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FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA ACADÉMICO PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL
TEMA
CONTROL DE LA CALIDAD DE AGUA
ESTUDIANTES
LOPEZ DELGADO, DANIEL
MORALES GRANDES, FRANZ CRISTIAN
ORTIZ ARÉVALO, WILLINGTON
SANCHEZ RIOZ, MAYRA ALEJANDRA
DOCENTE
ING. LOPEZ CAHUAZA, BENJAMIN
CÁTEDRA
INGENIERIA SANITARIA
TARAPOTO - PERÚ
2014
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INDICE DEDICATORIA ........................................................................................................................... 3
AGRADECIMIENTO .................................................................................................................. 4
INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 5
POTABILIZACIÓN DEL AGUA ................................................ ¡Error! Marcador no definido.
1. AGUA .................................................................................... ¡Error! Marcador no definido.
1.1. CONTAMINACION DEL AGUA............................................................................... 7
1.1.1. CONTAMINANTES MÁS COMUNES ................................................................. 9
1.2. ABASTECIMIENTO DE AGUA POTABLE ............ ¡Error! Marcador no definido.
1.2.1. HIDROLOGIA ...................................................... ¡Error! Marcador no definido.
1.2.2. OFERTA DE AGUA ............................................ ¡Error! Marcador no definido.
1.3. CALIDAD DE AGUA ............................................................................................... 10
1.3.1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS ......................... ¡Error! Marcador no definido.
1.4. TRATAMIENTO DE AGUA .................................................................................... 21
2. CAPTACION DE AGUAS SUPERFICIALES ................. ¡Error! Marcador no definido.
2.1. DESCRIPCION DE SISTEMAS PARA ABASTECIMIENTO DE AGUA . ¡Error!
Marcador no definido.
2.2.1. AGUA SUPERFICIAL ............................................. ¡Error! Marcador no definido.
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DEDICATORIA
El presente trabajo está dedicado a nuestros padres y amigos quienes influyen en nuestras vidas, apoyándonos y guiándonos por el camino del bien y la felicidad.
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AGRADECIMIENTO Agradecemos al ING. LOPEZ CAHUAZA, BENJAMIN
docente de la cátedra de INGENIERÍA SANITARIA
quien con sus conocimientos inculcados en clase nutre
nuestro aprendizaje, lo que posteriormente se verá
reflejado en el campo laboral.
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INTRODUCCIÓN
El hombre posee la necesidad de vivir en sociedad. Esto trae como consecuencia
la formación de aglomeraciones humanas, las cuales generan muchos
problemas que se agudizan cuando la población se desarrolla sin un plan previo
de ordenamiento y gestión. Entre estos problemas, los que interesan a la
INGENIERÍA SANITARIA, son aquellos que pueden derivar en la aparición de
enfermedades, por gestión inadecuada del agua.
Los problemas higiénicos producidos por las grandes urbanizaciones se
traducen en el deterioro del medio ambiente circundante, es decir, se produce lo
que comúnmente denominamos contaminación.
La Ingeniería Sanitaria es una disciplina clásica, que se enmarca en el campo
del agua. Aparece hacia la mitad del siglo XIX a la par de los descubrimientos
alcanzados en la edad de oro de la microbiología, que consigue por primera vez
asociar el problema de la turbidez del agua con el riesgo de propagación de
enfermedades. En este sentido, aunque se trata de una disciplina ingenieril, su
denominación es bastante reveladora sobre su alcance.
En definitiva, la Ingeniería Sanitaria se encarga de proporcionar soluciones a los
problemas de la gestión del agua urbana, desde su captación y traída, pasando
por su tratamiento, distribución y saneamiento y, finalmente, su regeneración y
reutilización, en la medida de lo posible.
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1. MARCO GENERAL
Para poder realizar un correcto abastecimiento de agua potable debemos contar
con las fuentes correspondientes, de las que se deben considerar dos aspectos
fundamentales a tener en cuenta:
Capacidad de suministro
Condiciones de sanidad o calidad del agua
La capacidad de suministrar debe ser la necesaria para proveer la cantidad
necesaria en volumen y tiempo que requiere el proyecto de abastecimiento. Las
condiciones de sanidad o calidad del agua son claves para definir las obras
necesarias de potabilización.
Las fuentes se clasifican en:
Meteóricas
Superficiales
Ríos
Arroyos
Canales
Lagos
Lagunas
Embalses
Subterráneas
Profundas
Subsuperficiales
Freáticas
Subálveas
.
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1.1. INVESTIGACIÓN DE LOS RECURSOS HÍDRICOS DE UNA REGIÓN
Al realizar un proyecto de abastecimiento de agua tenemos determinado el
volumen necesario, por lo que tenemos que hacer es adoptar la o las fuentes de
provisión de agua y para ello debemos realizar la investigación de los recursos
hídricos de la región.
La elección de una o varias fuentes de provisión resultará de un prolijo
reconocimiento de todos los recursos disponibles, seguido de un estudio
pormenorizado y comparativo de sus cualidades biológicas y de los volúmenes
que pueden suministrar. Las cualidades biológicas se determinan mediante los
análisis de las muestras de agua, mientras que las cantidades serán evaluadas
mediante el examen detenido de la meteorología, hidrología, geología y
climatología de la región.
Las fuentes que se consideran son:
Las aguas meteóricas: son aquellas que podemos tomar antes de que
lleguen al suelo.
Las aguas superficiales: provienen del escurrimiento por el suelo hasta
formas los arroyos, ríos y lagos.
Las aguas subterráneas: provienen de la infiltración en el suelo formando
las diversas napas acuíferas y manantiales.
Es necesario realizar estudios sobre las fuentes posibles de abastecimiento,
para establecer sus capacidades y estado sanitario, debemos de conocer los
contaminantes que infieren en las fuentes y los tratamientos que se deben
desarrollar.
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2. CALIDAD DE AGUA
El término calidad del agua es relativo y solo tiene importancia universal si está
relacionado con el uso del recurso. Esto quiere decir que una fuente de agua
suficientemente limpia que permita la vida de los peces puede no ser apta para
la natación y un agua útil para el consumo humano puede resultar inadecuada
para la industria.
Para decidir si un agua califica para un propósito particular, su calidad debe
especificarse en función del uso que se le va a dar. Bajo estas consideraciones,
se dice que un agua está contaminada cuando sufre cambios que afectan su uso
real o potencial.
A continuación se tratan en detalle las principales características fisicoquímicas
y biológicas que definen la calidad del agua, el origen de los constituyentes, su
importancia en la salud, su relación con los principales procesos de tratamiento
y los límites de concentración establecidos por las normas internacionales de
calidad de agua para consumo humano.
2.1. CONTAMINACION DEL AGUA
A medida que el agua es requerida por el hombre para satisfacer sus
necesidades, domésticas, agrícolas, industriales, ella es interceptada en
cualquiera de sus 3 estados y luego de ser utilizado es descargada siguiendo su
curso.
Esta acción aparte de interrumpir el normal movimiento del agua contribuye a
deteriorar su calidad al incorporarle sustancias extrañas utilizadas en los
diferentes procesos para lo cual esté requerido.
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Las alteraciones en la calidad del agua, pueden ser físicos, químicos y
biológicos; según sea el contaminante incorporado.
A. CONTAMINANTE FISICO
Determinando por partículas sólidas ó líquidas, que le dan turbiedad y
características de color, olor, etc, no aceptables por los consumidores,
produciendo sobre todo un malestar y una situación de rechazo.
B. CONTAMINANTE QUIMICO
Es frecuente hallar en el agua, minerales de fierro, magnesio, calcio, manganeso,
cloruros, carbonatos, nitritos, nitratos, sulfatos, hidróxidos, etc., sea en forma de
solución, en suspensión formando sales, producen generalmente
envenenamiento y anormalidades en el organismo.
C. CONTAMINANTES BIOLOGICOS
Animales: Gusanos, Protozoos, Bacterias
Vegetales: Alga, Hongos,
Otros: Virus
2.1.1. CONTAMINANTES MÁS COMUNES
A. FISICOS - QUIMICOS
Plomo
Es un veneno acumulativo, el plomo se halla presente en aguas contaminadas
con relaves de minas, así como en aguas residuales provenientes de laboratorios
e industrias, tuberías de plomo deterioran el agua en concentraciones dañan el
organismo y producen envenenamiento llamado saturnismo.
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Arsenio, Mercurio, Cianuro, Cadmio
Son contaminantes tóxicos sumamente peligrosos, teniendo en su mayoría
efectos mortales, cuando la concentración es mayor alto estipulado en el
reglamento oficial para aguas de consumo humano.
Fluor, Cloro, Bromo, Yodo
Son agentes oxidantes, por su acción tóxica, son usados para eliminar la acción
nocivas de microorganismos presentes en el agua. En concentraciones mayores
al reglamento oficial, intoxica a los personas.
B. CONTAMINANTE MICROBIOLOGICO
1. Salmonella Tiphi, bacilo productor de la fiebre tifoidea.
2. Serotipos de salmonella, productores de la salmonelosis.
3. Virus de hepatitis, origina la hepatitis infecciosa.
4. Bacilos disentéricos, shiguella Dysenteriae, shiguella flexner, shiguella boydii,
shiguella sonnei que causan diferentes tipos de disenterías.
5. Schistosoma mansoni, Haematobium, japonicense, parásitos que son
productores de la esquistosomiasis.
2.1.2. CONTAMINACIÓN DE LAS FUENTES
Agua meteóricas:
El agua que se precipita es casi pura, pero a medida que se desplaza por la
atmósfera, absorbe gases presente en la misma, generalmente oxígeno y
anhídrido carbónico, también arrastra partículas de polvo, humo, bacterias,
esporas y otros contaminantes en suspensión atmosférica.
Es por eso que en los lugares en donde la contaminación atmosférica es muy
grande, la precipitación de una lluvia, limpia la atmósfera, pero contamina el agua
de lluvia y a través de los desagües a las aguas superficiales.
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Agua superficial:
Las aguas superficiales, son las comprendidas por los arroyos, ríos, lagos,
lagunas, mares y océanos.
Estas son las aguas que más uso tienen por parte de los hombres y animales,
por lo que son las más fáciles de contaminar. Esta agua se contaminan
fundamentalmente por las acciones antrópicas, ya sean industriales, agrícola
ganaderas o residenciales.
Los volcados de efluentes de las industrias y los desagües cloacales a las aguas
superficiales, pueden derivar en que las mismas sean contaminadas de tal
manera que las vuelvan inapropiadas para ser reutilizadas y en algunos casos
totalmente nocivas.
También a esta contaminación contribuye la actividad agrícola, ya que el uso de
fertilizantes industriales y agroquímicos o pesticidas, que se depositan en el
suelo, estos pueden ser arrastrados por la lluvia a las aguas superficiales.
Además hay que tener en cuenta que no solo por las actividades del hombre se
contaminan las aguas superficiales, sino también aportan las lluvias los
componentes inorgánicos que componen los suelos, por lo que las
características de las aguas, varía de acuerdo a la composición de los suelos
que la rodean, están presentes entonces: calcio, magnesio, sulfatos, nitratos,
sodio y potasio como los elementos más comunes.
Aguas subterránea
El agua de las precipitaciones, nieve y granizo, como también la de cursos (ríos)
y masas acumuladas (lagos, embalses)
Los contaminantes pueden ser tanto orgánicos (substancias y bacterias) como
inorgánicos y siempre las aguas más afectadas son las que están más cerca de
la superficie dado que el elemento que transporta los contaminantes es el agua
y esta no pasa por los estratos impermeables.
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2.2. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA
El agua contiene diversas substancias químicas y biológicas disueltas o
suspendidas en ella. Desde el momento que se condensa en forma de lluvia, el
agua disuelve los componentes químicos de sus alrededores, corre sobre la
superficie del suelo y se filtra a través del mismo.
Además el agua contiene organismos vivos que reaccionan con sus elementos
físicos y químicos. Por estas razones suele ser necesario tratarla para hacerla
adecuada para su uso como provisión a la población. El agua que contiene
ciertas substancias químicas u organismos microscópicos puede ser perjudicial
para ciertos procesos industriales, y al mismo tiempo perfectamente idónea para
otros. Los microorganismos causantes de enfermedades que se transmiten por
el agua la hacen peligrosa para el consumo humano. Las aguas subterráneas de
áreas con piedra caliza pueden tener un alto contenido de bicarbonatos de calcio
(dureza) y requieren procesos de ablandamiento previo a su uso.
De acuerdo al uso que se le dará al agua, son los requisitos de calidad de la
misma. Por lo común la calidad se juzga como el grado en el cual se ajusta a los
estándares físicos, químicos y biológicos fijados por normas nacionales e
internacionales. Es importante conocer los requisitos de calidad para casa uso a
fin de determinar si se requiere tratamiento y qué procesos se deben aplicar para
alcanzar la calidad deseada. Los estándares de calidad también se usan para
vigilar los procesos de tratamiento y corregirlos de ser necesario.
El agua se evaluará en cuanto a su calidad ensayando sus propiedades físicas,
químicas y microbiológicas. Es necesario que los ensayos que evalúan dichos
parámetros de calidad, deben tener aceptación universal a fin de que sean
posibles las comparaciones con los estándares de calidad.
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2.2.1. Características Físicas
En la provisión de agua se debe tener especial cuidado con los sabores, olores,
colores y la turbidez del agua que se brinda, en parte porque dan mal sabor, pero
también a causa de su uso en la elaboración de bebidas, preparación de
alimentos y fabricación de textiles.
Los sabores y olores se deben a la presencia de substancias químicas
volátiles y a la materia orgánica en descomposición. Las mediciones de
los mismso se hacen con base en la dilución necesaria para reducirlos a
un nivel apenas detectable por observación humana.
El color del agua se debe a la presencia de minerales como hierro y
manganeso, materia orgánica y residuos coloridos de las industrias. El
color en el agua doméstica puede manchar los accesorios sanitario y
opacar la ropa. Las pruebas se llevan a cabo por comparación con un
conjunto estándar de concentraciones de una sustancia química que
produce un color similar al que presenta el agua.
La turbidez además de que es objetable desde el punto de vista estético,
puede contener agentes patógenos adheridos a las partículas en
suspensión. El agua con suficientes partículas de arcilla en suspensión
(10 unidades de turbidez), se aprecia a simple vista. Las fuentes de agua
superficial varían desde 10 hasta 1.000 unidades de turbidez, y los ríos
muy opacos pueden llegar a 10.000 unidades. Las mediciones de turbidez
se basan en las propiedades ópticas de la suspensión que causan que la
luz se disperse o se absorba. Los resultados se comparan luego con los
que se obtienen de una suspensión estándar.
2.2.2. Características Químicas
Los múltiples compuestos químicos disueltos en el agua pueden ser de origen
natural o industrial y serán benéficos o dañinos de acuerdo a su composición y
concentración.
Veremos ahora los elementos químicos que se encuentran en el agua natural y
que producen alcalinidad, dureza y salinidad y se divide en cuatro grupos:
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Grupo 1: Producen solo alcalinidad
Carbonato de potasio - K2CO3
Bicarbonato de Potasio - KHCO3
Bicarbonato de Sodio - NaHCO3
Carbonato de Sodio - Na2CO3
Grupo 2: Producen dureza carbonatada y alcalinidad
Carbonato de Calcio - CaCO3
Carbonato de Magnesio - MgCO3
Bicarbonato de Calcio – Ca(HCO3)2
Bicarbonato de Magnesio – Mg(HCO3)2
Grupo 3: Producen salinidad y dureza no carbonatada
Sulfato de Calcio – CaSO4
Cloruro de Calcio – CaCl2
Nitrato de Calcio – Ca(NO3)2
Sulfato de Magnesio – MgSO4
Cloruro de Magnesio – MgCl2
Nitrato de Magnesio – Mg(NO3)2
Grupo 4: Producen salinidad, pero no dureza
Sulfato de Potasio – K2SO4
Cloruro de Potasio – KCl
Nitrato de Potasio – KNO3
Sulfato de Sodio – Na2SO4
Cloruro de Sodio – NaCl
Nitrato de Sodio – NaNO3
2.2.3. Características biológicas
La calidad y cantidad de microorganismos va acompañando las características
físicas y químicas del agua, ya que cuando el agua tiene temperaturas templadas
y materia orgánica disponible, la población crece y se diversifica. De la misma
manera los crustáceos se incrementas y por lo tanto los peces de idéntica
manera.
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De toda la población biológica de las aguas naturales vamos a indicar aquellas
que tienen significación en la Ingeniería Sanitaria y en especial a la potabilización
de aguas.
Del reino vegetal, los microorganismos más importantes desde el punto de vista
de la Ingeniería Sanitaria son las algas y bacterias aunque la presencia de
hongos, mohos y levaduras es un índice de la existencia de materia orgánica en
descomposición.
Algas: las algas contienen fundamentalmente clorofila necesaria para las
actividades fotosintéticas y por lo tanto necesitan la luz solar para vivir y
reproducirse. La mayor concentración se da en los lagos, lagunas,
embalses, remansos de agua y con menor abundancia en las corrientes
de agua superficiales. Las algas a menudo tienen pigmentos de colores
que nos permite agruparlas en familias:
- Clorofíceas: como su nombre lo indica son de color verde. Algunas de
ellas son de los géneros Eudorina, Pandorina y Volvox. Existen especies
unicelulares y multicelulares y en grandes concentraciones, algunas de
ellas generan olores ícticos (de pescado o pasto) al agua y toma una
coloración verdosa.
- Cianofíceas: también son mono o multicelulares, son las algas azul
verdosas. Algunas de ellas comunican al agua olores muy desagradables
y suelen desarrollarse con tal abundancia que cubre los embalses con
una nata, siendo la más característica de ella el género Anabaena. o
Bacilorofíceas o diatomeas: generalmente se presentan como
monocelulares, son de color amarillo verdoso y a menudo dan olores
aromáticos o ícticos. Son típicos los géneros Asterionella, Navículo,
Sybedra y Fragilaria.
Bacterias: las llamadas bacterias son de los géneros Sphaerotilus y
Crenothrix, relacionadas con el hierro y el manganeso del agua y del
género Beggiatoa del grupo de las bacterias sulfurosas. Las bacterias que
se pueden encontrar en el agua son de géneros muy numerosos, pero
veremos aquí las que son patógenas para el hombre, las bacterias
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coliformes y los estreptococos que se utilizan como índice de
contaminación fecal.
Hongos, mohos y levaduras: Pertenecen al grupo de bacterias pero no
contienen clorofila y en general son incoloras. Todos estos organismos
son heterótrofos y en consecuencia dependen de la materia orgánica para
su nutrición.
2.3. Parámetros o Normas de calidad y límites permisibles del agua
potable
La necesidad de proveer agua potable a las poblaciones de manera tal que no
produzcan problemas de salud impulsa la generación de normas de calidad.
Se establecen parámetros a controlar mediante los análisis y ensayos
correspondientes.
2.3.1. DE LAS PRUEBAS BACTERIOLOGICAS
PRUEBAS DEL GRUPO COLIFORME: Para demostrar la presencia de
gérmenes del grupo coliforme en el agua, se recomienda seguir
cualquiera de estos procedimientos:
a. La denominada “Prueba Completa” por Standard Methods Asociación
Americana de Salud Pública-
b. La denominada por los Standard Methods como “Prueba Confirmada”.
c. La “Prueba Confirmada” modificada con el uso de caldo lactosado al 2% con
verde brillante y bilis considerando como positivo la formación de cualquier
cantidad de gas durante un periodo de incubación de 24 horas a370C.
d. La “Prueba Confirmada” modificada por el uso de cualquiera de los siguientes
medios líquidos: Caldo lactosado con cristal-violeta: con fuscina, o formiato
recinoleato. Para el propósito de esta prueba todos son equivalentes; pero es
recomendable que el laboratorio escoja uno que esté conforme con la “Prueba
Completa”. El periodo de incubación de cualquiera de estos medios debe ser de
48 horas a 370C. y cualquier cantidad de gas que desprendan mostrará un
resultado positivo.
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DETERMINACION DE GERMENES POR CC.:
La determinación de números de gérmenes en general por centímetro
cúbico de agua, será realizada sobre placas de agar con incubación por
24 horas a 370C. y en conformidad con las indicaciones de los
“STANDARD METHODS”.
2.3.2. CARACTERISTICAS FISICAS:
La turbidez no debe exceder de 10 p.p.m. (10 mgr. Por litro) medido en La
escala de La sílica en la cual se considera la unida standard de turbidez
aquella producida por 1 mgr. por litro de tierra de fuller en agua destilada.
El color no deberá exceder de 20 en la escala standard de cobalto
entendiéndose que el agua debe ser filtrada antes de proceder a La
determinación del color para que no haya encubrimiento debido a La
turbidez en la escala del color; la unidad es el producido en 1 mgr. de
platino en un litro de agua.
El agua no debe tener olores ni sabores desagradables.
El agua no debe contener exceso de mineral soluble ni exceso de las
sustancias químicas que se emplean para tratarlas.
La presencia de plomo en exceso de 0.1 p.p.m. (miligramos por litro), de
fluor en exceso de 2 p.p.m., de arsénico en exceso de 0.1 p.p.m., de
selenio en exceso de 0.05 p.p.m. constituye razón para rechazar el agua.
Las siguientes sustancias químicas será preferible que no se encuentren
en el agua en cantidad mayor que la que se señala.
Cobre (Cu) no más de 3.00 p.p.m. (mgm. p. litro).
Fierro y Manganeso juntos no más de 0.5 p.p.m.
Magnesio (Mg) no mas de 125 p.p.m.
Zinc (Zn) no mas de 15 p.p.m.
Cloruros (Cl) no mas de 250 p.p.m.
Sulfatos ( SO4) no mas de 250 p.p.m.
Sólidos totales hasta 1,000 p.p.m. preferiblemente 500 p.p.m.
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En aguas tratadas el pH no debe ser mayor de 10.6 y la alcalinidad debida
a carbonatos no excederá de 120 p.p.m.
A continuación se brindan una serie de tablas con los distintos parámetros que
deben tenerse en cuenta para establecer la calidad de agua potable.
Cuadro N° 01
Calidad de agua por salinidad
Cuadro N° 02
Requerimientos de calidad de agua potable
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Cuadro N° 03
Parámetros de calidad y límites máximos de agua potable en el Perú
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Cuadro N° 04
Directrices de la OMS para la calidad de agua potable (Génova 1933)
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2.4. TRATAMIENTO DE AGUA
Teniendo en cuenta que el agua es vía de transporte de contaminantes
químicos y biológicos que pueden provocar enfermedades de diversa
gravedad, se hace imprescindible analizar la calidad de las aguas, mediante
análisis químicos y bacteriológicos.
Los resultados obtenidos nos indican con que calidad de agua contamos y
cuando se la compara con los parámetros de las normas de provisión de agua
obtenemos las diferencias o falencias que tienen las aguas que usaremos.
Por lo que deberemos realizar los tratamientos correspondientes para llevar el
agua que disponemos a los valores aceptables de las normas.
En esencia se realiza el tratamiento con el objeto fundamental de mejorar la
calidad física, química y bacteriológica del agua proveniente de las obras de
toma, a fin de entregarla al consumo, apta, inocua y aprovechable para el
hombre, animales, agricultura e industrias y cuyo tratamiento debe incidir en los
siguiente aspectos básicos:
Higiene: eliminar o reducir del agua las bacterias, protozoos, quistes,
parásitos y en especial aquellos que son patológicos para el hombre.
Reducir la excesiva mineralización o materias orgánicas que pueden
originar trastornos fisiológicos de diferente orden y agregar substancias
que aminores o reducen el desarrollo de ciertos trastornos orgánicos
propios de los consumidores.
Estético: hay factores físicos característicos de las aguas tales como
color, olor, turbiedad y sabor, que son los que más impresiona al público
consumidor, y aunque no constituyen un problema que afecte la salud
pública, deben reducirse su concentración para que el público no las
rechace.
Económico: el efecto corrosivo o incrustante del agua hace que las
cañerías tengan menor vida útil. La dureza ocasiona mayor consumo de
jabón, obstruye los sistemas de calefacción, tuberías y cuerpos de
calderas y forma una gruesa costra calcárea (sarro) en los útiles de
cocina.
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2.4.1. PROCEDIMIENTOS
Los principales procedimientos empleados en el tratamiento de las aguas
potables los veremos a continuación.
2.4.1.1. Tratamientos efectuados en la toma de agua o en el bombeo
Cuando se trata de un agua subterránea, ha de cuidarse, en primer lugar, que
la captación o el bombeo arrastre, con el agua, la menor cantidad posible de
tierra y de arena. Es indispensable delimitar un perímetro de protección.
Al efectuarse una toma de agua superficial, debe tenerse en cuenta las
materias que esta pueda contener. Una buena concepción de la toma
de agua es el punto de partida de su tratamiento.
Recordemos que en las tomas hacemos el desbaste de retención de
materia en suspensión o sumergida. Sin embargo esto no es suficiente para
retener los elementos más pequeños como hojas o hierbas que pasan a través
de las rejas, en este caso es necesario añadir:
Un tamizado en tanque rotatorio (solo utilizados con niveles de agua
poco variables) o sobre bandejas de Tamizado, en el caso de niveles
de agua variables. Este tamizado se efectúa generalmente con mallas de
1 a 5 mm. La limpieza debe ser automática, en función de la perdida de
carga. La falta de este aparato, por razones de economía, es con
frecuencia causa de perturbaciones en la explotación de muchas
instalaciones, especialmente cuando existe un bombeo de elevación.
Un desarenado que puede situarse, según las condiciones de la
toma, antes o después del tamizado. Este desarenado es
indispensable cuando el agua debe transportarse por una tubería o
canal de gran longitud, cuando es necesario efectuar un bombeo, o
cuando los aparatos de tratamiento que siguen pueden verse
afectados seriamente por la presencia de cantidades apreciables de
arena.
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Un micro tamizado si la cantidad de plancton es limitada y no se
prevé una decantación posterior. Dada la acción limitada de los micros
tamices, es raro su empleo en instalaciones de mediana a gran
importancia.
Un desaceitado de superficie.
Una predecantación.
Pre tratamiento con cloro. La protección de las tuberías de agua cruda
puede necesitar una retratamiento por cloro o uno de sus compuestos,
hipoclorito, o dióxido de cloro. Cuando un agua rica en materias orgánicas
y en plancton debe recorre hasta la planta de tratamiento, un acueducto
de gran longitud, es indispensable prever en el punto de partida un
tratamiento con un oxidante. Sin el cual existe el peligro de que se reduzca
rápidamente el caudal debido al desarrollo del plancton sobre las
paredes de la misma. Este pre tratamiento es necesario, igualmente,
en tuberías de pequeña longitud, en el caso de presencias de
mejillones de agua dulce. Las bacterias ferruginosas o sulfato
reductoras, pueden atacar al hierro de las tuberías metálica, se aprecia
entonces una elevación del contenido en hierro del agua, especialmente
durante los períodos en los que se suspende el tratamiento.
2.4.1.2. Almacenamiento de agua cruda
Durante el tiempo que dure el almacenamiento, pueden mejorar ciertas
características del agua: disminución de las materias en suspensión, del
contenido en amoníaco por nitrificación y de la flora bacteriana.
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Por el contrario, el almacenamiento de agua cruda presenta ciertos
inconvenientes. En condiciones geográficas y climatológicas favorables a la
vida planctónica, se observa a veces un importante desarrollo de algas y
de hongos, cuyos metabolitos pueden comunicar un sabor desagradable al
agua, de difícil eliminación. Pudiendo ser necesario proceder también a una
limpieza periódica de la reserva.
Precloración:
Un tratamiento de precloración, efectuado antes de la decantación,
casi siempre es recomendable para conseguir una mayor calidad de
agua, mas filtrable y cristalina. Esta precloración actúa por oxidación de
los diferentes cuerpos contenidos en el agua:
Sobre los iones ferrosos y manganosos.
Sobre el amoníaco, APRA dar cloraminas, o destrucción cuando se
sobrepasa el punto crítico, cuando la dosis de amoníaco es
excesiva, puede ser inaplicable este tratamiento, debido a que
da lugar a dosis elevadas de oxidante residual y a fuertes gastos
de explotación.
Sobre los nitritos, que se transforman en nitratos.
Sobre las materias orgánicas oxidables.
Sobre los microorganismos (bacterias, algas, plancton) que
pueden desarrollarse y provocar por ejemplo, fermentaciones
anaeróbicas.
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Aereación:
Puede ser necesario una aereación en los siguientes casos:
Si el agua contiene gases en exceso:
Sulfuro de hidrógenos (H2S): que da un sabor muy
desagradable y se elimina fácilmente por una simple
aereación atmosférica.
Oxígeno: cuando el agua se encuentra sobresaturada y su
desprendimiento puede crear problemas en al
funcionamiento de los decantadores (tendencia de los
fóculos a elevarse a la superficie) y de los filtros, que sufren
un falso atascamiento por desgasificación en el seno de la
masa filtrante.
Dióxido de carbono (CO2): que hace agresiva al agua,
su eliminación por aereación se efectúa a la presión
atmosférica.
Si el agua presenta un defecto de oxígeno, con al aereación se
consigue entonces:
La oxidación de los iones ferroso y manganoso.
La nitrificación del amoníaco en ciertas condiciones.
El aumento del contenido en oxígeno con el fin de que el
agua se agradable para la bebida.
Clarificación:
Esta clarificación puede ser más o menos completa según la turbiedad
de agua, su color y su contenido de materia en suspensión o coloidales y
de materias orgánicas. Puede efectuarse en función de estos distintos
factores:
Por coagulación total, floculación, decantación y filtración.
Por coagulación parcial, micro floculación y filtración.
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La adicción de un coagulante al agua, disminuye el potencial electro
negativo de las partículas que contiene. Puede utilizarse una dosis
que anule este potencial, se obtiene así la coagulación total de los
coloides que permite conseguir una clarificación óptima, después de su
floculación, decantación y filtración.
También puede inyectarse una dosis pequeña de coagulante y
efectuar una coagulación parcial de los coloides, formando flóculos
muy finos (micro floculación) los cuales, con o sin ayudante, se retienen
por filtración. De esta forma no se consigue el valor mínimo de materias
en suspensión, de color o de materias orgánicas, sin embargo puede ser
suficiente si el agua cruda no está muy contaminada.
Desinfección:
El objetivo de la desinfección es obtener agua de forma continua exenta
de bacterias y gérmenes patógenos, conforme a las normas y a los
ensayos oficiales basados en el Escherichia Coli, los Estreptococos
Fecales y los Clostridium sulfitoreductores.
Un tiempo de contacto de 20 a 30 minutos como mínimo, siendo deseable
que sea de 1 a 2 horas, con una dosis de cloro o de dióxido de cloro
residual de 0,05 a 0,2 mg/l es suficiente en general. El tiempo de
contacto y el cloro residual deben ajustarse según el contenido del
agua en nitrógeno amoniacal, la naturaleza del desinfectante utilizado y la
aplicación eventual de una precloración.
La elección del desinfectante es función de ciertos criterios, tales como
desinfección simple o completa, problemas de sabor y económicos, y las
opciones son las siguientes:
Cloro o Hipoclorito Sódico o Cálcico: Puede utilizarse si el agua
que se desea desinfectar no contiene materia orgánica o
contaminantes químicos capaces de formar compuestos que den
mal sabor al agua.
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Cloraminas: Reducen o eliminan generalmente, los sabores que
podrían encontrarse en un tratamiento solo con cloro. Puede ser
eficaz, aunque no siempre, cuando se quiere evitar el sabor a
clorofenol.
Dióxido de Cloro (ClO2): Elimina sistemáticamente la formación de
clorofenol, pero no tiene efecto sobre otros muchos sabores como
el sabor a tierra o a lodo.
Ultravioletas: Se obtiene una buena desinfección y una eliminación
completa de los virus, a condición de que se aplique sobre una
capa de agua de poco espesor, con una potencia suficiente y
renovando las lámparas antes de que acusen una fuerte pérdida
de su poder emisivo.
Ozono: Es el mejor desinfectante, de un precio de costo más
elevado que el cloro o sus compuestos, pero de una eficacia muy
superior, que sobrepasa netamente la fase de desinfección.
Adsorción:
Cuando se trata de potabilizar aguas superficiales con fuerte
contaminación inicial, se recurre cada vez con mayor frecuencia a la
adsorción a través de carbón activo, para la eliminación de micro
contaminantes, sabores y olores.
Tratamiento de los fangos:
Los fangos producidos en el tratamiento de las aguas para el
abastecimiento público, proceden de las extracciones o purgas
efectuadas en la decantación y del lavado de los filtros.
Los fangos reunidos tienen una concentración en materias secas que
varía generalmente, entre 2 a 15 g/l. En algunos casos en los que el agua
cruda está muy cargada, puede llegarse a concentraciones muchos
mayores, hasta más de 100 g/l.
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Suponiendo que se parta de fangos con una concentración de 2 a 15 g/l,
de materia seca, pueden realizarse varios tipos de tratamientos:
Concentración y vertido sobre lechos de secado.
Concentración y paso a través de filtros prensa, filtros al vacío,
filtros de barrera o centrifugadores.
Recuperación del coagulante por acidificación y tratamiento de los
fangos residuales neutralizado en filtros al vacío, filtros prensa o
centrifugadores.
Eliminación del hierro y manganeso:
El hierro y manganeso deben eliminarse de la aguas de consumo, por
diversas razones:
Causas de corrosión o de obstrucción de las tuberías
(directamente por precipitación y formación de depósitos, o
indirectamente favoreciendo el desarrollo de bacterias
específicas).
Aspecto del agua.
Sabor metálico.
Inconvenientes en el lavado de la ropa.
Tratamiento por oxidación y filtración: Esta técnica es la que se
utiliza con mayor frecuencia, especialmente para aguas de pozo.
Eventualmente puede añadirse un cierto número de tratamientos
suplementarios, tales como: corrección de pH, oxidación química,
decantación, etc.
Desferrización simple sin descarbonatación (aeración –filtrado): La
primera parte del trabajo de desferrización se basa en una
oxidación del hierro bivalente por el oxígeno del aire. Esta aeración
puede hacerse de las siguientes formas:
A la presión atmosférica, en instalaciones por gravedad.
A presión, por inyección de aire comprimido en una torres
de oxidación rellenas de materiales de contacto.
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Eliminación de hierro con decantación: Es preciso intercalar una
decantación, entre la aeración y la filtración, en los siguientes
casos:
Contenido elevado de hierro en el agua cruda, que da lugar
a un volumen excesivo de precipitado.
Presencia de color, turbiedad, ácidos húmicos, etc. que
implica la adición de un coagulante en dosis superiores a 10
g/m3.
Para el tratamiento de esta agua, es conveniente recurrir a
los procesos de decantación por contacto de fangos. La
decantación debe ir precedida necesariamente de una aeración si
el agua cruda está desprovista de oxígeno.
Eliminación de manganeso: los procesos de desferrización que
acaban de indicarse, generalmente son insuficientes para la
eliminación eficaz del manganeso, a veces es posible utilizar la
oxidación con cloro, la cual se obtiene un oxidación suficientemente
rápida con dióxido de cloro, permanganato potásico u ozono.
Según las reacciones, las cantidades teóricas de oxidante que
deben usarse son para 1 mg/l de manganeso, las siguientes:
Dióxido de Cloro (ClO2): 2,5 mg/l
Permanganato potásico (KMnO4): 1,9 mg/l
Ozono (O3): 0,87 mg/l
Tratamiento asociado a una descarbonatacion:
La descrabonatación con cal, que produce un pH elevado,
favorece la eliminación del hierro y manganeso. La precipitación
del carbonato ferroso es prácticamente total a pH 8,8 y la del
hidróxido ferroso a pH 10,5. Para el manganeso los valores del pH
de precipitación son del orden de 9,2 para el carbonato y de 11,5
para el hidróxido respectivamente.
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Por lo tanto, una descarbonatación parcial, a pH próximos a 8,
puede producir una desferrización completa, en ciertos casos,
especialmente en aparatos de descarbonatación catalítica, se
consigue con el mismo pH, una eliminación suficiente de
manganeso, si bien teóricamente, habría de combinarse con una
descarbonatación total a pH 9,5 a 10.
Tratamientos biológicos: El metabolismo de algunos
microorganismos autótrofos se basa en la oxidación del hierro
y del manganeso, en condiciones favorables, las reacciones son
muy rápidas y la eliminación de estos dos elementos es completa.
El nitrógeno amoniacal es un elemento esencial de la nutrición
bacteriana, por lo que la presencia de amoníaco en el agua cruda
favorece este tipo de tratamiento.
Neutralización y remineralización: Si un agua natural o tratada no se
encuentra en equilibrio carbónico y contiene gas carbónico agresivo, debe
preverse su neutralización. Esta neutralización se realiza por aeración,
por adición de reactivos alcalinos (cal, sosa, carbonato sódico) o por
filtración sobre productos alcalinos (mármol, etc.).
Por lo que se refiere a la remineralización, se hace normalmente al final
del tratamiento (en el caso de aguas dulces o que hayan sufrido un
tratamiento de desalinización por ósmosis u otro procedimiento).
Descarbonatación –Desendurecimiento: Para reducir la dureza del agua,
debida generalmente aún exceso de calcio, puede efectuarse un
desendurecimiento por resinas intercambiadoras de iones o por
descarbonatación con cal.
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Eliminación de sulfatos y cloruros: Una solución más simple en el caso de
caudales pequeños y medios, en la desalinización a través de
membranas, que pueden realizarse por dos procedimientos principales:
Electrodiálisis: en el que, por medio de membranas especiales y
bajo la acción de una corriente eléctrica, se divide el agua a tratar
en dos partes: una solución salina concentrante y un agua
parcialmente desmineralizada.
Osmosis inversa: en este caso, el agua pura atraviesa las
membranas bajo la acción de una presión superior a la presión
osmótica.
Fluoruración y eliminación del flúor: Debe preferirse el término
fluoruraciónal fluoración, ya que el reactivo que se dosifica en el fluoruro.
En cambio puede decirse cloración, porque lo que se dosifica es el cloro.
Fluoruracion: Pueden utilizarse los productos siguientes:
Hexafluorosilicato sódico (NaSiF6), que es el que se
emplea con mayor frecuencia.
Ácido hexafuorosilícico (H2SiF6).
Fluoruro sódico (NaF).
Eliminación del flúor: Los procedimientos que se emplean
son:
Tratamiento con fosfato tricálcico.
Tratamiento con alúmina.
Desendurecimiento del agua con cal.
Filtración sobre carbón activo.
Eliminación de algas y plancton.
Eliminación de algas: Puede limitarse la proliferación de algas
reduciendo con cal el contenido del agua en CO2asimilable.
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Se evita el desarrollo de algas no coloreadas, en las tuberías por
tratamiento del agua con cal, por una desinfección con cloro y
cobre. Por último puede impedirse el desarrollo de algas en
decantadores y filtros abiertos.
Eliminación de plancton: Para eliminar el plancton pueden utilizarse
los siguientes procedimientos:
Microtamizado.
Oxidación.
Tratamiento completo.
Eliminación de materias orgánicas.
La eliminación óptima de las materias orgánicas definidas por la medida
de la oxidabilidad al permanganato potásico, constituye siempre el
problema más delicado de resolver y el que exige la elección de los
tratamientos más adecuados.
Esta eliminación está limitada entre el 10 y el 30 % del contenido
del agua cruda, cuando se efectúa una oxidación química /aún con
ozono), o una coagulación parcial sobre filtros. Con una buena
coagulación, floculación, decantación, pueden conseguirse rendimientos
de eliminación del 40 al 70 % inyectando, eventualmente, carbón activo
en polvo en el decantador. Puede conseguirse la eliminación de la
mayor parte de la fracción por filtración a través de un filtro con precarga
de carbón activo en polvo, aplicada sobre placa, o por filtración sobre
carbón activo en grano. Se elimina así del 75 al 95 % de la fracción
residual.
Desodorización del agua.
Se entiende por desodorización de un agua de abastecimiento, tanto la
eliminación de los malos sabores como la de los olores como la de los
olores, que son dos manifestaciones distintas de un mismo fenómeno.
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Malos sabores en las aguas crudas: Generalmente, los sabores y
olores desagradables de las aguas naturales, se deben a la
presencia de cantidades muy pequeñas de líquidos segregados
por algas microscópicas, especialmente por actinomiceto. La
eliminación de sabores y olores se obtiene por:
Aeración
Utilizando un oxidante enérgico
Carbón activo
Malos sabores producidos por el tratamiento: El dióxido de cloro
destruye eficazmente los clorofenoles, pero en mucho menor grado
el tricloruro de nitrógeno. Se obtiene una eliminación total de
los sabores y olores debido al tratamiento de cloración,
mediante el empleo de carbón activo.
Malos sabores producidos en las conducciones: Se impide su
desarrollo con una aeración enérgica y manteniendo en el agua
trazas de antiséptico: cloro o cloraminas.
Eliminación de microcontaminantes.
Los tratamientos anteriores eliminan la mayor parte de los
contaminantes y microcontaminantes mas corrientes. Se tienen en
cuenta ahora los contaminantes y microcontaminantes cuya
destrucción requiere una atención especial que son:
Fenoles: Los tratamientos mecánicos o por coagulación no
tienen efecto sobre los fenoles. La filtración lenta no los
elimina totalmente. Un medio de lucha contra el sabor a clorofenol
es el tratamiento con dióxido de cloro, pero se en contenido de
fenol es variable o elevado, será necesario, para una seguridad
de tratamiento, emplear dosis en exceso de dióxido de cloro,
con el riesgo de introducir en el agua contenidos demasiado
fuertes de cloro sódico. En ese caso, debe recurrirse al ozono o al
carbón activo.
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Hidrocarburos: En términos generales, el carbón activo es el
material más conveniente para la eliminación de hidrocarburos de
cadenas saturadas, cuyas moléculas de gran tamaño son poco
solubles y difícilmente atacables por el ozono.
Detergentes: Es preciso recurrir a la formación de espuma, al
ozono o al carbón activo según se indica a continuación:
Eliminación por formación de espuma
Ozono
Carbón activo
Combinación del ozono y del carbón activo
Pesticidas: La filtración lenta tiene un efecto limitado sobre algunos
pesticidas. Como tampoco elimina todos los fenoles ni todos los
detergentes, no puede considerarse como un proceso de afino.
Cloro, dióxido de cloro y permanganato potásico: el cloro
y los peróxidos no actúan sobre los pesticidas clorados.
Ozono: unos pesticidas son poco sensibles al ozono
(dieltrine, etc), otros, los organoclorados, se destruyen con
dosis de 1 a 3 g/m3, si su contenido corresponde al que
generalmente se encuentra en las aguas de superficie.
Carbón activo: el verdadero procedimiento de eliminación
de los pesticidas consiste en el empleo de carbón activo,
tanto si se utiliza en forma de polvo, como en grano.
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CONCLUSIONES
Es importante tener una planta de tratamiento para tener agua potable y
evitar posibles enfermedades en la población.
Es importante cuidar las fuentes de agua para tener en el futuro la
posibilidad de usarlas para obtener agua para consumo de las personas.
Es importante que el estado se preocupe en mejorar los sistemas de agua
potable para garanizar la salubridad de la población.
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BIBLIOGRAFIA
Di Bernardo, L. Métodos y técnicas de tratamiento de agua. Volumen II.
Ing. Lidia Vargas de Cánepa PLANTAS DE TRATAMIENTO DE FILTROS LENTOS.
National Academy of Sciences EL AGUA POTABLE SEGURA ES ESENCIAL.
http://www.fortunecity.es/tratamientosdeagua
