Tema tratamiento de aguas de abastecimiento objetivos del tratamiento



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Ingeniería Ambiental – Grado “Tecnología en Ingeniería Civil”



TEMA
TRATAMIENTO DE AGUAS

DE ABASTECIMIENTO


1.- OBJETIVOS DEL TRaTAMIENTO

2.- tipos de tratamiento

2.1.- Según la impureza o contaminante a eliminar

2.2.- Según procesos

2.3.- Según sistemas globales (A1, A2, A3). Tratamiento convencional

1.- OBJETIVOS
El objetivo del tratamiento de un agua natural que se ha captado es alcanzar la calidad suficiente para un uso predeterminado. Entre los diferentes usos que se pueden dar al agua que captamos de un sistema acuático natural destaca el abastecimiento de agua potable a una población. En el abastecimiento se debe garantizar tanto la cantidad como la calidad en cualquier momento.
Las aguas naturales, como ya hemos visto en capítulos anteriores, pueden estar muy contaminadas. La influencia de vertidos realizados aguas arriba puede dar como resultado aguas que no son aptas para ser tratadas y conseguir agua potable, o que precisan de tratamientos complejos. Aplicar una línea de tratamiento implica un aumento de coste proporcional al número de etapas de proceso y a su complejidad. Un agua con una calidad pésima demanda un gran coste para su potabilización. Como el objetivo no es mejorar los sistemas de tratamiento sino mejorar la calidad de los sistemas acuáticos la estrategia fundamental será la eliminación de las fuentes de contaminación o la depuración de los vertidos que se realizan aguas arriba del punto de captación.
El agua captada no siempre mantiene una calidad estable. Las aguas superficiales, al contrario que las subterráneas, se caracterizan por estar sujetas a oscilaciones bruscas de la calidad (vertidos accidentales, problemas en estiaje, problemas en avenidas, etc.). Las instalaciones de tratamiento deben diseñarse para que puedan responder a situaciones extremas de calidad en el agua captada. Se deben prever sistemas o procesos alternativos para contrarrestar contaminantes raros o que se presentan de forma periódica o estacional. Un ejemplo pueden ser los sistemas de desinfección. Siempre deben existir barreras de seguridad que garanticen que no se va a introducir en la red de abastecimiento contaminantes peligrosos. La garantía de calidad en agua de abastecimiento debe ser total.
2.- CLASIFICACIÓN DE LOS TRATAMIENTOS
En función de la calidad de la fuente se han formulado criterios generales de tratamiento. Según las impurezas o contaminantes a eliminar se tiene por ejemplo:

Tabla 1.- Operaciones unitarias aplicadas en el tratamiento de aguas de abastecimiento

Impureza o contaminante

Operaciones unitarias

Notas

SOLIDOS GRUESOS

DESBASTE (hojas, ramas, etc.)

Rejillas.

ARENAS Y PARTÍCULAS SÓLIDAS

DESARENADO




SUSTANCIAS FLOTANTES

DESENGRASADO

Se eliminan hojas, ramas, etc. y grasas y espumas.

CONTAMINACIÓN BACTERIOLÓGICA

DESINFECCIÓN

(Cloro, O3)



Tratamiento Convencional Primario (TC1).

TURBIDEZ Y SÓLIDOS EN SUSPENSIÓN

DESBASTE

TAMIZADO


DECANTACIÓN

FILTRACIÓN

COAGULACIÓN+FLOCULACIÓN + DECANTACIÓN Y/Ó FILTRACIÓN


Tratamiento Convencional Secundario (TC2).

Se eliminan también gérmenes y coloides.



MATERIA ORGÁNICA

TC2

TC1 (por oxidación)

OZONIZACIÓN

ADSORCIÓN


P.e. carbón activo cuando hay materia orgánica en exceso. Es altamente poroso.



COLOR

TC1

TC2


TC3




OLORES Y SABORES

TC1

TC2


TC3

OXIDACIÓN (MnO4K, Cl2)



Cl2 compuestos aromáticos, la unión con fenoles da mal sabor.



SÓLIDOS DISUELTOS

ÓSMOSIS INVERSA

DESTILACIÓN

INTERCAMBIO IÓNICO


Se eliminan sales (Cl-, SO4=, NO3- ,...), sobre todo cloruros, es una desalación.

En la ósmosis inversa se filtra el líquido a través de una membrana.

La destilación se puede usar para tratar agua de mar.

El intercambio iónico es muy utilizado en industria.



pH

ADICIÓN DE ÁCIDOS O BASES

Se añaden ácidos o bases. P.e. si el agua es básica se añade algún ácido: clorhídrico o sulfúrico.

DUREZA

PRECIPITACIÓN QUÍMICA

INTERCAMBIO IÓNICO



Se ablanda el agua cuando se elimina dureza.

Se añaden reactivos químicos que conviertan las sales en productos insolubles.



GASES DISUELTOS

AIREACIÓN (STRIPPING)

DESAIREACIÓN



Se puede eliminar CO2, amoníaco, etc.

La desaireación se consigue generando vacío en la superficie del líquido.



HIERRO Y MANGANESO

OXIDACIÓN/PRECIPITACIÓN/

/FILTRACIÓN.

INTERCAMBIO IÓNICO


Se usa un oxidante: ozono, permanganato, oxígeno.

METALES PESADOS

PRECIPITACIÓN QUÍMICA

INTERCAMBIO IÓNICO



La precipitación química se consigue subiendo el pH por encima de 11, más o menos. El metal se hace insoluble. Luego hay que volver a neutralizar el agua.

FLUOR

ADICIÓN A AGUAS (+)

PRECIPITACIÓN (-)



Puede aparecer de forma natural en rocas volcánicas.

Se añade por criterios sanitarios.


Según la tabla anterior, prácticamente a partir del parámetro “color” habrá que someter el agua a tratamientos más avanzados o específicos de purificación. Es decir, ya no es suficiente el tratamiento convencional para conseguir la calidad exigida para un determinado consumo (sobre todo en ciertos abastecimientos industriales). Las operaciones unitarias que se han citado en la segunda columna de la tabla anterior se pueden agrupar en procesos, por ejemplo:


Tabla 2.- Operaciones unitarias agrupadas por procesos

Operaciones unitarias

Procesos

DESBASTE

DESARENADO

DESENGRASADO



PRETRATAMIENTOS

DESINFECCIÓN

DESINFECCIÓN

DESBASTE

TAMIZADO


DECANTACIÓN

FILTRACIÓN

COAGULACIÓN+FLOCULACIÓN + DECANTACIÓN Y/Ó FILTRACIÓN




CLARIFICACIÓN

ÓSMOSIS INVERSA

DESTILACIÓN

INTERCAMBIO IÓNICO



DESALACIÓN

ADICIÓN DE ÁCIDOS O BASES

NEUTRALIZACIÓN

PRECIPITACIÓN QUÍMICA

INTERCAMBIO IÓNICO

si se elimina dureza



ABLANDAMIENTO


AERACIÓN (STRIPPING)

DESAIREACIÓN



AIREACIÓN

ADICIÓN A AGUAS de Flúor

FLUORACIÓN

En la siguiente tabla se presenta los procesos más usados y sus objetivos de tratamiento:



Tabla 3.- Etapas de tratamiento más ampliamente utilizadas y objetivos

PROCESO

OBJETIVO

Pretratamiento




Tamizado

Remoción de desechos grandes que pueden obstruir o dañar los equipos de la planta

Pre-tratamiento químico

Remoción eventual de algas y otros elementos acuáticos que causan sabor, olor y color.

Desarenado

Eliminación de grava, arena, limo y otros materiales sedimentables.

Tratamiento principal




Aireación

Eliminación de olores y gases disueltos; mejora del sabor (OD)

Coagulación/floculación

Desestabilización y aglomeración de coloides: conversión de sólidos no sedimentables en sedimentables

Sedimentación

Eliminación de sólidos sedimentables

Ablandamiento

Remoción de dureza

Filtración

Eliminación de sólidos finos, flóculos en suspensión y la mayoría de los microorganismos.

Adsorción

Remoción de sustancias orgánicas y color.

Estabilización

Prevención de incrustaciones y corrosión.

Fluoración

Prevención de caries dental.

Desinfección

Inactivación de organismos patógenos.

En los siguientes diagramas se presenta una línea convencional de potabilización y alternativas o mejoras de esa línea convencional para conseguir, por ejemplo, ablandamiento o eliminación de hierro y manganeso.


Figura 1.- Línea convencional de potabilización de aguas superficiales

Figura 2.- Planta con ablandamiento mediante cal-soda



Figura 3.- Planta con ablandamiento mediante intercambio iónico



Figura 4.- Planta con eliminación de hierro/manganeso mediante oxidación con producto químico

Figura 5.- Planta con eliminación de hierro y manganeso mediante oxidación con aire

Desde un punto de vista normativo, se ha especificado la calidad mínima exigida a aguas superficiales que sean destinadas a la producción de agua potable. Así, se presenta una clasificación (A1, A2, A3) en función de los tratamientos que deben realizarse para su potabilización. A cada grado de tratamiento se le asocia una serie de procesos unitarios.



Tabla 4.- Tratamientos aconsejados en función de la calidad del agua captada

A1

A2

A3

TRATAMIENTO FÍSICO SIMPLE

+

DESINFECCIÓN



TRATAMIENTO FÍSICO NORMAL

+

TRATAMIENTO QUÍMICO +



DESINFECCIÓN

TRATAMIENTO FÍSICO-QUÍMICO INTENSOS

+

AFINO



+

DESINFECCIÓN



Filtración rápida

+

Desinfección



Precloración

+

Coagulación - floculación



+

Decantación

+

Filtración



+

Desinfección

(Postcloración ó cloración final)


Cloración al break-point

+

Coagulación - floculación



+

Decantación

+

Filtración



+

Afino - Carbón activo

+

Desinfección



(Ozono ó cloración final)

En el Anexo también se presenta una tabla con valores límites que deben tener las aguas que se captan para que se admita el tratamiento especificado. A continuación se presentan algunos de los valores que figuran en dicha tabla:


Tabla 5.- Calidad de las aguas superficiales para abastecimiento

Parámetro

Unidad

TIPO A1

TIPO A2

TIPO A3

pH

-

(6.5-8.5)

(5.5-9)

(5.5-9)

Color

escala Pt

20

100

200

Sólidos en suspensión

mg/L

(25)

-

-

Temperatura

ºC

25

25

25

Conductividad a 20 ºC

S/cm

(1000)

(1000)

(1000)

Nitrato*

mg/L NO3-

50

50

50

Cloruro**

mg/L Cl

(200)

(200)

(200)

Fosfato*

mg/L P2 O5

(0.4)

(0.7)

(0.7)

DQO

mg/L

-

-

(30)

Oxígeno Disuelto

% satur.

(>70)

(>50)

(>30)

DBO5

mg/L

(<3)

(<5)

(<7)

NTK

mg/L N

(1)

(2)

(3)

Coliformes totales

ufc/100 mL

(50)

(5000)

(50000)

Coliformes fecales

ufc/100 mL

(20)

(2000)

(20000)

Estreptococos fecales

ufc/100 mL

(20)

(1000)

(10000)

* En lagos poco profundos de lenta renovación.

** Salvo que no existan aguas más aptas para el consumo.

Nota.- Las cifras entre paréntesis se tomarán como valores indicativos deseables con carácter provisional.

La clasificación anterior se incorporó a la normativa española al trasponer la Directiva 75/440/CEE, que fue la primera en ocuparse de la calidad de las aguas de los ríos en relación con los usos que de ellas se hace. Como complemento, la Directiva 79/869/CEE se ocupa del sistema de control analítico correspondiente, fijando frecuencias de muestreo y métodos de análisis.


La Directiva no pretende deducir cual es el tratamiento a emplear, sino que las condiciones aceptables para un tramo de río inmediatamente aguas arriba de una captación para abastecimiento no se vean perturbadas. Y si lo fueran, identificar la fuente contaminadora y corregir lo necesario para evitar la perturbación.

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