POTABILIZACIÓN
DEL AGUA
Se denomina agua
potable al agua "bebible" en el sentido que puede ser consumida por
personas y animales sin riesgo de contraer enfermedades. El término se aplica
al agua que ha sido tratada para su consumo humano según unos estándares de
calidad determinados por las autoridades locales e internacionales.
Al proceso de
conversión de agua común en agua potable se le denomina potabilización.
Suele consistir
en un stripping (desfogación) de los compuestos volátiles seguido de la
precipitación de impurezas con floculantes, filtración y desinfección con cloro
u ozono.
El suministro de
agua potable es un problema que ha ocupado al hombre desde la antigüedad. En
algunas zonas se construían y construyen cisternas que recogen las aguas pluviales. Estos
depósitos suelen ser subterráneos para que el agua se mantenga fresca y sin
luz, la que favorecería el desarrollo de algas.
El objetivo de la
purificación del agua en la naturaleza, es la eliminación total de: la
turbiedad, color, olor, sabor, microorganismos, y ciertas sales de hierro,
magnesio y otros elementos perjudiciales a la salud.
Por lo tanto el
agua potable debe ser cristalina, incolora, inodora, libre de bacterias,
mantener un residual de cloro en el orden de 0.40-0,60 mgs/lt, para proteger su
calidad sanitaria y que su contenido de minerales disueltos no cause trastornos
estomacales al consumidor.
Para obtener un
agua potable que cumpla los parámetros fisicoquímicos y microbiológicos que
establecen la organización mundial de la salud (OMS), se requiere los
siguientes factores:
a. La fuente debe
ser de gran volumen y de alta calidad sanitaria.
b. Riguroso control
de calidad de agua, durante todos los procesos de potabilización.
c. Las unidades del
sistema deben trabajar en condiciones normales de producción.
COMO PRESERVAR LA CANTIDAD DE AGUA POTABLE EN EL
CONSUMO
a. Las líneas de
distribución y guías introdomiciliarias, deben permanecer en buen estado de
conservación.
b. La limpieza
periódica de los reservorios o sistemas de los edificios y residencias.
c. Al tener un
control de calidad de agua potable en el sector.
TIPOS
DE TRATAMIENTO
Los tratamientos para
potabilizar el agua, se pueden clasificar de acuerdo con:
Ø Los componentes o impurezas a eliminar.
Ø Parámetros de calidad
Ø Grados de tratamientos de agua
Procesos unitarios posibles a llevar a cabo en función
de los contaminantes presentes.
CUADRO
ESQUEMATICO DE LOS PROCESOS DE POTABILIZACION
De acuerdo a la
naturaleza de las impurezas que contiene el agua cruda y calidad de agua
potable debe satisfacer a los valores estándares de la OMS.
En el medio
rural, se aplican los procesos de la sedimentación simple o natural, cloración,
hervir el agua antes de consumo.
ESTUDIO DE LA FUENTE
PRIMARIA DEL AGUA SUPERFICIAL O SUBTERRÁNEA
La calidad del
agua depende de su origen e historia. Las aguas naturales muestran, en general,
las calidades más características de sus fuentes.
Sin embargo
muchos factores producen variaciones en la calidad de las aguas obtenidas del
mismo tipo de fuente.
Estas variaciones
provienen de la oportunidad que tiene el agua de absorber sustancias en forma
de solución o tenerlas en suspensión. Las condiciones climatológicas,
geográficas y geológicas, son factores importantes para determinar la calidad
del agua.
ABASTECIMIENTO
SUBTERRÁNEO
Parte de la
lluvia que cae sobre la superficie de la tierra se filtra en el suelo y se
torna en agua subterránea. Durante su paso a través del suelo, el agua entra en
contacto con muchas sustancias tanto orgánicas como inorgánicas, algunas de
estas sustancias son fácilmente solubles en agua. Otras, como las que causan la
alcalinidad y la dureza, son solubles en agua que contienen dióxido de carbono
absorbido del aire o de las materias orgánicas en descomposición en la tierra.
La descomposición de materias orgánicas quita
también el oxigeno disuelto del agua que se filtra a través de ellas.
Esta
agua exenta de oxigeno y con un alto
contenido de dióxido de carbón, disuelve el hierro y el manganeso del suelo. A
veces en las agua subterráneas se produce sulfuro de hidrogeno cuando hay
ausencia de oxigeno, descomposición de materias orgánicas o reducción de
sulfatos.
Las condiciones sanitarias en la proximidad de
las fuentes de agua subterránea son importantes. En general las aguas
subterráneas son claras, frías, sin color y más duras que el agua de superficie
en la región en la cual se encuentran. Con respecto a las bacterias, las aguas
subterráneas son mucho mejores que las aguas de superficie, salvo en los
lugares donde existe la polución subterránea.
La cantidad de aguas subterráneas es más
difícil de determinar. La composición química de estas va desde el agua dulce
pura hasta las salobres muy concentradas, con más de 250gr de sal por litro.
Predominan las aguas con cloruro de sodio, las de calcita sódica y las que
contienen sodio y magnesio son más
frecuentes.
Las aguas subterráneas se dividen en diversos
grupos según la medida en que participen en el ciclo hidrológico. Van desde las
estancadas, cuya edad es la misma que la de la roca que las contienen, hasta
las de temporada, que se forman en los periodos húmedos y desaparecen en los
secos.
Las aguas subterráneas son unas de las
principales fuentes de suministro para uso domestico y para el riego en muchas
partes del mundo. Las aguas subterráneas suelen ser más difícil de contaminar
que las superficiales, pero cuando esta contaminación se produce es más difícil
de eliminar.
Las aguas subterráneas ofrecen las siguientes
ventajas:
1.
Suelen estar exentas de bacterias patógenas.
2.
Pueden utilizarse, siempre y cuando se les
haya realizado su tratamiento.
3.
Se encuentran en muchos casos en las
inmediaciones de las colectividades.
4.
Su captación y su distribución son frecuencia
, practicas y económicas
5.
El agua subterránea es la porción de las
precipitaciones atmosféricas, principalmente de la lluvia, que se filtra por el
terreno para acumularse en depósitos subterráneos llamados capas acuíferas. El
agua de esas formaciones se capta por varios medios. La mayoría de los pozos
para el abastecimiento de las colectividades se alimentan de la que Tolman
llama “zona de agua libre”. Tales pozos suelen construirse por los métodos de
inyección, de excavación, de hincadura o de perforación. Los pozos taladrados a máquina penetran a
veces hasta las capas acuíferas cautivas, en las que se practican los pozos
artesianos.
La cantidad de agua que puede extraerse de una
capa acuífera depende: de su porosidad y de su permeabilidad, de la altura de
aspiración existente en el pozo. La porosidad y la permeabilidad de una
formación están determinadas por la naturaleza y el carácter general de la capa
acuífera es fijo y no puede modificarse. En cambio la altura de aspiración del
pozo puede alterarse dentro de lo que permiten el espesor de la capa acuífera,
la penetración del pozo en la misma y la capacidad de la bomba que se utilice.
La porosidad de
una formación es el espacio existente
entre las partículas que la componen, es decir el volumen total de los
huecos. Es evidente que un trozo macizo de roca densa tiene poca porosidad ya
que el volumen de los huecos es muy pequeño. Si el trozo macizo se constituye
por muchos trozos de piedras de distintas formas y tamaño pero del mismo volumen total la porosidad aumentara al ser
mayor el número de huecos.
Los pozos son
extremadamente importantes para todas las sociedades. En muchos lugares, los
pozos proveen un suministro confiable de agua para el uso domestico, para la
irrigación y las industrias. Cuando el agua superficial es escasa, como ocurre
en los desiertos, la gente no podría sobrevivir sin las aguas subterráneas.
ABASTECIMIENTOS DE AGUAS SUPERFICIALES
El abastecimiento
de agua para suministro se utiliza mediante la intersección de corrientes de superficie
o por la captación del agua que se ha infiltrado en la tierra.
En este caso, al estar más expuesta a sustancias dañinas,
presenta un sistema más complejo de potabilización.
La calidad del agua extraída va a estar ligada además a las
diferentes variables que pueden afectar el proceso, como son el factor tiempo,
es decir, puede variar de un día a otro o depender del comportamiento de cada
estación. Por ejemplo, en verano, el agua proveniente de un deshielo es más
turbia que en invierno.
El modo más común de potabilizar el agua de una fuente
superficial es el rio, por lo que tomaremos como ejemplo esta fuente para
explicar cómo se obtiene agua potable.
Este proceso consta de variadas etapas sucesivas, que se
complementan, es decir, lo que no se pudo eliminar en una etapa, se desecha
durante la siguiente, hasta lograr limpiarla completamente.
PROCESO DE POTABILIZACIÓN DE AGUAS SUPERFICIALES
Río: El agua para potabilizar, es decir, para que sea apta para el consumo
humano, puede obtenerse de fuentes superficiales (ríos, lagos, diques) o
fuentes subterráneas (aguas de perforación).
·
CAPTACION:
La toma de la fuente puede
realizarse en forma gravitacional, aprovechando los diferentes niveles de
terreno o por impulsión del agua a través de bombas.
Cuando las
fuentes arrastra exceso de material terroso, lo más adecuado es el uso de
desarenadores de forma rectangular construido por canales y estanques, lo que
permite reducir la velocidad del agua y la inmediata sedimentación de las
partículas en el agua.
Los desarenadores
se utilizan en una primera etapa de decantación de la arena y material más
pesado.
Al ingreso de los
decantadores se mantienen los floculadores antiguos de modo tal que frente a
cualquier imprevisto puede dosificarse Sulfato de Aluminio y/o cal, para ser
usados, formar y acondicionar el coágulo para su sedimentación.
·
PREDECANTADORES:
Son utilizados
para almacenar el agua por cortos periodos de tiempo, cuando el agua cruda
presenta un elevado contenido de material terroso, haciendo que el agua se
clarifique y no recargue las demás unidades del sistema.
Otra ventaja que
merece especial mención es el hecho de un menor consumo de sustancias químicas,
menor costo de producción y buena calidad del agua.
·
PRESEDIMENTACION
La
Pre-sedimentación o sedimentación simple se emplea para eliminar los sólidos más pesados sin necesidad de
tratamiento especial mientras mayor sea el tiempo de reposo, mayor será el
asentamiento y consecuentemente la turbiedad será menor haciendo el agua más
transparente. El reposo prolongado natural también ayuda a mejorar la calidad
del agua debido a la acción del aire y los rayos solares; mejor sabor y el
olor, oxida el hierro y elimina algunas substancias
·
AIREACION:
Etapa donde el
aire oxida la materia orgánica del agua eliminando sabores y olores
desagradables. El oxigeno del aire permite que los gases atrapados en el agua
puedan escapar. Además el oxigeno destruye a los microorganismos anaerobios
presentes en el agua.
Mejora las
características fisicoquímico del agua cruda, mantiene el intercambio de gases
y sustancias volátiles con el aire.
Se reduce de este modo el contenido de dióxido de carbono
hasta un 60% y mejora la purificación con bacteria aeróbicas.
En la oxigenación
del agua cruda, el bicarbonato de hierro y el sulfato ferroso se transforman en
hidróxido de hierro y oxido férrico precipitándose en los pre decantadores.
2Fe(HCO3)2
+ H2O + ½ O2 = Fe(OH)3 + 4CO2
2SO4Fe
+ 30 = Fe2O3 + SO4 =
·
APLICACIÓN DEL CLORO
Ninguna fuente de agua puede considerarse
ligeramente segura para consumo humano al menos que se esté protegida
adecuadamente por cloración o hipo cloración.
Aunque desde hace tiempo, las grandes ciudades
han disfrutado de la protección de la cloración, muchas comunidades menores no
tienen protección alguna o dependen del equipo para gas, ya que resulta
anticipar, desgastados y posiblemente inadecuados.
La desinfección se efectúa en dos etapas:
1. De aplicarse suficiente solución de cloro para
satisfacer la demanda de cloro inicial en el agua y para destruir efectivamente
las bacterias y satisfacer otra materia oxidable que puede haber en el agua
“fase de pre cloración”.
2. Debe agregarse suficiente solución para
preveer un residuo de cloro que sirva de resguardo contra la re contaminación.
La norma general que debe de tener el acueducto es de 0.1 a 0.2 ppm de cloro
residual después del periodo de contacto mínimo de 10 min “fase de
post-cloración”
Cuando el abastecimiento de agua cruda
contiene muchas algas y materia orgánica, se tropieza con muchas dificultades
en el lecho de filtración y durante todo el procedimiento del tratamiento. En
tales casos la “aplicación divida” puede mantener la eficiencia del filtro con
buenos resultados. Este procedimiento consiste en aplicar el cloro aprovechable
antes de la coagulación, sedimentación, filtración y otras formas de
tratamiento que se empleen para controlar las dificultades que producen las
algas en el procedimiento. Terminados estos procedimientos se agrega mas cloro
aprovechable para que el residual final en el agua tratada sea a razón de 0.40
a 0.60 ppm.
·
PRECLORACION:
Las plantas pequeñas de agua, tienen
dificultades con la filtración, coagulación, sedimentación o sabor, debido a
las algas puede generalmente o notablemente mejorar el problema con la adecuada
aplicación de la hipo cloración dividida.
La dosificación para la prehipocloracion debe
hacerse en un punto que asegure un residuo de cloro de 3 a 5 ppm. En la toma
del tanque de mezclar (o en la primera operación del tratamiento). La
dosificación para la posthipocloracion, debe aplicarse después de que el agua
sale de la última etapa del tratamiento en la planta, en suficiente cantidad
para proporcionar un residuo de cloro de 1,1 a 0,2 ppm. En toda el agua que entre al depósito o
sistema de distribución. El consumo adicional de HTH queda ampliamente
compensando por el ahorro en mano de
obra y tiempo por la eliminación de las dificultades con las algas y
generalmente se nota una mejoría definitiva en el sabor del agua tratada.
·
COAGULACION:
Consiste en hacer pasar el agua cruda, turbia
a través de un canal donde en fracciones de segundos se la mezcla con un
coagulante como el sulfato de aluminio, y además con polímeros, que son en
general elementos aglomerantes de partículas.
Los ingrediente químicos que aquí se agregan
al agua cumplen la función de provocar que las partículas de impurezas que se
encuentran en suspensión en el agua se unan entre si, formando otras de mayor
tamaño y peso. Este proceso considera un fenómeno de hidrólisis mediante el
cual se determina el grado de “atracción de las partículas”.
El proceso se denomina coagulación porque su
desarrollo considera la formación de coágulos (grumos, mezcla de sal coagulante
con impurezas).
·
SEDIMENTACION:
El objetivo de esta fase es eliminar
las partículas obtenidas en el agua y se basa en la reacción gravitacional de
las partículas de mayor peso, que tienen la facilidad de precipitarse en los estanques de agua clorificada.
La teoría de la sedimentación de las
partículas suspendidas o disueltas en el agua, a sido explicada por Hazen y
otros investigadores; cada partícula en suspensión, propende a suspender, a
descender a una velocidad tal que depende de su tamaño, peso, forma y
viscosidad del agua.
Las partículas esféricas se depositan
más rápidamente que las irregulares del mismo peso específico. Las que se
encuentran en solución coloidal son tan finas, que no obedecen a la gravedad,
a menos que se sedimenten unas con
otras. El agua con sedimentos y excenta de subsustancias coloidales, “la
arcilla”, contenidas en un tanque y perfectamente tranquila, aclarara más rápidamente
por arribar las partículas más gruesas sedimentaran rápido y la clarificación
ira progresando hacia abajo. La mayoría de los minerales suspendidos en el
agua, tienen un peso especifico del 2,1 -2,9.
Los materiales arcillosos provenientes
de la coagulación de las impurezas “turbiedad y color” del agua cruda, se
depositaran en las piletas de pre sedimentación, sedimentación y cámara de
floculación. Estos lodos, se eliminan cuando se realizan la limpieza de estos
estanques, que estará dada la elevada o baja turbiedad del agua cruda.
·
FILTRACIÓN:
Una vez que se ha decantado el agua para
terminar el proceso de clarificación, se hace pasar por una etapa de
filtración, la cual consiste en hacer pasar el agua que todavía contiene
materias en suspensión a través de un medio filtrante que permite el paso del
líquido pero no el de las partículas sólidas, las cuales quedan retenidas en el
medio filtrante.
De este modo, las partículas que no han
sedimentado en el decantador son retenidas en los filtros. El medio filtrante
más utilizado es la arena, sobre un lecho de grava como soporte.
Aunque también existen otros tipos de lechos
como membranas filtrantes que pueden ser de plástico o de metal.
Para evitar atascamientos en esta etapa, es
importante que la retención de las partículas se haga en el interior del lecho
filtrante, y no en la superficie del lecho, por este motivo, será muy
importante hacer una elección adecuada del tamaño del grano del lecho
filtrante.
Los filtros más utilizados en potabilización
de agua son los filtros rápidos en los que el agua ha sido pasada previamente
por un proceso de coagulación-floculación.
·
ABLANDAMIENTO:
Por decantación precipitan los compuestos
formados tras la reacción de la cal (Ca(OH)2 – Na2CO3)
con los cationes (Ca*2/Mg+2) del agua. Como resultado de
todo ello se forman los fangos que son eliminados por la parte inferior.
·
POSTCLORACION:
La experiencia ha demostrado que la cantidad
de HTH que se requiere en la posthipocloracion para un residuo de 2,0 ppm esta
gran variación se explica por el hecho de que la dosis original satisfizo la
demanda de cloro original del agua.
De modo que se hace evidente enseguida que la
planta mayor con dificultades intermitentes ocasionadas por las algas, o la
planta con recursos limitados para los costo de operación y capital, pueden
comprobar que la pre cloración con el equipo que tienen actualmente para gas,
suplementado por la posthipocloracion con HTH, viene a ser la solución a los
problemas del sabor, o dificultades de operación, debido a las algas en el agua
cruda. El bajo costo inicial del equipo para hipo cloración y los bajos costos
de operación de este equipo, no aumentan considerablemente los presupuestos
originales
CONTROL DE CALIDAD Y
SALIDA DEL AGUA POTABILIZADA
Este se ejecuta
en el laboratorio de la planta Potabilizadora de agua donde se llevan a cabo
análisis bacteriológicos, como así también fisicoquímicos (Pseudomaona
aeruginosa, coliformes totales y fecales, bacterias aerobias mesofilas,
durezas, alcalinidad, cloruros), donde se controla variables como PH, Turbidez,
cloro residual, conductividad.
También se
realiza la medición de variables del proceso de potabilización: Turbidez, PH,
Volumen, Caudal, Cloro Residual. Estos valores permiten ajustar los parámetros
de funcionamiento para un optimo resultado y a su vez evaluar en el tiempo el
rendimiento de la planta y la calidad de agua producida.
·
Almacenamiento: Luego de haber sido desinfectada el
agua se almacena en piscinas para su posterior distribución a través de la red
urbana de aguas.
·
Distribución: El agua potable es distribuida por la red pública
de aguas hasta llegar a sus hogares. Tras su utilización se convierte en agua
residual que deberá ser depurada antes de su vertido o reutilización
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