TECNOLOGÍAS PARA POTABILIZACIÓN DE

AGUA SUBTERRÁNEA

Noviembre, 2019

Gcia. de Plantas y ProcesosDirección de Planificación Técnica

Indice

• Situación de AySA

• Contaminantes

• Tecnologías

• Plantas de OI, Adsorción

• Ensayos piloto

• Futuros Centros de mezcla

AySAÁrea de concesión

en el área de concesión

14,3millones 3.300 Km²

Municipios de laCABA y

de la concesiónHabitantes Área

26Provincia de

Buenos Aires

AGUA POTABLE

Planta General San Martín - PalermoBuenos Aires - Argentina

Plantas

Potabilizadoras3Pozos 5,9m³/día

Red de agua+23.000

kilómetros

Planta Juan Manuel de Rosas - TigreBuenos Aires - Argentina

Millones de+500de agua

subterránea

J.C. PAZ

MORENO

MALVINASARGENTINAS F.VARELA

P.PERÓN

Baterías de perforaciones + Plantas de tratamiento

ESCOBAR

PILAR

PROVISION DE AGUA POTABLE

PLANTA POTABILIZADORAJ.M. DE ROSAS

PLANTA POTABILIZADORA MANUEL BELGRANO

PLANTA POTABILIZADORAGRAL. SAN MARTÍN

PLANTA VIRREY DEL PINO

PLANTA EZEIZA

PLANTA LA LATA

PLANTA STA CATALINA

PLANTA GLEW

PLANTA UNIÓN

CM GRAND BOURG

CM TORTUGAS AYRES

CM PILAR CENTRO

CM MUÑIZ

CM LA GUARIDA

CM LA PERLITA

CM MORENO I

CM MORENO II

TANQUE B° ARCOIRIS

CM LOMA GRANDE

CM PARQUE SAN MARTIN

CM LAS TORRES

TANQUE RECONQUISTA

MERLO

Planta J.M.Rosas

Planta Gral.San Martín

Planta Gral.Belgrano

Planta Sta.Catalina

Zona de agua subterránea

Zona de agua superficial

RÍO DE LA PLATA

SISTEMA DE PRODUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA

Planta Unión

Planta La Lata

Planta 9 de Abril

Planta Glew

Planta Virrey Del Pino

Agua subterránea

13%800.000 m3/día

Agua superficial

87%5.200.000 m3/día

PRODUCCIÓN DE AGUA SUBTERRÁNEA

�AySA: 273.200 m³/día (promedio anual)

�AMBA: 526.800 m³/día (sin incluir Pilar)

AGUA SUBTERRANEA PROVISTA PARA

1,6 MHABITANTES

Arsénico

∗El HACRE – HidroarsenicismoCrónico Regional Endémico es unaenfermedad crónica, evolutiva ymayoritariamente irreversible, quedisminuye la calidad y cantidad devida de la población que la padece.

¿Qué es el HACRE?

Otros contaminantes

• Nitratos

• Compuesto orgánicos

• Cloruros

• Sulfatos

• Alcalinidad total

MARCO REGULATORIO

� Ósmosis Inversa y procesos con membranas� Intercambio Iónico� Coagulación + Filtración� Medios Adsorbentes Específicos�Tratamiento con carbón activado granular� Centros de mezcla + Hipopuelches

Opciones de tratamiento

Criterios de Selección de Procesos deRemoción de Contaminantes

en el Agua Subterránea

∗ Calidad del agua a tratar: Concentraciones de Arsénico,Nitratos, Sulfatos, Fosfatos, Sílice, Sólidos Disueltos Totales,Dureza, pH.

∗ Caudales de suministro: Dotación de agua disponible enfunción de la población a servir ( litros/habitante/día).

∗ Infraestructura disponible: Tipos de acuíferos, potenciaeléctrica disponible, tipo y características de cuerposreceptores de desagües, provisión de insumos químicos,recursos operativos y de mantenimiento, accesibilidad,seguridad.

∗ Forma de disposición de los contaminantes removidos .

PROCESOS DE TRATAMIENTO DE AGUA SUBTERRANEA MEDIANTE MEMBRANAS

Pretratamiento

• Antiesclante: Se inyecta para evitar incrustaciones en las membranas de ósmosis inversa yasí evitar reducir la vida útil de las mismas.

• Filtración: El objetivo es retener la materia en suspensión que pueda provenir del aguacruda de los pozos, evitando así, que la misma llegue al tren de ósmosis inversa.

Tratamiento Osmosis Inversa: Es un proceso en el cual, mediante la aplicación de presión, sehace pasar el agua a través de una membrana semipermeable desde la solución másconcentrada a una solución menos concentrada, con el objetivo de rechazar contaminantesmuy pequeños (0.0001 micro m) eliminando partículas de metales pesados, sustanciastóxicas, microorganismos, exceso de sales, etc., llegando hasta el nivel más fino de filtraciónposible.

Post-tratamiento

• Remineralización del agua tratada

• Desinfección: para asegurar la

calidad microbiológica del agua en todo

su recorrido hasta el consumo.

OSMOSIS INVERSA

� Recomendado cuando existen otroscontaminantes además de arsénico queexceden los límites permisibles.

� Requiere una inversión mayor.

� Remoción de arsénico ~ 90%. Posibilidadde mezcla.

� Se genera una corriente de rechazo de ~25%.

Ósmosis Inversa

Diagrama de Flujo

1

2

34

5

6

789

1011

12

13

141

2

34

5

6

789

1011

12

13

141

2

45

6

789

1011

12

13

14

15

∗ Utiliza resinas para eliminar contaminantes inorgánicos cargados eléctricamente comoarsénico, cromo, nitrato, calcio, radio, uranio y exceso de fluoruro del agua. Se utilizageneralmente para remoción de nitratos.

∗ Las resinas de intercambio iónico son sustancias granuladas insolubles que tienen en suestructura molecular radicales ácidos o básicos que pueden ser intercambiados. Los ionespositivos o negativos fijos en estos radicales son reemplazados por iones del mismo signoen una solución de líquido (en este caso acuosa) en contacto con ellos.

INTERCAMBIO IÓNICO

• Debido a este proceso de acumulación decontaminante, es necesario regenerar

periódicamente las resinas con una solución querecargue su contenido de iones inocuosintercambiables. En general se utiliza una soluciónde cloruro de sodio (salmuera). Esto implica un alto

costo operativo debido al transporte yalmacenamiento de la misma.

• Se pueden diseñar las resinas para tenerpreferencias por iones específicos, de manera que elproceso se pueda adaptar fácilmente a una ampliagama de contaminantes diferentes.

Procesos de tratamiento de Agua Subterránea

INTERCAMBIO IÓNICOImplica la transferencia de uno o más iones de la fase fluida al sólido porintercambio o desplazamiento de iones de la misma carga, que seencuentran unidos por fuerzas electrostáticas a grupos funcionalessuperficiales.

� INTERCAMBIO ANIÓNICO: Se utilizan Resinas de matriz estirénica(copolímero de divinilbenceno) base cloruro, tipo aniónica fuerte (Tipo Iselectiva para Arsénico y Tipo II selectiva para Nitratos) y aprobada paratratamiento de agua potable (consumo humano).

� INTERCAMBIO CATIÓNICO: Se utilizan Resinas de matriz estirénica(copolímero de divinilbenceno), tipo ácido fuerte de grupo funcionalsulfónico y aprobada para tratamiento de agua potable (consumohumano). Se utilizan para ablandamiento de aguas.

Procesos de tratamiento de Agua Subterránea

Esquema Funcional del Intercambio Iónico

- NO3

- NO3 - NO3

- NO3

- NO3

- NO3

- NO3 - Cl

- Cl- Cl

- Cl

- Cl

- Cl

- Cl

- NO3

- NO3

- NO3

- NO3

- NO3

- NO3

- NO3

- NO3

Resinas aniònicas fuertes de poliestireno entrecruzado

- Cl

- Cl

- Cl

- Cl

- Cl

Procesos de tratamiento de Agua Subterránea

� Baja selectividad con arsénico (equipos demayor capacidad).

� Reemplazo por cloruros (350 ppm limiteCódigo Alimentario Argentino).

� Remoción de arsénico no garantizada porfabricantes de resinas.

� Se genera una corriente de rechazo desalmuera concentrada en arsénico.

Intercambio Iónico

Procesos de tratamiento de Agua Subterránea

Coagulación-Floculación-Sedimentación/Filtración.Estos procesos aglomeran entre sí a los sólidos en suspensión para formar cuerpos de mayor tamaño a fin de que los procesos de filtración física puedan eliminarlos con mayor facilidad.

• Coagulación: Un coagulante químico, como sales de hierro, sales de aluminio o polímeros, se agregan al agua fuente para volver fácil la adherencia entre las partículas. Los coagulantes funcionan creando una reacción química y eliminando las cargas negativas que causan

que las partículas se repelan entre sí.• Floculación: La mezcla coagulante-agua fuente se agita lentamente

en un proceso que se conoce como floculación. Este agitado del agua induce que las partículas choquen entre sí y se aglutinen para formar grumos o “flóculos” que se pueden eliminar con mayor facilidad.

Procesos de tratamiento de Agua Subterránea

Coagulación-Floculación-Sedimentación/Filtración.

• Filtración: La filtración es un proceso de separación basado en el paso de una mezcla sólido- líquido a través de un medio poroso (filtro) que retiene el sólido y permite el paso del líquido (filtrado).

Medios filtrantes: Arenas (importante la porosidad y la altura del manto filtrante)

Dióxido de Manganeso

Aluminosilicato amorfo

� Método robusto.

� Requiere ajuste de la dosificación dequímicos en función de la calidad del agua.

� Dosis de coagulante del orden de las 10ppm.

� En caso de utilizar ultrafiltración: excelentecalidad de agua producto (barrerabacteriológica, turbidez).

Coagulación + Filtración

La adsorción es un proceso de transferencia de fase que se usa para eliminar sustancias de fases fluidas (gases o líquidos), es decir, se produce un enriquecimiento de especies químicas de una fase fluida en la superficie de un líquido o un sólido. En el tratamiento del agua, la adsorción se ha demostrado como un proceso de eliminación eficiente para una multiplicidad de solutos, donde las moléculas o iones son eliminados de la solución acuosa por adsorción en superficies sólidas.

Procesos de tratamiento de Agua Subterránea

Adsorción.

∗ Es un proceso mediante el cual se extrae materia de una fase y se concentra sobre la superficiede otra (generalmente sólida). Por ello se considera como un fenómeno superficial. Lasustancia que se concentra en la superficie o se adsorbe se llama “adsorbato” y la fase en lacual se adsorbe se llama “adsorbente”.

ADSORCIÓN

• La adsorción depende de la naturaleza y la estructura deladsorbente, de las propiedades físico-químicas del adsorbatoy del medio en el cual la adsorción debe efectuarse. Elmedio puede intervenir modificando las propiedades deladsorbente cambiando la accesibilidad a los sitios de

adsorción por recubrimiento de la superficie externa deladsorbente o introduciendo compuestos susceptibles deentrar en competición con la molécula cuya eliminación sebusca.

• El material adsorbente debe ser lo más selectivo posible para el contaminante que desea

removerse.

• Para potabilización de agua subterránea pueden utilizarse como material adsorbente: Nanopartículas, medias o resinas filtrantes a base de hidróxidos férricos granulados, dióxidos detitanio, alúminas activadas modificadas y óxidos. Deben tener una alta superficie específica paralograr una adecuada adsorción.

� Método simple y económico.� Selectivo para la remoción de arsénico.� El medio es descartado una vez agotado.� No se generan corrientes de rechazo con altocontenido de arsénico.� Medio a base de hidróxido de hierro sintético� Selectivo para la remoción de arsénico.� No presenta problemas de fuga con

variaciones químicas en el agua cruda.� Capacidad variable con la calidad del agua:

contenido de arsénico, ph, sílice.� Permite diferentes configuraciones

(paralelo/serie) para mejorar el rendimiento.

ADSORCIÓN

Dirección de Planificación Técnica

Resinas a base de óxido de hierro granular y de hidróxido de hierrogranular

Medios adsorbentes

Bayoxide E33 GEH102

PLANTAS DE CARBON ACTIVADO GRANULAR

�Método de adsorción para remover compuestos orgánicos del aguasubterránea.

� Una vez agotado el medio de carbón activado granular se remuevey se envía a disposición final.

� Se recomienda un diseño que requiera reponer la carga dos vecespor año aproximadamente.

� Se construyeron tres plantas: dos en San Miguel y una en Moreno.

CENTRO DE MEZCLA

PROPÓSITOMezcla de agua de distintos orígenes con el objetivo de asegurar una calidad y nivel de servicio según Marco Regulatorio de

AySA.

AGUA

SUPERFICIAL SUBTERRÁNEA HIPOPUELCHE

CENTRO DE MEZCLA

CRITERIOS DE DISEÑO

NIVEL DE SERVICIO

CALIDAD DE AGUA ENTRADA (superficial,

subterránea, hipopuelche)

TIEMPO DE PERMANENCIA / VOLUMEN DE RESERVA

HABITANTES A SERVIR

DOTACIÓN

COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS (1)

Descripción Observaciones Descripción Observaciones Descripción Observaciones

Cantidad de variables a

controlarMayor Medio Menor

Factores que condicionan el

diseño

Temperatura, Conc. SiO2

pH, Conc. SiO2, metales

(V, PO4, As)

Competencias NOSilice, Fluoruro, Cloruro,

Fosfatos y Sulfato

Caudal de rechazoAproximadamente 25%

de corriente de entrada

Se genera con alto

contenido de metales. Se

debe verificar el permiso de

vuelco

Sólo se desperdicia

agua como rechazo en

la regeneración

(aproximadamente 1%)

Se genera con alto

contenido de metales.

NO HAY (con excepción

del retrolavado)

Selectividad con As AltaRemoción de As de aprox

90% - posibilidad de mezclaBaja

Fabricantes de resinas

no garantizan la

remoción de As

Alta

Se selecciona la resina

adecuada tal que sea

selectivo con el As (óxidos

de hierro)

Selectividad con nitratos Alta

Esta tecnología es muy

utilizada cuando existen

otros contaminantes

además del As

AltaFunciona con reemplazo

por clorurosAlta

La resina debe ser

selectiva con los nitratos

(no es la misma que para

remoción de As)

Insumos químicosNaCl, Antiescalante,

ácido cítrico

Menor consumo de

químicosNaCl Excesivo consumo de sal HCl

Mayor consumo de

químicos

PARÁMETROSOSMOSIS INVERSA INTERCAMBIO IÓNICO ADSORCIÓN

COMPARACIÓN DE TECNOLOGÍAS (2)

Descripción Observaciones Descripción Observaciones Descripción Observaciones

Tratamiento preliminar PrefiltraciónPreoxidación (en caso de

que exista As3+)

Puede requerirse tanque

previo

Tratamiento adicional Remineralización MicrofiltraciónPara retener las partículas

arrastradas

Calificación del personal Alta

Necesidad de recursos

humanos especializados y

capacitados

Media Media El método es simple

Instrumentación

Alto número de

instrumentos de

medición

Impacta en costo operativo

Número medio de

instrumentos de

medición

Normal

MantenimientoLimpieza y cambios de

membranas

Se estima cambio de

membrana cada 3 años

Regeneración de resina

(mediante retrolavado)

y recambio de resina

Retrolavado y enjuague

de resinas

Las resinas se descartan

una vez agotadas

Posibles problemas operativos Requiere altas presionesGenera alto costo de

energía

Grandes volúmenes de

transporte de insumos

químicos, dificultades

de almacenamiento

Canalizaciones y arrastre

de partículas

Se realiza retrolavado y

enjuague

Obra civil SINecesita mucha

infraestructuraSI SI (Menor) Únicamente cisternas

Consumo eléctrico Alto

Aprox. 1 kW/m3 producido.

Calidad en distribución

eléctrica de media tensión

MedioAprox 0,18 kW/m3

producidoMedio

Aprox. 0,15 kW/m3

producido

Costo operativo Alto

Aprox 9 veces mayor que las

otras tecnologías. Se debe al

alto consumo energético

Medio

Debido a la gestión de la

salmuera (costo de

mano de obra por

logística de insumos

químicos)

BajoBajos costos operativos y

bajos costos energéticos

PARÁMETROSOSMOSIS INVERSA INTERCAMBIO IÓNICO ADSORCIÓN

Piloto de adsorción en Virrey del Pino

�Ensayo piloto de remoción de arsénico poradsorción�Q diseño = 750 - 800 m3/h�V medio = 50 lts

Dirección de Planificación Técnica

� 4 columnas operando en paralelo para óxido de hierro granular y para hidróxidode hierro granular con y sin dosificación de ácido clorhídrico.

� Dos de ellas recibieron HCl desde el comienzo mientras que las otras dos recibieron HCl cuando la resina se encontraba agotada y la concentración de arsénico era superior a 10 ppb.

2 tipos de resina

4 columnas + medidor de arsénico on line

Piloto de Adsorción en Spegazzini para Planta Ezeiza

� Piloto de remoción de arsénico por coagulación-filtración por C-RSF en Ezeiza

� Q diseño = 0,3 m3/h� Concentración As = 60 µµµµg/l� Medio filtrante: arena (2 columnas)� Coagulante: FeCl3� Lavado mediante aire y agua tratada

PILOTO DE REMOCION DE ARSENICO

� Piloto de remoción de arsénico por coagulación-filtración por C-UF en Ezeiza

� Q diseño = 10 m3/h� Concentración As = 60 µµµµg/l� Medio filtrante: membrane UF � Coagulante: FeCl3� Agua Permeada: 95%� Lavado mediante:1. Agua tratada2. Solución de Ácido cítrico3. Solución de Hipoclorito de sodio

PILOTO DE REMOCION DE ARSENICO

PLANTA DE ÓSMOSIS INVERSA VIRREY DEL PINO

Planta de Tratamiento de Agua Subterránea por Ósmosis Inversa Virrey del Pino

Planta de adsorción en Ezeiza

Planta de adsorción en Ezeiza

Dirección de Planificación

Planta de carbón activado granular en San Miguel