TRATAMIENTO DE AGUA POTABLE

INTRODUCCIÓN

Las técnicas de purificación del agua se han desarrollado extensamente durante el pasado

siglo. La desinfección del agua destinada a consumo humano ha significado una reducción en

el número de enfermedades transmitidas por el agua, como son el cólera y tifoidea.

En los países en vías de desarrollo normalmente no hay suficiente agua limpia o sistemas de

colección y tratamiento de aguas residuales. Una gran parte de la población de estos países

muere o enferma a causa de patógenos existentes en el agua que beben. El mayor impacto se

genera en grupos más vulnerables como los niños, personas mayores o parte de la población

con un sistema inmunológico débil (ej. pacientes de SIDA o sometidos a trasplantes de

órganos).

La gran mayoría de estos microorganismos patógenos se pueden eliminar mediante la

aplicación de técnicas de tratamiento del agua, como son las floculación-coagulación,

sedimentación y filtración. Para garantizar la seguridad del agua potable los sistemas de

desinfección del agua se aplican generalmente en una etapa final del tratamiento del agua.

Existen diferentes desinfectantes, que pueden matar o desactivar los microorganismos

patógenos. Por ejemplo la aplicación de cloro o sustancias que contienen cloro, peróxido,

bromo, plata-cobre, ozono y UV. Todos estos sistemas de tratamiento tienen ventajas y

desventajas y se aplican para la desinfección del agua dependiendo de las circunstancias

particulares.

Para la seleccionar el mejor método de tratamiento debemos determinar la calidad del agua

que tenemos para lo cual necesitamos realizar un análisis físico químico y microbiológico, la

información obtenida con estos análisis deber ser analizados y estudiados a fin de determinar

si cumplen con lo establecido en la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108 la cual establece los

límites máximos permitidos para que pueda ser considerada como agua potable.

En ocasiones en la norma nacional no se encuentran todos los parámetros que necesitamos

para la determinación de la calidad de nuestra agua, por lo que es necesario entonces realizar

una investigación recurriendo a las normas internacionales de manera que nos ayuden a

determinar con precisión el tipo de tratamiento que requerimos dar a nuestra agua

TEMA: NOCIONES DE TRATABILIDAD

OBJETIVOS:

Determinar si la muestra de agua tomada de la fuente asignada cumple con las condiciones establecidas en la norma para ser considerada como agua potable.

Determinar cuáles son los mejores procesos unitarios que se le deben proporcionar a el agua para un adecuado tratamiento de esta agua

Esquematiza el orden en el que las diferentes unidades de la plata de tratamiento para que el tratamiento del agua se efectué de la manera más efectiva.

MARCO TEORICO

De una muestra de agua de una fuente se han obtenido los siguientes resultados Según los valores dados determinar que tratamientos serán beneficiosos para que el agua sea potable, justifique los procesos del tratamiento, además indicar esquemáticamente el orden el agua sea potable, justifique los procesos del tratamiento

COBR

E

MAN

GAN

ESO

HIE

RRO

CRO

MO

CIAN

URO

S

ALU

MIN

IO

COLI

FORM

ES T

OTA

LES

BACT

ERIA

S H

ETER

OTR

OFI

CAS

DU

REZA

COLO

R

TURB

IED

AD

OLO

R

Unidadesmg/l

mg/l

mg/l mg/l

mg/l mg/l

UFC/ml

UFC/ml

mg/l

(Pt-Co)

NTU -

1.0 0.60 1.000.00

2 0.030.01

5 0.005 652 258 5.8 10con

Con los valores obtenidos del análisis físico químico y microbiológico procedemos a compararlos con los límites máximos permitidos que nos da la Norma Técnica Ecuatoriana INEN 1108

Podemos ver que en la tabla que nos ofrece el INEN no se encuentran los parámetros: hierro, Coliformes totales, BACTERIAS HETEROTROFICAS, dureza. Por lo que debemos recurrir a normas internacionales para poder determinar sin los parámetros obtenidos necesitan darles un tratamiento para que el agua pueda ser potable.

Los parámetros que se usaron para evaluar los parámetros de la muestra de agua analizada quedan expuestos en la siguiente tabla.

PARÁMETROS DE CALIDAD Y LÍMITES MÁXIMO PERMISIBLES NORMA INEN 1108

Requisitos que debe cumplir el agua potable según NTE INEN 1108

PARÁMETROS DE CALIDAD Y LÍMITES MÁXIMO PERMISIBLES SEGÚN LA OMS 1995

El agua potable, también llamada para consumo humano, debe cumplir con las disposiciones legales nacionales, a falta de éstas, se toman en cuenta normas internacionales. Los límites máximo permisibles (LMP) referenciales (**) para el agua potable de los parámetros que se controlan actualmente, se indican en el cuadro siguiente.

Notas:

**

*

*

**

(1) Valores tomados provisionalmente de los valores guía recomendados por la Organización Mundial de la Salud (1995).

(2) Valores establecidos en la norma nacional “Reglamento de Requisitos Oficiales físicos, químicos y bacteriológicos

Que deben reunir las aguas de bebida para ser consideradas potables”, aprobado por resolución Suprema del 17 de Diciembre de 1946

(3) En el caso de los parámetros de conductividad y dureza, considerando que son parámetros que afectan solamente la calidad estética del agua, tomar como referencia los valores indicados, los que han sido propuestos para la actualización de la norma de calidad de agua para consumo humano especialmente para aguas subterráneas.

(*) Compuestos tóxicos

(**) Oficio Circular No 677-2000/SUNASS-INF.

Mediante este oficio la SUNASS estableció los valores límite máximo permisibles referenciales de los parámetros de control; ello originado por la carencia de una norma nacional actualizada, ya que la vigente data del año 1946 y no considera varios parámetros, como turbiedad, coliformes, pH, aluminio, nitratos, cadmio, mercurio, cromo, entre otros: para los cuales se ha tomado los valores guía que recomienda la Organización Mundial de la Salud, OMS.

ANALISIS DE RESULTADOS:

De las tablas obtenemos los valores máximos permitidos para que el agua pueda ser considerada potable, valores que los comparamos con los resultados obtenidos del análisis físico químico y microbiológico de la muestra de agua de la fuente en estudio. Los mismos que quedan representados en la siguiente tabla.

COBR

E

MAN

GAN

ESO

HIE

RRO

CRO

MO

CIAN

URO

S

ALU

MIN

IO

COLI

FORM

ES T

OTA

LES

BACT

ERIA

S H

ETER

OTR

OFI

CAS

DU

REZA

COLO

R

TURB

IED

AD

OLO

R

Unidadesmg/l mg/

lmg/

lmg/l mg/

lmg/l UFC/ml UFC/ml mg/l (Pt-Co) NTU -

RESULTADOS 1.0 0.60 1.00 0.002 0.03 0.015 0.005 652 258 5.8 10 con

LIMITES MAXIMOS PERMITIDOS NTE INEN 1108

2 0.4 ----- 0.05 0.07 ---- ----- ---- 15 5NO

OBJETABLE

LIMITES MAXIMOS PERMITIDOS3 0.2 0.3 0.05 ---- 0.2 0 500 500 20 5 ----

RECOMENDADOS POR LA OMS 1995REQUIERE TRATAMIENTO NO SI SI NO NO NO SI SI NO NO SI SI

Del análisis de los resultados podemos concluir que la muestra de agua de la fuente necesita un tratamiento para eliminar:

Manganeso: por tener una concentraciones 0.60 mg l cuando el máximo permitido en ̸la norma es de 0.20 mg l̸

Hierro: la concentración en la muestra es de 1.00 mg l y el máximo permitido es de 0.3̸ mg l.̸

Coliformes totales: por ser la concentración de 0.005 UFC l cuando el máximo ̸permitido es la ausencia total o 0 UFC l.̸

BACTERIAS HETEROTROFICAS: con una concentración de 652 UFC l superan el máximo̸ permitido de 500 UFC l.̸

Turbiedad: el valor de la turbiedad es de 10 UTF que supera el valor de 5 UTF que es el límite máximo permitido.

Olor: las dos normas este parámetro no es objetable y que el agua puede tener una diversidad de olores y lo procedimientos para tratar esto también lo son.

PROCESO DE TRATAMIENTO DEL AGUA

El desarrollo de la sociedad reclama cada vez más agua, pero no solo a veces escasea el agua sino que su calidad en los puntos donde se encuentra y capta, desgraciadamente se ha ido deteriorando día a día con el propio desarrollo, esto obliga a un tratamiento cada vez amplio y complejo técnicamente. La eliminación de materias en suspensión y en disolución que deterioran las características físico- químicas y organolépticas así como la eliminación de bacterias y otros microorganismos que pueden alterar gravemente nuestra salud son los objetivos perseguidos y conseguidos en la estaciones de tratamiento a lo largo de todo un proceso que al final logra suministrar un agua transparente y de una calidad sanitaria garantizada. El tratamiento del agua es el proceso de naturaleza físico-química y biológica, mediante el cual se eliminan una serie de sustancias y microorganismos que implican riesgo para el consumo o le comunican un aspecto o cualidad organoléptica indeseable y la transforma en un agua apta para consumir. Todo sistema de abastecimiento de aguas que no esté provisto de medios de potabilización, no merece el calificativo sanitario de abastecimiento de aguas. En la potabilización del agua se debe recurrir a métodos adecuados a la calidad del agua origen a tratar. Estación de Tratamiento de Agua Potable (ETAP) es la instalación donde se lleva a cabo el conjunto de procesos de tratamiento de potabilización situados antes de la red de distribución y/o depósito, que contenga más unidades de tratamiento.

TIPOS DE TRATAMIENTO

Los tratamientos para potabilizar el agua, se pueden clasificar de acuerdo con: 1) Los componentes o impurezas a eliminar. 2) Parámetros de calidad. 3) Grados de tratamientos de agua

Según los anteriores puntos, los procesos unitarios necesarios para la potabilización del agua en función de sus componentes sería la siguiente:

Procesos a llevar a cabo en función de los contaminantes presentes.

OPERACIÓN UNITARIA TIPO DE CONTAMINANTE

Desbaste Sólidos gruesosCoagulación+Floculación+Decantación Partículas coloidalesFiltración Sólidos en suspensiónAfino con Carbón Activo Materia OrgánicaCloración al Breakpoint AmoniacoDesinfección Gérmenes PatógenosPrecipitación por Oxidación Metales odeseados(Fe,Mn)Osmosis Inversa Sólidos disueltos (Cl-,Na+,K)

PARÁMETROS DE CALIDAD

Las aguas superficiales destinadas al consumo humano se clasifican según el grado de tratamiento al que se deben someter para su potabilización, en los grupos siguiente:

TIPO A1: Tratamiento físico simple y desinfección TIPO A2: Tratamiento físico normal, tratamiento químico y desinfección TIPO A3: Tratamiento físico y químico intensivo, afino y desinfección

Los procesos unitarios que corresponde a cada grado de tratamiento serán los siguientes:

GRADO DE TRATAMIENTO COMPOSICIÓN DEL TRATAMIENTO DESCRIPCIÓN

TIPO A1

Tratamiento Físico simpleDesinfecciónTratamiento Físico normal

Filtración rápida DesinfecciónPre cloración

TIPOA2

Tratamiento QuímicoFloculación

CoagulaciónDecantaciónFiltración Desinfección

TIPO A3

Tratamiento Físico yQuímico intensos

Cloración al BreakpointCoagulación / FloculaciónDecantación FiltraciónAfino con Carbón activo

Considerando un agua superficial, de río, embalse, o subterránea, con unos problemas de calidad que estimamos como convencionales, el proceso o línea de tratamiento, considerado también convencional, consta de una serie de etapas más o menos complejas en función de la calidad del agua bruta objeto del tratamiento y se recogen en las siguientes secuencias:

Pre oxidación y desinfección inicial con cloro, dióxido de cloro u ozono, o permanganato potásico.

Coagulación-Floculación, con sales de aluminio o de hierro y coadyuvantes de la floculación (poli electrolitos, polidadadmas) coagulación con cal, sosa, o carbonato sódico.Decantación, en diversos tipos de decantadores.

Filtración sobre arena, o sobre lecho mixto (arena y antracita) y en determinados casos sobre lecho de carbón en grano.

Acondicionamiento, corrección del pH por simple neutralización o por re mineralización con cal y gas carbónico.

Desinfección final con cloro, cloraminas, dióxido de cloro u ozono.

Las instalaciones de tratamiento se completan, a veces, con la adición de carbón activo en polvo, para la eliminación de sustancias que provocan la aparición de olores y sabores, la adición de permanganato potásico para la eliminación de hierro y manganeso y en casos más conflictivos y constantes de presencia de sustancias orgánicas así como otras que pueden originar olores y sabores, se llega a la instalación de filtros de carbón activo en grano tras los filtros de arena

TRATAMIENTO A SEGUIRUna vez conocidos los diferentes tipos de tratamiento que se puede aplicar se ha identificado la efectividad de los diferentes posesos unitarios los cuales vemos representados en la siguiente tabla:

ATRIBUTO AREAREACIONSEDIMENTACION FILTRACION COAGULACION Y COAGULACION Y ABLADAMIENTO

DESINFECCIONSIN COAGULACION LENTA SEDIMENTACION

SEDIMENTACION-FIL LENTA FILTRACION

HIERRO -MAGANESO +++ + ++++ ++++ ++++ (++++) 0COLIFORMES

TOTALESBACTERIAS

HETEROTROFICAS 0 ++ ++++ +++ ++++ (+++) ++++

TURBIEDAD 0 ++ ++++ +++ ++++ (++++) 0

OLOR

SIGNOS CONVENCIONALES

FAVORABLES ADVERSO

MUY ++++ ----

BASTANTE +++ ---

MEDIANAMENTE ++ --

ESCASAMENTE + -

NO TIENE EFECTO 0EFECTO

INDIRECTO( )

De donde podemos determinar que los procesos unitarios necesarios para un buen tratamiento del agua son:

Coagulación sedimentación Filtración lenta Desinfección

ESQUEMA DE LA PLANTA DE TRATAMIENTO

PARTES DE LA PLNATA DE TRATAMIENTO:

AJUSTE DE PH: El agua potable de buena calidad no debe ser corrosiva ni formar incrustaciones. Además, el valor del pH del agua debe estar compensado con el grado de dureza La dureza es una calidad natural del agua que se debe a los iones de calcio y magnesio contenidos en la misma. Si bien un grado de dureza concreto es sano, debido a que el agua contiene unos determinados minerales y protege contra la corrosión, un contenido demasiado alto en calcio puede no resultar positivo para algunos consumidores. Cuando esto ocurre, los aparatos electrodomésticos que calientan agua deben descalcificarse con frecuencia. Además, cuando el agua contiene un alto grado de dureza, se hace necesaria más cantidad de jabón y agentes tensioactivos en las tareas de lavado y limpieza en general. Por lo tanto, el agua con una dureza media es considerada la óptima para aguas potables. Si el agua es muy blanda será siempre necesario que se endurezca, evitando así que se produzca corrosión en las tuberías. Para evitar esto, es preciso ajustar el valor del pH con un ácido, como puede ser el ácido carbónico.

DESINFECCIÓN DEL AGUA: La desinfección del agua significa la extracción, desactivación o eliminación de los microorganismos patógenos que existen en el agua. La destrucción y/o desactivación de los microorganismos supone el final de la reproducción y crecimiento de esto microorganismos. Si estos microorganismos no son eliminados el agua no es potable y es susceptible de causar enfermedades. El agua potable no puede contener estos microorganismos. La desinfección se logra mediante desinfectantes químicos y/o físicos. Estos agentes también extraen contaminantes orgánicos del agua, que son nutrientes o cobijo para los microorganismos. Los desinfectantes no solo deben matar a los microorganismos sino que deben además tener un efecto residual, que significa que se mantienen como agentes activos en el agua después de la desinfección para prevenir el crecimiento de los microorganismos en las tuberías provocando la re contaminación del agua.

MEZCLA RAPIDA: Se denomina mezcla rápida a las condiciones de intensidad de agitación yTiempo de retención que debe reunir la masa de agua en el momento en que se dosifica el coagulante, con la finalidad de que las reacciones de coagulación se den en las condiciones óptimas correspondientes al mecanismo de coagulación predominante. La dosificación se realiza en la unidad de mezcla rápida; por lo tanto, estas condiciones son las que idealmente debe reunir esta unidad para optimizar el proceso

COAGULANTE: En química de aguas, un coagulante son sales metálicas que reaccionan con la alcalinidad del agua, para producir un floculo de hidróxido del metal, insoluble en agua, que incorpore a las partículas coloidales.

Floculador: El objetivo del es proporcionar a la masa de agua coagulada una Agitación lenta aplicando velocidades decrecientes, para promover el crecimiento de los flóculos y su conservación, hasta que la suspensión de agua y flóculos salga que la unidad. La energía que produce la agitación del agua puede ser de origen hidráulico o mecánico. En este capítulo trataremos sobre el diseño de unidades de agitación hidráulica. Entre los floculadores más conocidos se pueden citar, en primer lugar, las unidades de pantallas de flujo horizontal y vertical, las de medios porosos, la de tipo Alabama y Cox, y los floculadores de mallas.

Se pueden utilizar pantallas removibles de concreto prefabricadas, fibra devidrio, madera, plástico, asbestocemento u otro material de bajo costo, disponible en el medio y que no constituya un riesgo de contaminación.

De esta manera, de le da mayor flexibilidad a la unidad y se reduce el área construida, disminuyendo por consiguiente el costo de construcción

SEDIMENTACIÓN: Es un proceso físico de separación por gravedad que hace que una partícula más densa que el agua tenga una trayectoria descendente, depositándose en el fondo del sedimentado. Está en función de la densidad del líquido, del tamaño, del peso específico y de la morfología de las partículas. Esta operación será más eficaz cuanto mayor sea el tamaño y la densidad de las partículas a separar del agua, es decir, cuanto mayor sea su velocidad de sedimentación, siendo el principal parámetro de diseño para estos equipos. A esta operación de sedimentación se le suele denominar también decantación.

El objetivo fundamental de la decantación primaria es doble: por un lado permite eliminar los sólidos en suspensión (en un 60%, aproximadamente) presentes en la aguas residuales y la materia orgánica (en un 30%, aproximadamente) y por otro lado, protegen los procesos posteriores de oxidación biológica de la intrusión de fangos inertes de densidad elevada.

La forma de los equipos donde llevar a cabo la sedimentación es variable, en función de las características de las partículas a sedimentar (tamaño, forma, concentración, densidad, etc.).

FILTRACION: En general, se considera la filtración como el paso de un fluido a través de un medio poroso que retiene la materia que se encuentra en suspensión. En las principales instalaciones de filtración ,los filtros sueles ser abiertos, mientras los filtros cerrados suelen utilizarse para instalaciones pequeñas (menor de 40m3/h). En las instalaciones de filtración de las estaciones de tratamiento de agua, el medio poroso suele ser generalmente arena, arena + antracita o bien carbón activo en grano, y la materia en. suspensión está constituida por flóculos o microflóculos procedentes de la etapa anterior de decantación o bien formados expresamente cuando se sigue el proceso conocido como "microfloculación sobre filtro" o filtración directa". los filtros de estas instalaciones, generalmente son abiertos, con velocidades de filtración entre 6 y 15 m/h, empleándose los filtros cerrados a presión en instalaciones pequeñas (menores de 50 m3 /h).

CONCLUSIONES:

Des los resultados del análisis físico, químico y microbiológico de la muestra de agua se observó que el agua de esta fuente requería de un tratamiento el mismo que fue necesario debido a que los parámetros como: manganeso, hierro, coliformes totales, bacterias heterotróficas, turbiedad y olor superaban los límites máximos establecidos en la norma NTE INEN 1108 y los valores establecidos por la OMS para el agua para consumo humano.

Los procesos unitarios necesario para compensar los parámetros antes expuestos están representados en el esquema de planta los.

Es muy importante el tener tomar en cuenta todos los aspectos posibles para el correcto tratamiento del agua ya que de ello depende la salud de los pobladores beneficiarios del servicio.

Bibliografía:

Quím. Ada Barrenechea Martel página 155 www.interempresas.net/...y.../Plantas_de_Tratamiento_de_Aguas.pdf agua-medioambiente.blogspot.com/.../diseno-de-plantas-de-tratamiento-

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

FACULTAD DE INGENIERIA CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICA

ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

AGUA POTABLE

TRATABILIDAD DE AGUAS

GUAYNAY JUCA CRISTIAN ALFREDO

SEMESTRE: 6

CURSO: 2

AGOSTO 2013-FEBRERO 2014