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TECNOLOGAS DE POTABILIZACIN DE AGUAS
Introduccin a la Ingeniera Sanitaria
2014
Clase 1
Facultad de IngenieraInstituto de Mecnica de los Fluidos e Ingeniera
Ambiental (IMFIA)
Departamento de Ingeniera Ambiental
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SISTEMAS DE AGUA POTABLE
Un sistema de agua potable est formado por unconjunto de instalaciones y equipos destinados
al abastecimiento de agua potable de unacomunidad para fines de consumo domstico,servicios pblicos, consumo comercial,industrial, y otros usos. El agua suministrada por
el sistema debe ser de una adecuada calidad yprovista en cantidad suficiente (ENOHSA).
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Captacin (toma de agua) - Tuberas aductoras de aguabruta
Estaciones de bombeo de agua bruta (bombasproveedoras)
Planta de Tratamiento (potabilizacin) Estaciones de bombeo de agua tratada (Bombas
elevadoras) Tuberas de Impulsin
Depsitos de Distribucin Tuberas de distribucin, vlvulas, piezas Estaciones de rebombeo (recalques) Estaciones de desinfeccin en la red (recloracin)
COMPONENTES DE UN SISTEMA DE ABASTECIMIENTO DEAGUAS SUPERFICIALES
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RESERVA(DEPSITOS DEDISTRIBUCIN)
CAPTACIN
PLANTAPOTABILIZADORA
REDES DEDISTRIBUCIN
PLANTADEPURADORA
SENTIDOD
E
LFLUJO
REDES DEDESAGUES
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INICIO DE LOS SERVICIOS DE
ABASTECIMIENTO DE AGUA EN ELURUGUAY
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1866 / 1867 - Montevideo enfrenta un verano de sequa extrema y una epidemiade clera en el verano de 1868.
- El abastecimiento de agua se realizaba a travs de pozos
Ao 1867 - El Gobierno Nacional realiza un llamado a propuestas para dotarde un servicio permanente de agua a Montevideo (70.000 hab,9.000 viv.)
29/4/1868 - Se otorga concesin para el suministro de agua corriente a
Montevideo a Enrique Fynn - Plcido Lezica -Anarcasis Lans
Ao 1868 - Inicio de las obrasFuente de captacin Ro Sta. Luca en elsalto de las rocas coloradas a 56 km del centro deMontevideo. Desde la Usina a vapor construida en AguasCorrientes (capacidad de bombeo 18.000 m3/da) sebombeaba agua del Rio Santa Luca, sin tratar, a travs de la1ra. LB, de dimetro 24,de hierro fundido, a un tanque prximo a
La Paz (Cuchilla Pereira), desde donde llegaba a Montevideo porgravedad.
18/7/1871 - Inauguracin del servicioFuente Pza. Constitucin
Fuente: Obras Sanitarias del Estado (OSE)
EVOLUCIN TEMPORAL
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Ao 1879 - Lezica, Lans & Fynn ceden concesin a The Montevideo
Waterworks Co., quien realiz el servicio hasta 1/2/1950.
Ao 1890 Epidemia de clera - El Estado exige a la compaa inglesa lamejora del servicio, construyndose los primeros filtros (filtroslentos, 1893), decantadores y aumento del bombeo.
Ao 1952 - Por ley No. 11.907 de 12/1952 se crea la Administracin de lasObras Sanitarias del Estado (O.S.E.), como ServicioDescentralizado del MOP. Surge de la fusin de la Compaa deAguas Corrientes (empresa privada nacionalizada) y la Direccinde Saneamiento del MOP. quedando as, a cargo de OSE, laprestacin del servicio de agua potable en todo el pas y elservicio de saneamiento en el interior.
Ao 1990 - Por Decreto 387/90 del Poder Ejecutivo, el MVOTMA ejerce latutela jurdica sobre OSE y sta se vincula con el Poder Ejecutivo atravs de este Ministerio.
Fuente: Obras Sanitarias del Estado (OSE)
EVOLUCIN TEMPORAL
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Planta PotabilizadoraAguas Corrientes
Ao 2013
Hace mas de 100 aos
Fuente: OSE
DESARROLLO DE LA TECNOLOGA DEPOTABILIZACIN DE AGUAS EN URUGUAY
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rea Metropolitana de Montevideo. Fuente: INE
El 63% (216.776.720 m3) de la produccin de agua potable del ao 2013 en elPas correspondi a la Planta de Aguas Corrientes, que abastece al reaMetropolitana de Montevideo que tiene una poblacin de 1.742.850 habitantes(53% del total nacional, Censo 2011).
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Los principales objetivos de un sistema de potabilizacin deaguas de origen superficial se pueden resumir en:
Remover partculas suspendidas y coloidales, inactivar
riesgos biolgicos minimizando los riesgos qumicosderivados, y eliminar otros contaminantes que pueden
presentarse en estado disuelto (plaguicidas, metabolitos
causantes de olor y sabor, toxinas, otros)
Sobre la base de este concepto se deben disear y operarlos sistemas de potabilizacin.
OBJETIVOS DE UN SISTEMA DEPOTABILIZACIN DE AGUAS
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REMOCIN / INACTIVACIN
El trmino remocin significa la separacin fsica delcontaminante mediante los procesos de coagulacin,sedimentacin y filtracin, mientras que inactivacin
se refiere a tornar inefectivo al contaminante,usualmente por accin de los desinfectantesqumicos.
Este concepto es especialmente vlido para los
contaminantes de carcter biolgico.
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IMPORTANCIA DE LOS PROCESOS DE REMOCIN
Algunos microorganismos patgenos (como los protozoariosGiardia y Cryptosporidium), tienen gran resistencia a ladesinfeccin, en particular a la cloracin.
Por lo tanto hay promover la REMOCINde los mismos delagua por mtodos fsicos (coagulacin, sedimentacin,filtracin), dejando un remanente mnimo para inactivar.
Cuando estn presentes cianobacterias en el agua bruta esconveniente removerlas, evitando destruirlas para impedirel desprendimiento de toxinas y metabolitos causantes de olory sabor.
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CLASIFICACIN DE LOS PROCESOS DE POTABILIZACIN DE
AGUAS SUPERFICIALES
Sistema Convencional
Filtracin Lenta y en Mltiples Etapas
Filtracin Directa ascendente y descendente
Flotacin por aire disuelto en sustitucin de lasedimentacin
Floto-Filtracin
Doble Filtracin
Tecnologa de membranas
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SISTEMA CONVENCIONAL
COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADAAplicable a un amplio espectro de
calidades de agua bruta. Al ser unproceso completo, ofrece Barreras
Mltiplespara los contaminantes. Tieneuna gran cantidad de variantes respectoal tipo de unidades, P.Q., etc. Es elproceso que se utiliza casi en exclusivoen Uruguay.
FLOCULACIN
FILTRACINRPIDA
SEDIMENTACIN
DESINFECCIN,CORRECCIN DE pH y
ALCALINIDAD
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PROCESO CONVENCIONAL DE POTABILIZACIN DE AGUAS
SUPERFICIALESCOAGULACIN
FLOCULACIN
SEDIMENTACIN
FILTRACIN
DESINFECCIN
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PARTCULAS PRESENTES EN EL AGUA BRUTA
TURBIEDAD
ALGAS
PROTOZOARIOS
COLOR BACTERIASVIRUS
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TURBIEDAD
ALGAS
PROTOZOARIOS
COLOR BACTERIASVIRUS
COAGULACIN (Desestabilizacin de partculas)
COAGULANTE
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TURBIEDAD
ALGAS
PROTOZOARIOS
COLOR BACTERIASVIRUS
FLOCULACIN (Agitacin lenta para generar choques yaglomeracin de partculas)
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LAS PARTCULAS SE AGLOMERAN (FLOCULACIN), Y LAS DEMAYOR TAMAO Y PESO SEDIMENTAN
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AGUA SEDIMENTADA (Quedan partculas remanentes, lasms livianas)
LODOS
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FILTRACIN (Se remueve gran parte de las partculas remanentes,quedan tambin algunos patgenos sin remover)
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DESINFECCIN (Se inactivan los patgenos que no fueron removidos)
DESINFECTANTE
TURBIEDAD Y COLORREMANENTES
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SISTEMA CONVENCIONAL
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PLANTA DE AGUAS CORRIENTES(27 DE JUNIO DE 2013)
PLANTA DE AGUAS CORRIENTES(AO 2006)
CAUDAL = 650.000 m
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/da
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FILTRACIN LENTA
FILTRACIN LENTAPRE - TRATAMIENTO
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADA
Cuando se dispone varios filtros en serie se denomina, FILTRACIN ENMLTIPLES ETAPAS
Se utiliza para aguas de no muy elevada turbiedad. El pre-tratamientopuede consistir en pre-filtros de grava.
Se produce una muy buena reduccin de los riesgos biolgicos,difcilmente se obtienen turbiedades menores que 1,0 NTU.
DESINFECCIN,CORRECCIN DE pH y
ALCALINIDAD
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FILTROS LENTOS AACC
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FILTRACIN DIRECTA
COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADA
Se puede bypassear el proceso de floculacin. Se utiliza para aguas de baja turbiedad ycolor y baja concentracin de algas. Puede ser de flujo ascendente o descendente.
Recomendaciones de la AWWA para filtracin directa:
Color < 40 Unid. Pt-Co
Turbiedad < 5 NTU (En Amrica, se utiliza para turbiedades mayores)
Algas < 2000 asu/ml
Hierro < 0,3 mg/l
Manganeso < 0,05 mg/l
FLOCULACIN FILTRACINRPIDA
DESINFECCIN,CORRECCIN DE pH y
ALCALINIDAD
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Sistema de filtracin directa a presin. LocalidadEl Almacn, Municipio de Heres, Estado deBolvar, Venezuela. Fuente de agua: Ro Orinoco.Poblacin servida: 1000 habitantes.
Junio 2007
Junio 2007
FILTRACIN DIRECTA DESCENDENTE
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Sistema de filtracin directa ascendente, Brasil.
FILTRACIN DIRECTA ASCENDENTE
FUENTE: ING. LUIZ DI BERNARDO
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FLOTACIN CON AIRE DISUELTO
Cuando la densidad de los flculos es muy baja, una alternativa a la sedimentacines la flotacin. Es un proceso recomendado para aguas con elevado contenido dealgas. Se utiliza para un rango de calidad de agua bruta amplio, pero paraturbiedades elevadas decrece su eficiencia. En Uruguay, es el proceso de la planta deLaguna del Sauce que abastece a Maldonado, Piripolis y Punta del Este.
COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADA
FLOCULACIN
FILTRACINRPIDA
FLOTACIN
AGUA YAIRE
DESINFECCIN,CORRECCIN DE pH y
ALCALINIDAD
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ESQUEMA DE UN PROCESO DE FLOTACIN
Bomba
FLOCULADOR
CAMARA DEFLOTACION
COMPRESORSATURADOR
Aguaclarificada
Aire
LODO FLOTADO
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FLOTO FILTRACIN
COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADA
DESINFECCIN,CORRECCIN DE pH y
ALCALINIDAD
En una misma unidad se realizan los procesos de flotacin y filtracin. El fondo
del flotador es la superficie del manto filtrante. El sistema se aplica en lasplantas de Laguna Blanca (Manantiales) y Laguna Escondida (Jos Ignacio), ambasen Maldonado (Empresa Aguas de la Costa - OSE).
FLOCULACIN
UNIDAD DEFLOTO
FILTRACINAGUA YAIRE
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PLANTA DE FLOTO FILTRACIN DE LAGUNA BLANCA. CAUDAL: 400 m3/h. MALDONADO, URUGUAY, 30 deAGOSTO de 2013.
FUENTE: AGUAS DE LA COSTA OSE.
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/barredor%202%20lag%20blanca.mp4http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/barredor%201%20lag%20blanca.mp4 -
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PLANTA DE FLOTO FILTRACIN DE LAGUNA ESCONDIDA. CAUDAL: 140 m3/h CON LOS DOSMDULOS. MALDONADO, URUGUAY, 30 de AGOSTO de 2013.
FUENTE: AGUAS DE LA COSTA OSE.
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DOBLE FILTRACIN
COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADA
DESINFECCINCORRECCIN DE pH
Admite un amplio espectro de calidades de agua bruta.
Filtracin ascendente: en pedregullo o arena gruesa.
Filtracin descendente: en arena o antracita.
Se utiliza mucho en Brasil para instalaciones pequeas y medianas. Segn DiBernardo, es aplicable al 95% de las aguas.
En Uruguay se est diseando una unidad estndar de pequeo caudal para ser
ensayada con vistas a su aplicacin en localidades pequeas.
FILTRACINASCENDENTE
FILTRACINDESCENDENTE
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El uso de esta tecnologa se ha incrementado considerablementeen el campo de la potabilizacin de aguas, en los ltimos aos. Lossistemas incluyen microfiltracin, ultrafiltracin, nanofiltracin,smosis inversa, en orden decreciente de tamao de poros (Xie,
2004).Adicionalmente, el costo relativo de las membranas se hareducido debido a los avances tecnolgicos logrados en lafabricacin, lo cual vuelve al sistema una opcin viable y
competitiva frente a los procesos tradicionales. Las membranaspueden ser fabricadas a partir de polmeros orgnicos o materialesinorgnicos tales como cermicas y metales (Jacangelo, 1999).
MEMBRANAS FILTRANTES
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Para trabajar sobre la eliminacin de los riesgos sedebe actuar sobre:
Proteccin de la fuente de agua brutaLos procesos de las plantas de tratamientoLa desinfeccin final
Sistemas de distribucin (desinfeccin de troncales
y depsitos, estaciones de recloracin,procedimientos de purga)Educacin
BARRERAS MLTIPLES
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Adicin dequmicos
Sistema dedistribucin
tamizado
lodos
coagulacin floculacin
sedimentacin
filtracin
Recirculacin agua delavado de filtros
lodos
desinfeccin
filtracin directa
BARRERAS MLTIPLES EN UN SISTEMA DE TRATAMIENTO
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Metas a obtener en un sistema de potabilizacin deaguas convencional:
Agua Sedimentada : 1-2 NTU
Agua Filtrada : < 0,1 NTU
Post-lavado - Obtener turbiedad menor que 0,3
NTU en menos de 15 minutos
OPTIMIZAR LOS PROCESOS DE
TRATAMIENTO
TECNOLOGAS DE POTABILIZACIN DE AGUAS
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TECNOLOGAS DE POTABILIZACIN DE AGUASSUBTERRNEAS
En general, las aguas subterrneas no necesitan procesos detratamiento en base a coagulacin/floculacin para remocin departculas. Para los contaminantes que pueden estar presentes seaplican diferentes teconologas.
Contaminantes en aguas subterrneas:
Patgenos
Hierro y Manganeso
Arsnico y Flor
Nitratos y Sulfatos
Cloruros
Sulfuros
Otros
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En Uruguay, a las aguas subterrneas en general se les realizasolamente desinfeccin. No obstante, en los ltimos aos se
estn llevando adelante algunos tratamientos noconvencionales:
Palmitas (remocin de nitratos por intercambio inico, yaimplementado). Dpto de Soriano.
Villa Pasano (Osmosis inversa para remover salesdisueltas).
La Paloma (Durazno, cal-soda para dureza, no
implementado). Experiencias para remocin de arsnico por tratamiento
convencional y estudindose aplicacin de smosisinversa en San Javier (Ro Negro).
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PATGENOS EN AGUAS SUBTERRNEAS
El agua subterrnea tambin puede contener organismospatgenos. Salvo que se realice un estricto control de la cuenca,si no existen contaminantes qumicos, el nico tratamiento quese realiza es la desinfeccin (cloracin en el caso de Uruguay).
En Uruguay, para pequeas localidades que se abastecen deperforaciones, se instala un sistema de dosificacin dehipoclorito de sodio, proporcional al caudal, que funciona enforma autnoma alimentado por energa solar.
FUENTE: OSE.
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44FUENTE: OSE
SISTEMA DE DOSIFICACIN DE HIPOCLORITO DE SODIO PROPORCIONAL AL CAUDALLAHILERA, TACUAREMB, URUGUAY, JUNIO 2012
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45FUENTE: OSE
SISTEMA DE DOSIFICACIN DE HIPOCLORITO DE SODIO PROPORCIONAL AL CAUDALLAHILERA, TACUAREMB, URUGUAY, JUNIO 2012
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SISTEMA DE DOSIFICACIN DE HIPOCLORITO DE SODIO PROPORCIONAL AL CAUDAL LAHILERA, TACUAREMB, URUGUAY, 2012
FUENTE: OSE
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SISTEMA DE DOSIFICACIN DE HIPOCLORITO DE SODIO PROPORCIONAL AL CAUDAL. ESCUELARURAL 15. SAUCE, SAN JOS, URUGUAY (JULIO 2014)
FUENTE: OSE
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Los microorganismos pueden ser transportados dentro de los
acuferos, especialmente en pocas de elevada recarga (lluviasintensas y prolongadas), los espacios intergranulares de las zonas nosaturadas proporcionan un camino para el rpido transporte. Porejemplo, partculas entre 0,1 y 6,0 m pueden transportarse hasta
20 m en menos de 3 das, pasando a travs de fisuras verticales yhorizontales (Lawrence et al.,1996, en Protecting Groundwater forHealth, WHO 2006). Los quistes de Giardia (7-14 m) y losooquistes de Crypotosporidium (4-6 m), pueden transportarsefavorecidos por su elevada resistencia a las condiciones ambientales
(mayor a 3 meses, y hasta 12 meses).
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El decaimiento de microorganismos en la zona no saturada sigueuna reaccin de primer orden. C es la concentracin de organismosen tiempo t (das), Co es la concentracin inicial y es la tasa deinactivacin (1/das)
teCC
0
MICROORGANISMO TEMP (C) (1/das) REFERENCIA
Virus Hepatitis A 10 0,10 Nasser et al., 1993
Virus Hepatitis A 20 0,41 Nasser et al., 1993
Colif. Termotolerantes 12-20 0,83 Keswick et al., 1982
Poliovirus 25 0,11 Meschke, 2001
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IMPORTANTE:
En pequeos sitemas, la deteccin de anlisisbacteriolgicos con presencia de coliformes totalesgeneralmente obedece a inconvenientes en lasredes de distribucin y/o en los muestreos, y no acontaminacin de la fuente.
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REMOCIN DE HIERRO Y MANGANESO
Los tratamientos mas simples consisten en oxidacin (oxgeno,cloro, KMnO4, otros), pasando de la forma soluble a la insoluble.Se forman precipitados de xido de Fe y de Mn, que luego seremueven fcilmente por sedimentacin y filtracin (para bajas
concentraciones solo filtracin).El ion ferroso Fe+2,se oxida y precipita como hidrxido frricoFe(OH)3(), y el ion manganoso M
+2, se oxida y precipita comodixido de manganeso MnO2()
La formacin del precipitado de MnO2 ocurre a valores elevadosde pH, generalmente mayores a 8, por lo cual es mas difcil deremover.
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OXIDANTE
CAPTACIN
DEPSITO DE AGUAFILTRADA
FLOCULACIN
FILTRACINRPIDA
SEDIMENTACIN
UNIDAD DECONTACTO
Obs. Los mantos filtrantes sedesmejoran rpidamente, debiendosustituirse en forma peridica. En casode aguas con bajas concentraciones deFe o Mn, se puede suprimir la etapa desedimentacin.
DESINFECCIN,
CORRECCIN DE pH yALCALINIDAD
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Planta desferrifizacin La Paloma, Rocha, Uruguay. Caudal 50 m3/h. Dosis de Cl:6-8 mg/l. Agua Bruta: 1-4 mg/l. Agua Tratada < 0,1 mg/l Fe
TANQUE DECONTACTO (30
min)
FUENTE: OSE
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Planta desferrifizacin La Paloma, Lavado de Filtro
FUENTE: OSE
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Remocin de manganeso, Planta Potabilizadora ciudad de Florida(UPA 2000), por oxidacin con cloro
FUENTE: OSE
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REMOCIN DE ARSNICO
Casi todos los tratamientos remueven mejor el As (V) que el As (III).La coagulacin con sulfato de aluminio o cloruro frrico remuevemejor el arsnico pentavalente, por lo que el As(III) debe oxidarse aAs(V) previamente, por ejemplo mediante precloracin: El clorooxida el As (III) a As (V) en el rango de pH entre 6 y 10.Despus de la oxidacin el As(V) se adsorbe en los flculos de
hidrxido de Al o de Fe formados por la floculacin de coloidespresentes en el agua.
FUENTE: ENOHSA
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REMOCIN DE FLOR
FUENTE: ENOHSA
Las tcnicas de tratamiento para remover Flor en agua consistenen:- Ablandamiento con cal- Tratamiento Convencional: coagulacin con sulfato de
aluminio (dosis elevadas, 200 mg/l o mas), u otroscoagulantes
- Almina activada- Resinas de intercambio inico- smosis inversa
- Hueso molido (el flor tiene afinidad con el fosfato triclcico)
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TECNOLOGAS DE POTABILIZACIN DE AGUAS
Introduccin a la Ingeniera Sanitaria
2014
Clase 2
Facultad de IngenieraInstituto de Mecnica de los Fluidos e Ingeniera
Ambiental (IMFIA)Departamento de Ingeniera Ambiental
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SISTEMA CONVENCIONAL
COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADAAplicable a un amplio espectro de
calidades de agua bruta. Al ser unproceso completo, ofrece BarrerasMltiplespara los contaminantes. Tieneuna gran cantidad de variantes respectoal tipo de unidades, P.Q., etc. Es elproceso que se utiliza casi en exclusivoen Uruguay.
FLOCULACIN
FILTRACINRPIDA
SEDIMENTACIN
DESINFECCIN,CORRECCIN DE pH y
ALCALINIDAD
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COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADA
FLOCULACIN
FILTRACINRPIDA
SEDIMENTACIN
DESINFECCIN,
CORRECCIN DE pH yALCALINIDAD
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La toma es la estructura por medio de la cual se capta el aguade la fuente proveedora, que puede ser un ro, arroyo, lago, ocualquier otra fuente de agua superficial.
Para pequeos sistemas, la toma es en general relativamentesimple, consistiendo en una tubera sumergida protegida poruna criba. En cambio, para grandes sistemas, la toma puedeser el elemento ms costoso, por lo cual debe estudiarsecuidadosamente su diseo.
CAPTACIN DE AGUAS
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El sistema de toma puede incluir: conductos de transmisin,rejas, zarandas, tamices (mecanizados, auto-limpiantes, delimpieza manual), bombas, y en algunos casos instalacinpara dosificacin de productos qumicos, por ejemplo sulfatode cobre para combatir algas, carbn activado, dixido decloro.
Para tomas colocadas en ros o arroyos, una pequea presade regulacin de nivel puede ser necesaria, para garantizar lasumergencia en perodos de estiaje.
Cuando se realiza un aprovechamiento racional de la fuente,hay que estudiar las posibles repercusiones de la toma aguasabajo, por la merma que esta puede provocar en el caudaldel ro.
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CAUDAL DE DISEO
La toma debe permitir extraer de la fuente el caudal de
diseo de la planta de tratamiento, es decir el caudal mximodiario para el final del perodo de previsin.
Si se trata de un ro, debern considerarse datos de caudalespor un perodo de tiempo lo suficientemente largo, que
permita concluir la factibilidad de la toma.
CONSIDERACIONES PARA EL DISEO DELA TOMA
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A diferencia de los elementos que componen la planta de
tratamiento, como filtros, bombas, etc., la tomageneralmente no puede ser modificada para ampliar lacapacidad de produccin de la planta.
Por esta razn, debera ser diseada para un perodo mayor,
en general para 20 o 40 aos, a diferencia de una planta detratamiento que se construye con un horizonte de 15 o 20aos. A pesar de que la toma puede ser un elemento muycostoso, considerar un incremento en su capacidad decaptacin no afecta en gran medida su costo inicial, por loque la consideracin anterior puede ser favorable.
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TOMA DE POZO SECO
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BOMBA
TOMA DE POZO HMEDO
La tubera de llegada al pozo debe tener leve pendiente ascendente, paraevitar la deposicin de arena y que se formen bolsas de aire
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UBICACIN EN PLANTA: TOMA LATERAL CON PRESA DE DERIVACIN (FUENTE:ENOHSA): Ejemplo: Aguas Corrientes
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TOMA PLANTA DE AGUAS CORRIENTES, URUGUAY (6 m3/s)
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70TOMA PLANTA DE AGUAS CORRIENTES, URUGUAY (6 m3/s)
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COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADA
FLOCULACIN
FILTRACINRPIDA
SEDIMENTACIN
DESINFECCIN,CORRECCIN DE pH
y ALCALINIDAD
C
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DEFINICIN
Las impurezas que se deben quitar del agua, a pesar
de encontrarse muchas en estado disuelto, sonprincipalmente partculas suspendidas, coloidales,
microorganismos. Las partculas se mantienen
estables pues:
Son muy pequeas y no sedimentan naturalmente. Poseen carga negativa, por lo que se repelen entre s
y no pueden agruparse para dar lugar a partculas
mayores, siendo la filtracin de las mismas ineficiente.
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El proceso de coagulacin, consiste en aplicarproductos qumicos (llamados coagulantes) para
desestabilizar las partculas, a los efectos de que con
el proceso posterior de floculacin las mismas se
aglomeren formando partculas de mayor tamao y
peso (flculos), que pueden ser removidas del agua.
Los productos qumicos utilizados para desestabilizar a
las partculas se llaman COAGULANTES. Estos liberan
cargas positivas y entre otras cosas neutralizan las
cargas de los coloides y/o suspensiones.
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En general son sales metlicas tales como sulfato de
aluminio (Al2(SO4)3.14H2O) o cloruro frrico (FeCl3),pero pueden ser tambin coagulantes orgnicos
(polmeros coagulantes).
La proporcincon que se aplican los coagulantes al
agua se denomina DOSIS, se mide en mg decoagulante por litro de agua a tratar (mg/l),
equivalente a g/m3y ppm (partes por milln).
En Uruguay se utiliza exclusivamente sulfato de
aluminio con este fin, si bien se dispone de clorurofrrico, el mismo es fabricado en base a chatarrapor lo que no est autorizado su uso en agua potable.
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C (g/l)Q caudal de la planta
q caudal del equipo dosificador
C concentracin de la solucin de coagulante
C (g/l) C (%) * 10 (en soluciones muy diluidas)
C(g/l)
/h)Q(m*)Dosis(mg/lq(l/h)
3
DEPSITO DECOAGULANTE
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COAGULANTE
Aplicacin del coagulante en el punto de mxima
turbulencia, al comienzo del resalto hidrulico. En el resaltoel coagulante se mezcla con el agua, y se producen lasreacciones de hidrlisis y con la alcalinidad.
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ASPECTOS GENERALES
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La floculacin es el proceso de aglomeracin de las partculas que han
sido desestabilizadas durante la etapa de coagulacin, con el objetivo deacondicionarlas para su posterior separacin a travs de medios fsicos,
como la sedimentacin, flotacin con aire disuelto y/o filtracin.
Esas partculas pueden ser microorganismos, coloides o suspensiones,
que a lo largo de la floculacin se van uniendo entre s para dar paso apartculas de mayor tamao, ms apropiadas para ser separadas del agua
mediante sedimentacin (o flotacin) y filtracin.
Este proceso de unin de partculas se produce como consecuencia del
choque entre las mismas. Cuando la colisin se produce solamente por elmovimiento browniano o por sedimentacin natural, la floculacin se llama
pericintica, mientras que cuando se aplica una energa externa, la
floculacin se denomina ortocintica.
ASPECTOS GENERALES
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Transcurrido el tiempo en que el agua est sometida al proceso de
floculacin, se debe lograr la formacin de partculas aglomeradasllamadas flculos. El caso ms comn es cuando a continuacin de
la floculacin sigue una etapa de sedimentacin, en este caso se
deben obtener flculos de marcado peso especfico mayor que el
agua, compactos y con bajo grado de hidratacin.
Para favorecer la ocurrencia de colisiones entre las partculas y por
ende lograr la formacin de flculos adecuados, en los floculadores
se debe agitar moderadamenteel agua ya coagulada, bajo rgimen
controlado, cuidando de promover el agregado de partculas y no
romper las aglomeraciones ya formadas.
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FLOCULADOR HIDRULICO, PLANTA POTABILIZADORA DE AGUAS CORRIENTES, Q = 4000m3/h, URUGUAY
http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/scratch_1/video-2011-09-05-12-45-38.3gp -
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FLOCULADOR MECNICO DE EJE VERTICAL Y FLUJO AXIAL(Laguna del Cisne, Canelones, Uruguay)
FUENTE: OBRAS SANITARIAS DEL ESTADO
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COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADA
FLOCULACIN
FILTRACINRPIDA
SEDIMENTACIN
DESINFECCIN,CORRECCIN DE pH y
ALCALINIDAD
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ASPECTOS GENERALES
La sedimentacin es un proceso de separacin de partculas poraccin de la gravedad. Para que tenga lugar, es necesario generarlas condiciones de flujo apropiadas para permitir que laspartculas (agrupadas en flculos), sedimenten, sean extradascomo lodo, y se recoja como efluente agua con un contenidomenor de slidos suspendidos.
En una planta convencional, es el primer proceso de remocin,y en general es donde queda retenido el mayor porcentaje departculas suspendidas.
Un mal funcionamiento de estas unidades trae comoconsecuencia que se sobrecargue el proceso de filtracin,acortando su carrera y desmejorando la calidad final del efluente.
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SEDIMENTADOR CONVENCIONAL DE FLUJO HORIZONTAL, DESECCIN RECTANGULAR
SALIDA DE AGUASEDIMENTADA
LODOS
INGRESO
PANTALLA DIFUSORA
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SEDIMENTADOR DE FLUJO LAMINAR
FUENTE: ENOHSA
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Sedimentador de flujo laminar, con mdulos. Planta Potabilizadora Aguas Corrientes
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COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA FILTRADA
FLOCULACIN
FILTRACINRPIDA
SEDIMENTACIN
DESINFECCIN,CORRECCIN DE pH y
ALCALINIDAD
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FILTRACIN
El proceso de filtracin en un sistemaconvencional, consiste en removerprincipalmente flculos, adems de
partculas primarias coloidales osuspendidas. En este proceso se remuevenalgas, bacterias, virus, protozoarios y/uotros microorganismos, a travs de diversosmecanismos que se producen al pasar elagua a travs de un medio poroso.
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Filtrando el agua sedimentada o flotada, se remueven las
partculas remanentes de esos procesos, que por algn motivono lograron ser separadas.
Cuando el agua tiene bajo contenido de partculas ydeterminadas caractersticas hidrobiolgicas y/o fsico
qumicas, se puede suprimir la etapa de sedimentacin,filtrando directamente el agua coagulada (floculada o no). Eseproceso se denomina FiltracinDirecta.
La filtracin debe dar la garanta final de la remocin de
partculas, y con ello una preparacin del agua para ladesinfeccin, ya que la ausencia de turbiedad y color favorecela accin de los desinfectantes.
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COMPONENTES DE UN FILTRO RPIDO
MEDIO FILTRANTE
MEDIO SOPORTE(GRAVA)
FALSO FONDO
INGRESO AGUA DELAVADO A CONTRA
CORRIENTE
SALIDA DE AGUAFILTRADA
FILTRADO ALDESAGE
INGRESO DE AGUA AFILTRAR
SALIDA DEAGUA DELAVADO
CANALETA DE
RECOLECCIN DE AGUADE LAVADO
SISTEMA DE LAVADOSUPERFICIAL
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DURANTE LA FILTRACIN:
MEDIO FILTRANTE
MEDIO SOPORTEFALSO FONDO
INGRESO AGUA DELAVADO A CONTRA
CORRIENTE
SALIDA DE AGUAFILTRADA
FILTRADO ALDESAGE
INGRESO DE AGUA AFILTRAR
SALIDA DEAGUA DELAVADO
CANALETA DE
RECOLECCIN DE AGUADE LAVADO
SISTEMA DE LAVADOSUPERFICIAL
VLVULA ABIERTA
VLVULA CERRADA
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DURANTE EL LAVADO A CONTRACORRIENTE
MEDIO FILTRANTE
MEDIO SOPORTEFALSO FONDO
INGRESO AGUA DELAVADO A CONTRA
CORRIENTE
SALIDA DE AGUAFILTRADA
FILTRADO ALDESAGE
INGRESO DE AGUA AFILTRAR
SALIDA DEAGUA DELAVADO
CANALETA DE
RECOLECCIN DE AGUADE LAVADO
SISTEMA DE LAVADOSUPERFICIAL
VLVULA ABIERTA
VLVULA CERRADA
DURANTE EL FILTRADO AL DESAGE
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U O S G(luego de lavar a contracorriente es necesario descartar el agua filtrada, que contiene lasuciedad remanente desprendida de los granos, ubicada dentro y encima del manto):
MEDIO FILTRANTE
MEDIO SOPORTE
FALSO FONDO
INGRESO AGUA DELAVADO A CONTRA
CORRIENTE
SALIDA DE AGUAFILTRADA
FILTRADO AL
DESAGE
INGRESO DE AGUA AFILTRAR
SALIDA DEAGUA DELAVADO
CANALETA DERECOLECCIN DE AGUADE LAVADO
SISTEMA DE LAVADOSUPERFICIAL
VLVULA ABIERTA
VLVULA CERRADA
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COAGULACIN
CAPTACIN
DEPSITO DEAGUA
FILTRADA
CORRECCIN DEpH y ALCALINIDAD
FLOCULACIN
FILTRACINRPIDA
SEDIMENTACIN
DESINFECCIN
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DESINFECCIN
Desinfectar el agua destinada al consumo humanoconsiste en INACTIVAR o destruir los agentespatgenos que pueden ser causa de enfermedades de
transmisin hdrica.
Esta prctica tiene mas de 100 aos de aplicacin enlos abastecimientos pblicos de agua.
Es una medida esencial para la salud pblica, y suimportancia ha sido ampliamente comprobada.
DESINFECCION EN UNA PLANTA POTABILIZADORA
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Coagulante
Sistema dedistribucin
tamizado
lodos
coagulacin floculacin
sedimentacinfiltracin
Recirculacin agua delavado de filtros
lodos
Deposito deagua filtrada
APLICACIN DELDESINFECTANTE
DESINFECCION EN UNA PLANTA POTABILIZADORA
CONVENCIONAL DE AGUAS SUPERFICIALES
Fuente de
agua bruta
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GENERALIDADES
REMOCININACTIVACIN DE PATGENOS
REMOCIN
Eliminacin de microorganismos por medios fsicos:coagulacin-floculacin-sedimentacin-filtracin.
INACTIVACIN
Eliminacin de microorganismos por la accin de unagente desinfectante qumico o fsico (desinfeccin).
En una planta de potabilizacin se eliminan los
microorganismos por ambos mecanismos.
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IMPORTANCIA DE LA DESINFECCIN
Si bien con los tratamientos convencionales delagua se puede REMOVER ms del 99% de losmicroorganismos presentes en la misma, se
requiere de la desinfeccin para producir aguasegura desde el punto de vista microbiolgico,especialmente para fuentes de agua superficiales.
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REDUCCIN DE MICROORGANISMOS POR LOSPROCESOS CONVENCIONALES DE TRATAMIENTO
PROCESO REMOCIN
ACUMULADA ( )
ALMACENAMIENTO 50
COAGULACIN /
SEDIMENTACIN
60
FILTRACIN 99,9
DESINFECCIN 99,9999
Reduccin acumulada de Coliformes Fecales enuna planta convencional (G. Craun, 1996).
AGENTES DESINFECTANTES
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AGENTES DESINFECTANTES
AGENTES FSICOS
Calor (hervir el agua)
Radiacin (luz solar, luz ultravioleta)
AGENTES QUMICOS
Oxidantes qumicos
Iones metlicos
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Las aguas a ser desinfectadas deben estarlibres de partculas coloidales causantes deturbiedad y color que puedan interferir con laaccin del agente desinfectante. As, ladesinfeccin alcanza su mxima eficiencia con
las aguas claras.Por lo tanto es importante optimizar losprocesos previos de clarificacin y filtracin delagua de modo de lograr una eficiente
reduccin de turbiedad y color, lo cual potenciala remocin de patgenos y la posteriordesinfeccin.
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El cloro, en forma lquida o gaseosa, comohipoclorito de sodio o hipoclorito de calcio, es
el desinfectante universalmente ms utilizadoy el ms antiguo.
Se denomina cloracina la adicin de cloroo un compuesto de cloro al agua.
DESINFECCIN CON CLORO