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UNIVERSIDAD DEL TURABO Escuela de Ciencias y Tecnología
PROGRAMA GRADUADO EN CIENCIAS AMBIENTALES
PO BOX 3030 GURABO, PUERTO RICO 00778-3030 TEL (787)743-7979 EXT 4014, 4255 FAX EXT 4114
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UNIVERSIDAD DEL TURABO
APLICACIÓN DE LAS ENMIENDAS DE LA LEY DE AGUA LIMPIA SEGURA A SISTEMAS DE LA AUTORIDAD ACUEDUCTOS Y ALCANTARILLADOS
EN PUERTO RICO
Por
Jorge L. Casado Cruz B. S., Química, Universidad Interamericana, Recinto Metropolitano
TESIS
Escuela de Ciencias y Tecnología
Universidad del Turabo Requisito Parcial para el grado de
Maestría en Ciencias
en Ciencias Ambientales (Especialidad en Manejo Ambiental)
Gurabo, Puerto Rico
marzo, 2007
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UNIVERSIDAD DEL TURABO
Una tesis sometida como requisito parcial para el grado de Maestría en Ciencias
Aplicación de las Enmiendas de la Ley de Agua Limpia Segura (SWDA) a Sistemas de la Autoridad Acueductos y Alcantarillados, Región Este
Jorge L. Casado Cruz
Aprobado:
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©Copyright, 2007 Jorge L. Casado Cruz. All Rights Reserved.
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Dedicatoria
A todo aquel que decide terminar todo aquello que comenzó algún día.
A Dios por darme la fuerza y el entusiasmo para poder llevar a cabo este
estudio y completar esta meta. A mi familia, la cual siempre me ha apoyado y en
especial a mi esposa Dalmarie Mirabal Garay, pues Gracias a la seguridad que siempre
ha puesto en mí, se ha convertido en la fuerza y soporte para alcanzar mis metas.
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Agradecimiento
Le doy Gracias a Dios por permitirme alcanzar este logro. Por darme el
entendimiento y la salud para poder desarrollar este estudio. A todas las personas que
me apoyaron en el transcurso de este trabajo y contribuyeron de una manera u otra a la
culminación del mismo para que hoy sea una realidad.
Gracias al Ing. Julio H. Correa Flores, Director de Cumplimiento de la Región
Este de la Autoridad de Acueductos y Alcantarillados y Director de Tesis. Sus
recomendaciones e ideas fueron útiles en el desarrollo de la investigación. Su
profesionalismo y disposición, fortalecieron mis ideas y resultando en la preparación, el
progreso y culminación de este trabajo.
Gracias al Ing. Roberto Maldonado Negrón, Director de Cumplimiento Región
Metro y Miembro del Comité de Tesis. Su paciencia, orientación, el apoyo incondicional
y la confianza en mi fueron claves en el logro de mi meta.
Gracias a la Dra. Teresa Lipsett Ruiz, profesora de la Universidad del Turabo y
Profesor Supervisor, por su apoyo incondicional en los momentos difíciles e instrucción,
consejos y sugerencias útiles que fueron claves en el desarrollo y logro de esta
investigación. Gracias por creer en mi capacidad y estar dispuesta en cada momento
que la necesité.
Un agradecimiento muy especial al personal Area de Laboratorio de la Autoridad
de Acueductos y Alcantarillado, los operadores de las plantas y de la misma forma al
personal del Departamento de Salud de Puerto Rico del Programa de Agua Potable.
Gracias por su ayuda y disponibilidad en la facilitación de la literatura solicitada. Su
pronta diligencia y acceso contribuyeron en gran manera al logro de la investigación.
¡Que Dios les bendiga siempre!
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Tabla de Contenido
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Lista de Tablas ...................................................................................................................vii
Lista de Figuras .................................................................................................................. ix
Lista de Apéndices ............................................................................................................. xi
Abstract ..............................................................................................................................xii
Extended Abstract .............................................................................................................xiii
Resumen ........................................................................................................................... xv
Capítulo Uno: Introducción .................................................................................................. 1
Trasfondo del Problema ........................................................................................... 1
Problema de Estudio................................................................................................ 4
Justificación del Estudio ........................................................................................... 4
Preguntas de Investigación ...................................................................................... 5
Hipótesis .................................................................................................................. 6
Variables y Definición de Términos .......................................................................... 6
Capítulo Dos: Revisión de la Literatura.............................................................................. 10
Trasfondo Histórico ................................................................................................ 10
Marco Teórico ........................................................................................................ 19
Estudios de Casos ................................................................................................. 20
Marco Legal ........................................................................................................... 44
Capítulo Tres: Metodología................................................................................................ 51
Área de Estudio...................................................................................................... 51
Descripción de la Población o Muestra................................................................... 51
Periodo del Estudio ................................................................................................ 51
Fuente de Datos..................................................................................................... 52
Diseño Metodológico.............................................................................................. 52
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Análisis de Datos ................................................................................................... 53
Capítulo Cuatro: Resultados y Discusión........................................................................... 97
Capítulo Cinco: Conclusiones y Recomendaciones ......................................................... 140
Literatura Citada .............................................................................................................. 146
Apéndices........................................................................................................................ 154
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Lista de Tablas
página
Tabla 3.01. Detalle de las metas ............................................................................. 55
Tabla 3.02. Resumen de cumplimiento para Planta Filtros Río Blanco.................... 79
Tabla 3.03. Resumen de cumplimiento para Planta Filtros Humacao...................... 81
Tabla 4.01. Datos operacionales 20 de abril de 2005, Planta Filtros de Río Blanco................................................................................................. 108 Tabla 4.02. Medidas de TOC para el 20 de abril de 2005, Planta Filtros de Río Blanco................................................................................................. 109 Tabla 4.03. Datos operacionales el 21 de abril de 2005, Planta Filtros de Río Blanco................................................................................................. 110 Tabla 4.04. Medidas de TOC el 21 de abril de 2005, Planta Filtros de Río Blanco................................................................................................. 111 Tabla 4.05. Data operacional el 22 de abril de 2005, Planta Filtros de Río Blanco................................................................................................. 112 Tabla 4.06. Medidas de TOC el 22 de abril de 2005, Planta Filtros de Río Blanco................................................................................................. 113 Tabla 4.07. Medidas obtenidas para calcular la composición de TOC Planta Filtros de Río Blanco........................................................................... 114 Tabla 4.08. Por cientos de remoción Planta Filtros de Río Blanco......................... 115
Tabla 4.09. Resultados de la prueba de jarra Planta Filtros de Río Blanco............ 116
Tabla 4.10. Datos operacionales del 19 de mayo de 2005, Planta Filtros de Humacao ............................................................................................ 117 Tabla 4.11. Medidas de TOC el 19 de mayo de 2005, Planta Filtros de Humacao ............................................................................................ 118 Tabla 4.12. Datos operacionales el 20 de mayo de 2005, Planta Filtros de Humacao ............................................................................................ 119 Tabla 4.13. Medidas de TOC el 20 de mayo de 2005, Planta Filtros de Humacao ............................................................................................ 120 Tabla 4.14. Datos operacionales el 23 de mayo de 2005, Planta Filtros de Humacao ............................................................................................ 121
Tabla 4.15. Medidas de TOC el 23 de mayo de 2005, Planta Filtros de
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Humacao ............................................................................................ 122 Tabla 4.16. Medidas obtenidas para calcular la composición de TOC Planta Filtros de Humacao............................................................................. 123 Tabla 4.17. Por cientos de composición Planta Filtros de Humacao...................... 124 Tabla 4.18. Resultados de TOC y por cientos de remoción Planta Filtros de Humacao ............................................................................................ 126 Tabla 4.19. Niveles de Cryptosporidium parvum Agua Cruda Sistema Planta Filtros de Río Blanco, según el ICR para 1997 a 98............................ 134
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Lista de Figuras
página
Figura 3.01. Por ciento de remoción de Cryptosporidium parvum en las medidas de turbidez en el agua filtrada............................................................... 57 Figura 3.02. Esquemático Planta Filtros de Río Blanco ............................................ 58
Figura 3.03. Planta Filtros de Río Blanco, Naguabo ................................................. 59
Figura 3.04. Potencial Rendimiento Planta Filtros de Río Blanco ............................. 61
Figura 3.05. Área de los Floculadores Planta Filtros de Río Blanco, Naguabo ......... 62
Figura 3.06. Área de los Sedimentadores Planta Filtros de Río Blanco, Naguabo.... 63
Figura 3.07. Área de filtración Planta Filtros de Río Blanco, Naguabo...................... 64
Figura 3.08. Tendencias de Rendimiento Planta Filtros de Río Blanco..................... 67
Figura 3.09. Perfil de turbidez, filtro #1, Planta Filtros de Río Blanco........................ 69
Figura 3.10. Planta Filtros de Humacao.................................................................... 71
Figura 3.11. Esquemático Planta Filtros de Humacao .............................................. 72
Figura 3.12. Potencial rendimiento Planta Filtros de Humacao................................. 74
Figura 3.13. Area de Floculación Tren #1 y #2 Planta Filtros de Humacao............... 75 Figura 3.14. Area de Sedimentación Tren #1 y #2 Planta Filtros de Humacao ......... 76 Figura 3.15. Unidad de Filtración Tren #1 Planta Filtros de Humacao ...................... 77
Figura 3.16. Unidad de Filtración Tren #2 Planta Filtros de Humacao ...................... 77
Figura 3.17. Tendencia de rendimiento Planta Filtros de Humacao .......................... 80
Figura 3.18. Perfil de Turbidez, filtro #4, Planta Filtros de Humacao......................... 82
Figura 4.01. Por cientos de remoción el 20 de abril de 2005, Planta Filtros de Río Blanco................................................................................................. 108 Figura 4.02. Por cientos de remoción el 21 de abril de 2005, Planta Filtros de Río Blanco................................................................................................. 110 Figura 4.03. Por cientos de remoción el 22 de abril de 2005, Planta Filtros de Río Blanco................................................................................................. 112 Figura 4.04. La variabilidad de TOC en los distintos días, Planta Filtros de
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Río Blanco .......................................................................................... 115 Figura 4.05. Por cientos de remoción obtenidos el 19 de mayo de 2005, Planta Filtros de Humacao............................................................................. 118 Figura 4.06. Por cientos de remoción obtenidos el 20 de mayo de 2005, Planta Filtros de Humacao............................................................................. 120 Figura 4.07. Por cientos de remoción obtenidos el 23 de mayo de 2005, Planta Filtros de Humacao............................................................................. 122 Figura 4.08. La variabilidad de TOC en las distintas etapas Planta Filtros de Humacao............................................................................. 125 Figura 4.09. Resultados de la prueba de jarras Planta Filtros de Humacao............ 127 Figura 4.10. Comparación de resultados obtenidos en la prueba de jarra .............. 127
Figura 4.11. Cumplimiento con el promedio anual rotatorio para THM.................... 128
Figura 4.12. Cumplimiento con el promedio anual rotatorio para HAA5 .................. 129
Figura 4.13. Cumplimiento con la remoción e inactivación de log. Giardia lambia cysts en Planta Filtros de Río Blanco.................................................. 131 Figura 4.14. Cumplimiento con la remoción e inactivación de log. virus en Planta Filtros de Río Blanco........................................................................... 131 Figura 4.15. Cumplimiento con la remoción e inactivación de log. Giardia lambia cysts en Planta Filtros de Humacao.................................................... 132 Figura 4.16. Cumplimiento de remoción e inactivación de log. virus en Planta Filtros de Humacao............................................................................. 133 Figura 4.17. Sistema Distribución Río Blanco ......................................................... 137
Figura 4.18. Sistema Distribución Río Blanco (Vieques)......................................... 138
Figura 4.19. Sistema Distribución Río Blanco (Culebra) ......................................... 138
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Lista de Apéndices
página
Apendice Uno. Clasificación de Bin....................................................................... 154
Apendice Dos. Caja de Herramienta Microbiológica, Opciones, Créditos y Criterios ........................................................................................ 155 Apendice Tres. Caja de Herramienta Microbiológica, Opciones, Créditos y Criterios (continuación) ................................................................. 156 Apendice Cuatro. Form 6: Standard Monitoring Plan................................................. 157
Apendice Cinco. Lista de Símbolos.......................................................................... 163
Apendice Seis. Carta Solicitud Autorización para revisión de data de AAA ........... 167
Apendice Siete. Carta Autorización para revisión de data de AAA.......................... 168
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Abstract
Jorge L. Casado Cruz (M.S., Environmental Science)
Applications of Amendments to the Clean Water Act in the Aqueduct and Sewer
Authority Systems in Puerto Rico. (March/2007)
Abstract of a Master’s Degree at the Universidad del Turabo.
Thesis supervised by Julio H. Correa Flores, PE, MEM. and Teresa Lipsett Ruiz, Ph.D.
No. of pages in text 144
Many water distribution systems that do not provide treatment according to the
established regulations serve unsafe water. This research evaluates how, with
experimental data and the implementation of the necessary changes, such systems can
be brought into compliance with the amendments to the Safe Water Drinking Act
(SWDA).
I conducted a Comprehensive Performance Evaluation (CPE) to identify the
combination of factors that could limit the performance of a water treatment plant. The
daily data was compiled from process control and quality of water data.
I evaluated the results by means of the application of the requirements stipulated
in each of the Potable Water Regulations based on the Control of Microbiological
Polluting Agents and Disinfection’s By-products Rule. I conclude that the systems
studied fulfill the basic requirements of the SWDA and part of the new amendments,
assuring sound risk control in the protection of the public.
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Extended Abstract
Jorge L. Casado Cruz (M.S., Environmental Science
Applications of Amendments to the Clean Water Act in the Aqueduct and Sewer
Authority Systems in Puerto Rico. (March/2007)
Abstract for a Master’s Degree at the Universidad del Turabo.
Thesis supervised by Julio H. Correa Flores, PE, MEM, and Teresa Lipsett Ruiz, Ph.D.
No. of pages in text 144
Water is a vital resource in diverse areas of our development like domestic,
industrial, agricultural, cattle, sport, municipal, medicinal and others uses. Society’s
dependence in water is a reason why its availability is very important. Nevertheless, the
availability and quality of this resource is a factor that alters the health of the populations
in the whole world. Many of the water distribution systems that do not provide a
treatment according to the established regulations to assure a good quality, nor an
appropriate maintenance, serve unsafe water to the receiving population. This can be
the cause of several diseases.
The purpose of this investigation is to demonstrate the works that have been
made in each of the systems under study, related to improvements in process control,
infrastructure, equipment replacement, etc. The goal is to be able to evaluate how with
experimental data and the implementation of the necessary changes such systems can
arrive at compliance with the amendments to the Safe Drinking Water Act (SWDA),
which in turn would result in the protection of the health of the people who use the water
in these systems.
I conducted a Comprehensive Performance Evaluation (CPE) in each of the
systems, to identify a combination of factors in the design, operation, maintenance and
xiii
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administration areas that could limit the performance of the treatment plant. The daily
data was compiled from the process control by the operator of the plant to determine the
contact time, optimal points for disinfectants and coagulants application. We used the
data related to the quality of water for each one of the evaluations made provided by the
Puerto Rico Aqueduct and Sewer Authority (PRASA) Laboratory. In addition, data of
different State and Federal Agencies was used.
I evaluated the results by means of the application of the requirements stipulated
in each of the Potable Water Regulations based on the Control of Microbiological
Polluting Agents and Disinfection’s By-products Rule. I conclude that the systems under
study (Rio Blanco Water Treatment Plant and Humacao Water Treatment Plant), fulfill
the requirements of the SWDA and part of the amendments that are due recently,
assuring a sound risk control in the protection of the public health by the water they
served.
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Resumen
Jorge L Casado Cruz (M.S., Ciencias Ambientales)
Aplicación de las Enmiendas de la Ley de Agua Limpia Segura a Sistemas de la
Autoridad Acueductos y Alcantarillados en Puerto Rico. (Marzo/2007)
Resumen de una tesis de Maestría de la Universidad del Turabo.
Tesis supervisada por Julio H. Correa Flores, PE, MEM, y Teresa Lipsett Ruiz, Ph.D.
No. de páginas en el texto 144
El agua es vital en diversas áreas de nuestro desarrollo en el uso doméstico,
industrial, agrícola, ganadero, deportivo, municipal y medicinal, entre otros. Por lo que
es muy importante su disponibilidad. Sin embargo, tanto la disponibilidad de este
recurso como la calidad del mismo es un factor que altera la salud de las poblaciones.
Muchos de los sistemas de distribución de agua, que no cuentan con un tratamiento
conforme a las regulaciones establecidas para asegurar una buena calidad del recurso,
ni un mantenimiento apropiado, sirven un agua no segura a la población receptora que
puede resultar en la causa de diferentes enfermedades.
Lleve a cabo esta investigación con el propósito de demostrar los trabajos que
se han realizado en cada uno de los sistemas, en cuanto al control de proceso, mejoras
en la infraestructura, equipos, etc., para poder evaluar con dato experimental e
implantación de los cambios necesarios, para llegar al cumplimiento con las enmiendas
a la Ley de Agua Potable Segura (SWDA, por sus siglas en ingles) que redundarían en
la protección de la salud a las personas que utilizan agua de estos sistemas
Realicé una Evaluación Comprensiva de Rendimiento en cada uno de los
sistemas, para identificar una combinación de factores en las áreas de diseño,
operación, mantenimiento y administración que pudieran limitar el rendimiento de la
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14
14
planta de tratamiento. Se tomaron los datos diarios del control de proceso, recopilados
por el operador de la planta, para determinar los tiempos de contactos, puntos óptimos
de aplicación de desinfectantes, coagulantes, entre otros. Se utilizaron los datos del
laboratorio de la Autoridad de Acueductos y Alcantarillados (AAA), relacionados a la
calidad de agua para cada una de las evaluaciones a realizarse. Además, se utilizaron
datos de las diferentes Agencias Estatales y Federales.
Evalué los resultados mediante la aplicación de los requerimientos estipulados
en cada una de las reglamentaciones de Agua Potable basadas en el Control de
Contaminantes Microbiológicos y Subproductos de Desinfección.
Pude concluir que los sistemas bajo estudios (Planta Filtros Río Blanco y Planta
Filtros Humacao), cumplen con los requisitos del SWDA y parte de las enmiendas que
entraron en vigencia, recientemente asegurado el control de riesgos en la protección a
la salud publica en el agua servida a través de estos, durante el tiempo de la
investigación.
xvi
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1
Capítulo Uno
Introducción
Trasfondo del Problema
El agua es vital en diversas áreas de nuestro desarrollo en el uso doméstico,
industrial, agrícola, ganadero, deportivo, municipal y medicinal, entre otros. Por lo que
es muy importante la disponibilidad del agua. Sin embargo, tanto la disponibilidad de
este recurso como la calidad del mismo es un factor que altera la salud de las
poblaciones. El agua, de estar contaminada, es un vehículo de riesgo a la salud
pública, por lo tanto, la calidad del agua es un aspecto que nos concierne a todos
debido a que es un recurso el cual no puede ser sustituido.
Tanto en Puerto Rico (PR) como en otras partes del mundo se esta padeciendo
de una serie de problemas relacionados al agua. Los problemas vinculados a este
recurso están dirigidos ya sea de una manera directa o indirecta a la disponibilidad, la
distribución y la calidad de la misma. Los abastos de agua pueden verse afectados por
la contaminación, a través de guerras, terrorismo y armas de destrucción masiva,
además, de un mal manejo del recurso y la falta de infraestructura o la combinación de
ambos (Bartram et al., 2005).
Muchos de los sistemas de distribución de agua, que no cuentan con un
tratamiento conforme a las regulaciones establecidas para asegurar una buena calidad
del recurso, ni un mantenimiento apropiado, sirven un agua no segura a la población
receptora que puede resultar en la causa de diferentes enfermedades. La mitad de las
personas en el mundo desarrollado padecen de una o más de las enfermedades o
infecciones principales asociadas a la distribución y/o sanitización inadecuada del agua
(Bartram et al., 2005). La calidad del agua potable es un aspecto de preocupación
mundial (Loving et al., 1998).
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Enmiendas a la ley de agua limpia
Las enmiendas a la Ley de Agua Potable Segura (SWDA, por sus siglas en
ingles) le requiere a la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en ingles)
desarrollar reglamentaciones para mantener un balance entre la exposición a agentes
patógenos y los riesgos a la salud asociados, a los subproductos de la desinfección, los
cuales se forman al desinfectar el agua con químicos como el cloro o el ozono. Para el
1996, fue desarrollada la Regla Interina Mejorada de Tratamiento de Agua Superficial
(IESWTR, por sus siglas en ingles) para mantener en balance los riesgos y los
beneficios. La regla de IESWTR y la Etapa I Desinfectantes y Subproductos de
Desinfección (D/DBPR, por sus siglas en inglés), son el primer grupo de reglas cuyo
propósito es reducir los patógenos en el agua tratada y a la vez minimizar la formación
de los subproductos derivados de la desinfección (EPA, 1998; EPA, 2005a).
El establecimiento de estas regulaciones en el agua potable son promovidas en
una variedad de métodos, procesos para la prevención y el tratamiento de remoción o la
inactivación de los contaminantes microbiológicos para minimizar los riegos a la salud.
Actualmente, en todos de los sistemas de PR se trabaja para llevar al cumplimiento las
plantas de tratamiento con cada una de estas regulaciones. Se han identificado para
los Sistemas de Aguas Públicos (PWS, por sus siglas en ingles), combinaciones de
procesos de tratamientos, apropiados para cumplir con las últimas enmiendas a la
SWDA como la Etapa 2 de la Regla Mejorada de Tratamiento de Agua Superficial
(LT2ESWTR, por sus siglas en ingles) y la Etapa 2 de Desinfectantes y Subproductos
de Desinfección (D/DBPR Etapa 2, por sus siglas en ingles). La LT2ESWTR está
dirigida a mejorar el control de los contaminantes microbiológicos, específicamente el
parásito protozoa de Cryptosporidium parvum.
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Características de Cryptosporidium Parvum
El Cryptosporidium parvum es un parásito que se encuentra comúnmente en
lagos y ríos, especialmente cuando el agua está contaminada con aguas residuales y
desechos de animales. Este es muy resistente a la desinfección e incluso un sistema
de tratamiento de aguas bien operado no puede asegurar que el agua potable esté libre
completamente de Cryptosporidium parvum (EPA, 2003b). Las plantas de agua potable
no fueron diseñadas específicamente para matar o asegurar la remoción de
Cryptosporidium parvum. Muchos sistemas grandes, que dependen de agua superficial
como ríos, lagos, etc., y que extienden su servicio a más de 10,000 personas, deberán
cumplir con los nuevos estándares de la EPA, los cuales imponen mejor control de los
contaminantes microbiológicos, incluyendo el Cryptosporidium parvum. La EPA
continúa realizando investigaciones sobre contaminantes microbiológicos que se
utilizarán para determinar las prioridades del programa de agua potable, incluyendo el
establecer estándares futuros y reevaluar los existentes (EPA, 1998; EPA, 2005a).
A diferencia de las regulaciones anteriores la LT2ESWTR está basada en la
vulnerabilidad de la contaminación por la aparición de Cryptosporidium parvum y cada
decisión será tomada en cada sistema en específico. El sistema tendrá que proveer
tratamiento adicional, el cual será seleccionado de una caja de herramientas de
opciones que consisten en técnicas de tratamiento, procesos de optimización y técnicas
de manejo para llegar a cumplir con estos requerimientos.
La Etapa 2 D/DBP, aplica a todos los sistemas de agua comunitarios y no
comunitarios tanto para aguas superficiales y subterráneas que utilizan otro
desinfectante diferente a la Luz Ultravioleta. Esta fue diseñada para reducir los sub-
productos de la desinfección en el sistema de distribución con cambios en los
requerimientos de muestreo y el procedimiento para el cumplimiento. El cumplimiento
con el monitoreo estará precedido por una Evaluación Inicial del Sistema de Distribución
4
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(IDSE, por sus siglas en ingles) para identificar lugares que representan altos niveles de
Trialométanos (THM) y Acidos Haloacéticos (HAA5). La IDSE consiste en un Programa
de Monitoreo Estándar (SMP, por sus siglas en ingles) para un Estudio Específico de un
Sistema (SSS, por sus siglas en ingles) (EPA, 2003b).
Problema de Estudio
En muchos casos cuando el agua que no cumple con los requisitos o estándares
establecidos para la clasificación de agua potable estipulados por las leyes federales y
estatales, es posible poner en riesgo la salud pública. El propósito de esta investigación
es demostrar con dato experimental e implantación de los cambios necesarios en los
sistemas bajo estudio, para llegar al cumplimiento con las enmiendas a la SWDA, como
la Etapa 2 D/DBPR y la LT2ESWTR. También se va a describir lo que se ha implantado
desde 1996, en la IESWTR y la D/DBPR, las cuales son aplicables a los sistemas que
utilicen agua superficial como fuente, (Subparte H) en el Area de Humacao que
comprende una de las cuatro áreas de la Región Este de la Autoridad de Acueductos y
Alcantarillados (AAA). La investigación estará basada en los trabajos que se han
realizado en cada uno de los sistemas, en cuanto al control de proceso, mejoras en la
infraestructura, equipos, etc., para poder evaluar y demostrar como estos sistemas han
llegado al cumplimiento y la etapa en que se encuentran los que no han llegado aún, así
como los estudios realizados para cumplir con las enmiendas próximas a implantar
como la Etapa 2 D/DBPR y LT2ESWTR, que están en proceso.
Justificación del Estudio
Este estudio es de mucha importancia debido a que uno de los mayores
avances para potabilizar el agua ha sido la desinfección, por otra parte estos
desinfectantes pueden reaccionar con la materia orgánica presente en el agua,
formando los subproductos de la desinfección que representan riesgos a la salud.
Trabajando en la aplicación de todas las enmiendas a la SWDA de 1996 hasta el
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presente y la aplicación de éstas, a los sistemas que utilizan agua superficial como
fuente de abasto en el Área de Humacao de la AAA, se puede identificar cuáles
sistemas estarán en cumplimiento y de no cumplir, que alternativas se podrían utilizar.
La aplicación de estas enmiendas a la reglamentación redundaría en la
protección de la salud a las personas que utilizan agua de estos sistemas, reduciría los
niveles de TTHM y la exposición a otros subproductos de la desinfección por el uso de
cloro, y se logra la remoción e inactivación de microorganismos patógenos presentes en
el agua. Se logrará además, mejorar la salud pública aumentando el nivel de protección
a la exposición de Cryptosporidium parvum y otros patógenos, por medio de mejoras en
la filtración y reduciendo la posibilidad de la ocurrencia de brotes.
El estudio se realizará en las Plantas de Filtros Río Blanco y Humacao
pertenecientes al Área de Humacao de la Región Este de la AAA. Los resultados de la
investigación redundaran en el cumplimiento con todo lo que dispone la SWDA y sus
enmiendas. Donde se presentaran diferentes reportes y proyecciones a la AAA sobre
los hallazgos encontrados, para tomar las acciones pertinentes. Se someterán
recomendaciones para la implantación de mejoras a los sistemas bajo estudio.
Preguntas de Investigación
1. ¿Qué sistemas están actualmente en cumplimiento?
2. ¿En qué sistemas se logrará cumplimiento con las nuevas reglamentaciones
tanto para la LT2ESWTR como la Etapa 2 DBPR?
3. ¿Cuáles sistemas van a requerir la implantación de otras alternativas?
4. ¿Cuán variable es la alcalinidad, Carbono Orgánico Total (TOC), pH y la calidad
de la fuente en los diferentes sistemas a estudiarse que afecte el tipo de
tratamiento a usarse?
5. ¿Qué variables se encontrarán durante la toma de muestras que puedan afectar
los resultados?
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6. ¿Qué mejoras habría que realizar en la planta para lograr el cumplimiento, costo
de las mismas y tiempo de implementación?
7. ¿Cuan viables son estas reglamentaciones, a ser aplicadas para nuestro tipo de
clima tropical a diferencia del clima en los Estados Unidos (EE.UU.)?
8. ¿Será capaz la AAA a la luz de los hallazgos, de cumplir con los itinerarios
establecidos?
Hipótesis
Con esta investigación se pretende comprobar que, con la aplicación de la
SWDA y sus nuevas enmiendas en los sistemas bajo estudio se asegura el control de
riesgo en la protección a la salud pública. Donde por el contrario la hipótesis se vera
anulada, si los sistemas no cumplen con los requerimientos de la SWDA y sus nuevas
enmiendas.
Variables y Definición de Términos
Dependientes
Dosis de Desinfectante. Cantidad de desinfectante, Ej., cloro necesario para
control de bacteria, virus, etc. Dependiendo de la dosis del desinfectante, será el rango
de desinfección, pero afecta la formación de los subproductos.
Tipos de coagulantes. Químicos que se utilizan en el agua objeto del
tratamiento, empleando medios de agitación rápida. Tras la neutralización de las
partículas coloidales, es decir una vez se obtiene la desestabilización coloidal, las
partículas formadas están en disposición de aglomerarse. Esta aglomeración de las
partículas descargadas, ayudadas por una agitación lenta, es el objetivo de la
floculación. La floculación esta relacionada con los fenómenos de transporte de las
partículas dentro del líquido, que son los que ocasionan el contacto de las partículas
coaguladas.
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Cloro/Clorinación. Cloración es el procedimiento para desinfectar el agua
utilizando el cloro o alguno de sus derivados. En las plantas de tratamiento de agua de
gran capacidad, el cloro se aplica después de la filtración.
Flujo. La razón del caudal de un recurso, expresado en volumen por unidad de
tiempo.
Capacidad nominal de la planta. El diseño estructural de la planta de filtración,
para la cantidad de agua a tratarse.
Tiempo de contacto. Tiempo de reacción de aplicación de químicos al
tratamiento. Un aumento en el tiempo de contacto, disminuye la dosis requerida. La
longitud de tiempo que una sustancia está en contacto con un líquido, antes de ser
eliminada por filtración o por la presencia de un cambio químico.
Tiempo de detención. Tiempo actual que una pequeña cantidad de agua está
en una base de deposición o base de floculación. En tanque de almacenamiento, esto
significa la longitud de tiempo que el agua debe ser almacenada.
Independientes
Concentración de TOC. Medidas del contenido en carbono de la materia
orgánica tanto disuelta como no disuelta. Mide la cantidad de material orgánico en el
agua el cual reacciona con el desinfectante y producen los subproductos de la
desinfección.
Concentración de Alcalinidad. La alcalinidad significa la capacidad del agua de
neutralizar. Evitar que los niveles de pH del agua lleguen a ser demasiado básico o
ácido. La alcalinidad estabiliza el agua en los niveles del pH alrededor de 7. En la
química del agua la alcalinidad se expresa en PPM o el mg/l de carbonato equivalente
del calcio. La alcalinidad total del agua es la suma de las tres clases de alcalinidad;
alcalinidad del carbonato, del bicarbonato y del hidróxido.
8
8
pH. El pH es un indicador de la acidez o basicidad de una sustancia. Está
determinado por el número de iones libres de hidrogeno (H+) en una sustancia. La
acidez es una de las propiedades más importantes del agua. El agua disuelve casi
todos los iones. El pH sirve como un indicador que compara algunos de los iones más
solubles en agua. El resultado de una medición de pH viene determinado por una
consideración entre el número de protones (iones H+) y el número de iones hidroxilo
(OH-). Cuando el número de protones iguala al número de iones hidroxilo, el agua es
neutra. Tendrá entonces un pH alrededor de 7. El pH del agua puede variar entre 0 y
14. Entre mayor el pH, mayor es su alcalinidad. El pH del agua potable natural debe
estar entre 6.5 y 8.5. Las fuentes de agua dulce con un pH inferior a 5.0 o mayor a 9.5
no soportan vida vegetal ni especies animales.
Turbidez. La turbidez es la expresión de la propiedad óptica de la muestra que
causa que los rayos de luz sean dispersados y absorbidos en lugar de ser transmitidos
en línea recta a través de la muestra. La turbidez es una medida del grado en el cual el
agua pierde su transparencia debido a la presencia de partículas en suspensión.
Cuantos más sólidos en suspensión haya en el agua, más sucia parecerá ésta y más
alta será la turbidez. La turbidez es considerada una buena medida de la calidad del
agua.
Oxígeno Disuelto. El Oxígeno Disuelto (OD) es la cantidad de oxígeno que está
disuelta en el agua. El nivel de oxígeno disuelto puede ser un indicador de cuán
contaminada está el agua y cuán bien puede dar soporte esta agua a la vida vegetal y
animal. Generalmente, un nivel más alto de oxígeno disuelto indica agua de mejor
calidad. Si los niveles de oxígeno disuelto son demasiado bajos, algunos peces y otros
organismos no pueden sobrevivir.
9
Temperatura. Es importante conocer la temperatura del agua en el sitio de la
prueba porque puede ayudar a predecir y/o confirmar otras condiciones del agua. La
temperatura del agua tiene influencia directa en otros factores de la calidad del agua
tales como el Oxígeno Disuelto, la demanda biológica de oxígeno (BOD, por sus siglas
en inglés) y la supervivencia de algunas especies acuáticas.
Características de la fuente. Cantidad de contaminantes que posee las aguas
crudas de cada planta.
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10
Capitulo Dos
Revisión de la Literatura
Trasfondo Histórico
La calidad del agua ha sido un punto de discusión constante. A diferentes
niveles de frecuencia y severidad, tanto países desarrollados como no desarrollados
están siendo afectados por brotes y casos individuales de enfermedades transmitidas
por el recurso agua (Escartan et al., 2002). Aun cuando contamos con la tecnología
para disminuir los contaminantes transportados a través del agua, las estadísticas que
han sido recopiladas de brotes y casos individuales de enfermedades transmitidas por
el agua aun continúan reportándose. Por lo que podemos decir que el agua
contaminada es un vehículo de riesgo.
Desde el 1971, el Centro de Control de Enfermedades (CDC, por sus siglas en
ingles) junto con la EPA y el Consejo de Epidemiólogos de Estado y Territorio (CSTE,
por sus siglas en ingles) han mantenido un sistema de vigilancia colaborativo para las
ocurrencias y causas de brotes de enfermedades asociadas al agua (Lee et al., 2002).
Un brote se define cuando dos ó más casos son reportados con una exposición
epidemiológica común (Rangel et al., 2005).
Enfermedades transmitidas por el agua en EE.UU.
El brote más dramático relacionado a enfermedades asociadas al agua en la
historia de los EE.UU. ocurrió en el estado de Milwaukee, Winsconsin en 1993. Altos
niveles de Cryptosporidium parvum sobrepasaron las barreras de desinfección de los
procesos de tratamientos de agua ocasionando la colonización de las aguas de
distribución. Un total de 400,000 personas desarrollaron la seria infección
gastrointestinal denominada cryptosporidiosis de las cuales 4,000 de éstas fueron
hospitalizadas y aproximadamente 50 personas resultaron muertas (Dreher, 1998).
11
Otro brote similar con Cryptosporidium parvum asociado al agua ocurrió en Oregon en
1992 donde se reportaron 3,000 casos (Gillyatt, 1993).
Entre los años 1999 al 2000, en EE.UU. se reportaron un total de 39 brotes
asociados a agua consumida, a través de la vía oral por 25 estados, afectando una
cantidad estimada de 2,068 personas. De estos 39 brotes, 36 envolvieron casos de
gastroenteritis, 22 fueron provenientes de sistemas tratados; los cuales normalmente se
espera estén clorados o desinfectados para prevenir la transmisión de agentes
infecciosos y 20 de ellos fueron asociados a patógenos en el agua. De los 20 brotes
con etiología infecciosa conocida, siete fueron causados por parásitos; equivalente a un
35 %, nueve por bacterias (45 %) y cuatro por viruses (20 %). Un brote multiestado fue
parte de estos episodios incluyendo 10 estados cuyo foco de infección fue el agua
potable. Entre los patógenos identificados en los diferentes brotes se incluye: Giardia
lambia intestinalis y Cryptosporidium parvum entre los parásitos, Campylobacter jenuni,
Salmonella typhimurium, Salmonela bareilly y Escherichia coli O157:H7 entre las
bacterias y como agente viral el “Norwalk-like virus” (Lee et al., 2002).
Enfermedades transmitidas por el agua en PR.
En PR se han reportado varios brotes de enfermedades transmitidas a través del
agua proveniente de sistemas de suministro de agua tratados. En dichos brotes
estuvieron involucradas un total de 5,179 personas. Los brotes fueron identificados
entre los años 1976 y 1991 para un promedio de 345 casos por año durante este
intervalo de tiempo. El 72 % de estos brotes se relacionaron a gastroenteritis, un 22 %
a hepatitis y un 0.05 % a meningitis aséptica. El 76 % de los brotes de gastroenteritis
incluyeron etiología infecciosa de coliformes, el resto se les atribuye a otros agentes
bacterianos y virales. El último brote de gastroenteritis reportado tuvo origen en el
pueblo de Las Piedras en 1991, el mismo fue un brote causado por coliformes totales y
fecales en el agua potable que afectó un total de 1,200 personas (Departamento de
12
12
Salud de Puerto Rico, 1999). Aunque no se han reportado brotes adicionales en PR
luego de esta fecha, entre los años 1993-2003 un promedio de 77,837 casos anuales de
gastroenteritis han sido reportados al Departamento de Salud en Puerto Rico (DOH, por
sus siglas en ingles) (DOH, 2004a).
La introducción del cloro como desinfectante.
En 1846, el doctor Ignaz Semmelweis introdujo uno de los primeros usos del
cloro como desinfectante. Mientras trabajaba en un hospital de Viena, determinó que la
fiebre de los niños y otras infecciones eran transmitidas a los pacientes por los doctores
que no se lavaban las manos después de cada examen. Instituyó un procedimiento de
desinfección que requería que los médicos se lavasen con jabón y agua de cloro. Uno
de los primeros usos conocidos del cloro para la desinfección del agua se dio en 1854,
cuando el Dr. John Snow intentó desinfectar el abastecimiento de agua de bombas de la
calle Broad en Londres después de un brote de cólera. Posteriormente se dio un brote
de tifoidea, para el cual, Sims Woodhead usó hipoclorito, como una medida temporal
para esterilizar las tuberías de distribución de agua potable en Maidstone, Kent
(Inglaterra). La cloración continua del agua empezó en los primeros años de este siglo
en Gran Bretaña, donde su aplicación redujo repentinamente las muertes por tifoidea.
Poco después de este notable éxito, la cloración en los EE.UU. empezó en la ciudad de
Nueva Jersey en 1908. Pronto, la adopción por parte de otras ciudades y pueblos en
los EE.UU. continuó y dio lugar a la eliminación virtual de las enfermedades transmitidas
por agua, tales como el cólera, tifoidea, disentería y hepatitis A (White, 1986).
La cloración ha desempeñado una función crítica al proteger los abastecimientos
de agua potable de las enfermedades infecciosas transmitidas por agua durante casi un
siglo. Se ha reconocido ampliamente a la cloración del agua potable como uno de los
adelantos más significativos en la protección de la salud pública. La filtración y
cloración prácticamente han eliminado las enfermedades transmitidas por agua, como el
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cólera, tifoidea, disentería y hepatitis A en países desarrollados. En los EE.UU., más de
98% de los sistemas de abastecimiento que desinfectan el agua potable usan cloro
debido a su potencia germicida, economía y eficiencia. El beneficio principal del agua
potable clorada es la protección de la salud pública, a través del control de las
enfermedades transmitidas por esta. Desempeña una función primordial ya que
controla los agentes patógenos que causan las enfermedades. La desinfección de agua
debe ser una herramienta esencial para la protección de la salud pública mundial.
Según destaca la Academia Estadounidense de Microbiología: "El requisito más
importante que se debe recalcar es que no se debe comprometer la desinfección de un
abastecimiento público de agua" (Ford and Colwell, 1996).
Un ejemplo reciente de la continua amenaza a la salud pública debido a los
brotes de enfermedades transmitidas por agua se dio en el Perú en 1991, donde un
factor causal principal era la ausencia o insuficiencia de desinfección del agua potable.
El resultado de esto fue el primer brote de cólera en Latinoamérica que ocasionó más
de 1 millón de casos y 13,000 muertes. Este fracaso se basó en parte por la inquietud
suscitada a raíz de los informes de los EE.UU., respecto a la presencia y riesgos
potenciales de los subproductos de desinfección. El resultado fue la aparición de una
epidemia persistente del cólera. La epidemia se propagó a 19 países latinoamericanos
y sólo se redujo parcialmente a través de las intervenciones de salud pública, apoyadas
por el asesoramiento y asistencia técnica de la OPS (Craun, 1996).
THM en agua potable.
En el 1972, se descubre los trihalométanos en el agua potable, adoptando e
indicando la percepción de que muchos sistemas de agua potable que suplían agua
están contaminados y que los sistemas de la nación tenían un riesgo a futura
contaminación (Guerra de Mavedo, C. 1993). Al tiempo que se identificaban como un
carcinógeno potencial, este fue uno de los factores más importantes que dan paso para
14
14
establecer en 1974, el SDWA. Desde entonces las agencias reguladoras han tenido
cambios en el desarrollo al declarar riesgos a la salud. Durante casi 25 años, la política
de reglamentación de agua potable en los Estados Unidos se centró principalmente en
mitigar los riesgos potenciales para la salud, asociados con contaminantes químicos en
abastecimientos de agua potable. Este énfasis en contaminantes químicos lo causó
una falsa creencia de que las amenazas microbiológicas se encontraban en gran parte
bajo control.
En 1974, los científicos de la EPA determinaron que el cloro reacciona con
ciertos materiales orgánicos durante la desinfección de agua para crear THM,
incluyendo en particular el cloroformo, y con cantidades menores de otros THM. Los
estudios toxicológicos emprendidos en cloroformo indicaron que era carcinogénico para
animales de laboratorio, aunque en niveles mucho mayores que los encontrados en
agua potable. Los temores de que los THM podrían ser un carcinógeno humano
potencial, llevaron a la EPA a fijar los límites reglamentarios para estos subproductos de
desinfección (DBP, por sus siglas en ingles) a 100 partes por millón (ppm) para
sistemas que servían a más de 10.000 personas (American Scientific, 1998).
Reglamentación para los subproductos de desinfección
En 1994, la EPA propuso la Etapa 1 D/DBPR, esta regla reduciría el máximo
nivel de contaminantes (MCL, por sus siglas en ingles) para DBP y ampliaría la
cobertura a sistemas pequeños. La EPA recomendó revisar esta regla propuesta en
noviembre de 1997, estas revisiones se basaron en un convenio entre los miembros de
un Comité Federal Asesor que incluía a representantes de servicios de agua, Consejo
de Química de Cloro, funcionarios de salud pública, ambientalistas y otros grupos
involucrados. La meta de la nueva regla la Etapa 1 D/DBPR es reducir los niveles de
DBP en el agua potable, sin comprometer la protección microbiana. La regla ordena un
proceso llamado coagulación mejorada para eliminar los precursores de DBP. La
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propuesta también coloca a los nuevos MCL para Trialométanos Totales (TTHM) a 80
PPM, a HAA5 a 60 PPM y bromato a 10 PPM. El Comité Federal Asesor fue cauteloso
al promover el uso de otros desinfectantes que producirían subproductos desconocidos.
El comité también fue muy cuidadoso en cuanto a cualquier cambio que pudiese alentar
a los servicios de agua a reducir el nivel de desinfección actualmente practicada.
Existía un acuerdo generalizado entre los miembros del grupo en cuanto a que no se
debe permitir el aumento de los riesgos de microbios patógenos en el agua potable.
Esta regla propuesta finalizará en noviembre de 1998 (Guerra de Macedo, C. 1993).
Durante la última década se llevaron a cabo numerosos estudios para evaluar la
toxicidad de los DBP, estos estudios incluyeron tanto humanos como animales. En
1998, la noción percibida era que la exposición al agua clorada no podía ser
definitivamente ligada a efectos adversos en la reproducción o el desarrollo, a los
niveles determinados para agua tratada. Las agencias de salud estadounidenses,
incluyendo a la Sociedad Americana para Microbiología (ASM, por sus siglas ingles) y la
EPA, apoyaron esta conclusión. Estudios más recientes han mostrado asociaciones
moderadas entre los DBP y un peso bajo de nacimiento, defectos del tubo neural y
abortos espontáneos (Red Iberoamericana de Potabilización y Depuración del Agua,
2000).
Origen de los subproductos de la desinfección
El problema surge cuando se añade cloro al agua de origen que contiene
materias orgánicas naturales (NOM, por sus siglas en ingles), tales como los ácidos
humito y fulvito de plantas podridas, u otros residuos orgánicos. En el medio ambiente
del agua, el cloro reacciona con los agentes orgánicos para formar productos derivados,
como los THM. Los principales THM que causan preocupación son: 1) cloroformo
(CHCl3), 2) bromoformo (CHBr3), 3) bromodiclorométano (CHCl2Br), y 4)
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16
clorodibromométano (CHCLBr2), colectivamente, estos compuestos son conocidos
como TTHM. Otros grupos principales de DBP incluyen los HAA5 y los haloacetonítrilos.
Los oficiales de salud pública reiteran que los riesgos a la salud de los THM son
pequeños comparados con los riesgos asociados con las enfermedades propagadas a
través del agua. O sea, que es importante continuar con el proceso de desinfección, a
menos que éste pueda ser sustituido por una alternativa efectiva para asegurar un agua
más segura. La etapa 2 DBPR sobre la etapa 1 DBPR proporciona una protección más
constante contra DBP a través del sistema entero de la distribución y concentrándose
en la reducción de los picos. Los cambios de la etapa 2 DBPR son los resultados del
muestreo de manera que se hacen un promedio para determinar cumplimiento. La
determinación para la etapa 2 DBPR esta basada en el Promedio Anual Rotatorio de
Lugar (LRAA, por sus siglas en ingles) (EPA, 2003a).
Etapa 2 de la Regla Mejorada de Tratamiento de Agua Superficial
La EPA ha desarrollado el LT2ESWTR para mejorar la calidad del agua potable
y proporcionar protección adicional contra los microorganismos y los contaminantes que
causan enfermedad durante el tratamiento del agua potable. Los patógenos, tales
como Giardia lambia lamblia y Cryptosporidium parvum, se encuentran a menudo en el
agua, y pueden causar enfermedades gastrointestinales (e.g., diarreas, vómitos,
calambres) y otros riesgos de salud. En muchos casos, esta agua requiere ser
desinfectada. El Cryptosporidium parvum es una preocupación significativa en agua
potable porque es resistente al cloro y a otros desinfectantes, y ha causado brotes de
enfermedad. El agua que se consume con Cryptosporidium parvum, puede causar la
enfermedad gastrointestinal, que puede ser severa en las personas con los sistemas
inmunes debilitados (e.g., los infantes y los ancianos) y a veces fatal en las personas
con los sistemas inmunes seriamente comprometidos (e.g., cáncer y los pacientes de
SIDA).
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El propósito de la regla LT2ESWTR es reducir la incidencia de la enfermedad
asociada a Cryptosporidium parvum y otros microorganismos patógenos en el agua
potable. La regla se aplica a todos los sistemas públicos de agua que utilicen el agua
subterránea, superficial o subterránea que está bajo influencia directa del agua
superficial. La regla proporcionará un alto nivel en la protección de la fuente de agua
potable, apunta a requisitos adicionales del tratamiento de Cryptosporidium parvum a
los sistemas de alto riesgo y proporciona provisiones que aseguran que los sistemas
mantienen la protección microbiana, mientras que toman medidas para reducir la
formación de los DBP. Esta combinación de pasos, combinada con las regulaciones
existentes, se diseña para proporcionar la protección contra patógeno microbianos
mientras que simultáneamente reduce al mínimo riesgos de salud a la población de los
DBP.
Las regulaciones actuales requieren que los sistemas de filtración, reduzcan los
niveles de Cryptosporidium parvum del agua de la fuente por 99 por ciento (2-log). Los
datos recientes sobre Cryptosporidium parvum indican que este tratamiento es
suficiente para la mayoría de los sistemas, pero el tratamiento adicional es necesario
para ciertos sistemas de alto riesgo, los cuales incluyen altos niveles de
Cryptosporidium parvum en sus fuentes de agua y todos los sistemas sin filtración que
no tratan para Cryptosporidium parvum. El LT2ESWTR mejorará el control de
Cryptosporidium parvum y de otros patógenos microbiológicos en sistemas del agua
potable con los niveles de alto riesgo. La EPA estima que el cumplimiento con el
LT2ESWTR reducirá la incidencia del cryptosporidiosis.
Los requisitos adicionales del tratamiento de Cryptosporidium parvum del
LT2ESWTR también reducirán la exposición a otros patógenos microbianos, como
Giardia lambia lamblia. Los requisitos de la supervisión y del tratamiento del
Cryptosporidium parvum en el LT2ESWTR reflejan un acuerdo de principio de consenso
18
18
del comité consultivo federal de la etapa 2 D-DBP. Este comité consistió en los
miembros de organización que representaban EPA, estado y salud pública local y las
agencias reguladoras, los funcionarios elegidos locales, las tribus, los surtidores del
agua potable, los fabricantes del producto químico y de equipo, y los grupos de interés
públicos, aproximadamente 200 organizaciones sometieron comentarios. Los
tratamientos de agua, para consumo humano remueven en diferentes grados estos dos
protozoarios, la filtración lenta en arena es capaz de retirar entre 93% y 100% de
Giardia lambia, con Cryptosporidium parvum, las remociones han alcanzado entre
99.99% (4 log) y 99.997% (5 log) (EPA, 2003a).
En sistemas convencionales y filtración directa se han obtenido remociones
entre 25% y 86% en la coagulación y floculación se ha removido entre 2 y 3 log,
respectivamente. Con filtración directa la remoción alcanzó entre 2.7 y 3.1 log para
Cryptosporidium parvum y de 3.1 a 3.5 log para Giardia lambia, la filtración rápida retiró
entre 1.5 y 2.0 log con esta última tecnología, se calcula la concentración de estos dos
protozoarios en el agua de lavado de los filtros rápidos, con concentraciones de quistes
de Giardia lambia entre 1.4 y 374/100 l y de ooquistes de Cryptosporidium parvum entre
0.8 y 252/100 l, con 92% de las muestras positivas. Normalmente estas aguas son
devueltas a la fuente de abastecimiento de agua, lo que representa un alto riesgo para
otros abastecimientos humanos que se utilicen después.
En las redes de distribución se pueden encontrar ooquistes y en muestras
positivas para Cryptosporidium parvum se ha visto una concentración de 1.1 ooquistes/l.
El hallazgo de estos protozoos en las redes representa un alto riesgo para la salud,
pues a los ooquistes de Cryptosporidium parvum no los afectan los niveles de cloro (1.3
mg/l) que por lo general se emplean para desinfectar el agua y son mucho más
resistentes que las bacterias entéricas y los virus a los productos químicos usados en el
proceso de la desinfección. Por ejemplo, contra los ooquistes de Cryptosporidium
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parvum es necesario usar entre 8.0 y 16.0 mg/l de cloro, mientras la ozonización
inactiva 99% de los ooquistes. Con 15.0 mg/l de cloro disminuye en 47% la
inecfectividad de ooquistes y con 80 mg/l y 90 minutos de contacto se obtuvo una
disminución en la inecfectividad del 99% pero, existen regulaciones para la cantidad
máxima de residual de cloro (4.0 mg/L para evitar la formación de DBP (Solarte et al.,
2006).
Marco Teórico
La relación epidemiológica en el agua y las enfermedades fue probada para
mediados de la década del 1850, ya que no se aceptaba que el agua podría ser
transportadora de enfermedades producidas por organismos. En el 1880, fue
establecida esta relación por la Teoría del Germen de Pasteur’s. La cólera fue una de
las primeras enfermedades en ser reconocidas como transmitidas por el agua. A
mediados de 1880, en Londres se experimentó una epidemia de cólera, durante la
epidemia el Dr. John Snow condujo un famoso estudio epidemiológico, donde concluyó
que el foco de contaminación fue un soldado que contrajo la infección cuando estuvo
estacionado en India. La solución para tratar de eliminar la enfermedad años más tarde
fue la introducción de los procesos de filtración y desinfección de agua. Desde
entonces la filtración y la desinfección han reducido dramáticamente la transmisión de
enfermedades en los EE.UU. (Keith, 1998).
En 1972, se descubrieron los trihalométanos (Rook) en el agua potable,
adoptando e indicando la percepción de que muchos sistemas de agua potable estaban
contaminados y que los sistemas de la nación tenían un riesgo de futura contaminación.
Al tiempo que se identificaban los THM como un carcinógeno potencial, este fue uno de
los factores más importantes que dan paso para establecer en 1974, la SDWA. Desde
entonces las agencias reguladoras han tenido cambios en el desarrollo al declarar
riesgos a la salud.
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20
Enfermedades relacionadas al agua
Durante los pasados 25 años, patógenos como E.coli, Giardia lambia,
Cryptosporidium parvum y Legionella pneumophia han estado envueltos en numerosos
casos de brotes de enfermedades relacionadas al agua. La aplicación de los procesos
desinfección y filtración para el agua potable en los EEUU, fue un éxito en el control de
la transmisión de enfermedades a consecuencia de organismos patógenos.
Enfermedades normalmente provenientes del agua como la tifoidea y la cólera fueron
prácticamente eliminadas pero, la desinfección crea otros riesgos a la salud por los
residuos de desinfectantes y los subproductos de la desinfección. Con las enmiendas a
la SDWA, la EPA está desarrollando regulaciones interrelacionadas dirigidas al control
de los riegos a la salud ocasionadas por los microorganismos patógenos, los
desinfectantes y los DBP o sea, desarrollar reglamentaciones para mantener un balance
entre la exposición a agentes patógenos tales como: Cryptosporidium parvum, Giardia
lambia, viruses, etc. y los riesgos a la salud asociados a los DBP (Guerra de Macedo, C.
1993).
Estudio de Casos
En este estudio queremos demostrar la importancia de potabilizar el agua a
través de la desinfección, y como ciertos desinfectantes pueden reaccionar con la
materia orgánica presente en el agua, formando los subproductos de la desinfección
que representan riesgos a la salud. Existen varios estudios dirigidos al manejo de
dichos productos de desinfección y a cumplir con los requerimientos con la SWDA y sus
enmiendas.
El primer estudio trata de un resumen práctico de las prácticas del tratamiento
de aguas, en donde la medida de turbiedad es requerida para los procesos del
tratamiento de aguas. Los datos de la turbiedad dan luz a una gama de tamaño y las
cargas de las partículas en la muestra de agua. La información sirve como base para
21
determinar el tipo y la dosificación de los coagulantes que se utilizarán para neutralizar
las partículas. Los datos de la turbiedad, sin embargo, no son estables. Los cambios
en el tamaño de partícula requerirían un cambio correspondiente en la dosificación del
coagulante. Los coagulantes de uso general incluyen la cal y otras soluciones alcalinas.
Los Polielectrólitios se pueden utilizar para realzar el rendimiento de estos coagulantes.
La turbiedad es más que un parámetro óptico, aunque es definida por la
dispersión ligera, se relaciona ampliamente con la naturaleza de las partículas
presentes. La forma actual de la turbiedad abarca muchas situaciones de la calidad del
agua y afecta la selección y la dosificación del coagulante. Dado esto, la información
sobre el número de la partícula, distribución, carga y tamaño son a menudo necesarios
para optimizar el control de la turbiedad.
La turbiedad es medida por un rayo de luz que pasa, a través de una muestra
del agua. La cantidad de luz dispersada a las foto celdas perpendiculares, mientras que
esto no indica directamente demanda química potencial, los datos históricos en una
planta pueden correlacionarla a la dosificación del coagulante o del oxidante requerida.
Los contadores de la partícula van más allá de turbiedad en el abastecimiento de una
manera de controlar y de optimizar el tratamiento, porque clasifican los datos de la
partícula, actualizando los datos en cuanto a la cantidad y el número de partículas.
El análisis de la carga proporciona otra herramienta útil para eliminar la
turbiedad y para sumar el TOC. Mientras que la medida y la cuenta ligera de la
partícula, pertenece a la naturaleza física de la turbiedad, la carga en la superficie de
partículas (o de coloides) es una función de la química del agua y de la presencia de los
contaminantes. Este parámetro puede ayudar a determinar la dosis que controla el
coagulante, porque los coagulantes neutralizan la carga de los contaminantes.
Esta carga se puede medir como potencial del zeta, que es encontrado
observando el movimiento de partículas en una sola muestra o fluir por la célula en un
22
22
microscopio. La adición química antes y después, tomando los datos potenciales Zeta
en la planta o durante la prueba de jarra, puede confirmar que cantidad de producto
químico fue utilizado, para satisfacer la demanda de la carga y del coagulante y de otros
contaminantes presentes.
Un análisis en la línea de carga por un monitor del flujo (Chemtrac, Norcross,
Georgia), instalado luego del punto químico de la adición del coagulante, puede
determinar la carga superficial en línea. El valor actual que fluye del grado óptimo
primero es fijado por ensayo de la planta, potencial del zeta, u otro método rendimiento-
basado del análisis. El monitoreo después se ajusta la dosis para llevar a cabo la carga
superficial en el punto de ajuste. Las características pueden señalar a los operadores,
la falta de bombas o a las excursiones dramáticas de la calidad, que pudieron exigir el
ajuste del coagulante. Los metros adicionales pueden supervisar puntos alternos de la
dosificación del coagulante, estos pueden dar a los operadores, una comprensión más
completa de las ediciones del coagulante, mientras que se presentan rápidamente
cambios en la demanda del coagulante que no puede aparecer como turbiedad, pero
podrían tener un impacto en la calidad del agua.
Los problemas de turbiedad en operaciones cotidianas no se pueden percibir, a
menos que los datos estén disponibles para entender sus mecanismos básicos.
Considerando un problema común, en el cual el agua con cierto valor de turbiedad, se
trate fácilmente en una dosis del coagulante contemporáneamente y sea manejada
apenas por las dosis múltiples del mismo coagulante en otra hora, una causa para estas
preocupaciones es el cambio de tamaño de partícula. Partículas más pequeñas tienen
más carga por el área superficial de la unidad y pueden tener más masa que por
volumen de unidad que partículas grandes, así que pueden exigir más coagulante, un
diverso coagulante, una ayuda o un floculante del coagulante, o un co-coagulante. Otra
causa puede implicar cambios dinámicos en la química (o la carga) del material no
23
considerado por el turbidímetro. Un cambio más profundo de la dosis del coagulante
puede causar aumentos en el carbón orgánico disuelto (DOC, por sus siglas en ingles) y
este a su vez, puede elevar demanda del coagulante, perceptiblemente sin causar el
cambio mensurable en turbiedad, contador de partícula, o color.
La turbiedad se puede evaluar por los métodos, pruebas de jarra y filtros
experimentales. La prueba de jarra es una herramienta flexible que puede simular los
ambientes que el agua cruda y los productos químicos encuentran durante la mezcla y
la floculación. Es especialmente útil en la determinación de un coagulante y otros
productos químicos del tratamiento, si se aplican correctamente a los problemas de
turbiedad. Las pruebas de jarra deben ser dinámicas y emular exactamente la planta, si
la metodología de una utilidad no refleja qué ocurre en la planta, los tiempos y las
intensidades de la mezcla del cambio, las secuencias químicas de la adición, y otros
parámetros, se reflejaran en el proceso del tratamiento. Los filtros experimentales se
colocan en línea enseguida después de la coagulación. Dan la detección temprana de
los cambios de la demanda del coagulante y pueden indicar si la turbiedad aplicada a
los filtros se condiciona adecuadamente así que puede ser filtrada con éxito.
Las plantas que tienen urgencia de eliminar la turbiedad deben determinar si la
causa se inclina a la forma de turbiedad, del régimen químico o del tratamiento, o de
factores de planta física y esto puede implicar una cantidad substancial de trabajo.
Muchas de las plantas del oeste de la costa, confían en la filtración directa para purificar
el “snowmelt” de alta calidad de la montaña. Aunque la turbiedad del agua cruda
excede raramente de dos NTU, muchos operadores dicen, que las aguas de baja
turbiedad, pueden ser más difíciles de tratar que otras con diez o aún 100 veces más
turbiedad, porque contienen típicamente las partículas pequeñas que son altamente
cargadas. La alta turbiedad tiende a ocurrir cuando las partículas grandes de arena y
de arcilla, son generalmente más fáciles de tratar.
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24
En cuanto a la turbiedad, en una planta en California, se ha intentando implantar
una nueva tecnología, se evaluaron las mezclas de los coagulantes. Sin embargo, la
planta no podía resolver su meta, que el agua filtrada se mantuviera por debajo de 0.10
NTU. Ni en las pruebas de jarra, las pruebas de la planta, o las pruebas de la calidad
del producto podrían explicar esto. La planta dosificaba el ácido hydrofluorosilícico
(HFS, por sus siglas en ingles) como producto químico para la fluoración en el mismo
punto del coagulante. Si el coagulante combinado con el HFS imposibilitaba la
coagulación, una vez la planta movió la línea de HFS, algunos metros al tanque de agua
limpia, resolvió sus metas de la turbiedad.
La dosificación de cal (o de otro alcalino) y de un coagulante del hierro o
aluminio basado en el mismo punto, puede también degradar el rendimiento de la
turbiedad. El coagulante trabaja niveles altos de pH como si fuera turbiedad y la
alcalinidad natural, así que los operadores compensan naturalmente con más
coagulante. Esto conduce al aumento de pH, así que se agrega más cal y ocurre más
interacción con el coagulante. Aunque la calidad del agua filtrada puede ser adecuada
cuando el agua cruda es estable, la planta paga un alto costo en productos químicos y
lodo. Sin embargo, si la calidad del agua cruda cambia rápidamente, especialmente si
el contaminante entrante exige más neutralización de la carga o si llega una masa de
partículas finas, el sistema de coagulación no puede responder a la carga de cal y de
coagulación.
Esto se fija fácilmente cambiando de lugar una de las líneas de dosificación,
dependiendo de la necesidad y de la configuración de la planta. El cambio de la línea
del coagulante tan lejos río abajo, desde el punto de la adición de cal, permite que la
turbiedad de cal se disuelva completamente. Colocar la línea de cal río abajo del punto
de dosificación del coagulante, permite la coagulación de los precursores de DBP en un
pH más bajo, más eficiente ya que la cal aumenta el pH.
25
La dosificación de cal al tanque de agua limpia para ajustar el pH, puede causar
también la turbiedad, que puede conducir a problemas de cumplimiento, porque las
regulaciones no distinguen las violaciones de turbiedad. La cal se puede también
depositar en líneas y bombas, algunas plantas agregan la cal en el tanque de agua
limpia, cuando las condiciones de mercado conducen economía versus el costo de soda
cáustica. El uso de un coagulante o de un PAC1 formulado puede reducir la necesidad
del ajuste del pH a tal grado que el costo sea más bajo. La planta puede entonces
utilizar soluciones alcalinas claras, como soda cáustica o la ceniza de la soda, y evita la
necesidad de la cal.
Un TOC alto, implica parámetros como la turbiedad, juntos a muchos factores,
e.g., TOC, abarcan todas las sustancias detectadas por los instrumentos para el carbón
orgánico. Muchos de los mismos conceptos discutidos para la turbiedad se aplican al
color, al NOM, y al retiro del TOC. Algunas observaciones generales respecto a estos
parámetros, lo son:
1. Cuando aumenta el TOC, una dosificación más alta del coagulante es
generalmente necesaria.
2. Aunque son relacionados, no todos los compuestos que causan color es por
causa del TOC.
3. La calidad del agua puede cambiar, como las mezclas de compuestos
problemáticos en agua cruda cambian en un cierto plazo, aun cuando TOC
constantemente.
4. Algunos compuestos del carbono no se pueden eliminar por la coagulación, la
oxidación, o la filtración del carbono, mientras que otros se pueden controlar
más fácilmente por un método que otro.
5. Si los problemas se presentan con el TOC y colorean la remoción, un operador
necesita saber si el contaminante es la causa o el síntoma.
26
26
Cuando la materia orgánica en agua cruda reacciona con cloro durante la
desinfección, forman los DBP que causan cáncer. Los DBP fueron tratados en
reglamentaciones anteriores, incluyendo el SWDA, EL IESWR y los D/DBP. El
resultado de estas reglamentaciones; son que las plantas tendrán que encontrar las
alternativas de tratamiento, donde exista un balance entre las ventajas de la
desinfección en contra de la presencia de DBP, esto requerirá la remoción de las
sustancias húmicas y otros materiales orgánicos. La regla de D/DBP requerirá a las
instalaciones de tratamiento convencional mejorar sus procesos de coagulación para
resolver los MCL de los DBP, específicamente en el agua filtrada.
Aunque es posible romper el TOC en sus componentes, las pruebas son
demasiado complicadas para los operadores de una planta. El uso de un
espectrofotómetro de luz ultravioleta para determinar la absorbancia UV254 nanómetro
puede ser la mejor prueba cotidiana. Este valor se relaciona con el DOC para obtener
la absorbencia UV específica (SUVA, por sus siglas en ingles). Diversos tipos de DOC
dan valores muy diversos de SUVA (Lind y Ruehl, 1998).
En una evaluación y optimización para el control de estrategias para el manejo
de los precursores en los productos de desinfección en el Distrito Noreste de
Mississippi, es objetivo del estudio para asistir al Distrito Noreste de agua de Mississippi
a obtener y mantener el cumplimiento con los requerimientos actuales y pendientes de
la EPA basados en la DBPR. Según estas reglamentaciones, el Distrito Noreste de
agua de Mississippi debe reducir sus niveles de TOC en su agua filtrada por debajo de
2 PPM. El uso de la coagulación mejorada y de la precipitación para eliminar la NOM
del agua cruda usando varios coagulantes de diversas compañías fue propuesto como
la solución para alcanzar la meta del tratamiento. El proceso de coagulación fue
modelado usando las pruebas de jarra a escala de laboratorio y para probar la remoción
de NOM, se verificó con análisis del TOC. Aunque el objetivo principal estaba en la
27
remoción NOM del agua cruda a un nivel aceptable, el objetivo secundario era hacer
esto de una manera económicamente factible.
Todos los coagulantes y métodos eran evaluados sobre una base económica así
como una base técnica de eficiencia. Para ser considerado técnicamente eficaz, se
esperaba que el coagulante redujera niveles del TOC por bajo de 2 PPM. Un
coagulante técnico ineficaz era considerado inaceptable sin importar precio; asimismo,
un coagulante técnico eficaz que su costo es prohibitivo es también inaceptable. Se
recopilaron doce meses de datos de experimentos descritos más adelante dentro este
estudio. La prueba de jarra fue utilizada como el medio para determinar la turbiedad,
dureza, alcalinidad, y el TOC de agua, se recibía bi-semanalmente variando los
coagulantes y la dosis del coagulante, para entonces ser analizadas en la Universidad
de estado de Mississippi y obtener los datos que explicarían cambios estaciónales en la
calidad del agua así como acontecimientos importantes de la precipitación. Todas las
comparaciones económicas fueron basadas en el precio del noreste y el coagulante
actual del Distrito del agua de Mississippi. Las pruebas en el agua se realizaron dos
veces para determinar la exactitud de los resultados.
Como resultado de este estudio el cual estaba basado en obtener y mantener el
cumplimiento con la DBPR de la EPA en el Distrito Noreste de agua de Mississippi.,
fueron evaluados nueve de los coagulantes y aproximadamente 150 pruebas de jarra.
En donde cada coagulante fue determinado para ser factible basado en su costo y su
eficiencia en tratar de variar el TOC del agua y la turbiedad inicial. Se llegaron a las
siguientes conclusiones basadas en los datos obtenidos en el laboratorio. Cuatro de los
coagulantes fueron encontrados que su remoción era escasa para el NOM del agua,
por lo tanto dejaba los niveles del TOC sobre 2 PPM.
1. La alumina proporcionada por Tupelo
2. SternPAC de Eaglebrook
28
28
3. FerriClear de Eaglebrook
4. Ionics meridional' SI-AC 85
El alumina y SI-AC eran muy eficaces en eliminar la turbiedad, pero no pudieron
resolver el estándar de 2 PPM en la concentración del TOC bajo condiciones típicas.
SternPAC y FerriClear no redujeron ni el TOC ni la turbiedad lo suficiente en la mayor
parte de condiciones probadas. Los cinco coagulantes evaluados resolvieron el
estándar de 2 PPM TOC.
1. PAX-XL31 de Kemiron
2. PAX-XL37 de Kemiron
3. PAX-4505 de Kemiron
4. Ionics meridional' SI-ACH
5. Ionics meridional' SI-AA
También, dos de los tres productos del PAX, XL37 y 4505, y el SI-ACH no
requieren la adición de la cal para el ajuste del pH, así reduciendo el costo de usarlos
levemente puesto que el costo de cal se puede despreciar estos casos. Los cinco
coagulantes resultaron suficientemente aceptables, no obstante hay diferencias en el
precio significativas para los cinco productos. SI-AA redujo los niveles del TOC de 2
ppm, y los costos son solamente $0.03 por libra. No sólo este coagulante remueve
NOM al grado que los niveles de TOC están por debajo de 2 ppm, sino que los costos
de los materiales son reducidos por el casi 60%. Además de los ahorros de costo por el
SI-AA es muy similar a la alumina actual.
Sin embargo, el tanque de almacenaje del coagulante puede necesitar ser
evaluado para su almacenaje ya que el coagulante es corrosivo tal como alumina. La
recomendación de esta investigación que el Southern Ionics Activated Alum debe ser
usado en el Distrito Noreste de agua de Mississippi debido a su capacidad de resolver
los estándares fijados por la EPA para la remoción de los precursores del subproducto
29
de la desinfección bajo la forma de materia orgánica natural, también por la clarificación
del agua y su costo relativamente bajo. Una evaluación de los tanques actuales de
almacenaje y de la dosificación del coagulante es recomendada debido a la naturaleza
más ácida del coagulante (Horne, 2005).
Entender y mitigar el impacto negativo de la materia orgánica natural en los
procesos de filtración, tiene como objetivo total de este estudio desarrollar y entender
los procesos eficaces de la coagulación para optimizar rendimiento de filtración durante
el tratamiento de las aguas crudas de la alta concentración de TOC. Los objetivos
específicos eran determinar el impacto de la coagulación, pH, del potencial Z, y del
modo de la adición de alumina en la formación del flóculo y el rendimiento de la
filtración. Otra meta era evaluar un analizador fotométrico de dispersión (PDA, por sus
siglas en ingles) como indicador del rendimiento de proceso total. Los procesos de dos
etapas de coagulación fueron propuestos como los medios de atenuar la re-
estabilización del flóculo por la materia orgánica natural, particularmente para la alta
concentración de TOC en el agua.
En los experimentos se compararon el desarrollo del flóculo, el rendimiento de la
filtración, y las distribuciones del potencial Z de la mezcla rápida y se colocaron las
partículas del agua para los procesos en las dos etapas de la coagulación sobre la
gama del pH de 6.0 a 7.4. En resumen, en términos del rendimiento de la filtración
durante el tratamiento de las aguas con alta concentración de TOC, los procesos de pH
alto y de las dos etapas de la coagulación, eran los más eficaces. El uso de las
condiciones relativamente altas de la coagulación pH (e.g. 7.5) junto con las dosis del
alumina optimizadas por el potencial Z, optimizó la remoción de la partícula en el
proceso y aumentó el rango de operación, en términos del potencial Z, para el
rendimiento óptimo de la filtración. La coagulación en dos etapas procesa el
rendimiento también mejorado de la filtración, evidenciado sobre todo por longitudes
30
30
crecientes del rendimiento del filtro antes de brecha de la partícula. La dosificación en
dos etapas del coagulante, aumentó constantemente la remoción de la turbiedad
durante la sedimentación, al compararla en los procesos de las etapas, usando la
misma dosis de Alumina. Este resultado relacionó el aumento significativo en la
formación del flóculo y el tamaño del flóculo observado constantemente para los
procesos de dos etapas, particularmente en la alta concentración de TOC en el agua.
El hecho de que los procesos en dos etapas no afectaron la formación del flóculo en las
condiciones bajas de TOC, se apoyó la ventaja mecánica propuesta de este proceso, es
decir, mitigación del reestabilización NOM inducido del flóculo permitiendo que al NOM-
Al (OH)3 (s) le ocurran reacciones, sobre todo en la primera etapa de la coagulación. El
analizador fotométrico de la dispersión (PDA, por sus siglas en ingles) parece ser una
alternativa útil para las pruebas, al determinar las dosis óptimas del coagulante y
rápidamente evaluar diversos panoramas de la coagulación. Los procesos totales,
indican que los PDA eran óptimos, en términos de cinética en el desarrollo del flóculo,
también con un grado óptimo en términos de rendimiento de la filtración (Gregory,
2004).
La extracción de bacterias en NOM se ubica en ecosistemas terrestres y
acuáticos, es una fuente importante del carbono y de otros alimentos para los
microorganismos, y desempeña un papel en muchas reacciones biogeoquímicas. A
pesar de su abundancia e importancia, mucho se desconoce sobre el resto de NOM.
En esta investigación, se examina la utilización bacteriana de NOM y cómo afecta las
características fisicoquímicas de NOM. En un estudio, las características fisicoquímicas
de un grupo de muestras de aguas filtradas crudas se comparan con las características
de un grupo de aislantes de NOM. Los estudios anteriores han demostrado sin
embargo, una correlación fuerte y profética entre el peso molecular y la absorbancia en
aislantes, las demostraciones de NOM en este estudio, que no existe la correlación para
31
las muestras de RFW, así afirmando que cualquier comparación de aislantes y de
muestras de RFW debe considerar sus diferencias inherentes. Los segundos y terceros
estudios combinan el trabajo del campo y del laboratorio: (1) examinar cómo la
biodisponibilidad de NOM varía con la estructura microbiana de la comunidad, la
cantidad, y características químicas de NOM, y, (2) para determinar cómo la adsorción
puede afectar características fisicoquímicas de NOM.
Un estudio demostró, que los cambios en productividad bacteriana y NOM,
sobre el curso del experimento que sugiere la importancia relativa de las características
de la cantidad y del producto químico de NOM a la biodisponibilidad, son dependientes
en la composición microbiana de la comunidad. Un estudio similar utilizó la
cromatografía de alta presión de la exclusión del tamaño (HPSEC, por sus siglas en
ingles) para medir cambios en distribuciones del peso molecular de NOM después de la
inoculación. Los datos demuestran que el peso molecular medio de NOM (W M NOM),
disminuye, como los componentes de molecularidad elevada del peso se pierden de la
solución, probablemente debido a la adsorción preferencial de estos componentes.
Mientras que la biodegradación aumenta, los componentes de poco peso molecular se
pierden de la solución y (W M NOM) restante, aumenta. El estudio final determina si las
bacterias pueden utilizar el Fe de complejos de NOM por crecimiento de cuantificación
del mendocina del P. bajo condiciones Fe limitadas en función de fuente del Fe, según
lo provisto bajo la forma de varios aislantes naturales de NOM Fe que contienen, como
forma disuelta (FeEDTA), y de ningún control Fe agregado. Este trabajo también
compara crecimiento bacteriano con el Fe total del inicial, en una variedad de muestras
de NOM (Young, 2005).
Los filtros paquete en el tratamiento de agua potable, el pretratamiento químico y
la remoción de partículas en NOM, tiene como meta el investigar la relación entre las
concentraciones de partículas coloidales y de NOM y las condiciones químicas
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32
correspondientes del tratamiento previo para la coagulación y la filtración, y determinar
los impactos de estas técnicas del tratamiento previo en el rendimiento de un sistema
de la filtración. Los estudios en esta investigación fueron conducidos en dos fases. En
la primera fase, las relaciones entre las características del agua cruda y las efectivas
dosis mínimas correspondientes de Alumina (Al2SO4). Para probar los efectos de las
características del agua cruda, en las condiciones químicas efectivas mínimas para la
coagulación y la filtración subsiguiente, las concentraciones de las partículas coloidales
de la turbidez y NOM en el modelo de las aguas crudas, fueron variadas
sistemáticamente. Las pruebas de jarra fueron realizadas para cada combinación de
coloidal y las concentraciones de NOM en las dosis efectivas mínimas del coagulante,
para la remoción de la turbiedad filtrada del DOC, según fueron observadas
La Alumina para la coagulación en las aguas de baja turbidez sin NOM
disminuyó, mientras que la concentración de la turbidez aumentó, el aumento fue
proporcional a la concentración de la turbidez, para la alta turbiedad en el agua. En
aguas bajas de turbidez, las oportunidades del contacto para la formación del flóculo
son limitadas por el volumen sólidos bajos y la remoción es alcanzada vía un recogido
del mecanismo de floculación. La concentración alta de la turbidez, proporciona el
volumen adicional del flóculo, de tal modo que reduce la dosis de Alumina (Al2SO4)
requerida, para inducir el recogido de la floculación. Una vez que el requisito para la
floculación efectiva sea resuelto, por la suficiente concentración de la turbidez, la
Alumina (Al2SO4) aumenta directamente proporcional con el aumento de la turbidez.
En la segunda fase de esta investigación, los experimentos de filtración en los
medios del laboratorio, fueron conducidos de modo directo en la filtración, usando un
agua cruda de turbiedad moderada y bajo en el DOC; y en el modo convencional de la
filtración, que trataba un agua moderada en turbiedad y alta en el DOC. Este estudio se
centró en la efectividad de los procesos de filtración para las remociones de la
33
turbiedad, de NOM, y de cuatro µm, usados como sustituto para los oocysts de
Cryptosporidium parvum. De acuerdo con el modelo conceptual se convirtió en la
primera fase para las relaciones de coloidales y las concentraciones de NOM, los
requisitos correspondientes de coagulante y los impactos de algunas de las condiciones
químicas del tratamiento previo al rendimiento del filtro, fueron investigados en los
índices de filtrado convencional y alto. Las simulaciones del rendimiento del filtro para
la remoción de partículas, fueron realizadas utilizando los modelos existentes (Shin,
2005).
La evaluación de campo, en la prefiltración con grava horizontal de filtros arena
lento (SSF, por sus siglas en ingles), para la producción de agua potable de fuentes
superficiales en PR, conlleva el propósito de estudiar la evaluación de la eficiencia de la
probabilidad de flujo horizontal en la prefiltración (HFGP, por sus siglas en ingles)
unidos por el SSF, para producir el agua potable segura en PR. El agua superficial
tratada, tenía un problema crónico de contaminación fecal, los resultados demostraron
que la unión de estos sistemas puede producir constantemente agua por debajo de 1
NTU de turbiedad, según los requisitos de cumplimiento de calidad del agua. El HFGP
brinda una ayuda adicional para reducir la contaminación fecal. La prefiltración elimino
el 50% de turbiedad, el 85% de sólidos suspendidos pero, no puede garantizar la
remoción de turbiedades por debajo de 25 NTU todo el tiempo. Sin embargo,
simulaciones de eventos de turbidez extremas indican que el SSF puede manejar
influentes con turbiedades de más de 150 NTU y producir constantemente turbiedades
por debajo de 1.0 NTU. La unión de los sistemas es adecuado para la producción de
agua potable y puede ser utilizado en comunidades rurales de Puerto Rico y en otros
ambientes tropicales (Ortiz, 2004).
Las medidas de turbiedad como la herramienta clave para el tratamiento de
agua potable y la claridad relativa del agua, son un indicador vital de la calidad del agua.
34
34
La turbiedad es una medida crítica para las plantas de agua potable para cumplir con la
EPA o reglamentaciones internacionales, y para asegurar un agua de alta calidad para
la protección al consumidor. Reglamentaciones más rigurosas de EPA, tales como las
reglas superficiales actuales del tratamiento de aguas, (LT1ESWTR) significan que la
medida de turbiedad no es una opción, sino un requisito para las plantas de tratamiento
de agua potable. Sin embargo, hay varios aspectos importantes en la medida de
turbiedad que los operadores de planta de agua, deben tener presente al seleccionar un
turbidímetro que satisfaga lo mejor posible sus necesidades. La turbiedad se puede
afectar por la presencia de partículas microscópicas y otra materia fina sin disolver.
Estas partículas microscópicas, incluso en concentraciones muy bajas, pueden
promover el crecimiento de los microorganismos. Este crecimiento puede albergar
patógenos y también inhibir el proceso de la desinfección con cloro lo que ayuda a
desinfectar y mantener purificada el agua potable en un área, de tal modo que crean
peligros potenciales para la salud de la comunidad (Schiltz, 2004).
La remoción de los precursores de los DBP por la coagulación y el
ablandamiento mejorado, se determina mediante el presupuesto de la EPA de 1994, en
la búsqueda de reducir al mínimo la exposición del público. Estableciendo las nuevas
revisiones a los MCL para ciertos DBP y requerir a la mayoría de las plantas de
tratamiento de aguas superficiales funcionar con la coagulación mejorada o el
ablandamiento, para la remoción de los precursores con el TOC, utilizando como
medida sustituta de los precursores. Los objetivos de esta investigación eran: (1)
examinar el potencial de mejorar la remoción de los precursores de DBP por la
coagulación mejorada (2) identificar las ventajas y las desventajas del potencial de
rendimiento mejorado (3) comparar el rendimiento de la coagulación mejorada (4)
comparar a escala completa los resultados (5) examinar el uso de la absorción
ultravioleta (UVA, por sus siglas en ingles) como medida sustituta de los precursores y
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SUVA como la base para un criterio de la exención; (6) identificar los criterios posibles
(designados los criterios de Etapa-2) para aquellas plantas que no puedan cumplir con
los criterios del rendimiento para la remoción del TOC en la regla (7) evaluar el uso de
la absorción isoterma para predecir la remoción de los precursores con el uso del
ablandamiento (8) mejorar los métodos existentes para el análisis de HAA.
La mayor parte de las 19 plantas muestreadas eran analizadas, basado en una
cantidad limitada de datos, para ser capaces de cumplir con los requisitos de la
remoción del TOC de la regla propuesta. Basado en los datos de las pruebas, la
remoción del TOC fue mejorada de 0 a 43 por ciento, para las plantas de coagulación, y
de 2 a 22 por ciento para las plantas de ablandamiento. La coagulación que utilizó altas
dosificaciones de coagulantes de Alumina superó siempre la cal, permitiendo la
remoción del precursor. Los métodos que aumentaban la remoción del TOC en la
coagulación con eficiencia, incluían un aumento en la dosificación del coagulante, por el
cambio en el tipo de coagulante, y la adición del ácido suplementario. La remoción del
TOC por ablandamiento mejorado fue aumentando la dosificación de la cal, y usando un
coagulante suplementario, o exceso de cal (es decir, precipitando el hidróxido del
magnesio). El grado de remoción de los precursores, se correlacionó razonablemente
con la reducción de los THM, HAA, y los DO de la posible formación de halógeno.
SUVA no correlacionó bien con el potencial de la formación del DBP.
Una isoterma normalizada de Freundlich, fue utilizada para precipitar el
magnesio como absorbente, y adecuadamente se predijo la remoción del TOC por el
uso de cal en seis diferentes fuentes y no removió las concentraciones de TOC que
fueron encontradas en función del agua cruda en el radio de dureza de la DOC.
Utilizando este modelo de relación se puede describir la remoción de TOC por el
desarrollo del ablandamiento. Este modelo puede ser estudiado utilizando datos
independientes y se pueden conseguir mejores resultados. Dos métodos para el
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36
análisis de HAA en las aguas naturales fueron evaluados utilizando un método de micro
extracción y un método de intercambio iónico. El método de micro extracción fue más
exacto, preciso y riguroso (Shorney, 1998).
Continuando con los precursores de los DBP encontramos los THMM y los HAA
a escala completa para los sistemas de agua potable. Los datos proporcionados por el
Departamento de Recursos Naturales de Missouri para los sistemas de tratamiento de
agua potable, fueron analizados por los años 1997-2001. Estos datos indicaron que
una porción significativa de sistemas excedió los límites reguladores actuales de 80 y 60
mg/l para THM y HAA en estos años. La mayoría de las plantas de tratamiento que
excedían los límites reguladores era plantas pequeñas con las poblaciones del servicio
menos de 10.000 personas, no se observó ninguna tendencia temporal significativa en
THM o HAA5 para los años 1997-2001. Este trabajo sugiere que el uso propuesto de un
RAA, pueda tener un efecto significativo en el cumplimiento. El uso de las cloraminas,
combinado con la clorinación, encontrada en el HOCl libre/OCl como desinfectante
residual, para reducir la formación de los THM y HAA5 en los sistemas, pero no tenía un
efecto significativo en los sistemas que compran su agua de sistemas secundarios de
los sistemas primarios. La comparación del agua filtrada en la planta de tratamiento
contra el sistema de distribución sugirió que una mayoría de THM y de HAA5 puede ser
producido dentro de la planta en comparación con el sistema de distribución. Por lo
tanto, la reducción de estos subproductos tratados con cloro dentro de la planta por sí
mismo debe ser un foco dominante para alcanzar el cumplimiento, y ayudar a colocar
las pautas del cumplimiento con los subproductos de desinfección según la EPA,
usando la coagulación mejorada.
La regla también procura limitar la producción del otro DBP conocido y
desconocido usando la coagulación mejorada para la remoción de NOM. La
coagulación mejorada requiere la remoción de TOC utilizando menores cambios, pero
37
más significativos en la coagulación. La coagulación mejorada requiere una remoción
específica del TOC durante un proceso de precipitación. De controlar la formación de
THM y de HAA5, también ha existido una tendencia, especialmente en sistemas más
grandes, hacia el uso de los cloraminas, monocloramina y dicloramina como cualquiera
de los desinfectantes primarios y residuales. Las cloraminas son generalmente
desinfectantes más débiles que el cloro libre y tienden a formar menos THM o HAA5 al
reaccionar con el NOM.
Investigaciones recientes relacionadas con la formación del N-
nitrosodimethylamine (NDMA) por la reacción del MCA y de NOM ha creado la
preocupación por el uso de cloraminas como solución. Para una mayor protección
pública, las regulaciones futuras se pueden basar en el LRAA, es decir, las
concentraciones medias anuales continuamente actualizadas en la localización dentro
del sistema en donde probablemente ocurre la más alta concentración de THM o HAA5.
Según lo discutido las concentraciones más altas de THM ocurren normalmente en los
puntos del tiempo de la retención más largo en un sistema de distribución. La
localización para las concentraciones más altas HAA5, sin embargo, son mucho menos
claro debido a que los THM tienden a ser estable y no se decae una vez formado,
mientras que HAA5 se decae después de la formación. Debido a la degradación
asociada y la química compleja de THM’s y de HAA5, la predicción de su concentración
en sistemas de distribución ha probado ser problemática. Así, este estudio se centró en
los datos a gama completa para el toda el agua superficial, agua subterránea y las
plantas del Estado de Missouri para determinar las concentraciones de THM y HAA5
bajo varias condiciones. Con nuevas regulaciones varias preguntas claves son de
interés para los reguladores y para la industria del agua relacionada con las
concentraciones actuales THM y HAA5 y el impacto de las regulaciones futuras en el
cumplimiento. Los objetivos específicos de este estudio eran analizar la base de datos
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del Departamento de Recursos Naturales de Missouri para los años 1997-2001 y
determinar el punto medio del agua potable y la gama de concentraciones de THM y
HAA5 en sistemas primarios y secundarios en las plantas de agua tratada y el
cumplimiento dentro del sistema de la distribución; para examinar el efecto del tamaño
de la planta de tratamiento y comparar las concentraciones THM y HAA5, contra
sistemas combinados de cloro, además, examinar y comparar las tendencias del
trimestre en las concentraciones THM y HAA5 en las plantas de agua tratada, contra los
sistemas de distribución. Con respecto a este último objetivo, si las concentraciones del
DBP no eran perceptiblemente más altas en el sistema de distribución, los resultados
pudieron sugerir que los esfuerzos adicionales del control para THM y/o HAA5 estén
centrados más bien en las mismas plantas de tratamiento que en el sistema de la
distribución (Adams et al., 2005).
Los modelos de compuestos de bromatos, trihalométanos y el riesgo de
carcinógenos en el agua potable, son una de las preocupaciones más importantes de la
salud, el esfuerzo de proporcionar una fuente segura del agua potable por las
compensaciones del riesgo, ya que los esfuerzos de reducir los riesgos del agua
potable pueden introducir intencionalmente o no, diversos riesgos. Un ejemplo principal
de este tipo de compensación del riesgo implica la desinfección con cloro del agua
potable, por consiguiente y debido a sus efectos potencialmente carcinógenos se presta
atención especial en este estudio a las concentraciones de los subproductos volátiles
más frecuentes del THM: cloroformo (CHCl3), bromodiclorometano (ClCHBr2) y
bromoformo (CHBr3). Dos desiciones importantes se consideran en este estudio:
Primero, durante los veinte años pasados, solamente el carbón absorbente aromático o
UV era considerado como los precursores de la formación de THM en agua potable. La
segunda desición se refiere al gravamen de la exposición; específicamente al
determinar la exposición humana a THM la dedición principal está estimando la
39
concentración de THM en agua. En estudios anteriores, la mala clasificación era
considerable en la exposición probable al ocurrir cuando las exposiciones eran
estimadas muestreando la planta de tratamiento porque la época y la localización del
muestreo son importantes dadas la variabilidad grande en la concentración de THM en
tiempo y espacio.
La meta de esta investigación es formular los modelos mecánicos basados en la
regresión, concentraciones de esos estimados de THM en la planta de tratamiento de
aguas y el sistema de distribución, y delinear más claramente las variaciones especiales
y diarias en niveles del DBP del agua potable. Una segunda meta de este estudio es
determinar el impacto del riesgo para la salud humana de las exposiciones a THM, en
función de la distancia del agua potable dentro del sistema de distribución y el nivel del
bromuro en agua cruda. El carbono orgánico y coeficiente orgánico del nitrógeno se
utiliza para determinar el precursor del material orgánico natural. Br/Cl2 y el amonio se
utilizan como precursores del potencial de la formación de THM (THMFP, por sus siglas
en ingles). La temperatura y el agua se utilizan en el modelo para reducir el error en la
predicción de THM en cualquier momento en el sistema de distribución. Finalmente, las
24 horas de cambio en la temperatura diaria son probablemente la razón de la variación
diaria de THM en agua potable. Los riesgos acumulativos de estos compuestos y el
aumento relativo del riesgo en el sistema de distribución en Beaumont son 2 a 3 veces
más arriba que en Ontario. Esto se debe a las diferencias en nivel del bromuro, la
temperatura del agua y el contenido TOC del agua cruda. El BrCHCl2 en agua potable
demostró que la magnitud del riesgo estimado era la misma, como la estimada en el
consumo oral. El riesgo humano del cáncer aumenta mientras más lejos vamos de la
planta de tratamiento. Finalmente, concluimos que si el muestreo fuera a ocurrir a la
vez con excepción de 2-PM ocurriría una valoración inferior de los riesgos estimados
(Chaib, 2003).
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Las biopelículas y las barreras patógenas como objetivo principal en el
tratamiento y distribución del agua potable, es servir al consumidor un agua que
satisfacen ambas fases; lo estético y lo que no constituye un riesgo para la salud
humana. Para alcanzar que las plantas de agua empleen una gama (es decir
floculación y desinfección) de barreras físicas y químicas, para reducir los números de
microorganismos, así como los alimentos que pueden ayudar a su crecimiento dentro
de biopelículas. En esta tesis, fueron investigados las biopelículas y las barreras
microbianas en el tratamiento de aguas y la distribución. El desarrollo de las
biopelículas dentro de la recarga artificial fueron investigadas en la columna
experimental en los Waterworks de Norsborg en Estocolmo. La proporción de bacterias
activas, medida como los números de las células de EUB338-positive concerniente al
número total de las bacterias enumeradas por total dirigen cuentas, disminuyó con
tiempo. A través del consumo de alimentos sin embargo, de dos a tres veces más
bacterias podrían ser activadas (medido por un aumento en actividad después de la
activación con los alimentos adicionales). Extrayendo las fracciones hidrofílicas e
hidrofóbicas de las sustancias húmicas era posible determinar la respuesta
microbiológica a estos compuestos. Fue demostrado que las bacterias unidas más
firmemente a los granos de la arena prefirieron la fracción hidrofóbica mientras que
bacterias más flojas asociadas prefirieron el hidrofílico. La cantidad de materia
fácilmente degradable en el agua cruda (medida como carbón orgánico) era
generalmente baja.
Las biopelículas fueron investigadas por dos diversos métodos para la
extracción y el análisis de microorganismos. Las diapositivas de cristal introducidas en
el material de arena fueron dominadas por el α- Proteo bacteria, y subestimaron
bacterias flojo-asociadas, mientras que los extractos de la arena fueron dominados por
el γ- Proteo bacteria, y las variaciones también causadas debido al método de
41
extracción empleado. La función de la barrera de biopelículas fue investigada en
biofiltros, también alimentados con agua cruda de Gothenburg. El foco aquí estaba en
la remoción de la partícula en intervalos del µm 1-15 (protozoos) y de 0.4-1 µm
(bacterias). En ambas fracciones, las microalgas autofluorescentes, que eran naturales
en agua cruda, también fueron enumeradas en paralelo, la remoción fue de 60-90%.
Las cantidades definidas de micro esferas hidrofílicas e hidrofóbicas fluorescentes (1
µm) fueron agregadas y demostraron una reducción de esferas hidrofóbicas por el 98%
y las hidrofílicas por el 86%. La remoción de virus fue determinado agregando una
dosis definida de bacteriófagos y dio valores de reducción más bajos de 40-61%. Las
partículas naturales en intervalos definidos del tamaño y las partículas o los organismos
agregados fueron demostrados para proporcionar un cuadro más claro de la función de
las barreras realizadas de la turbiedad (Langmark, 2004).
La formación de cloruro de cianógeno de los aminoácidos y la estabilidad con el
cloro libre y las cloraminas, forman parte de productos de desinfección pero, no están
regulados, también tienen sus riesgos, debido a las técnicas utilizadas para el análisis
correspondiente. El cloruro de cianógeno (CNCl) es un subproducto de la desinfección
encontrado en el tratamiento con cloro y cloramina en el agua potable. Aunque sus
efectos de salud crónicos no sean establecidos, los CNCl se han utilizado como agente
de la guerra química y su presencia en agua potable es de preocupación. Los CNCl no
están regulados actualmente en los EE.UU. sin embargo, están en la lista de prioridad
del agua potable de la EPA para el 1991, donde a muchas instalaciones les fueron
requeridas para divulgar la concentración de CNCl bajo la Regla de Colección. Es
incierta la información sobre las fuentes, mecanismo, y la estabilidad de la formación de
CNCl. Bajo condiciones del tratamiento de aguas ha sido un factor que limita el
establecimiento de estándares reguladores. Esta investigación intentó mejorar la
comprensión de estas ediciones y los resultados ayudarán a autoridades del agua
42
42
potable a determinar la necesidad de regular el CNCl y determinar los detalles
reguladores, tales como precursores, práctica de la desinfección, temperatura, y pH. A
su vez, los resultados ayudarán a emplear estrategias para un control en las plantas de
tratamiento de aguas.
De acuerdo con resultados experimentales, esta investigación ha concluido que
los aminoácidos son selectivamente importantes como precursores del CNCl con el
“glycine” que es el único precursor importante. Que la formación de CNCl del “glycine”
es conveniente como un mecanismo complejo de la formación, en el cual el “glycine” se
convierte totalmente a CNCl a pH de 6 a 8 por la primera orden cinética. Que se forman
una vez el CNCl, se descompone con el cloro libre, debido a la hidrólisis del hipoclorito,
que catalizada la segunda reacción cinética del orden con respecto al hipoclorito y a las
concentraciones de CNCl, aunque sigue siendo estable con la cloramina. La diversa
estabilidad de CNCl con cloro y cloramina libres puede, en parte, explicar la
concentración más alta de CNCl observada en sistemas con post-cloraminación con
cloro que en sistemas con pre-desinfección en la desinfección con cloro. Y por ultimo,
que comparado a muchos otros aminoácidos, de “glycine” es menos reactivo para el
cloro, así que cuando la coloración no es superior, por ejemplo beber el agua tratada
con cloro y durante la preparación de alimento, la mayor parte de el “glycine” puede no
tener la ocasión de reaccionar con coloración y la dificultad importante del producto
CNCl. En el estudio la formación y el decaimiento de CNCl era que en los métodos
tradicionales de análisis de CNCl no son medidas en tiempo real. Una técnica
relativamente nueva, de espectrometría fue aplicada, para superar la dificultad analítica
(Chaib, 2003).
Los estándares de Cryptosporidium parvum son fuertemente regulados en los
sistemas pequeños. La EPA consolidó recientemente requisitos de agua potable para
proteger a 18 millones de americanos adicionales servidos por 11,000 sistemas
43
pequeños del agua potable en contra del Cryptosporidium parvum y las otras
enfermedades que causan los microorganismos. Para esos sistemas pequeños de
agua potable que sirven a menos de 10.000 personas, esta regla final tiene los mismos
requisitos protectores que para los sistemas grandes. Para proporcionar la protección
sanitaria pública máxima, la EPA ahora está requiriendo que los sistemas pequeños
deben utilizar la mejor tecnología disponible para asegurar la fuente del agua potable
de la nación. Esta regla final requiere 99 por ciento de remoción del Cryptosporidium
parvum con la filtración mejorada. Los sistemas pequeños tienen tres años para entrar
en cumplimiento. La ayuda técnica y financiera está disponible para los estados y las
plantas (Gale, 2002).
Existe un control del DBP en el agua potable, con unos costos y financiamiento,
en el cual la EPA está procurando actualmente balancear las compensaciones
complejas en los riesgos químicos y microbianos asociados a la desinfección que
controla y a los D/DBP en agua potable. Para procurar alcanzar este equilibrio, la EPA
propondrá tres reglas: el ICR; la ESWTR y las dos etapas de D/DBP. La D/DBP tendrá
un impacto importante en las plantas de agua potable en los EE.UU., hay varias
opciones para el control de D/DBP, incluyendo mover el punto de desinfección, la
remoción de subproductos una vez que se encuentren, eliminar el material del precursor
o materia orgánica natural antes de que obre recíprocamente con el desinfectante, o el
uso de un desinfectante que reduzca al mínimo la formación de subproductos. El
cumplimiento menos costoso al control de D/DBP es mover el punto de desinfección o
el uso de un desinfectante alternativo. El cumplimiento menos deseable es eliminar los
DBP una vez que se formen. El cumplimiento más eficaz para el control de D/DBP es
remover el precursor antes de que reaccione con el desinfectante. La opción de
cualquier estrategia dada es específico del lugar (Clark et al., 1994).
44
44
A su vez, las reglamentaciones de agua potable de los EE.UU., comprenden
tecnologías y costos de tratamiento, para lo que la SWDA y sus enmiendas, han
impuesto una gran cantidad de nuevas regulaciones ante la industria del agua potable
de los EE.UU. Se incluye en el desarrollo de estas reglamentaciones una colección de
información. Estas reglas requerirán la supervisión para los microorganismos tales
como Giardia lambia, Cryptosporidium parvum, y virus, ciertos sistemas superficiales se
les pueden requerir, para eliminar los contaminantes microbiológicos sobre los niveles
requeridos, actualmente por la regla SWTR. También se han incluido en estas reglas
los requisitos para los DBP y la evaluación de las tecnologías para la remoción de los
precursores. La promulgación de estas regulaciones asociaron la necesidad de la
industria del agua potable de ser reconocidos del impacto potencial del tratamiento para
controlar un contaminante o grupo de contaminantes. El cumplimiento con las
reglamentaciones del agua potable asignadas por mandato, bajo el SWDA y sus
enmiendas, se ha estimado un costo cerca de $1.6 mil millones (Lykins & Clark, 1994).
Marco Legal
Regla de tratamiento de agua superficial
La SWTR, fue publicada el 29 de junio de 1989 y efectiva el 31 de diciembre de
1990, con el propósito de prevenir enfermedades transmitidas a través de agua causada
por diferentes organismos patógenos. Incluye medidas técnicas de filtración y
desinfección del agua potable para reducir los niveles inseguros de estos patógenos
presentes en el agua (EPA, 2005a). También establece Metas de Niveles de Máximos
de Contaminantes (MCLGs, por sus siglas en ingles) para viruses, bacterias y parásitos
que puedan estar presentes en agua (EPA, 1998; EPA, 2005a). Esta regla requiere a
todos los sistemas de distribución deben filtrar el agua o alcanzar los criterios para
evitar filtración y desinfección controlando los contaminantes en los niveles establecidos
que incluye: la remoción o inactivación del 99 % de Cryptosporidium parvum, el 99.9 %
45
de remoción o inactivación de Giardia lambia lambía y un 99.99 % de remoción o
inactivación para viruses. La turbidez del agua no puede exceder 5.0 NTU en ningún
momento y establece el limite de 0.5 NTU que tiene que cumplirse en el 95% de las
muestras tomadas en el mes para plantas que utilizan tratamiento convencional o
filtración directa, en adición hay que de mantener un programa de control de cuencas.
Regla interina mejorada de tratamiento de agua superficial
Sin embargo, desde el primero de enero de 2002, bajo el IESWTR la
reglamentación es más restrictiva y los requerimientos se basan en: (1) cumplir con un
nivel máximo de turbidez de 1.0 NTU en el efluente combinado de los filtros y un
máximo de 0.3 NTU en el 95% de las medidas tomadas basado en el monitoreo cada
cuatro horas (lo que invalida el requerimiento de SWTR basado en el limite de turbidez),
(2) requiere el monitoreo continuo a la salida de cada filtro en las plantas que utilizan
sistemas de tratamiento convencional o filtración directa y registrar electrónicamente las
lecturas de turbidez cada 15 minutos, (3) preparar un perfil de desinfección para
asegurar el nivel de protección para el control de contaminantes microbiológicos antes
de que la facilidad cambie las prácticas de desinfección para cumplir con Etapa I DBPR,
y (4) la inclusión de eliminar o inactivar al Cryptosporidium parvum en los sistemas
subterráneos influenciados directamente por aguas superficiales (GWUDI) (EPA,
2005b).
Etapa 1 de desinfectante y subproductos de desinfección
En noviembre de 1998, EPA finalizó la Etapa 1 D/DBR, donde se establece la
meta para un nivel de residual máximo en la desinfección, (MRDLG, por sus siglas en
inglés) y el nivel residual de desinfectante máximo (MRDL, por sus siglas en ingles)
para tres desinfectantes químicos. En el caso del cloro el MRDL es equivalente a 4
mg/L (EPA, 2005d). Tanto la EPA como el “Standard Methods for the Examination of
46
46
Water and Wastewater” establecen el valor de desinfectante residual para cloro en la
red de distribución no menor de 0.2 mg/L (APHA et al., 1998; EPA, 2005a). De surgir
una lectura menor de 0.2 mg/L de cloro residual en el sistema de distribución implica
que el mismo está en riesgo de contaminación microbiológica. Por otro lado, de obtener
lecturas sobre 4.0 mg/L se expone a la población a un riesgo de salud a causa de los
efectos de la posible formación de THM como lo es el cáncer y problemas de irritación
en el sistema digestivo, entre otros (EPA, 2003c). La Etapa 1 D/DBPR establece un
MRDL para cloro, cloramidas y dióxido de cloro y un MCL, para el TTHM, HAA5
bromatos, cloritos y cloratos. El MRDL y MCL excepto en el caso de clorito y dióxido de
cloro, es calculado basado en el promedio anual de las muestras tomadas. Para
sistemas de filtración convencional, la coagulación mejorada y el ablandamiento son las
mejores técnicas de tratamiento para remover los precursores de DBP. El IESWTR y la
Etapa 1 D/DBPR fueron diseñadas para que los sistemas coordinen sus respuestas a
los riegos basados en el control de contaminantes patógenos microbiológicos,
desinfectantes y subproductos de desinfección en el agua potable (EPA, 2005c).
Etapa 1 Regla Interina Mejorada de Tratamiento de Agua Superficial (LT1ESWTR)
El 14 de enero de 2002, fue finalizada e incluida en el Código de Regulación
Federal (CFR, por sus siglas en ingles), la LT1ESWTR, la cual tiene como intención
mejorar el control de patógenos microbiológicos en el agua. La LT1ESWTR.fue
promulgada extendiendo los requerimientos de IESWTR a los PWS que suplen a menos
10,000 personas que utilizan como fuente aguas superficiales y sistemas subterráneos
influenciados directamente por aguas superficiales (EPA, 2002b; EPA, 2003c; EPA,
2004b).
Etapa 2 Regla Interina Mejorada de Tratamiento de Agua Superficial (LT2ESWTR)
En los pasados diez años se les ha prestado mucha atención a organismos
patógenos específicos como lo es el Cryptosporidium parvum. Se han reportado brotes
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asociados al Cryptosporidium parvum en Nevada, Oregon, Georgia y Canadá. Con el
LT2ESWTR, se trata de proteger la salud pública reduciendo los niveles de
Cryptosporidium parvum en el agua tratada a niveles menores de un oocytos/10,000L.
El IESWTR y Etapa 1 D/DBPR fueron diseñada para que los sistemas coordinen sus
respuestas a los riegos basados en el control de contaminantes microbiológicos
patógenos, desinfectantes y subproductos de desinfección en el agua potable (EPA,
2003). La LT2ESWTR intenta reducir la incidencia de enfermedades causadas por
Cryptosporidium parvum y otros microorganismos además, se consideraron unas
preocupaciones de salud pública que quedaron pendientes en la implementación de la
IESWTR, y la LT1ESWTR. En esta nueva regla los sistemas que tienen filtración y
contienen altos niveles de contaminación con Cryptosporidium parvum en la fuente de
agua cruda tendrán que proveer tratamiento adicional al actual, los sistemas sin
filtración tendrán que proveer un tratamiento para la protección de la salud pública de
forma equivalente a los sistemas con filtración, los sistemas de almacenamiento de
agua tratada sin cobertura (tanques sin techo), tendrán que implementar los
requerimientos necesarios para reducir los riesgos de contaminación o añadir
tratamiento.
La LT2ESWTR brinda una amplia elección de alternativas, donde los requisitos
serán aplicados dependiendo del nivel de tratamiento, calidad del agua de la fuente y
tamaño del sistema. Los datos que se obtengan de los sistemas brindarán información
a la EPA para determinar si se requieren realizar cambios futuros en la reglamentación
para los sistemas superficiales. Nueva información indica que la efectividad de
tecnologías alternas de tratamiento que reducen los niveles de Cryptosporidium parvum
en agua tratada. El muestreo de la fuente determinará el nivel de riesgo de
Cryptosporidium parvum pero los sistemas tienen la opción de obviar la etapa de
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48
muestreo inicial e instalar el tratamiento máximo para la remoción de 5.5 log de
Cryptosporidium parvum.
Los sistemas se clasifican en categorías, basado en los resultados del muestreo
inicial, acorde con la categoría asignada el sistema determinará si requiere proveer
tratamiento adicional para Cryptosporidium parvum y cuanto tratamiento requiere. Los
sistemas que requieren tratamiento adicional deben escoger dentro de una variedad de
opciones, (organizadas en una caja de herramientas microbiológicas). Los sistemas
pueden cumplir con los requisitos iniciales de muestreo a la fuente, utilizando datos
obtenidos de muestreos anteriores “grandfathering”, con la debida aprobación de la EPA
y el Estado. Estos datos se pueden utilizar en lugar de o en adición a datos nuevos y
requeridos. Los sistemas de filtración serán clasificados en una de cuatro categorías,
dependiendo del muestreo inicial. Esta clasificación es determinada por el grado de
tratamiento adicional para Cryptosporidium parvum que se requiere para el sistema. Si
el sistema se clasifica en categoría uno, no requiere tratamiento adicional, pero si se
clasifica categorías dos, tres o cuatro se les requerirá tratamiento adicional para
alcanzar entre 1.0 y 2.5 log (90-99.7 %) de remoción de Cryptosporidium parvum.
La variedad de tratamientos y métodos de control que los sistemas pueden
utilizar para cumplir con los requisitos adicionales de tratamiento de Cryptosporidium
parvum se separan en cinco clasificaciones, (1) protección y manejo de la fuente, (2)
prefiltración, (3) rendimiento de tratamiento, (4) filtración adicional e (5) inactivación
(dióxido de cloro, ozono, UV). Los requerimientos del perfil de desinfección y
“benchmarking” establecido bajo la IESWTR y en LT1ESWTR, para asegurar una
protección adecuada contra los patógenos mientras los sistemas reducen los riesgos de
los DBP, se extienden a esta reglamentación para obtener los mismos beneficios de
protección a la salud pública (EPA, 2005a). Algunos PWS tendrán que realizar cambios
significativos en sus prácticas de desinfección existentes para cumplir con los requisitos
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TTHM y HAA’s bajo la Etapa 2 y proveer tratamiento adicional para Cryptosporidium
parvum (EPA, 2003a).
La LT2ESWTR está siendo promulgada simultáneamente con la Etapa 2 de los
D/DBPR para asegurarse que los riesgos por la exposición estos, están en balance con
la necesidad de desinfectar. Con el uso apropiado de los desinfectantes en los
sistemas de tratamiento de agua potable se destruyen los organismos causantes de
enfermedades que puede estar presentes en el agua, sin embargo estos desinfectantes
pueden reaccionar con la materia orgánica e inorgánica presente formando los DBP.
Estudios toxicológicos en animales de laboratorio han demostrado que algunos DBP (Ej.
bromo-diclorometano, bromoformo, ácido dicloroacético y bromatos) son cancerígenos.
Algunos estudios epidemiológicos sugieren una débil asociación entre el consumo de
aguas superficiales cloradas y cierto tipo de cáncer (cáncer de vejiga). Otros DBP (Ej.
Clorito y ciertos ácidos haloacéticos) pueden causar además, efectos adversos sobre el
sistema reproductivo y el desarrollo.
La regla de Etapa 2 D/DBPR, reduce la exposición a tres desinfectantes
comúnmente utilizados y a varios subproductos de desinfección. Los sistemas que
utilizan agua superficial y tratamiento convencional de filtración tienen que remover una
cantidad específica de materia orgánica, la cual es medida como TOC. La remoción
requerida puede lograrse a través de técnicas de tratamiento (coagulación mejorada) a
menos que el PWS utilice medidas alternas. La cantidad de TOC que se requiere
remover se expresa en por cientos (%) el cual es en función de la alcalinidad y el TOC
en el agua cruda. El por ciento máximos requeridos es 50% para una alcalinidad de 0 a
60 mg/L y un TOC inicial de 8 mg/L.
Etapa 2 desinfectantes y subproductos de desinfección
La Etapa 2 D/DBPR se desarrolla utilizando la Etapa 1 D/DBPR como base,
donde intenta reducir los riesgos potenciales de cáncer, problemas en el sistema
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reproductivo y problemas del desarrollo causados por los productos de desinfección. La
meta de esta reglamentación es señalar los sistemas que representan un riesgo a la
salud pública (por las altas concentraciones de los subproductos de la desinfección
existentes) para que realicen los cambios requeridos para cumplir con los niveles
máximos de contaminación para productos de desinfección. Los nuevos requisitos
proveen protección consistente y equitativa a través del sistema de distribución y la
eliminación de “picos” de los DBP.
La Etapa 1 requería muestrear para TTHM y HAA5 en puntos que tenían un
potencial de alta formación para los subproductos de la desinfección. Nuevos estudios
muestran que hay otros factores además del tiempo de residencia que ayudan a la
formación de los subproductos de la desinfección particularmente para los HAA. Esto
puede causar altas concentraciones de los DBP en áreas no representadas en los
puntos de muestreo de la Etapa 1 D/DBPR. Por eso, se requiere el realizar una IDSE
para investigar puntos en la red con niveles altos de TTHM’s y HAA5. Esta evaluación
ayudará a los sistemas a seleccionar puntos de muestreo que tienen mayor probabilidad
de tener altas concentraciones de los DBP. El cumplimiento estará basado en un
promedio anual de cada punto específico LRAA aumentado así la protección a la salud
pública. La IDSE es aplicable a CWS y NTNC >10,000 que tratan el agua con
desinfectante primario o residual, excepto luz UV. Se identificarán lugares de muestreo
que representan las concentraciones más altas de DBP en el sistema. Requiere
muestreo para TTHM’s y HAA5 por un año a intervalos regulares, y estará determinado
por el tipo de fuente y el tamaño del sistema (EPA, 2001).
51
Capítulo Tres
Metodología
Área de Estudio
El propósito de esta investigación es demostrar con datos experimentales y la
implantación de los cambios necesarios en las Plantas Filtros de Río Blanco y
Humacao, que forman parte del Area de Humacao en la Región Este de la AAA, al
determinar el cumplimiento con cada uno de los requerimientos de la SWDA y sus
enmiendas hasta el presente.
Descripción de la Población o Muestra
La muestra es representativa (Varano, 2006), puesto que el número de muestras
tomadas es de una población dada, en este estudio se refiere a la población servida en
los sistemas de Río Blanco y Humacao. Estos comprenden las Plantas Filtros de Río
Blanco y Humacao con una población servida para el año 2006 de 96,470 y 46,684
respectivamente.
Periodo del Estudio
El estudio comprende una variedad de análisis y datos recopilados en diferentes
periodos. Se recopilaron datos para establecer el cumplimiento con TOC y la remoción
e inactivación de los microorganismos patógenos en ambos sistemas desde mediados
de 2004 hasta mediados de 2006. Para los DBP y HAA desde principios de 2004 a
mediados de 2005. El cual estará basado en los requerimientos de las nuevas
enmiendas al SWDA hasta octubre de 2006, donde en esta última, podremos proyectar
el cumplimiento con las nuevas enmiendas y los requerimientos que entran en vigor
próximamente.
52
52
Fuente de Datos
Se tomaron los datos diarios del control de proceso, recopilados por el operador
de la planta, para determinar los tiempos de contactos, puntos óptimos de aplicación de
desinfectantes, coagulantes, entre otros.
Se utilizará datos del laboratorio de la AAA, relacionados a los puntos de
muestreo certificados por el DOH y los datos de calidad de agua para cada una de las
evaluaciones a realizarse. Además, se utilizaran datos de las diferentes Agencias
Estatales y Federales relacionadas a la calidad de las fuentes de abasto de estas
plantas.
Diseño Metodológico
La investigación cumple con las autorizaciones, consentimientos y requisitos
necesarios para desarrollar estudios de investigación en los sistemas antes descritos, y
el correspondiente muestreo, de la AAA de PR y de cualquier otra agencia
correspondiente. La investigación consistirá de tres partes substanciales a cada
sistema bajo estudio. La primera parte comienza con un CPE para producir un listado,
dado a la prioridad de los factores limitantes. La segunda parte será la recolección de
datos operacionales, de los puntos de muestreo, resultados de análisis de laboratorio de
cada uno de los sistemas. A su vez, comprenderá una serie de análisis en donde se
recopilarán los datos de las pruebas de jarras por medio de tablas y graficas que
representarán las diferentes dosis.
La pruebas de jarras se realizan con el instrumento Phipps and Bird PB-700, que
consiste de 6 agitadores, lo que permite realizar pruebas a 6 muestras distintas al
mismo tiempo. Estos agitadores se ajustan hasta obtener las revoluciones por minuto
(rpm) que concuerden con las condiciones del sistema simulado. Las muestras se
tratan en frascos de 1000 ml a los cuales se le aplican diferentes dosis de coagulantes,
se puede ajustar la alcalinidad y el pH de la muestra para mejorar la coagulación. Medir
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la turbidez del sobrenadante y monitorear la cantidad de TOC removida, la cual se mide
en un SIEVERS Total Organic Carbon Analyzer modelo 800.
La prueba de jarra es un procedimiento muy efectivo para la determinación de la
dosis del producto químico y da una idea más precisa de las variaciones que hay que
implementar en el proceso. Estos datos se tratan de ajustar al caso real de la planta,
pero existen otras variantes para la aplicabilidad de la dosis ideal de coagulantes tales
como la variación en la alcalinidad del agua tratada, la condición estructural de los
componentes de la planta (mezcladores, tanques y filtros) flujo nominal vs. actual, etc.,
que podrían afectar al momento de implantar los resultados obtenidos en los
experimentos realizados.
Y la tercera parte, consistirá en el análisis de los resultados obtenidos
aplicándolos a cada uno de los requerimientos de la SWDA y las enmiendas.
Análisis de Datos
Para el propósito de esta investigación, al evaluar el cumplimiento con lo que
estipula la aplicación del SWDA y sus nuevas enmiendas en los sistemas bajo estudio.
Se analizaran los datos obtenidos de acuerdo a las tres etapas descritas en el diseño
metodológico. La primera parte, en la que comencé con un CPE a cada una de las
plantas bajo estudio, para producir un listado dado la prioridad de los factores que las
limitan.
El CPE es la primera fase del programa de corrección (CCP, por sus siglas en
ingles) de la EPA. El CCP es un programa desarrollado por EPA para mejorar el
rendimiento de las plantas de filtración y llegar a cumplimiento con la SWTR. Es un
procedimiento para identificar una combinación de factores en las áreas del diseño,
operación, mantenimiento, y administración que puede limitar el rendimiento de la planta
de tratamiento. El CCP consiste de dos componentes, el CPE, que es una evaluación
de la planta de tratamiento existente, y la asistencia técnica comprensiva (CTA, por sus
54
54
siglas en ingles), es un procedimiento que facilita tratar las partes identificadas en el
CPE y ayudar a mejorar el rendimiento de la planta. El CCP se centra en la relación
fundamental entre las cuatro áreas dominantes; el diseño de planta, la operación de
planta, el mantenimiento de planta y la ayuda administrativa. El CPE proporciona unas
guías de cada una de estas cuatro áreas. La meta es evaluar el impacto de cada uno
de estos elementos en el rendimiento de la planta y su capacidad de proporcionar agua
potable segura y confiable.
El objetivo del CPE es producir un listado, dado la prioridad de los factores que
limitan el rendimiento de la planta. Una vez que se identifiquen, el personal de la planta
puede lograr estas mejoras sin ayuda adicional, de otro modo, en el caso de que los
factores en el CPE sean difíciles de tratar se puede recomendar si un CTA externo. Es
importante observar que el proceso de CPE está diseñado para asegurarse de que,
cuando es posible la optimización, está sea alcanzada sin la necesidad de inversiones
para mejoras de alto costo capital. El CPE es importante como un mecanismo que se
puede utilizar para optimizar el rendimiento de las plantas de tratamiento de aguas
superficiales. Esto da lugar a la producción de un agua tratada de alta calidad que
excede los requisitos en el SWTR, IESWTR, y la LT1ESWTR. El rendimiento óptimo de
la planta de tratamiento de aguas es el retiro físico de partículas, la cual es una
estrategia importante contra la contaminación de los microorganismos patógenos.
El CPE utiliza tres metas para la optimización (Tabla 3.01) al determinar la
operación de planta. El rendimiento actual de la planta se mide contra estas metas para
determinar qué correcciones serán necesarias. Las plantas que funcionan dentro de
estos requisitos producen en un agua potable segura.
55
Tabla 3.01. Detalle de las Metas.
Resumen de las metas del rendimiento de la optimización
Datos mínimos de los requisitos de operación:
Turbiedad diaria del agua cruda.
Turbiedad del agua cada 4 horas de cada tanque de sedimentación.
Turbiedad (continua) en línea de cada filtro.
Un perfil del lavado del filtro cada mes, por cada filtro.
Metas individuales del rendimiento de la turbiedad del tanque de sedimentación:
Turbiedad del agua menor de 2 NTU el 95% si la turbiedad del agua cruda es mayor
de 10 NTU.
Turbiedad del agua menor de 1 NTU el 95%, si la turbiedad del agua cruda es
menor o igual 10 NTU.
Metas individuales del rendimiento de turbiedad del filtro
Turbiedad filtrada del agua menos de 0.10 NTU el 95% (excepto el período minutos
15 luego del lavado)
Medida máxima del agua filtrada igual a de 0.30 NTU
La turbidez del filtro inmediatamente después del lavado se ha observado y antes de
que la turbiedad efluente exceda 0.10 NTU
El máximo de la turbiedad del agua después del lavado de 0.30 NTU
Período máximo de la recuperación del lavado de 15 minutos (es decir, vuelta a
menos de 0.10 NTU)
El máximo de la medida del agua de menos de 10 partículas (en la gama mayor que
de 2 micrones) por mililitro (si los contadores de la partícula están disponibles)
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56
Tabla 3.01., continuación.
Criterios del rendimiento de la desinfección Los valores de CT requieren alcanzar la
inactivación y la remoción de Giardia lambia y de virus.
Las metas del rendimiento son:
1. Datos mínimos de los requisitos de operación.
2. Criterios individuales del rendimiento de la turbiedad de los filtros.
3. Criterios del rendimiento de la desinfección.
Existe una relación entre la eficiencia del efluente y la remoción de la turbiedad
del filtro y de los quistes de Cryptosporidium parvum, en donde se puede reflejar el por
ciento de remoción de Cryptosporidium parvum en las medidas de turbidez en agua
filtrada (Figura 3.01). Para una turbiedad de 0.3 NTU (el requisito de IESWTR para la
turbiedad efluente combinado de la salida de los filtros) un alto porcentaje (99%) de
quistes es eliminado. Sin embargo, en este nivel de 0.3 NTU aun se pueden encontrar
un número considerable de quistes lo que es la preocupación principal (los quistes de
Cryptosporidium parvum), porque es poco probable que se puedan inactivar o remover
con procesos normales de desinfección. Muestra además que la eliminación de quistes
esta cerca al 100% cuando las turbiedades del efluente filtrado es de 0.05 NTU o menos
(EPA, 1998b).
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0.01
0.1
1
40 50 60 70 80 90 100 110
Cyst Removal (%)
Efflu
ent Turb
idity (N
TU
)0.5
0.05
Source: Technologies for Upgrading Existing or Designing New Drinking Water Treatment Facilities, EPA, 1990.
Figura 3.01. Por ciento de Remoción de Cryptosporidium parvum en las medidas de
turbidez en agua filtrada. Fuente http://www.epa.gov/safewater/therule.html.
Evaluación comprensiva de rendimiento Planta Filtros de Río Blanco
Información de la facilidad
Según las indicaciones del diagrama esquemático de la planta de tratamiento de
aguas de Río Blanco (Figura 3.02) es una facilidad de tratamiento convencional la cual
cuenta con pre-sedimentadores Helli-Cone® del tipo “upflow contact clarifier”,
floculación hidráulica y mecánica, sedimentadores rectangulares convencionales y filtros
de diferentes medio (Mult.-media). La planta (Figura 3.03) tiene dos cámaras con 18
mezcladores, cuatro Helli-Cone®, dos tanques de sedimentación y cinco filtros. La
planta fue construida en el 1976, y recientemente se pusieron en operación los cuatro
Helli-Cone® para poder manejar los eventos de turbidez alta y así lograr el
cumplimiento. El agua cruda, cuya fuente es el Río Blanco de Naguabo proviene
mediante bombeo a la planta por una tubería de 24” de diámetro. Diariamente se
58
58
bombean a la planta cerca de 7.01 m3/seg (16 MGD) para producir aproximadamente
6.57 m3/seg (15 MGD) para distribución como máximo. Cuando el agua cruda llega la
planta, se agregan el cloro gas y los coagulantes primarios. El agua entra directamente
a los cuatro Helli-Cone® donde se le aplica una dosis química de coagulante
secundario. Al agregar el polímero secundario en los Heli-Cone® se crea un manto el
cual mantiene una turbidez de salida de los Heli-Cone® en promedio de 5.0 NTU.
Luego el agua pasa al área de mezclado lento y de allí a los tanques de sedimentación.
El agua clarificada se transfiere a los cinco filtros de medio, los cuales contienen arena y
antracita. Después de la filtración, el agua entra a un tanque de agua limpia debajo de
la planta, entonces se trata con cloro y es bombeada desde este punto, al sistema de
distribución para el Municipio de Humacao y otras bombas hacia los municipios de
Naguabo, Vieques y Culebra.
Figura 3.02. Esquemático Planta Filtros de Río Blanco.
59
Figura 3.03. Planta Filtros de Río Blanco, Naguabo.
Evaluación de las unidades de proceso
El propósito principal de la evaluación de las unidades de proceso es determinar
si cada paso en el proceso del tratamiento (floculación, sedimentación, filtración, y
desinfección) es del tamaño adecuado para tratar el flujo máximo actual del agua que
se produce, mientras se resuelven las metas de optimización. La evaluación de las
unidades de proceso determina la suficiencia de estas en términos de tamaño del
tanque (es decir, concreto y acero). Si los tanques no proveen el tamaño adecuado, las
metas de optimización no se pueden resolver sin una inversión mayor de infraestructura
o una mejora de inversión de capital de magnitud mediana. La eficiencia de cada paso
en el proceso del tratamiento es dependiente de la suficiencia de los pasos anteriores,
si en los procesos principales de las unidades el tamaño es insuficiente, la planta no
puede ser capaz de llegar a las metas de la optimización en su flujo máximo. La
60
60
evaluación de las unidades de proceso no incluye la condición de los equipos mecánico
existente o de las prácticas operacionales aplicadas en la facilidad (EPA, 1998b).
Flujo máximos instantáneos
Los procesos de tratamiento de la planta deben proporcionar una barrera eficaz
siempre. El flujo máximo representa la carga de caudal máximo a la cual se sujetan los
procesos de cada una de las unidades. Es la condición hidráulica bajo la cual los
procesos del tratamiento son más vulnerables al paso de microorganismos. Si los
procesos principales de las unidades son adecuados en el flujo instantáneo máximo,
deben ser capaces de proporcionar barreras contra los patógenos en los índices de
flujos más bajos (EPA, 1998b). El flujo máximo del Planta Filtros de Río Blanco fue
establecido en 6.57 m3/seg (15.0 MGD) basado en informes de los operadores y del
sistema de recolección de datos automático de la planta.
Potencial de rendimiento
Los resultados de las evaluaciones de proceso de cada unidad de la Planta
Filtros de Río Blanco, se muestran como un gráfico de potencial de rendimiento (Figura
3.04). La capacidad de cada unidad de proceso es importante, la misma fue
determinada cotejando la literatura, los planos y la capacidad que tienen los Helli-
Cone®. Los procesos de cada unidad que fueron evaluados, se demuestran en el lado
izquierdo del gráfico. Los índices en los cuales los procesos fueron determinados se
demuestran en la abcisa (eje de X), y las barras horizontales representan la capacidad
proyectada de cada unidad de proceso para ayudar en la optimización. Estas
capacidades fueron proyectadas basadas en el tamaño físico y la configuración de cada
unidad. La barra más corta representa el proceso de la unidad que es más limitante en
la planta para alcanzar el rendimiento óptimo.
61
Figura 3.04. Potencial Rendimiento Planta Filtros de Río Blanco.
1. La capacidad de Floculación está basada en el tiempo de detención de 20 minutos
al comenzar la mezcla.
2. La capacidad de sedimentación está basada en una proporción de la razón de
desbordamiento de superficie (SOR, por sus siglas en ingles) de 4.08 x 10-6
m/seg(0.7 gpm/ft2) en los tanques.
3. La capacidad de filtración está basada en una proporción dada por la carga de
superficie-de (SLR, por sus siglas en ingles) de 2.33 x 10-5 m/seg(4.0 gpm/ft2).
4. La capacidad de desinfección está basada en las siguiente asunciones:
a. Un pH de agua de no mayor de 7.0.
b. Una temperatura de agua de 25.0 °C.
c. Un cloro libre residual mínimo de 0.5 mg / L a través de la planta.
Floculación
El objetivo del proceso de la floculación es dar el tiempo suficiente a la mezcla
para el desarrollo de las partículas sedimentables y filtrable del floculo. Típicamente, los
Potencial Rendimiento Planta Filtros Rio Blanco
9.45
19.04
5.75
6.49
19.42
0 5 10 15 20 25
Floculación
Sedimentación
Filtración
Pre & Post
Post Cloro
Unid
ades d
e P
roceso
m3/seg
Pico intantaneo/ Flujo de Operación
6.57 m 3/seg(15 MGD)
62
62
floculadores se diseñan de dos o más sistemas en serie. Cada tanque permite que las
partículas coaguladas entren en el contacto unas con otras y formen partículas más
grandes llamadas floculo. La intensidad con que se mezclan se reduce en el tanque
mientras el floculo se formará progresivamente más grande (EPA, 1998b). La Planta
Filtros de Río Blanco tiene floculadores mecánico (Figura 3.05) sin embargo, el agua
entra primero a los cuatro Helli-Cone®, donde de manera hidráulica se mezclan los
químicos. El proceso de floculación es clasificado típicamente en la configuración de
los tanques, tiempo hidráulico teórico de retención y la temperatura del agua. En el
caso particular de la Planta Filtros de Río Blanco pudimos determinar que la floculación
es a razón de 8.97 x 10-6 m/seg (1.54 gpm/pie2) por lo tanto la floculación de la Planta
Filtros de Río Blanco es puede alcanzar a tratar un flujo de 19. 42 m3/seg (44.33 MGD).
Figura 3.05. Área de los Floculadores Planta Filtros de Río Blanco, Naguabo.
Sedimentación
Las partículas del flóculo que salen por los vertederos de los Heli-Cone® llegan
a los tanques de sedimentación pasando a través de los floculadores mecánicos. En
63
los sedimentadotes la velocidad del flujo disminuye grandemente permitiendo que las
partículas se asienten completamente separando el agua del lodo. Los tanques de
sedimentación (Figura 3.06) se diseñan para tener una distribución igual del flujo a
través del tanque. La capacidad de sedimentación de la Planta Filtros de Río Blanco es
de 6.49 m3/seg (14.82 MGD) basada en un índice superficial del desbordamiento de
4.08 x 10-6 m/seg (0.7 gpm/pie2).
Figura 3.06. Área de los Sedimentadores Planta Filtros de Río Blanco, Naguabo.
Filtración
La filtración es la barrera física final para la eliminación de las partículas. La
Planta Filtros de Río Blanco tiene cinco filtros (Figura 3.07) que si se mantienen
correctamente, deben ser capaces de producir un efluente optimizado (<0.10 NTU) en
un rango de filtración de 2.915 x 10-5 m/seg (5.0 gpm/pie2). Se utilizó 2.332 x 10-5 m/seg
(4.0 gpm/pie2) como criterio y se clasificó el proceso de filtración en 5.75 m3/seg (13.13
MGD).
64
64
Figura 3.07. Área de Filtración Planta Filtros de Río Blanco, Naguabo.
Desinfección
La desinfección proporciona otra barrera para inactivar los contaminantes
microbianos que podrían escapar a los procesos de sedimentación y filtración. El
proceso de desinfección se evaluó basado en la SWTR la cual establece requisitos para
la remoción e inactivación de 3-log de quistes de Giardia lamblia y 4-log remoción e
inactivación de viruses. La inactivación de los quistes de Giardia lamblia es el criterio
más importante cuando el cloro libre se usa como desinfectante primario. Por
consiguiente, este criterio se usó como base en la evaluación de la desinfección.
Las plantas de tratamiento de aguas convencionales que típicamente operan
bien, se les concede un crédito de remoción de 2.5-log para los quistes de Giardia
lamblia. Así, que la inactivación del 0.5-log restante debe ser logrado satisfaciendo los
requisitos de desinfección como el Tiempo de Contacto (CT, por sus siglas en ingles).
EL CT se define como la concentración del desinfectante (C) en mg/l, por el tiempo (T)
en minutos que el agua está en contacto con el desinfectante. En la Planta Filtros de
65
Río Blanco se utiliza desinfección pre-filtración. El agua cruda se trata con cloro antes
de los conos y el cloro libre se lleva a través de la planta. Asumiendo el peor de los
casos según el gráfico de potencial, la capacidad de la planta para la inactivación de 0.5
log Giardia lamblia la desinfección con cloro es de 9.45 m3/seg (21.58 MGD).
La desinfección luego de la post-filtración es utilizada aplicando el cloro en el
efluente del agua filtrada. Ya que si la pre-desinfección nos puede crear problemas de
subproducto de desinfección, se puede en algún momento futuro disminuir o
descontinuarlo. Si esto ocurriera, para la remoción o inactivación del 0.5 log de Giardia
lamblia tendrían que ser proporcionados por tiempo del contacto a través del tanque de
agua limpia. Si esto fuese necesario el agua debe estar el tiempo suficiente para
cumplir con el tiempo de contacto. Esto podría hacerse sin inversiones mayores en la
planta.
Resumen de las unidades de proceso
En el grafico de potencial se muestra la tendencia de rendimiento para la Planta
Filtros de Río Blanco (Figura 3.04), en donde los procesos de floculación y desinfección
son claramente capaces de lograr su meta de optimización de 6.57 m3/seg (15.0 MGD).
Los filtros aunque no cumplen con la optimización a 6.57 m3/seg (15.0 MGD), pero
operan eficientemente debido a que la planta tiene la capacidad de un buen proceso en
la pre-sedimentación. Los tanques de sedimentación están por debajo del diseño. Por
consiguiente, mejoras importantes serían necesarias para lograr la optimización a 6.57
m3/seg(15.0 MGD). Las mejoras son relativamente poco costosas, como la instalación
de “tube settler” para aumentar la capacidad de sedimentación de la planta.
Actualmente la planta tiene instalado, pero solo cubren un 10% de los tanques. Si estos
cubrieran el 25% el índice de desbordamiento aumentaría de 4.08 x 10-6 m/seg (0.7
gpm/pie2) a 4.66 x 10-6 m/seg (0.8 gpm/pie2) y la capacidad de sedimentación alcanzaría
66
66
los 7.42 m3/seg (16.93 MGD) resultando en el cumplimiento con la meta para la
optimización a 6.57 m3/seg (15.0 MGD).
Optimización del rendimiento
Un componente del CPE es la optimización del rendimiento de la planta y cómo
compararlo con las metas de la optimización de rendimiento (Tabla 3.01). La
optimización del rendimiento requiere que una facilidad que trata agua con una calidad
inconstante, se trabaje para producir un agua de alta calidad de forma consistente. Los
procesos de tratamiento son múltiples (por ejemplo, floculación, sedimentación, filtración
y desinfección) se colocan en serie para la inactivación o remoción de los patógenos
microbiano. Cada uno de los procesos disponibles representa una barrera para impedir
el paso y la supervivencia de estos patógenos microbianos a través de la planta (EPA,
1998b). En la optimización del rendimiento de la Planta Filtros de Río Blanco nos
estamos dirigiendo a identificar si las unidades del tratamiento están realizando su
función. El análisis de rendimiento de la planta está basado en datos de los archivos de
la planta.
Perfil de turbiedad de optimización de rendimiento
Las tendencias de rendimiento de la Planta Filtros de Río Blanco (Figura 3.08)
es una representación gráfica del agua cruda y turbidez del agua filtrada para el período
de tiempo indicado. Los valores de turbiedad de agua cruda para el período son
mostrados por la línea roja o superior del gráfico. La turbiedad de agua cruda promedió
142.2 NTU y fue de 2.1 a 2000 NTU. Basado en las metas de rendimiento
perfeccionadas, las medidas del agua cruda al final de los tanques de sedimentación se
establecen fijando las mismas en menos de 2 NTU 95% del tiempo. La línea azul o
inferior, muestra las lecturas de turbidez del efluente de los filtros. Usado estos datos,
las turbiedades del efluente de los filtros estaban en menos de 1.0 NTU en el 95% del
67
tiempo y fueron de 0.10 NTU a 3.7 NTU. Si la planta estuviese optimizada, las
turbiedades del efluente serían < 0.10 NTU en el 95% del tiempo y la línea azul estaría
debajo de la marca de 0.10 NTU en el gráfico. El gráfico también muestra que la línea
de agua cruda se refleja en con una tendencia similar de la línea de agua filtrada. O
sea, que cuando la turbiedad de agua cruda aumenta la turbiedad del agua filtrada
aumenta. Una planta debería poder mantener la turbidez del agua filtrada por debajo de
0.10 NTU sin tener en cuenta la calidad de agua cruda.
Figura 3.08. Tendencias de Rendimiento Planta Filtros de Río Blanco.
Estudios especiales
Durante el CPE, los estudios especiales fueron dirigidos para evaluar el
rendimiento de la planta y el control del proceso.
Comprobación calibración turbidímetros
La planta utiliza turbidímetros en línea en el efluente individual de cada filtro y en
la línea del efluente combinado de los mismos. Estos instrumentos normalmente están
midiendo la turbiedad del agua.
Planta Filtros Rio Blanco
0.000.501.001.502.002.503.003.504.00
J F M A J J A O
2005
Turb
idez
(NTU
)
-1000.0
-500.0
0.0
500.0
1000.0
1500.0
2000.0
2500.0
combinada cruda
68
68
La turbiedad del efluente de cada filtro individual
Utilizamos un turbidímetro HACH 1720 D de monitoreo continuo en la línea del
efluente del Filtro #1 para medir y grabar la turbiedad del efluente del filtro a intervalos
de un minuto por 24 horas. Estos datos pueden mostrar picos de turbiedad a corto
plazo causadas por cambios en flujo a través de la planta. Estos picos de corta
duración, raramente son descubiertos midiendo la turbiedad del efluente combinado de
los filtros o del tanque de agua limpia. Sin embargo, nos dan un indicio de un riesgo a
salud pública. Algunos de estos datos se muestran en el Perfil de Turbidez del filtro #1
(Figura 3.09), en donde el primer pico muestra el comportamiento del filtro luego del
lavado y la turbiedad subió a 2.0 NTU y tomo mucho tiempo en bajar la turbidez por
debajo de 0.2 NTU.
Calibración de la dosificación química
Las bombas de aplicación del químico no se calibran regularmente, el químico
que se bombea se le calcula su aplicación. Se ajustan proporciones de dosificación de
coagulantes manualmente, con el uso de un Stream Current Monitor (SCM, por sus
siglas en ingles) para luego observar los resultados de la planta. En la actualidad los
operadores realizan estas dosificaciones diariamente con el uso de un equipo que es
capaz de medir las cargas iónicas de las partículas y de esta forma el operador agrega
la dosis de polímero hasta que las cargas de nivelan o se aproximan a cero, para con
esa dosificación aplicarla al caso real de la planta. Un operador realiza pruebas de jarra
rápida e interpreta los resultados para hacer los cambios de la dosificación de químicos.
69
Figura 3.09. Perfil de Turbidez Filtro #1 Planta Filtros de Río Blanco.
Evaluación de los Filtros
La evaluación de la condición y colocación del medio filtrante en los filtros puede
ser un paso importante en la identificación de factores que limitan rendimiento del
proceso de filtración. La presencia de “mudballs”, pueden atribuirse al uso excesivo de
químicos coagulantes, lavados inadecuados o problemas más serios relacionados al
sistema del medio filtrante. La evaluación incluye una inspección física de las etapas
del filtro y prácticas del lavado (EPA, 1998b). Se evaluó el Filtro #1, se vació para
observar y determinar si pudieran descubrirse problemas obvios y la superficie estaba
relativamente nivelada y no se observaron problemas particulares durante el proceso
del lavado. La proporción de agua se cronometró a razón de 1.05 x 10-4 m/seg (18
gpm/ft2). Después de que el filtro fue completamente lavado, se verifico su nivel el cual
no reflejó problemas.
Evaluación del medio filtrante
Se sondearon los medios filtrantes en el filtro #1 y se determinó la profundidad y
condición de la arena y antracita. La arena y antracita parecían ser uniformes en
Planta Filtros Rio Blanco 24 de abril de 2006
0.00
0.50
1.00
1.50
2.00
2.50
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600
TIME
Turb
idez Filtro # 1
70
70
tamaño y en buena condición. Había 48” de medio filtrante en el filtro, de las cuales 36”
eran antracita y 12” arena. La interfase estaba relativamente unida en 1-2 pulgadas.
No se encontraron “mudballs” o áreas de coagulación de medio filtrante y los canales de
comunicación estaban relativamente limpios.
Prácticas del lavado
El mantenimiento apropiado de filtros es esencial para conservar su buena
operación y la integridad estructural. A menudo se pueden relacionar limitaciones del
pobre rendimiento de los filtros al lavado inadecuado. Se realizó una evaluación en la
suficiencia del lavado que incluyó:
1. La colección de información general relacionada a los flujos del lavado y
procedimientos.
2. Comprobación de los procedimientos del lavado (tiempo, expansión del filtro,
etc.).
3. Observación visual del lavado.
Ninguna de estas pruebas o actividades solas puede proveer toda la información
necesaria para evaluar las prácticas del lavado. Los resultados deben ser considerados
en totalidad para realizar las conclusiones útiles sobre el lavado adecuado (EPA,
1998b). Durante la porción de aplicación del aire, había áreas del filtro que tenían áreas
muertas (es decir, donde no fluía el aire) y áreas donde las burbujas de aire eran
grandes. Esto podría ser causado por una fuga de aire en la línea. La expansión de los
medios filtrante era más o menos moderada.
Evaluación comprensiva de rendimiento Planta Filtros de Humacao
Información de la Facilidad
Según indica el diagrama esquemático de la Planta Filtros de Humacao (Figura
3.10), la facilidad de tratamiento de agua es convencional y cuenta con floculación
mecánica e hidráulica, sedimentación convencional, y los filtros de diferentes medios,
71
(Multi-media). La Planta de Filtros de Humacao (Figura 3.11) tiene un mezclador,
floculadores hidráulicos, tres tanques de sedimentación y seis (6) filtros. La planta fue
construida en el 1939, posteriormente se le añadió una segunda mitad, extendiendo la
capacidad algunos años más tarde. El agua cruda es proporcionada a la planta por dos
tuberías y la fuente primaria es la represa de Las Piedras en el Río de Humacao, esta
represa suple más del 90%. El agua de esta fuente, fluye por gravedad a una estación
de bombas (Cuesta de los Jobos), por medio de estas bombas llega el agua cruda a la
planta de tratamiento.
Figura 3.10. Planta Filtros de Humacao.
La segunda toma se encuentra en el Río Guayanés de Yabucoa, el agua
también fluye por bombas a la planta, a pesar de que las bombas son de 0.0766 m3/seg
(1,215 gpm), la planta recibe solamente un promedio de 0.0505 m3/seg (800 gpm). Al
llegar el agua cruda a la planta, se agregan el cloro gas y los coagulantes. El agua de
ambas represas se mezcla en una cámara donde existe un mezclador rápido. Cabe la
posibilidad que a la planta le pueda variar el flujo de 0.0505 m3/seg a 0.2271 m3/seg
72
72
(800 gpm a 3,600 gpm) en cualquier momento, sin aviso. Por el problema de las
combinaciones de las aguas hace más difícil el control de la coagulación en la turbiedad
del agua cruda. Después de la floculación, el agua pasa a tres tanques de
sedimentación que realizan el trabajo de clarificación.
Figura 3.11. Esquemático Planta Filtros de Humacao. Como no se toman medidas del flujo que pasa a cada uno de los tanques de
sedimentación, este no puede ser balanceado. El agua clarificada se transfiere a los
seis filtros de media. Todos los filtros desarrollan “negative head” después de algunas
horas de la operación. Las tuberías de efluentes funcionaban como canales abiertos y
el agua no llega en ocasiones a los turbidímetros en línea. Por lo tanto, sus medidas no
son representativas. Después de la filtración, el agua pasa a un tanque de agua limpia
73
debajo de la planta, y fluye luego a un tanque nuevo de distribución, donde en el
trayecto entonces se trata con cloro. De este punto, las bombas llevan el agua al
sistema de distribución del Municipio de Las Piedras.
Evaluación de las unidades de proceso
El propósito principal de la evaluación de las unidades de proceso es determinar
si cada paso en el proceso del tratamiento (floculación, sedimentación, filtración, y
desinfección) es del tamaño adecuado para tratar el flujo máximo actual del agua que
se produce.
Flujo máximos instantáneos
El flujo máximo de la Planta Filtros de Humacao (Figura 3.10) fue establecido en
2.63 m3/seg (6.0 MGD) basado en informes de los operadores.
Gráfico del potencial de rendimiento
Los resultados de la evaluación de proceso de cada unidad en la Planta Filtros
de Humacao se muestran en una gráfica del potencial de rendimiento (Figura 3.12). La
capacidad de cada unidad de proceso es importante, esta se determinó comparando su
capacidad del tratamiento del caudal instantáneo máximo a través de la planta (la línea
vertical representa 2.63 m3/seg (6.0 MGD). Los criterios y las asunciones determinadas
para cada proceso se describen en las notas debajo del gráfico del potencial de
rendimiento. Los procesos de la unidad que fueron evaluados se muestran en el lado
izquierdo del gráfico en la abcisa (el eje de y). Los índices de los cuales los procesos
fueron determinados se muestran en la abcisa (el eje de x), y las barras horizontales
representan la capacidad proyectada de cada proceso para ayudar en la optimización.
Estas capacidades fueron proyectadas basadas en el tamaño físico y la configuración
de cada unidad. La barra más corta representa el proceso de la unidad que es el factor
limitante en la capacidad de la planta, para alcanzar un rendimiento optimo.
74
74
Figura 3.12. Potencial Rendimiento Planta de Filtros de Humacao.
1. La capacidad de Floculación está basada en la medias y el 12.16 tiempo del
detención al comenzar la mezcla.
2. La capacidad de sedimentación está basada en una proporción (SOR) de la
razón de desbordamiento de superficie de 2.91 x 10-6 m/seg (0.5 gpm/ft2) de
los tanques.
3. La capacidad de la filtración está basada en una proporción carga de
superficie-de (SLR) de 2.33 x 10-5 m/seg(4.0 gpm/ft2).
4. La capacidad de la desinfección está basada en las siguiente asunciones:
a. Un pH de agua de no mayor de 7.0
b. Una temperatura de agua de 25.0 °C.
c. Un cloro libre residual mínimo de 0.5 mg / L a través de la planta.
Floculación
El objetivo del proceso de floculación es dar el tiempo suficiente a la mezcla para
el desarrollo de las partículas sedimentables y filtrable del flóculo. La Planta Filtros de
Humacao tiene floculadores hidráulicos (Figura 3.13), sin embargo, están
Potencial Rendimiento Planta Filtros Humacao
2.63
2.63
1.88
3.58
4.68
0 1 2 3 4 5
Floculación
Sedimentación
Filtración
Pre & Post
Post CloroU
nid
ades d
e P
roceso
m3/seg
Flujo Picos de Operacion 2.63 m 3/seg (6 MGD)
75
sobrecargados. El proceso de floculación es típicamente clasificado, basado en la
configuración de los tanques, tiempo hidráulico teórico de retención y temperatura del
agua, se calculo que los floculadores de la Planta Filtros de Humacao pueden tratar una
capacidad de 2.63 m3/seg (6.0 MGD), basado en un tiempo de retención de 12.16
minutos.
Figura 3.13. Área de Floculación Tren #1 y #2 Planta Filtros de Humacao.
Sedimentación
Las partículas del flóculo llegan a los tanques de sedimentación, estos tanques
(Figura 3.14) son mucho más grandes que los floculadores; por lo tanto, en los
sedimentdores la velocidad del flujo disminuye, permitiendo que las partículas se
asienten completamente separando el agua del lodo. Los tanques de sedimentación se
diseñan para una distribución de flujo uniforme a través del tanque. Cuando ocurren
cortocircuitos, parte del agua del tanque estará estancada, mientras que la velocidad del
agua a través de la otra porción aumentará, resultando el proceso de sedimentación
menos eficaz. Los cortocircuitos pueden ser uno de los problemas en los tanques de la
Planta Filtros de Humacao. La capacidad de sedimentación de la Planta Filtros de
76
76
Humacao es de 1.88 m3/seg (4.30 MGD) basada en un índice superficial de
desbordamiento de 2.92 x 10-6 m/seg (0.5 gpm/pie2). Este grado asume que los
problemas de los cortocircuitos y del flujo están corregidos. La capacidad de los
tanques de sedimentación se podría aumentar añadiendo “chevrones” ya que el índice
superficial de desbordamiento aumentaría de 2.92 x 10-6 m/seg (0.5 gpm/pie2) a 8.74 x
10-6 (1.5 gpm/pie2) y la capacidad de sedimentación alcanzaría los 5.65 m3/seg (12.90
MGD).
Filtración
La filtración es la barrera física final para la eliminación de las partículas. La
Planta Filtros de Humacao tiene seis filtros (Figuras 3.15 y 3.16) que, si se mantienen
correctamente operados, deben ser capaces de producir un efluente optimizado (<0.10
NTU) en una proporción de filtrado de 2.92 x 10-5 m/seg (5.0 gpm/pie2). Se utilizó 2.33 x
10-5 m/seg (4.0 gpm/pie2) como criterio y se clasificó el proceso de filtración en 3.58
m3/seg (8.17 MGD). Una vez más esto asume que los problemas del aire están
corregidos y los niveles de los medios filtrantes son los apropiados.
Figura 3.14. Área de Sedimentación Tren #1 y #2 Planta Filtros de Humacao.
77
Figura 3.15. Unidad de Filtración Tren #1 Planta Filtros de Humacao.
Figura 3.16.Unidad de Filtración Tren #2 Planta Filtros de Humacao.
Desinfección
La desinfección proporciona otra barrera para inactivar los contaminantes
microbianos que podrían escapar los procesos de sedimentación y filtración. El proceso
de desinfección se evaluó basado en la SWTR, la cual establece requisitos para la
remoción e inactivación de 3-log de quistes de Giardia lamblia y 4-log remoción e
78
78
inactivación de viruses. La inactivación de los quistes de Giardia lamblia es el criterio
más importante cuando el cloro libre se usa como desinfectante primario. En la Planta
Filtros de Humacao el agua cruda se trata con cloro antes de los floculadores y el cloro
libre residual se lleva a través de la planta. Asumiendo el peor de los casos según el
gráfico de potencial, la capacidad de la planta para la inactivación de 3.0 log Giardia
lamblia usando sólo post-desinfección con cloro es de 2.63 m3/seg (6.0 MGD). La
desinfección luego de la filtración es utilizada aplicando el cloro gas en el efluente de
agua filtrada, ya que si la pre-desinfección nos lleva a problemas con los DBP, se puede
en algún momento futuro descontinuarla. Si esto ocurriera, para la remoción y/o
inactivación del 3.0 log de Giardia lamblia, tendrían que ser proporcionados por tiempo
del contacto a través del tanque de agua limpia. Si esto fuese necesario el agua debe
estar el tiempo suficiente para cumplir con el TC necesario. Esto podría hacerse sin
inversiones mayores a la planta.
Resumen de las unidades de proceso
En el grafico de potencial se muestra la tendencia de rendimiento para la Planta
Filtros de Humacao (Figura 3.12), en donde los procesos de floculación, filtración y
desinfección son capaces de lograr su meta de optimización de 2.63 m3/seg (6.0 MGD),
aunque la floculación y la post- clorinación por si sola están en el borde de los 2.63
m3/seg (6.0 MGD). Los floculadores presentan cortocircuitos y los tanques de
sedimentación están por debajo del diseño. Por consiguiente, algunas mejoras serían
necesarias para lograr la optimización a 2.63 m3/seg (6.0 MGD). Las mejoras son poco
costosas, como la instalación de “tube settler” para aumentar la capacidad de la
sedimentación y buscar la manera ya sea por válvulas de que el flujo se pueda distribuir
más uniformemente para cada parte de la planta y balancear la carga hacia los
floculadores.
79
Optimización del Rendimiento
Un componente del CPE es la optimización del rendimiento de la planta y cómo
comparan las metas de optimización de rendimiento (Tabla 3.01). La optimización de
rendimiento requiere, que una facilidad que trata agua de calidad inconstante, se trabaje
para producir un agua de alta calidad de forma consistente. Los procesos de
tratamiento son múltiples (floculación, sedimentación, filtración y desinfección) se
colocan en serie para la inactivación y/o remoción de los patógenos microbiano. Cada
uno de los procesos disponibles representa una barrera para impedir el paso y la
supervivencia de los microorganismos patógenos a través de la planta (EPA, 1998b).
Una optimización del rendimiento de la Planta Filtros de Humacao fue dirigida a
identificar si las unidades de tratamiento estaban realizando su función.
Perfil de turbiedad de optimización de rendimiento
La tendencia de rendimiento de la Planta Filtros de Humacao (Figura 3.17) es
una representación gráfica del agua cruda y la turbidez del agua filtrada para el período
de tiempo en referencia. Los valores de turbiedad de agua crudas para el período dado
se muestran por la línea roja del gráfico. La turbiedad de agua cruda promedió 161
NTU y fue desde cuatro a 2649 NTU. Basado en las metas de rendimiento
perfeccionadas, las medidas de turbiedades de agua cruda, al final de los tanques de
sedimentación se establecen en menos de 2 NTU en el 95% del tiempo. La línea azul
muestra las lecturas de turbidez del efluente de los filtros, usando estos datos, las
turbiedades del efluente de los filtros estaban en menos de 2.85 NTU en el 95% del
tiempo y fueron desde 0.13 NTU a 5.28 NTU. Si la planta estuviese optimizada, las
turbiedades del efluente serían < 0.10 NTU en el 95% del tiempo y la línea azul estaría
debajo de la marca de 0.10 NTU en el gráfico. El gráfico también muestra que la línea
de agua cruda, se refleja con la misma tendencia de la línea de agua filtrada, o sea, que
80
80
cuando la turbiedad de agua cruda aumenta, la turbiedad del agua filtrada aumenta.
Una planta debería lograr mantener la turbidez del agua filtrada por debajo de 0.10 NTU
sin tener en cuenta la calidad de agua cruda.
Figura 3.17. Tendencia de Rendimiento Planta Filtros de Humacao.
La planta mide la turbiedad del agua del tanque de distribución, en lugar de la
del efluente del combinado de los filtros, por lo tanto, es probable que ocurran picos de
lectura en las medidas de turbiedad en el efluente. Además, los turbidímetros dejan de
funcionar cuando los filtros se llenan de aire en la salida. Cuando estos problemas
ocurren es muy probable el paso de turbidez y por consiguiente organismos patógenos,
es probable que la calidad de agua filtrada sea realmente más alta de lo que se indica
en los datos.
Estudios especiales
Durante el CPE, estudios especiales fueron dirigidos para evaluar el rendimiento
de la planta basados en el control del proceso.
Turbidity
0.01
0.1
1
10
100
1000
10000
Jan-06 Feb-06 Mar-06 Apr-06 May-06 Jun-06 Jul-06 Aug-06 Sep-06 Oct-06 Nov-06 Dec-06
Turb
idity
(NTU
)
cruda Combinada
Turbidity
0.01
0.1
1
10
100
1000
10000
Jan-06 Feb-06 Mar-06 Apr-06 May-06 Jun-06 Jul-06 Aug-06 Sep-06 Oct-06 Nov-06 Dec-06
Turb
idity
(NTU
)
cruda Combinada
81
Comprobación calibración turbidímetros
La planta utiliza turbidímetros en línea en el efluente individual de cada filtro y en
la línea de distribución. Estos instrumentos normalmente no están midiendo la
turbiedad del agua filtrada porque no hay presión para que el agua de la muestra pase a
través de los metros.
Turbiedad del efluente filtro individual
Se utilizó un turbidímetro HACH 1720 D de monitoreo continuo en la línea del
efluente del Filtro # 4, para medir y grabar la turbiedad del efluente del filtro a intervalos
de un minuto por 24 horas, entre 11:00 AM. el 26 de mayo de 2006, y 11:00 AM el 27 de
mayo de 2006. Algunos de estos datos están reflejados en el perfil de turbidez del filtro
#4 (Figura 3-18) donde el primer pico muestra el comportamiento del filtro luego del
lavado y la turbiedad subió a 1.4 NTU y nunca bajó 0.2 NTU.
Calibración de la dosificación química
Las bombas de aplicación de químico no se calibran regularmente y el químico
que se bombea no se le calcula su aplicación. Se ajustaban proporciones de
dosificación de coagulantes manualmente, basado en experiencia del pasado y en las
condiciones de agua cruda y filtrada. Los operadores anotan estas dosificaciones
diariamente pero las dosis químicas reales eran difíciles determinar. Un operador
realiza una sola prueba de jarra rápida con un solo frasco de 1000 mililitros aplica la
dosificación real de la planta y determina el tiempo que tarda el agua en sedimentar e
interpreta los resultados para hacer los cambios de dosificación de químicos.
82
82
Figura 3.18. Perfil de Turbidez Filtro #4 Planta Filtros de Humacao.
En la actualidad se instaló un equipo de dosificación de químicos (polímero
primario), por cargas de partículas que se ajusta automáticamente dependiendo de la
turbidez del agua cruda, para el secundario se calcula su dosificación basada en un
máximo de 1 ppm. Además se adquirió un equipo capaz de medir las cargas iónicas de
las partículas y de esta forma el operador agrega la dosis de polímero hasta que las
cargas de nivelan o se aproximan a cero, para con esa dosificación aplicarla al caso real
de la planta.
Evaluación de los Filtros
Se evaluó el Filtro 4, se vació el filtro para observar y determinar si pudieran
descubrirse problemas obvios. La superficie del filtro estaba relativamente nivelada no
se observó problemas en particular durante el proceso lavado. La proporción de agua
se calculo a razón de 8.74 x 10-5 (15 gpm/ft2). Después de que el filtro fue
completamente lavado, se verifico su nivel. Se observó un punto alto cerca de un lado
del filtro y un área baja en el lado opuesto.
Humacao Filtro 4
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
5/26/20069:36
5/26/200610:48
5/26/200612:00
5/26/200613:12
5/26/200614:24
5/26/200615:36
5/26/200616:48
Time
Turb
idez
Filtro 4
Lavado de Filtro 4
- 11:00am
En el Filtro 1 y 2 donde el lavado Y el flujo de la planta aumenta de 2652 gpm to 4169 gpm entre las 8am y 6 pm. El tiempo exacto no se Puede grabar
83
Evaluación del medio filtrante
Se sondearon los medios filtrantes en el filtro #4 y se determinó la profundidad y
condición de la arena, antracita y el resto de los medios filtrantes de apoyo. La arena y
antracita parecían ser uniformes en tamaño y en buena condición. Había variaciones
ligeras en las medidas de la profundidad del resto de los medios. Había sólo 17” de
medio filtrante en el filtro, de las cuales 8” eran antracita y 9” arena. La interfase estaba
relativamente unida en 1-2 pulgadas. El área baja indicada que arriba sólo tenía 6” de
antracita. Esta área esta inmediatamente arriba una junta entre dos tuberías de aire.
No se encontraron “mudballs” o y los medios de comunicación estaban relativamente
limpios.
Prácticas del lavado
El mantenimiento apropiado de filtros es esencial para conservar su buena
operación y la integridad estructural. A menudo se pueden relacionar limitaciones del
pobre funcionamiento de los filtros al lavado inadecuado. Se realizó una evaluación en
la suficiencia del lavado que incluye:
1. La colección de información general relacionada a los flujos del lavado y
procedimientos.
2. Comprobación de los procedimientos del lavado (tiempo, expansión del filtro,
etc.).
3. Observación visual del lavado.
Ninguna de estas pruebas o actividades solas puede proveer toda la información
necesaria para evaluar las prácticas del lavado, pero los resultados deben ser
considerados en totalidad para realizar las conclusiones sobre el lavado adecuado
(EPA, 1998b). Durante la porción de aplicación del aire, había dos áreas del filtro que
tenían áreas muertas (es decir, evidencia muy pequeña donde no fluía el aire) y dos
áreas donde las burbujas de aire eran grandes. Esto podría ser causado por una fuga
84
84
de aire el la línea. La expansión de los medios filtrante era moderada a menos de 1
pulgada durante el lavado hidráulico.
En la segunda parte de la investigación, se analizaran los datos obtenidos de las
pruebas de jarras que representaran las diferentes dosis y determinará la dosis óptima.
La prueba de jarra es un procedimiento muy efectivo para determinar la dosis de
químico y da una idea más precisa de las variaciones que hay que implementar en el
proceso. Estos datos se tratan de ajustar al caso real de la planta. Estas muestras se
comenzaron a tomar por espacio de uno a dos años en cada instalación. Se tomaron
los datos diarios del control de proceso recopilada por el operador de la planta para
determinar entre otros los tiempos de contactos, puntos óptimos de aplicación de
desinfectantes, coagulantes, etc. de cada una de las instalaciones.
A su vez, ser realizó un análisis de TOC para los dos sistemas bajo estudio.
Para la Planta Filtros de Río Blanco, se hicieron varias visitas a la planta con el
propósito de realizar unas pruebas para determinar cumplimiento o no, con los
subproductos de desinfección y los requisitos de remoción de materia orgánica. En la
grafica de cumplimiento de remoción de TOC para la Planta Filtros de Río Blanco (Tabla
3.02) y se revisaron los datos de cumplimiento. El estudio realizado durante la visita
consistió de unas pruebas y un análisis de la composición de TOC en el agua cruda.
Para estas pruebas se utilizó un analizador de TOC. En este medimos la cantidad de
TOC en el agua cruda, en la salida del sedimentador y en el agua filtrada. Los
resultados obtenidos fueron utilizados para determinar la remoción de TOC, esperando
el tiempo de residencia de la planta. En adición a las pruebas de TOC, también se
realizó un estudio para determinar la composición del agua cruda y la habilidad del
coagulante de remover la materia orgánica.
85
Tabla 3.02. Resumen de Cumplimiento para Planta Filtración de Río Blanco.
Fecha TOC (mg/l) Alcalinidad Remoción Remoción
Requerido Cumple
Entrada Salida (mg/l
CaCO3) % % Sí No
7/8/04 1.744 1.012 38.8 42 N/A X
8/11/04 1.578 1.400 38.8 11 N/A X
9/8/04 2.086 3.552 36.7 -70 35 X
10/25/04 2.391 1.127 24.5 53 35 X
11/24/04 2.343 0.530 49.6 77 35 X
12/4/04 2.108 0.461 21.8 78 35 X
1/19/05 3.751 0.942 17.9 75 N/A X
2/14/05 0.886 0.434 37.7 51 50 X
3/20/05 0.836 0.606 32.0 28 N/A X
4/13/05 2.250 1.279 24.5 43 35 X
5/11/05 1.246 0.691 26.6 45 N/A X
6/6/05 2.706 1.157 49.8 57 35 X
7/13/05 2.815 1.712 49.8 39 35 X
8/10/05 1.095 0.475 52.8 57 N/A X
9/21/05 4.149 1.600 56.3 61 45 X
10/11/05 3.646 0.971 35.2 73 35 X
11/2/05 3.690 2.320 62.0 37 25 X
12/27/05 1.750 0.506 47.30 71 N/A X
1/4/06 0.597 1.450 42.4 -143 N/A X
86
86
Tabla 3.02., continuación
2/15/06 1.000 1.000 46.0 0 N/A X
3/2/06 1.000 1.000 74.0 0 N/A X
4/4/06 0.939 0.964 49.0 -3 N/A X
5/11/06 0.950 0.750 49.0 21 N/A X
6/5/06 2.456 1.500 44.0 30 N/A X
7/12/06 1.170 1.580 39.3 -35 N/A X
8/7/06 3.600 1.280 34.2 66 25 X
De la misma forma, para el análisis de TOC se hicieron varias vistas a la Planta
Filtros de Humacao, con el propósito de realizar pruebas para determinar el
cumplimiento con los DBP y los requisitos de remoción de materia orgánica. Se
comenzó con el análisis de los datos obtenidos para el primer, segundo y tercer
trimestre del 2005 (Tabla 3.03), esto con la idea de tener una línea de base, en cuanto a
la operación de la planta de filtración. Una vez se finalizó el proceso de análisis de
datos, se inspeccionó la planta para verificar la condición actual. El estudio consistió de
una prueba y un análisis de la composición del TOC el agua cruda, dependiendo de los
resultados obtenidos se procederá a realizar la prueba de jarra. En estas medimos la
cantidad de TOC en el agua cruda, en la salida de los sedimentadores y en el agua
tratada, los resultados obtenidos fueron utilizados para determinar la remoción de TOC,
utilizando el mismo método de muestreo que utilizan los laboratorios para propósito de
cumplimiento (muestras simultáneas) y esperando el tiempo de residencia de la planta.
87
Tabla 3.03. Resumen de Cumplimiento para Planta Filtración de Humacao
Fecha TOC (mg/l) Alcalinidad Remoción Remoción
Requerido
Cumple
Entrada Salida (mg/l
CaCO3)
% % Sí No
1/24/05 1.378 2.443 39.7 -77 N/A X
2/8/05 1.776 0.971 52.8 45 N/A X
3/1/05 1.343 1.006 71.6 25 N/A X
4/12/05 2.165 1.643 32.0 24 35 X
5/10/05 1.719 1.593 46.5 7 N/A X
6/6/05 1.315 1.259 74.7 4 N/A X
7/7/05 3.019 1.497 38.2 50 35 X
8/23/05 2.228 1.624 61.6 27 25 X
9/22/05 1.195 1.724 58.1 -44 N/A X
10/6/05 4.424 1.553 24.6 65 45 X
11/3/05 2.520 2.200 61.0 13 25 X
12/3/05 1.180 1.000 51.0 15 N/A X
1/4/06 1.340 1.230 64.0 8 N/A X
2/15/06 1.110 1.110 98.0 0 N/A X
3/2/06 1.000 1.000 84.0 0 N/A X
4/5/06 1.405 0.972 73.0 31 N/A X
88
88
Tabla 3.03., continuación
5/5/06 1.783 0.990 83.0 44 N/A X
6/5/06 1.880 1.430 85.0 24 N/A X
7/11/06 2.410 1.120 29.3 54 35 X
8/3/06 3.680 22.400 59.9 -509 35 X
En adición a las pruebas de TOC, también se realizó una prueba de jarra
utilizando Alúmina, para determinar si este es efectivo en la remoción de materia
orgánica. A su vez, se realizó otra prueba para determinar la composición del agua
cruda y la habilidad del coagulante para remover la materia orgánica. En este informe
se presenta detalladamente las observaciones, datos recopilados y los resultados
obtenidos en las pruebas realizadas además, se presenta un análisis para determinar
posibles causas que provoquen el incumplimiento con el parámetro de por ciento de
remoción de TOC.
La tercera etapa comprenderá el análisis del estatus de cumplimiento con cada
uno de los requerimientos en la aplicación de la SWDA y sus enmiendas en los
sistemas bajo estudio.
Cumplimiento con la regla de la Etapa 1 de Sub; Productos y Productos de la
Desinfección (Etapa 1 D/DBPR)
Se evaluarán las técnicas de tratamiento para reducir los sub-productos de
desinfección. Los DBP se forman cuando los desinfectantes usados, como el cloro,
reaccionan con la materia orgánica presente en la fuente de agua, algunos de los
cuales se han identificado como mutagénicos, cancerigenos, teratogénicos o tóxicos.
Se considera NOM lo formado principalmente por las sustancias húmicas, las cuales
son la porción de los orgánicos del suelo, que permanece después de una prolongada
89
descomposición, que imparte al agua un color amarillo a marrón. Las sustancias
húmicas, son clasificadas como solubles en bases, pero precipitan en ácidos. Los
ácidos fúlvicos son los compuestos ácidos de las sustancias húmicas que son solubles
en ácidos. Existen sustancias húmicas que no son solubles ni en ácidos ni en bases.
Los THM se forman cuando la velocidad de reacción del HOCl con los precursores es
lenta y por lo general tarda varias horas, o sea, que la concentración de THM aumenta
con el tiempo. Un incremento en la temperatura o el pH acelera la velocidad reacción.
Entre mayor sea la concentración de ácidos húmicos y fúlvicos, mayor es la producción
de THM.
Esta regla aplica a todos los sistemas Sub-parte H, que utilizan tratamiento
convencional y requiere una de las alternativas de cumplimiento. Para el cumplimiento
con los TTHM y los HAA5, los sistemas que monitorean trimestralmente, esta basado en
el RAA. Para los sistemas que su monitoreo es con menos frecuencia, el mismo esta
basado en el promedio de las muestras, donde si el valor es mayor que el MCL se
aumenta el muestreo a trimestral. Se recopilaran los datos de los últimos dos años para
los sistemas bajo estudio.
Cumplimiento con la Regla Interina Mejorada de Tratamiento de Aguas Superficial
(IESWTR)
Esta regla aplica a todos los sistemas Sub-parte H, que sirven a 10,000
personas o más. La cual consta de una serie de requerimientos que incluyen; una
turbidez combinada menor o igual al 0.3 NTU el 95% para las plantas de tratamiento
convencional. de las muestras del mes, requiere monitoreo de cada filtro y del agua
combinada, prohíbe el almacenar aguas en tanques sin cobertura y requiere encuestas
sanitarias realizadas por el estado. Requiere además preparar los perfiles de
desinfección, para sistemas que tenga altos niveles de DBP, para asegurar la remoción
90
90
o inactivación de log de Giardia lamblia y log de virus. Como parte del cumplimento con
esta regla se comenzó con la evaluación de los sistemas realizando un CPE, del cual se
identificaron los factores limitantes para cada uno de estos. Luego se realizó una serie
de análisis para determinar el cumplimiento y la capacidad de los sistemas en la
remoción de los precursores de los subproductos de desinfección. Entones se realizó
un estudio (Perfil de Desinfección), para determinar si los sistemas cumplen con la
remoción e inactivación de los organismos patógeno como la Giardia lamblia, Virus y
Cryptosporidium parvum según se requiere. Los sistemas cumplen con los demás
requerimiento de esta reglamentación basado en el monitoreo de la turbidez de cada
filtro y la combinada.
Cumplimiento con la Etapa 2 de la regla Mejorada de Tratamiento de Aguas Superficial
(LT2 ESWTR)
La EPA desarrolló la regla LT2ESWTR para mejorar la calidad del agua potable
y proporcionar protección adicional contra los microorganismos y los contaminantes que
causan enfermedades y se pueden formar durante el tratamiento del agua potable. El
propósito de la reglamentación es reducir la incidencia de la enfermedad asociada a
Cryptosporidium parvum y otros microorganismos patógenos en el agua potable. El
Cryptosporidium parvum es una preocupación significativa en agua potable porque es
resistente al cloro y a otros desinfectantes. La LT2ESWTR requiere un monitoreo en
agua de la fuente para Cryptosporidium parvum, E. coli, u otros indicadores basados en
tamaño de sistema, estatus de la filtración, y otras determinaciones de EPA o de
estado. Algunos sistemas también se requieren monitoreo para la turbiedad. Los
requisitos para los sistemas pequeños se basan en el monitoreo para E-coli, a menos
que se le requiriera solamente monitorear para Cryptosporidium parvum. El sistema
puede requerir tomar medidas adicionales para atenuar los riesgos de la contaminación
91
Cryptosporidium parvum basados en el agua de la fuente. La LT2ESWTR esta basada
en las medidas de contaminación por la aparición de Cryptosporidium parvum y cada
decisión será tomada por cada sistema en específico. Los sistemas de filtración serán
clasificados en uno de cuatro “bins” basados en sus resultados de monitoreo (Apéndice
uno).
La EPA proyecta que clasificarán a la mayoría de los sistemas en el “bins” de
más bajo de riesgo (bin’s 1), y que no llevaran ningún requisito adicional de tratamiento.
Los sistemas clasificados en los “bin’s” de un riesgo más alto deben proporcionar 90 a
99.7% (1.0 a 2.5 log) de remoción adicional en los niveles de Cryptosporidium parvum.
La reglamentación especifica una gama del tratamiento y estrategias de manejo,
llamadas, caja de herramientas microbiana, donde los sistemas pueden seleccionar los
requisitos adicionales del tratamiento (Apéndice dos y tres). El proceso de
cumplimiento de LT2ESWTR implica cinco pasos. Primero, los sistemas deben realizar
monitoreo inicial del agua de la fuente. El monitoreo de Cryptosporidium parvum en el
agua de la fuente determinará el nivel del riesgo a Cryptosporidium parvum para los
sistema.
Los sistemas pueden utilizar los datos previamente analizados para acogerse al
equivalente del “Grandfather Claus” en lugar de realizar un muestreo o pueden elegir
renunciar al monitoreo a favor de instalar el tratamiento máximo (es decir, 5.5 log) para
la remoción y/o inactivación de Cryptosporidium parvum. Bajo segundo paso, los
sistemas se clasifican en “bin’s,” basado en los resultados del monitoreo inicial del agua
de la fuente. La clasificación determina si al sistema le será requerido para
proporcionar el tratamiento adicional para Cryptosporidium parvum y, si es así cuál
tratamiento. Tercero, a los sistemas que se le requiere para aumentar sus niveles
actuales de tratamiento para Cryptosporidium parvum deben elegir de una variedad de
opciones (organizadas en una “caja de herramientas microbiana”). Cuarto, los sistemas
92
92
pondrán en ejecución sus herramientas elegidas. Quinto, los sistemas conducirán una
segunda redonda de monitoreo de la fuente de agua, donde se determinará si ha habido
un cambio significativo en la calidad del agua que afectaría los requisitos del tratamiento
y determinar si la reclasificación del “bin’s” será necesaria. Esto ocurrirá 6 años
después de la clasificación del “bin’s” para los sistemas con filtración después de la
determinación de los niveles Cryptosporidium parvum.
Si los datos según la EPA indican que la mayoría de los sistemas serán
clasificado en el “bin’s” 1, por lo tanto no requerirán ningún tratamiento adicional, pero
algunos de los sistemas clasificado en los “bin’s” 2, 3, o 4 deberán alcanzar 1.0 a 2.5 log
adicionales de reducción de tratamiento (es decir, 90 a 99.7%) para Cryptosporidium
parvum superior a la remoción de 2 log proporcionado actualmente, la “caja de
herramientas microbiana” refiere una gama de los procesos de tratamiento y de control
para que los sistemas puedan utilizar y resolver sus requisitos de tratamiento de
Cryptosporidium parvum adicionales determinados por la clasificación del “bin’s. Los
sistemas del itinerario 1 (sirven a 100,000 o más personas) deben tener implantado sus
tratamiento adicional de ser necesario en o antes del 1 de abril de 2012; los sistemas
del itinerario 2 (sistemas sirven a 50.000 a 99.999) tienen hasta el 1 de octubre de 2012;
y los sistemas del itinerario 3 (10.000 a 49.999) tienen hasta el 1 de octubre de 2013.
Los estados pueden dar sistemas hasta 2 años adicionales para instalar el tratamiento.
El muestreo de Cryptosporidium parvum para los sistemas grandes (por lo menos
100,000 personas) comenzó seis meses después de la fecha de aprobación del
LT2ESWTR, (1 de octubre de 2006), por dos años. Algunos sistemas tendrá que
realizar cambios significativos en su práctica actual de desinfección para cumplir con los
requisitos TTHM y HAA5 bajo etapa 2 DBPR y de proporcionar el tratamiento adicional
para Cryptosporidium parvum debajo del LT2ESWTR. Los requerimientos del perfil de
93
desinfección y benchmarking se extienden a esta reglamentación para obtener los
mismos beneficios de protección a la salud pública.
Basado en los sistemas bajo estudio, la Planta Filtros de Río Blanco (sirve a
100,000 o más personas), cae bajo el itinerario 1, la misma no puede acogerse al
equivalente del “Grandfather Claus” ya que no cuenta con los datos suficientes para
cumplir, además que el laboratorio de la AAA no estaba certificado para estos
muestreos, actualmente cumplió con la certificación requerida. La AAA no va a elegir
renunciar al monitoreo a favor de instalar el tratamiento máximo (es decir, 5.5 log) para
la remoción y/o inactivación de Cryptosporidium parvum. La AAA estará tomando el
muestreo requerido por dos año. Acorde con una información encontrada en el ICR
para el periodo de julio 1997 a diciembre de 1998 se recopilaron datos relacionados a
los resultados de Cryptosporidium parvum que se utilizaron para analizar el
cumplimiento con la reglamentación. Se analizaron los datos para determinar el RAA
para este periodo de tiempo y el bin’s de clasificación del sistema. Luego se
determinaron si requería tratamiento adicional, que tipos de tratamientos adicionales
basado en los criterios de la “caja de herramientas microbiana” puedo utilizar para lograr
cumplimiento.
Cumplimiento con la Etapa 2 de la regla de Desinfectante y Subproductos de
Desinfección (Etapa 2 D/DBPR)
La etapa 2 de DBP forma parte de las reglas que están correlacionadas para
tratar los riesgos de patógeno y subproductos microbianos de la desinfección. El
enfoque de la regla de etapa 2 DBP es la protección a la salud pública limitando la
exposición a DBP’s, a los trihalométanos específicamente TTHM y a los HAA5, que se
pueden formar en el agua a través de los desinfectantes que controlan los patógenos
microbianos. Esta regla se aplicará a todos los sistemas de agua de comunidad y a los
94
94
sistemas no comunitarios non-transiente de agua que utilicen un desinfectante primario
o residual con excepción de la UV. Los sistemas tienen que cumplir con los
requerimientos de la regla para redundar en una protección mayor y reducirán los
riesgos potenciales de salud relacionados con la exposición a los DBP.
La etapa 2 DBPR esta estructurada sobre la etapa 1 DBPR proporcionando una
protección más constante contra DBP’s a través del sistema entero de distribución y
centrándose en la reducción de los DBP. La reglamentación cambia la manera que los
resultados del muestreo, la determinación para la etapa 2 DBPR se basa en el
cumplimiento del LRAA (es decir, se debe satisfacer en cada localización de muestreo)
en vez del RAA para el sistema completo utilizado bajo etapa 1 DBPR. La etapa 2
DBPR requiere a los sistemas conducir un análisis IDSE para identificar el cumplimiento
de los puntos de muestro que presentan los altos niveles en TTHM y HAA5.
Al igual que la LT2EWSTR, en la etapa 2 D/DBPR la Planta Filtros Río de
Blanco (que sirve a 100,000 o más personas), cae bajo el itinerario 1. Donde se
comienza con un IDSE, el mismo se realiza con el propósito de identificar los lugares
con concentraciones altas de HAA5 y TTHM adicionales a los de etapa 1 DBP y
determinar cuales serán los puntos para el cumplimiento de la etapa 2 DBP. Para poder
realizar esta evaluación utilicé un esquemático del sistema, datos operacionales, flujo
plantas, tanques, “booster” de cloro, dirección de flujo, puntos muertos en sistema
distribución, limites áreas servidas, localización puntos monitoreo etapa 1 DBP, etc.
Además recopile información de las áreas de alto consumo, áreas de poco consumo y
áreas de alta y baja densidad poblacional. Luego que se tiene esta información, paso a
proponer unos puntos en la red de distribución basados en criterios como; tipo fuente,
población servida, e incluyo el historial mensual de los picos para HAA5 y TTHM donde
se escogieron los más altos y mes más caliente.
95
Escogí los puntos de residencia promedio basado en la preparación de una tabla
de TCR, asumiendo que la concentración de cloro residual promedio es igual al tiempo
residencia promedio, se calcula la concentración promedio de cloro de cada punto,
luego se calcula la concentración promedio de cloro del sistema, usando promedios de
cada punto y se escogen los puntos con concentración de cloro residual similar a la
concentración promedio del sistema. Otros criterios adicionales para el tiempo de
residencia lo son; las áreas de densidad poblacional moderada cerca del centro
geográfico del sistema, se ubica el punto con concentración más próxima al promedio
del sistema cerca de áreas bien pobladas.
Para escoger los puntos de TTHM y HAA5 prepare una tabla de los resultados
de los puntos de la etapa 1 DBP, donde se tomaron en cuenta de no incluir los
existentes y alejarse de la ubicación, se distribuyeron en el sistema para abarcar mayor
área, se ubicaron varios punto tomando en cuenta que; por lo menos 1 punto en área
más lejana del sistema, otros lejos de la fuente, cerca del ultimo grupo de clientes y
antes del ultimo hidrante. Específicamente para los escoger los puntos de TTHM se
tomaron en consideración criterios basados en la formación de TTHM, precursores,
cloro, temperatura alta y tiempo residencia, (asumir - tiempo residencia alto =
concentración de cloro baja), después de un booster de cloro, después de tanques
(aumenta tiempo residencia), finales de líneas pequeñas y poca población, áreas de
poco consumo, antes de ultimo hidrante, áreas de poco consumo (pero con residentes),
áreas cerca de TTHM (etapa 1 DBP) altos. Específicamente para los escoger los
puntos de HAA5 se tomaron en consideración los criterios de; descartar biodegradación
si tengo HAA5 altos ( en verano, tiempo residencia mayor y mismo lugar y época de
TTHM alto), escoger puntos más cercanos a la entrada del sistema de distribución (para
evitar biodegradación), si los punto de cloro menores que el promedio de cloro del
sistema y mayor de 0.2 mg/l, residual de cloro bajo pero, después booster cloro,
96
96
después tanque almacenamiento, áreas de poco consumo, cerca finales de líneas,
áreas de mezcla de varias fuentes, cerca de puntos de la etapa 1DBP pero altos para
HAA5.
Luego para preparar el plan de monitoreo también se utilizaron criterios donde
se escogió el mes pico, use los datos de la fuente con concentraciones de DBP más
alta, se utilizó un año de datos más representativo del comportamiento usual del
sistema, el DBP más critico que excedió o que pudo haber excedido el MCL. Para
seleccionar los días de muestreo comenzando desde mes pico, luego (x días) hacia
delante y hacia atrás, evitando fines de semana y días feriados. Finalmente se justifican
los puntos para ser evaluado por el estado y a la EPA, Una vez lo acepte el Estado
desde esta fecha se toma para el inicio del muestreo basado en el LRAA para el
sistema bajo para el sistema bajo estudio.
97
Capítulo Cuatro
Resultados Y Discusión
Para evaluar el cumplimiento con lo que estipula la aplicación de la SWDA y sus
nuevas enmiendas en los sistemas bajo estudio y asegurar el control de riesgo en la
protección a la salud pública, se realizó la investigación en dos de los sistemas que
comprenden el Área de Humacao de la Región Este de la AAA.
Primera parte: Evaluación de Rendimiento
En resumen, los datos de evaluación de rendimiento muestran que a pesar de
algunos detalles de operación y/o mantenimiento se han logrado las metas de
optimización.
Planta Filtros de Río Blanco
Factores que limitan rendimiento
Las áreas del plan, rendimiento, mantenimiento y administración fueron
evaluadas para identificar factores que limitan las mismas. Estas evaluaciones están
basadas en información obtenida de la planta, entrevistas, rendimiento y evaluaciones
del plan, estudios especiales y mi criterio. Cada uno de los 50 factores limitantes de
rendimiento fue dirigido como un problema potencial en la Planta Filtros de Río Blanco.
Los factores identificados que limitan el rendimiento serán clasificados como A, B o C
según las siguientes pautas:
A. Aquellos que tienen un efecto mayor en el rendimiento a largo plazo y una
base repetitiva.
B. Aquellos que tienen un efecto moderado en rendimiento en una base
rutinaria o mayor efecto en una base periódica.
C. Aquellos que tienen sólo un efecto menor en rendimiento.
98
98
A los factores que limitan el rendimiento se le da prioridad sobre la base de su
impacto relativo en rendimiento. Hay cuatro factores A y un factor B. Lo restantes
factores no están teniendo un impacto significativo en el rendimiento de la planta (EPA,
1998b).
Factor A. Políticas Administración
Los problemas de rendimiento en la Planta Filtros de Río Blanco parecen ser
principalmente debido a una falta de políticas apropiadas establecidas por la AAA,
donde:
1. Hay que adoptar claramente, el objetivo y las metas mensurables para
calidad de agua filtrada más allá del cumplimiento con las leyes vigentes.
2. En lo que se refiere a la calidad de agua y confiabilidad, es poco
probable que cualquier planta de tratamiento convencional de agua de
superficial encontrará las metas de optimización a menos que todas las
partes se involucraran con el rendimiento, mantenimiento y administración de
la facilidad tengan objetivos y las metas comunes mensurables.
3. Hay que establecer requisitos para el desarrollo y uso de los SOP para
las tareas básicas y esenciales como el lavado de los filtros, la coagulación,
calibración de bomba de dosificación química, y los datos de remoción de log
diariamente. Esto facilita el que los operadores que realizan las mismas
tareas no utilicen procedimientos diferentes los cuales a veces son
totalmente opuestos.
4. Existen instrumentos y válvulas que no funcionan o tienen que ser
operadas manualmente, su condición es el claro ejemplo de que las
actividades de mantenimiento no están dirigiéndose a corregir la situación.
5. Las políticas y procedimientos con respecto a la calidad del agua tienen
que ser conducidas para probar la optimización. Por ejemplo, la Planta
99
Filtros de Río Blanco es una planta convencional que se le requiere remoción
de un cierto porcentaje de TOC basada en el nivel de TOC y alcalinidad en el
agua cruda. Las pruebas se realizan mensualmente para determinar el
cumplimiento; sin embargo, los resultados experimentales deben ser
proporcionados a los operadores, solo se notifican si incurren en una
violación pero, no se proporcionan los resultados del laboratorio que son
necesarios, para que ellos puedan determinar los ajustes operacionales
adecuados para lograr el cumplimiento.
6. El método de comprar los materiales necesarios es difícil y el tiempo para
conseguirlos es excesivo en algunos casos. Cada compra de más de
$3,000.00 tiene que pasar por el Director Regional y los químicos para el
tratamiento del agua se compran desde las oficinas centrales de la AAA en
San Juan.
7. Se permite operar las plantas a flujos más altos de su capacidad de
diseño.
8. Se ha establecido una política que todas las plantas de tratamiento de
agua usarán los mismos dos químicos en la coagulación. Mientras esto
puede hacer posible comprar el coagulante a precios bajos, es improbable
que uno o dos coagulantes proporcionen el rendimiento óptimo en todas las
plantas de la AAA sin tener en cuenta la diferencia en la química de agua y la
turbiedad y la cantidad de materia orgánica.
Factor A. Floculación y Sedimentación
La floculación y la sedimentación son capaces del manejo de los flujos de la
planta, siendo particularmente poco eficientes, durante los eventos de turbiedad altos.
100
100
Factor A. Mantenimiento Preventivo y Correctivo
El mantenimiento preventivo y correctivo está entre los problemas más serios en
la Planta Filtros de Río Blanco. Hay componentes de la planta esenciales que se dañan
y si se mantienen fuera de servicio por espacios de tiempo prolongados, es a veces
muy difícil lograr que el agua tratada sea de calidad.
1. Existen una serie de equipos que miden la calidad de agua a tratarse y
requieren de un mantenimiento continuo, lo que hace que sea muy difícil
mantener lecturas confiables. Por lo que en algunos casos se tienen que
tomar manualmente.
2. Hay que proveer a la planta de un equipo que pueda variar la dosificación del
químico.
3. Los filtros exhiben perdida de aire
4. El flujo a los Helli-Cone® no es dividido proporcionalmente y no se controla
apropiadamente.
Factor A. Operación y Aplicación de concepto de Control de Proceso
Aunque los operadores aplican su conocimiento de los conceptos de tratamiento
de agua basado en el control de procesos, la coagulación es manejada ajustando las
bombas de dosificación químicas y observando el flóculo que se produce. La prueba de
jarra raramente se utiliza, las proporciones de la dosificación químicas no se calculan
para determinar la dosis química exacta que está siendo aplicada. En un cambio, las
proporciones se ajusta y el proceso del tratamiento se observa para determinar el
impacto del cambio.
1. Los operadores usan medidas de turbiedad tomadas del agua bombeada en
el sistema de distribución para hacer los ajustes de la dosificación químicos.
Estas medidas son impactadas por el alto consumo, sedimentos en el tanque
de agua limpia y en la línea de servicio.
101
2. Los operadores no están usando la capacidad total del sistema de SCADA
(esto es debido a que el mismo no esta instalado en su totalidad y requieren
adiestramiento).
3. El periodo que transcurre entre la limpieza de los sedimentadores en
ocasiones es excesivo. Esto provoca que se acumule gran cantidad de
cieno, lo cual resta volumen de asentamiento y provoca una situación de
corto circuito. Cuando esto sucede pasa agua con turbidez por encima de
los 2 NTU a los filtros y el desempeño de los mismos se ve afectado.
Factor B. Plan Flexibilidad de Diseño
A la planta le falta la flexibilidad necesaria para lograr las metas de optimización.
1. Hay una falta de puntos de inyección de químicos. Debe haber opciones
múltiples para la inyección de químicos para que el tiempo de inyección
pueda variarse para un mejor rendimiento.
2. La turbiedad no es medida en las líneas de agua crudas para que los
operadores tengan una idea temprana de próximos problemas de turbiedad.
Tampoco hay medida de la turbidez de salida de los sedimentadores hacia
los filtros.
3. La energía cinética del agua que viene de los conos hacia los
sedimentadores es mucha, debido a la diferencia en altura que existe. Hay
válvulas instaladas para regular esta presión pero, aún así hay demasiada.
Esto causa que se rompan los flóculos previamente formados en los pre-
sedimentadores.
En cuanto al impacto proyectado de la ayuda técnica. El último paso del
proceso de CPE es evaluar el potencial para mejorar el rendimiento usando la Ayuda
Técnica (CTA). Un CTA es un programa formal de asistencia que sistemáticamente se
dirige los factores identificados que limitan el rendimiento de la planta durante el CPE.
102
102
Un CTA se comienza típicamente cuando se identifican problemas de rendimiento
significativos. Normalmente se centra en rendimiento mejorado a través de operador, el
cual se entrena y mejora el control del proceso. El plan administrativo y financiero, para
minimizar los factores de mantenimiento los cuales sino se resuelven causan un
impacto en los problemas de rendimiento.
La Planta Filtros de Río Blanco necesitarían tener algunas mejoras para
asegurar que la optimización se logre a una proporción de flujo de 6.57 m3/seg.(15.0
MGD). El mantenimiento preventivo y correctivo son los problemas más apremiantes.
Si esos problemas se resuelven, habría una buena oportunidad por parte de AAA para
dirigirse a resolver los factores limitantes de rendimiento (EPA, 1998b).
Planta Filtros de Humacao
En resumen, los datos de evaluación de rendimiento muestran que no se han
logrado las metas de optimización para la remoción de la partícula.
Factores que Limitan Rendimiento
Las áreas del plan, rendimiento, mantenimiento y administración fueron
evaluadas para identificar factores que limitan el mismo. Estas evaluaciones están
basadas en información obtenida de la planta, entrevistas, evaluaciones del plan,
estudios especiales y mi criterio de la evaluación. Cada uno de los 50 factores
limitantes de rendimiento se dirigió como un problema potencial en la Planta Filtros de
Humacao, los factores identificados que limitan el rendimiento serán clasificados como
A, B o C según las pautas siguientes:
A. Aquellos que tienen un efecto mayor en el rendimiento a largo plazo y una base
repetitiva.
B. Aquellos que tienen un efecto moderado en rendimiento en una base rutinaria o
mayor efecto en una base periódica.
C. Aquellos que tienen sólo un efecto menor en rendimiento.
103
Los factores que limitan el rendimiento se le da prioridad sobre la base de su
impacto relativo en rendimiento. Hay cuatro factores A y un factor B. Se determinó que
45 factores no estaban teniendo un impacto significativo en el rendimiento de la planta
(EPA, 1998b).
Factor A. Políticas de Administración
Los problemas de rendimiento en la Planta Filtros de Humacao parecen ser
principalmente debido a una falta de políticas apropiadas establecidas por la AAA:
1. No ha adoptado claramente, el objetivo y las metas mensurables para
calidad de agua filtrada.
2. En lo que se refiere a la calidad de agua y confiabilidad, es poco probable
que cualquier planta de tratamiento convencional de agua de superficial
encontrará las metas de optimización a menos que todas las partes se
involucraran con la operación, mantenimiento y administración de la facilidad
tengan objetivos y las metas comunes mensurables.
3. No se han establecido requisitos para el desarrollo y uso de los SOP para las
tareas básicas y esenciales como el lavado de los filtros, la coagulación,
calibración de bomba de dosificación química, y los datos de remoción de log
diariamente. Esto resulta en que los operadores que realizan las mismas
tareas utilicen procedimientos diferentes. En algunos casos, la calibración
de dosificación de químico y la comprobación de la aplicación de la misma,
este procedimiento simplemente no se realiza.
4. Existen instrumentos que no funcionan, válvulas no-funcionales o tienen que
ser operadas manualmente, las bombas están fuera de servicio por períodos
largos de tiempo, los canales de floculación no operan apropiadamente
ocurren cortocircuitos, los filtros tienen problemas de aire, el sistema SCADA
no está funcionando apropiadamente y por lo general el mantenimiento es
104
104
pobre. La condición de varios de componentes de planta es un claro ejemplo
de que estas actividades de mantenimiento no están dirigiéndose.
5. Las políticas con respecto a la calidad del agua no son conducentes para
probar la optimización. La Planta Filtros de Humacao es una planta
convencional que se le requiere remoción de un cierto porcentaje de TOC
basado en el nivel de TOC y alcalinidad en el agua cruda. Las pruebas se
realiza mensualmente para determinar el cumplimiento; sin embargo, los
resultados experimentales no se proporcionan a tiempo para determinar qué
ajustes operacionales son necesarios para lograr el cumplimiento.
6. El método de comprar los materiales necesarios es difícil y el tiempo para
conseguirlos es excesivo en algunos casos. Cada compra de más de
$3,000.00 tiene que pasar por el Director Regional y los químicos para el
tratamiento del agua se compran desde las oficinas centrales de la AAA en
San Juan.
7. Se permite operar las plantas a flujos más allá de su capacidad de diseño.
8. Se ha establecido una política que todas las plantas de tratamiento de agua
usarán los mismos dos químicos en la coagulación. Mientras esto puede
hacer posible comprar el coagulante a precios bajos, es improbable que uno
o dos coagulantes proporcionen el rendimiento óptimo en todas las plantas
de la AAA sin tener en cuenta la diferencia en la química de agua, la
turbiedad y la cantidad de materia orgánica.
Factor A. Floculación y Sedimentación
La floculación y los tanques de sedimentación no son capaces de manejar los
flujos de la planta, particularmente durante los eventos de alta turbiedad.
105
Factor A. Mantenimiento Preventivo y Correctivo
El mantenimiento preventivo y correctivo está entre los problemas serios en la
Planta Filtros de Humacao. Existen componentes de la planta esenciales que se dañan
y si se mantienen fuera de servicio sería muy difícil lograr que el agua tratada sea de
calidad.
1. El flujo a la planta puede variar debido al sistema de bombas que le suple.
La planta no estaba provista con un equipo que pueda variar la dosificación
del químico. Esto hacia muy difícil la dosificación para la coagulación. (Se
instaló un equipo que puede variar la dosificación del químico).
2. La unidad de la mezcla rápida estaba fuera de servicio durante años. Esta
planta necesitaba una fase de la mezcla rápida (se instaló el mezclador
rápido).
3. El SCM no funciona (el equipo que realiza la dosificación automática utiliza
un SCD).
4. Los filtros exhiben perdida de aire.
5. Los floculadores no están funcionando apropiadamente.
6. El flujo a los filtros no es dividido proporcionalmente.
7. La descarga de lodo se debe realizar por personal no involucrado con
funcionamiento de la planta.
Factor A. Operación y Aplicación de concepto de Control de Proceso
Los operadores aplican su conocimiento de los conceptos de tratamiento de
agua basado en el control de los procesos de tratamiento. Las pruebas de jarra
raramente se utilizan. Las proporciones de la dosificación químicas no se calculan para
determinar la dosis química exacta que está siendo aplicada
1. Los operadores usan medidas de turbiedad tomadas del agua bombeada
fuera del tanque de agua limpia en el sistema de la distribución para hacer
106
106
los ajustes de la dosificación químicos. Estas medidas son impactadas por
el alta consumo y sedimentos en el tanque de agua limpia y la línea de
servicio.
2. Los operadores no están usando la capacidad total del sistema de SCADA,
debido a que no están totalmente instaladas, todas las funciones necesarias,
además de la falta de mantenimiento adecuado y de adiestramientos.
3. El periodo que transcurre entre la limpieza de los sedimentadores es
excesivo en ocasiones. Esto provoca que se acumule gran cantidad de
cieno, lo cual resta volumen de asentamiento y provoca una situación de
corto circuito. Cuando esto sucede pasa agua con turbidez por encima de
los 2 NTU a los filtros y el desempeño de los mismos se ve afectado.
Factor B. Plan flexibilidad de Diseño
A la planta le falta la flexibilidad necesaria para lograr las metas de optimización.
1. Hay una falta de puntos de inyección químicos ya que se deben tener
opciones múltiples para la inyección de químicos para que el tiempo de
inyección pueda variarse para un mejor rendimiento.
2. La turbiedad no es medida en las líneas de agua crudas para que los
operadores tengan una idea temprana de próximos problemas de turbiedad.
3. Impacto proyectado del CTA
El último paso del proceso de CPE es evaluar el potencial para mejorar el
rendimiento usando un CTA. El CTA es un programa formal de asistencia que
sistemáticamente se dirige los factores identificados que limitan el rendimiento de la
planta durante el CPE. El CTA se comienza típicamente cuando se identifican
problemas de rendimiento significativos. Normalmente se centra en rendimiento
mejorado a través de operador, el cual se adiestra y mejora el control del proceso. Plan
107
administrativo, financiero, para minimizar los factores de mantenimiento los cuales sino
se resuelven causan su impacto en los problemas de rendimiento (EPA, 1998b).
Las Planta Filtros de Humacao necesitaría tener algunas mejoras importantes
antes de se pueda lograr la optimización para un flujo de 2.63 m3/seg. (6.0 MGD). Las
capacidades de la floculación y los tanques de sedimentación están limitados y se
requerirían “chevrones”. Si esos problemas estuvieran resueltos, habría una buena
oportunidad para dirigirse a resolver los factores limitantes de rendimiento.
Segunda Parte. Colección de Datos, Manejo y Análisis de las Muestras
Durante el recorrido por las plantas obtuve datos correspondientes a cada día de
visita. Estos son necesarios para el análisis de los procesos de tratamiento y la
determinar el por ciento de remoción de TOC.
Planta Filtros de Río Blanco
Para el día 20 de abril de 2005, se recopilaron datos operacionales (Tabla 4.01)
y se obtuvieron las medidas tomadas de TOC (Tabla 4.02). Se analizaron los
resultados, donde se obtuvo que con una alcalinidad de 50 mg/l donde se requiere una
remoción de TOC de un 35%, según la reglamentación, se escogió un 45% de
remoción, debido a las diferencias obtenidas entre las muestras analizadas por el
laboratorio, con el propósito de asegurar que la planta produzca agua segura
consistentemente. El por ciento de remoción obtenido cumplió con el deseado de un
45%, independientemente de la muestra tomada (Figura 4.01).
108
108
Tabla 4.01. Datos Operacionales 20 de abril de 2005 Planta Filtros de Río Blanco.
Flujo (MGD)
Flujo (m3/seg.)
12
5.26
Alcalinidad (mg/l) CaCO3 50
Agua Cruda 7.42 PH
Agua Tratada 6.37
Agua Cruda (NTU) 20.4 Turbiedad
Agua Tratada (NTU) 0.26
Pre 350 Cloro
Final Post (lb/dia) 325
Adición de Químicos Primario GPAC (ppm) 14.43
Densidad (lb/gal) 10.03
Secundario (ppm) N/A
Densidad (lb/gal) N/A
Figura 4.01. Por cientos de Remoción el 20 de abril de 2005, Planta Filtros de Río
Blanco.
Porciento de Remoción Primera Ronda
67.5560.2
78.69
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
%Remocióninstantánea
%Remoción tiempode residencia total
%RemociónSedimentador
Porciento
Remoción Obtenida Remoción Requerida de TOC
109
Tabla 4.02. Medidas de TOC 20 de abril de 2005 Planta Filtros de Río Blanco.
TOCave
Muestra ppm
Al mismo instante Agua Cruda 3.95
Agua Filtrada 1.28
Con tiempo de residencia (45 min) Agua sedimentador (45 min) 1.57
Con tiempo de residencia (1.5 hr) Agua filtrada (1.5 hr) 0.84
El 21 de abril de 2005, se obtuvieron datos operacionales (Tabla 4.03) y las
medidas tomadas de TOC (Tabla 4.04). Para este día la alcalinidad fue de 60 mg/l, se
requiere una remoción de TOC de un 35%, se escogió entonces un 45% de remoción,
debido a las diferencias obtenidas entre las muestras analizadas por el laboratorio,
asegurando que la planta produzca agua segura consistentemente. El por ciento de
remoción obtenido cumplió con el deseado de un 45%, independientemente de la
muestra tomada (Figura 4.02).
Tabla 4.03. Datos operacionales el 21 de abril de 2005 Planta Filtros de Río Blanco.
Flujo (MGD)
Flujo (m3/seg.)
12
5.26
Alcalinidad (mg/l) CaCO3 60
Agua Cruda 7.08 pH
Agua Tratada 6.47
110
110
Tabla 4.03., continuación.
Agua Cruda (NTU) 6.91 Turbiedad
Agua Tratada (NTU) 0 66
Pre 300 Cloro
Final Post (lb/d) 350
Primario GPAC (ppm) 14.43 Adición de Químicos
Densidad (lb/gal) 10.03
Figura 4.02. Por cientos de Remoción el 21 de abril de 2005, Planta Filtros de Río
Blanco.
Porciento de Remoción Primera Ronda
60.58
35.06
66.4
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
%Remoción instantánea %Remoción tiempo deresidencia total
%RemociónSedimentador
Porc
iento
Remoción Obtenida Remoción Requerida de TOC
111
Tabla 4.04. Medidas de TOC el 21 de abril de 2005 Planta Filtros de Río Blanco.
TOCave
Muestra ppm
Agua Cruda 3.10 Al mismo instante
Agua filtrada (instantánea) 1.22
Con tiempo de residencia (45 min) Agua Sedimentador (45 min) 2.01
Con tiempo de residencia (1.5 hr) Agua filtrada (1.5 hr) 1.04
Finalmente el día 22 de abril de 2005, se recopilaron datos operacionales (Tabla
4.05) y resultados de las medidas tomadas de TOC (Tabla 4.06). Según el análisis
correspondiente, los resultados obtenidos fueron de una alcalinidad de 70 mg/l donde
se requiere una remoción de TOC de 25%. No obstante se escogió un 35% de
remoción debido a las diferencias obtenidas entre las muestras analizadas por el
laboratorio. Se decidió de esta forma para así asegurar que la planta sirva agua segura
consistentemente. El por ciento de remoción obtenido cumplió con el deseado de 45 %,
independientemente de la muestra tomada (Figura 4.03).
Tabla 4.05. Dato Operacional el 22 de abril de 2005 Planta Filtros de Río Blanco.
Flujo (MGD)
Flujo (m3/seg.)
12
5.26
Alcalinidad (mg/l) CaCO3 70
pH Agua Cruda 7.35
112
112
Tabla 4.05., continuación.
pH Agua Tratada 6.85
Agua Cruda (NTU) 18.7 Turbiedad
Agua Tratada (NTU) 0.22
Pre 350 Cloro
Final Post (lb/d) 325
Primario GPAC (ppm) 14.43 Adición de Químicos
Densidad (lb/gal) 10.03
Figura 4.03. Por cientos de Remoción el 22 de abril de 2005, Planta Filtros de Río
Blanco.
Porciento de Remoción Primera Ronda
67.04
13.65
70.54
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
%Remoción instantánea %Remoción tiempo deresidencia total
%Remoción Sedimentador
Porc
iento
Remoción Obtenida Remoción Requerida de TOC
113
Tabla 4.06. Medidas de TOC el 22 de abril de 2005 Planta Filtros de Río Blanco.
TOCave
Muestra ppm
Agua Cruda 2.13 Al mismo instante
Agua filtrada (instantánea) 0.70
Con tiempo de residencia (45 min) Agua Sedimentador (45 min) 1.84
Con tiempo de residencia (1.5 hr) Agua filtrada (1.5 hr) 0.63
Basado en los tres días antes mencionados se realizo una modelación del agua
cruda con la prueba de jarra para pH altos y bajos. Añadiéndole el polímero utilizado en
la planta de filtración GPAC 2000. De esta manera se pudo identificar la capacidad de
remover la materia orgánica que tiene el polímero. En este análisis se utilizó una
prueba de jarra añadiendo 100 mg/l del polímero primario (Tabla 4.07). Para efectos de
comparar la forma en que se toman muestras y usarlo como variable, se tomaron las
muestras de agua cruda y filtrada al mismo tiempo, (forma utilizada por el laboratorio
para muestreo de cumplimiento), y las muestras de agua cruda y filtrada esperando el
tiempo de residencia en la planta.
114
114
Tabla 4.07. Medidas obtenidas para Calcular la Composición de TOC Planta Filtros de
Río Blanco.
Agua Cruda
Antes Después Remoción %
Beaker # 1
(pH menor
de 5.5)
Beaker #3
(pH mayor
de 8.5)
Beaker # 1
(pH menor
de 5.5)
Beaker #3
(pH mayor
de 8.5)
TOC AVG (ppm) 3.95 4.25 3.88 -7.73 1.65
Los por cientos de composición de TOC (Tabla 4.08) indican que para el grupo
húmico se obtuvo un resultado negativo, mientras que la fracción “non-sorbable” fue
mayor de 100%. Evidentemente estos resultados son erróneos. Esto puede tener
distintas explicaciones, entre las cuales se pueden mencionar, que el equipo puede
estar fuera de calibración. Otra posibilidad puede ser que el agua cruda contenga
químicos que puedan estar interfiriendo con la oxidación de la materia orgánica. Por
otro lado la alta alcalinidad que presenta el agua cruda podría estar interfiriendo con la
lectura del equipo, esto debido a la técnica que utiliza el equipo para leer la oxidación de
la materia orgánica. A su vez, se demostró la variabilidad de TOC (Figura 4.04) en las
distintas etapas y formas de tomar las muestras. De esta se confirma que el tomar las
muestras sin esperar el tiempo de residencia hidráulico no es representativo del proceso
que ocurre en la planta de filtración. Mientras que para el TOC de entrada es uno
variable.
115
Tabla 4.08 Por cientos de remoción el 20 de abril de 2005 Planta Filtros de Río Blanco.
Beaker #1 y #3
Grupos de TOC Por ciento de Composición
Nonsorbable groups 107.73
Humic acid groups -9.38
Nonpolar groups 1.65
Figura 4.04. Variabilidad de TOC en los distintos días, Planta Filtros de Río Blanco.
Al mismo tiempo se realizó una prueba de jarra para determinar la dosis de
coagulante que resulta en una mayor remoción de TOC. Para esta prueba se utilizó el
polímero que actualmente se aplica en la planta GPAC 2000. Por cada dato obtenido
se calculó la remoción de TOC por la dosis añadida (Tabla 4.09). En esta prueba se
varió la concentración de polímero añadido en factores de 10. Comencé con la
Variaciones de TOC en la entrada y salida de la Planta Filtros Rio Blanco
0.00
2.00
4.00
6.00
4/20 4/21 4/22
Fecha
TO
C (ppm
)
TOC (Entrada) ppm TOC (Salida) (td) ppmTOC (Salida) (inst.) ppm
116
116
aplicación de polímero actual de la planta de filtración y se aumentó la concentración en
seis jarras adicionales. El propósito de la prueba es determinar si el polímero utilizado
en la planta tiene la capacidad de remover la materia orgánica y a que concentración.
Tabla 4.09. Resultados de la Prueba de Jarra.
Jarra Dosis (mg/l) Dosis (ug/l) TOCave % Remoción
1 14.43 11.9 2.28 26.33
2 24.43 20.3 1.86 40.06
3 34.43 28.6 1.70 45.23
4 44.43 36.9 1.68 45.72
5 54.43 45.2 1.65 46.69
6 64.43 53.5 1.60 48.47
Claramente se pudo observar (Tabla 4.09) que con un aumento leve en la
dosificación obtenemos por cientos de remoción considerablemente más altos. La
remoción deseada es de un 45%, esta remoción es alcanzada con dosificaciones
aproximadamente igual o mayores a 34.43 mg/l.
Planta Filtros de Humacao
Para el día 19 de mayo de 2005, recopilamos datos operacionales (Tabla 4.10) y
resultados de las medidas tomadas de TOC (Tabla 4.11) De acuerdo al análisis, resulto
una alcalinidad de 80 mg/l donde se requiere un 25% de remoción de TOC. Debido a
diferencias en las lecturas de TOC del equipo y el laboratorio, se decidió escoger el por
ciento mayor siguiente en la escala de alcalinidad, de 35% de remoción. Se decidió
esta forma para así asegurar que la planta produzca agua segura consistentemente. Se
117
puedo observar que el por ciento de remoción obtenido (Figura 4.05) para ambos tipos
de muestras cumplen con el deseado de un 35 %.
Tabla 4.10. Datos Operacionales del 19 de mayo de 2005 Planta Filtros de Humacao.
Flujo (MGD)
Flujo (m3/seg.)
5.1
2.23
Alcalinidad (mg/l) CaCO3 80
Agua Cruda 6.81 pH
Agua Tratada 6.8
Agua Cruda (NTU) 114 Turbiedad
Agua Tratada (NTU) 1.59
Pre 125 Cloro
Final Post (lb/d) 40
Primario GPAC (ppm) 11.79
Densidad (lb/gal) 10.03
Secundario PRP
4440(ppm)
22.65
Adición de Químicos
Densidad (lb/gal) 8.92
118
118
Tabla 4.11. Medidas de TOC el 19 de mayo de 2005 Planta Filtros de Humacao.
TOCave
Muestra ppm
Agua Cruda 4.37 Al mismo instante
Agua Tratada (instantánea) 2.11
Con tiempo de residencia (1 hr) Agua Sedimentador (1 hr) 3.55
Con tiempo de residencia (1.75 hr) Agua Tratada (1.75 hr) 2.03
Figura 4.05. Por cientos de Remoción el 19 de mayo de 2005, Planta de Filtros de
Humacao.
Porciento de remoción de TOC
18.76
51.72 53.55
0
20
40
60
Instantánea Tiempo de ResidenciaTotal
Sedimentador
Remoción
Porc
iento
(%
)
Remocion Obtenida Remoción Requerida
119
El 20 de mayo de 2005, se recopilaron los datos operacionales (Tabla 4.12) y las
medidas tomadas de TOC (Tabla 4.13). Se analizaron los resultados obtenidos, los
cuales reflejaron una alcalinidad de 100 mg/l donde se requiere un 25% de remoción.
Debido a diferencias en las lecturas de TOC del equipo y el laboratorio, se determinó
escoger el por ciento mayor siguiente en la escala de alcalinidad, indicado en la tabla,
donde se requiere un 35% de remoción. Decidí esta forma para así asegurar que la
planta produzca agua segura consistentemente. Se puedo observar que el por ciento
de remoción obtenido (Figura 4.06) para ambos tipos de muestras cumplen con el
deseado de un 35 %.
Tabla 4.12. Datos Operacionales para el 20 de mayo de 2005 Planta Filtros de
Humacao.
Flujo (MGD)
Flujo (m3/seg.)
5.1
2.23
Alcalinidad (mg/l) CaCO3 100
Agua Cruda 6.92 pH
Agua Tratada 6.96
Agua Cruda (NTU) 22.8 Turbiedad
Agua Tratada (NTU) 0.62
Pre 125 Cloro
Final Post (lb/d) 40
Primario GPAC (ppm) 11.79 Adición de Químicos
Densidad (lb/gal) 10.03
Secundario PRP 4440(ppm) 22.65 Adición de Químicos
Densidad (lb/gal) 8.92
120
120
Figura 4.06. Por cientos de Remoción el 20 de mayo de 2005, Planta Filtros de
Humacao.
Tabla 4.13. Medidas de TOC para el 20 de mayo de 2005 Planta Filtros de Humacao.
TOCave
Muestra ppm
Agua Cruda 3.71 Al mismo instante
Agua Tratada (instantánea) 1.74
Con tiempo de residencia (1 hr) Agua Sedimentador (1 hr) 2.45
Con tiempo de residencia (1.75 hr) Agua Tratada (1.75 hr) 1.08
Y el día 23 de mayo de 2005, los datos operacionales (Tabla 4.14) y las medidas
tomadas de TOC (Tabla 4.15). Se analizaron los resultados obtenidos, que reflejaron
una alcalinidad de 120 mg/l donde se requiere un 25% de remoción de TOC. Debido a
diferencias en las lecturas de TOC del equipo y el laboratorio, se determinó escoger el
Porciento de remoción de TOC
53.20
70.89
33.96
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
Instantánea Tiempo de residencia Sedimentador
Remoción
Porc
iento
(%
)
Remocion Obtenida Remoción Requerida
121
por ciento mayor siguiente en la escala de alcalinidad, indicado en la tabla, en este
caso se requiere un 35% de remoción. Se decidió esta forma para así asegurar que la
planta produzca agua segura consistentemente. Se puedo observar que el por ciento
de remoción obtenido (Figura 4.07) para ambos tipos de muestras cumplen con el
deseado de un 35 %.
Tabla 4.14. Datos operacionales para el 23 de mayo de 2005 Planta Filtros de
Humacao.
Flujo (MGD)
Flujo (m3/seg.)
5.1
2.23
Alcalinidad (mg/l) CaCO3 120
Agua Cruda 7.65 PH
Agua Tratada 7.16
Agua Cruda (NTU) 10.4 Turbiedad
Agua Tratada (NTU) 0.94
Pre 100 Cloro
Final Post (lb/dia) 45
Primario GPAC (ppm) 11.79
Densidad (lb/gal) 10.03
Secundario PRP 4440(ppm) 22.65
Adición de Químicos
Densidad (lb/gal) 8.92
122
122
Tabla 4.15. Medidas de TOC para el 23 de mayo de 2005 Planta Filtros de Humacao.
TOCave
Muestra ppm
Agua Cruda 3.30 Al mismo instante
Agua Tratada (instantánea) 1.85
Con tiempo de residencia (1 hr) Agua Sedimentador (1 hr) 2.93
Con tiempo de residencia (1.75 hr) Agua Tratada (1.75 hr) 1.84
Figura .4.07. Por cientos de Remoción el 23 de mayo de 2005, Planta Filtros de
Humacao.
Basado en los tres días antes mencionados se realizó una modelación del agua
cruda con la prueba de jarra para pH altos y bajos. Añadiéndole el polímero utilizado en
la planta de filtración GPAC 2000. De esta manera se pudo identificar la capacidad de
Porciento de remoción de TOC
43.94 44.24
11.21
0
20
40
60
Instantánea Tiempo de residencia Sedimentador
Remoción
Porc
iento
(%
)
Remocion Obtenida Remoción Requerida
123
remover la materia orgánica que tiene el polímero mencionado anteriormente. En este
análisis se utilizó una prueba de jarra añadiendo 100 mg/l del polímero primario (Tabla
4.16). Para efectos de comparar la forma en que se toman las muestras y utilizarlo
como variable, se tomaron muestras de agua cruda y tratada al mismo tiempo, (forma
utilizada por el laboratorio para cumplimiento), muestras de agua cruda y tratada
esperando el tiempo de residencia en la planta.
Tabla 4.16. Medidas obtenidas para Calcular la Composición de TOC Planta Filtros de
Humacao.
Agua Cruda
Antes Después Remoción %
Beaker # 3 (pH
menor de 5.5)
Beaker #5 (pH
mayor de 8.5)
Beaker # 3
(pH menor
de 5.5)
Beaker # 5
(pH mayor de
8.5)
TOC
AVG (ppm) 4.37 3.92 3.485 10.19 20.16
Los por cientos para la composición de TOC del agua cruda (Tabla 4.17) indican
que para el grupo de ácido húmico obtuvo un resultado negativo, mientras que la
combinación de las fracciones “non polar” y “non sorbable” fue mayor de 100%.
Evidentemente estos resultados son erróneos. Esto puede tener distintas
explicaciones, entre las cuales puedo mencionar que el agua cruda contenga químicos
que puedan estar interfiriendo con la oxidación de la materia orgánica. Por otro lado la
alta alcalinidad que presenta el agua cruda podría estar interfiriendo con la lectura del
124
124
equipo, esto debido a la técnica que utiliza el equipo para leer la oxidación de la materia
orgánica.
Tabla 4.17. Por cientos de composición obtenidos el 19 de mayo de 2005 Planta Filtros
de Humacao.
Beaker #3 y #5
Grupos de TOC Por ciento de Composición
Non sorbable groups 89.81
Humic acid groups -9.97
Non polar groups 20.16
Además, se muestra el resumen de variabilidad en el TOC (Figura 4.08) en las
distintas etapas y formas de tomar las muestras. De esta se confirma que el tomar las
muestras sin esperar el tiempo de residencia hidráulico no es representativo del proceso
que ocurre en la planta de filtración. Mientras que para el TOC de entrada es uno
constante.
125
Figura 4.08. Variabilidad de TOC en las Distintas Etapas, Planta Filtros de Humacao.
Al mismo tiempo se realizaron una prueba de jarra para determinar la dosis de
coagulante que produzca una mayor remoción de TOC. Para realizar esta prueba se
utilizó el polímero que actualmente se aplica en la planta GPAC 2000. La prueba
comenzó con la medida de TOC en el agua cruda y tratada (instantánea y con tiempo
de residencia) para verificar el cumplimiento con los requisitos de remoción para este
día En esta prueba de jarra se varió la concentración de polímero añadido en factores
de 10. Luego se utilizó la aplicación de polímero actual de la planta de filtros y se
aumentó la concentración en las cinco jarras adicionales. El proceso de la prueba, es
determinar si el polímero utilizado en la planta, tiene la capacidad de remover la materia
orgánica y a que concentración. Una vez finalizada la prueba de jarra se analiza el TOC
y se calcula el por ciento de remoción (Tabla 4.18). Claramente se puedo observar
(Tabla 4.18) que este polímero comienza a alcanzar el por ciento de remoción requerido
con una concentración de 51.79 mg/l.
Variaciones de TOC en el agua de entrada y salida Planta Filtros
Humacao
0.00
2.00
4.00
6.00
5/18
5/19
5/20
5/21
5/22
5/23
5/24
Fecha
TOC (ppm)
TOC (Entrada)
TOC (Salida) (td)
TOC (Salida) (inst.)
126
126
Tabla 4.18. Resultados de TOC y por cientos de remoción.
Cantidad de polímero Cantidad de polímero TOC ave Remoción
mg/l µL mg/l %
11.79 9.79 2.78 25.07
21.79 18.09 2.53 31.81
31.79 26.39 2.68 27.76
41.79 34.69 2.65 28.57
51.79 42.99 2.36 36.39
61.79 51.29 2.84 23.45
A raíz de los resultados obtenidos y descritos anteriormente el 23 de mayo de
2005, se realizó una prueba de jarra utilizando Alúmina (Al2SO4). La única variación fue
la utilización de Alúmina (Al2SO4) con una concentración de 10 mg/l y luego añadiendo
en factores de 10, en lugar del polímero utilizado en la planta, para así determinar la
efectividad. El propósito de la prueba es determinar si el químico utilizado en la planta
GPAC-2000, tiene la capacidad de remover la materia orgánica y a que concentración.
Una vez finalizada la prueba se tomó muestras de cada jarra para medir el TOC
y calcular el por ciento de remoción. La alumina puede alcanzar una remoción en
concentraciones mayores de 60 mg/l (Figura 4.09) Un estudio más detallado podría
determinar la dosis exacta para alcanzar el por ciento de remoción requerido. Por otro
lado, el GPAC alcanza la remoción requerida de 35% en aproximadamente 51.79 mg/l
mientras que la alúmina lo alcanza a 60 mg/l (Figura 4.10).
127
Figura 4.09. Resultados de la prueba de jarras, Planta Filtros de Humacao.
Figura 4.10. Comparación de resultados en la Prueba de Jarras, Planta Filtros de
Humacao.
Tercera parte. Aplicación de cada uno de los requerimientos de la SWDA y sus
enmiendas, basadas en el control de riesgo a la salud.
Cumplimiento con la regla de la Etapa 1 de Subproductos y Productos de la
Desinfección (Etapa 1 D/DBPR)
Porciento de remoción para las Jarras usando Alumina
7.5
15
22.5
30
37.5
45
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
10 20 30 40 50 60
Cantidad de Polimero (mg/l)
Porc
iento
(%
)
Cantidad de Polimero (uL) Porciento de Remocion Requerido
Comparación de resultados de las Pruebas de Jarra
25.0727.76 28.57
36.39
23.45
7.5
15
22.5
37.531.81
30
45
0
10
20
30
40
50
10.00 11.79 20.00 21.79 30.00 31.79 40.00 41.79 50.00 51.79 60.00 61.79
Concentración añadida
Porc
iento
(%
)
GPAC Alumina Remoción requerida
128
128
Planta Filtros de Río Blanco
Cumplimiento para THM Y HAA5
El sistema Naguabo Urbano toma muestras en cuatro puntos debidamente
distribuido en toda la red. Estos puntos de muestreo están aprobados por el
Departamento de Salud y se encuentran ubicados de forma representativa. La
reglamentación para Etapa 1 de D/DBR, requiere cumplir con el Promedio Aritmético
Anual Rotatorio y la Planta Filtros de Río Blanco cumple con la reglamentación tanto
para THM como para HAA5 (Figuras 4.11 y 4.12).
Figura 4.11. Cumplimiento con el Promedio Anual Rotatorio para Trihalométanos.
Cumplimiento Trihalometanos
0.0615
0.0245
0.04760.04760.0366
0.0323
0.0610.0544
0.05440.0514
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
0.08
0.09
TrimestreJan. 05 Mar. 05
TrimestreAbr. 05 Jun. 05
TrimestreJul. 05 Sept. 05
TrimestreOct. 05 Dic. 05
TrimestreEne. 06 Mar. 06
Pro
med
io R
otato
rio A
nual
Rio Blanco Humacao Maximo Nivel Contaminante (ppm)
129
Figura 4.12. Cumplimiento con el Promedio Anual Rotatorio para Ácidos Haloacéticos.
Planta Filtros de Humacao
Cumplimiento para THM y HAA5
El sistema Humacao-Las Piedras, toma muestras en cuatro puntos debidamente
distribuido en toda la red. Estos puntos de muestreo están aprobados por el
Departamento de Salud y se encuentran ubicados de forma representativa. La
reglamentación para Etapa 1 de D/DBR, requiere cumplir con el Promedio Aritmético
Anual Rotatorio y la Planta Filtros de Humacao cumple con la reglamentación tanto para
THM y HAA5 (Figuras 4.11 y 4.12).
Cumplimiento con la regla Interina Mejorada de Tratamiento de Aguas
Superficial (IESWTR)
Planta Filtros de Río Blanco
Cumplimiento Trihalometanos
0.0362
0.0187
0.0426
0.02730.0352 0.03520.0254
0.03420.0342
0.037
0.00
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
0.06
0.07
TrimestreJan. 05 Mar. 05
TrimestreAbr. 05 Jun. 05
TrimestreJul. 05 Sept. 05
TrimestreOct. 05 Dic. 05
TrimestreEne. 06 Mar. 06
Pro
med
io R
ota
torio A
nual
Rio Blanco Humacao Maximo Nivel Contaminante (ppm)
130
130
Perfiles de Desinfección
La IESWTR requiere desarrollar un perfil de desinfección para asegurar la
remoción y/o inactivación de Giardia lamblia y Virus, para asegurar los riegos a la salud.
Como parte de los requisitos para el cumplimiento con la reglamentación realicé el perfil
de desinfección, donde recopilé los datos de un año en la planta, relacionados con el
flujo máximo, pH, temperatura cloro residual y el volumen efectivo de la planta, donde
calculé la remoción e in activación de los log de Giardia lamblia y Virus. La
reglamentación permite el otorgamiento de créditos por remoción acorde con la
tecnología de tratamiento. En el caso particular del sistema bajo estudio, en el cual el
tratamiento esta basado en uno convencional, la reglamentación otorga 2.5 log de
remoción de Giardia lamblia y 2.0 log de remoción para Virus. Basado en lo anterior al
sistema bajo estudio se le requiere la remoción de 0.5 log de Giardia lamblia y 2.0 log
de Virus. De acuerdo a nuestros estudios encontramos que para los meses de agosto a
diciembre el sistema obtuvo los valores de remoción e inactivación de log de Giardia
lamblia más bajos pero, cumplió al igual que con la remoción e inactivación de los log
de Virus (Figuras 4.13 y 4.14). Realicé una investigación al respecto y como resultado
de la misma aumentamos la aplicación de la preclorinación teniendo en cuenta los
tiempos de residencia para que no se afecten los subproductos de desinfección y la
posible formación de estos.
131
Figura 4.13. Cumplimiento con la remoción e inactivación de log Giardia lamblia cysts
en Planta de Filtros de Río Blanco.
Figura 4.14. Cumplimiento con la remoción e inactivación de log Virus en Planta de
Filtros Río Blanco.
Log-Reduction of Viruses during Peak Flow for the Year (2004) Planta Filtros Rio Blanco
107.30
61.6276.77
60.12
36.8828.90 26.46 28.87 25.31
34.52 34.52
5.32
300.45
217.51
251.10
274.37
161.42
129.88 124.60
37.00
40.5840.69
0.00
50.00
100.00
150.00
200.00
250.00
300.00
350.00
Abril
May
o
Junio
Julio
Ago
sto
Septiembre
Octub
re
Nov
iembre
Diciembre
Enero
Febrero
Marzo
Meses
Log-R
eductio
n
Low Log Reduction (Viruses) Average Log Reduction (Viruses)
Log-Reduction of Giardia lamblia Cysts during Peak Flow for the Year (2004) Planta Filtros Rio Blanco
5.22
2.63
13.31
10.69
12.44
7.92
5.37 5.46
1.11 1.32 1.17 1.66 1.52
4.28
3.16
5.16
1.44 1.68 1.64 3.36
0.00
2.00
4.00
6.00
8.00
10.00
12.00
14.00
Abril Mayo Junio Julio AgostoSeptiembre OctubreNoviembreDiciembre
Enero
Meses
Log-Reduction
Low Log Reduction (Giardia) Average Log Reduction (Giardia)
132
132
Planta Filtros de Humacao
Perfiles de Desinfección
La IESWTR requiere desarrollar un perfil de desinfección para asegurar la
remoción y/o inactivación de Giardia lamblia y Virus, para asegurar los riegos a la salud.
Como parte de los requisitos para el cumplimiento con la reglamentación realicé el perfil
de desinfección donde recopilé los datos de un año de la planta relacionados con el flujo
máximo, pH, temperatura cloro residual y el volumen efectivo de la planta, donde luego
calculamos la remoción e inactivación de los log de Giardia lamblia y Virus. La
reglamentación permite el otorgamiento de créditos por remoción acorde con la
tecnología de tratamiento. En el caso particular del sistema bajo estudio el cual el
tratamiento esta basado en uno convencional, la reglamentación otorga 2.5 log de
remoción de Giardia lamblia y 2.0 log de remoción para Virus. Basado en lo anterior, al
sistema bajo estudio se le requiere la remoción de 0.5 log de Giardia lamblia y 2.0 log
de Virus. La planta cumple con la remoción e inactivación de log de Giardia lamblia, y
log de Virus (Figuras 4.15 y 4.16).
Figura 4.15. Cumplimiento con la remoción e inactivación de log Giardia lamblia cysts
en Planta de Filtros de Humacao.
Log-Reduction of Giardia lamblia Cysts during Peak Flow for the Year (2004) Planta Filtros Humacao
22.03
5.37
16.93
29.82
17.52
7.547.527.96
14.9413.5013.53
10.30
10.29
7.75
8.52
24.06
21.10
18.72
22.33
6.40
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
Abril
Mayo
Junio
Julio
Agosto
Septiembre
Octubre
Noviembre
Diciembre
Marzo
Meses
Log-Reduction
Low Log Reduction (Giardia) Average Log Reduction (Giardia)
133
Figura 4.16. Cumplimiento de remoción e inactivación de log Virus en Planta de Filtros
de Humacao.
Cumplimiento con la Etapa 2 de la regla Mejorada de Tratamiento de Aguas Superficial
(LT2 ESWTR)
Planta Filtros de Río Blanco
Basado en los datos de los niveles de Cryptosporidium parvum en el agua cruda
de la Planta Filtros de Río Blanco, según el ICR para 1997-98 (Tabla 4.19) y acorde con
el RAA calculado, se determina la clasificación del “bins”. Luego se determina si
requiere tratamiento adicional y que tipos de tratamientos basados en la “caja de
herramientas microbiana” puedo aplicar para lograr cumplimiento. Calculado el RAA se
escoge el resultado mayor de todos, cuyo valor es de 0.419, basado en la información
de la clasificación de bin (Apéndice uno), la Planta Filtros de Río Blanco tendría una
clasificación de bin 2, al ser la misma una planta de tratamiento convencional, requiere
la remoción de 1 log adicional. Si utilizó la información de la caja de herramienta
microbiológica (Apéndices dos y tres), donde se indican los criterios de diseño y
Log-Reduction of Viruses during Peak Flow for the Year (2004) Planta Filtros Humacao
245.18
356.99
296.07
418.87
727.89
433.66
170.90180.94171.49164.65173.10
356.60
391.45
202.28
558.64473.84
514.73
657.72595.11
612.41
0.00
100.00
200.00
300.00
400.00
500.00
600.00
700.00
800.00
Abril
May
o
Junio
Julio
Ago
sto
Septiembre
Octub
re
Nov
iembre
Diciembre
Enero
Meses
Log-R
eduction
Low Log Reduction (Viruses) Average Log Reduction (Viruses)
134
134
tratamiento para lograr los créditos de remoción y/o inactivación requeridos para
Cryptosporidium parvum y basado en lo que existe en la planta, se podrían considerar
varias alternativas.
Tabla 4.19. Niveles de Cryptosporidium parvum Agua Cruda Sistema Planta Filtros de
Río Blanco , según el ICR para 1997-98.
Niveles de Cryptosporidium Agua Cruda Sistema Planta Filtros de Río Blanco
Tipo Meses Nivel
Crytosporidium
(#oocysts/100L)
Nivel
Crytosporidium
(#oocysts/L)
Promedio Anual
Rotatorio (RAA)
1 Jul-97 0 0
2 Aug-97 0 0
3 Sep-97 0 0
4 Oct-97 0 0
5 Nov-97 0 0
6 Dec-97 0 0
7 Jan-98 0 0
8 Feb-98 0 0
9 Mar-98 0 0
10 Apr-98 0 0
11 May-98 17 0.17
12 Jun-98 0 0 0.0142
13 Jul-98 69 0.69 0.0672
14 Aug-98 333 3.33 0.3492
135
En la fuente, un programa de control de cuenca (0.5 log de créditos), el cual
tendría que ser aprobado por el Estado o la EPA, ya que actualmente existe un proyecto
de construcción de un lago artificial de aproximadamente 192, 528,000 pie3 (1,440
millones de galones) de almacenaje, el cual esta ubicado en un área bastante retirada
de posible impacto a la contaminación, además, en el área de la cuenca del río no tiene
impactos significativos debido a procesos agrícolas o de ganadería alguno.
Otro criterio que se podría utilizar para obtener 0.5 log de remoción y/o
inactivación de Cryptosporidium parvum, basado en la pre-filtración, serian los pre-
sedimentadores con coagulación, ya que la Planta Filtros de Río Blanco tiene cuatro
Helli-Cone®, a los cuales se le aplica una dosificación de polímero secundario y trata
toda el agua que pasa por la planta. Otros criterios basados en el rendimiento de
tratamiento, son el rendimiento de filtración combinada (0.5 log. adicionales), el cual
requiere mantener la turbidez combinada menor o igual a 0.15 NTU en el 95% de las
muestras tomadas cada mes. En la Planta Filtros de Río Blanco se lleva a cabo un
control de proceso, en el cual la planta esta operando con turbiedades de salida en el
orden de 0.02 a 0.1 NTU en el 95% de tiempo. El rendimiento individual de cada filtro,
se podría considerar como otro criterio, puesto que el mismo concede 1.0 log adicional
de remoción y/o inactivación, basado en mantener la turbidez de cada filtro individual
Tabla 4.19., continuacion
15 Sep-98 NO DATOS NO DATOS 0.4190
16 Oct-98 0 0 0.3809
17 Nov-98 NO DATOS NO DATOS 0.4190
18 Dec-98 0 0 0.4190
136
136
menor o igual a 0.1 NTU en el 95% de las muestras tomadas en el mes excepto en
intervalos de 15 minutos después de cada lavado. Cada uno de estos criterios como
alternativas para la remoción y/o inactivación de los log adicionales de Cryptosporidium
parvum, resultan bastante económicos y entran en las expectativas de la AAA.
Otros criterios que se podrían considerar, para lograr la remoción y/o
inactivación de un log adicional de Cryptosporidium parvum, son los que están basados
en componentes adicionales de tratamiento, como filtración por membrana (micro o ultra
filtración), cartuchos o filtros de arena lento, etc., donde estas técnicas requieren de
mucho espacio, además de ser cotosas. A su vez, aquellos que están basados en la
inactivación, son los de tratamiento con cloro amida, ozono y luz ultravioleta, los cuales
son técnicas bastante cotosas y requieren mayor mantenimiento.
Planta Filtros de Humacao
Debido a la cantidad de población servida para la Planta Filtros de Humacao, el
cumplimiento con la Etapa 2 de la Regla Mejorada de Tratamiento de Aguas Superficial
(LT2 ESWTR) entraría en el itinerario número 2, pautado para el mes de abril de 2007.
Cumplimiento con la Etapa 2 de la regla de Desinfectante y Subproductos de
Desinfección (Etapa 2 D/DBPR).
Planta Filtros de Río Blanco
Se comenzó con un IDSE del sistema, utilizando un esquemático (Figuras 4.17;
4.18 y 4.19) donde se identificaron tanques, booster de cloro, dirección de flujo, puntos
muertos en el sistema de distribución, limites de áreas servidas, localización puntos
monitoreo etapa 1 DBP, además, áreas de alto y poco consumo, de alta y baja densidad
poblacional, para identificar puntos de muestreo adicionales a los existentes para los
DBP con el potencial de reflejar altas concentraciones de estos subproductos.
137
Figura 4.17. Esquemático Sistema Distribución Río Blanco Fuente: Cuadrángulo AAA.
138
138
Figura 4.18. Esquemático Sistema Distribución Río Blanco (Vieques) Fuente:
Cuadrángulo AAA.
Figura 4.19. Esquemático Sistema Distribución Río Blanco (Culebra) Fuente:
Cuadrángulo AAA.
139
Este enfoque provee una protección consistente y equitativa, a través de todo el
sistema de distribución, eliminando la incidencia de picos de altas concentraciones de
DBP. Para la Planta Filtros de Río Blanco se requiere una frecuencia de muestreo de
cada 60 días durante un año, donde el total de puntos de muestreo son 16 por el total
de la población servida y se dividen de la siguiente forma; 3 cerca del punto de entrada
al sistema, 4 tomando en cuenta el tiempo de residencia, 5 basado en picos altos de
THM y 4 en picos altos de HAA5. Los nuevos criterios para los puntos de muestreo se
indican en el Apéndice cuatro, y la localización de cada uno de los puntos se especifica
en las figuras 4.17; 4.18 y 4.19.
Planta Filtros de Humacao
Debido a la cantidad de población servida para la Planta Filtros de Humacao, el
cumplimiento con la Etapa 2 de la Regla de Desinfectante y Subproductos de
Desinfección (Etapa 2 D/DBPR) entraría en el itinerario número 2, pautado para el mes
de abril de 2007.
140
140
Capítulo Cinco
Conclusiones y Recomendaciones
De acuerdo a los resultados de los análisis basados en los estudios y las
evaluaciones de los datos derivados durante el periodo de estudio de esta investigación
puedo concluir lo siguiente:
Los sistemas bajo estudios (Planta Filtros de Río Blanco y Planta Filtros de
Humacao), cumplen con los requisitos del SWDA y parte de las enmiendas que entraron
en vigencia, recientemente asegurado el control de riesgos en la protección a la salud
publica en el agua servida a través de estos, durante el tiempo de la investigación.
Ambos sistemas están en cumplimiento con las reglamentaciones existente
como: la Regla Interina Mejorada de Tratamiento de Agua Superficial, y Regla de
Subproductos de Desinfección. Ya que cumplen con todo y cada uno de los
requerimientos de estas reglamentaciones y se encuentran muy bien encaminados a
cumplir con las enmiendas asegurando de esta forma un agua con buena calidad y
segura para la población receptora.
A pesar de que estas reglamentaciones en su mayoría están diseñadas para
aguas con las características de los efluentes de los Estados Unidos, que son muy
distintos al trópico, en los sistemas bajo estudio pude demostrar que a pesar de que
poseen un sinnúmero de deficiencias estructurales y de diseño, estos cumple con los
requerimientos de estas reglamentaciones debido a un buen control de proceso
existente.
Basado en lo relacionado a la coagulación mejorada y a pesar de que la Planta
Filtros de Río Blanco y Humacao requiere mejoras estructurales poco costosas de
acuerdo al la evaluación comprensiva de rendimiento realizada se pudo observar en la
sección de resultados que al momento de las visitas, las plantas, cumplen con requisitos
141
de remoción de TOC por lo tanto de igual manera se demostró el cumplimiento con la
regla de productos de desinfección.
Además, se pudo demostrar, con los datos recopilados, y el análisis realizando
para los perfiles de desinfección, los cuales son importante por un lado que las plantas
tengan la capacidad de remover los precursores para la formación de los subproductos
de la desinfección, por el otro deben remover y/o inactivar los microorganismos
patógenos presente en el agua. Basado en lo anterior, en los sistemas bajo estudio se
le requiere la remoción de 3.0 log de Giardia lamblia y 4.0 log de virus, como resultado
ambas plantas cumplen con la remoción e inactivación de los log de Giardia lamblia, y
log de virus requeridos.
Para el cumplimiento con la etapa 2 de la regla Mejorada de Tratamiento de
Aguas Superficial (LT2 ESWTR), la Planta Filtros de Río Blanco es la que cae dentro
del itinerario 1, por la población servida. La AAA no tenia suficientes datos históricos, el
laboratorio no estaba certificado para este tipo de análisis, (hasta el momento de los
análisis que realizó el laboratorio durante su proceso de certificación no se detectó
Cryptosporidium parvum en ninguna de las fuentes analizadas), no obstante se
utilizaron datos encontrados en el ICR de 1997 a 1998, donde se demostró que aunque
la planta tuviese una calcificación de “bin’s 2, (requiere 1 log adicional de tratamiento
para la remoción y/o inactivación de Crystosporidium parvum), la planta con técnicas de
tratamiento y un programa de protección de cuenca puede satisfacer la remoción
requerida y algo más adicional.
Para el cumplimiento con la Etapa 2 de la regla de Desinfectante y Subproductos
de Desinfección (Etapa 2 D/DBPR) al igual que en la LT2 ESWTR, solo la Planta Filtros
de Río Blanco cae en el itinerario 1 por la población servida. Básicamente posterior a la
evaluación inicial del sistema de distribución para escoger los puntos de acuerdo a los
142
142
criterios establecidos, y por el análisis de los datos de cumplimiento en la etapa 1 puedo
concluir que el sistema estará en cumplimiento con la etapa 2.
Recomendaciones
Basado en los hallazgos encontrados durante el estudio, se ha demostrado que
existe una posible exposición a contaminación microbiológica que pone en riesgo la
salud de la población servida y para conservar la potabilidad y la calidad del agua en la
distribución de los sistemas, puedo hacer las siguientes recomendaciones;
Seria factible que, más allá del cumplimiento con las leyes vigentes adoptar
objetivos y metas mensurables para calidad de agua filtrada, involucrando a todas las
partes relacionadas con el cumplimiento, mantenimiento y administración de las
facilidades para que tengan los mismos objetivos y metas comunes.
Se deben establecer requisitos para el desarrollo y uso de los SOP en las tareas
básicas y esenciales como el lavado de los filtros, la coagulación, calibración de bomba
de dosificación química, entre otros.
Hay que adiestrar a los operadores en todos lo relacionado a los requerimientos
de las reglamentaciones, equipos nuevos de medición que se están adquiriendo para
estas facilidades, así como en un control de proceso más agresivo. Ya que por
ejemplo, los operadores no están usando la capacidad total del sistema de SCADA,
debido a que no tiene todas las funciones necesarias totalmente instaladas.
Basado en las graficas de rendimiento de ambos sistemas, se puede notar que
la tendencia de los patrones de turbidez en el agua cruda son iguales a los del agua
filtrada (Figura 3.04 y 3.12), o sea si la turbidez del agua cruda aumenta, la turbidez de
agua filtrada también aumenta, por lo tanto de debe trabajar en el control e proceso
para tratar de mantener una turbidez al final de los sedimentadores en 2.0 NTU en el
95% del tiempo.
143
Es recomendable indicar la importancia que existe en el mantenimiento periódico
de los componentes del sistema, tanto al área operacional como el público general, por
ejemplo; el periodo que pasa entre la limpieza de los sedimentadores es en ocasiones
excesivo, lo que provoca que se acumule gran cantidad de cieno, restando volumen
para el asentamiento y provoca una situación de corto circuito. Cuando esto sucede, la
turbidez que llega a los filtros esta por encima de los 2 NTU y el desempeño se ve
afectado provocando violaciones en los parámetros e incumplimiento.
Se deben tener múltiples opciones para la inyección de químicos para se pueda
variar el tiempo de inyección resultando en un mejor rendimiento. La turbiedad se debe
medir en las líneas de agua crudas para que los operadores tengan una idea temprana
de próximos problemas de turbiedad. De igual forma hay que tener una idea de la
turbidez de salida de los sedimentadores hacia los filtros.
Hay que evaluar el método de comprar los materiales necesarios y el tiempo
para conseguirlos. Ya que cada compra de más de $3,000.00 tiene que pasar por el
Director Regional y los químicos para el tratamiento del agua se compran desde las
oficinas centrales de la AAA.
Se deberían realizar estudios más detallados, para determinar la dosificación
adecuada del polímero primario, debido a que según los resultados obtenidos en estas
plantas, aunque están en cumplimiento en ciertas ocasiones no alcanzan la remoción
requerida. Basado en los estudios de composición de TOC en el agua cruda a partir de
el uso del polímero primario que se utilizan en las plantas (GPAC 2000), encontré que el
mismo cuenta con la capacidad de remover la materia orgánica necesaria para llevar la
planta a cumplimiento.
Se debe verificar la forma en que son tomadas las muestras (Instantánea), ya en
las ocasiones en que la planta no cumple con la remoción de materia orgánica
144
144
posiblemente se deba a esto. Esta forma no es representativa del proceso de
tratamiento que ocurre en la planta.
Es de suma importancia preparar una curva de calibración para los dosificadores
de polímeros, en estas plantas ya que no se puede determinar con certeza cuanto sé
esta dosificando. Proveerle además de equipos para el control de procesos (ej.
Analizador de TOC, Espectrofotómetro). Este equipo permitirá a los operadores
conocer si las dosis aplicadas son las correctas. Además las pruebas realizadas con
estos equipos pueden ser indicadoras de problemas en las distintas unidades de
tratamiento.
Para poder garantizar el evitar la mayoría de tiempo la formación de los
subproductos desinfección se debería entre otras; retardar la aplicación de cloro,
considerar la aplicación de un agente oxidante tal como permanganato de potasio, pero
habría que realizar estudios más detallados.
El agua es un recurso al cual estamos todos ligados, la misma es esencial y
necesaria para la vida, por lo que dependemos totalmente de la calidad de la misma.
Siendo la calidad del agua, un factor importante que puede alterar la salud de las
poblaciones, nos concierne a todos crear conciencia y actuar responsablemente en el
manejo del agua, pues de manera directa o indirecta estamos todos relacionados a las
consecuencias ocasionadas por el mal manejo y administración del recurso.
145
Literatura Citada
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Apéndice Dos
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Apéndice Tres
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Apendice Cuatro
Zip:
Chlorine Chloramines
Surface Ground Purchased
Name:
Title:
Phone #: 787-406-4728
E-mail:
C. Standard Monitoring Frequency
Total: 16
Near Entry Point: 3 Schedule 1 During peak historical month(1 monitoring period)
Avg Residence Time: 4 Schedule 2
High TTHM: 5 Schedule 3 Every 90 days (4 monitoring periods)
High HAA5 4 Schedule 4 Every 60 days (6 monitoring periods)
PWISD:
Naguabo
124,836
PWS Name:
PWS Address:
City:
Population Served:
PR0005386
Rio Blanco
Source Water Type:
00718
Carr. 31 KM 9.9
Buying / Selling Relationships:System Type:
D. Contact Person*
Subpart H
Ground
Consecutive System
Wholesale System
C. PWS Operations
Neither
CWS
NTNCWS
A. PWS Information*
II: IDSE REQUIREMENTS*
A. Number of Sites B. Schedule
Residual Disinfectant Type: Other:
Number of Disinfected Sources: 2 GWUDI
Jorge Flechas
PRASA Lab. Director
Form 6: Standard Monitoring Plan Page 1 of 6
State: P.R.
B. Date Submitted*
I. GENERAL INFORMATION
787-745-4765Fax #:
158
158
Near Entry Pt.
Avg. Residence Time
High TTHM
High HAA5
Pipe layout, locations of storage facilities � � �
Locations of source and consecutive system entry points �
Pressure zones
Information on population density � � �
Locations of large customers � �
Disingectant residual data � � �
Stage 1 DBP data � �
Other DBP data
Microbiological monitoring data (e.g.HPC)
Tank level data, pump run times
Customer billing records
Water distribution system model
Tracer study
Water Quality and Operational Data
Advanced Tools
III. SELECTING STANDARD MONITORING SITES
Form 6: Standard Monitoring Plan Page 2 of 6
Data Type Type of Site
System Configuration
A. Data Evaluated Put a "����" in each box corresponding to the data that you used to select each type of standard monitoring site. Check al that apply.
B. Summary of Data* Provide a summary of data you relled on to justify standard monitoring site selection. (attach additional sheets if needed)
We used residual data from Total Coliform sites in conjunction with DBP data and
cur current system map to select sites.
We evaluated chlorine residual data from warmest quarters of 2005 and 2006
(June to August). We locked for sites with levels close to this average residence
time sites.
We evaluated all of our candidate sites to ensure that they are geographically
and hidraulically diverse.
159
Standard Monitoring Site ID (from map)
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
8-DBP2
This point has an average residual chlorine below the system average and is ata the limits of the distribution system.
7-DBP2
Site represents high level of HAA5.
6-DBP2
Site that increases residence averange and geographical area.
5-DBP2
Site after a Booster of clorine.
4-DBP2
This point is located in the first tank in thr Island of Culebra. It's far away from the Rio Blanco Water Treatment Plant. Help increase the geological area.
This point has nearest to Rio Blanco Water Treatment Plant.
This point has represent the geographical area. Site has chlorine residual are close to the system averange.
Justification
This point is located nerest point to El Duque Water Treatment Plant.
3-DBP2
Form 6: Standard Monitoring Plan
Verify that site IDs match IDs in Section IV and on your distribution system schematic (See Section VII of this form). Attach
additional copies if you are required to select more than 8 standard monitoring locations or need more room
Page 3 of 6
2-DBP2
IV. JUSTIFICATION OF STANDARD MONITORING SITES*
1-DBP2
Site Type
160
160
Standard Monitoring Site ID (from map)
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
Near Entry Pt
Avg. Res. Time
High TTHM
High HAA5
11-DBP2
Form 6: Standard Monitoring Plan
Verify that site IDs match IDs in Section IV and on your distribution system schematic (See Section VII of this form). Attach
additional copies if you are required to select more than 8 standard monitoring locations or need more room
Page 3 of 6
10-DBP2
IV. JUSTIFICATION OF STANDARD MONITORING SITES*
9-DBP2
Site Type Justification
This point is located anear the entrance to the west part of the distribution system
This point is located nerest point to Rio Blanco Water Treatment Plant and high flow current.
This point has an average residual chlorine similar to the system average.
12-DBP2
This point is after a distribution system storage tank increasing the residence time.
13-DBP2
This point is a distant distribution system tank increasing the geographic distribution and residence time.
14-DBP2
This point is located after a distribution system storage tank increasing the residence time.
15-DBP2
This point is located in a high residence time based on residual chlorine values. Increases geographic representation.
16-DBP2
This point is downstream from a high HAA5 area. Increases geographic representativity.
161
A. Peak Historical Month*
D. Proposed Standard Monitoring Schedule*
High HAA5
If you used other information to select your peak historical month, explain here(attach addittional sheets if needed0
C. Peak Historical Month Based On* (check all that apply)
Warmest water temperatureHigh TTHM
June
B. If Multiple Sources, Source Used to Determine Peak Historical Month (write "N/A" if only one source in your system)
V. PEAK HISTORICAL MONTH AND PROPOSED STANDARD MONITORING SCHEDULE
Page 4 of 6Form 6: Standard Monitoring Plan
1Verify that site IDs match IDs in Section IV and on your distribution system schematic (See Section VII of this form). Attach additional copies if you are
required to select more than 8 standard monitoring locations.
² period = monitoring period. Complete for the number of periods from Section II.C. Can list exact date or week (e.g., week of 7/9/07)
8/11/2008
8/11/2008
8/11/2008
8/11/2008
13-DBP2
14-DBP2
15-DBP2
Standard Monitoring Site ID
(from map)1 perio 1 perio 2
2/13/2008
perio 5
Projected Sampling Date (date or week)²
perio 6perio 3 perio 4
12/15/2007
12/15/2007
2/13/2008
2/13/2008
12-DBP2 10/16/2007 12/15/2007
9-DBP2
10-DBP2
11-DBP2
10/16/2007
10/16/2007
10/16/2007 12/15/2007
16-DBP2
10/16/2007
10/16/2007
10/16/2007
10/16/2007
4/13/2008
2/13/2008
12/15/2007
12/15/2007
12/15/2007
12/15/2007
2/13/2008
4/13/2008
4/13/2008
2/13/2008
2/13/2008
2/13/2008
4/13/2008
4/13/2008
4/13/2008
6/12/2008
6/12/2008
6/12/20084/13/2008
4/13/2008
6/12/2008
6/12/2008
8/11/2008
8/11/2008
8/11/2008
6/12/2008
6/12/2008
6/12/2008
8/11/2008
162
162
Option 2: City map without locations of pipes indicated. Show locations of sources, entry points, storage facilities, standard monitoring locations, and Stage 1 compliance monitoring locations (required). Also include boundaries of the distribution system, pressure zone boudaries and locations of pump stations. Provide map scale.
Option 1: Distribution system schematic with no landmarks or addresses indicated. Show locations of sources, entry points, storage facilities, standard monitoring locations, and Stage 1 compliance monitoring locations (required). Also include pressure zone boundaries and locations of pump stations. Provide map scale.
8/7/2008
Distribution system schematics are not confidential and should not contain information that poses a security risk to your system. EPA recommends that you use on of two options:
ATTACH a schematic of your distribution system.
VII. DISTRIBUTION SYSTEM SCHEMATIC*
8/7/20082/8/2008 6/8/20084-DBP1 10/11/2007
10/11/2007
1-DBP1
2-DBP1
3-DBP1
perio 4perio 3perio 1 perio 2
6/8/2008
6/8/2008
2/8/200810/11/2007
10/11/2007
1Verify that site IDs match IDs in Section IV and on your distribution system schematic (See Section VII of this form). Attach additional copies if you are required to monitor at more than 8 Stage 1 DBPR sites.
² period = monitoring period. Complete for the number of periods in which you must conduct Stage 1 DBPR monitoring during
IDSE monitoring. Can list exact date or week (e.g., week of 7/9/07)
Page 5 of 6Form 6: Standard Monitoring Plan
VI. PLANNED STAGE 1 DBPR COMPLIANCE MONITORING SCHEDULE*
6/8/2008
Projected Sampling Date (date or week)²Standard 1 DBPR Monitoring Site ID
(from map) 1
2/8/2008
2/8/2008
8/7/2008
8/7/2008
163
Form 6: Standard Monitoring Plan
Note: Fields with an asterisk (*) are required by the Stage 2 DBPR
Additional copies of Page 3 for justification of Standard Monitoring Sites (Section IV). Required if you are a subpart H system serving more than 49,999 people or a ground water system serving more than 499,999 people.
Additional sheets for explaning how you used data other than TTHM, HAA5, and temperature data to select your peak historical month (Section V).
Additional copies of Page 4 for proposed monitoring schedule (Section V). Required if you are a subpart H system servin more than 49,999 people or a ground water system serving more tha 499,999 people.
Additional sheets for planned Stage 1 DBPR compliance monitoring schedule (Section VI).
Page 6 of 6
VII. ATTACHMENTS
Additional sheets for the summary of data or site justifications (Sections III and IV).
Total Number of Pages in Your Plan 8
Distribution System Schematic* (Section VII).
164
164
Apéndice Cinco
Lista de Símbolos o Abreviaturas
AAA Autoridad de Acueductos y Alcantarillados, Aqueduct & Sewer Authority
AMS Sociedad Americana para la Microbiología, American Society for
Microbiology
ASTM Sociedad Americana para Pruebas y Materiales, American Society
for Testing and Materials
BMP Mejores Prácticas de Manejo, Best Management Practices
CCP Programa de Corrección Comprensiva, Comprehensive Correction
Program
CDC Centro de Control de Enfermedades, Control Disease Center
CFE Filtro del Efluente Combinado, Combined Filter Effluent
CFR Código de Regulación Federal, Code of Federal Regulation
CSTE Consejo de Epidemiólogos de Estados y Territorios, Advice of Epidemic
States and Territories
ClO2 Dióxido de Cloro, Chlorine Dioxide
CPE Evaluación Compresiva de Rendimiento, Comprehensive Performance
Evaluation
CTA Asistencia Técnica Comprensiva, Comprehensive Technical Assistant
CT Concentración de Desinfectante por Tiempo Contacto, Disinfectant
Concentration x Contact Time
CWS Sistemas de Agua Comunitario, Community Water Systems
DBPR Regla de Sub-Productos de la Desinfección, Disinfections Byproducts
Rule
DO Oxigeno Disuelto, Dissolve Oxygen
165
DOC Carbono Orgánico Disuelto, Organic Carbon Dissolved
DOH Departamento de Salud, Department Of Health
DOP Demostración de Rendimiento, Demonstration of Performance
EPA Agencia de Protección Ambiental, Environmental Protection Agency
GAC Carbón Activado Granulado, Granular Activated Carbon
GWUDI Agua Subterránea bajo la Influencia Directa de Agua Superficial, Ground
Water under the Direct Influence of Surface Water
HAA Acidos Halo acéticos, Halo acetic Acid
HAA5 La suma de las cinco especies de Acidos Halo acéticos (ácido
monocloroacético, ácido di cloroacético, ácido triclorohacetido, ácido
monobromohacetico y ácido dibromohacetico), The sum of five HAA
species [monchloroacetic acid, dichloroacetic acid, trichloroacetic acid,
monobromoacetic acid, dibromoacetic acid]
Helli-Cone Clarificadores de Contacto, Up flow Contact Clarifier
HFGP Probabilidad de Flujo Horizontal en la Pre-filtración, Horizontal Probability
of Flow in the Pre-filtration
ICR Regla de Colección de Información, Information Collection Rule
IDSE Evaluación Inicial del Sistema de Distribución, Initial Distribution System
Evaluation
IESWTR Regla Interina Tratamiento Agua Superficial Mejorada, Interim Enhanced
Surface Water Treatment Rule
IFE Efluente del Filtro Individual, Individual Filter Effluent
LRAA Porciento Anual del Rotatorio Local, Local Running Annual Average
LT1ESWTR Etapa 1 Regla para el Tratamiento de Agua Superficial Mejorada, Long
Term 1 Enhanced Surface Water Treatment Rule
166
166
LT2ESWTR Etapa 2 Regla para el Tratamiento de Agua Superficial Mejorada, Long
Term 2 Enhanced Surface Water Treatment Rule
MCL Nivel Máximo de Contaminante, Maximum Contaminant Level
MCGL Meta Para el Nivel Máximo de Contaminante, Maximum Contaminant
Level Goal
M-DBP Microbiana y Sub-productos de Desinfección, Microbial and Disinfection
Byproduct
MGD Millones de Galones al Día, Million Gallons per Day
ml Mililitros, Milliliters
MRDL Nivel Máximo de Desinfectante Residual, Maximum Residual Disinfectant
Levels
NOM Materia Orgánica Natural, Natural Organic Matter
NPDES Sistema Nacional de Eliminación de Descargas de Contaminante,
National Pollutant Discharge Elimination System
NTNCWS Sistemas de Agua No-transediente y No-comunitario, Nontransient
Noncommunity Water Systems
NTU Unidades Nefelometriítas de Turbiedad, Nephelometric Turbidity Units
PDA Analizador Fotométrico de Dispersión, Photometric Analyzer of
Dispersion
PPM Partes Por Millón, Parts Per Million
PR Puerto Rico, Puerto Rico
PWS Sistema de Agua Pública, Public Water System
RAA Porciento Anual Rotatorio, Running Annual Average
SCADA Control de Supervisión y Adquisición de Datos, Supervisor Control and
Data Acquisition
SCD Detector de Corriente Continua, Stream Current Detector
167
SCM Supervisión Continua de Corriente, Stream Current Monitor
SDWA Acta (Ley) Agua Potable Segura, Safe Drinking Water Act
SMP Programa Estándar de Monitoreo, Standard Monitoring Program
SOP Procedimiento Operacional Estándar, Standard Operating Procedures
SSF Filtros de Arena Lento, Slow Sand Filter
SSS Estudio de Sistema Específico, System-Specific Study
Stage 1 DBPR Etapa 1 Regla Sub-Productos de Desinfección, Stage I Disinfection
Byproducts Rule
Stage 2 DBPR Etapa 2 Regla Sub-Productos de Desinfección, Stage I Disinfection
Byproducts Rule
SUVA Absorbancia Ultravioleta, Especific Ultraviolet Absorbance at 254 nm
SWTR Regla Tratamiento Agua Superficial, Surface Water Treatment Rule
TCR Tiempo de Residencia de Cloro, Chlorine Resident Time
THMFP Potencial de Formación de THM, Potential of formation THM
THM Trihalomentano, Trihalomethane
TNCWS Sistemas de Agua Transecuente Nocomunitario, Transient
Noncommunity Water Systems
TOC Carbono Orgánico Total, Total Organic Carbon
TTHM Trialomentanos Totales, Total Trihalomethanes
UV Luz Ultravioleta, Ultraviolet Light
UV254 Luz Ultravioleta al Largo de Onda de 254 nm, Ultraviolet Light at a
Wavelength of 254 nm