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Potabilización de Aguas La potabilización es el proceso consistente en la eliminación de los sólidos suspendidos, aglomeración, decantación de los coloides y desinfección de organismos patógenos mediante la coagulación, el ablandamiento, la eliminación de hierro y manganeso, la eliminación de olor y sabor, la sedimentación, la filtración, el control de corrosión, la evaporación y la desinfección, todo ello realizado en las estaciones de tratamiento de agua potable (ETAP). La potabilización tiene por objetivo hacer el agua apta para su consumo. Esquema de funcionamiento de ETAP
Potabilización del
Agua El agua pura no se encuentra en forma natural porque está normalmente contaminada por el aire y el suelo. Las impurezas pueden ser orgánicas y/o inorgánicas ya sea disueltas, o en forma de material particulado. Estas impurezas pueden provenir de la degradación biológica de sustancias orgánicas que producen ácidos grasos, carbohidratos, aminoácidos e hidrocarburos; de sustancias inorgánicas como metales tóxicos, material particulado como arcillas y sedimentos y de microorganismos como bacterias, virus y protozoos. Los contaminantes químicos corrientes son metales pesados como hierro, manganeso, plomo, mercurio, arsénico, cobre, cinc, compuestos nitrogenados tales como amoníaco, nitrito y nitrato, carbonato o bicarbonato de calcio y magnesio, aniones como cloruro, fluoruro, sulfato y silicatos y las mencionadas, sustancias orgánicas. Aparte de estas sustancias, existen otros contaminantes de carácter antropogénico tales como cianuros, fenoles, cromo y detergentes.
Los contaminantes biológicos del agua y sus efectos se dan en la
siguiente tabla:
El agua para beber debe cumplir con una serie de requisitos de calidad física, química y biológica. Desde el punto de vista físico el agua debe ser traslúcida, con una turbiedad y color mínimo -según normas de las autoridades de Salud-, inodora e insípida. Los requisitos de calidad química implican que el agua potable no debe contener los siguientes elementos o compuestos en concentraciones totales mayores que las indicadas en la tabla a continuación.
* El ministerio de Salud puede aceptar un contenido mayor de estas sustancias. Para asegurar la salud de la población, al agua potable se le exige que no contenga microorganismos patógenos. Como no es práctico examinar todos éstos, se recurre a examinar bacterias del grupo coliforme, indicativa de la contaminación de animales y de la bacteria Escherichia coli, indicativa de contaminación fecal.
NMP: número más probable. Muchas de estas impurezas, incluyendo los microorganismos patógenos, los ácidos húmicos que son corrientemente responsables del color, los ácidos fúlvicos y los complejos arcilla-metal están en el rango del tamaño coloidal: 1 nm a 10 µm (1 namómetro = 10-9m; 1 micrómetro = 10-6m). Los coloides son partículas de tamaño intermedio entre las moléculas y las partículas suspendidas que tarde o temprano decantan por efecto de la gravedad. Es decir el estado coloidal está entre las soluciones y las suspensiones que terminan precipitando. Aunque las partículas coloidales son muy pequeñas, son lo suficientemente grandes como para dispersar la luz (efecto Tyndall) por lo que estas partículas comunican aspecto turbio u opaco al agua, a menos que estén muy diluidas. La mayoría de los coloides están cargados negativamente, por lo que en agua son estables debido a la repulsión electrostática entre estas partículas invisibles. Esta repulsión sobrepasa las fuerzas de atracción de van der Waals, por lo que no se aglomeran y por lo tanto no precipitan. El objetivo para obtener un agua limpia y sana, potable, de un agua natural, es remover los sólidos suspendidos, aglomerar y decantar los coloides y desinfectarla de organismos patógenos.
El agua natural, cruda o impura, puede provenir de ríos, lagos, embalses
o de fuentes subterráneas. El tratamiento de estas aguas suele constar
de varias etapas. En el caso de aducción superficial, el tratamiento
comprende las etapas de filtración gruesa, sedimentación mediante el
proceso físico´químico de coagulación-floculación, filtración por arena
y desinfección. Después de la filtración gruesa a través de rejas y
mallas donde quedan piedras, ramas y otras impurezas que flotan o se
arrastran, el agua se deja reposar en estanques desarenadores en los
cuales se asienta la arena fina y otras partículas pequeñas. Luego el
agua se hace pasar a otros estanques en los cuales coagulan las
partículas muy finas, como las arcillas coloidales, mediante la adición
de sulfato de aluminio o cloruro o sulfato férrico, sales que producen
la aglomeración de los coloides con formación de agregados coloidales, o
flóculos que pueden decantar debido a su mayor tamaño y peso.
La coagulación implica tres etapas: adición de coagulante, desestabilización de la partícula coloidal y formación de flóculos. La adición de sales coagulantes como las ya dichas sulfato de aluminio, sulfato férrico o cloruro férrico, produce cationes poliméricos tales como [Al13O4(OH)24]7+ y [Fe3(OH)4]5+ cuyas cargas positivas neutralizan las cargas negativas de los coloides, permitiendo que las partículas se unan formando aglomerados pequeños denominados flóculos.
La reunión de estos flóculos pequeños en conglomerados mayores (floculación) se realiza con ayuda de polímeros polielectrolíticos, que permiten la decantación a velocidades altas de sedimentación. Debido a que la coagulación y la inmediata etapa de floculación ocurren muy rápidamente, en la práctica poco se distinguen.
Las dosis de coagulantes son mayores a 0,03 milimoles/litro como Fe y mayores a 0,05 mmol/L como Al y el pH más cercano al neutro, es el más adecuado. Los polielectrolitos más usuales son las poliacrilamidas con grupos carboxilato. Una vez
decantados y filtrados los flóculos, a través de arena, el agua se
somete a desinfección. El principal desinfectante que se emplea es el
cloro. La disolución de este gas en agua a 25°C y 1 atmósfera de
presión es aproximadamente 7g/L. Cuando el cloro se disuelve en agua,
reacciona con ésta para formar ácido hipocloroso (HOCl):
De todas estas especies que se generan por reacción con agua, sólo el ClO- y HOCl son bactericidas, por lo que para cualquier tratamiento de desinfección es preciso operar a un pH que permita la máxima concentración de estas especies. El agua desinfectada se filtra y debe quedar al menos con 0,2 mg/L de cloro residual para prevenirla de contaminación biológica en el camino de la planta al consumidor. El siguiente
esquema muestra el tratamiento para la potabilización de aguas crudas.
DIAGRAMA DEL PROCESO DE POTABILIZACION
PROCESO:
CRIBADO:Retención de sólidos flotantes como hierbas acuáticas, basura, madera, etc., a la entrada de la planta.
DOSIFICACIÓN:El pimer punto de dosificación de productos químicos se lleva a cabo en el canal alimentador antes del punto de medición, adicionando polímero o sulfato de aluminio para iniciar el proceso de Coagulación-Floculación. PRESEDIMENTACIÓN:Se cuenta con 2 tanques presedimentadores, con una capacidad de 43,000 m³ c/u con un tiempo de retención de 10 horas, trabajando en paralelo teniendo como principales funciones la de almacenamiento y sedimentación de sólidos.
CAJA DE MEZCLA:Este elemento proporciona un flujo equitativo a los módulos de filtración, así como una buena mezcla de los productos químicos que se deseen dosificar (según requiera el tratamiento).
FILTRACIÓN:El medio filtrante consta de antracita y gravas de soporte. El retrolavado de filtros se lleva a cabo con flujo proveniente de las unidades y un vertedor, el cual proporciona la carga necesaria para realizar el proceso.
DESINFECCIÓN:En este proceso se eliminan por completo todas las bacterias patógenas que pudiera traer el agua y que causan enfermedades al hombre, como la amiba de vida libre. Para desinfectar se emplea el cloro, mundialmente utilizado por su alto poder germicida, fácil manejo y seguridad. REGULACIÓN:El propósito de los tanques de almacenamiento y regulación de agua potabilizada, es el de proveer el tiempo de contacto del cloro para la desinfección y contar con volumen disponible para cubrir altas demandas. BOMBEO A LA RED:Catorce equipos verticales y cuatro horizontales de bombeo disponibles para suministrar la energía necesaria, en forma de presión, para hacer llegar el agua potabilizada a cada uno de los usuarios en la red de distribución. OTROS EJEMPLOS DE PLANTAS POTABILIZADORAS
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