable utilizando métodos de medición modernos como la oxidación térmica o la oxidación UV/persulfato.
Si desea más información sobre nuestros productos, no dude en ponerse en contacto con nosotros.
