Caracterizar agua en el sistema de potabilización de acuerdo con el estado del proceso y las normas técnicas.

Operación De sistemas de potabilización de agua.

Harold Santiago Urbina Álvarez31/07/2014

3.1 A Actividades de transferencia del conocimiento.

Diagnóstico de una planta de tratamiento de agua potable

Descripción:

Documéntese sobre las Normas y/o Decretos que establecen los parámetros necesarios para la construcción y distribución de las plantas de potabilización, luego visite la planta de tratamiento que abastece a su comunidad y con base a lo investigado, realice un informe donde compare y evalúe, mediante una lista de chequeo, si la planta cumple con los parámetros de estructura y distribución teniendo en cuenta el proceso de potabilización y las operaciones que conllevan a este, como son: coagulación, floculación, sedimentación y filtración; no olvide indicar el tipo de filtros y maquinaria utilizada. Finalmente, reflexione y explique si de acuerdo a lo analizado, el producto final “el agua potable”, es tratada correctamente o presenta alguna anomalía.

El Reglamento técnico de Agua y Saneamiento (RAS) está compuesto por una parte obligatoria, principalmente la Resolución 1096 de 2.000, y otra parte, de manuales de prácticas de buena ingeniería, conocidos como los títulos del RAS, en donde se realizan recomendaciones mínimas para formulación, diseño, construcción, puesta en marcha, operación y mantenimiento de los sistemas de acueducto, alcantarillado y aseo, de forma que se logre con esta infraestructura prestar un servicio con una calidad determinada. El presente documento, correspondiente al título I – componente ambiental para los sistemas de acueducto, alcantarillado y aseo, muestra en términos generales la reglamentación ambiental que debe cumplir el sector de agua potable y saneamiento básico y propone unas guías de buenas prácticas de ingeniería en lo correspondiente a las medidas que deben procurar los profesionales del sector para evitar, reducir o mitigar los impactos sobre el medio ambiente en todo el ciclo del proyecto. Así como las obras de acueducto, alcantarillado y aseo, impactan positivamente el medio ambiente y a las comunidades, un mal manejo de aspectos técnicos, sociales y ambientales puede repercutir en forma negativa sobre ellos. Este título es de la mayor importancia, ya que tiene por objetivo orientar a los profesionales del sector en el cumplimiento de la normatividad ambiental. Adicionalmente, teniendo en cuenta que gran parte de las obras de acueducto, alcantarillado y aseo no están sujetas a licenciamiento ambiental, brinda una serie de orientaciones que puedan contribuir a evitar, reducir o mitigar los impactos ambientales, a través de medidas técnicas de buen manejo que pueden ser calificadas como de carácter tanto ambiental como social y técnico, siempre asociadas con la protección del medio ambiente y de los recursos naturales. Desde hace varias décadas, la inquietud de la importancia del medio ambiente y de los recursos naturales renovables, ha

llevado a los Estados a aunar esfuerzos para llegar finalmente, en la Carta de la Tierra.

Tratamiento de agua

Es un conjunto de operaciones y procesos que se realizan para producir agua potable para el suministro de la comunidad.

Tecnologías de tratamiento

Existen básicamente dos tecnologías de tratamiento que son:

Tratamiento con químicos. Tratamiento biológico.

El tratamiento químico implica las siguientes operaciones y procesos:

Cribado - desarenación. Medición del caudal del agua cruda. Dosificación de coagulante. Floculación. Sedimentación. Filtración. Cloración. Acondicionamiento de pH.

El tratamiento biológico implica:

Cribado- desarenación. Filtración dinámica. Filtración en medios gruesos. Filtración lenta en arena. Cloración.

La selección de la tecnología para el tratamiento se realiza con base en los

Siguientes criterios:

La calidad del agua cruda. El caudal a tratar. Disponibilidad de energía. Disponibilidad de recursos para inversión, operación y mantenimiento.

Disponibilidad de terreno. Disponibilidad de mano de obra calificada para la operación. Disponibilidad de materiales para construcción. Aceptabilidad por parte de la comunidad y las autoridades locales.

Cualquiera de las tecnologías de tratamiento comprende fundamentalmente los siguientes procesos:

Clarificación: es la remoción de sólidos suspendidos y sedimentables.

Filtración: remoción de sólidos suspendidos muy finos y de microorganismos, principalmente bacterias y protozoos.

Cloración: esta se realiza para proteger el agua de posteriores contaminaciones

Tratamientos comunes para tecnologías biológicas y químicas

Cribado: es un proceso mecánico en el cual se separan sólidos de gran tamaño, por medio de rejas de distintos espacios y/o mallas en serie o placa perforada.

Desarenación o decantación

Este procedimiento consiste en separar las partículas más pesadas que trae el agua como: gravas, arenas, arenillas y piedras, que por la fuerza de gravedad se

Sedimentan: Esta teoría se basa en el principio de que todo sólido más pesado en el agua tiende a precipitarse en el fondo del recipiente que lo contiene. Este proceso se lleva a cabo en tanques desarenadores, mediante este método se eliminan los sólidos más grandes para evitar daños en las instalaciones o inferir en otros tratamientos.

Aireación

Este proceso consiste en airear el agua y así oxigenarla, este método también es utilizado para eliminar gases que pueden causar olores y sabores desagradables.

Tratamiento químico

La medición de caudal es importante para saber la cantidad de químicos que se van a adicionar en el agua para su tratamiento, además para realizar el cálculo de tiempos y eficiencia en los procesos, esta medición se realiza en canaleta, vertedero o canal, para la lectura se utiliza la regleta o también el sensor electrónico o ultrasonido.

Coagulación

La coagulación se entiende como la desestabilización de partículas mediante la adición de sustancias químicas, es decir los coagulantes. Este trabajo se realiza en tanques de mezcla rápida en los cuales el agua es sometida a una agitación muy fuerte, para generar así una solución homogénea del coagulante y el agua en poco tiempo.

Este proceso se usa para remover del agua:

Separación de la turbiedad orgánica e inorgánica que no se sedimenta rápidamente. Eliminación de color verdadero y aparente. Eliminación de algas y plancton general. Extraer sustancias productoras de sabor y olor. Bacterias y virus.

¿Por qué se utiliza la coagulación?

Las aguas crudas naturales contienen dos tipos de sólidos no sedimentables: suspendidos y disueltos, los sólidos suspendidos incluyen en el limo fino bacterias, partículas de turbiedad, etc. Los disueltos como materia orgánica e inorgánica, son visibles separadamente, pero generalmente causan diferentes problemas de color y sabor, a menos que sean precipitados y removidos mediante métodos físicos y químicos.

Dosificación de un coagulante

Consiste en adicionar una sustancia química en una cantidad exacta a todo un caudal, esto se realiza mediante “ensayos de jarras”, para obtener dosis exacta de coagulante, como resultado después de cada proceso. La coagulación se realiza mediante la adición de sulfato de aluminio o cloruro férrico, también se utilizan sales polihidroxiladas, polímeros, entre otros. Estos compuestos se usan porque son los que aglutinan los sólidos en suspensión, presentes en el agua.

Tipos de dosificación

Existen dos tipos de dosificación de acuerdo al tipo de sustancia química que se va utilizar:

En solución (líquido). En seco (polvo).

Dosificadores en seco:

Constan de tres elementos:

1) La tolva: es el recipiente en el cual se deposita y mantiene el coagulante.

2) Los mecanismos que regulan el descargue de las sustancias: son los que permiten la descarga del material en forma constante. Los hay de compuertas, tornillos sinfín, discos, correas, plato, bandeja vibratoria. 3) La cámara de mezcla: es el recipiente donde llega un flujo constante de agua y donde cae la sustancia química seca en cantidad, velocidad y concentración determinadas.

Clases de dosificadores en seco:

Volumétricos

Dosifican un volumen constante del producto dentro de un tiempo dado, no tienen balanza.

Gravimétricos

Dosifican un peso constante del producto. Tienen gran precisión, amplio rango de dosificación. Pueden tener controles

automáticos, alarmas, etc.

Clases de coagulantes

Los coagulantes que se utilizan en la práctica para agua potable son los siguientes:

Sales de aluminio: forman un floc ligeramente pesado.

Las más conocidas son:

El Sulfato de Aluminio, Al2 (SO3) 14 H2O, que en la práctica se le denomina como Alumbre; el Sulfato de Aluminio Amoniacal y el Aluminato Sódico.

El primero es el que se usa con mayor frecuencia dado su bajo costo y manejo relativamente sencillo.

Sales de hierro: se utiliza el Cloruro Férrico (FeCl3) y los Sulfatos de Hierro Férrico y Ferroso, Fe (SO4)3 y FeSO4. Forman un floc más pesado y de mayor velocidad de asentamiento que las sales de aluminio.

Polímeros o polielectrolitos: son compuestos complejos de alto peso molecular que se utilizan no propiamente como coagulantes, sino como ayudantes de coagulación. La dosificación de estas sustancias se lleva a cabo en concentraciones muy bajas, lo cual es una gran ventaja y compensa el costo del polímero. Están siendo ampliamente empleados en el tratamiento de aguas potables ya que se produce una menor cantidad de lodos, adicionalmente el lodo producido es más fácilmente tratable.

Floculación

Es un proceso en el cual se realiza una agitación moderada del agua para que haya una aglomeración de las partículas y se desestabilicen durante la coagulación, lo más importante de este proceso de floculación es formar micro floculos con un peso superior al del agua, compactar el floculo disminuyendo el grado de hidratación y así producir baja concentración volumétrica para ser removidos fácilmente por sedimentación y filtración. La velocidad de la agitación no debe ser tan alta que fraccione los floculos ni tan lenta que permita que esto se sedimente. Factores que influyen en la floculación

La concentración y naturaleza de las partículas:

La velocidad de formación del floc es proporcional a la concentración de partículas en el agua y del tamaño inicial de estas.

Tiempo de detención:

La velocidad de aglomeración de las partículas es proporcional al tiempo de detención. Debe estar lo más cerca posible al óptimo determinado por medio de ensayos de jarras, esto se puede lograr dividiendo la unidad de floculación en cámaras. Se puede decir que una eficiencia dada, se obtiene en tiempos cada vez menores a medida que se aumenta el número de cámaras de floculación en serie. Por razones de orden práctico el número de cámaras no puede ser muy grande, estableciéndose un mínimo de tres (3) unidades.

Gradiente de velocidad

Este es un factor proporcional a la velocidad de aglomeración de las partículas. Existe un límite máximo de gradiente que no puede ser sobrepasado, para evitar el rompimiento del floc. El gradiente a través de las cámaras debe ser decreciente y no se deben tener cámaras intermedias con gradientes elevados.

Prueba de jarras

La coagulación química y la dosificación apropiada de reactivos deben ser seleccionadas por la simulación del paso de clarificación en un laboratorio a escala. La prueba de jarras es la que mejor simula la química de la clarificación y la operación llevada a cabo. Un arreglo simple de vasos de precipitado y paletas, permite comparar varias combinaciones químicas las cuales están sujetas a condiciones hidráulicas similares. Esta prueba se realiza con el fin de determinar la concentración óptima de coagulante, necesaria para obtener un floc de las mejores características.

La floculación se lleva a cabo por medio de floculadores, algunos de ellos son:

Floculadores mecánicos Están compuestos por paletas o rastrillos y son agitados por un motor para lograr el movimiento del agua.

Floculadores hidráulicos

Se realiza por cámaras floculadoras colocadas en serie y la agitación del agua seda por velocidad.

La sedimentación

Es una operación unitaria que va después de la floculación, esta hace parte del proceso de tratamiento de aguas potables. El propósito de la sedimentación es mejorar el proceso de filtración mediante la eliminación de partículas en suspensión. La sedimentación es el proceso por el cual las partículas en suspensión se eliminan del agua por medio de la gravedad o la separación. En este proceso de sedimentación, el agua pasa a través de una parte relativamente tranquila, las partículas (floc) que se forman en la floculación se sedimentan al fondo del tanque sedimentador por la fuerza de su propio peso. Lo que se busca con este proceso es la remoción de estas partículas las cuales salen por un deflector de efluentes de vertedero.

A continuación se mostrará una figura donde se ve un sedimentador rectangular.

En este equipo los sólidos se acumulan en el fondo del tanque y se eliminan mediante un dispositivo mecánico “desarenador”. El depósito de recogida de los sólidos (lodos) de la raspadura, se bombea para el proceso de eliminación de lodos.

La sedimentación implica “clarificadores”. Estos clarificadores son tanques relativamente grandes que son de forma circular o rectangular. En los clarificadores diseñados adecuadamente, la velocidad es un factor clave. La velocidad a la que una partícula (floculo), cae fuera del agua tiene que ser más rápida que la velocidad a la que fluye el agua desde la entrada del tanque y ser lenta en la etapa final de la filtración.

Otras formas de sedimentación que se utilizan en la potabilización son:

1. Tubos o placas.

2. Clarificadores de manto de lodo o de contacto.

3. Flotación por aire disuelto.

Estas formas típicas de sedimentación permiten mayores velocidades de descarga.

Pre-sedimentación

No todos los sistemas utilizan pre-sedimentación, pero este proceso se utiliza a menudo, cuando el agua tiene una turbidez alta o muy variable o cuando las partículas varían de tamaño. Dependiendo del flujo, el agua es a veces pre-tratada con un coagulante y/o un polímero, antes de entrar a pres-sedimentación.

Efectos sobre la turbidez

La sedimentación puede eliminar los sólidos en suspensión y reducir la turbidez de aproximadamente un 50 a 90%, dependiendo de la naturaleza de los sólidos.

La filtración

El propósito de la filtración es eliminar las partículas en suspensión en el agua, haciéndola pasar a través de un medio poroso, tal como la arena. A medida que el agua pasa a través del filtro se sedimentan las impurezas y quedan atrapadas en la arena, mientras el agua limpia pasa a través. El agua filtrada se acumula en el tanque de agua tratada en el que se desinfecta y luego se envían por tubería a la comunidad en general.

La filtración es por lo general el paso final en el proceso de remoción de sólidos que se inició con la coagulación y se hace avanzar a través de la floculación y la sedimentación. En el filtro hasta el 99,5% de los sólidos suspendidos en el agua se puede eliminar, incluyendo: minerales, flóculos y microorganismos.

Requerimientos

La filtración se requiere para la mayoría de los sistemas de tratamiento de agua. Los filtros deben reducir la turbidez de menos del 0.5 NTU en el 95% de las mediciones de cada mes y la turbidez del agua tratada no podrá exceder del 5 NTU en cualquier muestra de agua de consumo humano. La filtración de arena elimina algunos microorganismos formadores de quistes, tales como Giardia, que no se puede eliminar por cloración tradicional. Los quistes son cubiertas resistentes que protegen el microorganismo, mientras que entre en un estado inactivo. Los reglamentos requieren que al menos el 99% de los quistes de Giardia deben ser retirados del agua potable. Puesto que es difícil detectar este microorganismo, la alta turbidez es un indicador de su presencia. Al exigir una turbidez baja en aguas tratadas, las plantas de tratamiento se están asegurando que hay poca o ninguna presencia de Giardia en el agua potable final.

Ubicación en el proceso de tratamiento

En el proceso de tratamiento tradicional la filtración es la operación que sigue después de la sedimentación (si está presente) y precede a la desinfección. Dependiendo de la presencia de la floculación y la sedimentación, los procesos de tratamiento se dividen en tres grupos: filtración convencional, filtración directa y

Filtración en línea.

Filtración convencional

El método más común utilizado es la filtración convencional, que es un proceso que sigue después de la coagulación, floculación y sedimentación. Este tipo de filtración tiene resultados en el rendimiento fiable y flexible, especialmente cuando el tratamiento de agua es variable y tiene mucha turbiedad.

Filtración directa

Este método se utiliza en algunas plantas de tratamiento que funcionan sin ninguno de los procesos de eliminación de sedimentos que preceden a la filtración, esta operación se puede utilizar cuando el agua cruda tiene una baja turbidez.

Filtración en línea

Este método consiste en la operación de los filtros sin floculación o sedimentación. Un producto químico coagulante se añade al agua justo antes de la filtración y la coagulación se produce en el filtro. Este tipo de filtración se utiliza con filtros de presión, pero este método no es tan eficaz como la filtración convencional y en línea, para la eliminación de bacterias y la turbidez.

Finalmente, reflexione y explique si de acuerdo a lo analizado, el producto final “el agua potable”, es tratada correctamente o presenta alguna anomalía.

Teniendo en cuenta lo anterior la potabilización del agua en el área de Bucaramanga, no es de muy buena calidad ya que en algunos casos llega con sabor desabrio, un poco turbia, bueno ya que en todo este proceso entra también ver limpieza y desinfección de los tanques de almacenamientos aéreos de casa casa de todo esto depende de la calidad del agua que llega , hace un tiempo el agua llegaba con mucho cloro tocaba esperar a que aclarara el agua, microbiológicamente no podría asegurar si cumple con la norma técnica colombiana en este caso la resolución 2115-2007 la cual nos habla de cuantas colonias de coliformes totales podemos encontrar por cada cm2 .