PROCESSOS UNITARIS DE TRACTAMENT TAMISATGE Procés físic OXIDACIÓ O3, ClO2, Cl2, MnO4 COAGULACIÓ Al, Fe FLOCULACIÓ Polielectròlits NEUTRALITZACIÓ Ca(OH)2, NaOH,SO4H2 DECANTACIÓ Procés físic FILTRACIÓ AMB SORRA Procés físic FILTRACIÓ DE CAG Procés físic i químic (adsorció, decloració) DESINFECCIÓ Cl2(BP), ClO2, O3 EMMAGATZEMATGE Procés físic (temps de desinfecció) POSTCLORACIÓ Cl2 residual adient

TAMISATGE Per eliminar fulles, algues, brossa, etc., es poden utilitzar diferents tipus de tamís o reixa que, segons l’obertura, retenen elements de diferents mides. OXIDACIÓ Els reactius de l’oxidació es transformen, reduint-se o combinant-se, i es poden quedar parcialment en l’aigua tractada. Oxiden matèria orgànica, que en el millor dels casos es transforma en CO2 i aigua. Molt sovint la matèria orgànica present en l’aigua es transforma i/o reacciona amb l’oxidant i l’introdueix en la seva molècula i forma els productes secundaris de l’oxidació. En el cas de l’existència d’amoníac i oxidació amb clor, ambdós reaccionen, cosa que obliga a la cloració fins al breack-point, dosi en la qual han desaparegut els derivats de clor-amoni i comença la presència de clor lliure. També oxiden Fe, Mn, NO2, i la reacció és més o menys completa depenent de l’element o compost i del temps de reacció. a) Oxidació amb clor: 22NNHH33 ++ 33CCllOOHH NN22 ++ 33CCllHH ++33 HH22OO 22FFee((CCOO33HH))22 ++ CCll22 ++ CCaa((CCOO33HH))22 22FFee((OOHH))33 ++ CCll22CCaa ++ 66CCOO22

SSOO44MMnn ++ CCll22 ++ 44 NNaaOOHH MMnnOO22 ++ 22CCllNNaa ++ SSOO44NNaa22 ++ 22 HH22OO SSHH22 ++ CCll22 SS ++ 22CCllHH bb)) OOxxiiddaacciióó aammbb ddiiòòxxiidd ddee cclloorr:: CCllOO22 ++ FFee 22++ FFee 33++ ++ CCllOO22

-- 22CCll0022 ++ MMnn 22++ ++ 22HH22OO 22CCllOO22

-- ++ MMnnOO22 ++44HH++ 11,,22 mmgg ddee CCllOO22 ppeerr mmgg ddee FFee ii 22,,4455 mmgg ppeerr mmgg ddee MMnn 22CCllOO22 ++ NNOO22

-- ++ HH22OO 22CCllOO22-- ++ 22HH ++ NNOO33

-- 22CCllOO22 ++ CCllOOHH ++ HH22OO 22CCllOO33

-- ++ CCll-- ++ HH22OO 22CCllOO22 ++ 22SSNNaa22 22CCllNNaa ++ SSOO44NNaa22 ++ SS ((mmààxxiimmaa ooxxiiddaacciióó CCllOO22 ++ 55 ee-- CCll)) cc)) OOxxiiddaacciióó aammbb oozzóó:: 4O3 + NH3 NO3

- + 4O2 + H3O+

O3 + Fe 2+ O3

- + Fe 3+ Pel Mn no és recomanable. S 2- + 4O3 SO4

2- + 4O2 Amb l’oxidació eliminem sovint part del color. COAGULACIÓ Els reactius emprats es transformen generalment i teòricament en l’hidròxid insoluble del metall, i s’ha de procurar la seva màxima eliminació. La coagulació serveix per neutralitzar la càrrega negativa de la matèria col·loïdal que hi ha a l’aigua i la desestabilitza i forma un coàgul insoluble. El metall coagulant neutralitza els col·loides i el coàgul format adsorbeix la terbolesa. Dels reactius coagulants se n’ha de comprovar la riquesa i la presència de metalls contaminats. Analitzar el coagulant residual.

FLOCULACIÓ Per facilitar la separació sòlid-líquid que es farà a la fase de decantació, els reactius floculants aglomeren diversos coàguls, els fan més compactes i densos i en faciliten la sedimentació. NEUTRALITZACIÓ Per a aigües agressives o incrustants. Per portar les aigües al seu pH d’equilibri. S’acostuma a fer posteriorment a la coagulació, si l’aigua és agressiva, per no interferir en la formació dels coàguls. DECANTACIÓ El decantador és l’aparell on s’ha de realitzar la separació sòlid-líquid. La seva funció és l’eliminació del color (a causa normalment de la matèria orgànica) i la terbolesa coagulats en fases anteriors. FILTRACIÓ AMB SORRA Procés físic que per mitjà d’un llit de sorra reté la terbolesa natural o la produïda en la coagulació. FILTRACIÓ AMB CAG Procés físic que adsorbeix molts compostos orgànics que és necessari eliminar per la seva toxicitat o bé pel seu mal gust. A més elimina el clor. DESINFECCIÓ És l’addició d’un reactiu bactericida per aconseguir una aigua que acompleixi els requisits sanitaris. EMMAGATZEMATGE Per aconseguir una bona desinfecció de l’aigua, és necessari un temps mínim de contacte amb el desinfectant abans de la seva distribució. Durant l’emmagatzematge hi pot haver un consum del desinfectant emprat i per això i per deixar en l’aigua de distribució la quantitat de clor necessària, es pot fer una POSTCLORACIÓ.

TRACTAMENTS DE POTABILITZACIÓ La decisió de quin tractament de potabilització hem d’aplicar a l’aigua ha d’anar precedit d’un bon estudi analític, un estudi de potabilització en el laboratori i saber perfectament què és el que volem aconseguir. Es pot optar per fer tractaments estandarditzats, però normalment, per a petits abastaments, no són pas sempre els més adients; hem de mirar d’obtenir la millor qualitat de l’aigua amb el tractament més simple possible i mesurar molt bé cada fase del procés que volem aplicar. AIGÜES SUBTERRÀNIES El cas més simple, atès que són aigües normalment sense terbolesa ni color, si no tenen cap component que sobrepassi les concentracions de la normativa, amb una desinfecció i un emmagatzematge que ens asseguri un bon temps de contacte abans de la distribució, n’hi ha més que suficient. (1) Analítica de Control de Tractament (ACT): bacteriològic, clor lliure Si existeix algun paràmetre que excedeixi el límit assenyalat per la normativa, estem obligats a reduir-lo fins a concentracions acceptables amb algun procés més complicat. És bastant comú en les aigües subterrànies la presència d’amoníac, nitrats, ferro, manganès, fluor, arsènic... AIGÜES SUBTERRÀNIES AMB AMONÍAC Per a l’eliminació de l’amoníac, és suficient la cloració fins al breack-point (gràfic 1); o sigui, que en principi sembla fàcil; però això es complica quan la concentració d’amoni és variable. Si no vigilem molt la dosificació i el clor lliure residual, ens podem trobar amb vertaders desastres en la distribució: des de tenir gran quantitat de clor combinat (cloramines) fins a tenir un gran excés de clor lliure. Seria convenient, per no tenir problemes, automatitzar la cloració amb un analitzador de clor lliure residual que governés el dosificador de clor. (2) (ACT): bacteriològic, clor lliure, clor combinat AIGÜES SUBTERRÀNIES AMB FERRO I/O MANGANÈS En el cas de tenir ferro i/o manganès es podrien provar diferents oxidants per triar el més adient; es poden fer proves d’oxidació amb aeració (oxigen atmosfèric), amb clor, amb permanganat potàssic, amb ozó, amb biòxid de clor; tots, amb més o menys eficàcia depenent de com i amb què estan combinats els metalls, els oxiden a formes insolubles i que es poden eliminar de l’aigua, en principi, sols amb un procés de filtració amb sorra (3). En cas de ser insuficient la filtració amb sorra per la mida del precipitat obtingut en l’oxidació, podria ser

necessari afegir-hi una coagulació prèvia a la filtració; i si el filtre es tapés molt ràpid a causa de l’excés de sòlids, convindria completar el tractament amb floculació i decantació prèvies a la filtració (4). I si endemés hi hagués amoníac amb concentracions variables, hauríem de fer una cloració automàtica al B-P (5). (ACT): bacteriològic, clor lliure, clor combinat, terbolesa, ferro, manganès AIGÜES SUPERFICIALS En el cas d’aigües superficials molt netes, capçaleres de rius –el Ter a Setcases- poc mineralitzades i lliures de components indesitjables, que en èpoques de pluges són tèrboles i poden arrossegar fulles a la tardor, per potabilitzar-la ha de ser suficient una reixa a la captació per eliminar la fullaraca, una filtració amb sorra i una simple cloració, difícilment tenen amoni, abans de l’emmagatzematge (6). (ACT): bacteriològic, clor lliure AIGÜES D’EMBASSAMENTS I RIUS Quan es tracta d’aigües superficials de rius en trams baixos (el Ter a l’entrada de l’embassament de Sau) o bé embassaments, els elements en dissolució o col·loïdals ens poden complicar el procés de potabilització. Aquests rius han rebut ja l’aportació d’aigües residuals depurades i potser d’algun abocament incontrolat, cada cop més inusual però no impossible. La probabilitat de contaminacions ens obliga a programar un tractament al màxim de complet i amb tots els recursos possibles. Amb tots els recursos a la mà, i a causa de les probables variacions en la qualitat fisicoquímica de l’aigua d’arribada, ens veiem obligats a fer-hi un control analític exhaustiu, per poder en cada moment programar i canviar quan sigui necessari les dosificacions de reactius i aconseguir una aigua potabilitzada que acompleixi en tot moment les directrius de la reglamentació. El tractament en aquestes circumstàncies serà amb l’aplicació de tots els processos unitaris de la taula perquè, a més d’elements inorgànics en excés, hi podem trobar gran quantitat de components orgànics que, encara que siguin estacionals, poden donar a l’aigua gustos i olors que frenin el seu consum de boca. També hi podem trobar productes orgànics provinents del tractament dels conreus. El tractament complet podria ser el següent: Reixa o tamís per eliminar matèria en suspensió.

Oxidació amb ozó o biòxid de clor per aconseguir oxidar tota la matèria orgànica possible i, si cal, el ferro o manganès que pugui portar dissolts l’aigua. Com que són aigües amb terbolesa i color es necessària la coagulació amb sals de ferro o alumini, seguida d’una floculació segurament amb polielectròlits. Si l’aigua és agressiva o incrustant, és després d’això que farem la neutralització amb calç apagada o sosa càustica o àcid sulfúric. L’aigua ja floculada i neutralitzada passarà al decantador, on farem la separació sòlid-líquid, per obtenir una aigua lliure de matèria en suspensió. Per la part alta sobreïx l’aigua i els fangs s’extreuen pel fons. L’aigua ja decantada l’aconduïm al filtre de sorra on, si ha arrossegat algun sòlid en suspensió, quedarà retingut pel llit de sorra. Lliure ja l’aigua de matèries en suspensió, la farem passar per un altre filtre, aquest farcit de carbó actiu granulat (CAG); el CAG adsorbeix la matèria orgànica que encara queda dissolta; una part ha quedat retinguda en el procés de coagulació, i per tant, quedarà als fangs separats al decantador. El primer tractament d’oxidació també ho és de desinfecció, ja que tant l’ozó com el biòxid de clor són bactericides; però ara, després de la filtració amb CAG, tant l’un com l’altre han estat consumits i ja no hi queda ni ozó ni biòxid de clor. És el moment de fer la desinfecció final amb una dosi de clor que ens l’asseguri; si l’aigua portava amoníac, aquest encara no haurà desaparegut i haurem de fer la cloració al B-P. No es clora abans del filtre de CAG per intentar eliminar tots els productes orgànics susceptibles de combinar-se amb el clor (precursors), i així evitem la formació de subproductes de desinfecció. Els subproductes de desinfecció més coneguts són els trihalometans, els quals no són retinguts pel CAG. El millor és, doncs, la cloració al final de la línia de tractament, quan ja tenim el mínim de possibles precursors, i per tant, es generen el mínim de subproductes de desinfecció clorats. Un cop desinfectada, ens queda solament un emmagatzematge suficient i en cas necessari una postcloració per deixar la concentració del desinfectant als límits recomanats per Sanitat (7). (ACT): segons l’analítica de l’aigua abans del tractament, haurem d’establir els paràmetres que hem de reduir i analitzar-los després de la fase que hem programat per a la seva reducció o eliminació. A l’aigua d’entrada, anàlisi com a mínim dels paràmetres que acostumen a passar-se de la reglamentació. Assaig de coagulació, per obtenir les dosis dels reactius coagulants, floculants i neutralitzants.

Si hi ha amoníac, assaig de B-P. A l’aigua decantada podem analitzar la terbolesa, el color, la matèria orgànica (oxidabilitat), el pH, l’alcalinitat (equilibri), i si cal, el ferro i manganès. A l’aigua filtrada amb sorra podem repetir aquestes mateixes analítiques i si la terbolesa ha disminuït ens trobarem que també ho hauran fet la majoria dels altres paràmetres. A l’aigua ja filtrada amb el CAG podem tornar a repetir les analítiques i si ho creiem convenient fer l’anàlisi d’algun compost orgànic que tinguem en l’aigua d’arribada. A l’aigua ja clorada, a més de l’anàlisi bacteriològica, farem l’anàlisi de clor lliure, clor combinat, nitrits, amoníac, nitrats i derivats clorats, principalment THM. A l’aigua a la sortida de l’emmagatzematge farem l’anàlisi bacteriològica i el clor lliure per poder fixar la dosi de postcloració.

TAMISATGE

• Poder oxidant tant gran com sigui possible, elevat potencial d’òxido-reducció• Cost acceptable• Tenir el producte reduït amb toxicitat molt baixa o fàcilment eliminable durant el

procés de potabilització.• No provocar la formació de productes tòxics degut a reaccions secundàries.• Definició precisa dels seus objectius.• Estudiar bé les reaccions secundàries de l’oxidant escollit en funció de

l’objectiu principal; un bon desinfectant per a una aigua subterrània amb pocamatèria orgànica, no serà potser l’ideal per a una aigua superficial carregadade C orgànic.

OXIDACIÓCRITERIS EN LA TRIA DELS OXIDANTS

• Gràfic Break-Point

OXIDACIÓ

• 2NH3 + 3ClOH N2 + 3ClH +3 H2O• 2Fe(CO3H)2 + Cl2 + Ca(CO3H)2

2Fe(OH)3 + Cl2Ca + 6CO2

• SO4Mn + Cl2 + 4 NaOHMnO2 + 2ClNa + SO4Na2 + 2 H2O

• SH2 + Cl2 S + 2ClH

OXIDACIÓ AMB CLOR

• CLO2 + Fe2+ Fe3+ + CLO2-

• 2CLO2 + Mn++ + 2H2O 2ClO2- + MnO2 + 4H+

• 1,2 mg de ClO2 per mg de Fe i 2,45 mg per mg de Mn

• 2ClO2 + NO2- + H2O 2ClO2

- + 2H+ + NO3-

• 2ClO2 + ClOH + H2O 2ClO3- + Cl- + H2O

• 2ClO2 + 2SNa2 2ClNa + SO4Na2 + S(màxima oxidació ClO2 + 5e- Cl-)

OXIDACIÓ AMB DIÒXID DE CLOR

• 4O3 + NH3 NO3- + 4O2 + H3O+

• O3 + Fe2+ O3- + Fe3+

Pel Mn no és recomanable.• S2- + 4O3 SO4

2- + 4O2

OXIDACIÓ AMB OZÓ

COAGULACIÓ I FLOCULACIÓ

Partícules“primàries”

establesCoagulació

FlocsagregatsFloculacióCoaguls

• Àcid clorhídric

• Àcid sulfúric

• Cal

• Carbonat de calci

• Carbonat de sodi

• Hidròxid de sodi

NEUTRALITZACIÓ

DECANTACIÓ

FILTRACIÓ SORRA I FILTRACIÓ C.A.G.

• DESINFECCIÓ

• EMMAGATZEMATGE

• POSTCLORACIÓ

Captació

Distribució

AIGÜES SUBTERRÀNIES(1)

AIGÜES SUBTERRÀNIES amb AMONIAC(2)

Captació

Emmagatzematge

Distribució

Captaciót

DistribucióFS EMM

Cl

AIGÜES SUBTERRÀNIES: amb Fe i/o Mn(3)

oxidació

Captació t

DistribucióFS EMM

Cl

AIGÜES SUBTERRÀNIES amb Fe i/o Mn(4)

oxidació coagulació floculació neutralització Decantador

AIGÜES SUBTERRÀNIES amb Fe i/o Mn i Amoníac(5)

Captació t

DistribucióFS EMM

Cl

oxidació coagulació floculació neutralització Decantador

•

Captació

Distribució FS EMM

Cl

AIGÜES SUPERFICIALS(6)

Reixa

Captació t t

Distribució EMM

Cl

F CAG

AIGÜES d’EMBASSAMENTS I RIUS(7)

oxidació coagulació floculació neutralització Decantador

FS

Filtració Post-cloració